Експериментальне дослідження впливу напрацювання на тріщиностійкість сталей портальних кранів

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ НАПРАЦЮВАННЯ НА ТРІЩИНОСТІЙКІСТЬ СТАЛЕЙ ПОРТАЛЬНИХ КРАНІВ

AN EXPERIMENTAL STUDY OF THE IMPACT OF AGE ON THE CRACK RESISTANCE OF THE  PORTAL CRANES

Сторінки:16-19. Номер: №6, 2019 (279)
Автори:
О.О.НЕМЧУК,  В.В. СТРЕЛЬБІЦЬКИЙ
Одеський національний морський університет,   м. Одеса.
O.O. NEMMCHUK, V.V.STRELBITSKIY
Odessa National Maritime University, Odessa.
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2019-279-6-16-19
Рецензія/Peer review : 08.12.2019 р.
Надрукована/Printed : 22.01.2020 р.

Анотація мовою оригіналу

Об’єктом дослідження є портальні крани, котрі відпрацювали нормативний термін та експлуатуються в  річкових портах.
Понаднормова та тривала  їх експлуатація в режимі інтенсивного циклічного навантаження та в сукупності зі зміною   фізико-механічних властивостей внаслідок корозійної деградації металу загострює проблему зниження їх працездатності. За умов відсутності достатнього фінансування актуальною задачею є встановлення ресурсу кранів, котрий визначається опірністю втомного руйнування портальних кранів.
Метою роботи є встановлення впливу  напрацювання в умовах агресивного середовища на характеристики тріщиностійкості  зразків металоконструкцій портальних кранів.
Для досліджень були використані плоскі зразки, виготовлені з сталі St38b2, котрі вирізані  з нижньої  та задньої полиць хобота, а також стріли портальних кранів типу «Альбатрос», що напрацювали 28, 36 і 45 роки в Херсонському порту.  Експериментальні зразки  навантажували плоским згином на випробувальній машині з жорстким типом навантаження, частотою 16 Гц, асиметрією циклу  R 0,05.
З отриманих експериментальних кінетичних діаграм  втомного руйнування матеріалу видно, що збільшення напрацювання призводить до інтенсифікації росту тріщини на низько- та середньоамплітудних ділянках, зокрема в діапазоні значень  К=12…30 МПа·м^1/2 швидкість збільшується у 1,5-2 рази.. Однак. в межах високоамплітудної ділянки – розбіжності між швидкостями незначні, що узгоджується з даними наведеними в літературних джерелах [5,13].
Ключові слова: портальний кран, корозія, сталь St38b2, швидкість росту втомної  тріщини.

Розширена анотація англійською мовою

The subject of the study are portal cranes, which have fulfilled the regulatory deadline and are operated in river ports.
Overtime and their long operation in the mode of intensive cyclic loading and in combination with the change of physical and mechanical properties due to corrosion degradation of the metal exacerbates the problem of reducing their efficiency. In the absence of sufficient funding, the urgent task is to install a cranes resource, which is determined by the fatigue resistance of portal cranes.
The aim of the work is to establish the influence of operating time in an aggressive environment on the fracture toughness characteristics of metal structures of portal cranes.
Flat beam specimens with one-sided incision were used for the studies
They are made of sheet low-carbon ferrite-pearlite grade St38b2 steel (similar to St3sp), and are carved from the bottom and back shelves of the trunk, as well as the right wall of the column of portal cranes of the Albatross type, operated for 28, 36 and 45  years in the port of Kherson. The number of samples from each element is 10.
The cut-outs of the samples were chosen taking into account the scheme of the acting stresses in the designs of the crane elements.
The flat specimens were loaded with a cantilever bend on a rigid load type test machine with a frequency of 16 Hz, with a cycle asymmetry of 0.05 (close to the sinusoidal shape of the cycle) and an ambient air temperature of 20ºC.
The values ​​obtained were averaged for each sample group.
The results of the experimental studies show that: 1) absorbs the experience of gantry cranes on the characteristics of the fracture toughness of St38b2 steel structures; 2) the increase of time leads to the intensification of the growth of the crack in the low- and medium-amplitude sections, in particular in the range of values ​​K = 12… 30 MPa · m1 / 2 the velocity increases in 1.5-2 times. However. within the high-amplitude region, the differences between the velocities are insignificant;3) the characteristics of the fracture toughness of the samples of metal structures of gantry cranes with a time of 28, 36 and 45 years have not changed significantly.
Keywords: gantry crane, corrosion, St38b2 steel, fatigue crack growth rate.

