книги / Пособие по техническому надзору за безопасной эксплуатацией грузоподъемных кранов

с трубой; подложить под косынку заранее изготовленную ци­ линдрическую накладку с овальными концами и приварить ее к поясу. При этом швы должны быть непрерывными, окан­ чиваться на косынке, не доходя 20 мм до поперечного шва по месту бывшей трещины (если трещина выходит за преде­ лы накладки); косынку приварить к накладке, обратив особое внимание на качество сварки в месте пересечения швов, соеди­ няющих накладку с трубой и косынку с накладкой; контроль сварного шва произвести внешним осмотром и неразрушаю­ щими методами контроля (просвечиванием, ультразвуком).

Пример 4. Устранение трещин в металлоконструкциях верхнего поясного листа балок коробчатого сечения мостовых кранов.

При разработке технологии ремонта следует установить причину возникновения трещины, которая может быть вызва­ на следующими факторами:

опирание подошвы рельса на усиление (не снятое при мон­ таже) стыкового шва пояса;

частая смена подтележечных рельсов; смещение стыка подтележечного рельса от положения под

диафрагмой и отсутствие накладки на рельсах; приварка квадрата, выполняющего роль подтележечного

рельса, к поясу фланговыми швами, пересекающими стык рельса;

наличие подрезов и прожогов пояса, остатков старых эле­ ментов крепления рельса.

Ремонт верхнего пояса листа заключается в установке по­ верх ограниченной сверлением и заваренной трещины допол­ нительного листа. Для выравнивания пролетной балки под ее рельс над диафрагмами устанавливают накладки.

Если в качестве рельса использован квадрат, то его часть, проходящую под накладкой, фрезеруют с образованием усту­ па. Расположенную на одной стороне пояса и заходящую под подошву трещину перекрывают дополнительным листом, ко­ торый не доходит до подошвы рельса. Трещина, выходящая за кромку пояса, может впоследствии (даже при ее заварке) перейти на вертикальную стенку. В этом случае при ремон­ те на вертикальной стенке балки в месте выхода трещины отверстие-ловитель сверлят диаметром 20-25 мм. Часть тре­ щины, выходящую за пределы стенки, заваривают двусторон­ ним швом с выводом конца шва на планку. После удаления планки конец шва зачищают.

В процессе эксплуатации мостовых кранов для уменьше­

ния повреждений верхнего пояса иногда устанавливают допол­ нительную полосу, к которой крепят рельс. Ремонт трещины верхнего пояса, скрытой под такой полосой, производят в два этапа. Видимую часть трещины ремонтируют одним из опи­ санных методов, с другой стороны дополнительной полосы, в непосредственной близости к кромке рельса на верхнем поясе зачищается до металлического блеска полоса шириной 50-60, длиной 500-700 мм и окрашивается краской светлых тонов. Окрашенное место в процессе эксплуатации регулярно осма­ тривают и при появлении видимой трещины ограничивают ее конец сверлением.

Надежность и работоспособность металлоконструкции, от­ ремонтированной (восстановленной) с применением сварки, в значительной степени зависят от качества сварных соедине­ ний. Наличие дефектов в сварных соединениях не допускает­ ся, так как дефекты уменьшают прочность расчетного сечения шва и являются концентраторами напряжений, в результате чего снижается работоспособность сварных соединений и ме­ таллоконструкции в целом.

Концентрацию напряжений вызывают технологические де­ фекты (поры, шлаковые включения, трещины, подрезы и не­ провары). Нарушение рациональной формы шва, предусмо­ тренной чертежом, также приведет к концентрации напряже­ ний в сварных швах.

В сварных соединениях металлоконструкций дефекты мо­ гут появиться, начиная с заготовок и сборки свариваемых эле­ ментов и кончая потерей размеров (короблением) конструкции. Дефекты сварки бывают наружные и внутренние. К наруж­ ным дефектам можно отнести: излом и неперпендикулярность осей соединяемых элементов; смещение кромок соединяемых элементов; отступление по размерам и форме швов от требо­ ваний чертежей, технических условий и инструкций по сварке (по высоте, катету и ширине шва, по равномерности усиления и прямолинейности шва); трещины всех видов и направлений, выходящие на поверхность; наплывы, подрезы, прожоги, незаваренные кратеры, непровары, пористость и др.

