1钢结构的强度检测与剩余寿命
利用应变片测量钢结构危险截面在*危险情况下的动态应力幅值,据此可以知道钢结构的应力水平和强度储备,根据应力幅和起重机的工作历程可以计算出起重机的剩余寿命。
11钢结构疲劳强度的检测
按GB3811-83起重机设计规范的规定,对A6、A7、A8级的结构件应验算疲劳强度,按GBJ17-88钢结构设计规范的规定,当应力变化的循环次数n等于或大于105次时,应进行疲劳计算。
目前我国正在使用的桥式和门式起重机金属结构都是焊接而成的箱形结构或标准架结构,焊接部位容易产生疲劳破坏,焊缝部位的残余应力和应力集中,使疲劳裂缝发生在焊缝熔合线的表面缺陷处或焊缝内部缺陷处,然后沿垂直于外力作用方向扩展,直到*后断裂。各国试验数据相继证明多数焊接连接类别的疲劳强度,用波动应力幅表示比名义*大应力max表示更为合理,这里 =max-min,max、min分别表示名义*大应力和名义*小应力,则测得的应力幅应小于容许应力幅[ ]一般情况下,疲劳容许应力幅[ ]=(C/n)1/(/mm2)式中n 应力循环次数;C、 与构件和连接类别有关的参数。
构件连接的类别分为8类,角焊缝的应力集中*严重,属于第8类,所以,应重点检测该部位,此时C=0.41 1012,=3.
由于起重机每钩所吊的货物重量不同,不会都是额定起重量,另外小车所到的位置也不相同,则应将各种载荷的频率分析、应力幅水平以及频次分布总和折算为等效常幅疲劳应力幅。
e()式中:e变幅疲劳的等效应力幅
e=n1(1)n11/
式中: n1以应力循环次数表示结构预期使用寿命;n1预期使用寿命内应力幅水平达到 的应力循环次数。
起重机载荷状态分为轻、中、重、特重四种,我们以重的一种为例,它的名义载荷谱系数Kp=05kp=3Kp=08一般把欠载效应的等效系数f取为08,这样等效应力幅
e=f 式中: 测得的应力幅,可利用应变片测量得到。
12剩余使用寿命
测得 ,可以计算出总的应力循环次数n=C
3e=C(08 )3从机械的履历簿中查到已经完成的作业吨数T,计算出年均作业吨数Ty。我们可以认为一个工作循环出现一次*大应力幅,则已经完成的应力循环次数n,n,=T
f Q=T08Q式中:Q 额定起重量。
每年完成的应力循环次数nyny=TY
f Q=TY0.8Q那么可以继续工作的年限yy=n-n,k ny式中:k 安全系数,一般取k=22.5.
2钢结构的变形测量与刚度评价在地面上安放水准仪,测出主梁(或主桁架)空载拱翘曲线、主梁跨中重载曲线、悬臂重载上翘曲线、主梁(主桁架)旁弯曲线。根据上述曲线算出主梁跨中静刚度、主梁(或主桁架)悬臂有效工作长度位置静刚度、两主梁同截面相对高差。测量时根据跨度L和有效悬臂长度可以插入适当的点。
实心三角为基本点,空心三角为辅助点,以左支座为坐标原点标出所有点的坐标位置,而且从左到右统一编号。
21主梁垂直静态刚度
(1)跨中静态刚度用空载上拱值减去跨中重载上拱值即为跨中静挠度。它反应了静刚度,静挠度YL应满足YLL/1000.
