CC BY
64
УДК 621.86.06:614.8
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ АВАРИЙ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ ВСЛЕДСТВИЕ ОТКАЗОВ КРЮКОВЫХ ПОДВЕСОК
© 2010 г. В.Н. Демичев
Приокское управление Федеральной службы Prioksky Management of Federal Environmental,
по экологическому, технологическому Industrial and Nuclear Supervision Service of Russia,
и атомному надзору, г. Тула Tula
Рассматриваются причины аварийности и производственного травматизма со смертельным исходом на грузоподъемных кранах, критерии браковки, выдвигаемые действующими нормативно-техническими документами к грузовым крюкам, предлагается ряд мер направленных на предотвращение аварий грузоподъемных кранов из-за отказов крюковых подвесок.
Ключевые слова: кран грузоподъемный; подвеска крюковая; орган грузозахватный; крюк грузовой; авария; отказ.
The reasons of breakdown susceptibility and industrial traumatism with a deadly outcome on load-lifting cranes, the criteria of rejection which are put forward by operating normative and technical documents to cargo hooks are considered, a number of measures of the load-lifting cranes directed on accident precaution because of refusals hooks suspension brackets is offered.
Keywords: the crane load-lifting; a suspension bracket hook; body of cargo capture; a hook cargo; failure; refusal.
В аспекте промышленной безопасности на подъемных сооружениях Российской Федерации в настоящее время сложилась следующая ситуация: в условиях старения подъемно-транспортного оборудования (около 80 % парка грузоподъемных кранов отработали свой нормативный срок службы) и сокращения количества грузоподъемных кранов растут объемы погрузочно-разгрузочных работ. Возрастающие нагрузки на устаревающее подъемно-транспортное оборудование при ощутимом дефиците необходимой ремонтной базы и квалифицированных кадров приводят к увеличению числа аварий и случаев производственного травматизма со смертельным исходом, обусловленных техническими причинами - в период 1997 - 2009 гг. 27,4 % аварий на грузоподъемных кранах произошли по техническим причинам. Данные о причинах случаев производственного травматизма со смертельным исходом свидетельствуют о том, что наибольшее число - 19,8 % - случаев производственного травматизма происходит на грузоподъемных кранах из-за применения неисправных или несоответствующих массе и характеру груза грузозахватных органов (грузозахватных приспособлений), нарушения схем строповки грузов.
Вот лишь один, но весьма показательный пример аварии, вызванной, как показало расследование, отказом (разрушением) грузозахватного органа. В течение 19.08.2002 г. на площадке Западного района ОАО «Новороссийский морской торговый порт», причал № 16, выполнялась погрузка аммиачной селитры из вагонов-хопперов в трюм теплохода «GEORGIOII». Погрузка проводилась с использованием спаренной работы портальных кранов «Атлант» рег. № 51702-к и рег. № 51844-к грузоподъемностью 16/20/25/32/40 т с помощью специальной балансирной
траверсы. Вагоны-хопперы (вес груженого вагона около 80 т) поднимались совместно двумя кранами, выводились над теплоходом и разгружались в трюм. В процессе погрузки, в момент выведения вагона-хоппера над трюмом теплохода «GEORGIOII», произошел обрыв двурогого крюка крюковой подвески портального крана «Атлант» грузоподъемностью 40 т, рег. № 51844-к. В результате нагрузка на второй портальный крана «Атлант» грузоподъемностью 40 т, рег. № 51702-к составила около 80 т, т. е. в два раза превысила его грузоподъемность. Произошла деформация хобота портального крана «Атлант», рег. № 51702-к, и как следствие падение траверсы, крюковой подвески и вагона-хоппера в трюм теплохода «GEORGIOII».
Лишь по счастливой случайности при падении вагон-хоппер не пробил днище трюма теплохода «GEORGЮП» - трюм уже был частично загружен аммиачной селитрой, и ее слой значительно смягчил удар. Чтобы произошло, если бы вагон-хоппер упал не так «удачно», например, в пустой трюм или слой аммиачной селитры, поглотившей удар, в месте падения был минимален? Учитывая, что вес груженого вагона около 80 т, а высота падения вагона примерно 15 м, в днище теплохода образовалась бы пробоина значительных размеров, что привело бы к затоплению судна. Очевидно, что наполовину загруженное и затопленное у причальной стенки судно привело бы к огромным экономическим потерям из-за вынужденного длительного простоя производственных мощностей порта, затрат на подъем, ремонт или утилизацию теплохода.
Проведенный анализ фрагментов разрушенного двурогого крюка портального крана «Атлант» свидетельствует о том, что разрушение произошло в поперечном сечении хвостовика крюка на втором витке
резьбы в результате многократно повторяющихся циклических нагрузок.
Трещина развивалась некоторое время по усталостному механизму в направлении от поверхности в глубь тела хвостовика двурогого крюка.
Окончательное разрушение произошло в виде хрупкого излома, когда усталостная трещина распространилась до центральной части хвостовика. Разрушение характеризуется грубой волокнистой структурой материала, занимающей около 30 % от площади излома (рисунок).
Зона усталостного разрушения и хрупкого долома в центре сечения хвостовика двурогого крюка грузоподъемностью 40 т портального крана «Атлант», рег. № 51844-к
Металлографические исследования позволили сделать вывод, что разрушению способствовала пониженная прочность (твердость) металла крюка, связанная, на наш взгляд, с нарушением технологии изготовления в виде термической обработки материала крюка после ковки, что подтверждается наличием в центральной зоне излома микроструктуры с неметаллическими включениями.