Излом или неперпендикулярность осей, а также несоблю­ дение заданного угла между осями соединяемых элементов возможны в результате неправильной сборки под сварку, не­ правильно выбранной последовательности в заварке шва или вследствие снятия упругих деформаций, созданных в стыкуе­ мых элементах при сборке.

Смещение кромок стыкуемых элементов может возникнуть

в результате неправильной подготовки кромок разнотолщинных элементов, а также при неправильной сборке под сварку. Отступление по размерам и форме швов от требований чер­ тежей, технических условий, инструкций может быть вызвано рядом причин, в том числе: неравномерность усиления шва по высоте из-за неправильного выбора режима сварки и низкого качества электродов; неравномерная ширина шва из-за непра­ вильных колебательных движений электрода и неправильной разделки кромок; неправильный размер катета углового шва при неправильных колебаниях конца электрода и неправиль­ ном угле наклона электрода.

Подрезы — углубления в основном металле вдоль шва. Образуются подрезы при нарушении режима сварки (завыше­ ние силы тока и напряжения). В угловых швах из-за сильного прогрева верхней полки также возможно образование подре­ зов.

Прожоги — проплавление металла с образованием сквозно­ го отверстия. Прожоги могут быть при сварке током чрезмер­ ной величины. Чаще всего прожоги наблюдаются при сварке тонких элементов.

Наплывы — натеки расплавленного присадочного металла на кромки нерасплавленного присадочного металла. Причиной их образования является оплавление электродов при нерасплавлении основного металла в случае сварки в нижнем положе­ нии.

Шлаковые включения образуются в результате окисления компонентов сплава при плавлении, а также из флюсов.

Причинами образования пор служат: загрязненность кро­ мок свариваемых элементов или присадочной проволоки; недо­ пустимая влажность обмазки электродов; быстрое остывание сварочной ванны при высокой скорости сварки.

Непровар — неполное расплавление кромок по сечению или поверхности предыдущего шва при многослойной сварке. Не­ провар вершины угла — отсутствие расплавления кромок в вершине угла углового шва. Причинами образования непрова­ ра являются: низкая квалификация сварщика или его небреж­ ность; дефекты заготовок и сборки под сварку; завышенное притупление кромок; различная величина притупления сты­ куемых элементов, заниженный угол скоса кромок; наличие на кромках закруглений; отсутствие зазора или малая величина его; смещение кромок стыкуемых элементов.

Трещины (продольные и поперечные) в шве и околошовной зоне возникают под действием внутренних напряжений

или внешних нагрузок. Линейные размеры трещин могут быть от микроскопических, видимых при значительных увеличени­ ях, до макроскопических, выявленных невооруженным глазом. Образование трещин в процессе сварки может быть обусловле­ но рядом факторов: химическим составом, теплофизическими свойствами, структурой и способом выплавки стали.

Например, повышенное содержание углерода в стали, а также серы и фосфора увеличивает вероятность образования трещин тепловым режимом сварки, который определяет на­ грев и охлаждение металла. Для предупреждения образования трещин важно обеспечить равномерное распределение темпе­ ратуры по сечению сварного соединения и постепенное охла­ ждение.

Для своевременного обнаружения и устранения недопусти­ мых дефектов в сварных соединениях металлоконструкций грузоподъемных машин во время ремонта с применением свар­ ки используют следующие виды контроля: внешний осмотр и измерение; механические испытания опытных образцов; про­ свечивание (гаммаг и рентгенографирование) стыковых швов.

Внешнему осмотру подвергают поверхность шва и приле­ гающие к нему участки основного металла шириной не менее 20 мм в обе стороны от шва, зачищенные от шлака, брызг, натеков металла и других загрязнений. Внешним осмотром и измерением проверяется излом и неперпендикулярность осей, а также смещение кромок стыкуемых элементов, размеры и фор­ мы швов. При этом отклонения не должны превышать вели­ чин, указанных в чертежах и технических условиях. Внешним осмотром невооруженным глазом или с применением оптиче­ ских приборов с 10-кратным увеличением выявляют наплавы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, наружные трещи­ ны в околошовной зоне всех видов и направлений, выплески, непровары корня шва, поры.

