Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Работоспособность металлоконструкции и факторы влияющие на неё

Рассматривая металлоконструкцию грузоподъемного крана, как механическую систему, согласно с ГОСТ 27.002 - 89 можно выделить ее следующие основные состояния: исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное и предельное. В общем случае металлоконструкция может находиться в одном из этих состояний. Количество состояний зависит от функционального назначения металлоконструкции, пределов изменения ее показателей работоспособности, числа элементов конструкции и их взаимной связи. Момент времени, в который происходит переход конструкции из одного состояния в другое, является случайной величиной.

Процесс изменения состояния металлоконструкции грузоподъемного крана можно представить следующим образом. В результате воздействия окружающей среды (атмосферных осадков, воздушных потоков, температуры, запыленности), режимов работы, качества технического обслуживания, а также внутренних процессов (изнашивания, деформаций, коррозии, старения) изменяются физико - механические свойства материала конструкции: происходит разупрочнение и утонение, снижаются твердость, износостойкость, появляются и растут усталостные трещины, происходит деградация структуры материала.

По данным ВНИИПТмаша наиболее часто образование трещин металлоконструкций мостовых кранов наблюдается в следующих узлах:

– в концевых балках - трещины в районе букс ходовых колес; первый очаг - сварной шов, соединяющий вертикальную стенку с нижним поясом в месте резкого изменения сечения концевой балки; второй очаг - вырезы в вертикальных стенках под болтовые соединения букс;

– в узле сопряжения главной балки с концевой; независимо от типа конструкции узла сопряжения трещины наблюдались в вертикальных стенках главных балок в районе боковых Т - образных накладок; трещины берут свое развитие от острых углов накладки;

– в главных балках - в верхнем поясе, в районе устройства стыков тележечного рельса; в районе резкого изменения поперечного сечения - перехода нижнего пояса от наклонной части к горизонтальной (соединения стенки с нижним поясом); на вертикальной стенке в местах приварки кронштейнов, поддерживающих рабочие площадки, особенно в районе установки на них механизмов;

– в креплении перил к торцевому листу концевой балки;

– в креплении редуктора механизма передвижения - место приварки кронштейна к вертикальной стенке концевой балки и к настилу площадки;

– в креплении кабины машиниста - трещины в полках уголков и косынок крепления кабины к мосту крана.

В узлах соединений элементов ферм козловых кранов, мостовых перегружателей, ферменных мостовых кранов и стреловых кранов наиболее часто наблюдаются повреждения: в виде обрыва элементов, трещин в нижнем поясе, в местах приварки раскосов горизонтальной фермы, в которых элементы горизонтальной фермы непосредственно прикреплены к поясу без косынок; в стыковых соединениях нижних поясов; в узлах опорных раскосов; в местах крепления поперечных связей с ездовыми балками. Очагами образования трещин являются щели, имеющиеся в составных элементах.

Вопросы влияния климатических факторов и воздействий атмосферных явлений на свойства материалов и надежность конструкций, в настоящий момент достаточно широко изучены.

В состав металлоконструкций грузоподъемных кранов входят как непрерывные, так и дискретные объекты диагностирования, условия работоспособности которых формируются неодинаково.

Изменения физико - механических свойств материала металлоконструкции, постепенно накапливаясь, вызывают изменение параметров рабочих режимов. Следствием этого является нарушение нормальных режимов работы металлоконструкций и всего грузоподъемного крана в целом, что в свою очередь вызывает отказ крана.

Одной из характеристик условий эксплуатации, оказывающих существенное влияние на работоспособность металлоконструкций грузоподъемных кранов, являются действующие на элементы нагрузки: весовые и технологические, инерционные и динамические, ветровые и температурные, от воздействия взрывной волны, снега, обледенения и т.д.



2. Возможные дефекты и порядок диагностирования несущих металлоконструкций

кран дефект работоспособность металлоконструкция

Дефекты и повреждения металлических конструкций кранов являются следствием следующей совокупности причин:

– неудовлетворительного конструктивного решения;

– низкого качества металла и несоответствия его свойств техническим требованиям;

– неудовлетворительного качества изготовления и монтажа отдельных элементов;

– агрессивности окружающей среды;

– эксплуатации кранов в непредусмотренном режиме, плохом уходе и ремонте.

