Типові дефекти рейкових колій баштових кранів

Єжов Юрій Геннадійович,

Начальник відділу конструкторських розробокТОВ СКБ “Висота”

Типові дефекти рейкових колій баштових кранів.

Баштові крани знайшли широке застосування в галузі будівництва, реконструкції будівель, але їхня безпека в цілому залежить від якості організації рейкових колій та відсутності серйозних дефектів.

Ключові слова: баштові крани, рейкові колії під баштові крани, дефекти рейкових колій, промислова безпека.

Складно уявити, як можна було б використовувати в повсякденному житті баштові крани, якби не конструкція з рейкових колій, за рахунок якої здійснюється їхнє переміщення.

Рейкові шляхи шикуються не тільки для постійного використання, але і тимчасового, але це зовсім не означає, що в двох окремих випадках до їхньої безпеки та надійності висувають різні вимоги.

Укладають рейкові колії під баштовий кран, основною сферою застосування якого став ремонт, будівництво та реконструкція будівель. Експлуатація такої конструкції пов'язана із суворим дотриманням правил безпеки і це стосується не лише кваліфікації кранівника, а й технічного стану рейкових колій.

Від того, в якому технічному стані знаходяться шляхи, залежатиме:

Темп будівельних робіт.
Безпека конструкції.
Швидкісний режим механізмів пересування.
Витрата електроенергії.

Особлива увага під час зведення рейкових колій під баштові крани приділяється влаштуванню нижньої будови. Воно складається з відводів для води та земляного полотна.

Земляне полотно виконується у вигляді рівного ґрунтового майданчика, а його основним завданням є забезпечення достатньої міцності та стійкостіоснови. Щоб земляне полотно повністю відповідало нормам та вимогам, перевіряють щільність ґрунту.

Ширину земляного полотна по СНиП 3.08.01-85 можна визначити за формулою [1]: B = A + 3hb + S + 2(400+200), у нашому випадку А - колія під рейковий шлях, що вимірюється у міліметрах; hb - необхідна товщина баласту під опорним елементом; S – розмір опорного елемента.

Як основні пристрої для відведення води під рейками використовують водозбірні споруди з водовідведенням. Майданчик під земляне полотно роблять у поперечному напрямку з використанням профілю, який розташовується під ухилом у напрямку водовідведення.

Основний тиск від коліс крана приймають він рейки, тому до їх міцності і надійності пред'являють особливі вимоги. За рахунок цього елемента конструкції крана баштового забезпечується необхідна жорсткість для опору вигину.

Під цей тип шляхів використовують рейки кількох видів:

Р33 широко використовували в конструкції кранів невеликої вантажопідйомності, але з деяких пір їх перестали випускати, тому сьогодні укладати під кранові шляхи не рекомендується.

Так сталося, більшість рейкових шляхів під баштові крани демонтуються неправильно. Недосконалість технології призводить до того, що рейки згодом деформуються, а поява дефектів є однією із причин створення у майбутньому аварійної ситуації.

На роботі рейок позначається кілька основних факторів:

Переукладання.
Погано ущільнена основа, що не має достатньої жорсткості.
Відсутність стабілізації баластної призми.
Велике осьове навантаження.

Все це та деякі інші фактори призводять до появи в конструкції рейок неприпустимих.дефектів, виявити які відразу не завжди можливо, але за дотримання правил безпеки та наявності під рукою необхідного обладнання можна.

Найчастіше виходять з ладу рейки під баштові крани типу Р33 та Р38. Їхнє повторне застосування можливе після ремонту, але остаточне рішення залежатиме від того, наскільки сильно зазнала зносу головка рейки. Враховувати доводиться не лише видимі дефекти, а й виниклі всередині та приховані від першого погляду.

Використання конструкції баштових кранів рейок типу Р33 призводить до порушення взаємодії коліс крана з поверхнею виробу. В результаті кран рухається нерівномірно із занесенням однієї сторони, збільшується небезпека обвалення, збільшується вібрація конструкції та зношування кранових коліс.

Для старорічних виробів зношування головки за типом рейок не може бути більше, ніж показники, представлені в наступній таблиці.