После травления 4 %-м раствором азотной кислоты была выявлена ферритоперлитная микроструктура, которая характеризуется ориентированными (игольчатыми) выделениями феррита с перлитными промежутками и носящая следы перегрева, возникшие при горячей пластической деформации - при ковке. Принимая во внимание ориентированный и перегретый характер микроструктуры, можно предположить, что термообработка после ковки - нормализация, или отжиг, не проводилась. Измерение твердости проводилось с помощью прибора ТК методом Роквелла по шкале «В». Значения твердости составили 68...75 НЯВ, что в переводе в значения твердости по шкале Бринелля составит 114.. .128 НВ. Механические свойства не определялись ввиду малых размеров представленного фрагмента разорванного хвостовика крюка. Расчетное значение предела прочности -415 МПа - значительно ниже величины предела прочности стали крюка, заявленной в сертификате завода-изготовителя.
Таким образом, проведенное исследование разрушенного двурогого крюка портального крана «Атлант» показало, что разрушение возникло в результате многократно повторяющихся циклических нагрузок и развивалось некоторое время по усталостному механизму. Ускоренному разрушению способствовала пониженная твердость и прочность металла крюка,
что связано с нарушением технологии или вовсе с отсутствием термической обработки после ковки. Кроме того, окончательному долому благоприятствовала некачественная микроструктура в центральной зоне излома с повышенной загрязненностью неде-формированными неметаллическими включениями. Исследование резьбовой части хвостовика крюка выявило множественные трещины в угловых впадинах резьбы. Усталостная трещина в резьбовой части хвостовика крюка, возникшая при эксплуатации крана на более ранней стадии, не была своевременно обнаружена при проведении работ по техническому освидетельствованию крана. Внешним осмотром данная трещина не могла быть выявлена, так как она располагалась на хвостовике крюка под гайкой.
Вышеприведенный пример аварии показывает большую значимость грузозахватных органов для обеспечения безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.
На наш взгляд, высокому числу случаев производственного травматизма, происходящих на грузоподъемных кранах из-за применения неисправных грузозахватных органов, могут способствовать и некоторые положения нормативно-технических документов.
Рассмотрим критерии браковки, выдвигаемые действующими нормативно-техническими документами к грузозахватным органам. Приложение 14 ПБ 10-382-00 [1] определяет следующие предельные нормы браковки крюков:
- трещины и надрывы на поверхности;
- износ зева более 10 % от первоначальной высоты вертикального сечения крюка.
Пункт 1.12 ГОСТ 2105-75* [2], гласит - «Срок службы крюка определяется временем износа зева крюка, который не должен превышать 10 % первоначальной высоты сечения».
Пункт 9.3.9 ПБ 10-382-00 [1], гласит - «... при техническом освидетельствовании крана должны быть проверены: ... б) состояние крюка, блоков. У кранов, транспортирующих расплавленный металл и жидкий шлак, у механизмов подъема и кантовки ковша ревизия кованых и штампованных крюков и деталей их подвески, а также деталей подвески пластинчатых крюков должна проводиться заводской лабораторией по инструкции с применением методов неразрушаю-щего контроля . Такая проверка должна проводиться не реже одного раза в 12 месяцев ...».
Таким образом, на фоне чрезвычайно значительного числа - 19,8 % случаев производственного травматизма со смертельным исходом, происходящих на грузоподъемных кранах из-за применения неисправных или несоответствующих массе и характеру груза грузозахватных органов (грузозахватных приспособлений), нарушения схем строповки грузов, действующие нормативно-технические документы, в части обеспечения безопасной эксплуатации грузозахватных органов, содержат два весьма спорных положения. Первое - срок службы крюка ограничивается достижением 10 % износа зева крюка [2]. Второе - только для металлургических кранов (транспортирующих
расплавленный металл и жидкий шлак) раз в год требуется проводить ревизию крюков и деталей их подвески с применением методов неразрушающего контроля для проверки отсутствия трещин, для всех остальных грузоподъемных кранов при техническом освидетельствовании должно быть «проверено» состояние крюка [1]. Притом, что для тяжело нагруженных грузоподъемных кранов, с группой классификации А6 ... А8, основным техническим препятствием для безопасной эксплуатации крюков является усталость металла, а не поверхностный износ, так как возможны условия эксплуатации, при которых износ зева крюка крайне незначителен. Например, минимальный износ зева крюка при значительных сроках эксплуатации возможен при использовании текстильных стропов, мягкой тары «бигбэгов». Проверить же состояние крюка без разборки крюковой подвески и использования методов неразрушающего контроля весьма затруднительно, так, например, внешним осмотром невозможно обнаружить трещины, расположенные на хвостовике крюка под гайкой.
Выводы
Итак, на наш взгляд, для предотвращения аварий грузоподъемных кранов из-за отказов крюковых под-
Поступила в редакцию
весок, при проведении технических освидетельствований грузоподъемных кранов с группой классификации А6 . А8, в сроки, предусмотренные пунктом 9.3.2 ПБ 10-382-00 [1], необходимо дополнительно:
- осуществлять для дефектовки полную разборку крюковой подвески;
- выполнять контроль резьбовой части крюка проникающими веществами по классу чувствительности I - II;
- производить ультразвуковой контроль резьбовой части крюка со стороны торца крюка, используя известные принципы и методики контроля резьбовых соединений.
Литература
1. ПБ 10-382-00. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов / В.С. Котельников [и др.] М., 2001. 268 с.
2. ГОСТ 2105-75*. Крюки кованые и штампованные. Технические условия. М., 1992. 6 с.
29 марта 2010 г.
Демичев Виктор Николаевич - заместитель руководителя Приокского управления Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Тел. 8-4872-36-15-86. E-mail: [email protected].
Demichev Victor Nikolaevich - the Deputy head of Prioksky Management of Federal Environmental, Industrial and Nuclear Supervision Service of Russia. Ph. 8-4872-36-15-86. E-mail: [email protected].
