一、南通的地理状况及港口发展

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1、大型港口机械巡检周期的确定 南通航运职业技术学院 顾海红 南通技术监督局 李淑娟摘要：根据据相关资资料显示示，700%的起起重机械械事故是是由于起起重机械械金属结结构中的的裂纹所所引起。本本文阐述述通过计计算起重重机械金金属结构构中的裂裂纹长度度达到临临界裂纹纹长度的的时间，从从而找出出起重机机械的合合理的巡巡检周期期。关键词：起起重机 巡检周周期 金金属结构构 裂纹纹1 南通港港设备情情况介绍绍南通港口事事业的发发展当以以南通港港口集团团为龙头头，目前前整个港港口集团团实际年年吞吐量量达50000万万吨，拥拥有的大大型港口口机械共共34台台。10吨吨普通门门机144台；16吨吨普通门门机4台

2、台；16吨吨带斗门门机4台台；40吨吨门机11台；8吨装装卸桥22台；集装箱箱岸桥44台；集装箱箱轮胎吊吊5台，具具体分布布情况见见表1。- 11 -表1单位机械名称规格型号台数规定使用年年限已使用年限限天生港港务务公司装卸桥QZX82169门座机M10-33011618通州港务公公司普通门机M10-33031616普通门机M30.55-2001167普通门机M10-3301163姚港港务公公司普通门机M16-3301163普通门机M16-3332162普通门机M16-33011612带斗门机M16-332/8831613带斗门机M16-33211621狼山港务公公司普通门机M10-33021

3、620普通门机MQ10-30III21611普通门机M10-33021610普通门机M10-33011612普通门机M10-3302164集装箱公司司集装箱岸桥桥HQ3521632集装箱岸桥桥ZP50/352161集装箱轮胎胎吊JL35.531210集装箱轮胎胎吊RTG455/233.4772123从表1可见见，有部部分设备备已超过过使用年年限，极极个别的的已大大大超过了了使用年年限，但但从目前前的经济济状况分分析，短短时期内内还不可可能报废废，这就就要求使使用者对对设备的的情况密密切关注注。2现有设备备存在的的隐患2.1铰结结点磨损损对金属属结构的的影响现有设备大大多数已已使用十十年以上上，

4、我们们知道起起重机的的金属结结构铰结结点很多多，在诸诸多的铰铰结点都都出现了了磨损现现象，导导致配合合间隙增增大，使使整机运运行产生生的变形形大、振振动现象象严重，运运转不平平稳，抖抖动，整整机的刚刚性减弱弱，振幅幅加大，振振动衰减减过程变变长，加加速了金金属结构构的疲劳劳。2.2工作作级别提提高对起起重机的的影响现有起重机机大多数数是以当当时的生生产现状状来确定定其工作作级别的的，当时时起重机机每天以以两班工工作制来来进行工工作，而而随着港港口装卸卸总量日日益增加加，在现现有的设设备状况况下，设设备不得得不244小时运运转，起起重机的的工作级级别是以以利用等等级和载载荷谱来来划分的的。疲劳劳

5、循环次次数设计计时为一一定数，利利用级别别提高了了年交变变应力循循环次数数增加，使使用年限限就必然然下降。nnN年=N0 N年增大，nn减小，nn为年数数，N年为年总总循环数数，N00为疲劳劳寿命，我我们以姚姚港港务务公司为为例。表2. 姚姚港港务务公司年年吞吐量量一览表表年份19961997199819992000200120022003吞吐量（万万吨）3985706458541111124911891519从表2可见见，吞吐吐量从119966年的3398万万吨猛增增到20003年年的15519万万吨，吞吞吐量增增加了33倍，而而机台只只增加了了3台，原原来为55台，每每台起重重机的繁繁忙程

6、度度增加一一倍以上上，从而而使起重重机的年年交变应应力循环环次数增增加了22倍，金金属结构构的金属属疲劳年年限将下下降至原原设计的的1/22，我国国金属结结构的设设计以225年为为限，所所以大部部分起重重机在超超过临界界应力点点的部位位都有疲疲劳现象象。2.3疲劳劳对起重重机金属属结构的的破坏部部位以门座式起起重机为为例，其其结构简简图如图图1。 图1序号1象鼻鼻梁，11-1、33-3、44-4为为焊缝接接连接点点应力集集中较大大受拉杆杆件，经经常承受受交变载载荷的作作用，易易产生裂裂纹，截截面5-5受载载时相当当于悬臂臂梁，承承受弯矩矩产生的的交变应应力的作作用易产产生疲劳劳裂纹。序号2大拉

