超龄塔机的安全问题分析，以及常规评估与检测

3  超龄塔机的安全评估与检测

为了应对建筑起重机械安全问题越来越突出的现状，国家相关部门和行业内部都非常重视，专门针对在用建筑起重机械安全评估检测及使用寿命问题制定了 JGJ/T 189—2009 《建筑起重机械安全评估技术规程》，将塔机的“无限寿命管理”变为了“有限寿命管理”，并对塔机的超龄使用问题及各项安全评估细则、流程等都进行了规范，如按起重力矩划分了塔机应进行安全评估的年限，以及评估报告的有效期、各评估要求的具体部位和判别标准等，具有非常重要的意义[6]。由于每台塔机的使用情况不尽相同，个体差异很大，评估检测人员除了要严格执行规程外，还应从经济性、可操作性、合理性的角度出发，根据工程经验有针对性、有重点地对塔机的主要关键项目展开测量检验。对于超龄塔机的安全评估检测点的抽样，还要采取区别于常规的检测抽样方法。

3.1 结构件锈蚀与磨损检测

锈蚀与磨损是塔机各个结构件在多次使用后出现的正常现象，也是对长期服役机器的必检项目。检测时必须将塔机全部解体，可以先进行外观检查并测量其损伤程度，对各易损件应按其各自允许的极限磨损值和相应损坏标准作出处理，或修复或报废。处理的原则应当从以下几方面考虑，即：对整机的使用功能的影响，对工作效对安全和环境的影响，对零件强度的影响，以及零件是否达到或接近急剧磨损的阶段。

检查重点主要集中在起重臂金属结构部分：起重臂金属结构部分：起重臂主弦杆、塔帽根部及顶部连接接杆座、平衡臂与转台连接处、回转支承座连接处。还应注意以下各机构的主要部件：包括传动齿轮、齿轮联轴器、主轴和传动轴、滚动轴承、蜗轮传动副、螺栓连接部位，以及起重零部件如钢丝绳 、吊钩、卷筒和滑轮、制动器等。

3.2 结构件裂纹检测

塔机的工作环境恶劣，塔身结构焊缝多，在正常工作一段时间后，经常会因金属疲劳而产生疲劳裂纹。疲劳裂纹不易察觉但极期危险，使用中常会无预兆的情况下，使受力关键部件突然脆性断裂，造成塔机倾覆或从高空坠落。鉴于事故发生的突发性和危险性，为了防范风险，对于超龄塔机，应着重检查其结构的金属疲劳裂纹，这也是JGJ/T189-2009《建筑起重机械安全评估技术规程》中反复强调的内容。金属疲劳雷文是由于金属结构件长时间承受变荷载的作用，被交变应力所屈服而形成的。从众多的事故分析和相关人员的经验来看，塔机的疲劳裂纹多发生在这几个区域：结构承受应力集中区、构件变截面小的构件以及焊缝与母材熔合线之间。其产生最初是金属表面局部出现点状疏松，随着使用时间的延长和交变应力的作用，点状疏松渐渐变长并且向金属的深度扩展，在这一变化过程中，裂纹的长度和深度变化大，而裂纹宽度变化却很小，因此，人的眼晴难以发现。裂纹渐渐加深，金属构件截面渐渐减小，当截面承受最大拉应力小于荷载拉应力时就会发生突然脆性断裂。

根据塔机的结构和工作情况的特点，塔机的探伤检测较常使用的设备是塔机安全监控系统和超声波深伤仪，其中塔机安全监控系统使用时间较长，技术也较为完善。

在探伤过程中以下结构部位是检测的重点：1）行走底盘及底座的最大受力或变截面应力集中部位；2）回转平台支承座主要受力焊缝及变截面应力集中部位；3）起重臂根部焊缝、主弦杆连接焊缝部位；4）平衡臂（转台）主结构连接焊缝部位；5）塔身节主弦杆连接焊缝部位；6）塔帽或塔顶构造主弦杆连接焊缝部位；7）附着装置主结构连接焊缝部位；8）顶升套架爬爪座、主弦杆支撑横梁等连接焊缝部位等；9）目测可疑的其他重要部位。 相应部位在出现裂缝时，应认真分析其原因指导修复和更换。其原则可以根据受力情况和裂缝情况采取加强或重新施焊措施，以阻止裂纹的扩展；但对因材质不符合要求的，或由于主要受力构件产生塑性变形，致使工作机构不能正常安全运行的都应予以报废并更换。

