摘要：分析港口大型起重机安全性能评估的意义，探讨安全性能评估的内容和要点。
关键词：港口起重机；使用寿命；评估；金属结构；无损检测；应力测试；剩余寿命
随着我国经济的快速发展，门座起重机、集装箱起重机等港口大型起重机作为港口广泛使用的核心设备发挥着越来越重要的作用。港口起重机由于其露天、腐蚀性的工作环境，以及较高的使用频率、工作强度，容易产生疲劳裂纹、腐蚀等缺陷，一旦金属结构或其他机构发生破坏，将导致重大安全事故。但由于港口起重机一般造价比较高昂，对于那些已使用多年的可能存缺陷的港口大型起重机，过早地报废会造成不必要的损失，盲目的使用会有危险，甚至造成事故。因此如何对港口起重机的整体受力状况、安全性能和寿命的进行评估，及时发现缺陷，测定未来缺陷发展的位置、大小和方向，针对性的对金属结构进行修复和加固，并对不易整改的问题的进行监控，并使用户较准确的了解设备的剩余寿命，是对港口起重机安全使用提出的一项重要而严峻的课题。
1影响港口起重机使用寿命的主要因素
1.1设计寿命。起重机是按一定的预期寿命设计的，但是，由于种种原因，预期寿命并不完全等同于有效使用寿命，两者往往差距较大。《起重机设计规范》（GB/T3811-2008）虽给出了起重机设计寿命内达到的结构应力循环次数，但根据应力循环等级不同，范围很宽，而且实际上目前对于大多数港口起重机的工作循环次数，都难以获得准确的数据。
1.2设计和制造缺陷。由于港口起重机设计和制造厂家不同，专业化程度、工艺和管理水平存在差异，一些港口起重机的金属结构在设计中存在过渡不圆滑带来的应力集中，或因制造工艺不合理未能消除残余应力，导致在使用过程中焊缝产生裂纹，在交变载荷作用下裂纹进一步扩展，最终导致焊缝连接失效。
1.3载荷。港口起重机金属结构和各工作机构的主要受力部件在工作中受到拉伸、压缩、弯曲、扭曲、剪切、摩擦等力的作用，这种交变载荷使金属材料产生疲劳破坏。疲劳速度与应力的大小和应力循环次数成正比。超载是造成结构件疲劳程度加快的主要原因，甚至会直接造成事故。
1.4腐蚀。港口起重机露天工作，承受日晒和腐蚀性的海风甚至海浪，潮湿、腐蚀的环境其金属结构影响较重。
1.5维修保养。良好的维修保养对延长港口起重机金属结构和工作机构的使用寿命具有好的作用，反之亦然。不正确的维修甚至会造成事故。
由于上述原因，使得港口起重机个体之间差异较大。因此，虽然我国已制订了一些有关港口起重机设计、制造、检测、安装、使用方面的技术标准，但这些标准都很难规定一个统一的使用年限。现行常规检验缺少必要的项目，不能准确地用来判定港口起重机结构件和工作机构传动件存在缺陷与否。对使用年限较长的港口起重机进行评估，应该是确定其安全性的一个较好的办法。
2评估的程序
港口起重机评估的程序主要有：前期准备过程、安全性能测试评估过程和综合论证过程。
2.1前期准备过程的主要工作有：现场堪察、资料及图纸收集、评估项目确定、仪器仪表及测试工具配备、技术及测试评估人员的确定、评估方案制定。
2.2安全性能测试评估过程的主要工作有：测试评估单元划分、测试评估方法选择、定性定量测试评估、各单元测试评估结果。
2.3综合论证过程。作出综合性能测试评估结论。
3评估的内容
港口起重机安全性能测试评估是针对使用年限较长的港口起重机的金属结构、工作机构、重要零部件、电气元器件、安全保护装置等进行检验、检测与评定，以确定其是否在保证安全的前提下能继续正常使用或采取一定的技术措施后能继续正常使用，能正常使用多久。以门座起重机为例，评估应包括以下几方面的内容。
3.1金属结构。金属结构是指起重臂、人字架、上支承环、门腿、十字梁、拉杆等结构件（包括连接件）。
（1）外观检查：对金属结构有无裂纹、变形的检查。（2）理化检测：对金属结构几何形状、变形、硬度、厚度的测量。（3）无损检测：将主要受力部件的焊缝及热影响区除掉油漆、锈蚀，用放大镜进行检查，对可疑部位进行磁粉探伤或超声波探伤。对锈蚀较严重部位，打磨后进行超声波测厚，对无计算条件的当腐蚀深度达原厚度的10%时，应予报废。（4）评定和处理：对存在的问题进行评定，对不合格的项目提出处理方案。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。
3.2主要零部件。主要零部件主要有钢丝绳、吊钩、卷筒、滑轮、制动器、制动轮、减速机、电动机、联轴器、车轮等。
（1）外观检查：对主要零部件有无裂纹、变形的检查。（2）几何尺寸：对主要零部件几何形状及变形的测量，对磨损情况的测量。（3）评定和处理：对存在问题的零部件进行评定，确定采取修复或更换的办法进行处理。
3.3电气保护单元。电气保护单元包括：电气设备及元件、电线及电缆、防雷和接地、紧急断电开关、短路及失压保护、零位保护、断错相保护、过流保护、过压保护、欠电压保护、照明等。
（1）检查与试验：对电气保护单元进行检查和试验。（2）绝缘电阻测量：对电机、电气控制设备、电气元件、线路的绝缘电阻进行测量。（3）评定和处理：对存在问题的电气保护单元进行评定，确定采取修复或更换的办法进行处理。
3.4安全防护装置。包括：超载保护、防风装置、起升高度限位器、运行限位器、变幅限位器、联锁保护装置、缓冲器、扫轨板、止挡、防护板、防护罩等安全防护装置的检查和评定。
（1）检查与试验：对安全防护装置进行检查和试验。（2）评定和处理：对存在问题的安全防护装置进行评定，确定采取修复或更换的办法进行处理。
3.5性能试验。应符合有关规范、规程的要求，包括：
（1）空载试验；（2）载荷试验。
3.6应力测试。应力测试采用电阻应变方法，即在所需测量的位置布置相应数量的电阻应变片，利用应变片所具有的金属应变电阻效应，测取、记录测点处应变值的大小，并应用虎克定律计算得到各测点处应力值的大小。应力测试的重点是起重机在各种满负荷情况下可能出现的危险截面应力状况，以期由此判断该起重机负载状况下的应力情况。
构件危险截面各测点应力值不应超出材料的许用应力值，否则应进行大修甚至报废；对各测点较大应力值所在的截面应作为今后检验检测的监控点予以关注。
3.7预期剩余寿命。对港口起重机整体剩余寿命的确定应以金属结构为主。应认真考虑其腐蚀程度和裂纹情况，已准备继续使用的不应存在裂纹，这里裂纹指的是已修复或已更换的结构件的裂纹情况在确定预期剩余寿命时应予参考。应考虑较难获得的零部件的寿命问题。
结束语
港口起重机的正常安全运行，任重道远，需要设计、制造、使用单位和检验机构携手努力，带来更安全合理人性化的设计，高质量的制造，严格的安装流程控制，更完善的维修保养服务，更安全的监督检验以及更加多样化的技术咨询服务。