Для організації підкранових колій не можна використовувати і рейки з такими недоліками:

Тріщинами в шиї, голівці чи підошві рейок.
Зім'яттям понад 5 міліметрів.
З підошвою або шийкою, зношування або ураження іржею яких спостерігається більш ніж на 4 міліметри.

Рейки різних типів використовуються відповідно до наявних ГОСТів:

Р43 - ГОСТ 7173. [2]
Р50 - ГОСТ 7174. [3]
Р65 - ГОСТ 8161. [4]

Якщо застосовуються старорічні вироби, то обов'язково відповідно до класифікації зазначеної в ТУ 32 ЦП-32-561 «Технічні умови використання старорічних рейок на залізницях широкої колії». [5]

Усі дефекти рейок у професійній сфері мають свій код та класифіковані за низкою ознак:

Причини походження.
Місця розташування.
Вид.

Якщо розглядати докладніше код і розбирати його частинами, то розібратися в класифікації стане під силу будь-кому. За першою цифрою в коді визначається тип дефекту та місце, де він розташований. За другою цифрою можна сказати про різновид дефекту з огляду на причину його появи. Третя цифра в коді вказує, у якій точці довжини рейки розташований дефект.

За наявною класифікацією типи дефектів, що позначаються першою цифрою поділяються на:

1-4 місце розташування в голівці, при цьому 1 - відшарування, 2 поперечна тріщина, 3 горизонтальна, вертикальна і поперечна тріщина, 4 нерівномірний знос або зминання.
5 – розташування дефекту в шийці рейки.
6 – дефект у підошві.
7 – спостерігається злам у всьому перерізі.
8 – спостерігається вигин у горизонтальній та вертикальній площині.
9 – будь-які інші дефекти.

За другою цифрою, яка вказує на різновид ушкодження, враховуючи його головну причину, є така класифікація:

І остання класифікація за місцем розташування пошкодження, враховуючи розташування дефекту за довжиною рейки, тобто цифра три:

1 – у місцях стиків не більше 75 сантиметрів від торця виробу.
2 - за переділами стику.
3 – там, де проводилося електроконтактне зварювання.
4 – у місці швидкісного термітного зварювання.
5 – де було проведено звичайне термітне зварювання.
6 – там, де було використано газопресове зварювання.
7 – у місці використання зварювання оплавленням.
8 – де було використано електродугове зварювання.

Будь-який дефект, який утворився в конструкції рейкових колій під баштові крани, має причини виникнення.

Відшарування наповерхні рейок під баштові крани найчастіше є результатом недбалого ставлення до технології виробництва рейок. Якщо відшарування відбувається в голівці, то можна стверджувати про погану якість гарту верхнього шару рейки.

Найнебезпечнішим для експлуатації баштового крана дефектом вважаються поперечні тріщини та злами, які можуть виникати та розвиватися всередині головки без видимих ознак. Виникати такі пошкодження можуть від механічного впливу, наприклад, при ударі рейки об рейку під час їх укладання.

Не менш небезпечним дефектом прийнято вважати вертикальне розшарування, що може утворюватися по всій довжині виробу. Найчастіше виявляють пошкодження в шийці, а основною причиною появи дефекту вважається залишок усадкової раковини, наявність домішок та неметалевих включень. Можуть виникати тріщини у стиках з тієї ж причини – наявність порожнього простору, непроварів, різного роду включень у зварювальному стику.

Після того, як рейки укладені на колії та з'єднані між собою зварними швами, обов'язково має проводитися ультразвукова перевірка на наявність прихованих дефектів.

До тих характеристик ушкодження, які можна виміряти, відносять:

Протяжність.
Висота.
Ширина.
Координати знаходження.

Дуже важливо мати інформацію щодо форми ушкодження. При невеликих розмірах дефекти округлої форми, тобто включення, бульбашки повітря дозволяють використовувати рейку за призначенням набагато довше, ніж якби були виявлені тріщини.

При використанні ультразвукового обладнання, а саме відбивача, можливо визначати форму та розміри пошкоджень, робити необхідні та своєчасні висновки.

Визначити умовну протяжність та висоту дефекту можна за формулою: Lmax – Lmin = ∆L та Hmax – Hmin = ∆H, де L та H – координати щодо перетворювача.

