淺析吊鉤斷裂原因及其預(yù)防對策
摘要本文著重對吊鉤因材料不良引起的斷裂和管理、使用因素進行分析,旨在使企業(yè)加強吊裝工藝、吊具管理,確保安全吊運。
關(guān)鍵詞危險斷面極限承載能力屈服承載能力安全系數(shù)
1996年11月6日,某廠浸漆車間用四只φ30mm的鍛造鉤,從外緣鉤住4只專用工具鎖緊螺母的吊孔,吊起約10t重的定子鐵芯,行車運行到中間跨,準(zhǔn)備落鉤之際,因制動,吊鉤受到負載沖擊的瞬間,四只吊鉤全部斷裂,幸未傷人。事后經(jīng)觀察,吊鉤既不超載,又無外觀缺陷,那么吊鉤怎么會斷裂呢?
筆者通過技術(shù)鑒定、座談、調(diào)查分析,發(fā)現(xiàn)該起事故是多重因素集合的結(jié)果,現(xiàn)將其原因淺析如下:
一、原因分析
1、吊鉤的材質(zhì)不良是斷鉤的內(nèi)在重要原因。
(1)由金相分析圖1(略)可知,斷鉤斷面平齊,晶粒細小,雖灰色,無塑性變形跡象,斷面上有急速擴展放射線條,裂源位于吊鉤內(nèi)緣,無明顯夾雜、微裂紋等現(xiàn)象。屬于脆性斷裂口的特性。
(2)從熱處理角度分析:該斷鉤經(jīng)過淬火及中溫回火處理其金相與機械性能出現(xiàn)如下狀況:①經(jīng)測硬度,外表面強度高,中部強度低,由機械性能試驗得出塑性也較差;②過渡部分經(jīng)測硬度,強度比中部高,塑性比中部差。由此可見:如若吊鉤表面一旦形成裂紋,就會迅速擴展發(fā)生脆性斷裂。
(3)由化學(xué)分析結(jié)果表1表明,斷鉤的含碳量高于國標(biāo)(GB10051·1—88《起重吊鉤機械性能、起重量、應(yīng)力及材料》中明文規(guī)定的DCr20(C:0.17~0.24)、DCr20Mn(C:0.17~0.24)、DCr34CrMo(C:0.30~0.37)、DCr34CrNiMn(C:0.30~0.38)、DCr34CrNiMo(C:0.26~0.33)五種專用材料所規(guī)定的含量,屬45中碳鋼,不符合國標(biāo)規(guī)定的選材要求。
(4)機械性能測試:由表2斷鉤的技術(shù)參數(shù)與國標(biāo)DCr20Mn的技術(shù)參數(shù)進行比照可得出,現(xiàn)用的斷鉤材料塑性指標(biāo)差,延伸率、沖擊值均低于國標(biāo)要求值,相差甚遠,顯然違反吊鉤必須用韌性良好的材料來制造的要求,故易導(dǎo)致脆性斷裂。
(5)從受力分析按曲梁理論對吊鉤危險斷面進行測算,可得出其極限承載能力,屈服承載能力和安全系數(shù)。以其檢測情況來看,其表面抗拉強度(1480~1599N/mm2)與表面需承受的張應(yīng)力1038N/mm2相比其安全系數(shù)甚小,僅為1.5左右。也易使吊鉤斷裂。
2、操作原因──吊鉤與吊具選配不當(dāng)
該產(chǎn)品的吊裝方法是選用四只φ30mm、開口度凈寬小于100mm的吊鉤,分別鉤住定子專用工具的吊環(huán)孔,其尺寸為φ70×95×120mm由外向里鉤95mm寬的吊孔,致使吊鉤只能前端受力和吊鉤內(nèi)側(cè)危險斷面處受力,這是最不利的受力狀態(tài)。鑒定表明:該吊鉤的裂源位于吊鉤內(nèi)側(cè)與吊環(huán)的接觸點,其斷裂面發(fā)生在吊鉤直柄部分與彎曲交界面處,該斷裂面按曲梁理論計算,恰好處于內(nèi)拉外壓、應(yīng)力最大、最易破斷的危險斷面。由此可見,吊鉤與吊裝工具選配不當(dāng)和采用吊鉤直接鉤吊環(huán)孔的錯誤吊法是導(dǎo)致斷鉤的直接原因。
3、工藝管理缺陷──吊裝工藝不盡合理,工藝紀(jì)律松懈
該產(chǎn)品在工藝卡上規(guī)定采用吊鉤、16卸扣與專用工具環(huán)孔配合起吊,這在制造車間是可行的,能保證產(chǎn)品安全??墒窃诮彳囬g采用卸扣配合操作,因產(chǎn)品入漆缸,在裝拆卸扣的過程中會給職工帶來延長接觸有害物時間,引起中毒的矛盾。為此操作者在吊第一臺時曾提出建議,要求改進專用吊裝工具,設(shè)計者亦同意改進,并允諾用吊鉤與吊環(huán)孔直接配合試吊,結(jié)果因產(chǎn)品的間隙性生產(chǎn)隨時間推延而被遺忘,既未改進吊裝工具,又未修改工藝卡,在操作者手中的工藝過程卡只標(biāo)明起吊工具,設(shè)備工裝圖號,但沒有附上吊具工裝明細表而欠周全,同時也易使操作者因種種原因(加工裝圖號查不到……),不嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律而是憑經(jīng)驗、習(xí)慣操作,疏漏卸扣的使用,采用吊鉤與吊環(huán)孔直接起吊簡捷圖快的方法。顯見工藝管理不嚴(yán),也是導(dǎo)致斷鉤事故發(fā)生的管理因素。
