冶金起重机事故分析及安全检验.pdf

冶金起重机事故分析及安全检验 郭鹏伟刘振刚王磊 洛 阳市特种设备检测检验所洛阳4 7 1 0 0 0 摘要针对冶金起重机的不安全因素、安全管理混乱、现场使用环境差、安全意识淡薄、人员违章操作 等问题 ，文中通过对一起铸造起重机吊钩断裂造成落物事故原 因分析，发现造成事故的关键，提出了相应的预 防措施 。 关键词铸造起重机；事故；安全检验 中图分类 号 T G 2 3 1 ． 1 文 献标 识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 4 1 0 0 1 0 5 0 5 Ab s t r a c t I n v i e w o f u n s a f e f a c t o r s ，me s s y s a f e t y ma n a g e me n t ，p o o r fi e l d s e r v i c e e n v i r o n me n t ，w e a k s a f e t y a wa r e ． n e s s ，p e r s o n n e l v i o l a t i o n，a n d o t h e r p r o b l e ms i n me t a l l u r g i e c r a n e s， t h e p a p e r a n a l y z e s t h e c a u s e o f f a l l i n g a c c i d e n t s d u e t o h o o k b r e a k a g e o f t h e l a d l e c r a n e ， t o fi g u r e o u t t h e k e y c a u s e r e s u l t i n g i n t h e a c c i d e n t s a n d p r o v i d e c o r r e s p o n d i n g p r e c a u ． t i o ns ． Ke y wo r d s l a d l e c r a n e ；a c c i d e n t ；s afe t y i n s p e c t i o n 冶金起 重机在铸锻生产工 艺 中属于重要 的生 产设备 ，一旦发生事 故将 直接影 响生产 的正常进 行。一些长期超 过起 重机工作 级别、超负 荷运行 的起重机 ，其金属结 构、机构部 件等疲劳 积累 已 达到一定 程度 ，在操 作 、维护 过程 中稍 有不 慎， 便有可能发生故障，无法运行 J 。现就在洛阳某 锻造厂发生 的一起铸造起 重机 吊钩断裂造成 落物 事故进行分析 ，并提出应对措施 。 1 事故概况 事故发生在 洛 阳某锻造 厂铸锭车 间，该车 间 北 1 2 5 t 铸造起重机在出钢水时 ，刚吊至炉前安全 通道上 ，突然发生 吊钩断 裂 ，钢包 坠落事 故，由 于钢 包 落地 后 未发 生倾 覆 ，所 幸 没 有人 员 伤 亡 见图 1 。现场勘察情况如下 图 1 事发后 吊钩状 起重运输机械 2 0 1 4 1 O 1 发生事故 的铸造起重 机型号 为 Y Z 1 2 5 ／ 3 0 1 4 ． 5 2 8 ． 5 A 6 ，主钩 1 2 5 t ，副钩 3 0 t ，起升高 度 1 4 ． 5 m，跨度 2 8 ． 5 m； 2 工作级别 A 6 ； 3 事故发生后 ，主钩颈根部处断开 ，钢包坠 落 ，由于钢包 连同钢水 约 8 0 t ，起 吊高度 0 ． 