港口起重机裂纹应力测试判断方法

港口起重机是由金属结构、2-4个机构和电气系统组成的大型装卸机械，其装卸作业工况及作业环境恶劣。对于已经工作20多年的起重机，受较大交变载荷作用的主要承载结构开裂现象比较普通。尽管如此，有的港口由于经费不足，不能将这些带伤超期服役的起重机报废，只能修复结构裂缝和其他故障后继续使用。由于加强筋板等覆盖的原因，结构件上产生裂纹后凭肉眼无法观察到，只有通过检测仪器，采取合适的方法检查出不可见裂纹，应力测试就是其中的一种方法。

测试方法

港口装卸起重机承载结构件，其承受的载荷有：轴向力，剪切力、弯矩、扭矩。对于承受弯矩的箱形或工字形梁来讲，在同一截面上翼缘板上的应力总是大于腹板上的应力。在应力测试中，如果同一截面上的腹板应力大于翼缘板上的应力，则说明结构在该截面上存在异常，有必要找出异常现象并确定原因。基于这一想法，在进行应力测试布置应变片之前，应对整机结构件的关键部位进行目测检查，如果发现任何疑点，采用适当的应变片布置方式，通过应力测试获得结构截面上的应力分布情况，从而查出结构件存在的缺陷。

测试方法及仪器介绍

测试分静载和动载应力测试2种，静载测试采用JHYC静态应变仪；动载应力测试采用JHDY动态应变仪。

应力测试检测实例

南京聚航科技有限公司对2台已经服役20年的门座起重机金属结构技术状态进行检测。在检测之前，用户已经修复了裂纹和其他缺陷。在布置应变片之前，测试人员对贴片部位进行目测检查，怀疑转盘主梁后方根部即转盘主梁和转柱连接处可能存在裂纹，但不能准确判定。为了证实此处是否存在裂纹，对截面上的应力分布进行验证。

静载应力测试工况

工况1：空载，臂架由最小幅度变到最大幅度（9-24.5m）。

工况2：垂直载荷为10.01t，臂架位于最大幅度（24.5m）。

动载应力测试工况

臂架位于最大幅度（24.5m），起吊10.01t载荷，上升制动、下降制动、载荷落地。

测试结果及分析

静载应力测试结果见表1，动载应力测试结果见图1。由表1看出测点1、测点2在测试工况1和工况2的合成静载应力分别为+166MPa和+83MPa。由图1算出测点1最大动载应力为+192MPa。

表1 静载应力测试结果

图1  测点1动载应变测试曲线

由上述测试结果看出，在静载应力测试工况下测点1的应力比测点2应力大1倍，测点1的动载应力超过所用材料的许用应力。说明转盘主梁后方根部截面存在异常，转盘主梁下翼缘板上的力流受到阻碍，力未完全传递到测点2处，由此可判定转盘主梁下翼缘板存在裂纹。因为在此处翼缘板的下方有一封闭的加强筋板，下翼缘板在此处的裂纹从外表上看不见，建议用户采取开孔的办法进行检查验证。用户开孔检查发现转盘主梁下翼缘板已产生横向穿透性裂纹长达80mm。若不及时发现，继续使用下去，其裂纹扩展速率会加快，存在发生恶性事故的危险。

用户采纳了检查组提出的修复建议，首先将裂纹双面开坡口进行对接焊，然后在裂纹上方贴焊一块厚14mm的钢板。修复完成后，检查组在原测点1、测点2处再布置应变片，按照上次静载应力测试工况又进行一次静载应力测试。测试结果为：测点1的合成应力为+68MPa，测点2的合成应力为+135MPa，转盘主梁下翼缘板和腹板上的应力分布恢复正常。

结论

通过上述测试及分析，证明了用应力测试法判断起重机金属结构是否存在裂纹是可行的，应广泛用于在役起重机金属结构技术状况检验中，以便快速找出起重机金属结构的薄弱部位及缺陷，为维修提供依据，通过及时维修消除缺陷，保证起重机的安全使用。