4、人本原因──操作者技術(shù)素質(zhì)不高
大量事故表明,事故的發(fā)生與否與人的安全文化、技術(shù)素質(zhì)有著密切的關(guān)系,人的安全文化技術(shù)素質(zhì)較高,就能消除或控制事故的發(fā)生,反之會誘發(fā)事故的發(fā)生,這起斷鉤事故也由此引發(fā)。具體表現(xiàn):其一選用鉤頸鉤體均為圓形的鍛造鉤,由受力分析可知,圓形截面的鉤體受力遠遠不如T字形、梯形截面合理,它僅用于小型鉤。其二操作者選用與吊裝專用工具不相匹配的吊鉤,且開口度不大,致使鉤只能前端受力和吊鉤內(nèi)側(cè)危險斷面處受力,而降低承受能力,且?guī)в忻半U性;其三,操作者“三按”意識談薄,既沒有認(rèn)真詢問追查工藝要求,又不具體分析采取合理的吊裝方法,而是憑習(xí)慣經(jīng)驗,貪圖方便的錯誤吊運方法;其四,工藝管理人員對生產(chǎn)中出現(xiàn)吊裝工藝偏差既未認(rèn)真糾偏,又未認(rèn)真執(zhí)行工藝紀(jì)律。
針對上述原因的初析,為防患于未然,擬采取如下的相應(yīng)對策措施。
二、對策措施
1、優(yōu)質(zhì)的材質(zhì)──內(nèi)在質(zhì)量的保證
不同材質(zhì)的材料,其性能、特點不同,用途也不相同。斷鉤事故表明選用45號鋼是不適宜制作吊鉤的,吊鉤材料最起碼的要求是具有沒有突然斷裂的危險,那么如何確保吊鉤的內(nèi)在質(zhì)量呢?
(1)嚴(yán)格按國標(biāo)規(guī)定選材吊鉤選材嚴(yán)格執(zhí)行國標(biāo)GB10051.1—88規(guī)定的五種專用材料來制作;
(2)加強管理,禁止粗制濫造該車間的斷鉤經(jīng)調(diào)查是車間多年前委托有關(guān)部門自制的。因不熟悉吊鉤材料規(guī)定而錯用材質(zhì),加之制造車間又不具備制造吊鉤的技術(shù)工藝裝備和必備的檢測設(shè)備(設(shè)施),不易達到國家規(guī)定的技術(shù)參數(shù)指標(biāo),又未經(jīng)技術(shù)檢驗部門鑒定核準(zhǔn)就盲目使用而導(dǎo)致事故。擬加強管理,禁止自制,杜絕粗制濫造;
(3)向資質(zhì)制造單位采購或定制吊鉤是安全三大構(gòu)部件之一,屬關(guān)鍵部件。使用單位如因生產(chǎn)需要吊鉤,應(yīng)向有資質(zhì)證明的單位采購或定制,為避免超載或發(fā)生材質(zhì)等糾紛,購置的吊鉤必須有不可磨滅的明顯標(biāo)志,如額定起重量、廠標(biāo)、生產(chǎn)編號、檢驗標(biāo)志等,以確保安全吊運;
(4)普查鑒定自制吊鉤對自制吊鉤進行普查,發(fā)現(xiàn)同類材料制成的吊鉤必須停用,對有疑問的吊鉤予以技術(shù)分析試驗,鑒定合格方準(zhǔn)使用,否則一律停用并作報廢處理。
2、合理的設(shè)計──本質(zhì)安全化的要求
工程技術(shù)人員在設(shè)計設(shè)備、設(shè)施或人機系統(tǒng)乃至單列吊裝工具,筆者認(rèn)為均應(yīng)在借鑒執(zhí)行國家和地區(qū)頒布的一系列安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的同時還應(yīng)確立安全設(shè)計的思想,具體考慮因素如:
(1)實用性:不論吊裝工具還是其它產(chǎn)品、設(shè)備、設(shè)施的設(shè)計均應(yīng)合理,切合實際,才具有使用價值。設(shè)計人員應(yīng)充分獲取第一線信息,不斷改進完善,才能深受歡迎,確保其應(yīng)用價值;
(2)先進性:與同類相比要先進且有利于提高生產(chǎn)效率,減輕勞動強度;
(3)可靠性:從人機系統(tǒng)可靠性角度來說,它不僅包含機器設(shè)備等物的可靠性,也包括與物發(fā)生關(guān)系的人體可靠性;
