上海市立體車庫提升用鋼絲繩斷裂原因分析

2011年4月，位于上海中心地下停車場的立體水平移動設備在提升過程中發生了鋼絲繩斷裂，車輛整體滑動，事故導致車輛位移受損。1調查、取證和檢測筆者單位接到車主的舉報電話,筆者單位當天組織特種設備安全監察人員前往現場進行調查、取證,并將斷裂的鋼絲繩委托上海市機械制造工藝研究所進行檢測。1.1拉伸斷裂特征根據上海市機械制造工藝研究所提供的鋼絲繩檢測報告,鋼絲繩疲勞引發的斷裂是造成立體車庫發生事故。該鋼絲繩是由維保單位于2010年3月進行的更換,為用于汽車立體車庫提升用鋼絲繩,規格:6×19W-IWR-12(Φ12mm),強度級別為1970MPa(GB/T20118-2006《一般用途鋼絲繩》)。鋼絲繩安裝在由3個動滑輪、7個定滑輪組成的滑輪系統中,驅動力由電動機通過卷揚繩輪提供,滑輪、繩輪的外徑約為Φ260mm。該滑輪系統的設計提升力為2200kg。鋼絲繩在使用中在卷揚繩輪區域發生斷裂。鋼絲繩斷裂處前后各約1mm段形貌見圖1,可見斷裂處呈松散狀,斷頭長短差異極大,并有多個短段散落。局部外表有大片斷絲現象,而且斷面橫向平齊;多處可見繩芯外露,近距離觀察,可看到部分鋼絲有開裂現象,開裂雖分布在外層擠壓平面上,但裂紋由旁側起始;有的表面開裂在中部轉折縱向發展。在遠離斷裂段,仍可見外表嚴重斷絲段,也有外表無明顯損傷段,相繼分布,可推斷,外表破斷與經滑輪彎曲相關,而未經滑輪段未彎曲故無明顯損傷。鋼絲的斷口大部分為平斷面,也有平、撕裂狀斷面,少量收縮狀拉伸斷面,部分斷口受擠壓變形,相關斷口的宏觀形貌見圖2。鋼絲繩橫截面低倍下形貌見圖3,可見鋼絲繩結構為:6×(1+6+6/6)+纖維芯,應該歸為6×19W-FC類結構,而不是6×19W-IWR類。由以上分析可看到,鋼絲繩部分區段表面損傷開裂嚴重,而且無明顯擦傷現象,也不是典型的拉應力下的開裂。由此可推斷,局部鋼絲繩段的破斷與該段鋼絲繩的運行環境機構因素相關。經上海市機械制造工藝研究所綜合各項分析可推斷,來樣鋼絲繩斷裂為彎曲疲勞開裂引發的斷裂。彎曲疲勞開裂的發生與繩輪直徑偏小以及鋼絲繩中鋼絲抗彎曲性能不足有關。參照JB/T9005.2-1999《起重機用鑄造滑輪直徑的選用系列與匹配》,對于鋼絲繩直徑為Φ12mm的滑輪推薦直徑為:Φ260mm～Φ450mm,本滑輪系中滑輪直徑約為Φ260mm,偏下限,當磨損后會更小。鋼絲繩繞小直徑滑輪運行時,其彎曲半徑會過小,當鋼絲繩彎曲韌度不足時,極易誘發疲勞開裂。尤其在近驅動繩輪段,承受拉應力更大些,當多根鋼絲相繼疲勞斷裂后即會發生整根斷裂。因此機械式立體停車庫的維保單位未能正確的更換鋼絲繩最終導致鋼絲繩疲勞引發的斷裂是造成該起事故的直接原因。1.2單車日常管理和操作人員責任不強1)立體車庫的日常維保不到位引起鋼絲繩斷裂。2)車庫日常管理和操作人員責任心不強,未履行各自的崗位職責,且操作人未持證上崗。3)根據鋼絲繩的檢測報告,該維保單位更換的鋼絲繩選用的繩輪直徑偏小。1.3主要原因如下事故的主要原因在于起重機械的日常維保不到位、維保人員的責任心不強,未在日常維保過程中發現鋼絲繩斷裂前的異常情況,造成鋼絲繩疲勞斷裂。2《物權法》第20條第2款為特殊特種起重機械是特種設備目錄中的一個種類,分成12個類別、83個品種,而機械式停車設備屬于12個類別中的一類,按照《特種設備安全監察條例》的規定該類特種設備屬于質量技術監督局的監管范疇,由筆者單位負責對該起事故進行事故調查和處理。因未發生人員傷亡,且直接經濟損失不大,該事故為一般特種設備事故。北京某公司是該故事起重機械維保單位,對這起事故承當主要責任,根據《特種設備安全監察條例》相關規定,對其給予行政處罰。3監管措施為了整頓起機械式停車設備在運行和維保中的問題,黃浦區質監局采取了以下措施,加強機械式停車設備的監管工作,以提高該類設備的運行安全。3.1加大現場操作力度,確保機械停車設備運行安全為進一步提高設備使用單位和維保單位的法律意識、安全意識和風險意識,通過各種形式加強法律法規宣傳力度和教育培訓力度。一是下發通知。對各機械式停車設備的使用單位及維保單位下發《關于進一步加強機械式停車設備(庫)安全管理工作的通知》明確要求,從機械式停車設備(庫)的安裝使用、維護保養、人員培訓、應急演練、制度管理和危機處理等各方面嚴格依法按規操作,確保機械式停車設備(庫)安全運行。二是召開會議。召開了由98家機械式停車設備使用單位和30余家維保單位參加的機械式停車設備安全生產工作會議,通報黃浦區立體停車庫使用管理情況進行,宣貫《起重機械使用管理規則》,并對全年機械式停車設備安全工作提出要求。三是舉辦講座。邀請市特種設備事故中心主任為全區機械式停車設備業務負責人、管理人員、操作人員以及維保人員作了題為《2010年上海市機械停車庫事故分析》的專題講座。四是組織培訓。據全面排查摸底,統計區內未持證操作人員達40余人。經調研發現,操作人員持證率低的原因是行業發展迅速而相關人才短缺。針對這一問題,黃浦區局在嚴格依法處理的同時,秉持事后監督與事前服務并重的理念,組織未持證機械式停車設備操作人員統一培訓,確保合法上崗,從根本上解決了操作人員持證問題。3.2加大巡檢力度,提升監督管理水平一是加大特種設備安全監察人員的檢查力度。2011年,黃浦區局將機械式停車設備監督管理工作作為年度工作重點,統籌監察力量,必要時采取科室聯動、安全監察與行政執法聯合檢查等措施,使巡查力度提升,覆蓋范圍擴大。截至目前,共出動監察人員126人次,現場檢查使用單位57家,約談企業負責人11人次。通過巡查,糾正了機械式停車設備使用管理方面的不當措施,排查出使用管理中存在的安全隱患15處,也震懾了一批潛在的違法違規行為。二是充分發揮特種設備協管服務社的巡查作用。根據協管人員深入基層的特點,對機械式停車設備進行普查式巡查,2011年,共出動協管人員358人次,全面覆蓋了98家機械式停車設備使用單位,為監管決策提供基礎數據,為執法檢查做好前期服務。3.3實施懲罰一是針對施工人員無證上崗的處罰。二是針對使用檢驗不合格起重機械的處罰。三是針對機械式停車庫事故的處罰。3.4建立實施細則,為機械設備行業參與行業通過以上措施,黃浦區的機械式停車設備監督管理工作走上了正軌,摸清了區內機械式停車設備