References

1. Reshenko, I.O. Degradaciya rozrahunkovih metalokonstrukcij portalnih kraniv v umovah trivaloyi nadnormativnoyi ekspluataciyi [Tekst] / I.O. Reshenko, Yu.V. Furtatov // Mashinoznavstvo. – 2011. – № 9 – 10. – S. 36 – 40..
2. Nemchuk O. O. Osoblivosti diagnostuvannya tehnichnogo stanu stalej portovogo perevantazhuvalnogo obladnannya // Fiz.-him. mehanika materialiv. – 2017. – 53, № 6. – S. 116–118.
3. Nemchuk O. O. Vpliv ekspluatacijnogo navantazhennya na korozijnu trivkist stali morskogo portalnogo krana // Fiz.-him. mehanika materialiv. – 2018. – № 5. – S. 121–125.
4. Nemchuk A. O., Starikov M. A. Opredelenie ostatochnogo resursa metallokonstrukcij kozlovogo krana // Tr. Odessk. politehn. un-ta. – 2008. – Vyp. 2 (30). – S. 36–39.
5. Botvina L.R., Petrova I.M., Gadolina I.V., Levin V.P., Demina Yu.A., Soldatenkov A.P., Tyutin M.R. Vysokociklovoe ustalostnoe razrushenie malouglerodistoj stali posle eyo dlitelnogo stareniya // Zavodskaya laboratoriya «Diagnostika materialov» -2009, № 6. Tom 75. S. 44-51.
6. Reshenko, I.O. Vpliv poperednogo deformuvannya stalej vantazhnih portovih konstrukcij na yih ekspluatacijni vlastivosti [Tekst] / I.O. Reshenko, Yu.V. Furtatov // Mizhvuz. zb.: Naukovi notatki. – Luck: LNTU. – 2011. – Vip. 32. – S. 339 – 343..
7. Diagnostika vodnevogo makrorozsharuvannya v stinci ginu trubi sistemi magistralnih gazoprovodiv / L. Ye. Harchenko, O. Ye. Kunta, O. I. Zvirko, R. S. Savula, Z. A. Duryagina // Fiz.-him. mehanika materialiv. – 2015. – № 4. – S. 84–90.
8. Omura T., Kudo T., and Fujimoto S. Environmental factors affecting hydrogen entry into high strength steel due to atmospheric corrosion // Mat. Transactions. – 2006. – 47, № 12. – R. 2956–2962.
9. Degradaciya vlastivostej stalej magistralnih gazoprovodiv uprodovzh yih sorokarichnoyi ekspluataciyi / G. M. Nikiforchin, O. T. Cirulnik, D. Yu. Petrina, M. I. Gredil // Problemy prochnosti. – 2009. – 41, № 5 (401). – S. 66–72.
10. Krizhanivskij Ye. I., Nikiforchin G. M. Osoblivosti korozijno-vodnevoyi degradaciyi stalej naftogazoprovodiv i rezervuariv zberigannya nafti // Fiz.-him. mehanika materialiv. – 2011. – 47, № 2. – S. 11–20.
11. Nikiforchin G. M., Cirulnik O. T. Osoblivosti ekspluatacijnoyi degradaciyi konstrukcijnih stalej “v ob’yemi” za diyi agresivnih seredovish // Problemy prochnosti. – 2009. – 41, № 6 (402). – S. 79–94.
12. Degradaciya vlastivostej metalu zvarnogo z’yednannya ekspluatovanogo magistralnogo gazoprovodu / O. T. Cirulnik, V. A. Voloshin, D. Yu. Petrina ta in. // Fiz.-him. mehanika materialiv. – 2010. – 46, № 5. – C. 55–58.
13. Pustovoj V.N. Metallokonstrukcii gruzopod#emnyh mashin. Razrushenie i prognozirovanie ostatochnogo resursa / V. N. Pustovoj. – M.: Transport, 1992. – 256 s.