起重机械检验新技术探讨

郭洪锍，卢德俊

（江苏省特种设备安全监督检验研究院泰州分院,江苏 泰州 225300）

工业和建筑业的发展，使起重机械使用量的不断增加。起重机械主要用于工业生产和建筑工程中。近年来的事故调查统计表明，起重机械安全形势严峻，起重机械检验工作任重道远。因此提高起重机械检验水平和检验技术显得迫在眉睫，本文从实际出发，结合理论对起重机械的相关检验技术进行分析。

1 起重机械检验技术要求

根据《特种设备安全法》、《起重机械定期检验规程》等法律法规要求，不同类型的起重机械应该按照其设计、制造、验收等技术条件进行检验检测。针对不同的结构件和特殊结构容易产生缺陷的类型采用相应的检验方法，保证关键结构件不能出现安全隐患。

2 起重机械检验技术的理论研究

目前对起重机械的理论研究主要是采用可靠性设计、优化设计、有限元法和CAD技术对起重机械进行结构、应力和可靠性等方面的设计校核。我国较早地开发了适于起重运输机械金属结构力学分析的通用有限元程序，采用自编程序和引进大型程序SAP5、ADINA等，对塔式起重机金属结构和部件进行了分析。

在大型起重机械的检验中，可以采用HYPERMESH、ABAQUS、ANSYS等有限元软件对起重机械关键零部件进行数值模拟，可以用于无法进行现场载荷实验的场所。另外在起重机械的事故原因分析中，采用计算机数值模拟的方法也是重要手段之一。

另外，一些老龄化起重机械，尤其是在港口起重机等承受繁重吊装业务的起重机械，经常会出现金属结构故障，如果继续使用就会存在严重的安全隐患。因此可以对起重机械进行有限元分析，对金属结构件进行计算，找出潜在危险部位，可以大大提高检验检测效率，同时对起重机械金属结构的巡检周期，监测方案提出合理化建议。

3 起重检验新技术初探

3.1 声发射技术

声发射检测技术的基本原理就是通过用藕合在被测物表面上的压电陶瓷传感器将被测物内声发射源所产生的弹性波转变为电信号，然后将这些电信号加以放大并且进行数模处理使之特性化，在输出端予以显示和记录，从而获得被测物内声发射源的波形及特征参数，图1为声发射检测原理图。通过对声发射设备获得的各种声发射信号以及各种参数进行分析检测，知道材料内部的缺陷情况。声发射技术可以用来检测起重机械主梁、支腿等关键结构件内部的裂纹及腐蚀情况，图2为某型号起重机械声发射检测中探头布置示意图。

我国引入声发射技术，主要在承压类特种设备检验检测中，在机电类尤其是起重机械检验检测中应用较少。近年来随着高新技术的发展，声发射技术逐步向多通道、高精度方向迈进，并且衍生到材料等众多领域。声发射技术不仅可以检测出起重机械关键零部件的自身缺陷，还能检测出因环境和疲劳过载等产生的构件腐蚀及裂纹等重大隐患并且能精确定位。声发射技术在起重机械首检和老旧起重机械安全评估中有很大的应用空间。

图1 声发射检测原理图

图2 探头布置示意图

3.2 漏磁检测技术

户外大型起重机械尤其是港口机械长期暴露于潮湿空气中，在使用过程中受到风吹、日晒、霉菌介质的侵蚀，使得钢结构表面涂层逐渐破坏而失去保护能力，如果不及时发现并进行修复，腐蚀将加速扩展，最终影响起重机械钢结构的强度和刚度，降低工作安全性，严重的会产生断裂、垮塌、倾覆事故。

可以根据大型起重机械钢结构的特点，设计制作多组带有不同人工缺陷、不同板厚的试板用于漏磁检测仪的校准和标定，模拟钢结构表面腐蚀的工况。在实验室进行构件厚度、缺陷类型、腐蚀表面等影响因素对漏磁检测结果的影响，并且对采集到的信号进行时域和频域分析，得出初步检测结论。对在用大型起重机检验现场进行漏磁检测，和实验室结果进行比对，证实漏磁技术可以用于大型起重机械金属结构腐蚀检测。

钢丝绳是起重机械中的关键部件，通常采用漏磁方法对钢丝绳进行无损检测。利用探头局部饱和磁化钢丝绳，如果钢丝绳存在缺陷，其磁场特征参数会产生变化，而表征磁场特征的参数正是判断钢丝绳缺陷情况的关键要素。采用电磁法对钢丝绳检测，可以对钢丝绳的缺陷进行定量和定性的分析，及时发现钢丝绳是否存在腐蚀或断丝，还能够分析钢丝绳的断丝数和横截面积损失量等信息。

3.3 应力测试技术

对于使用年限较长的老旧起重机以及承受重载及交变载荷的港口起重机，在使用过程中容易受到工程零件表层的腐蚀、磨损和变形等问题，同时起重机械的工作性质决定了起重机械要承受重载及交变载荷，这些因素使起重机金属结构的强度和刚度受到影响。另外在起重机械现场安装过程中，由于受到焊接工艺和安装工艺的影响，金属结构件是否能满足强度、刚度要求，也需要有相应技术进行校核。应力测试技术主要是测量通过独特的胶水粘附在金属结构件表面的薄片电阻的电阻值，金属结构在工作过程中，由于受到载荷作用挤压应变片从而改变其电阻值，推算出金属结构件受力的大小和方向。

4 结语

作为生产安全休戚相关的特种设备，起重机械检验一直是一项任重而道远的工作。尤其在取消了起重机械的制造监检后，起重机械的在用检验就显得尤其重要。检验机构除了按照《特种设备安全法》和《特种设备安全技术规范》的要求进行检验外，还要大力研究和使用新的检验技术实现对起重机械的检验，不断开拓创新，提升起重机械检验的水平和要求，消除设备安全隐患，保证起重机械安全、平稳、健康运行，保证生产安全。