(2)悬臂静态刚度当满载小车位于悬臂有效工作位置时,该处由于额定起升载荷和小车自重引起的垂直挠度YL应不大于YC/350;YL等于空载/0两点的平均值减去重载/0两点的平均值。因装卸作业范围的需要,有效悬臂的长度LC比较大,YL值勉强小于LC/350,检测时如发现这种刚度不足的情况,由于YL=(G Q)L3C/3EI,即静挠度与L3C成正比,可以采取减小有效悬臂的办法,则可以继续使用。
22两主梁同截面相对高差
这里是指起重机大车四个支点在一个水平面内空载条件下的两主梁同截面高差。把大车四个支点的高程,按照杠杆比例折算到测点处的高程,支点处的读数减去这个高程,同一根梁支座处变化引起整个梁读数新变化,变化后同截面的点再进行比较,以某一梁为基准画成一水平的直线,另外一根梁与它的相对高差标出并且连成曲线。这就是我们所要求的两主梁相对高差曲线,我们用两条平行的水平线去包容上述曲线,两条线之间的距离是*大相对高差H,在一般情况下要求H 5mm.对于小车出现的三支点现象,若不严重,只要不妨碍运行就没有关系,如果对运行有影响,可以在轨道下加垫,来暂时克服相对高差带来的弊病。
23旁弯曲线
在一根梁的两端拉一个与梁平行的钢丝,钢丝尽量拉的紧一些。用钢板尺测出钢丝到主腹板的距离,划出俯视图曲线。对于双梁门式起重机,应把两根梁画在一张图上,以两端的连线作为基准,划出曲线。
旁弯*大值应小于梁总长的1/3000,旁弯曲线是在空载状态下测得的,对于偏轨箱形成双梁只允许向外旁弯。
3钢结构的腐蚀测量与评价
按照GB6067-85起重机械安全规程的规定:主要受力构件发生腐蚀时,应进行检查和测量,当承载能力降至原设计承载能力的87时,如不能修复,应报废;主要受力构件段面腐蚀达到原厚度的10时,如不能修复,应报废。
我们可以先通过目测,观察起重机的腐蚀状况,选定重点检测部位。对于重点检测部位,应使用测厚仪,仔细测量钢板的实际厚度与原设计钢板厚度相比较。
4钢结构的裂纹检测与评价
根据理论与试验,用肉眼看不到的裂纹,在一年内不会发展到突然断裂(模具开裂的主要原因及措施),所以,关于门桥式起重机的裂纹检测可以由**人员,凭肉眼完成。还可以采用DCE-C1型角焊缝探伤仪,该仪器为磁力探伤型,当肉眼检测产生怀疑时,作进一步探测用。
钢结构从裂纹发展到倒塌有一个过程,裂纹逐渐发展的速度由帕里斯公式计算,da/dn=C( k)n,C、n决定于材料, k主要决定于载荷,结构突然断裂的临界尺寸可由公式KT=KIC算出,主要取决于材料、载荷、裂纹所处位置。
另外,断裂力学还给出了一个门坎值,Kth,当KTKth时,裂纹不会继续扩展,因而也就不会有危险。
5起重机技术状态的综合评价
根据以上参数,可对起重机作出综合评价,把技术状态分为5级,即优秀、良好、可用、待修和报废。
51剩余寿命
剩余寿命5年为优秀,35年为良好,153年为可用,0.51.5年一般情况下需要加固,剩余寿命不足05年的就不必修了。
52动态应力幅
07()为优秀;(070.9)( )为良好;(091.0)( )为可用;(101.05)()时已不符合要求,需要修理,定为待修,必须修复后才能使用; >105()时,如又不能实行加固,只有报废。
53动刚度
动刚度值>24HZ时为优秀;>2224HZ时为良好;>2022HZ可以继续使用;>1820HZ时必须修复后才能使用,定为待修;如果动刚度为<18HZ,而且无法加固时则应报废。
54静刚度
当刚度较大或很大,则可评为良好和优秀;如刚度已不足,但不影响运行,则列为可用;当钢结构刚度很差,明显影响运行时,如果有可能修,则定为待修,如不能修复,则定为报废;55变形
变形可由跨中拱度、悬臂翘度和旁弯三个参数来评价。
小车在跨中,起重为额定载荷时,如主梁下挠到水平线以下,下挠值大于L/700,或小车在悬臂额载,悬臂下挠到水平线以下,下挠值大于LC/250,或主梁旁弯达全长的1/700以上时,若能加固或修复,梁上拱仍在L/700以上,或悬臂额载时悬臂上挠仍在LC/250以上时,均应修复。
当跨中额载或悬臂额载,主梁基本处于水平时为优秀;在优秀与待修之间时,定为良好或可用。
56锈蚀
当用测厚仪选测24个以上危险截面的钢板,没有发现板小于09的点,且宏观没有明显锈蚀时,定为优秀;若看到少量锈蚀外表时,评为良好;如果有6个以上点的钢板厚小于09且可见40以上的面积有锈蚀现象,需除锈,局部加固,并重新涂漆,才能使用;如果无法加固到足以保证安全时,则应报废。
57裂纹
如未见明显裂纹,可评为优秀,虽有裂纹,但所有裂纹的位置及长度不影响安全时,评为良好,若有影响安全的裂纹,则必须修复后才能使用,如多处裂纹、开焊,修复后也不能保证安全时,则当报废。
由于起重机属特种设备,其安全性要求很高,所以应采取一票否决制,即以上几个参数中有一个参数不能保证安全使用,又不能或不值得修复时,就要整机报废,若能修复,则定为待修,必须修复后才允许使用。