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门、桥式起重机事故-主梁断裂坠落事故

作者:一诺成科技 浏览:268 发表时间:2018-09-21 20:03:48

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

某炼钢厂炉前1号125t铸造起重机在向1号混铁炉兑铁水时,该起重机桥架南主梁中部突然断裂,致使整机坍塌,南边主梁和两根副梁断裂坠落在地;北边主梁及东边端梁弯曲变形,但未落地;副小车掉地后冲出厂房外约1m,主小车掉落在两根副梁上,铁水罐及板钩均被压在吊车下面,没有发生人员伤亡。

2.事故原因分析

该铸造起重机是工字梁加副桁架结构,在13年运行过程中,先后对该起重机结构作过较大变动。第一次是第五年将主小车进行了更换,小车重量由原来的44kg变为63kg,主小车车轮由原来4个增加到8个,小车改造设计和制造均由原起重机制造厂承担;第二次是11年后更换司机室,并将司机室由南边大梁移到北边大梁,9年后根据转炉扩容要求,还对该起重机进行了性能测试,测试结果表明,各项性能合格。

该事故发生后,有关单位即对事故发生原因及有关情况进行了调查分析:

分析确定主断面,并对主梁材料的化学成分、机械性能进行分析检验;

根据当事人讲述情况和事故发生后的现场实际情况,以及对各断裂部位断口的宏观分析,确定起重机南主梁下盖板中部的断裂面为主断裂面。

经过化学分析:主断面下盖板钢材材质为15MnTi。

材料性能试验结果:主梁下盖板材料各项机械性能皆符合国家技术要求。

金相组织分析结果:主断面两端夹杂物呈分散分布,中部则呈集中分布。

通过对破坏后的起重机现场取证调查分析,认为该起重机发生事故的主要原因是由于南主梁下盖板距东端梁外侧13.1mm处发生疲劳断裂所致,南主梁下盖板开裂的主要原因是主梁下盖板与主梁下走台板焊接缺陷。金相组织宏观和微观分析结果表明,南主梁下盖板断裂起源于焊接接头部位,疲劳源与焊接裂纹相关,该部位正处于焊接起弧处,焊接裂纹在各种应力作用下,沿应力最大方向扩展到一定程度后,导致主梁断裂。

3.事故结论与教训

武汉科技大学起重机研究室受多家冶金厂的委托,对多台类似的起重机进行了检测评估。其综合评价意见归纳如下:

铸造起重机常采用单腹板工字梁加副桁架(或空腹梁)的主梁结构,其上下水平桁架上铺设钢板兼作走台,垂直载荷主要由高而窄的工字梁承受,副桁架参与承受水平惯性力和啃轨侧向力。对工作级别高、启制动频繁,经常超载使用的冶金起重机,该桥架主梁有个共同特点,即空腹副拓架的下弦杆容易出现断裂,甚至上弦杆也出现断裂现象,既使对断裂的弦杆进行焊补,下弦杆应力已经释放,必然增加上下盖板的应力水平。

这种主梁概括起来有以下缺点:①应力集中断面多:为了节省材料,减轻自重,辅梁做成空腹,使主梁成为非均匀梁。上下水平桁架上虽铺有钢板,但其厚度小,焊接不牢固,只能用作走台,固定轻小设备,不能承载。许多横向加筋板将工字梁与空腹析架相连接,沿主梁全长有多个应力集中断面,是易产生疲劳裂纹的危险断面。②局部焊缝多。垂直桁架弦杆也要焊接,这些焊缝短,只能采用手工焊,质量难以保证,每条焊缝都要起弧、灭弧,容易伤害母材。焊缝处的残余应力与工作应力迭加,往往接近或超过材料的屈服极限,降低结构的疲劳强度。③工字梁与空腹桁架变形不协调,主要承载工字梁的腹板是一块大面积的连续板梁结构,辅梁则是桁架结构。板梁结构的桥式起重机主梁容易产生下挠,或下挠较多,这是由于大面积的连续板梁内材料晶体的位错在长期应力作用下发生连续滑移,导致上拱度逐年减少,工字梁向下变形,而桁架梁不变形或变形小,就会使载荷重新分布,桁架的抗力增加。主梁下挠越严重,下弦杆附加应力就越大,最后导致下弦杆断裂,下弦杆断裂后,若不及时修复,就有可能导致上弦杆断裂,垂直力和水平力都要靠工字钢承受,这是很危险的,从结构力学分析知道,开口断面工字钢的抗约束扭转的能力是很差的,它的水平刚度也很差。综上所述,下弦杆断裂是一个危险征兆,也是一个警报信号,应该引起高度重视。这时应及时检查上拱度,一般上拱度会有所减少,应检查下弦杆有无裂纹。

4.事故的预防和对策

从该例事故分析中可以得到一些启发:

(1)工作级别为A7、A8的冶金起重机,从设计制造都要仔细考虑主要承载金属结构的疲劳强度;

(2)桥式起重机主梁以箱形截面为好;

(3)起重量在50t以上的冶金桥式起重机的主梁最好用宽翼缘箱形梁,而且主梁主腹板上方宜设置T形钢,以避免承轨处角焊缝出现疲劳裂纹。




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