По внешнему виду сварные соединения должны удовлетво­ рять следующим условиям: иметь гладкую или мелкочешуй­ чатую поверхность и плавный переход к основному металлу; не иметь пористости, прожогов и свищей по всей длине шва; соответствовать по форме и размерам требованиям чертежей (по высоте, катету и ширине шва, по равномерности усиле­ ния и т. п.); не иметь излома или неперпендикулярности осей соединяемых элементов и других дефектов.

Сварные швы бракуют, если обнаружены:

непровары по сечению швов в соединениях*. доступных сварке с двух сторон, глубиной более 5% толщины основно­

го металла при толщине до 40 мм и более, глубиной 2 мм при толщине элемента свыше 40 мм;

непровары в корне шва в соединениях, доступных сварке только с одной стороны, без подкладок, глубиной более 15% толщины основного металла при толщине до 20 мм и не более 3 мм при толщине элемента свыше 20 мм.

размеры отдельных шлаковых включений или пор либо скоплений их по глубине шва — более 10% при толщине сва­ риваемого элемента до 20 мм и более 3 мм при толщине сва­ риваемого металла свыше 20 мм;

шлаковые включения, расположенные цепочкой или сплош­ ной линией вдоль шва при суммарной их длине, превышающей 200 мм на 1 м шва;

суммарные величины непроваров, шлаковых включений и пор, расположенных отдельно или цепочкой, превышающие в рассматриваемом сечении при двусторонней сварке 10% тол­ щины свариваемого металла или более 2 мм; при односторон­ ней сварке без подкладок — 15% или более 3 мм; трещины всех видев и направлений, расположенные в швах и околошовной зоне, в том числе и микротрещины.

Механические испытания проводят с целью проверки соответ­ ствия прочностных и пластических характеристик сварного со­ единения на контрольных образцах, сваренных в условиях, пол­ ностью отвечающих условиям сварки элемента металлоконструк­ ции (те же основные и присадочные материалы, те же сварочные режимы, то же положение сварки). На специализированных пред­ приятиях по ремонту механические испытания проводят перио­ дически в соответствии с техническими условиями,а при вы­ полнении указанных работ на неспециализированных предпри­ ятиях контрольные образцы сваривает каждый сварщик, при­ нимавший участие в сварке металлоконструкции в количестве не менее двух для каждого вида испытаний.

Проверку механических свойств сварного соединения на контрольных образцах производят вне зависимости от вида сварного соединения элемента путем испытаний на растяже­ ние и на изгиб образцов, сваренных встык. Образцы на растя­ жение и изгиб испытывают со снятым усилием. В образцах, предназначенных для испытания на изгиб, сварной шов рас­ полагают поперек образца. Механические испытания считают удовлетворительными, если: временное сопротивление стали, установленное для данной марки, не ниже нижнего предела временного сопротивления этой марки стали; угол загиба не менее 100°.

Контроль сварных соединений просвечиванием производят в соответствии с государственными стандартами. Просвечи­ ванию подвергают не менее 25% длины каждого шва контро­ лируемого соединения. Короткие стыковые швы, полностью охватываемые размерами пленки, просвечивают полностью. В длинных швах в первую очередь просвечивают крайние (тор­ цевые) участки и крестовины (перекрестки) швов. При вы­ явлении недопустимых дефектов просвечиванию подвергают соседние участки и при обнаружении на них дефектов — все контролируемое соединение. Швы признают неудовлетвори­ тельными, если при просвечивании будут выявлены следую­ щие дефекты: трещины всех видов направлений и размеров, расположенные в металле шва, по линии сплавления и в околошовной зоне основного металла; непровары (несплавления) отдельные и сплошные, расположенные на поверхности и по сечению сварного соединения (между отдельными валиками и слоями шва, между основным металлом и металлом шва); не­ провары в вершине (корне) угловых и тавровых соединений, выполненных без разделки кромок; газовые поры и шлаковые включения.

