港口起重机疲劳破坏成因与修复措施分析

徐高林 岳阳城陵矶港务有限责任公司

1 港口起重机疲劳破坏成因

容易出现焊缝开裂的位置有很多，一般常见与臂架、象鼻架、转台以及门腿拐角等位置，这些部位属于高应力区，会遭到交变应力作用，承受的应力比机器其他部位都要打，所以更

容易出现截面的变化，在集中地应力的作用力会导致纵筋等相关部件无法发挥出应有的价值。我们从机械设备的设计方面来讲，结构组成方式不科学、焊接交汇点繁多、焊缝质量不高等，一些母材不能达到预期标准等诸多因素。通常情况下，起重机的结构件焊往往属于角焊缝，显然接寒风最为突出的地方就属于应力集中的关键位置，假如焊接以后没有进行相应的加工，那么就会对其抗疲劳性带来不利影响，这个时候灵活运用机械加工技术将突出的部分切除以后，就可以促使疲劳极限获得相应的改善。

1.1 钢材的抗疲劳性能

钢材在反复荷载的作用之下，在应力的作用下会处于极限负荷状态，在这种情况下钢材可能会出现破坏，主要表现形式就是突发性的脆性破坏。假设材料位于弹塑阶段，那么反复的加载就会导致塑性变形增长，从而使得钢材发生变化，变硬变脆，逐渐出现微裂，从而导致应力集中的情况，微裂纹不断扩展，数量也会急速上升，应力集中的问题更是显著加剧，最终导致起重机断裂破坏现象。

1.2 沸腾钢

从偏析的方面来看，对沸腾刚提出了诸多的要求，偏析的主要特征实质上是在表面含有相应的纯铁薄层，同时中间集聚着较为丰富的碳元素、磷元素等相关元素。因为沸腾刚里面藏匿着许多的有害气体，并且区域偏析的问题也变得尤为突出，显然这些问题的存在都会致使它没有较强的可焊性，可想而知在实际焊接的过程中会发生裂纹的情况，可塑性等性能也会随之降低。不仅如此，沸腾刚里面含有的氮元素主要是以固溶氮的方式存在的，显然这样就会在某种程度上对钢材的冷脆性等相关性能带来不利影响，同时也对影响到钢材的冲击韧性，增强钢材的冷脆性方面也会带来不利影响。

1.3 镇静钢

镇静钢是致密度比较大的一种钢材，它的偏析程度比较小，非金属夹杂物的含量也比较低，而且镇静钢当中的氮主要是以氮化物形式而存在，所以镇静钢除了含硅过多而会影响塑性略，其它方面的性能均优于沸腾钢。镇静钢的常温冲击韧性也很高，时效敏感性以及冷脆性都比较低，抗腐蚀的稳定性和可焊性都比沸腾钢优异。钢结构构件中的槽口、凹角、孔洞以及截面等因素发生改变时，构件应力分布不均匀部分位置会出现局部的应力高峰，会产生非常严重的不利影响，在应力作用之下很容易出现脆性破坏，因此在选材时，需要注意选择内部缺陷比较少的优质钢材。

2 金属结构件修复工艺

我们都知道，金属结构件经常会发生的疲劳问题那就是焊缝出现开裂的情况。在对已经出现裂纹的焊缝进行补焊的前期阶段，应当使用砂轮对其旧焊缝做好打磨工作，同时打磨的实际长度要比焊缝开裂的长度要大一些，利用相关观测设备对其打磨的情况进行检查，为彻底清除残余裂纹提供应有的保障。

尤其针对臂架这类比较重要的构件来说，相关人员应当运用探测仪对其进行认真检查，这样做的目的是为了促使其可以暴露裂纹。在对其进行补焊的过程中，尽可能挑选干燥的焊条，并且在补焊的前期阶段需要对预热补焊的具体位置引起必要的重视，当焊接完毕以后就要立刻对其做好相应的热保温措施。经过一段时间以后，当焊缝温度达到室温的时候，这个时候相关人员就要使用铁锤敲击补焊位置或者是相邻的位置20分钟。这里值得一提的是，补焊作业结束以后，需要将相关构件放置到指定的地方一段时间，尽可能减少马上进行货物的装卸。相关人员在开始吊货的过程中应当尽可能减少负荷装卸，只有这样做才能减少焊接残余应力凝聚在一起。

假如相关人员已经对某一位置进行补焊，但是又再这个位置发生了裂纹的情况，这个时候大部分都是因为焊缝脆化等情况引起的，同时对于局部位置来说，起产生的应力应当比货物的承载力要大一些才可以。假如在时间补偿的时候反复发生裂纹的情况，那么这就说明上次补焊焊缝质量没有达到预期的标准；反之，假如经过一段时间以后发生裂纹，那么这个时候需要进行再一次的补焊作业，除了结合上述使用的相关工艺以外，还应当灵活运用贴新板焊接的方式增强其坚固性。直到补焊作业完毕以后再运用超声波仪器做好相应的检查工作。

3 结束语

港口起重机结构的疲劳破坏问题是各港都普遍存在的现象和问题，焊缝裂纹的修补方法有很多种，也可参照上述文章的相关方法进行修补。对于裂纹的出现和发展问题，一定要做好定期的养护维修和检查制度，力争做到早发现早处理。技术人员在提升修补技术的同时，也应该注意平时的日常维护，不要使港口起重机超负荷工作，对潜在的安全隐患，要有预见性，防止事故的发生，保障生产安全。