超龄塔机评估作业指.doc

超龄塔式起重机安全评估 2009-11南京天宙检测有限公司1. 概述 由于塔式起重机具有特别适合在建筑施工的狭窄场地进行物料垂直运输且可作部分水平运输的独特优点，从而成为建筑施工特别是高层、超高层建筑施工中的重要设备。塔式起重机结构高大,稳定性差,易导致安全事故。改革开放以来，随着我国建筑业迅猛发展,塔式起重机的数量不断增加,由于多方面的原因，塔式起重机倒塌事故频繁发生,给企业带来了重大损失，同时也危及施工人员的生命安全。在这些事故中，有相当部分是由于一些建筑企业为了降低施工成本，将一些陈旧老化本该淘汰报废的塔式起重机超期服役所致。因此，迫切需要制订一套可执行的国家塔机报废标准来规范整个塔机使用市场。1.1 相关规定(1) 建设部发布的建设部关于发布建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术（第一批）公告（第659号）的通知中限制使用技术部分第33条规定：630kNm以下（不含630kNm）、出厂年限超过10年（不含10年）的塔式起重机；630-1250kNm（不含1250kNm）、出厂年限超过15年（不含15年）的塔式起重机；1250kNm以上、出厂年限超过20年（不含20年）的塔式起重机。由于使用年限过久，存在设备结构疲劳、锈蚀、变形等安全隐患。超过年限的由有资质评估机构评估合格后，可继续使用。(2) 国家标准塔式起重机安全规程GB5144-2006中规定了结构件的报废和工作年限：塔机主要承载结构件由于腐蚀或磨损而使结构的计算应力提高，当超过原计算应力15%时应予以报废。对无计算条件当腐蚀深度达原厚度的10%时应予以报废。塔机主要承载结构件如塔身、起重臂等，失去整体稳定性时应报废。如局部有损坏并可修复的，则修复后不应低于原结构的承载能力。塔机的结构件及焊缝出现裂纹时，应根据受力和裂纹情况采取加强或重新施焊等措施，并在使用中定期观察其发展。对无法消除裂纹影响的应予以报废。塔机主要承载结构件的正常工作年限按使用说明书要求或按使用说明书中规定的结构工作级别、应力循环等级、结构应力状态计算。若使用说明书未对正常工作年限、结构工作级别等作出规定，且不能得到塔机制造商确定的，则塔机主要承载结构件的正常使用不应超过1.25105次工作循环。(3) 江苏省标准江苏省建筑安装工程施工技术操作规程DGJ32/J50-2006中3塔式起重机中3.3.1基本条件中第5条规定：公称起重力矩小于400kNm的塔式起重机使用超过八年的，公称起重力矩大于400kNm的塔式起重机，使用期超过十年的，必须进行性能试验和机构应力测试，合格的方可继续使用。(4) 江苏省建筑安装施工机械安装质量检验规程中规定：起重公称力矩400kNm以下（含400kNm）出厂超过八年，公称力矩400630kNm（不含630kNm）出厂超过十年，公称力矩6301250kNm（不含1250kNm）出厂超过十五年，公称力矩1250kNm以上出厂超过二十年，必须进行性能试验和结构应力测试，合格的方可进行安装质量检验。2.评估依据2.1 GB51442006塔式起重机安全规程2.2 GB/T50312008塔式起重机2.3 DGJ32/J65-2008建筑工程施工机械安装质量检验规程2.4 JGJ33-2001建筑机械使用安全技术规程2.5 JGJ46-2005施工现场临时用电安全技术规范3.检验仪器序号名称规格型号编号量程精度设备状态1声级计HS5633A0401000435130dB(A)0.1dB（A）正常2风速仪QDF35190.0530m/s0.01m/s正常3经纬仪J601000126100m6正常4三用表MF-10JB2170-7745150050002.5正常5钢直尺/022301221000m1mm正常6钢卷尺JGW50850850m1mm正常7钳型表MG2698166290250A2.5正常8兆欧表ZC25300460.1500M2正常9秒表80666576530秒0.2秒正常10红外测温仪ST200258324001正常11静态电阻应变仪DH3816/0-60点/正常12超声波测厚仪A2850/1.2-225mm(1+0.1)正常13电子秤ODS/正常4.