5 m， 落地后产生巨大的冲击力 ，使地面形成一个大坑 。 2 吊钩的危险断面 吊钩是起重机 械 的重要 部分 ，其受 力状况 复 杂 ，除承受 重物外 ，还要承受起 升和制动 时产生 的冲击 载荷 ，使用期 较长 的 吊钩难免 产生 裂纹。 吊钩在使用时一旦发生裂纹 ，将会造 成重大人身 和设备事故。G B 6 0 6 7 ． 1 _2 0 1 0 起重机械安全规 程和其他有关标准 、规 范明确规定 ，吊钩严禁 有裂纹 J 。因此 ，吊钩裂纹检验是起重 机械安全 技术检验工作的重要内容。 目前国 内起重 吊钩 7 5 t 以上 使用 的是板 钩 ，它是 由每片厚度 为 3 0 mm的成 型片铆合制成 的。在钩 口处装有护板 ，通常用 1 6 M n轧制钢 板 制成。板钩由 l于其板片在使用中不可能同时断裂， 所 以板钩 的可靠性 高，但是 ，板 钩的截面形状 只 能制成矩形截 面，因此 ，钩体 的材料 不能被充分 利用 。 ， 在实际工作中，如何对吊钩进行正确的使用 一 1 05 和维护保养 ，需 知 吊钩的危险断面 ，根据 吊钩 的 结构和受力状况 ，吊钩有 A A 、 B和 C C 3 个危险断面，如图 3所示。采用常规的现场宏观 检验方法 ，只能对 A A和 B B断面进行 检验 ， 而 C C断面因被 吊钩轴承和横梁组件遮盖无法检 验。C C断面处于横截面突然变小的钩颈退刀槽 处 ，是钩尾轴部分承受拉应 力最大、而强度 最弱 的截面。从 国内近几 年发生的断钩事故看 ，断裂 口多发生在 此处。另 据多年 来 的检验 实践发 现 ， 使用期较长或使用工况不 良的吊钩 ，在该隐蔽部 分往往因安装、使用原因，难免存在钩尾螺纹腐 蚀、损伤、尾轴 光轴部分环向磨损等缺陷。 因此 ，C C断面处的解体检验是不可忽视 的。 图2 吊钩危险断面示意图 3 疲 劳裂纹 吊钩在制造及使用过程中产生的缺陷主要有 原材料不 良及锻造工艺不 当产生 的缺 陷、消除锻 造应力的热处理过程中产生的缺陷以及使用过程 中产生的疲劳裂纹。疲劳裂纹 因其危 害程度大可 直接造成 吊钩断裂。它可 以 由工件 内部 的缺陷扩 展形成 。但 大多数情况下 ，工件表 面应 力集 中的 部位 如沟、槽等在交变应力的作用下会产生 疲劳裂纹 j 。吊钩在重力下受拉伸应 力作用 ，其 曲变部位受倾斜拉应力载荷 ，在使用过程 中对其 进行定期检查是防止吊钩断裂、保证安全最有效 的措施。 疲劳裂纹的扩展 ，一般可分为 3个 阶段 见 一 1 0 6 一 图 3 。 毛 耄 2 厚 度 ／ 1／ ， △ t h I l 0 g △ 一 疲劳门槛值 一最终断裂强度因子 K 一应力强度因子幅值 图3 d a ／ d NA K曲线及其微观机制示意图 整个扩展过程可以近似地 以 S形曲线来描述 A段 为第 1阶段 ，A K小 ，扩展速率 低 ，d a ／ d N 1 0 m m ／ 次，为连 续扩展区，断口形态以疲劳条纹为主 ； c段为第 3阶段，d a ／ d N 1 0 m m ／ 次，为失 稳扩展区 ，断 口形态以 “ 韧窝 ” 、晶间断裂或纤维 状为主。 4 事故原因分析 从现场拍摄 的照片可 以看到 ，该 断钩断裂 面 处于吊钩颈 根部的 凹槽处 ，与轴线垂直 ，断面平 齐 ，断 口平整光亮 ，具有典 型的脆性断裂 口特征 见图 4 。 1 经现场检验证 明，本次事故主要原 因是 由 于该起 重机 吊钩颈根 部未 经过探 伤 ，长期磨 损 ， 产生疲劳裂 纹造成。从 图 5中可 以看到 ，吊钩 的 断裂部位在吊钩颈根部的凹槽处，该处 由于半径 较小， 所以是应力最大部位。