鋼絲繩楔形接頭連接失效分析與預(yù)防
某建房工地使用額定起重量25t汽車起重機(jī)，副吊鉤為建筑工地安裝塔式起重機(jī)，正在裝配平衡臂拉桿部分時(shí)，塔機(jī)平衡臂失衡突然下墜，4名安裝人員墜落，發(fā)生三死一重傷的較大事故。
1勘驗(yàn)調(diào)查
事故現(xiàn)場(chǎng)基本保持完整，現(xiàn)場(chǎng)散落較多鋼絲繩頭，汽車吊副吊鉤已墜落，與平衡臂上起吊用鋼絲繩鏈接在一起，掛在塔機(jī)主架上。收集、辨識(shí)現(xiàn)場(chǎng)全部鋼絲繩頭，清理現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)汽車起重機(jī)副吊鉤與起重鋼絲繩連接的金屬櫻形接頭解體，初步推斷起重鏈斷開(kāi)部位在模形接頭處。
汽車起重機(jī)駕駛員確認(rèn)，事故發(fā)生前幾天在未經(jīng)授權(quán)的汽車起重機(jī)維修店更換過(guò)主、副吊鉤鋼絲繩，模形接頭鋼絲繩無(wú)繩卡。
現(xiàn)場(chǎng)提取物證，汽車起重機(jī)副吊鉤鋼絲繩，從繩頭處開(kāi)始，長(zhǎng)度3m、金屬楔套，鎖緊模塊等物證已滅失。
2物證檢查
2.1鋼絲繩
距繩頭約150mm區(qū)域內(nèi)鋼絲呈發(fā)散狀態(tài)，其余部分纏繞完整、整個(gè)鋼絲繩潤(rùn)滑良好；鋼絲繩繩頭區(qū)城無(wú)安裝過(guò)繩卡留下的橫向痕跡；鋼絲繩繩頭區(qū)域表面局部有沿螺旋方向明顯硬物擠壓損傷溝
2.2金屬楔套
金屬楔套外觀無(wú)缺損，表面有銹蝕，外表面局部有較輕陳舊性機(jī)械碰傷，無(wú)尺寸形變，金屬模套正面、側(cè)面宏觀形貌見(jiàn)圖3。
模套內(nèi)表面宏觀有明顯的鋼絲繩壓留痕跡。模套內(nèi)表面兩U型部位鋼絲繩壓留痕跡明顯，痕跡沿U型呈直線狀，痕跡形貌見(jiàn)圖4。
3.1汽車起重機(jī)起重力傳遞鏈本次事故的起重鏈?zhǔn)悄繕?biāo)起重物（塔式起重機(jī)平衡臂）一塔式起重機(jī)平衡臂卸扣（4個(gè)）一四條起重用鋼絲繩吊索一汽車起重機(jī)副吊鉤一汽車起重機(jī)副吊鉤楔套+楔子+汽車起重機(jī)副吊鉤用鋼絲繩的繩頭一汽車起重機(jī)副吊鉤用鋼絲繩一汽車起重機(jī)副吊鉤鋼絲繩卷筒一汽車起重機(jī)車身，汽車起重機(jī)起重力傳遞鏈?zhǔn)疽庖?jiàn)圖6。
起重過(guò)程中，該鏈上任一個(gè)部件失效都將導(dǎo)致目標(biāo)起重物墜落事故?，F(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)證實(shí)，汽車起重機(jī)副吊鉤楔套、楔塊與副吊鉤用鋼絲繩繩頭連接處斷開(kāi)，致使起重鏈斷鏈，發(fā)生事故。
3.1汽車起重機(jī)起重力傳遞鏈本次事故的起重鏈?zhǔn)悄繕?biāo)起重物（塔式起重機(jī)平衡臂）一塔式起重機(jī)平衡臂卸扣（4個(gè)）一四條起重用鋼絲繩吊索一汽車起重機(jī)副吊鉤一汽車起重機(jī)副吊鉤楔套+楔子+汽車起重機(jī)副吊鉤用鋼絲繩的繩頭一汽車起重機(jī)副吊鉤用鋼絲繩一汽車起重機(jī)副吊鉤鋼絲繩卷筒一汽車起重機(jī)車身，汽車起重機(jī)起重力傳遞鏈?zhǔn)疽庖?jiàn)圖6。