检测流程接到受检单位委托后五个工作日内安排人员检测，检测前一日通知受检单位现场检测，按塔机说明书和产权登记证填写委托协议（一式两份）和检测原始纪录，有问题出具整改单检测合格 检测不合格十个工作日内出具检验合格报告出具不合格报告，建议该塔机报废测试应力和刚度值有一项数值偏大，降级使用测试应力和刚度值均达到要求，给满延长年限（2年） 结束5.检测方法及内容结构应力检测主要针对超龄塔机现有的工地环境状况来检测塔机在使用中钢结构的实际应力状态。采用电测法测试构件在载荷作用下的承载能力是否符合设计和有关标准要求。应力检测的测点，应布置在设计者提供的计算应力较大、受力较大和受力较复杂的构件断面，以及构件截面的突变和变形的损伤处。通过多次的计算研究与现场检测，测定现场塔机结构应力主要集中在前拉杆、起重臂上弦杆与前拉杆连接处、塔帽下端、平衡臂后拉杆、平衡臂与回转塔身连接处、塔身最底层标准节下端、塔身最上端附墙与标准节连接处（塔机附着状态时）等。5.1 测试方法电测法电测法是以电阻应变片作为传感元件，将电阻应变片粘贴到塔机结构测点位置，信号通过导线经应变仪处理由电脑实时采集、输出。其一般过程如图1所示。图1电测法过程5.1.1 电阻应变片的使用方法应变片的使用性能，不仅取决于应变片本身的质量，而且取决于应变片的正确使用。对常用的粘贴式应变片，粘贴质量是关键。(1) 应变片的粘贴方式应变片的粘贴方式主要有两种，即两片式和三片式。两片式用于平面（二向）应力区的贴片，其结构承受平面应力状态，如果预先能用某些方法（如脆性涂料法）确定主应力方向，则可沿主应变方向贴上互相垂直的两个应变片。如果主应变的方向无法确定，则必须用三片式粘贴，即贴上由三个应变片组成的应变花。图2、3分别为二片式和三片式粘贴。 (a) 直角型 (b) 等角型图2 二片式 图3 三片式(2) 应变片的粘贴1) 准备：试件在粘贴部位的表面，用砂布在与轴向成90的方向交叉打磨至6.3cm清洗净打磨面划线确定贴片坐标线均匀涂一薄层粘结剂作底；应变片外表和阻值检查刻划轴向标记清洗。2) 涂胶：在准备好的试件表面和应变片基底上均匀涂一薄层粘结剂。3) 贴片：将涂好胶的应变片与试件，按坐标线对准贴上用手指顺轴向滚压去除气泡和多余胶液按固化条件固化处理。4) 复查：贴片偏差应在许可范围内；阻值变化应在测量仪器预调平范围内；引线和试件间的绝缘电阻应大于200M。5) 接线：根据工作条件选择好导线，然后通过中介接线片柱把应变片引线和导线焊接，并加以固定。6) 防护：在安装好的应变片和引线上涂以中性凡士林油、石蜡（短期防潮）；或石蜡-松香-黄油的混合剂（长期防潮）；或环氧树脂、氯丁橡胶、清漆等（防止机械划伤）作防护用，以保证应变片工作性能稳定可靠。5.1.2 DH3816多测点静态应变测试系统介绍DH3816静态应变测试系统是全智能化的巡回数据采集系统。通过计算机完成自动平衡、采样控制、自动修正、数据存贮、数据处理和分析，生成和打印试验报告。DH3816每个模块60测点，最多可扩展到16个模块，扩展距离可达300m。巡检速度60点/秒，每个模块独立工作，960个测点只需1秒就可结束采样；交直流供电；USB接口，即插即用，方便可靠。如图4所示。 图4 DH3816静态应变测试系统由于塔机当构件上测点比较集中，通常采用半桥接法测龟电路，如图5所示。图5 半桥连接法测量电路此时，工作片和补偿片各用一根长导线与应变仪相连接，而两片之间先用一短导线相连(可不考虑其电阻)，再用一根公共线与应变仪相连接。由于公共线BB的电阻r与应变仪的放大器输入阻抗串联，而放大器的输入阻抗远大于导线电阻，故其对桥臂的影响可以忽略不计。这样，对于工作片而言，只相当于串联了一只导线电阻r。