Стали для ремонта кранов
Наиболее металлоемкой частью крана является его металлоконструкция, масса которой составляет 60—80% общей массы крана. Стоимость металла крана составляет примерно 65% стоимости изготовления конструкции.
Надежная и долговечная работа крана в большой степени зависит от качества металлической конструкции, состоящей из множества узлов и деталей. К деталям металлоконструкций предъявляют определенные требования. Для изготовления металлических конструкций кранов применяют сортовой прокат из углеродистых и низколегированных сталей.
Для изготовления крановых металлоконструкций применяют сталь углеродистую обыкновенного качества по ГОСТ 380—71, качественную и конструкционную по ГОСТ 1050—74, низколегированную по ГОСТ 19281—73 и мостовую по ГОСТ 6713—75. Для несущих элементов кранов обычно применяют спокойную или полуспокойную сталь, как наиболее подходящую по условиям наклепа. Кипящую сталь в крановых конструкциях применяют для вспомогательных элементов, таких, как лестницы, перила, площадки, обшивка кабин и т. д.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Низколегированные стали повышенной прочности снижают массу конструкций, поэтому на кранах большой грузоподъемности рационально применение низколегированной стали марок 09Г2, 09Г2С, 16ГС, 17ГС; 15ХСНД. Н-есущие элементы конструкций из низколегированной стали могут работать при отрицательных температурах до —40 °С, поэтому указанные стали применяют при изготовлении кранов для районов Крайнего Севера.
При изготовлении металлоконструкций кранов используют листовой прокат, главным образом в виде толстолистовой стали толщиной от 4 мм и выше, удельный вес которого в металлоконструкциях кранов постоянно увеличивается; уголковый профиль для изготовления элементов, воспринимающих осевые усилия, и соединительных элементов; швеллеры для элементов, воспринимающих осевые усилия, и для балок, работающих на изгиб.
Источник
Prom-Nadzor.ru
Вы здесь
Требования к сталям для изготовления грузоподъемных кранов
Согласно требованиям нормативных документов материалы, применяемые в крановых конструкциях, следует выбирать с учетом нижних предельных значений температуры окружающей среды для рабочего и нерабочего состояний кранов, степени нагруженности элементов конструкции и агрессивности окружающей среды. Марочники этих материалов содержатся в руководящих документах для конкретных типов кранов:
- РД 22-16-2005 «Машины грузоподъемные. Выбор материалов для изготовления, ремонта и реконструкции сварных стальных конструкций»
- РД 24.090.97-98 «Оборудование подъемно-транспортное. Требования к изготовлению, ремонту и реконструкции металлоконструкций грузоподъемных кранов»
- УК 36.24.12-100-97 «Металлоконструкции грузоподъемных машин, оборудования и подъемников. Капитальный ремонт. ТУ».
В частности, для башенных и стреловых кранов, кранов-лесопогрузчиков, кранов-манипуляторов с 1979 г. действует РД 22-16-2005, в котором присутствуют также общие сведения по сталям и сварочным материалам для этих конструкций.
Для внесения сведений о материалах в РД 22-16-2005 проводили комплексные исследования их свойств, включающие химический, металлографический и дюрометрический анализы, механические испытания (на статическое растяжение, статический и ударный изгиб, растяжение в направлении толщины проката) и испытания на свариваемость с оценкой всех показателей качества свариваемых соединений. Испытания на ударный изгиб выполняли на образцах с О- и У-образными надрезами при различной ориентации образцов: поперек и вдоль прокатки. Создание марочников сталей позволило решить задачи обеспечения краностроителей сталями, соответствующими условиям эксплуатации конструкции. Краны, созданные по рекомендациям РД 22-16-2005, продолжают успешно эксплуатировать и в настоящее время, после отработки более двух нормативных сроков службы.
В последние годы за рубежом при производстве кранов все более широко применяют высокопрочные стали с пределом текучести до 1100 МПа. Использование таких сталей для стреловых кранов позволяет существенно повысить грузоподъемность без увеличения собственной массы, снизить транспортные нагрузки, увеличить вылет стрелы. Некоторые немецкие фирмы применяет для стреловых кранов большой грузоподъемности (100 т и более) с вылетом стрелы до 90 м листовую высокопрочную сталь марки с пределом текучести от 700 до 1100 МПа, используемую в секциях телескопической стрелы, несущих и вспомогательных элементах поворотной платформы и несущих элементах опорной рамы. Высокопрочные стали применяют для создания автомобильных подъемников, имеющих высоту подъема до 100 м, что делает их крайне необходимыми для обеспечения пожарной безопасности зданий повышенной этажности. Высокопрочные стали также используют в кранах-манипуляторах для увеличения их грузоподъемности и вылета стрелы.
