浅析吊钩断裂原因及其预防对策

发布时间：2007年01月18日
作者：互联网
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浅析吊钩断裂原因及其预防对策

摘要本文着重对吊钩因材料不良引起的断裂和管理、使用因素进行分析，旨在使企业加强吊装工艺、吊具管理，确保安全吊运。

关键词危险断面极限承载能力屈服承载能力安全系数

1996年11月6日，某厂浸漆车间用四只φ30mm的锻造钩，从外缘钩住4只专用工具锁紧螺母的吊孔，吊起约10t重的定子铁芯，行车运行到中间跨，准备落钩之际，因制动，吊钩受到负载冲击的瞬间，四只吊钩全部断裂，幸未伤人。事后经观察，吊钩既不超载，又无外观缺陷，那么吊钩怎么会断裂呢？

笔者通过技术鉴定、座谈、调查分析，发现该起事故是多重因素集合的结果，现将其原因浅析如下：

一、原因分析

1、吊钩的材质不良是断钩的内在重要原因。

（1）由金相分析图1（略）可知，断钩断面平齐，晶粒细小，虽灰色，无塑性变形迹象，断面上有急速扩展放射线条，裂源位于吊钩内缘，无明显夹杂、微裂纹等现象。属于脆性断裂口的特性。

（2）从热处理角度分析：该断钩经过淬火及中温回火处理其金相与机械性能出现如下状况：①经测硬度，外表面强度高，中部强度低，由机械性能试验得出塑性也较差；②过渡部分经测硬度，强度比中部高，塑性比中部差。由此可见：如若吊钩表面一旦形成裂纹，就会迅速扩展发生脆性断裂。

（3）由化学分析结果表1表明，断钩的含碳量高于国标（GB10051·1—88《起重吊钩机械性能、起重量、应力及材料》中明文规定的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）五种专用材料所规定的含量，属45中碳钢，不符合国标规定的选材要求。

表1断钩材料化学成份（%）

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（4）机械性能测试：由表2断钩的技术参数与国标DCr20Mn的技术参数进行比照可得出，现用的断钩材料塑性指标差，延伸率、冲击值均低于国标要求值，相差甚远，显然违反吊钩必须用韧性良好的材料来制造的要求，故易导致脆性断裂。

表2断钩与国标规定材料的技术参数对照表

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(5)从受力分析按曲梁理论对吊钩危险断面进行测算，可得出其极限承载能力，屈服承载能力和安全系数。以其检测情况来看，其表面抗拉强度（1480~1599N/mm2）与表面需承受的张应力1038N/mm2相比其安全系数甚小，仅为1.5左右。也易使吊钩断裂。

2、操作原因──吊钩与吊具选配不当

该产品的吊装方法是选用四只φ30mm、开口度净宽小于100mm的吊钩，分别钩住定子专用工具的吊环孔，其尺寸为φ70×95×120mm由外向里钩95mm宽的吊孔，致使吊钩只能前端受力和吊钩内侧危险断面处受力，这是最不利的受力状态。鉴定表明：该吊钩的裂源位于吊钩内侧与吊环的接触点，其断裂面发生在吊钩直柄部分与弯曲交界面处，该断裂面按曲梁理论计算，恰好处于内拉外压、应力最大、最易破断的危险断面。由此可见，吊钩与吊装工具选配不当和采用吊钩直接钩吊环孔的错误吊法是导致断钩的直接原因。

3、工艺管理缺陷──吊装工艺不尽合理，工艺纪律松懈

该产品在工艺卡上规定采用吊钩、16卸扣与专用工具环孔配合起吊，这在制造车间是可行的，能保证产品安全。可是在浸漆车间采用卸扣配合操作，因产品入漆缸，在装拆卸扣的过程中会给职工带来延长接触有害物时间，引起中毒的矛盾。为此操作者在吊第一台时曾提出建议，要求改进专用吊装工具，设计者亦同意改进，并允诺用吊钩与吊环孔直接配合试吊，结果因产品的间隙性生产随时间推延而被遗忘，既未改进吊装工具，又未修改工艺卡，在操作者手中的工艺过程卡只标明起吊工具，设备工装图号，但没有附上吊具工装明细表而欠周全，同时也易使操作者因种种原因（加工装图号查不到……），不严格执行工艺纪律而是凭经验、习惯操作，疏漏卸扣的使用，采用吊钩与吊环孔直接起吊简捷图快的方法。显见工艺管理不严，也是导致断钩事故发生的管理因素。

4、人本原因──操作者技术素质不高

大量事故表明，事故的发生与否与人的安全文化、技术素质有着密切的关系，人的安全文化技术素质较高，就能消除或控制事故的发生，反之会诱发事故的发生，这起断钩事故也由此引发。具体表现：其一选用钩颈钩体均为圆形的锻造钩，由受力分析可知，圆形截面的钩体受力远远不如T字形、梯形截面合理，它仅用于小型钩。其二操作者选用与吊装专用工具不相匹配的吊钩，且开口度不大，致使钩只能前端受力和吊钩内侧危险断面处受力，而降低承受能力，且带有冒险性；其三，操作者“三按”意识谈薄，既没有认真询问追查工艺要求，又不具体分析采取合理的吊装方法，而是凭习惯经验，贪图方便的错误吊运方法；其四，工艺管理人员对生产中出现吊装工艺偏差既未认真纠偏，又未认真执行工艺纪律。

