CC BY
31
УДК 621.86.06:658.562
КОНТРОЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГРУЗОВЫХ КРЮКОВ МАГНИТНЫМИ МЕТОДАМИ
© 2010 г. В.Н. Демичев
Приокское управление Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, г. Тула
Prioksky Management of Federal Environmental, Industrial and Nuclear Supervision Service of Russia, Tula
Предложены корреляционные уравнения связей механических и магнитных характеристик для ряда марок сталей, используемых при производстве грузовых крюков.
Ключевые слова: магнитный контроль; крюк грузовой; орган грузозахватный; подвеска крюковая; кран грузоподъемный.
The correlation equations of communications of mechanical and magnetic characteristics for a number of brands of the steels used by manufacture of load hooks are offered.
Keywords: magnetic inspection; a hook cargo; body of cargo capture; a suspension bracket hook; the crane load-lifting.
Безопасность подъемных сооружений в целом, в том числе крюковых подвесок грузоподъемных кранов, связана с конструктивными особенностями, качеством изготовления, монтажа, режимами их эксплуатации и рядом других факторов. Однако для тяжело нагруженных грузоподъемных кранов основным техническим препятствием для безопасной эксплуатации становится усталостные повреждения их конструктивных элементов.
Широко используемые в настоящие время методы неразрушающего контроля - ультразвуковой, рентгеноскопия, капиллярный и др., к сожалению, не позволяют дать количественную оценку структурных изменений в металле и определить напряженно-деформированное состояние элементов. Данные методы решают задачу обнаружения уже сформировавшихся в процессе изготовления или эксплуатации локальных дефектов конструктивных элементов.
Магнитный контроль по коэрцитивной силе расширяет возможности неразрушающего контроля за счет контроля над накоплением рассеянных повреждений и перехода металла в упруго-пластическое состояние. Коэрцитивная сила Hс выбрана в качестве измеряемого параметра, так как она чувствительна к изменениям в структуре металла и на основе анализа полной петли магнитного гистерезиса позволяет контролировать физико-механические свойства (твердость, пределы прочности и текучести, накопление повреждений, пластическую деформацию), т.е. Ис отражает состояние контролируемого ферромагнитного материала в реальном масштабе времени.
На базе кафедры «Подъемно-транспортные машины и роботы» Южно-Российского государственного
технического университета (НПИ) в 2009 г. были проведены механические и магнитные испытания 973 грузовых крюков, изготовленных из сталей марки: 20 по ГОСТ 1050-88 (672 крюка), ВСт3сп4 по ГОСТ 380-71 (182 крюка) и 09Г2С по ГОСТ 19282-73 (119 крюка).
Испытания грузовых крюков крюковых подвесок проводились на разрывной машине, оборудованной датчиками деформации и датчиками нагрузки, с одновременной записью, в реальном времени, диаграмм нагружения и регистрацией значений коэрцитивной силы Нс структуроскопом (коэрцитиметром) КРМ-ЦК-2М. Результаты испытаний грузовых крюков крюковых подвесок приведены в табл. 1.
В результате проведенных механических и магнитных испытаний, по аналогии с механической диаграммой нагружения, установлены значения магнитных состояний (табл. 2) грузовых крюков, изготовленных из сталей марки 20, ВСт3сп4 и 09Г2С: HC> -исходное состояние металла с минимальными остаточными напряжениями, HC - состояние, соответствующее переходу в упруго-пластическое состояние металла при достижении им физического предела
текучести ст, HB - магнитное состояние металла, соответствующее переходу металла в стадию разупрочнения (исчерпания запаса пластичности) и потери несущей способности при достижении физического
г г N
предела прочности св, Ис - магнитное состояние
металла, соответствующее исчерпанию запаса прочности и пластичности при циклическом нагружении стали, в режиме малоцикловой усталости этот параметр приближается к значению И^ .