Обследование состояния металлоконструкций крана включает следующие этапы:

– внешний осмотр состояния несущих и вспомогательных элементов, а также сварных соединений;

– дополнительную проверку элементов металлоконструкций и сварных соединений, подозреваемых на наличие трещин;

– измерение деформаций балок (ферм);

– определение химического состава и механических свойств металла несущих и вспомогательных элементов;

– составление заключения о результатах обследования.

При проведении внешнего осмотра проводят контроль всех участков несущих элементов, вспомогательных элементов и сварных соединений, обращают особое внимание на наличие следующих дефектов, представляющих возможную опасность последующего усталостного и хрупкого разрушения:

– трещин в основном металле;

– трещин в сварных швах и околошовной зоне;

– местных механических повреждений (разрывов, вырубок, изломов);

– расслоений основного металла;

– местных коррозионных повреждений, а также мест, в которых можно предполагать наличие трещин;

– дефектов сварных швов;

– шелушения краски;

– подтеков металла.

При дополнительной проверке элементов металлоконструкций ее подозреваемые участки очищают от грязи и пыли (с помощью щетки или обдува сжатым воздухом), а затем подвергают обследованию с помощью одного из методов неразрушающего контроля. При обнаружении дополнительных признаков трещин весь подозреваемый участок очищают от ржавчины и зачищают до металлического блеска. При выявлении трещин обращают особое внимание на направление развития трещин и их распространение на следующие элементы:

– стыковые соединения;

– фланцевые соединения;

– болтовые и заклепочные соединения;

– узлы примыкания соседних элементов;

– стыки поясов (особенно в растянутых зонах);

– сварные швы, расположенные поперек действующего в растянутых элементах усилия;

– зоны сближения сварных швов (например, сопряжение ребер жесткости с поясами, места пересечения подкосов, кронштейнов с поясами, стенками балок и т. п.);

– сварные швы, нагруженные подвижной нагрузкой (швы верхнего пояса и вертикальной стенки двутавровых ездовых балок, коробчатых балок, при расположении рельса над стенкой, швы поворотной и опорной платформы в зоне опоры кольцевого рельса и т. п.);

– нижние пояса вспомогательных ферм;

– места крепления рельсов.

При дополнительном осмотре мест ремонта с применением сварки обращают внимание на состояние сварного шва и околошовной зоны (шириной 20 - 30 мм). Здесь возможно образование вторичных трещин, обычно по сварному шву, поверхность которого из - за неудобства выполнения сварки часто бывает неровной (с подтеками, наплывами) и затрудняет обнаружение трещин.

По окончании осмотра элементов металлоконструкции на наличие усталостных повреждений проводят оценку степени поражения металла коррозией, контроль состояния заклепочных и болтовых соединений, а также соединительных элементов металлоконструкции. Степень поражения металла коррозией определяют путем сравнения размеров очищенных стальными щетками до металлического блеска поперечных сечений в пораженном коррозией месте с неповрежденным сечением элемента или толщиномерами.

Краны с коробчатыми балками, установленные на открытом воздухе, могут иметь внутреннюю коррозию нижнего пояса, вызванную скоплением воды внутри балок (наличие воды можно определить по характерному звуку при простукивании стенки или пояса балки молотком).

Для оценки степени коррозии и слива воды в нижнем поясе балки сверлят отверстие диаметром 15 - 20 мм, которое оставляют незаваренным. Отверстие засверливают в самой низкой точке на оси симметрии нижнего пояса.

Подобную процедуру дренажа мест скопления влаги применяют и при обнаружении «карманов» в ферменных металлоконструкциях.

В случае поражения коррозией значительных участков металлоконструкций крана (более 10% площади поперечного сечения элемента) проводят замеры толщин элементов ультразвуковым методом.

Контроль состояния заклепочных и болтовых соединений осуществляют простукиванием соединения молотком. Ослабление заклепки можно определить по более глухому звуку удара и по характеру отскока молотка.

