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门、桥式起重机事故-桁架结构主梁断裂破坏事故

作者:一诺成科技 浏览:279 发表时间:2018-06-12 20:22:19

起重机自身的特点及搬运的方式本身就存在着诸多危险因素,各种危险因素是事故发生的根源,包括重物坠落的打击伤害、起重机丧失稳定性、金属结构的破坏、人员高处坠落、夹挤和碾压伤害、触电伤害,以及其他机械伤害等。本期一诺成科技将继续与大家分享一些门、桥式起重机的真实事故,并进行分析总结,旨在提高大家对起重机设计、制造、使用及维护的规范性的重视程度,让伤害远离你我。

1.事故发生过程

某沿海船厂的生产现场所用起重机型号为ME300t,跨度43m,双小车抬吊最大起重量为300t,主梁、支腿均为桁架式结构。其中支腿为角钢组成的桁架结构,主梁为双主梁三角形截面型式,双下弦杆、单上弦杆,上弦杆为Q235B的63c工字钢,下弦杆为两根Q235B的56c工字钢,腹杆均为Q235B的125×125×10方钢管,小车架和各机构均为通用门式起重机的常规结构型式。现场检验、试验人员按照国家相关要求,在空载试验后,进行试吊轻载(约0.6-0.7倍额定载荷),检查各机构、结构及电控设备均未出现问题,并将各机构的制动器制动力矩调整好,继续加载进行额定载荷。在加载进行额载试验时,载荷尚未完全提起,主梁接连发生巨大声响,经查主要断裂位置出现在桁架主梁上、下玄杆的连接腹杆上、下部位(断裂主要是腹杆上部,下部只有几处)。靠近上玄杆与腹杆的连接焊缝,并且每一处的断裂处或裂纹处均有一块连接两相邻腹杆的连接板,每根腹杆的每一端均只有一处与连接板相连(并且都不在同一侧),每一处的断裂或裂纹均由连接板与腹杆的连接焊缝开始。
  从受力情况和断口形状分析,当时起吊载荷并不大,断裂基本是从连接板与腹杆的连接焊缝开始,断裂的腹杆直接断裂成两节,断裂口能够很好地
拼凑复原,端口能很好地吻合,在端口处没有宏观的塑性变形迹象,从这些现象可以确定腹杆的断裂属脆性断裂。
  2.事故原因分析

2.1主梁桁架结构设计不合理
  (1)腹杆体系的选用不合理:
  起重机主梁的受力较大,并且主梁的截面较大,应选用再分式桁架腹杆体系、十字形腹杆体系或者菱形腹杆体系,以缩短弦杆的节间距离,减少小车轮压的局部弯曲影响。制造厂商为了节约成本,选用了三角形腹杆体系,并且没加竖杆,当重载小车的轮压作用于上弦杆间之内时,会引起很大的局部弯曲,导致存在缺陷的部位产生破坏。

(2)腹杆角度不合理:
  在三角形腹杆体系的桁架结构中,斜杆与弦杆的夹角一般在35°-55°之间。而该主梁斜杆与弦杆的夹角接近80°,而且上弦杆与下弦杆的垂直距离达4m多,这样一来,腹杆数量大大增加,使得主梁的自重增加,并且使腹杆承受剪力的能力大大降低。
  (3)节点设计不合理:
  一般的桁架结构,桁架各杆件焊接在节点板上或者直接焊接
,管节点则采用节点连接件或采用部分插入连接板,所有被连接杆件的几何轴线交汇在一点。该起重机主梁节点未采用节点板连接,除了直接连接外,还在两交叉腹杆的内侧中部加焊了一块连接板,使得本来就焊缝密集、应力复杂的节点产生更严重的应力集中和焊后残余应力。

2.2焊缝热影响区
  裂纹开始出现处均位于两腹杆连接板端部的焊缝处,说明此处受钢材熔化焊的影响,存在较大的焊接残余应力。在起重机起吊载荷时,当残余应力峰值达到材料的抗拉强度时,局部首先发生开裂,最后导致腹杆整体断裂。
  2.3焊接质量
  现场检查发现,在多处腹杆断裂口的腹杆与连接板的连接焊缝存在焊接缺陷,多处焊缝存在气孔、夹渣,不同程度的未熔合、未焊透等缺陷,由于焊接缺陷的存在,是导致该起重机腹杆脆性断裂的重要因素之一。
  2.4起重机制造过程中出现的质量问题
  现场检查主梁腹杆的各个断口和裂纹,发现有的断口处存在明显锈蚀现象(主要是与下弦杆连接的腹杆端),而该起重机为新装起重机,暂未投入使用,可以判断:断口锈蚀处为起重机的制造过程中已经出现的裂纹,并且经过沿海的雨水的侵蚀而出现锈蚀,并非本次试验时产生的裂纹。
  2.5其他可能产生腹杆断裂的原因
  (1)腹杆材质选用错误或者材料出现严重的质量问题,达不到设计要求。
  (2)运输或安装因素,在运输或安装过程中,主梁腹杆受损或主要结构发生较大的变形。
  3.事故教训
与对策
  从上述分析可知,该起重机的设计、制造、检验等方面存在重大的缺陷和问题,需要从以下方面加以改进,方可避免质量问题再次发生:
  (1)改进主梁结构设计,采用再分式桁架腹杆体系、十字形腹杆体系或者菱形腹杆体系,并且合理设计桁架节点,减少应力集中和焊后残余应力。
  (2)改善焊缝热影响区的受力情况,通过热处理、锤击、振动法和加载法等方法在结构件焊接后消除焊接残余应力。
  (3)提高焊接质量,改进焊接工艺、提高焊工技能,并对焊缝进行无损检测,保证焊缝质量。
  (4)加强制造、运输、安装过程中的检验,发现问题及时处理。

(5)对材料采购、使用加强控制,保证原材料的质量,并且在起重机主结构中尽量采用高强度材质。
  (6)载荷试验是检验起重机钢结构的质量的重要手段,企业自检时要严格按试车大纲进行检验及载荷试验。





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