Качество сварных соединений металлоконструкций счита­ ют удовлетворительным, если в них при любом методе кон­ троля не будут обнаружены внутренние или наружные дефек­ ты, выходящие за пределы норм, установленных технически­ ми условиями на ремонт или сварку, инструкциями по контро­ лю сварных соединений и Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.

8.5. Порядок приемки и пуска в эксплуатацию грузоподъемного крана после капитального ремонта

Контроль качества ремонта металлоконструкций узлов, де­ талей и в целом грузоподъемной машины возложен в специа­ лизированном ремонтном предприятии (РМЗ) — на отдел тех­ нического контроля (ОТК); в неспециализированном предпри­ ятии (Управление механизации, шахта, рудник завод и т. д.) — на службу главного механика.

Приемку и контроль деталей и сборочных единиц произ­ водят в соответствии с требованиями чертежей, технических условий и нормативных требований на конкретную машину. При несоответствии деталей, сборочных единиц и машины в целом требованиям конструкторской документации и техниче­ ским условиям их бракуют. Решение об окончательном или не­

правильном браке принимает начальник ОТК РМЗ или глав­ ный механик предприятия.

Каждый собранный редуктор проходит обкатку в соответ­ ствии с программой, утвержденной в установленном порядке. Перед обкаткой в редуктор заливают чистое масло, указанное в таблицах смазки, не выше верхней метки на маслоуказателе. Добавление в масло каких-либо абразивных веществ для уско­ рения обкатки не допускается. Каждый редуктор обкатывают без нагрузки в течение 1 ч (для реверсивных — в течение 1 ч в каждом направлении) на максимальных рабочих оборотах обкатываемого механизма. В процессе обкатки осуществляют проверку на отсутствие: течи масла, перегрева подшипников, неравномерного шума и стука.

Обнаруженные в процессе обкатки дефекты — течь масла, нагрев корпуса редуктора в непосредственной близости от под­ шипников более чем на 30°С относительно температуры окру­ жающего воздуха, резкий неравномерный шум, стук и др. — должны быть устранены. После устранения дефектов обкатку редуктора повторяют в полном объеме. После окончания об­ катки масло из редуктора полностью сливают.

Собранные грузовые и стреловые лебедки обкатывают в соответствии с инструкцией или программой испытания. Ка­ ждую лебедку обкатывают без нагрузки в течение 1 ч ревер­ сивным вращением барабана. После обкатки проводят стати­ ческие и динамические испытания лебедки. Статические ис­ пытания лебедки проводят подниманием груза, создающего уси­ лие в канате, превышающее на 25% номинальное для данной лебедки, а динамическое — на 10%. Испытания лебедки про­ водят на последнем слое навивки каната. При испытании ле­ бедка должна работать без стука, толчков и вибраций. При работе допускается нагрев подшипников и редукторов не бо­ лее чем на 30°С выше температуры окружающего воздуха.

Механизм поворота крана обкатывают без нагрузки в те­ чение 1 ч реверсивным вращением на максимальных обо­ ротах. На собранной машине проверяют правильность за­ цепления шестерни механизма поворота с шестерней опорно­ поворотного устройства. При обкатке механизм поворота дол­ жен работать без стука, толчков и вибраций. Все дефекты, об­ наруженные при обкатке механизма поворота, должны быть устранены, а испытания повторены.

Клиновые коуши перед сборкой испытывают нагрузкой, превышающей номинальную на 25%. Продолжительность ис­ пытания не менее 3 мин. После снятия нагрузки на клиновом

коуше не должно быть трещин, надрывов и остаточных де­ формаций.

Собранные сборочные единицы пневмосистемы испытыва­ ют на прочность и герметичность давлением воздуха, превы­ шающим номинальное рабочее на 50%, в течение 5 мин, утечка воздуха не допускается. Собранные пневмоцилиндры проверя­ ют на работоспособность перемещением штока из одного край­ него положения в другое в диапазоне рабочего давления. Дви­ жение должно осуществляться плавно, без рывков и заеданий. Пневмоцилиндры должны быть герметичны. Утечка воздуха через крышки по резьбе и стыкам, а также через уплотнения поршня и штока не допускается.