В сомнительных случаях проверку производят двумя молотками: одним выполняют удар по головке, а другой держат прижатым к противоположной головке заклепки. Ослабление заклепки сопровождается резким отскоком второго молотка при ударе.

Обычно ослабленные болты и заклепки характеризуются ободком вокруг головки или подтеками ржавчины.

Контроль соединительных элементов металлоконструкции (пальцев, осей) начинают с осмотра состояния фиксирующих элементов (ригелей, торцевых шайб и т. п.). При выявлении повреждений фиксирующих элементов, свидетельствующих о наличии осевых усилий в соединении, пальцы (оси) демонтируют и подвергают их и их посадочные места тщательному осмотру. Соединительные элементы статически определимых кранов осматривают как при неподвижном состоянии крана, так и при его работе с грузом, чтобы оценить работоспособность и фактические величины перемещений.

Деформацию балок крана в горизонтальной плоскости определяют с помощью натянутой струны, относительно которой замеряют расстояние до кромок соответствующего пояса.

Скручивание ферм определяют с помощью отвесов с замером расстояния от кромок верхнего и нижнего поясов до отвеса в трех - четырех сечениях, равномерно расположенных по пролету.

Деформации (погнутости) отдельных стержней определяют величиной прогиба относительно струны, натянутой параллельно стержню.

Допустимо применение других методов измерений, обеспечивающих точность ±2 мм.

Химический состав и механические свойства металла определяют в следующих случаях:

– если в паспорте крана или документе, его заменяющем, отсутствуют данные о металле, из которого изготовлен кран;

– если кран эксплуатировался (перемещая грузы) при температуре окружающей среды ниже нижнего предельного значения, указанного в паспорте крана, или предполагается эксплуатация крана в аналогичных условиях;

– если температурный режим эксплуатации, указанный в паспорте крана, не соответствует температурному режиму, разрешенному для данной марки стали;

– если кран подвергался ремонтам или модернизации и при этом были применены элементы, марка стали которых не указана в паспорте крана.

Рис. 1.1 Схема металлоконструкции крана



Рис. 1.2 Схема расположения усталостной трещины



3. Порядок выполнения ремонтно-восстановительных работ

3.1 Общие положения

3.1.1. Производство ремонта крана мостового крюкового зав. № 1-1324 рег. № 1976 должно производиться только после получения разрешения Приокского управление Ростехнадзора.

3.1.2. Ремонт металлоконструкции должен выполняться в соответствии с требованиями настоящего РД "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов", (ПБ 10-382-00), утвержденных 31.12.99 (с изменениями от 28 октября 2008 г.) и конструкторско-технологической документацией, разработанной и утвержденной в установленном порядке.

3.1.3. Организация ремонтных работ включает подготовку необходимой технической документации.

3.1.3.1. Ведомость дефектов.

3.1.3.2. Технические условия.

3.1.3.3. Проект /чертежи/, технология выполнения работ.

3.1.3.4. Сертификаты или другие документы, удостоверяющие качество используемого материала, электродов.

3.1.3.5. Копии удостоверений сварщиков; акты испытаний контрольных образцов.

3.2. Характер повреждения, причины и способы ремонта

металлоконструкции.

3.2.1. Ремонту подвергается элемент концевой балки.

3.2.2. Дефектом является износ (трещина) (см. дефектную ведомость документации технического освидетельствования).

3.2.2.1. Причиной износа является длительная эксплуатации крана в тяжелом режиме или по другим причинам.

3.2.2.2. Устранение повреждений выполняется путем заварки усталостных трещин и установки листовых накладок.

3.3 Технические требования

3.3.1. Требования к материалу

3.3.1.1. В качестве листов накладок для ремонта крана используется лист толщиной 6,8 мм по ГОСТ 1990374 из Ст 09Г2С по ГОСТ 19282-73. Возможно использование стали ВСт 3 сп 4 по ГОСТ 380-71.

3.3.1.2. Качество металлопроката должно быть подтверждено сертификатом завода-поставщика металла или актами лабораторных испытаний и химанализа.