起重過(guò)程中，該鏈上任一個(gè)部件失效都將導(dǎo)致目標(biāo)起重物墜落事故?，F(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)證實(shí)，汽車起重機(jī)副吊鉤楔套、楔塊與副吊鉤用鋼絲繩繩頭連接處斷開(kāi)，致使起重鏈斷鏈，發(fā)生事故。
3.2鋼絲繩質(zhì)量分析
現(xiàn)場(chǎng)使用的鋼絲繩規(guī)格型號(hào)為：
4V*39S+5FC-14.00，符合出廠規(guī)定要求的鋼絲繩規(guī)格型號(hào)。鋼絲繩繩頭與副鉤模形塊連接部位發(fā)散、表面損傷、變形；繩頭后部位鋼絲繩經(jīng)過(guò)外觀、結(jié)構(gòu)、尺寸檢查、光譜試驗(yàn)、鋼絲繩探傷檢測(cè)，該鋼絲繩物理指標(biāo)、化學(xué)性能、磨損率合格，滿足GB/T 3811一2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》10.5.1.1中規(guī)定的鋼絲繩要求]，鋼絲繩檢測(cè)結(jié)果與汽車起重機(jī)駕駛員描述的幾天前更換新鋼絲繩事件相符。
鋼絲繩繩端截面形貌特征表明，該鋼絲繩端頭為機(jī)械工具一次性截?cái)嗪圹E，非鋼絲繩因質(zhì)量缺陷而造成的拉伸斷裂，且現(xiàn)場(chǎng)收集到的其他鋼絲繩斷面宏觀形貌特征均與該鋼絲繩形貌特征不服，可推斷該汽車起重機(jī)副吊鉤鋼絲繩未發(fā)生因自身質(zhì)量問(wèn)題而引發(fā)斷裂事故。
3.3楔套連接質(zhì)量
櫻形接頭的工作原理為自拉緊設(shè)計(jì)，當(dāng)楔形接頭鎖緊質(zhì)量良好，鋼絲繩上力的方向不變時(shí)，鋼絲繩不會(huì)從接頭中滑出。保證鎖緊的條件是鋼絲繩被鎖緊表面質(zhì)量無(wú)缺陷、鋼絲繩不發(fā)散、鋼絲繩安裝位置正確：楔套和模塊鎖緊接觸面無(wú)缺陷、安裝位置正確；安裝組合牢固后承載鋼絲繩受力方向不變。
模套外表面有輕微的陳舊性機(jī)械損傷和銹蝕，楔套內(nèi)表面兩U型部位有正常的鋼絲繩壓留痕跡，楔套整體無(wú)尺寸形變，楔套質(zhì)量滿足要求。楔套內(nèi)表面平板部位局部有鋼絲壓留痕跡，呈現(xiàn)弧形狀態(tài)，鋼絲繩表面有明顯溝槽和硬物擠壓損傷缺陷、繩頭發(fā)散，表明在安裝模套+鋼絲繩+楔子組合時(shí)或使用過(guò)程中，有發(fā)散鋼絲壓在平面部位，破壞了自鎖緊摩擦力。楔形接頭解體后楔塊物證滅失，不能推斷鋼絲繩安裝方向和櫻塊質(zhì)量狀態(tài)。
3.4楔形接頭連接標(biāo)準(zhǔn)探討與預(yù)防GB/T 5973-2006《鋼絲繩用楔形接頭》規(guī)定模形接頭鋼絲繩連接方法如圖7、圖8所示。楔形接頭的工作原理為自拉緊設(shè)計(jì)，當(dāng)鋼絲繩上力的方向不變時(shí)，鋼絲繩不會(huì)從接頭中滑出，完全可以達(dá)到使用要求叫。
但當(dāng)鋼絲繩受力方向變化如突然卸載時(shí)，楔塊就GB/T 5973-2006《鋼絲繩用楔形接頭》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)楔子的防松措施做了要求，由于受制造誤差的積累等多種因素影響，導(dǎo)致防脫銷難于安裝。國(guó)內(nèi)實(shí)際安裝使用中也多見(jiàn)類似于GB/T5976-2006《鋼絲繩夾》把模子末端的鋼絲繩扎緊以防脫，安裝方式見(jiàn)圖91。依憑筆者的多年檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)判斷，圖9所示的繩夾扎緊防脫方式長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致承載鋼絲繩與自由端繩夾扎扣位置處均出現(xiàn)磨損、斷絲、畸變、繩芯擠出等影響安全吊裝的缺陷。