由应变仪测得的应变值为： (1)根据应变电测原理： (2)将(2)式代入(1)式可得：，再根据轴向拉（压）胡克定律，查表得到材料的弹性模量E即可得到测点应力。5.2 检测步骤5.2.1 环境检测1记录检测时间、检测地点或工程名称2. 用测温仪测量检测现场环境温度3. 用风速仪测量检测现场风速5.2.2 安全规范检测1观察紧固件表面防锈处理情况2. 观察锻件表面质量是否有结疤、夹渣、夹层、裂纹3. 小车防坠落装置是否可靠有效4. 观察钢丝绳端部固定情况5. 测量钢丝绳直径6. 检查吊钩使用情况7. 检查滑轮是否有钢丝绳防跳槽装置8. 检查卷筒两侧边缘的高度应超过最外层钢丝绳，其值应不小于钢丝绳直径的2倍；钢丝绳在卷筒上的固定装置是否安全可靠，易于检查9. 检查齿轮、皮带、链等传动装置的外露旋转零件，是否设有防护罩，各种防护罩设置情况10.检查各个机构制动器工作情况11.检查起升机构、回转机构、变幅机构工作情况，检查顶升机构情况5.2.3 基本性能检测1空载试验检查样机运转情况及驾驶室操作情况2. 额定载荷试验检查样机运转情况及驾驶室操作情况，关键零部件是否有损坏用声级计分别测量司机室和起升机构的噪声值5.2.4 结构应力检测塔机结构应力测试工况的选择要有代表性，要能反映塔机最基本的工作过程；载荷的选择主要是根据工况的位置，按照塔机使用说明书中的性能曲线选择相应的载荷。因此，可以确定以下八个工况及载荷。(1)起重臂与基础节一侧面成0夹角，在最大幅度处起吊允许的最大起重量QH（额定载荷），检测起重臂、拉杆、塔身、上下支座、底架、支腿的状态，验证结构件的强度。(2)起重臂与基础节一侧面成45夹角，在最大幅度处起吊允许的最大起重量QH（额定载荷），检测塔身、下支座、底架、支腿的状态，验证结构件的强度。 (3)起重臂与基础节一侧面成0夹角，在最大幅度处起吊允许的最大起重量的1.25倍（超载），即1.25QH，检测起重臂、拉杆、塔身、上下支座、底架、支腿的状态，验证结构件的强度。(4)起重臂与基础节一侧面成45夹角，在最大幅度处起吊允许的最大起重量的1.25倍（超载），即1.25QH，检测塔身、下支座、底架、支腿的状态，验证结构件的强度。(5)起重臂与基础节一侧面成0夹角，小车在跨中吊点位置起吊允许的最大起重量QH（额定载荷），检测起重臂、拉杆的状态，验证结构件的强度。(6)起重臂与基础节一侧面成45夹角，小车在跨中吊点位置起吊允许的最大起重量QH（额定载荷），检测起重臂、拉杆的状态，验证结构件的强度。(7)起重臂与基础节一侧面成0夹角，小车在跨中吊点位置起吊允许的最大起重量的1.25倍（超载），即1.25QH，检测起重臂、拉杆的状态，验证结构件的强度。(8)起重臂与基础节一侧面成45夹角，小车在跨中吊点位置起吊允许的最大起重量的1.25倍（超载），即1.25QH，检测起重臂、拉杆的状态，验证结构件的强度。具体检测步骤如下：1检查应变片是否完好2按照结构应力测点布置图粘贴应变片(测点布置如图6，采用半桥连接)图6 测点布置图3用万用表测量应变片与导线连接情况4连接电脑和应变仪，接好地线，并将导线接入应变仪5根据塔机机构确定检测吊点位置6打开电脑和应变仪，并打开DH3816操作系统7点击“操作-查找机箱”将电脑与应变仪连接8按照被测材料基本属性，点击“参数设置”，分别对“机箱特性设置、电桥及试件参数和测点特性设置”进行设置9待待测设备处于零位（即平衡状态时），点击“操作-平衡操作”对设备进行平衡10.平衡后点击“操作-单次采样”，查看仪器平衡情况（平衡后静止情况下采集的数据是否为0）11.根据标准对工况及吊点位置的要求，进行应力测试，每以工况试验不少于3次，取3次测量算数平均值5.2.5 起重臂根部水平变位的测定 为了验证结构件的刚度，要测定起重臂根部水平变位，其方法是在起重臂根部挂一钢尺，用经纬仪进行测量。测定起重臂根部水平变位主要工况与结构应力测试工况相同，在进行应力检测的同时，测定起重臂根部水平变位。具体检测步骤如下：1.将钢直尺挂于起重臂根铰点处2.