【明報專訊】波音機引擎半空起火、鐵路鋼軌斷裂、剪樹升降台急墜，乃至近日演唱會巨屏墮下的矛頭，都指向4字：金屬疲勞。聽上去直截鏗鏘，但無人解釋具體所指。香港專業教育學院（李惠利）工程系高級講師楊紹軒正視聽，「如果涉及周期運動（cyclic motion）才可說是金屬疲勞，否則不應該有任何機械結構、五金配件斷裂，就與它掛鈎」。日常生活中，小至婚宴、畢業典禮，大至展覽會、賽事，都有不少金屬搭建設施。從事相關工作近40年的承辦商教公眾在現場興高采烈之餘，怎樣多加留神。
不可與老化混為一談
每有機械事故發生，眾說紛紜之際，很多時見到這樣的推斷：「可能是零件老化，或者金屬疲勞。」楊紹軒稱「老化」和「金屬疲勞」並無關係，前者相對籠統，後者則來自材料科學中的術語「fatigue of materials」。任何物料如塑膠和木材均可出現疲勞，但並非所有金屬的問題都可稱為「金屬疲勞」。首先，要看該結構有否周期運動，即重複壓縮（compression）和展開（tension），例子有汽車的避震彈簧、摩打或水泵中的轉軸。「要來回施加應力，舉例說風扇扇葉不停單向轉動，（這動作本身）沒有周期運動。」一般手動工具如活動扳手（士巴拿），由於重複上緊和扭開螺絲，頸位和扳口長時間有機會因疲勞斷裂。「如果一樣物件，有裂紋但沒周期運動，即使斷開也不能稱為疲勞。」疲勞和其他原因所致的斷裂，其切面紋理並不一樣。
坊間有說將萬字夾反覆屈折幾次至斷裂，就明白何謂金屬疲勞，職業安全健康局刊物也這樣教，但楊紹軒說這例子並不恰當。因為金屬疲勞要在彈性變形（elastic deformation）下出現，即如同橡皮筋般。「屈曲萬字夾已經令它出現永久變形，即plastic deformation， 已不屬正常使用情況。除非你用手指輕力將萬字夾金屬挑出來，它再彈回原位，彈一千幾百萬次，彈斷了才算（金屬疲勞）。」所以，要在日常生活中觀察金屬疲勞不容易，因為那些有周期運動的組件通常隱藏在機械結構之中，而且要長年累月，或在上百萬次周期後才現「疲態」。
涉周期運動零件 要做疲勞測試
也有人會自己DIY做實驗，模擬金屬疲勞現象，譬如將金屬條的一頭連接摩打，另一頭微微弄彎，令它處於彈性變形狀態，再用軸承固定。摩打通電後會不停旋轉，「實驗室常見這類旋轉樑疲勞測試（rotating beam fatigue test）」。也可中途停下，刻意用線鋸加上裂紋，然後繼續實驗，看裂紋有否擴張或延長，甚或加快整支金屬棒斷裂，「如果有的話，會見到切面有些水波紋，像年輪一樣」。但在現實生活中，部件或許有內部裂紋，憑肉眼難以察覺。製造商會為合適或有周期運動的零件安排相似的疲勞測試，例如私家車引掣中的轉軸，或懸掛彈簧，但不會公開測試數據。並非所有零件在測試時都會斷開，也可能測100年也不斷，「設計工程師見沒斷開，這意味它可以承受更高負載，就有空間改良設計。例如令它更輕身，或調整物料、降低產品成本」。
動態不如靜態？
既然金屬疲勞與運動（motion）相關，套用楊潤雄局長建議「靜態表演」的說法，如金屬長處「靜態」，是否會更安全？楊紹軒解釋靜態物件一般較安全，因表面磨損或整體損耗均較少。但即使部件有周期運動，也不等於比靜止的部件危險。在靜態負載（static load）下的金屬的確不會疲勞，但如用上長時間，仍然有機會斷開，該物理現象稱為潛變（creep），即應力作用下固體材料緩慢且永久的變形；應變速率（strain rate）分為3個階段：頭段急後漸緩，中段線性，尾段加速。「等同一盞燈吊在家中幾十年都不斷，但有機會鋼柱的中間會變幼。」故此，零件設計和安全系數比動態或靜態更關鍵。另外，金屬經常出現的鏽蝕問題，也不應與疲勞混為一談。「我們會稱為生鏽（rusting），一定要跟氧化（oxidation）有關。」概括而言，他認為許多日常產品已經過安全檢測，通常是事故發生後再調查，才論斷是金屬疲勞，而這只是眾多物料現象之一。