Традиционный способ повышения прочности и ударной вязкости конструкционных сталей -их легирование микродобавками ванадия, ниобия и титана. В структуре таких сталей в результате термической обработки по типу нормализации и термоулучшения (закалка и высокий отпуск) формируются частицы карбонитридов ванадия, ниобия и титана. Благодаря этому в прокате образуется мелкозернистая структура.
Дальнейшее развитие технологии производства высокопрочных сталей связано с термомеханической обработкой -процессом, при котором металл окончательно деформируется в определенном температурном интервале, формируя комплекс механических свойств, не достигаемых при использовании только термической обработки. Достижения в области применения термомеханической прокатки для производства мелкозернистых свариваемых сталей в Европе закреплены в соответствующем стандарте.
Широкое использование высокопрочных сталей в краностроении за рубежом стимулировало их внедрение и в Российской Федерации. По заказам фирм — изготовителей сталей были исследованы свойства различных высокопрочных сталей в целях проверки возможности их применения в крановых конструкциях в Российской Федерации. Результаты исследований в основном подтвердили технические свойства сталей. В то же время были выявлены ограничения в возможности их использования с
определенными толщинами и технологией изготовления, а также обеспечения несущей способности в сварных соединениях, одинаковой с основным металлом.
Эксплуатация кранов, конструкции которых были изготовлены с применением рекомендуемых нормативными документами высокопрочных материалов, подтвердила эффективность и безопасность конструкций.
В связи с тем, что проведение исследований свойств материалов достаточно трудоемко, изготовители в последнее время в целях сокращения или исключения этих работ стремятся использовать аналитические модели при оценке свойств стали. Наиболее проблематична — аналитическая оценка возможности хрупкого разрушения стальных конструкций, так как оно определяется не только свойствами стали при отрицательных температурах, но и напряженным состоянием элементов и условиями эксплуатации конструкций. Подобная аналитическая модель использована в правилах проектирования и расчета кранов Европейской федерации производителей подъемно-транспортной и складской техники. В них предотвращение возможности хрупкого разрушения достигается выбором качества стали, которое оценивается показателем ударного изгиба. Установлены четыре категории качества стали, которые отличаются друг от друга значениями отрицательных температур, при которых должно подтверждаться нормативное значение ударного изгиба на продольных образцах с У-образным концентратором. Категорию качества стали определяют по показателю с помощью анализа показателей.
1. Применение в течение многих лет при производстве кранов в СССР и Российской Федерации марок сталей, указанных в руководящих документах, разработанных по результатам исследований свойств сталей, обеспечили выпуск кранов, успешно эксплуатируемых и в настоящее время.
2. Переход к оценке возможности использования новых сталей на основе аналитических моделей не достаточно обоснован. Это приведет к существенному снижению безопасности кранов. Необходимо выполнить анализ и определить область применения аналитических моделей, допустив их использование в целях предварительной оценки при проектировании конструкций с последующим подтверждением результатами исследований свойств стали.
Источник
Особенности производства металлоконструкций. Материалы, применяемые для металлоконструкций.
В зависимости от назначения металлоконструкций материалом для их изготовления служат прокатные углеродистые и низколегированные стали и в некоторых случаях титановые и алюминиевые сплавы. Согласно ГОСТ 380 —71, углеродистая сталь обыкновенного качества в зависимости от назначения подразделяется на три (А, Б, В) и по нормируемым показателям — на шесть Категорий. Сталь группы А поставляется по механическим свойствам, группы Б — по химическому составу и группы В — по механическим свойствам и химическому составу. По степени раскисленности стали бывают спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп). Способ изготовления стали указан в сертификате. Обозначения марок углеродистой стали обыкновенного качества приняты буквенно — цифровыми. Например, обозначение СтЗсп соответствует стали СтЗ, спокойной, группы А; обозначение БСтЗпс — стали СтЗ, полуспокойной, группы Б; обозначение ВСтЗкп —стали СтЗ, кипящей, группы В.
Наиболее распространенной сталью в металлоконструкциях является сталь СтЗ, обладающая достаточно высокими механическими свойствами, большой пластичностью, хорошей свариваемостью и не подвергающаяся закалке. Для несущих расчетных элементов металлоконструкций чаще применяют мартеновскую сталь группы В, поставляемую с гарантиями по механическим свойствам и по химическому составу.
Кипящие стали значительно дешевле спокойных сталей, однако вследствие неоднородной структуры они имеют большую склонность к старению и образованию трещин при низких температурах и обладают худшей свариваемостью. Эти стали, в основном, применяют в металлоконструкциях, работающих в условиях статических нагрузок и при температуре выше —25 °С, для изготовления различного рода ограждений, перил, лестниц, площадок и др.