7、拉杆，22-2截截面焊接接连接点点有较大大应力集集中，受受拉杆件件承受应应变力作作用易产产生疲劳劳裂纹。序号3小拉拉杆，在在带载变变幅时承承受较大大的拉应应力6-6、77-7截截面，焊焊接连接接处有较较大的应应力集中中，易产产生疲劳劳裂纹。序号5人字字架，在在与转台台连接的的部位，吊吊重时承承受较大大的压应应力，焊焊缝易开开裂，腹腹板波浪浪变形，局局部失稳稳。序号6转台台，截面面9-99、100-100受弯矩矩产生交交变应力力作用且且应力集集中且产产生裂纹纹。序号8门架架支腿，受受吊重和和自重的的影响，承承受较大大的压力力，支腿腿撑开在在13-13、114-114支架架与台车车连接的的部位应应

8、力集中中，易产产生开裂裂，腹板板呈波浪浪状。序号9变幅幅齿条，在在齿条与与变幅摇摇架的连连接处为为焊接点点应力集集中变幅幅时产生生较大的的拉应力力，经常常发现裂裂纹产生生。序号10吊吊臂，变变幅时受受变幅齿齿条和小小拉杆的的作用及及下应力力的作用用，在88-8截截面有较较大的应应力集中中，受弯弯矩产生生的交变变应力作作用，且且是变截截面处，在在回转时时空悬臂臂支承状状态，易易产生疲疲劳破坏坏及腹板板波浪变变形，导导致局部部失稳。2.4 34台台机的总总体情况况2.4.11天生港港港务公公司2#装卸桥桥在2-2、33-3截截面曾发发现长裂裂纹，中中拉杆修修复，小小拉杆更更换，斜斜拉杆99-9截截

9、面处产产生裂纹纹，修复复后再用用。两台台装卸桥桥的许多多铰结点点都已磨磨损，配配合间隙隙较大运运行时抖抖动严重重。2.4.22姚港港港务公司司的166t带斗斗门机变变幅螺杆杆与支座座连接处处焊接部部位多次次开裂，其其中一台台大拉杆杆与象鼻鼻梁的连连接处产产生疲劳劳裂纹，116t普普通门机机发生转转台裂焊焊，人字字架与转转台的连连接撕裂裂。2.4.33狼山港港务公司司的MQQ10-30III与台台车连接接部分的的支腿焊焊缝开裂裂，吊臂臂下铰点点支承板板呈现波波浪状。MM10-30的的4#、55#机吊吊臂铰点点处的腹腹板受压压变形焊焊缝开裂裂，铰结结点松旷旷。4#机大拉拉杆与象象鼻梁连连接处产产生

10、疲劳劳破坏，发发生断裂裂。从历年的调调查结果果显示，门门座机和和装卸桥桥使用110年左左右就会会出现明明显故障障，主要要有四种种：裂纹纹、变形形、断裂裂和锈蚀蚀，这四四种故障障所占比比例分别别为811.966%、111.334%、55.677%、55.4%，裂纹纹占的比比例较大大。2.5 疲疲劳的危危害零件和构件件在低于于屈服极极限的交交变应力力的反复复作用下下，经过过一定的的循环次次数，在在应力集集中部位位产生裂裂纹，裂裂纹在一一定条件件下扩展展，最终终突然断断裂，这这一失效效过程为为疲劳破破坏，疲疲劳破坏坏主要表表现为裂裂纹，破破坏之前前没有屈屈服和塑塑性变形形现象，发发生破坏坏是突发发的