(4)安全性:可從以下“四性”來衡量①防護性,即從防護的可靠性和防護的完好性;②可控性,即從操作性與事故控制性;③可靠性,即從故障及傷亡損失;④潛在危險性,即從物質(zhì)有害性與裝置的安全性。
(5)實現(xiàn)本質(zhì)安全化原則由斷鉤事故聯(lián)想,安全設(shè)計思想值得借鑒。工程技術(shù)人員只有樹立安全設(shè)計思想并貫穿于設(shè)計、制造、使用全過程,才能制造出確保人們勞動安全的本質(zhì)安全化的設(shè)備、設(shè)施、工具,從本質(zhì)上消除物的潛在危險,進而達到安全吊運,安全生產(chǎn)的目的。
3、強化工藝管理──嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律
擬將吊裝工具起重工具列入工藝管理,并貫穿于產(chǎn)品工藝過程卡之中,這樣既有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量的完好,又有利于安全吊運,也有利于控制人的不安全行為。同時應(yīng)吸取工藝卡編制太粗,只標(biāo)明起重吊具、設(shè)備工裝圖號,未注明起重吊具的類別、規(guī)格、型號,而導(dǎo)致事故發(fā)生的教訓(xùn)。實踐表明,周詳?shù)墓に嚳?,既可提高工效,又可確保吊具、工裝配置到位;既可增強操作者“三按”生產(chǎn)的責(zé)任性,又可確保安全規(guī)范吊運的可操作性;既可作為章程,使得操作者有章可循,又可作為違章必究的依據(jù),有利于鞭策和改變憑經(jīng)驗和不安全的習(xí)慣性操作。當(dāng)編制的工藝卡與生產(chǎn)實踐有矛盾,工藝管理人員應(yīng)以良好的職業(yè)道德、敬業(yè)精神及時跟蹤,博采眾長,更改原設(shè)計或修改工藝,使之更適應(yīng)生產(chǎn)安全。此外還應(yīng)強化完善工藝管理制度,加大執(zhí)行力度,確保工藝管理的嚴(yán)肅性。
4、抓人本教育──提高安全技術(shù)素質(zhì)
職工的安全文化,安全技術(shù)素質(zhì)的高低,是提高企業(yè)安全十分重要的一環(huán),如果僅有思想上的重視和科學(xué)的規(guī)章制度,而沒有熟練的安全專業(yè)技術(shù)基本功,不理解起重工具、吊具的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,不掌握自我保護意識和應(yīng)急措施的本領(lǐng),就很難處理吊運過程中突發(fā)事件,最終難免會因缺乏起重安全技術(shù)知識,而發(fā)生事故。那么,如何提高他們的安全技術(shù)素質(zhì)呢?擬從應(yīng)“知”應(yīng)“會”兩方面著手:一是提高職工“知”的能力,使之掌握各類起吊工具基本性能及其安全標(biāo)準(zhǔn);正確選用、使用起重工具設(shè)備;懂得科學(xué)的捆綁與吊掛;學(xué)會對危險因素的鑒別和判明;知曉事故機理和導(dǎo)致事故的時空條件;了解起重法規(guī),增強法制觀念和樹立為人民服務(wù)的職業(yè)道德……。對管理人員同樣也有再教育、提高“知”的業(yè)務(wù),如新技術(shù)、新工藝等等。二是提高職工“會”的能力,使操作者能根據(jù)物體重量、體積、形狀、種類等采用正確的起重方法和操作方法,會檢查所需用的工器具、設(shè)備及其隱患的排除,會選擇安全站位和對突發(fā)事件處理等等。實踐證明,人們有了安全思想,且具備較高的安全技術(shù)素質(zhì),就能避免或減少生產(chǎn)過程中的無知蠻干,自覺地控制因人的不安全行為導(dǎo)致事故發(fā)生的因素,有效地消除或控制各類災(zāi)害發(fā)生,做到化險為夷,化危為安,成為真正的安全人。
三、開展安全檢查──消除潛在隱患
吊鉤是易損件,一旦發(fā)生斷裂、墜落事故,將可能導(dǎo)致重大人身和設(shè)備事故。為確保起重吊運安全,應(yīng)經(jīng)常對吊鉤進行安全檢查。為避免檢查項目的疏漏,可應(yīng)用安全檢查表,必要時還可作技術(shù)鑒定,嚴(yán)格監(jiān)控吊鉤內(nèi)外部所出現(xiàn)的各類缺陷。對隱患整改,應(yīng)用《安全隱患信息反饋單》,使之件件有交代,事事有著落,扎扎實實貫徹“安全第一,預(yù)防為主”的方針。