Ответственные металлоконструкции, работающие при температурах ниже —25 °С, а также металлоконструкции, подверженные действию переменных динамических и вибрационных нагрузок, независимо от температуры эксплуатации целесообразно изготовлять из спокойной мартеновской стали группы В марки ВСтЗсп с дополнительными гарантиями в отношении ударной вязкости (для металлоконструкций, работающих при низких температурах). Стали Ст5, Стб ввиду ограниченности и плохой свариваемости в металлоконструкциях не применяют, а используют их, как стали повышенной прочности в качестве направляющих для ходовых колес тележек в козловых кранах. Углеродистые качественные стали 08, 10, 15, 20, 25 (ГОСТ 1050 —74) применяют для изготовления неответственных элементов. Для металлоконструкций кранов большой грузоподъемности, а также кранов северного исполнения применяются низколегированные стали (10ХСНД,- 15ХСНД, 10ХГСНД, 10Г2СД, 14ХГС и др.), имеющие по сравнению со сталью СтЗ более высокие механические свойства, повышенную стойкость против атмосферной коррозии и меньшую хладноломкость. Применение низколегированных сталей приводит к уменьшению массы металлоконструкций примерно на 15 %.
Низколегированные стали, выплавляемые в мартеновских и электрических печах, поставляются одновременно по механическим свойствам и химическому составу. Основными недостатками низколегированных сталей являются большая чувствительность к концентрации напряжений и высокая стоимость (на 19 —50 % больше стоимости стали СтЗ).
Применение комплексного легирования и термического упрочнения сталей дает возможность также снизить массу металлоконструкции благодаря увеличению прочности сталей. Так, комплексно — легированная сталь 15ХГ2СФМР, которая помимо обычных легирующих веществ содержит молибден (М) и бор (Р), имеет временное сопротивление 850 —981 МПа (85 —100 кгс/мм2).
Термическому упрочнению успешно подвергают малоуглеродистые стали СтЗ, низколегированные и др. В результате термического упрочнения механические свойства малоуглеродистых сталей повышаются до 25 %, а у низколегированных сталей — до 50 %.
Большие перспективы также открываются перед алюминиевыми и титановыми сплавами. Главные достоинства титановых сплавов ВТЗ — 1, ВТ5 — 1, ВТ6, ОТ4, ВТ8 и др. заключаются в сочетании высоких механических свойств (а = 700 . 1250 МПа) и коррозионной стойкости с малой плотностью (4,52 г/см3) и малым коэффициентом линейного расширения. Они достаточно пластичны, поддаются обработке давлением без нагрева, обладают сравнительно хорошей свариваемостью и пригодны для изготовления изделий, работающих при температурах от —190 до +500 °С.
Несмотря на то, что механические свойства алюминиевых сплавов значительно ниже (ав = 320 . 380 МПа и Е = 7 ГПа), чем у стали СтЗ, тем не менее, имея малую плотность (2,7 г/см3), обладая достаточно высокой пластичностью при повышенных температурах и высокими механическими свойствами при отрицательных температурах без изменения ударной вязкости и высокой коррозионной стойкостью, их успешно начинают применять для крановых металлоконструкций.
Переход от стали к алюминиевым сплавам позволяет снизить массу мостовых кранов примерно на 50 —70 %; увеличить их грузоподъемность без увеличения давления ходовых колес на подкрановый путь; облегчить поддерживающие строительные конструкции; уменьшить расход энергии и сократить эксплуатационные затраты, связанные с окраской конструкции и их ремонтом. Применение алюминиевых сплавов весьма эффективно и в стреловых конструкциях. Стрелы кранов и экскаваторов, изготовленные из алюминиевых сплавов, легче стальных на 50 % при неизменном вылете, а при равной массе и устойчивости машин возможно увеличение вылета стрелы на 15 —20 % или их грузоподъемности на 20 —25 %.
Применение стрелы из алюминиевых сплавов в башенных крапах снижает их массу в 1,5 —1,7 раза по сравнению со стальными.
Для различных крановых металлоконструкций могут быть применены алюминиевые сплавы: АМгМ, АД31Т для малонапряженных конструкций; АМг5М, АМгбМ, АДЗЗТ1 для средненапряженпых конструкций и АМгбШ, В95Т, АД35Т1 для сильнонапряженных конструкций.