11、，所所以更具具危害性性。疲劳劳的初始始阶段是是在构件件的表面面产生细细小不连连续的裂裂纹，这这种裂纹纹肉眼是是不可见见的。随随着循环环次数的的增加，裂裂纹不断断地扩展展，最终终连接成成线致面面，导致致结构的的突然断断裂，一一旦出现现这样的的破坏，就就是机毁毁人亡的的事故。3 进行应应力测试试，确定定巡检部部位和巡巡检周期期初始裂纹长长度与检检测手段段有关，不不妨对初初始裂纹纹给出以以下定义义：在一一定检测测条件下下，不能能发现的的最大裂裂纹尺寸寸或者能能够被发发现的最最小裂纹纹尺寸。目目前港口口条件多多数还是是人工监监测初始始裂纹长长度定为为5mmm比较适适宜。临临界裂纹纹对于箱箱形梁等等截面

12、构构件以受受拉一侧侧平板为为计算依依据，并并且经过过分析可可以确定定单板裂裂纹沿着着应力垂垂直方向向扩展最最危险以以此作为为临界裂裂纹的条条件。当当裂纹达达到极限限时，临临界裂纹纹长度aac可用下下式计算算ac=B1+式中：B板宽； ； 裂尖的的集中疲疲劳强度度降低系系数，一一般取11.72.336； 材料强强度极限限； 裂纹两两端作用用的应力力，通过过应力应应变测试试的方法法实 测得得出。考考虑到焊焊接时使使强度降降低的因因素应考考虑一 个降低低系数，一一般取00.7。从初始裂纹纹到临界界裂纹的的循环数数N（寿命命）可用用与应力力强度因因子变动动范围的的关系表表示，图图2为裂裂纹扩展展关系曲

13、曲线图第一阶段是是裂纹形形成，第第二阶段段是稳定定扩展，第第三阶段段是不稳稳定扩展展。第二二阶段即即为曲线线233这一范范围，称称为裂纹纹扩展的的临界值值。无限限寿命设设计必须须小于，对对于小于于的地方方不需要要巡检。裂纹长度度；循环次数数；c、m材材料的常常数 一般为为3；应力强度度因子变变动范围围，；= 图图2这一公式是是针对QQ2355的。若若材料为为16MMn则要要进行换换算：利利用裂纹纹张开位位移原理理，有式中： 当时 3.1 确确定巡检检部位可能引起裂裂纹扩展展的拉应应力是其其动态部部分，即即应力幅幅值，当当不会引引起裂纹纹扩展，产生疲劳裂纹部位的临界应力。通过计算找出每一可能产生

14、疲劳裂纹部位的临界应力。然后通过应力应变测试的方法得到实际应力，考虑焊接等缺陷的影响，应适当降低，一般取修正系数为0.5。测得的部位，就是要找的巡检部位。3.2 确确定巡检检周期由于初始裂裂纹一般般是难以以检测到到的，经经常去做做损伤检检查将耗耗费大量量人力和和财力，而而放任不不理或疏疏于巡检检又有可可能带来来事故，因因此在实实际生产产中先用用无损检检测的方方法测出出结构中中的裂纹纹长度作作为裂纹纹初始尺尺寸，对对于未检检测出的的裂纹的的构件，常常常假定定构件某某处隐藏藏着一工工程裂纹纹，其长长度与无无损检测测可靠测测出的最最小尺寸寸相当。如如果裂纹纹从初始始裂纹长长度5，扩展展到临界界裂纹长

15、长度的时时间为，要要想在裂裂纹扩展展至前发发现裂纹纹必须在在时间内内安排一一次巡检检。为了了防止因因漏检或或误检而而造成事事故，通通常取一一定的安安全系数数，一般般为4，以平平均每天天作业小小时，每每小时次次循环计计算，当当总循环环次数为为时达到到临界裂裂纹的天天数为 （天天），考考虑寿命命安全系系数,则则巡检周周期为，即即合理的的巡检周周期为，以以确保在在事故发发生之前前查出隐隐患，及及时采取取措施，确确保起重重机械作作业安全全。 4 结束语语 在现代代化港口口装卸生生产中，大大型起重重机械的的作用和和地位显显得越来来越重要要，了解解设备故故障规律律，制定定合理的的设备巡巡检周期期，可以以有针对对性地做做好设备备寿命期期内的管管理和检检测工作作，做到到既控制制检测成成本又可可对设备备状态进进行有效效的监控控，保障障港口生生产安全全。作者简介：顾海红，女女，南通通航运职职业技术术学院副副教授，高高级工程程师。