ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ НАПРАЦЮВАННЯ НА ТРІЩИНОСТІЙКІСТЬ СТАЛЕЙ МОСТОВИХ КРАНІВ
AN EXPERIMENTAL STUDY OF THE IMPACT OF AGE ON THE CRACK RESISTANCE OF THE OVERHEAD TRAVELLING CRANES
Сторінки: 138-142. Номер: №4, 2020 (287)
Автори:
В.В. СТРЕЛЬБІЦЬКИЙ
Одеський національний морський університет
V.V. STRELBITSKIY
Odessa National Maritime University
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2020-287-4-138-142
Рецензія/Peer review : 18.09.2020 р.
Надрукована/Printed : 04.11.2020 р.
Анотація мовою оригіналу
Об’єктом дослідження є металоконструкції мостових кранів з терміном експлуатації, що перевищив нормативний, однак вони далі експлуатуються у порту. Понаднормова та тривала експлуатація у режимі інтенсивного циклічного навантаження в сукупності зі зміною фізико-механічних властивостей внаслідок корозійної деградації металу призводить до зниження працездатності кранів. Окрім того, відсутність достатнього фінансування для підтримки ресурсу на належному рівні є актуальною задачею, оскільки останній визначається опірністю втомного руйнування мостових кранів. Слід зазначити, що на термін експлуатації кранів з понаднормовим навантаженнями впливають термін напрацювання, фактичні умови експлуатації та режими навантаження, стан на момент спостереження, наявність та склад агресивних середовищ, можливість часткового відновлення ресурсу шляхом ремонту, якість та технологія їх виготовлення, якість матеріалу, особливості технічного обслуговування, якість та стан захисних покриттів. Метою роботи є встановлення впливу напрацювання в умовах агресивного середовища на характеристики тріщиностійкості зразків металоконструкцій мостових кранів. Для досліджень були використані плоскі балочні зразки з одностороннім надрізом, які виготовлені з листової низьковуглецевої сталі Ст3, та вирізані в двох різних ділянок з металоконструкцій кінцевих балок мостових кранів, що експлуатувалися протягом 20, 27 і 38 років в порту. З кожної ділянки вирізали по 3 зразки. Місця вирізання зразків вибирались з врахуванням схеми діючих напружень в конструкціях елементів крана. У процесі досліджень на заданих режимах випробувань за обома полірованими бічними поверхнями зразків періодично вимірювали довжину тріщини. При цьому фіксувалося відповідне число циклів. Експериментальні кінетичні діаграми втомного руйнування матеріалу свідчать про те, що збільшення терміну призводить до інтенсифікації росту тріщини.
Ключові слова: мостовий кран, сталь Ст3, напрацювання, швидкість росту втомної тріщини.
Розширена анотація англійською мовою
The object of research is the metal structures of overhead cranes, the service life of which has exceeded the standard, but they are further operated in the port. Over-standard and long-term operation in the mode of intensive cyclic loading in combination with a change in physical and mechanical properties as a result of corrosion degradation of the metal leads to a decrease in the efficiency of the cranes. It should be noted that each case of crack propagation requires a separate study, since the endurance of the structure significantly depends on both the geometric and physical and mechanical parameters of the system. It should be noted that when designing them, the designers established large safety margins. In addition, the lack of sufficient funding to maintain the resource at the proper level is an urgent task, since the latter is determined by the fatigue failure resistance of bridge cranes. For the research, flat beam specimens with a one-sided notch were used, made of low-carbon steel sheet St3, and cut in two different sections from the metal structures of the end beams of overhead cranes, were operated for 20, 27 and 38 years in the port. 3 samples were cut from each site. The locations for cutting out the samples were selected taking into account the scheme of acting stresses in the structures of the crane elements. In the process of investigations at the specified test modes, the crack length was periodically measured on both polished lateral surfaces of the samples. In this case, the corresponding number of cycles was recorded. Experimental kinetic diagrams of fatigue fracture of the material indicate that an increase in the period leads to an intensification of crack growth, in particular, in the range of K = 7 … 18 MPa·m1/2, the rate increases by 1.3-2.
Keywords: overhead travelling crane, age on the cran, St3 steel, fatigue crack growth rate.
References
- Pustovoj V.N. Metallokonstrukcii gruzopodemnyh mashin. Razrushenie i prognozirovanie ostatochnogo resursa / V. N. Pustovoj. – M. : Transport, 1992. – 256 s.
- Nemchuk O.O. Eksperymentalne doslidzhennia vplyvu napratsiuvannia na trishchynostiikist stalei portalnykh kraniv / O.O. Nemchuk, V.V. Strelbitskyi // Herald of Khmelnytskyi National University. – 2019. – № 1. – S. 17–20.
- Strelbitskyi V. Eksperymentalne doslidzhennia vplyvu napratsiuvannia ta asymetrii tsyklu na trishchynostiikist stalei portalnykh kraniv / V.V. Strelbitskyi, O.O. Nemchuk // Herald of Khmelnytskyi National University. – 2020. – № 1. – S. 245–248.
- Botvina L.R. Vysokociklovoe ustalostnoe razrushenie malouglerodistoj stali posle eyo dlitelnogo stareniya / L.R. Botvina, I.M. Petrova, I.V. Gadolina, V.P. Levin, Yu.A. Demina, A.P. Soldatenkov, M.R. Tyutin // Zavodskaya laboratoriya «Diagnostika materialov». – 2009. – № 6. Tom 75. – S. 44–51.
- Romaniv O.M. Vplyv ekspluatatsiinoi poshkodzhenosti paroprovidnoi stali 12Kh1MF na kharakterystyky yii trishchynostiikosti / O.M. Romaniv, H.M. Nykyforchyn, I.R. Dziuba // Fiz.-khim. mekhanika materialiv. – 1998. – 34, № 1. – S. 101–104.
- Kharchenko L.Ie. Diahnostyka vodnevoho makrorozsharuvannia v stintsi hynu truby systemy mahistralnykh hazoprovodiv / L.Ie. Kharchenko, O.Ie. Kunta, O.I. Zvirko, R.S. Savula, Z.A. Duriahina // Fiz.-khim. mekhanika materialiv. – 2015. – № 4. – S. 84–90.
- Nykyforchyn H.M. Dehradatsiia vlastyvostei stalei mahistralnykh hazoprovodiv uprodovzh yikh sorokarichnoi ekspluatatsii / H.M. Nykyforchyn, O.T. Tsyrulnyk, D.Iu. Petryna, M.I. Hredil // Problemы prochnosty. – 2009. – 41, № 5 (401). – S. 66–72.
