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起重机械常用材料组成及安全检验

   1、起重机金属结构的常用材料起重机金属结构的材料主要是钢材,选择钢材主要考虑结构的类型和重要性、载荷的性质、连接方法、结构的工作温度、结构的受力性质等方面。起重机金属结构的主要承载构件规定采用Q235B、Q25C、Q235D(镇静钢),对于一般起重机金属结构构件,当设计温度不低于-25℃时,允许采用沸腾钢Q235F,工作级别为A7、A8的起重机金属结构,宜采用平炉镇静钢Q235C或特殊镇静钢Q235D,需要减轻结构自重时,可采用16Mn或15MnTi。
2、起重机主要零部件的常用材料中小起重量起重机的吊钩是锻造的,大起重起重机的吊钩采用钢板铆合,为片式吊钩。随着锻压能力的提高,目前大起重量起重机的吊钩也有采用锻造的。锻造吊钩材料应采用吊钩专用材料,DG20、G20Mn、DG34CrMo、DG34CrNiMo、DG3oCr2Ni2Mo2钢制成,加入少量铝(≥0.02%)以防止老化。片式吊钩由若干片厚度不小于20mm的Q235、20或Q345的钢板制造。钢丝绳由钢丝和绳芯组成,钢丝要求有很高的强度和韧性,通常由含碳量0.5% ̄0.8%的优质碳素钢制成,在热处理和冷拔过程中的变形强化使钢丝达到很高的强度,通
常约为1400~2000N/mm2(Mpa),表面状态分光面、镀锌、镀铅;绳芯分为有机芯、石棉芯、金属芯。滑轮,最常用的材料为灰铸铁,而在粗
暴工作和不易检修的条件下多改为钢质滑轮,目前多用铸钢,近年为减轻自重,多采用焊接代替铸造,钢材采用焊接性能好的Q235。有时采用铝合金的滑轮又经济又能减轻重量,热扎滑轮在国内外也有使用,目前还有采用铝合金或尼龙绳槽作为衬垫的方法。此外,用球墨铸铁代替铸钢,工艺性较好,对钢丝绳寿命也有利,使用时不易破碎。卷筒的材料一般采用强度不低于HT200的灰铸铁,重要卷筒可以采用高强度铸铁或球墨铸铁。大型卷筒多用Q235钢板弯卷成筒型焊接而成。齿轮的材质一般采用中碳钢经调质处理或高频淬火处理。要求较高的齿轮采用低碳合金钢经渗碳、齿面淬火等处理,从而获得较高性能。联轴器齿轮的材料一般采用45钢或ZG55Ⅱ,齿面经高频淬火处理,提高硬度和增加耐磨性。制动器中制动轮通常由铸钢制造,转速不高的制动轮也可以用组织细的铸铁制造,制动臂可用铸钢或钢板制造。
3、金属结构的联接金属结构的常用联接方式主要有焊接、螺栓联接、销轴联接等,焊接是最广泛的一种联接方法。螺栓联接主要分普通螺栓联接和高强螺栓联接,普通螺栓一般为六角头螺栓,以碳素钢Q235制造。高强螺栓分摩檫型和承压型,由中碳钢或合金钢等经淬火并回火后制成,我国采用的高强螺栓分8.8级和10.9级两类,8.8级高强螺栓常用材料为经过热处理的40B、45或35钢,10.9级高强螺栓常用材料是20MnTiB和35VB钢等,两者的螺母和垫圈均采用45号钢经热处理后制成。重要轴、销轴宜采用力学性能不低于45号钢的材料,调质后硬度一般应为HB200 ̄280,配合面的面粗糙度Ra应不大于1.6μm.。
二、常用检验项目
1、理化试验理化试验主要由宏观检验、化学成份分析、机械性能试验、工艺性能试验、金相分析、物理性能试验组成。由于理化试验为破坏性试验,主要进行材料硬度或强度测试和宏观检验,必要时进行金相分析,检验金属材料的组织及缺陷,一般检验夹杂物、晶粒度、脱碳层深度、晶间腐蚀等。宏观检验是指利肉眼或10倍以下的低倍放大镜观察金属材料内部组织及缺陷的检验。常用的方断口检验、低倍检验、塔形车削发纹检验及硫印试验等。化学分析法分为定性分和定量分析两种。通过定性分析,可以鉴定出材料含有哪些元素,但不能确定它们的含量;定量分析,是用来准确测定各种元素的含量。实际生产中主要采用定量分析。定量分析的方法分为重量分析法和容量分析法。重量分析法是采用适当离手段,使金属中被测定元素与其它成份分离,然后用称重法来测元素含量。而量分析法是用标准溶液(已知浓度的溶液)与金属中被测元素完全反应,然后根所消耗标准溶液的体积计算出被测定元素的含量。各种元素在高温、高能量的激能产生自己特有的光谱,根据元素被激发后所产生的特征光谱来确定金属的化学
成份及大致含量的方法,称光谱分析法。通常借助于电弧,电火花,激光等外界能源激发试样,使被测元素发出特征光谱。经分光后与化学元素光谱表对照,做出分析。火花鉴别法主要用于钢铁,在砂轮磨削下由于摩擦,高温作用,各种元素、微粒氧化时产生的火花数量、形状、分叉、颜色等不同,来鉴别材料化学成份(组成元素)及大致含量的一种方法。机械性能试验包括强度、硬度、弹性、
韧性和疲劳强度试验;工艺性能试验是确定材料的成形性、可焊性、切削加工性等;金相分析是研究金属及其合金内部组织及缺陷的主要方法之一,物理性能试验,包括光泽、颜色、密度、熔点、导电性、磁性、热膨胀性等。
2、无损检测
起重机械的所有部件均不允许裂纹及损伤,各机构在试验后也不允许出现裂及永久变形等损伤;部分磨擦部件表面磨损量也有严格规定,某些部件内部缺陷的当量尺寸也有明确规定,某些专用零部件也有专用的质量要求,有的对表面防腐涂层厚度也有规定。具体要求可参考各种起重机械及零部件的技术规范,必须根据相应的技术要求,针对不同的检测对象采用适当的无损检测方法和检测工艺。起重机械的主要无损检测方法有:目视检测、电磁检测、金属磁记忆检测、声发射
检测、应力应变测试和振动测试,主要在安装和定期检测中应用,射线检测主要在制造和安装中采用,超声、磁粉和渗透检测在制造、安装及定检中都有采用,而金属磁记忆检测、应力应变测试和振动测试主要应用在应力和结构的评定和测试。目视检测主要检查材料的表面状态(有无锈蚀、分层等)和金属结构的几何尺寸测量等,主要采用量具测量和肉眼观察。射线检测,主要应用于起重机械制造安装过程对对接焊缝的检测,在用设备较少使用。超声检测可对材料或角接焊缝的内部缺陷进行检测,在起重机械焊缝质量检查中是较为常见的方法,可检测材料内部的裂纹、白点及夹杂等缺陷。磁粉探伤广泛应用于钢结构和零部件及
焊缝表面及近表面的裂纹检测,但有时由于材料和结构形状等原因不利于磁探的操作,且对于表面开口裂纹的检测中多用渗透检测。电磁检测主要有涡流膜层测厚、涡流裂纹检测、钢丝绳检测。涡流膜层测厚主要应用于精确测量出膜层的厚度值。涡流裂纹检测精度与常规磁粉相当,适合对起重机械进行快速裂纹扫查。钢丝绳检测一般漏磁方法检测,可进行定性(断丝或腐蚀等)和定量(断丝数或横断面积损失量)分析。
 

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