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，副吊鉤為建筑工地安裝塔式起重機，正在裝配平衡臂拉桿部分時，塔機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勘驗調(diào)查
事故現(xiàn)場基本保持完整，現(xiàn)場散落較多鋼絲繩頭，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，掛在塔機主架上。收集、辨識現(xiàn)場全部鋼絲繩頭，清理現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)汽車起重機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部位在模形接頭處。
汽車起重機駕駛員確認，事故發(fā)生前幾天在未經(jīng)授權(quán)的汽車起重機維修店更換過主、副吊鉤鋼絲繩，模形接頭鋼絲繩無繩卡。
現(xiàn)場提取物證，汽車起重機副吊鉤鋼絲繩，從繩頭處開始，長度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、整個鋼絲繩潤滑良好；鋼絲繩繩頭區(qū)城無安裝過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
金屬楔套外觀無缺損，表面有銹蝕，外表面局部有較輕陳舊性機械碰傷，無尺寸形變，金屬模套正面、側(cè)面宏觀形貌見圖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，痕跡形貌見圖4。
3.1汽車起重機起重力傳遞鏈本次事故的起重鏈?zhǔn)悄繕?biāo)起重物（塔式起重機平衡臂）一塔式起重機平衡臂卸扣（4個）一四條起重用鋼絲繩吊索一汽車起重機副吊鉤一汽車起重機副吊鉤楔套+楔子+汽車起重機副吊鉤用鋼絲繩的繩頭一汽車起重機副吊鉤用鋼絲繩一汽車起重機副吊鉤鋼絲繩卷筒一汽車起重機車身，汽車起重機起重力傳遞鏈?zhǔn)疽庖妶D6。
起重過程中，該鏈上任一個部件失效都將導(dǎo)致目標(biāo)起重物墜落事故?，F(xiàn)場勘驗證實，汽車起重機副吊鉤楔套、楔塊與副吊鉤用鋼絲繩繩頭連接處斷開，致使起重鏈斷鏈，發(fā)生事故。
3.1汽車起重機起重力傳遞鏈本次事故的起重鏈?zhǔn)悄繕?biāo)起重物（塔式起重機平衡臂）一塔式起重機平衡臂卸扣（4個）一四條起重用鋼絲繩吊索一汽車起重機副吊鉤一汽車起重機副吊鉤楔套+楔子+汽車起重機副吊鉤用鋼絲繩的繩頭一汽車起重機副吊鉤用鋼絲繩一汽車起重機副吊鉤鋼絲繩卷筒一汽車起重機車身，汽車起重機起重力傳遞鏈?zhǔn)疽庖妶D6。
起重過程中，該鏈上任一個部件失效都將導(dǎo)致目標(biāo)起重物墜落事故?，F(xiàn)場勘驗證實，汽車起重機副吊鉤楔套、楔塊與副吊鉤用鋼絲繩繩頭連接處斷開，致使起重鏈斷鏈，發(fā)生事故。
3.2鋼絲繩質(zhì)量分析
現(xiàn)場使用的鋼絲繩規(guī)格型號為：
4V*39S+5FC-14.00，符合出廠規(guī)定要求的鋼絲繩規(guī)格型號。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)過外觀、結(jié)構(gòu)、尺寸檢查、光譜試驗、鋼絲繩探傷檢測，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《起重機設(shè)計規(guī)范》10.5.1.1中規(guī)定的鋼絲繩要求]，鋼絲繩檢測結(jié)果與汽車起重機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，該鋼絲繩端頭為機械工具一次性截斷痕跡，非鋼絲繩因質(zhì)量缺陷而造成的拉伸斷裂，且現(xiàn)場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副吊鉤鋼絲繩未發(fā)生因自身質(zhì)量問題而引發(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，當(dāng)楔形接頭鎖緊質(zhì)量良好，鋼絲繩上力的方向不變時，鋼絲繩不會從接頭中滑出。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+楔子組合時或使用過程中，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，當(dāng)鋼絲繩上力的方向不變時，鋼絲繩不會從接頭中滑出，完全可以達到使用要求叫。
但當(dāng)鋼絲繩受力方向變化如突然卸載時，楔塊就GB/T 5973-2006《鋼絲繩用楔形接頭》標(biāo)準(zhǔn)對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。國內(nèi)實際安裝使用中也多見類似于GB/T5976-2006《鋼絲繩夾》把模子末端的鋼絲繩扎緊以防脫，安裝方式見圖91。依憑筆者的多年檢驗經(jīng)驗判斷，圖9所示的繩夾扎緊防脫方式長期使用會導(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。
查閱國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，美國標(biāo)準(zhǔn)ASMEB30.3-
2004《Construction Tower Crane》（塔式起重機）規(guī)定了模形接頭連接和鎖緊方式見圖10；歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN13411-6：2004《Asymmetric wedge socket》（非對稱楔形連接套筒）也規(guī)定了繩段繩卡鎖緊結(jié)構(gòu)見圖114。
4結(jié)論
1）正確采購按照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)格型號選取應(yīng)嚴格按照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時間使用后，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+楔子組合時應(yīng)嚴格遵守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）使用過程中嚴禁改變承載端鋼絲繩正常受力方向；
6）為進一步提高楔形接頭安全可靠性，可參照歐美標(biāo)準(zhǔn)對楔形接頭鋼絲繩自由端進行鎖緊處理，若使用歐美標(biāo)準(zhǔn)模形接頭則必須嚴格按照其標(biāo)準(zhǔn)要求進行選型與安裝。
4結(jié)論
汽車起重機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。
對比國內(nèi)外楔形接頭標(biāo)準(zhǔn)可知，為進一步提高國標(biāo)模形接頭安全連接可靠性，在滿足我國模形接頭標(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，以此推動我國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。
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