КОЭРЦИТИВНАЯ СИЛА

Наметившаяся тенденция некоторого экономического роста в отдельных отраслях промышленности, в первую очередь на предприятиях металлургического комплекса, не может перейти в устойчивый процесс без принятия мер по обновлению или поддержанию в безаварийном состоянии кранового парка.

В настоящей статье рассматривается проблема диагностирования технического состояния мостовых кранов, эксплуатирующихся в условиях металлургического производства.

Технический аспект решения этой проблемы обозначен одним из приоритетных направлений в проводимой Госгорпромнадзором Украины стратегии промышленной безопасности, направленной на усиление Государственного надзора на объектах со значительной потенциальной вероятностью возникновения аварий и техногенных катастроф.

Особое место в этой связи занимает работа по совершенствованию нормативной базы по продлению срока эксплуатации грузоподъемных машин, отработавших нормативный срок в условиях металлургического производства.

По данным Госгорпромнадзора Украины количество кранов, отработавших нормативный срок, из года в год возрастает и составляет 83%, из них кранов мостового типа 87,9% [1].  В среднем выводится из эксплуатации ежегодно лишь 1,2 – 1,4% в год [2]. При этом, в основном списываются на металлолом или попадают на вторичный рынок краны обанкротившихся предприятий.

Анализ состояния кранового парка на отдельных предприятиях металлургического комплекса показывает, что вывод из эксплуатации крана, занятого в технологическом цикле производства жидкого металла, крайне редкое явление [3]. Если 10 лет назад по отдельным металлургическим предприятиям Днепропетровской области 75% кранов отработало нормативный срок, причем 49% эксплуатировались более 30 лет , а 17% - свыше 40 лет, то при последующем анализе, проведенном специалистами OOO СП «Тюф – НОРД - ДИЕКС» (г. Днепропетровск)  в 2010 году, на предприятиях ОАО «Днепропетровский меткомбинат» и ОАО «Интерпайп Нижнепетровский трубный завод» более 57% кранов, занятых на разливке жидкого металла, отработало более 40 лет, 28% кранов – более 35 лет. И хотя в общем количестве кранов число разливочных кранов сравнительно невелико, однако, выход из строя даже одного крана дорого обходится предприятию, а аварии, связанные с падением ковша с жидким металлом, приводят к трагическим последствиям.

В процессе производства жидкой стали, особенно конверторным способом, происходит интенсивный выброс пламени, возникающий при заливке жидкого чугуна в конвертор с температурой 1250 – 1400 ⁰С. Элементы  металлоконструкции заливочного крана работают при резких перепадах температур, которые приводят к появлению термических циклов. Вследствие этого возникают пластические трещины, снижается запас прочности канатов [4].

Например, при расследовании аварии с трагическим исходом, связанной с падением ковша с расплавом чугуна массой 430 тонн на ОАО «Северсталь», при экспертизе промышленной безопасности эксперты зафиксировали, что при каждом технологическом цикле в течение 15 – 20 мин балки крана, канаты, крюковая подвеска и траверса подвергались высокотемпературному воздействию раскаленных газов, выделяющихся из жидкого металла. При таком технологическом процессе отдельные части главных балок и концевая балка, попавшие в восходящий поток раскаленных газов, по данным пирометристов ОАО «Северсталь», разогреваются до температуры 400 ⁰С [5]. Теоретически сталь 09Г2С при таких кратковременных повышениях температуры не должна терять прочностных свойств. На практике владельцам кранов в зонах, подверженных циклическому влиянию, приходилось постоянно производить ремонт в местах образования усталостных трещин.

Исследование воздействия термовлияния на термическую усталость металла проводились независимо друг от друга в Харькове (Степаненко С.Г., Попов В.А.), в Новокузнецке (Сиврюк В.А.), и Москве (ИКЦ «Кран»)

Отличительными чертами температурной усталости (ТУ) по сравнению с механической (МЦУ) являются следующие:

- ТУ сопровождается ползучестью и релаксацией напряжений;

- при ТУ возникают температурные градиенты;

- развивается межзеренная деформация и разрушение;

- трещины при ТУ связаны с концентраторами напряжений в околошовных зонах и сварных швах, а также с дефектами металла (расслоение, структурная неоднородность, неметаллические включения);

- для разрушения характерно множественное возникновение трещин, которые сравнительно медленно развиваются.

При анализе аварий мостовых кранов, проведенном российскими коллегами [4, 5, 6] на предприятиях горно–металлургического комплекса, установлено, что причинами являются обрывы стальных грузовых канатов, разрушение крюков, неисправность приборов безопасности, неисправность грузозахватных органов, низкое качество стали, применяемое при изготовлении металлоконструкциий кранов, хрупкое разрушение металлоконструкций, эксплуатация крана значительно выше нормативного срока службы, некачественное обследование кранов, отработавших нормативный срок.

К сожалению, на Украине системный подход к анализу причин аварий грузоподъемных машин отсутствует. Соответственно при экспертизе промышленной безопасности металлургических кранов информация о причинах аварий не используется.

Вместе с тем, при расследовании причин аварий разливочных кранов не принимается во внимание сопутствующий фактор, как перегруз крана при заполнении ковша жидким металлом (из-за разгара футеровки) и, как следствие, увеличение емкости ковша. Обычно аварии, связанные с перегрузом крана, характерны при эксплуатации грейферных, магнитно – грейферных кранов при подъеме «мертвого груза» из-за несрабатывания ограничителя грузоподъемности.