3.3   结构件变形检测

超龄塔机结构件变形主要包括钢结构长期承受载荷后残存的变形和受超载载荷作用造成的变形。该项检测主要是用直线规、经纬仪、卷尺等器具进行测量，得出直线度等形位偏差。检测重点主要集中在塔身节主弦杆直线度偏差、对角线偏差、塔身垂直度；起重臂、平衡臂、塔帽、顶升套架主弦杆直线度偏差等。

3.4   销轴和轴孔磨损及变形检测销轴和轴孔作为塔机结构件主要连接件，一旦发生断裂失效，可以直接导致严重事故。JGJ/T189—2009《建筑起重机械安全评估技术规程》中对销轴和轴孔的直径磨损变形量的判别标准最为严格，要求不得大于 3%。检测重点主要集中在起重臂、平衡臂臂架节间及其根部连接、拉杆连接、塔帽根部连接等经常承受动载荷的部位。

3.5   主要零部件、安全装置、电气系统及防护设施的检查与检测检测应包括下列内容：1）主要零部件包括制动器、联轴节、卷筒与滑轮、钢丝绳、吊钩组等；2）安全装置包括各类安全限位开关与挡板、小车断绳保护装置、动臂变幅防臂架后翻装置、小车防坠落装置、缓冲器、扫轨板、抗风防滑装置、钢丝绳防脱装置等；3）电气系统包括电气控制箱、电缆线、电气元件等；4）防护设施包括走道、工作平台、栏杆、扶梯等。此外，还应注意经常检查塔机液压系统的可靠性。

3.6结构应力检测

结构应力检测一直是一项业内针对大型钢结构强度考核，简单而可靠的技术措施。GB 5144—2006 《塔式起重机安全规程》 和 JGJ/T189—2009《建筑起重机械安全评估技术规程》中规定：塔机主要结构件由于腐蚀而使结构的计算应力提高，当超出原计算应力的 15%时，则应予以报废；起重机主要受力构件如塔身、臂架等，在失稳或损坏后经更换或修复，检测其结构的应力不得低于原计算应力，否则应予以报废[6]。

应力检测时的测点布置是特别需要重视的一个环节，对于不同型号的塔机，其测点应是事先结合其尺寸和结构特点，经过理论计算而得出的各部位应力较大的关键区域，只有这样才能有效地指导操作人员贴放应变片，并保证采集到可靠的数据。同时为了保证应力数据的完整性，还应注意塔机空载、额定载荷及超载试验三种情况下都给予记录并区分。以上这些检测项目的评估判别标准（包括壁厚、裂纹和变形）都已经在 JGJ/ T 189—2009《建筑起重机械安全评估技术规程》的第五部分详细给出，检测结果的判定应严格遵照执行。

4结束语

塔机是建筑施工必不可少的机械装备，如何科学可靠地对塔机进行安全性评定并给予改造建议，一直是塔机业内广泛关注的话题。除了严格执行 GB 5144—2006《塔式起重机安全规程》和JGJ/T 189—2009《建筑起重机械安全评估技术规程》等国家和行业标准之外，此类工作的入手点和方法还很多，本文着重阐述了塔机产品设计中应注意的安全问题和在用超龄塔机质量检测关键项目，并从有效提高塔机安全性能的角度提出了开发新型安全监控系统的重要性，介绍了未来的发展方向。