Причины, сдерживающие внедрение алюминиевых сплавов взамен стали:
- большая стоимость алюминиевых сплавов по сравнению со сталью СтЗ. Так, стоимость опытного 5 — тонного мостового крана оказалась в 4,95 раза больше стоимости крана, изготовленного из стали СтЗ;
- необходимость изготовлять металлические конструкции из алюминиевых сплавов на отдельных участках или цехах, так как данное производство требует соблюдения особых требований и более высокой культуры труда, чем изготовление стальных металлоконструкций. Вследствие высокой чувствительности алюминиевых сплавов к надрезам, царапинам и другим дефектам изготовление металлоконструкций из алюминиевых сплавов требует специфических мер предосторожности.
Первичными элементами, из которых изготовляют металлоконструкции, являются листовой и профильный прокат. Листовая сталь разделяется: на полосовую (ГОСТ 103 —76), широкополосную (ГОСТ 82 —70), тонколистовую (холоднокатаная ГОСТ 19904 —74 и горячекатаная ГОСТ 19903 —74) и толстолистовую (горячекатаная ГОСТ 19903 —74). Универсальную широкополосную сталь применяют в готовом виде без обрезки кромок, листовую —в готовом виде без обрезки кромок и с обрезкой кромок. С целью уменьшения отходов металла установлены заказные размеры по длине и ширине листов.
Низколегированные конструкционные стали изготовляют также в виде листового и широкополосного проката (ГОСТ 19282 —73) и сортового и фасонного проката (ГОСТ 19281 —73).
Сталь профильную изготовляют в виде уголков, швеллеров, тавров и др. Уголковые профили (ГОСТ 8509 —72, ГОСТ 8510 —72), в основном, применяют в качестве соединительных элементов и для элементов, работающих на осевое усилие. Швеллеры (ГОСТ 8240 —72) применяют для элементов, работающих на осевые усилия, и в виде балок, работающих на поперечный изгиб. Двутавровые балки (ГОСТ 8239 —72) применяют, как правило, для элементов, работающих на поперечный изгиб, и для колонн, работающих на осевое и внецентренно приложенное усилие. Тавры (ГОСТ 7511 —73) являются удобным профилем в металлоконструкциях, так как из них можно изготовлять сварные двутавры, а, кроме того, они могут заменить сдвоенные уголки в сварных фермах.
Сталь круглую (ГОСТ 2590 —71) используют для элементов связей, анкерных болтов и т. д.
Сталь квадратную (ГОСТ 2591 —71) часто применяют для крановых путей.
Рифленую ромбическую сталь (ГОСТ 8568 —77) применяют для настилов площадок и ступеней лестниц.
Рельсы крановые (ГОСТ 4121 —76) и железнодорожные (ГОСТ 5633 —51, 7173 —54, 7174 —75, 8161 —75) используют для подкрановых путей и в качестве подтележечных рельсов. Кроме того, используют также рельсы двухголовые, тавровые и типа Р5 (ГОСТ 19240 —73) для наземных и подвесных путей.
Трубы стальные горячекатаные бесшовные (ГОСТ 8732 —78) наружный диаметр 25 —800 мм, толщина стенки 2,5 —75 мм; трубы стальные холоднокатаные и холоднотянутые бесшовные (ГОСТ 8734 —75) с наружным диаметром до 200 мм . По ГОСТ 18482 —79 выпускают алюминиевые трубы холоднокатаные и холоднотянутые диаметром 6 —120 мм, с толщиной стенок 0,5 —5 мм и прессованные диаметром 25 —280 мм, с толщиной стенок 5 —30 мм. Из алюминиевых сплавов выпускают также листы по ГОСТ 21631 —76 толщиной 0,3 —10,5 мм, шириной 600 —2000 мм, максимальной длиной 2000 — 7200 мм . Стальные трубы и частично трубы из алюминиевых и титановых сплавов находят широкое применение в металлоконструкциях в качестве конструктивных элементов. В настоящее время в металлоконструкциях все больше применяют различные дутые профили ( 11474 —76, 19771 —74, 19772 —74, 8278 —75, 8281 —80, 8282 —76, 8283 —77, 9234 —74), позволяющие значительно снижать массу конструкции. Гнутые профили получают прокаткой и гибкой на профилировочных станках или на гибочных прессах. Материалом для гнутых профилей служит горячекатаная и холоднокатаная отожженная листовая, ленточная и полосовая сталь марок СтО, Ст1, Ст2, СтЗ (ГОСТ 380 —71), стали 0,8, 10, 15, 20, 25 (ГОСТ 1050 —74) толщиной 0,8 —25 мм и низколегированная сталь (ГОСТ 19282 —73) толщиной 2 —16 мм и длиной профилей 3000 —12 000 мм .
Источник