Щоб визначити конфігурацію дефекту необхідно дотримуватися наступного алгоритму роботи:

Визначення відстані від дефекту, відстань, яку пройшов ультразвуковий пучок у призмі, площі перетворювача та інші параметри, які значно спрощують процес розрахунку розмірів пошкодження.
Визначення розмірів двох відбивачів: спрямованого та неспрямованого.
Розрахунок глибини, на якій знаходиться пошкодження та розмірів відбивача для площі відбиття.
Порівняння одержаних показників.

Тракти від відбивачів можна розрахувати за формулою: A∂ = A0`BEФ(Ɵ), де A0` - враховує розмір амплітуди коливань при подоланні ультразвуковою хвилею меж середовищ; В- розмір відбитої енергії у бік перетворювача від відбивача; Е – враховує рівень загасання хвилі від початку до її повернення; Ф(Ɵ) – умовна величина, яка демонструє графік відхилення енергії.

Як розмір пошкодження найчастіше приймають його діаметр. Ця величина входить у показник В і при діаметрі циліндра d ми маємо формулу для визначення параметра: 4B2r4λ3 dɥ обчислюємо спочатку визначаючи _________ і все це укладаємо під вираз 3 S 2a

Якщо диск перпендикулярний напрямку ультразвукового променя, що має діаметр dɥ, то ми маємо: B d рівне виразу ______, укладеному під λr де π S '2a Сt λ = / – довжина хвилі; f r = x2+Y2 – відстань до пошкодження πa2cosα S '2a = _________ – уявна площа перетворювача. cosβ

Такі розрахунки дуже громіздкі практично, тому найчастіше використовують графіки. На малюнках зображують залежність даних від глибини розташуванняушкодження.

Наші параметри A0` і Е змінюватимуться залежно від цього, який метод контролю використовувався, а параметр від виду використовуваного відбивача.

Подібним методом можна виявити будь-який тип пошкодження, але щоб під час експлуатації рейкових колій під баштові крани уникнути аварійних ситуацій, важливо регулярно проводити перевірку стану рейок.

Більшість косих і поздовжніх тріщин утворюється у місцях стиків під впливом ударів коліс. Так відбувається на тих ділянках шляху, де стики погано утримуються, можна побачити накладки, що лопнули, гайки затягнуті не щільно. У таких місцях і навантаження на стики в кілька разів більше, тому дефекти утворюються раніше, ніж на шийці рейки.

На шиї теж у процесі експлуатації можуть виникати поздовжні тріщини. Але відбувається це через неправильне використання дорожнього інструменту. Такі дефекти можна легко виявити, якщо організувати гарний візуальний огляд шляхів під баштовий кран, але в такій стадії пошкодження можуть бути причиною виникнення аварійної ситуації. На ранніх стадіях визначення поздовжніх тріщин відбувається у вигляді дефектоскопії.

Останнім часом велика небезпека таїться в корозійно-втомних тріщинах, які утворюються на тих ділянках шляхів, де використовувалися як прокладки дерев'яні вироби, що мають підвищену вологоємність. Після такого інтенсивного впливу вологи на метал утворюються каверни. Основна небезпека такого пошкодження полягає в тому, що тріщини розташовані в розтягнутій зоні, отже, навіть за невеликої площі дефекту можливий у будь-який час злам рейки. Виявити таке ушкодження в підошві під шийкою можна лише завдяки ультразвуковому методу діагностики.

Запорука безпечного використання баштовогокрана завжди є стан його шляхів, а щоб уникнути аварійної ситуації, потрібно регулярно діагностувати рейки на наявність видимих і невидимих пошкоджень.

Список литературы: 1. CНіП 3.08.01-85. «Механізація будівельного виробництва. Рейкові шляхи баштових кранів».

2. ГОСТ 7173-54. «Рейки залізничні типу Р43 для шляхів промислового транспорту».

3. ГОСТ 7174-75 «Рейки залізничного типу Р50. Конструкція та розміри».

4. ГОСТ 8161-75 «Рейки залізничні типу Р65. Конструкція та розміри».

5. ТУ 32 ЦП-32-561 «Технічні умови використання старорічних рейок на залізницях широкої колії».