Таблица 1
Результаты испытаний грузовых крюков крюковых подвесок
Характеристики крюков, количество Магнитные свойства, Hc (А/см) Статистические параметры
h о H ст H св H NN Дисперсия, S2 _Х(x,- -x)2 n -1 Коэффициент вар., V % Точность, Рт = 1GG f % x^Jn
Крюки кованные ГОСТ 6627-74, ГОСТ 6628-73 (сталь 2G ГОСТ 1G5G-88)
Кр. од-рог. № 17 3,3 7,8 9,2 9,G G,38 29,G 5,G
Кр. од-рог. № 19 3,1 7,8 9,5 9,3 G,17 19,6 3,9
Кр. од-рог. № 2G 3,1 8,2 9,4 9,2 G,2G 18,8 4,2
Кр. од-рог. № 21 3,3 7,8 9,3 9,1 G,26 18,9 4,2
Кр. од-рог. № 22 3,G 8,1 9,5 9,3 G,15 14,3 2,6
Кр. двурог. № 7 3,3 7,8 9,6 9,4 G,21 15,5 2,9
Кр. двурог. № 9 3,3 7,8 9,3 9,1 G,35 13,3 1,8
Сред. по 672 кр. 3,2 7,9 9,4 9,2 G,24 18,5 3,5
Крюки пластинчатые ГОСТ 6619-75 (ВСт3сп4 ГОСТ 38G-71)
Кр. од-рог. № 1 2,4 5,5 6,9 6,5 G,16 19,5 3,8
Кр. од-рог. № 2 2,5 5,6 6,9 6,5 G,25 18,8 4,1
Кр. од-рог. № 3 2,2 5,3 6,7 6,3 G,37 28,9 4,9
Кр. од-рог. № 4 2,1 5,2 6,6 6,2 G,19 18,7 4,1
Кр. двурог. № 1 2,5 5,6 6,9 6,5 G,34 13,2 1,7
Кр. двурог. № 2 2,2 5,3 6,9 6,5 G,14 14,2 2,5
Кр. двурог. № 3 2,2 5,3 6,7 6,3 G,2G 15,4 2,8
Сред. по 182 кр. 2,3 5,4 6,8 6,4 G,23 18,4 3,4
Крюки пластинчатые ГОСТ 6619-75 ^9Г2С ГОСТ 19282-73)
Кр. од-рог. № 1 3,1 6,9 9,1 8,8 G,18 18,6 4,G
Кр. од-рог. № 2 2,6 6,7 8,7 8,4 G,33 13,1 1,6
Кр. од-рог. № 3 2,7 6,7 8,7 8,4 G,15 19,4 3,7
Кр. од-рог. № 4 3,2 6,9 9,1 8,8 G,13 14,1 2,4
Кр. двурог. № 1 2,8 6,6 8,7 8,4 G,29 15,3 2,7
Кр. двурог. № 2 2,8 6,9 9,G 8,7 G,24 18,7 4,G
Кр. двурог. № 3 3,1 6,9 9,G 8,7 G,36 29,8 4,8
Сред. по 119 кр. 2,9 6,8 8,9 8,6 G,22 18,3 3,3
Таблица 2
Магнитные и механические свойства грузовых крюков крюковых подвесок
Марка Механические Магнитные свойства,
стали свойства Hс, А/см
грузовых МПа МПа H NN
крюков s, % H о H с h в
Сталь 2G 41G 245 25 3,2 7,9 9,4 9,2
ВСт3сп4 38G 24G 25 2,3 5,4 6,8 6,4
09Г2С 46G 29G 21 2,9 6,8 8,9 8,6
Статистическая обработка результатов при помощи пакета прикладных программ MathCAD PLUS7.0 PRO, проведенных механических и магнитных испытаний грузовых крюков, изготовленных из сталей марки 20 по ГОСТ 1050-88, стали марки ВСт3сп4 по ГОСТ 38071, стали марки 09Г2С по ГОСТ 19282-73 (которые наиболее часто используются для производства грузовых крюков), позволила установить корреляционные
Поступила в редакцию
уравнения связи механических (предела прочности -св, предела текучести - от) и магнитных (магнитное состояние металла, соответствующее переходу в упруго-пластическое состояние металла при достижении им физического предела текучести ст - Нст, магнитное состояние металла, соответствующее переходу металла в стадию разупрочнения (исчерпания запаса пластичности) и потери несущей способности при достижении физического предела прочности св -
НС) характеристик, в виде линейных зависимостей, которые позволяют выбирать критические значения коэрцитивной силы Нс, если известны значения ст и
св материала грузового крюка: Нст = 0,028ст -1,3;
Нв = 0,026св - 3,2, где размерность - коэрцитивная сила Нс в А/см, а пределы текучести и прочности в МПа.
29 марта 2010 г.
Демичев Виктор Николаевич - заместитель руководителя Приокского управления Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, г. Тула. Тел. 8-4872-36-15-86. E-mail: nadzor@rtntula.ru
Demichev Victor Nikolaevich - the Deputy head of Prioksky Management of Federal Environmental, Industrial and Nuclear Supervision Service of Russia, Tula. Ph. 8-4872-36-15-86. E-mail: nadzor@rtntula.ru_