吊钩杆在工作过程 中主要承受拉伸载荷，且是间断性的交变载荷。 该损伤断裂过程 为在起 吊力 的作用 下 ，凹槽处 由于应力集中引起较大应力，随着材料强度的降 低 ，易在该 处产生塑性变形 。塑性变形将导致疲 劳裂纹的萌生 ，随着起 吊的进行 ，吊钩杆不 断承 起重运输机械 2 0 1 4 1 0 图4 断钩断裂面状况 受交变 载荷 ，微裂纹不断形成并 长大、连接而成 为宏观裂纹 。当裂纹扩展到一定 尺寸 时，剩余 的 面积不足以承受重物的载荷，最终导致吊钩整体 断裂 。 2 额定起重量 1 2 5 t 铸造起重机只起吊约 8 0 t 钢包 ，这说 明吊钩 断裂不 是超载引起 的 ，而是在 吊载之前 吊钩颈根 部 已经产生 了疲劳裂 纹 ，而没 有被及时发现。 3 使用起重机的单位未健全一整套起重机安 全使用规程，经常检查起重机各易损部件，特别 是吊钩这类重要安全部件。 5 吊钩的使用及检查要点 5 ． 1 吊钩在使用前的安全检查 检验的主要方法一般是采 用 目测 ，即用放大 镜仔细观察 。必要时可 以采用 探伤检查 ，危险断 面的磨损量可以用卡尺或用卡钳测量。 1 安装使用前的检查 吊钩应有制造厂的检 验合格证明 ，必要 时对 吊钩进行材料化学成 分检 验和机械性能试验，使用前应测量吊钩的原始开 口度尺寸。 2 表面检查通过 目测、触摸检查 吊钩的表 面状况。吊钩 表面 应该 光 洁、无 毛 刺、无 锐角 ， 不得有裂纹、折 叠、过烧 等缺 陷，吊钩缺 陷不得 焊补。 3 内部缺陷检查主要通过探伤检查 吊钩 的 内部状况。吊钩不得有内部裂纹、白点和影响使 用安全的任何夹杂物等缺 陷，必要时应进行 内部 探伤检查 。 4 安全装置有条件的特别是用 于大起重量 时 ，应该安装防止 吊物意外脱钩的安全装置。 起重运输机械 2 0 1 4 1 0 5 吊钩的负荷试验对于新投入使用的吊钩 及使用一段 时间的 吊钩应 做负荷 试验 ，以额定载 荷 的 1 ． 5倍作 为试 验载荷 ，载荷悬挂时 间不少 于 1 0 m i n ，卸载后不应有永久变形 。 对于使用一段时间的吊钩，也可以做负荷试 验，确定使用载荷。吊钩使用一段时间后，由于 钢丝绳的作用 ，往往使 吊钩表面硬化。为防止这 种表面硬 化 ，可每半年 到一 年作 一次退 火处 理 ， 但需根据材质控 制温度 ，否则会使 吊钩金属 晶粒 变粗，影响使用寿命。对于2 0 号钢制成的锻造钩， 退火温度可控制在 5 0 0℃ 一 6 0 0℃ ，保温后慢慢冷 却 ，这样钢的组织不会发生变化 。 5 ． 2吊钩在使用中的安全检查 吊钩在使用 中的 E t 常安全检 查 ，应根 据工作 繁重 、环境恶劣 的程度确定 检查周期 ，但 不得少 于每月一次。主要检查 吊钩有无 裂纹、变形及 吊 钩螺母 和 防松装 置有 无松 动 ，检查 衬套 、心轴 、 ／ J , L 、耳孔及其 紧 固件 的磨损情况 。吊钩装配部 分每季度至少要检修 一次 ，并清 洁润滑。吊钩在 使用中的日常安全检查要点 1 钩身部分的磨损状况 ； 2 钩身表面和螺纹部分是否有裂纹破 口； 3 钩颈处螺杆部分的变形情况 ； 4 钩尖处张开度扩大易受拉伸应力而断裂 ； 5 钩尖部扭转变形情况 ； 6 板钩衬套磨损量 ； 7 板钩心轴磨损量 ； 8 滑轮防护罩和滑轮绳槽的磨损量 ； 9 吊钩平 衡轴承 损坏 和钩头螺 栓螺母 松 紧 状况 。 5 ． 3吊钩的安全检验 吊钩每年至少应进行 一次全 面安全检验 ，对 于频繁使用 的吊钩每季度至少进行一次检验 。