针对上述原因的初析，为防患于未然，拟采取如下的相应对策措施。

二、对策措施

1、优质的材质──内在质量的保证

不同材质的材料，其性能、特点不同，用途也不相同。断钩事故表明选用45号钢是不适宜制作吊钩的，吊钩材料最起码的要求是具有没有突然断裂的危险，那么如何确保吊钩的内在质量呢？

（1）严格按国标规定选材吊钩选材严格执行国标GB10051.1—88规定的五种专用材料来制作；

（2）加强管理，禁止粗制滥造该车间的断钩经调查是车间多年前委托有关部门自制的。因不熟悉吊钩材料规定而错用材质，加之制造车间又不具备制造吊钩的技术工艺装备和必备的检测设备（设施），不易达到国家规定的技术参数指标，又未经技术检验部门鉴定核准就盲目使用而导致事故。拟加强管理，禁止自制，杜绝粗制滥造；

（3）向资质制造单位采购或定制吊钩是安全三大构部件之一，属关键部件。使用单位如因生产需要吊钩，应向有资质证明的单位采购或定制，为避免超载或发生材质等纠纷，购置的吊钩必须有不可磨灭的明显标志，如额定起重量、厂标、生产编号、检验标志等，以确保安全吊运；

（4）普查鉴定自制吊钩对自制吊钩进行普查，发现同类材料制成的吊钩必须停用，对有疑问的吊钩予以技术分析试验，鉴定合格方准使用，否则一律停用并作报废处理。

2、合理的设计──本质安全化的要求

工程技术人员在设计设备、设施或人机系统乃至单列吊装工具，笔者认为均应在借鉴执行国家和地区颁布的一系列安全技术标准的同时还应确立安全设计的思想，具体考虑因素如：

（1）实用性：不论吊装工具还是其它产品、设备、设施的设计均应合理，切合实际，才具有使用价值。设计人员应充分获取第一线信息，不断改进完善，才能深受欢迎，确保其应用价值；

（2）先进性：与同类相比要先进且有利于提高生产效率，减轻劳动强度；

（3）可靠性：从人机系统可靠性角度来说，它不仅包含机器设备等物的可靠性，也包括与物发生关系的人体可靠性；

（4）安全性：可从以下“四性”来衡量①防护性，即从防护的可靠性和防护的完好性；②可控性，即从操作性与事故控制性；③可靠性，即从故障及伤亡损失；④潜在危险性，即从物质有害性与装置的安全性。

（5）实现本质安全化原则由断钩事故联想，安全设计思想值得借鉴。工程技术人员只有树立安全设计思想并贯穿于设计、制造、使用全过程，才能制造出确保人们劳动安全的本质安全化的设备、设施、工具，从本质上消除物的潜在危险，进而达到安全吊运，安全生产的目的。

3、强化工艺管理──严格执行工艺纪律

拟将吊装工具起重工具列入工艺管理，并贯穿于产品工艺过程卡之中，这样既有利于保证产品质量的完好，又有利于安全吊运，也有利于控制人的不安全行为。同时应吸取工艺卡编制太粗，只标明起重吊具、设备工装图号，未注明起重吊具的类别、规格、型号，而导致事故发生的教训。实践表明，周详的工艺卡，既可提高工效，又可确保吊具、工装配置到位；既可增强操作者“三按”生产的责任性，又可确保安全规范吊运的可操作性；既可作为章程，使得操作者有章可循，又可作为违章必究的依据，有利于鞭策和改变凭经验和不安全的习惯性操作。当编制的工艺卡与生产实践有矛盾，工艺管理人员应以良好的职业道德、敬业精神及时跟踪，博采众长，更改原设计或修改工艺，使之更适应生产安全。此外还应强化完善工艺管理制度，加大执行力度，确保工艺管理的严肃性。

4、抓人本教育──提高安全技术素质

职工的安全文化，安全技术素质的高低，是提高企业安全十分重要的一环，如果仅有思想上的重视和科学的规章制度，而没有熟练的安全专业技术基本功，不理解起重工具、吊具的技术标准、规范，不掌握自我保护意识和应急措施的本领，就很难处理吊运过程中突发事件，最终难免会因缺乏起重安全技术知识，而发生事故。那么，如何提高他们的安全技术素质呢？拟从应“知”应“会”两方面着手：一是提高职工“知”的能力，使之掌握各类起吊工具基本性能及其安全标准；正确选用、使用起重工具设备；懂得科学的捆绑与吊挂；学会对危险因素的鉴别和判明；知晓事故机理和导致事故的时空条件；了解起重法规，增强法制观念和树立为人民服务的职业道德……。对管理人员同样也有再教育、提高“知”的业务，如新技术、新工艺等等。二是提高职工“会”的能力，使操作者能根据物体重量、体积、形状、种类等采用正确的起重方法和操作方法，会检查所需用的工器具、设备及其隐患的排除，会选择安全站位和对突发事件处理等等。实践证明，人们有了安全思想，且具备较高的安全技术素质，就能避免或减少生产过程中的无知蛮干，自觉地控制因人的不安全行为导致事故发生的因素，有效地消除或控制各类灾害发生，做到化险为夷，化危为安，成为真正的安全人。

三、开展安全检查──消除潜在隐患

吊钩是易损件，一旦发生断裂、坠落事故，将可能导致重大人身和设备事故。为确保起重吊运安全，应经常对吊钩进行安全检查。为避免检查项目的疏漏，可应用安全检查表，必要时还可作技术鉴定，严格监控吊钩内外部所出现的各类缺陷。对隐患整改，应用《安全隐患信息反馈单》，使之件件有交代，事事有着落，扎扎实实贯彻“安全第一，预防为主”的方针。