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冶金起重机事故分析及安全检验

文档作者：郭鹏伟刘振刚王磊文档来源：洛阳市特种设备检测检验所		点击数：	更新时间： 2021年09月10日
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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471000
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：TG231．1 文献标识码：A 文章编号：1001—0785(2014)10—0105—05
Abstract：In view of unsafe factors，messy safety management，poor field service environment，weak safety aware．
ness，personnel violation，and other problems in metallurgie cranes，the paper analyzes the cause of falling accidents due to
hook breakage of the ladle crane，to figure out the key cause resulting in the accidents and provide corresponding precau．
tions．
Keywords：ladle crane；accident；safety inspection
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125 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》 2014 (1O)
1)发生事故的铸造起重机型号为YZ125／30
×14．5—28．5 A6，主钩125 t，副钩30 t，起升高
度14．5 m，跨度28．5 m；
2)工作级别A6；
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80 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。GB 6067．1_2010《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(75 t以上)使用的是板
钩，它是由每片厚度为30 mm的成型片铆合制成
的。在钩口处装有护板，通常用16 Mn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
一105 —
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
一106 一
图3)。
毛 耄 2)厚度／
1／
，
△ th I
l0g△
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 da／dN—AK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，AK小，扩展速率低，da／
dN<10 mm／次，为非连续区，呈现一种结晶学
形态的断口；
B段为第2阶段，da／dN>10 mm／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，da／dN>10 mm／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》 2014 (10)
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125 t铸造起重机只起吊约80 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》 2014(10)
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
10 min，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20号钢制成的锻造钩，
退火温度可控制在500℃ 一600℃ ，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Et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20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20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、
一107 —
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GB 10051—
1988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
GB 10051-1988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3—15之间。L／D愈小，愈
一】08 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20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》 2014 (10)
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266590 2力博重工科技股份有限公司 泰安271000
3华能澜沧江水电有限公司 昆明 650214
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：TH222：U492．3 2 文献标识码：A 文章编号：1001—0785(2014)10—0109 一o4
Abstract：Considering the calculation methods of carbon emission and pollution discharge，the paper analyzes and
compares the fixed investment and operating costs of both the belt conveyor and road transport，and pollution load of various
gases and dusts to the environment．Comparison is made to the examples of aggregate transport route schemes for Longkaikou
hydropower station，with specific calculation data to prove that the belt conveyor has advantages in low carbon emission，en—
ergy conservation，pollution reduction，etc．，compared to vehicle transport．
Keywords：belt conveyer；ear；carbon emission；gas pollution
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 =
1 260 t，宽W=1．5 ITI，总长L =6 000 m，则固定
投资产生的碳排放
02=01+E】=C×Q1+100×S E
S=L1×W／4
02=01+E1=4 257 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 =3×360
kW，满载功率P =3×270 kW，运行时间h=
7 000 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0．272 kg⋯ ，则带式输
送机运行产生的碳排放
O3=0．272×10一。×h×(5％P1+95％P2)=1 568 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，2008．(6)．
《起重运输机械》 2014 (1O)
[2]田景亮．桥式起重机构造与检修[M]．北京：化学工
业出版社，2008．
[3]周建国．桥式起重机的故障维修分析[J]．矿山机械
2006，34(1)．
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北京：科学普及出版社，2003．
[5]潭湘成．仪器分析[M]．北京：化学工业出版
社，2001．
作 者：郭鹏伟
地 址：洛阳市西工区王城大道付40号
邮 编：471000
收稿日期：2013—11—18
— 109 —

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