检 验前应用煤油洗净钩体 ，用 2 0倍 放大镜检查危险 断面 ，不得有裂纹 、塑性变形、铆钉松动等现象 。 检验合格 的吊钩 ，其加工面应涂 以防锈油 ，非加 工面应涂 以防锈漆 ，并应在低 应力区作 出不易磨 掉的标记。 采用 2 0倍放大镜检查危 险断 面这种宏 观检验 方法在某些情 况不太可靠。因为起重机 吊钩 的表 面裂纹缺陷一般都很小，而正在使用的吊钩表面 状况很粗糙、很差，常存在氧化皮、油污、杂质、 一 1 0 7 毛刺或锻压凹 ’坑等缺陷，吊运钢水的吊钩表面往 往还沾附有不同程度的钢水飞溅物。在作业现场， 由于受检验 时间、条件、环境 和设 备使用工况 的 限制，不可能将吊钩表面的杂物清除干净，这样 采用宏观方法来检验微观裂纹 ，显然是不可靠 的， 即使能发现裂纹也说 明这裂纹 已经扩展得很 严重 了。所以，必要时应采用解体探伤检验 。 5 ． 4 吊钩的使用要求 为防止吊钩出现故障，要在使用过程中严禁 超负荷 吊运 。在检查过程 中要注意 吊钩的开 口度 、 危险断面的磨损情况，同时要定期对吊钩进行解 体检验，吊钩一旦发现裂纹要按照 G B 1 0 0 5 1 1 9 8 8有关要求及 时给予报废 ，坚决不能对 吊钩进 行焊补。特种设 备管理人员对吊钩 的检查要按 照 G B 1 0 0 5 1 --1 9 8 8的要求判断吊钩是否能够使用 。 6 吊钩的检验方式和预防措施 6 ． 1 吊钩的检验方法 吊钩表面裂纹 的探伤检验 常用 2种方法 表 面着色渗透探 伤 和磁 粉探 伤。因 吊钩形 状特 殊、 表面状况差，无论采用哪一种探伤方法，要确保 其探伤灵敏度和可靠性 ，其技术要求是 比较高 的。 从事探伤工作的检验人员必须是经过专门培训 的， 且具备较 丰富的探伤 实践经验者 。因起重 吊钩 的 解体探伤检验工 作涉及拆装 、解体、搬 运、表 面 清洗 、打磨等一系列辅助工作 ，使得整个探伤检 验工 作相 当繁重 ，且 检 验耗 时 长 ，探 伤 成本 较 高 。显然，对起 重 吊钩作 经常性 的解体探伤检 验是不现实的。 磁粉探伤检测 以其检验灵 敏度高、能有 效检 验尺寸相 当的开 口缺 陷、检验速度快 、成本低 等 优点而广泛应用于实际 吊钩探伤工作 中。采 用不 同的磁粉探伤方法 ，所能显示 的缺 陷数量 和深度 是不同的。由于交 流电具有集肤效应 ，交流磁化 易发现工件表面缺陷 ，即对表 面缺 陷具 有较高 的 检测灵敏度。前面谈到吊钩检查的重点是疲劳裂 纹 ，故可采用交流纵 向磁化进行探伤 。 根据在用 吊钩的检验重点 ，采 用线圈法和磁 轭法相结合进行纵向磁化检查能较好地发现裂纹。 线圈法可发现 与线 圈轴垂 直的缺陷。吊钩在线 圈 中是否容易被磁化与 吊钩长度 和直径之 比 L ／ D有 密切关系，一般控制在 31 5之间。L ／ D愈小 ，愈 一 】 0 8 一 难磁化。这是 由于工件两端产生 的退磁 场较大 的 缘故 ，为削弱退磁 场的影响 ，工件轴 一定要与线 圈轴平行 ，吊钩 的颈部 和螺牙部分 可采用线 圈法 探伤。用磁轭法检查颈部和弯曲部位，磁轭沿平 行于轴的方 向分段磁化 ，可以发现 吊钩上横 向或 呈一定角度 的缺陷。 吊钩上的疲 劳裂纹 多与应力状 态有关 ，且呈 一 定角度分布，多在弯曲部位和颈根部。磁痕一 般中间粗大两边逐渐对称变细。由于裂纹 常 比较 深 ，吸附的磁粉较多且集中故显示清晰。 6 ． 2 预防措施 1 每年一度 的安全技术监督检验时，要对冶 金起重机使用的吊钩进行一次解体表面探伤检验， 对 吊钩进行解体表 面探伤检验前 ，应用煤油洗净 钩体 ，并对 吊钩危 险断 面 区进 行表 面预处 理后 ， 方可进行表面探伤检验。 