При испытании гидроцилиндров и других сборочных еди­ ниц гидросистемы проверяют их прочность, герметичность, внутренние утечки, плавность перемещения подвижных ча­ стей (поршня, штока и т. п.). Испытания на прочность прово­ дят давлением, превышающим номинальное рабочее не менее чем на 50%. Прочность гидроцилиндров двустороннего дей­ ствия проверяют в двух крайних положениях поршня, а од­ ностороннего — в одном крайнем положении. Утечка рабочей жидкости не допускается.

Герметичность гидроцилиндров проверяют при давлении, превышающем номинальное рабочее не менее чем на 25%. Вну­ тренние утечки проверяют при номинальном давлении в двух крайних положениях через 30 с после остановки поршня (што­ ка). Утечка жидкости через неподвижные соединения не до­ пускается. Плавность перемещения штока проверяют равно­ мерностью его передвижения из одного крайнего положения в другое. Количество перемещений должно быть не менее трех. Шланги и трубопроводы гидросистемы перед сборкой испы­ тывают на герметичность давлением, превышающим номи­ нальное рабочее не менее чем на 50% При рабочем давлении до 0,49 МПа (5 кгс/см2) и не менее чем на 25% при рабочем давлении свыше 0,49 МПа (5 кгс/см2). Время проведения ис­ пытания должно быть не менее 30 с. Утечка рабочей жидкости через стенки и соединения, а также “потение” стенок шлангов не допускаются.

После испытаний все обработанные и неокрашенные рабо­ чие поверхности гидроаппаратуры покрывают тонким слоем предохранительной смазки для защиты от коррозии* Наруж­ ные резьбы предохраняют от забоев, а внутренние резьбы и отверстия заглушают пробками.

Гидросистему в сборе испытывают на собранной машине

капитальном ремонте металлоконструкций или замене их от­ дельных секций, а также падения грузоподъемной машины, вызвавшие указанные повреждения и простой машины более одной смены.

Аварии грузоподъемных кранов возникают стихийно, вне­ запно и, как правило, там, где не соблюдаются требования стандартов, инструкций заводагизготовителя и правил безо­ пасности.

Аварии можно подразделить на два вида: аварии кранов, не повлекшие за собой несчастные случаи; аварии кранов, по­ влекшие за собой несчастные случаи. Аварии крана — это чрезвычайное происшествие, при котором наносится как мо­ ральный, так и материальный ущерб. Материальный (эконо­ мический) ущерб от аварии подсчитывается с учетом прямых убытков и производственных затрат. Прямыми убытками счи­ тают непредусмотренные выплаты заработной платы за все работы, связанные с ликвидацией аварии, и стоимость пол­ ностью или частично выведенных из сферы производства ма­ териальных ценностей (оборудование, сырье, коммуникации и т. п.). К производственным затратам относят дополнительные затраты материальных, финансовых и трудовых ресурсов для ремонта и восстановления аварийных машин или объектов.

В этой главе описаны характерные причины аварий мо­ стовых, козловых, башенных и стреловых самоходных кранов, которые произошли за последние годы на предприятиях, под­ контрольных органам Госгортехнадзора.

9.2. Аварии мостовых и козловых кранов

Мостовые краны, как правило, устанавливаются и эксплуа­ тируются в закрытых помещениях (цехах, складах, базах), где имеются условия для проведения более качественного техниче­ ского обслуживания, ремонта, технического освидетельствова­ ния, обследования металлоконструкций. По конструктивному исполнению мостовые краны более надежны в эксплуатации по сраёнению с другими кранами. Аварии на мостовых кра­ нах происходят редко. Основными причинами аварий мосто­ вых кранов являются:

обрывы стальных грузовых канатов; неисправность приборов безопасности; неисправность тормозов; неисправность грузозахватных органов;