黄建明实战案例专栏 | 【案例30】货柜场正面吊机 (鹰式吊机) 断裂事故分析
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聘用没有经过培训考核的焊工来进行焊接，会间接地造成更多问题。另外还有一个问题，我们中国人在看外国标准时没有严格遵守别人的要求。
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本系列专栏案例均在夏紀真老师的网站发布过，经作者本人修改和补充后，由本公众号发布，以满足当下年轻人互联网浏览习惯。
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实战案例专栏 / 案例30
正面吊机(Front Loader)，俗称「鹰式吊机」是码头常用的一种移动式货柜吊机，从货柜顶部的兩端扣住栓孔和正面靠紧吊机身，然后将货柜升降，可高达八个货柜之高度。
（图 1 正面吊机全貌）
我有一个客户兩年前曾给我看过一份资料：
他们用电脑软件计算到吊机的结构设计不够力，因此提出了三个补强的设计方案(见图2、3、4、5)，然后进行焊接；
（图 2 计算出不够力的位置）
（图 3 方案 1）
（图 4 方案 2）
（图 5 方案 3）
经过他们改进补强焊接后仍然是出现裂纹，而且越补越裂 (越强越裂)，比原厂派來维修的老外修理的更容易产生裂纹，无论是原厂派来维修焊接的还是他们自己焊接的，都没有办法避免裂纹，外国厂家在过了保养期后更是不理了。(见图6、7、8、9)
（图 6 经补强修理后又出现裂纹）
（图 7 经补强修理后又出现裂纹）
（图 8 经补强修理后又出现裂纹）
（图 9 原厂错误地焊接出现裂纹）
去 年底我到他们公司去做内窥镜检测齿輪箱时，总经理要我帮他到现场看看这些「鹰式吊机」是因什么原因造成断裂；
其实我从來没有接触过这類吊机，連吊机的俗称都分不清楚，什么是「象式吊机」和「鹰式吊机」，我心裡是有些怕怕的，也不知能否帮他们找出问题來，心想他们的机械维修工程师和主管对着这些吊机十多年了，而且他们都用过最新的电脑软件计算过的，应该比我清楚和了解这些吊机吧！
我到达机械部后机械维修部门的主管和机械工程师带我一同到维修車间；
当我看到他们补强后焊接方法和老外修理后出现裂纹的位置时，马上就知道什么原因了。
我告诉，他们这是焊接错误造成的问题：因为在主结构受拉伸力的方向，其结构的边缘棱角是不能有焊接的，AWS D1.1 Sec. 2.8.3.2中有明文规定：
Termination of Welds Near Edges Subject to Tension靠近受拉伸边缘的焊缝未端，Holdback Not Less Than Weld Size其止焊不小于焊缝尺寸。
从它的文字中，我们中国人可能不知道其后果的严重性，但如果用中国人的语言来表达，就应该是「靠近受拉伸边缘的棱角严禁焊接或者包角焊」，可能这样我们才能理解和执行。(见图11、12)
（图 11 AWS D1.1Sec. 2.8.3.2）
（图 12 AWS D1.1 Sec. 2.8.3.5）
为什么不能焊接呢？
因为受焊缝的热影响区(HAZ)影响，我们做焊接的都知道焊缝的热影响区相对母材和焊肉來说是最硬的，如果在边缘棱角有焊接的话，焊缝热影响区的硬化层，在受到拉伸(弯曲张力)时很容易开裂，如果焊接时又有咬边(Undercut)形成的缺口就更容易开裂了；
我 所看到的正是这样，他们补强焊接在受拉伸边缘棱角位置有明显的咬边，而且从焊接的外形尺寸和形狀来看，不像是有牌的焊工焊接的，而外国人焊接的也是把受拉伸边缘棱角给意外地焊上了(包角焊)，故在同一结构上左侧错误的焊接产生裂纹，右侧正确的焊接(留有空间) 就没有裂纹，这是一个最好的对比。(见图 9、10)
（图 10 原厂正确地焊接就没有裂纹）
补强的为什么会更加快产生裂纹呢？
据我的分析有两个原因：
一是补强后使得原來的结构太强而少了结构本來的「柔软性」；
二是在靠近主结构受拉伸边缘焊缝有严重的咬边缺陷，有咬边的开裂快过没有咬边的焊缝，这就形成了越补越裂 (越强越裂) 的现象。
我问他们有没有其他型号的吊机在同样情况下使用而又没有产生裂纹，机械工程师告诉我有台美国來的吊机没有裂纹，那我们就一起去看看。(见图13、14)
（图 13 其他牌子这样焊接完全没有裂纹）
（图 14 其他牌子这样焊接完全没有裂纹）
一看之下果然如我所料，吊机上面的焊接方法与 AWS D1.1 Sec. 2.8.3.2 的要求一样，在受拉伸边缘棱角留有约一个焊缝的宽度没有焊接(不用包角焊)，而且已经使用多年都完全没出现任何裂纹，这就更加证明了我的看法是正确的。
通过对比之下他们完全明白了我的解释，非常高兴地谢谢我。
我建议他们将补强的部份全部切割下來并且打磨光滑平整，不得有任何缺口在受拉伸边缘的棱角上；
将裂纹用机加工和砂輪打磨方法除去；做一个焊接工艺评定并根据这评定严格进行焊接；用合资格焊工和有经验的焊接检验员监控焊接过程；补焊修復按AWS D1.1Sec. 8方法进行。
结束语
以上的案例虽然是一个焊接方面的普通常识，但是对于不懂焊接的其他行业的工程师来说，他们真是不懂的，所以在出现问题后只会计算力学或者从机械的角度去分析。
另外，聘用没有经过培训考核的焊工来进行焊接，会间接地造成更多问题。
例如：使用过的机械多數有很多油污、油漆、潮湿、泥沙、工件不预热、焊接坡口的处理不当、焊条是否匹配、焊条又没有烘焙、没有按正确的焊接程序进行焊接等等，给本來已经疲勞的金属造成更大的损坏。
另外还有一个问题，我们中国人在看外国标准时没有严格遵守别人的要求，例如：
外国人从来不用「绝对」和「严禁」等字眼，但我们却一定要写上「绝对不准」和「严禁焊接」才看得明白，到最后出了问题才理解他们的标准写得好。
其实他们的标准也是经过很多很多教训才写得好的，我们只要老老实实地照做就行了。
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