在适当位置家架设经纬仪3.在测量应力同时观察经纬仪测量起重臂根部水平位移5.2.6 结构件锈蚀检测测量塔机主要结构件（塔身标准节3、塔帽2、起重臂3、平衡臂的主弦杆1、起重臂拉杆1、平衡臂拉杆1等）的锈蚀情况。5.2.7 销轴磨损检测用塞尺测量关键部位（起重臂根部2、塔帽底部4、回转台4等）处销轴孔磨损情况。6.综合评估方法由于塔机事故危及人身和财产安全，对塔机结构的评估要本着安全为主的原则，尽量避免塔机事故的发生。将结构件状况、测试应力值和结构刚度评估各分为四个等级，即A、B、C、D，每个等级对应的评估状况，如表1、表2、表3所示，表1中n1、n2、n3分别表示致命缺陷项目、重要缺陷项目、一般缺陷项目的数目。表1 结构件评估等级等级结构件A整体合格；n1=0, n2=0；n35B整体合格；n1=0；n22；n35C整体合格；n11；n22；n35D整体不合格，或n11，或n22，或n35表2 测试应力值评估等级等级测试应力值A小于许用值的80%B小于许用值的90%C小于许用值D大于许用值表3 结构刚度评估等级等级测试应力值A小于许用值的80%B小于许用值的90%C小于许用值D大于许用值6.1 使用年限的确定对塔机使用年限的评定是根据公式： (1)这里24代表基本年限24个月，分别代应力系数、刚度系数、超期年限系数、利用率系数、整机使用系数等。应力系数的计算： (2)这里代表安全系数。刚度系数的计算： (3)这里代表刚度系数。超期年限系数的计算： (4)这里代表塔机已超过规定要求年限使用的时间。6.2 整机结构综合评定根据结构件、应力值及刚度等级，综合评定整机使用系数，见下表4。表4 整机结构综合判定结构性能等级 刚度等级应力值等级ABCDAA1.000.990.980.95B0.990.980.950.90C0.980.950.900.80D0.950.900.800.60BA0.990.970.960.93B0.970.960.930.78C0.960.930.780.80D0.930.880.700.59CA0.850.840.830.81B0.840.830.810.77C0.830.810.770.68D0.810.770.680.51DA/B/C/D/注：表中数字代表降级率，延长年限为24和降级率的乘积，“/”代表整机存在致命问题，必须整改或进行报废更换的。7.注意事项1.进入施工工地进行检测必须戴安全帽、穿工作服，高空作业时必须系安全带。2.参与塔机检测的司机及指挥人员应有相关资执。3.遇恶劣天气暂停检测。ZX/C-031-2005 温湿度仪操作规程及注意事项1 安装电池。打开开关。2 温湿度仪屏幕即显示当前温湿度数值。3 注意事项：3.1 在示值范围内使用，不要接触蒸汽，不要用嘴哈气，以免传感器件结露，造成示值漂移。3.2 使用环境应清洁少尘，不要在腐蚀性和挥发性气体以及污染严重的场合使用。3.3 远离冷、热源，避免骤冷骤热；不要日光直射，置于自然通风处，周围环境温湿度平稳时方可测试。3.4 仪表精密，不要剧烈震动及撞击，不要自行拆卸、调整。3.5 温湿度表应由专业人员定期进行调试和检定。3.6 仪表应竖直挂置或摆放。起草人：孙军 管理人：张桂香 审核人：王志刚ZX/C-034-2005 电子计算器操作规程1 检查是否安装了合适的电池或电池电源是否充足。2 按下开关，显示数值。3 根据需要进行数据处理操作。4 操作完毕，关闭开关。5 注意事项：避免碰撞或摔打，避免灰尘进入，专人保管，定期进行内部校对和外部检定。起草人：孙军 管理人：张桂香 审核人：王志刚 ZX/C-051-2005 温度计操作规程及注意事项1 将温度计的水银或酒精球浸入待测定液体液面下1厘米左右。2 如果测量空间温度如冰箱或冰柜，将温度计直接放入即可。3 保持至少5分钟。4 读取所测定的温度数值时，视线与温度计刻度在同一水平线上。5 注意不能用手摸温度计的水银或酒精球部。起草人：张桂香 管理人：张桂香审核人：王志刚ZX/C-057-2005