2 探伤前必须对 吊钩进行宏观检验 ，在 良好 的照明条件下进行 ，借助 2 0倍 放大镜进行检验 。 只有通过宏观检验未 发现裂纹 的吊钩才进行探伤 检验 。 3 表面探伤检验工作必须由Ⅱ级或 Ⅱ 级以上 的探伤检验员承担。不论采用着色渗 透探伤方法 ， 还是磁 粉探 伤方法 ，都 必须 严格 执行探 伤工 艺 ， 对 吊钩表面重点是 3个危险断面区域进行表面预 处理。打磨时必须 适度掌握 ，严 禁打磨 过度。在 观察断裂纹缺 陷时 ，对 于模棱两 可的裂纹缺 陷显 示 ，严禁主观臆 断，必须反 复验证 ，一 经查 明有 裂纹缺 陷，必须及时做 出就地报废 处理 ，不准单 位使用 。 4 企业严把采购质量关 ，向有资质证 明的企 业采购订购 或定制 ，为避免超载或发生材质 等纠 纷 ，严禁 自制 。购置 的 吊钩必须有 明显标识 ，如 额定起重 量、厂标 、生产编号、检 验标识等 ，以 确保安全 吊运 。 5 企业应定期对 吊钩使用状况进行普查 ，发 现有问题的吊钩必须停用，对有疑问的吊钩予以 技术分析试验，鉴定合格后方准继续使用。 7 结束 语 通过对这起铸 造起重机事 故 的分 析 ，发现 了 导致 事 故 的 直接 原 因，并 提 出了预 防措 施。作 为起重机操作人员 ，除严格执行有关规定外 ，还要 起重运输机械 2 0 1 4 1 0 龙开口水电站带式输送机与汽车运输综合对 比 周满 山 卫 周建礼 张媛 任成功。 彭少军 王正涛 1山东科技大学机 电学院 青岛2 6 6 5 9 0 2力博重工科技股份有限公司 泰安2 7 1 0 0 0 3华能澜沧江水电有限公司 昆明 6 5 0 2 1 4 摘要结合碳排放和污染物排放计算方法 ，综合分析比较了带式输送机与公路运输的固定投入和运行成 本 ，以及对环境造成的各种气体及扬尘的污染量。以龙开 口水电站骨料运输线路方案实例作对 比，用具体计算 数据说明带式输送机在低碳、节能、减少污染方面比汽车运输有优势。 关键词 带式输送机 ；汽车；碳排放；气体污染物 中图分类号T H 2 2 2 U 4 9 2 ． 3 2 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 4 1 0 0 1 0 9 一 o 4 Ab s t r a c t C o n s i d e ri n g t h e c a l c u l a t i o n me t h o d s o f c a r b o n e mi s s i o n a n d p o l l u t i o n d i s c h a r g e ，t h e p a p e r a n a l y z e s a n d c o mp a r e s t h e fi x e d i n v e s t me n t a n d o p e r a t i n g c o s t s o f b o t h t h e b e l t c o n v e y o r a n d r o a d t r a n s p o r t ，a n d p o l l u t i o n l o a d o f v a ri o u s g a s e s a n d d u s t s t o t h e e n v i r o n me n t ． C o mp a r i s o n i s ma d e t o t h e e x a mp l e s o f a g g r e g a t e t r a n s