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钢丝绳楔形接头连接失效分析与预防有哪些?

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2022.07.14
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钢丝绳楔形接头连接失效分析与预防有哪些?某建房工地使用额定起重量25t汽车起重机,副吊钩为建筑工地安装塔式起重机,正在装配平衡臂拉杆部分时,…
  钢丝绳楔形接头连接失效分析与预防有哪些?

  某建房工地使用额定起重量25t汽车起重机,副吊钩为建筑工地安装塔式起重机,正在装配平衡臂拉杆部分时,塔机平衡臂失衡突然下坠,4名安装人员坠落,发生三死一重伤的较大事故。

  1勘验调查

  事故现场基本保持完整,现场散落较多钢丝绳头,汽车吊副吊钩已坠落,与平衡臂上起吊用钢丝绳链接在一起,挂在塔机主架上。收集、辨识现场全部钢丝绳头,清理现场发现汽车起重机副吊钩与起重钢丝绳连接的金属樱形接头解体,初步推断起重链断开部位在模形接头处。

  汽车起重机驾驶员确认,事故发生前几天在未经授权的汽车起重机维修店更换过主、副吊钩钢丝绳,模形接头钢丝绳无绳卡。

  现场提取物证,汽车起重机副吊钩钢丝绳,从绳头处开始,长度3m、金属楔套,锁紧模块等物证已灭失。

  2物证检查

  2.1钢丝绳

  距绳头约150mm区域内钢丝呈发散状态,其余部分缠绕完整、整个钢丝绳润滑良好;钢丝绳绳头区城无安装过绳卡留下的横向痕迹;钢丝绳绳头区域表面局部有沿螺旋方向明显硬物挤压损伤沟

  2.2金属楔套

  金属楔套外观无缺损,表面有锈蚀,外表面局部有较轻陈旧性机械碰伤,无尺寸形变,金属模套正面、侧面宏观形貌见图3。

  模套内表面宏观有明显的钢丝绳压留痕迹。模套内表面两U型部位钢丝绳压留痕迹明显,痕迹沿U型呈直线状,痕迹形貌见图4。

  3.1汽车起重机起重力传递链本次事故的起重链是目标起重物(塔式起重机平衡臂)一塔式起重机平衡臂卸扣(4个)一四条起重用钢丝绳吊索一汽车起重机副吊钩一汽车起重机副吊钩楔套+楔子+汽车起重机副吊钩用钢丝绳的绳头一汽车起重机副吊钩用钢丝绳一汽车起重机副吊钩钢丝绳卷筒一汽车起重机车身,汽车起重机起重力传递链示意见图6。

  起重过程中,该链上任一个部件失效都将导致目标起重物坠落事故。现场勘验证实,汽车起重机副吊钩楔套、楔块与副吊钩用钢丝绳绳头连接处断开,致使起重链断链,发生事故。

  3.2钢丝绳质量分析

  现场使用的钢丝绳规格型号为:

  4V*39S+5FC-14.00,符合出厂规定要求的钢丝绳规格型号。钢丝绳绳头与副钩模形块连接部位发散、表面损伤、变形;绳头后部位钢丝绳经过外观、结构、尺寸检查、光谱试验、钢丝绳探伤检测,该钢丝绳物理指标、化学性能、磨损率合格,满足GB/T3811一2008《起重机设计规范》10.5.1.1中规定的钢丝绳要求],钢丝绳检测结果与汽车起重机驾驶员描述的几天前更换新钢丝绳事件相符。

  钢丝绳绳端截面形貌特征表明,该钢丝绳端头为机械工具一次性截断痕迹,非钢丝绳因质量缺陷而造成的拉伸断裂,且现场收集到的其他钢丝绳断面宏观形貌特征均与该钢丝绳形貌特征不服,可推断该汽车起重机副吊钩钢丝绳未发生因自身质量问题而引发断裂事故。