查閱國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASMEB30.3-
2004《Construction Tower Crane》（塔式起重機(jī)）規(guī)定了模形接頭連接和鎖緊方式見(jiàn)圖10；歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN13411-6：2004《Asymmetric wedge socket》（非對(duì)稱楔形連接套筒）也規(guī)定了繩段繩卡鎖緊結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖114。
4結(jié)論
1）正確采購(gòu)按照GB/T5973-2006《鋼絲繩用楔形接頭》要求生產(chǎn)的模形接頭部件，使用過(guò)程中不得隨意更改模套及模的外觀形狀及尺寸；
2）鋼絲繩規(guī)格型號(hào)選取應(yīng)嚴(yán)格按照GB/T5973一2006《鋼絲繩用楔形接頭》的要求執(zhí)行，建議使用鋼芯鋼絲繩，不推薦使用麻芯或纖維芯，麻芯或纖維芯鋼絲繩長(zhǎng)時(shí)間使用后，繩芯容易變形，導(dǎo)致模塊和繩子拉出模套；
3）安裝楔套+鋼絲繩+楔子組合時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守GB/T 5973-2006《鋼絲繩用楔形接頭》的連接要求，不能倒置鋼絲繩承載端與自由端的安裝方向、繩頭自由端捆扎應(yīng)符合要求、確保櫻形接頭組合安裝質(zhì)量良好；
4）嚴(yán)格按照GB/T5973-2006《鋼絲繩用楔形接頭》的要求正確選型并可靠安裝防脫銷；
5）使用過(guò)程中嚴(yán)禁改變承載端鋼絲繩正常受力方向；
6）為進(jìn)一步提高楔形接頭安全可靠性，可參照歐美標(biāo)準(zhǔn)對(duì)楔形接頭鋼絲繩自由端進(jìn)行鎖緊處理，若使用歐美標(biāo)準(zhǔn)模形接頭則必須嚴(yán)格按照其標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行選型與安裝。
4結(jié)論
汽車起重機(jī)副吊鉤鋼絲繩與楔形接頭連接質(zhì)量不良，在起重交變載荷作用下，鋼絲繩從楔形接頭中滑脫是本次事故的直接原因。
對(duì)比國(guó)內(nèi)外楔形接頭標(biāo)準(zhǔn)可知，為進(jìn)一步提高國(guó)標(biāo)模形接頭安全連接可靠性，在滿足我國(guó)模形接頭標(biāo)準(zhǔn)連接的基礎(chǔ)上，也可推薦增設(shè)歐美等國(guó)家規(guī)定的櫻形接頭鋼絲繩自由端鎖緊處理方式，以此推動(dòng)我國(guó)楔形接頭安全連接標(biāo)準(zhǔn)朝著更合理、更安全、更可靠的目標(biāo)邁進(jìn)。
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