p o r t r o u t e s c h e me s f o r L o n g k a i k o u h y d r o p o we r s t a t i o n，w i t h s p e c i fi c c alc u l a t i o n d a t a t o p r o v e t h a t t h e b e l t c o n v e y o r h a s a d v a n t a g e s i n l o w c arb o n e mi s s i o n ，e n e r g y c o n s e r v a t i o n，p o l l u t i o n r e d u c t i o n，e t c ．，c o mp a r e d t o v e h i c l e t r a n s p o rt． Ke y wo r d s b e l t c o n v e y e r ；e a r ；c a r b o n e mi s s i o n ；g a s p o l l u t i o n 1 带式输送机与公路运输碳排放计算 1 ． 1 带式输送机 系统碳排放计算 带式输送机系统碳排放 由设备固定投资和运 行产生的碳排放构成 。 1 固定投资产生 的碳排放计算 龙开 口水 电站带 式输 送 机设备 总 质量 Q 1 2 6 0 t ，宽 W1 ． 5 IT I ，总长 L 6 0 0 0 m，则固定 投资产生的碳排放 0 2 0 1 E】 CQ 1 1 0 0 S E SL1 W／ 4 0201E14 2 5 7 t 2 运行产生 的碳排放计算 龙开 口水 电站输送 机 空载 功率 P 33 6 0 k W，满载 功 率 P 32 7 0 k W，运行 时 间 h 7 0 0 0 h ，空载运行时间约占总运行时间的 5 ％。每 使用一度 电，增加碳 排放 0 ． 2 7 2 k g ⋯ ，则带式输 送机运行产生的碳排放 O 3 0 ． 2 7 21 0一 。 h 5 ％P 1 9 5 ％P 2 1 5 6 8 t 占用的植被每年吸收的碳含量 钻研起重机作业技 巧，及时总结 经验教训 ，提高 事故 的防范能力。为确保冶金起重机 的安全作业 ， 提高生产率 ，要严格按照 特种设备安全监察 条 例的要求，加强设备管理，做好 日常检查、定 期维保 以及年检 工作 ，并定期邀请 有资质 的起 重 机专业维修单位和特种设备 检验检测机构检查 指 导 ，把隐患消灭在萌芽状态 ，确保起 重机 的安全 运行。 参 考文献 [ 1 ]苏慧 ．浅析桥式起重机的安全隐患与预防措施 [ J ] 广东科技， 2 0 0 8 ． 6 ． 起重运输机械 2 0 1 4 1 O [ 2 ]田景亮 ．桥式起重机构造与检修 [ M] ．北京化学工 业 出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 3 ]周建国 ． 桥式起重机的故障维修分析[ J ] ．矿山机械 2 0 0 6 ，3 4 1 ． [ 4 ]赵家英，刘成钧 ．桥式起重机工作原理与操作 [ M] ． 北京 科学普及出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 5 ]潭 湘 成 ．仪 器 分 析 [ M] ．北 京 化 学 工 业 出版 社 ， 2 0 0 1 ． 作 者郭鹏伟 地 址洛阳市西工区王城大道付4 0号 邮 编4 7 1 0 0 0 收稿 日期 2 0 1 31 1 1 8 1 0 9