  3.3楔套连接质量

  樱形接头的工作原理为自拉紧设计,当楔形接头锁紧质量良好,钢丝绳上力的方向不变时,钢丝绳不会从接头中滑出。保证锁紧的条件是钢丝绳被锁紧表面质量无缺陷、钢丝绳不发散、钢丝绳安装位置正确:楔套和模块锁紧接触面无缺陷、安装位置正确;安装组合牢固后承载钢丝绳受力方向不变。

  模套外表面有轻微的陈旧性机械损伤和锈蚀,楔套内表面两U型部位有正常的钢丝绳压留痕迹,楔套整体无尺寸形变,楔套质量满足要求。楔套内表面平板部位局部有钢丝压留痕迹,呈现弧形状态,钢丝绳表面有明显沟槽和硬物挤压损伤缺陷、绳头发散,表明在安装模套+钢丝绳+楔子组合时或使用过程中,有发散钢丝压在平面部位,破坏了自锁紧摩擦力。楔形接头解体后楔块物证灭失,不能推断钢丝绳安装方向和樱块质量状态。

  3.4楔形接头连接标准探讨与预防GB/T5973-2006《钢丝绳用楔形接头》规定模形接头钢丝绳连接方法如图7、图8所示。楔形接头的工作原理为自拉紧设计,当钢丝绳上力的方向不变时,钢丝绳不会从接头中滑出,完全可以达到使用要求叫。

  但当钢丝绳受力方向变化如突然卸载时,楔块就GB/T5973-2006《钢丝绳用楔形接头》标准对楔子的防松措施做了要求,由于受制造误差的积累等多种因素影响,导致防脱销难于安装。国内实际安装使用中也多见类似于GB/T5976-2006《钢丝绳夹》把模子末端的钢丝绳扎紧以防脱,安装方式见图91。依凭笔者的多年检验经验判断,图9所示的绳夹扎紧防脱方式长期使用会导致承载钢丝绳与自由端绳夹扎扣位置处均出现磨损、断丝、畸变、绳芯挤出等影响安全吊装的缺陷。

  查阅国外相关标准,美国标准ASMEB30.3-

  2004《ConstructionTowerCrane》(塔式起重机)规定了模形接头连接和锁紧方式见图10;欧洲标准EN13411-6:2004《Asymmetricwedgesocket》(非对称楔形连接套筒)也规定了绳段绳卡锁紧结构见图114。

  1)正确采购按照GB/T5973-2006《钢丝绳用楔形接头》要求生产的模形接头部件,使用过程中不得随意更改模套及模的外观形状及尺寸;

  2)钢丝绳规格型号选取应严格按照GB/T5973一2006《钢丝绳用楔形接头》的要求执行,建议使用钢芯钢丝绳,不推荐使用麻芯或纤维芯,麻芯或纤维芯钢丝绳长时间使用后,绳芯容易变形,导致模块和绳子拉出模套;

  3)安装楔套+钢丝绳+楔子组合时应严格遵守GB/T5973-2006《钢丝绳用楔形接头》的连接要求,不能倒置钢丝绳承载端与自由端的安装方向、绳头自由端捆扎应符合要求、确保樱形接头组合安装质量良好;

  4)严格按照GB/T5973-2006《钢丝绳用楔形接头》的要求正确选型并可靠安装防脱销;

  5)使用过程中严禁改变承载端钢丝绳正常受力方向;

  6)为进一步提高楔形接头安全可靠性,可参照欧美标准对楔形接头钢丝绳自由端进行锁紧处理,若使用欧美标准模形接头则必须严格按照其标准要求进行选型与安装。

  4结论

  汽车起重机副吊钩钢丝绳与楔形接头连接质量不良,在起重交变载荷作用下,钢丝绳从楔形接头中滑脱是本次事故的直接原因。

  对比国内外楔形接头标准可知,为进一步提高国标模形接头安全连接可靠性,在满足我国模形接头标准连接的基础上,也可推荐增设欧美等国家规定的樱形接头钢丝绳自由端锁紧处理方式,以此推动我国楔形接头安全连接标准朝着更合理、更安全、更可靠的目标迈进。


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