公眾活動場地 金屬安全誰把關
在公眾活動場地抬頭看看，會發現周遭有不少金屬裝置，例如婚宴布景、酒會天幕，甚至流動採樣站的活動帳篷支架。勵勇有限公司負責人童先生有近40年承辦場地工程經驗，他說性質似出租公司，按主辦方的需要提供佈置。因帳篷和支架頗佔空間，據他所知，坊間沒多少承辦商能像他一樣在香港置倉庫，通常是接到訂單後，再向珠海或廣州供應商租用佈置，即「租上租」。主辦方一般不會要求使用全新物料，所以他可以重用倉庫內的配件。除非見到有凹痕或裂紋而要報廢，不然可用上十多年。「鋁合金配件除非是撞崩或穿了，保養得好就有很長壽命。」加上金屬物料經過陽極處理或熱浸鍍鋅處理，會更耐用。但這些細節，新入行的話不一定知曉。
他到過不同活動場地觀察，見有承辦商會用上不合尺寸的部件，如強行接駁支撐帳篷的四管桁架（蛇仔架）。他建議較在意場地安全的參加者，可以目測支架或帳篷是否已經繃緊、伸直還是軟趴趴；輕力搖或觸碰看是否穩妥；留意腳位有否曲起或歪斜。帳篷本應防風擋雨，但有供應商用的物料較薄，如遇大雨竟會整個塌下，需要主辦方提前拆卸。
這些場地工程通常由投標者價低者得，主辦方未必明白到一分錢一分貨。舉例說，他們知道帳篷要防水，卻甚少要求有阻燃劑，直至黎明演明會因帳篷布料未達阻燃要求被叫停後，才引起更多人留意。歐洲生產商對支架結構有嚴格要求，但有內地供應商把管壁造得較薄，兩者的粗幼看來一樣，肉眼難以分辨，只能拆出來拿在手上掂量。又例如承辦商常用來穩住帳篷的水馬，帳篷製造商的手冊中有規定配重（counter weight），但很多場地不符合。他公司用較穩固的鐵鉆，也避免場地濕滑。
種種紕漏，或因為主辦方要求多，卻缺乏安全意識。他和主辦方交涉時，會先按其需要，建議具相應承重能力的物料，但最終承重經常超出預期。支架屬歐洲生產，有一定緩衝空間。「如帳篷製造商的使用手冊，計算了歐洲環境的雪壓。香港沒下雪，即使酌量增加承重也安全。」有次客人臨急改尺寸，他未能調動庫存，從內地訂購部分地台和天幕組件，結果送來的全部經接駁加工，連帳篷布料亦然。「所以主辦方如果見到駁口位太多，就可能要留意結構是否安全。」
《建築物條例》打7折
公眾活動常要租借康文署場地，需申請臨時公眾娛樂場所牌照，若結構高過2.5米以上，要有註冊工程師（RSE）計算規格或在完成搭建後簽發安全證書。建築署和屋宇署未有為臨時建築物訂下標準，所以RSE會按《建築物條例》「打7折」，如要求能承受時速100公里的陣風，臨時建築即要70公里。RSE到場勘察時多憑目測，上面提及的，如支架厚度是否合標準常未能顧及。
如此一來，還是要承辦商在搭建場地時做好把關。他坦言總有掛一漏萬，特別疫情後技工手勢生疏，臨急聘請的短工良莠不齊。他試過在監工時，有條鋼索掉了下來。「鋼索扣完通常會扯一下，看是否實淨，但做着做着忘記了，一定有。」如果時間充裕，其實資深技術人員可慢慢檢查配件、螺絲，確保活動不會生意外。活動通常只有數天，開始後就不會再有人每天攀高爬低檢查。
金屬疲勞對行內人來說較空泛，他主要會留意有否裂紋（hairline crack）、滑牙或變形，但有供應商也因成本問題不更換。有說若證明意外起因是金屬疲勞，就沒人需要負責，但他認為供應商明知物料老舊照樣出貨，責無旁貸；惟要追究卻着實不易：「通常損壞的是鋼索、塞古、螺絲，無從證明某個細零件由供應商提供。」