3.3.1.3. Перед применением металлопрокат следует тщательно проверить на отсутствие в нем трещин, волосовин расслоений и прочих дефектов.

3.3.1.4. Резку проката производить на ножницах или газовой резкой с последующей механической обработкой.

3.3.1.5. Кромки деталей после резки на ножницах не должны иметь скосов глубиной более 1 мм, а также трещин и надрывов. Заусенцы на кромках должны быть зачищены.

3.3.1.6. Детали, поступающие на сборку, должны быть тщательно выправлены, очищены от заусенцев, грязи, масла, стружки сварочных брызг, ржавчины и пр.

3.3.1.7. Свариваемые кромки листов и планок в соответствии с чертежом должны быть зачищены до металлического блеска на ширине 20-25 мм.

3.3.1.8. Размеры и допуск на них при изготовлении должны соответствовать установленным чертежам.

3.3.1.9. Сварочный материал прокалить по режиму 3500 в течении 1,5 часов и использовать в продолжении одной смены. Предохранять от попадания влаги.

3.3.2. Требования к сварным соединениям.

3.3.2.1. Сварочные работы выполняются по заранее разработанному техническому процессу с учетом требований "Правил Устройства и безопасной эксплуатации кранов".

3.3.2.2. Сварочные работы по ремонту металлоконструкции должны выполнять квалифицированные сварщики. К техдокументации прилагаются копии удостоверений, с указанием присвоенных сварщику клейма, акты испытаний, контрольных образцов.

3.3.2.3. Для выполнения сварочных работ предпочтительно применять постоянный ток обратной полярности (плюс на электроде).

3.3.2.4. Сварные швы, подверженные усталостному разрушению, подлежат удалению.

3.3.2.5. Удаление производить до основного металла механическим способом или газовой резкой с последующей зачисткой шлифмашиной до чистоты поверхности Rz 80.

3.3.2.6. Сварочные работы должны маркироваться личным клеймом сварщика.

3.3.2.7. Контроль качества сварных швов осуществляется по ГОСТ 3242-79 и ГОСТ 6996-66. Произвести очистку основного металла от брызг о подтеков металла на расстоянии 20 мм в обе стороны от шва. Осмотр осуществлять с помощью лупы после простукивания молотком, промера шаблоном.

3.3.2.8. В сварных швах не допускается:

- местные наплывы общей длиной более 100 мм на участке 1000 мм;

- подрезы основного металла более 0.5 мм;

- поверхностные поры, раковины, шлаковые включения диаметром более 1 мм;

- внутренние газовые и шлаковые включения с размером более 2 мм в количестве 4 шт. на длине шва 300 мм с расстоянием между дефектами не менее 10 мм;

- шлаковые включения и поры, расположенные вдоль шва суммарной длиной более 60 мм по длине шва 300 мм;

- скопление газовых пор и шлаковых включений более 5 шт. на 1 см2 площади шва.

3.3.2.9. Обнаруженные дефектные швы удаляются и завариваются.

3.3.2.10. Инструмент, применяемый при выполнении сварочных работ: щиток сварщика ГОСТ 12.4.035-78; маска сварщика ГОСТ 12.4.035-78 с защитными стеклами ГОСТ 12.4.080, Э-9 электрододержатель ГОСТ 14651 -78 Е. Клеймо сварщика Н-10 мм ГОСТ 15999-70, молоток 0.5 кг ГОСТ 2310-77, зубило ГОСТ 7211-75, шлифмашина, очки ЗП-12-80 ГОСТ12.4.013-75.

3.3.3. Требования на слесарно-сборочные работы.

3.3.3.1. Размеры зазоров и других параметров при сборке под сварные швы должны соответствовать величинам, приведенным в ГОСТ 5264-80, ГОСТ 8173-79.

3.3.3.2. Насильственная пригонка листов подкладок на пояса балок, планок и пазы листов запрещается.

3.3.3.3. Прихватки при сборке элементов должны выполняться с использованием тех же сварочных материалов и оборудования, что и при выполнении сварных швов.

3.4. Технология выполнения работ.

