Большинство грузоподъемных кранов выработали свой нормативный срок службы и поэтому остро встает вопрос о продлении срока их безопасной эксплуатации.
В соответствии с действующими руководящими документами по истечении нормативного срока службы предусматривается проведение экспертного обследования грузоподъемных машин для выдачи заключения о возможности их дальнейшей эксплуатации на срок, зависящий от режима работы крана, температуры окружающего воздуха при эксплуатации, коррозионной агрессивности окружающей среды. После четырехкратного продления срока эксплуатации кран должен быть подвергнут либо капитально-восстановительному ремонту, либо списанию. В связи с этим большую актуальность в последнее время приобретают методы оценки остаточного ресурса грузоподъемных машин, гарантирующие их безопасную эксплуатацию в течении прогнозируемого срока эксплуатации.
Остаточный ресурс – расчетная величина наработки грузоподъемной машины (с момента проведения обследования) до достижения предельного состояния ее базовых частей (несущих металлоконструкций) по критериям усталости. Одним из этапов расчета остаточного ресурса является определение реальной наработки крана с момента начала эксплуатации, то есть определение количества выполненных рабочих циклов и величины нагружения.
По методике С.А. Соколова [1] краны легкого режима работы (1К-4К) имеют неограниченный предел выносливости. Это не значит, что грузоподъемные машины таких режимов имеют неограниченный остаточный ресурс.
Прежде всего при определении остаточного ресурса необходимо учитывать степень коррозии, поскольку для кранов согласно [2] предельно допустимой считается коррозия до 25% сечения несущих металлоконструкций. Кроме того известно [3], что при коррозионном поражении металла значительно снижается его предел выносливости.
Так как зарождение усталостных трещин происходит обычно в зоне остаточных напряжений, поэтому при оценке остаточного ресурса необходимо учитывать наличие сварных швов, в зоне которых почти всегда имеются концентраторы сварочных напряжений.
Следовательно для кранов высоких классов ответственности можно рекомендовать проведение экспериментов по определению числа нагружений металла, имеющего коррозию и концентраторы сварочных напряжений.
В лаборатории кафедры ПСМ СГТУ были проведены эксперименты с моделированием нагружений согласно группы режима работы (1К-4К) на экспериментальной установке МУИ-6000, позволяющей замерить число циклов нагружений до разрушения образцов в соответствии с ГОСТ 28841-90. Опыты проводились на контрольных образцах без коррозии и концентраторов сварных напряжений и образцах с 10% коррозией и сварочными концентраторами. Последние изготавливались из металлических образцов сталь 09Г2С, пораженных коррозией, присоединяемых с помощью сварки к цилиндрическим заготовкам. Цилиндрическая форма выбрана из условия возможности захвата заготовок цанговыми зажимами.
Проведенные исследования позволяли провести сравнение по усталостной долговечности стали 09Г2С без коррозии и при 10% коррозионном поражении.
В ходе проведения экспериментов установлено, что при коррозии в 10% циклическая долговечность снижается на 21,6%.
В дальнейшем планируется проведение экспериментов с разной степенью коррозии для наиболее распространенных сталей для изготовления крановых металлоконструкций – сталь 09Г2С и сталь Ст 3пс или сталь Ст 3 сп.
Кроме того, необходимы экспериментальные установки большой мощности аналогичной конструкции для проведения экспериментов с коробчатыми металлоконструкциями, получившими наибольшее распространение в отечественном краностроении.
На основании проведенных экспериментов можно будет по степени коррозии, определяемой неразрушающими методами, делать заключение об остаточном ресурсе кранов.
Литература
- Соколов С.А. Методологические основы прогнозирования долговечности металлических конструкций грузоподъемных машин. Автореф. дис… док. техн. наук. – СПб.: 1995 – 32 с.
- РД 10-112-4-98. Методические указания по проведению обследований портальных кранов с целью определения возможности их дальнейшей эксплуатации. – М., СПб.: АОО «ВНИИПТМАШ», 1998 – 84 с.
- Исаев Н.Н. Теория коррозионных процессов. – М.: Металлургия, 1997 – 368 с.
