大型海上浮式起重机吊钩裂纹探伤修复的探讨

郑继伟，及昕东

(海洋石油工程股份有限公司安装分公司 天津300461）

1 概述

吊钩是大型海上浮式起重机的重要部分，作业时其受力状况复杂，除承受吊装重物重量外，还要承受起升和制动时产生的冲击载荷，并且海上作业存在风浪和涌流，吊钩应力点不断变化，伴随着环境潮湿并且温差较大，使用期较长后吊钩难免产生裂纹。为了准确获取浮式起重机的使用状态，应定期进行系统科学的评估检验，一旦发现吊钩存在裂纹，将立即进行整改修复。

2 吊钩裂纹的检测方法

随着相关安全技术规范、标准的不断完善和作业安全意识的不断增强，浮式起重机械安全技术检验方案日趋标准化、规范化，对于吊钩出现的问题可以及时发现，但因吊钩形状特殊（一般为四个钩齿），其裂纹具体尺寸的检测难度较大。所以在发现裂纹后，首先要对裂纹尺寸进行测量，推荐较为常规有效的测量方法为磁粉探伤、超声波测厚技术、交流电磁场检测(ACFM)，这三项检测技术相结合不但可以测量出裂纹的长度、宽度、深度，还可以测得钩齿内部是否存在其他的隐性缺陷。

(1) 收集与审阅相关的图纸与之前检验报告等资料；

(2) 现场情况初步调研，确定是否满足检测条件，对于大型吊钩，需要提前准备脚手架以保证安全作业要求；

(3) 确定其吊钩的材质和制造工艺；

(4) 明确重点检测区域，进行表面的打磨抛光，以提高检测探头的耦合度；

(5) 现场检测应由具备相关检测资质的人员主导；

(6) 当磁粉无损探伤不能满足对于裂纹深度的检测时，需要通过超声探伤测厚技术判定其内部的缺陷情况；

(7) 吊钩表面为双曲面复杂造型，且尺寸较大，与超声探头耦合难度较高，即使是同样大小、尺寸相同的缺陷，形状不同也会出现不同的超声波回波信号，需修复人员采用多种探头和标准试块进行多次尝试。

3 吊钩裂纹的修复策略

海上浮式起重机涉及国家主管部门法规的要求、海洋行业内部的要求、国际组织标准的要求等。尤其是取得双船级的船舶，涉及到两个船级社双重标准的审核，给吊钩裂纹的整改增加了难度。

尤其是大型浮式起重机吊钩，尺寸巨大且工艺复杂。这类大型铸锻造件在业内乃至全国存量较少，一旦有缺陷出现，其裂纹探伤和整改相关案例经验也难以借鉴：

(1) 裂纹去除修复前，停止使用存在缺陷的钩齿，并进行防锈处理；

(2) 对裂纹的尺寸进行精细测量，进行不同方向的内部探伤，确定钩齿裂纹附近是否存在内部裂纹，以保证在整改过程中，不会有新的裂纹出现；

(3) 确定其吊钩的材质特性、出厂安全系数、原厂制造工艺、历史维修记录；

(4) 进行建模受力分析，计算其裂纹对钩齿受力的影响，判断安全系数等级；

(5) 对裂纹数据进行综合评定，决定后期的处理方法，如专家组提出可能的修复工艺，论证其可行性，并报备船级社；

(6) 查找相关规范依据及计算数据，评估其打磨量是否满足国家及船级社对裂纹消除的标准；

(7) 寻求铸锻造专家确定打磨工艺，避免打磨时因局部高温导致新裂纹发生；

(8) 吊钩裂纹的处理需报船级社审核，处理方案严格按照船级社要求执行。整改过程中要有船级社验船师现场见证；

(9) 裂纹打磨消除后，要再次进行无损探伤以确定裂纹彻底消失，并将整改后的有限元计算数据提交船级社，审核通过后方可彻底关闭。

4 吊钩的裂纹打磨技术要求

吊钩的制造工艺一般分为铸造和锻造，对于大型海上浮式起重机吊钩裂纹的修复方案一般是参考陆地用大型起重机械吊钩的修复案例，分为两类：打磨修复、重新补焊。如此大型的吊钩补焊修复，由于涉及专业的焊接技术、吊钩整体的预热、材质的配比和工作环境要求苛刻，消耗的资金数额巨大（需要运回专业的机械制造厂家，而且国内能够承担此项工作的厂家也寥寥无几），所以此方案已经被大多数企业所放弃，如果其裂纹过于严重，与其进行补焊，还不如重新购置一个新的更切合实际。所以只对打磨修复技术方案进行探讨：

考虑现场条件，确定采用打磨方式对裂纹进行处理消除。推荐打磨方案基于以下几点考虑：

(1) 打磨时采用修磨的方法去除，每次修磨的厚度不超过1MM,然后再用多种探头和标准试块多次测量，再决定下一步修磨的角度；

(2) 裂纹消除产生的槽口底部半径应不小于深度的3倍（即底部半径至少应为54MM），且边缘处有足够大的圆角与周边平顺过渡；

(3) 裂纹消除时，应按照吊钩轮廓线削磨去除且保证削磨后尺寸减少不大于10%（或厂家推荐值）原始尺寸)；

(4) 裂纹消除过程中，应采取必要措施或打磨工艺尽最大可能消除次生缺陷的可能性，避免打磨过程中由于局部温差过大产生裂纹扩展；

(5) 裂纹消除后，应采用磁粉检测证实缺陷确已消除；

(6) 打磨过程中，应着重于打磨质量，切忌打磨过快以产生高温；

(7) 必须在修复完成后，对打磨部位进行补漆处理（底漆+面漆），补漆的技术要求，不能小于原设计要求。