3.4.1. Подготовка и приведение работ по устранению повреждений металлоконструкции должны проводиться в соответствии с требованиями Правил (разделы 3,4 п.п. 52-87).

3.4.1.1. Рабочие, производящие работы по ремонту, должны быть подготовлены и аттестованы в соответствии со статьями 313 и 321 Правил.

3.4.1.2. Вывод крана в ремонт производится в строгом соответствии со статьей 438 Правил.

3.4.2. Подготовка крана к выполнению ремонтных работ.

3.4.2.1. Обесточить кран, крановый токоподвод, вывесить табличку "РАБОТАЮТ ЛЮДИ".

3.4.2.2. Установить фиксирующий башмак со стороны механизма передвижения крана.

3.4.2.3. Вывесить поперечную балку.

3.4.2.4. Произвести демонтаж колеса, в районе дефектных мест (см. рис.1.1).

3.4.2.5. Засверлить концы трещин.

3.4.2.6. Произвести вырезку трещины с разделкой кромок под угол 60о. Вырубка выполняется на всю толщину листа.

3.4.2.7. Разделка трещин выполняется механическим способом с последующей зачисткой.

3.4.2.8. Зону вырубки с двух сторон (по ширине) зачистить до металлического блеска на ширину 20...25 мм.

3.4.2.9. Разделанную трещину заварить многопроходным швом С28 по ГОСТ 5264-80, засверленные отверстия не заваривать.

3.4.2.10. Зачистить шов от брызг и потеков металла, шлака.

3.4.2.11. Произвести контроль выполненного сварного шва в соответствии с требованиями п. 3.3.2.7.

3.4.2.12. Зачистить валик сварного шва заподлицо с поверхностью основного металла.

3.4.3. Подогнать накладку, обеспечив плотное прилегание в местах приварки, и прихватить.

3.4.3.1.Варить накладку швом от середины (по вертикали) попеременно в обе стороны с длиной каждого шага 40...50 мм.

3.4.3.2.Приварить нижнюю усиливающую призму к накладке.

3.4.5. Зачистить сварные швы.

3.4.6. Проверить качество сварных соединений.

3.4.7. После зачистки и выполнения контроля сварных швов новые элементы и сварные швы покрыть грунтовкой типа ФЛ-ОЗК по ГОСТ 9109-76.

3.4.8. Отремонтированные металлоконструкции крана представить комиссии для приемки.

3.4.9. В комиссию должны быть включены работники отдела Ростехнадзора за подъемными сооружениями завода, отдела главного механика, производителя ремонта и подразделения эксплуатирующее машину.

3.4.10. При приемке металлоконструкции должны быть представлены следующие документы:

-заводские и ремонтные чертежи;

-сертификаты и другие документы, удостоверяющие качество металла;

-акты лабораторных испытаний обезличенной стали;

-сертификат на электроды;

-копии удостоверений сварщиков, производящих сварку м/к с указанием присвоенного клейма;

-акты испытаний образцов;



Библиографический список

1. Глухов, Л.В. Динамика, прочность и надежность элементов инженерных сооружений: Учеб. пособие для вузов/ Л.В. Глухов, С.Д. Иванов, Н.В. Лукашина, И.Н. Преображенский .-- М. : АСВ, 2003 .-- 304с. : ил.

2. Диагностирование грузоподъемных машин В.И. Сероштан, Ю.С. Огарь, А.И. Голо

3. Соколов, С.А. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин: учебное пособие для вузов / С.А. Соколов .-- СПб.: Политехника, 2005 .-- 423с. : ил.

4. Клюев, В.В. Неразрушающий контроль и диагностика: справочник / В.В. Клюев [и др.]; под ред. В.В. Клюева .-- 3-е изд., перераб. и доп. -- М. : Машиностроение, 2005 .-- 656с. : ил.

5. Моделирование в диагностировании и прогнозировании состояния технических объектов/ П.В. Глущенко.-- М.: Вузовская книга, 2004 .-- 248с.: ил вин и др.: Под ред. В.И. Сероштана, Ю.С. Огаря. - М.: Машиностроение, 1992. - 192 с.

Размещено на Allbest.ur

...