ВСТУП
У попередніх частинах цієї публікації ми провели невеликий екскурс у минуле аж до початку 20-го століття та розглянули вимоги деяких нормативних документів щодо відображення в них вимог до стану канатів вантажопідіймальних кранів і проведення їх перевірок під час експлуатації. Далі ознайомилися із сучасним станом питання в Україні та міжнародному рівні, зокрема почали розгляд чинного в Україні з 2017 року ДСТУ ISO 4309:2017 (ISO 4309:2010, IDT) Крани вантажопідйомні. Дротові канати. Догляд і технічне обслуговування, перевіряння та відбракування (далі – ДСТУ ISO 4309:2017) і ті нові підходи до бракування канатів, які цей стандарт пропонує. Розглянули порівняльну таблицю критеріїв бракування канатів, зазначених у НПАОП 0.00-1.80-18 Правила охорони праці під час експлуатації вантажопідіймальних кранів, підіймальних пристроїв і відповідного обладнання та ДСТУ ISO 4309:2017 і почали знайомитися з характеристиками окремих критеріїв бракування, зокрема, з обривами дротів каната.
4.4. Зменшення діаметра каната
Наступний критерій бракування каната, який ми розглянемо в цій частині публікації, це зменшення діаметра каната.
У ДСТУ ISO 4309:2017 розглядається зменшення діаметра каната внаслідок зовнішнього спрацювання/стирання, внутрішнього спрацювання та пошкодження осердя. Тут можна заперечити, що на зменшення діаметра каната також впливає корозія дротинок каната, як зовнішня, так і внутрішня. Але автори стандарту розглядають корозію як окремий критерій бракування, зі своїми ознаками та методами визначення ступеня тяжкості корозійного пошкодження, і не враховують зменшення «тіла» дротинки, що призводить до зменшення діаметра каната в цілому. Але про це буде нижче.
У стандарті розглядається рівномірне зменшення діаметра вздовж каната (п. 6.3.1) та місцеве зменшення діаметра (п. 6.3.3).
Значення критеріїв бракування для рівномірного зменшення діаметра каната для ділянок каната, що намотуються на одношаровий барабан та/або проходять через сталевий блок, наведені жирним шрифтом у таблиці 5 ДСТУ ISO 4309:2017. Але ці критерії бракування не застосовуються до тих ділянок каната, які збігаються із зонами перетину або іншими ділянками каната, які так само деформуються в результаті намотування на багатошаровий барабан.
Для прикладу розглянемо частину таблиці 5 цього стандарту для одношарових канатів з органічним і металевим осердям:
Таблиця 5
Рівномірне зменшення діаметра, що сигналізує про вибраковування каната — Намотування каната на одношаровий барабан та/або проходження сталевим блоком
| Тип каната | Рівномірне зменшення діаметра (виражене у % від номінального діаметра) | Ступінь тяжкості | |
| Характеристика | % | ||
| Одношаровий канат з органічним осердям | Менше ніж 6 % | — | 0 |
| 6 % і більше, але менше ніж 7 % | Незначна | 20 | |
| 7 % і більше, але менше ніж 8 % | Середня | 40 | |
| 8 % і більше, але менше ніж 9 % | Висока | 60 | |
| 9 % і більше, але менше ніж 10 % | Дуже висока | 80 | |
| 10 % і більше | Вибраковування | 100 | |
| Одношаровий канат з металевим осердям або паралельно звитий канат | Менше ніж 3,5 % | — | 0 |
| 3,5 % і більше, але менше ніж 4,5 % | Незначна | 20 | |
| 4,5 % і більше, але менше ніж 5,5 % | Середня | 40 | |
| 5,5 % і більше, але менше ніж 6,5 % | Висока | 60 | |
| 6,5 % і більше, але менше ніж 7,5 % | Дуже висока | 80 | |
| 7,5 % і більше | Вибраковування | 100 | |
| …… | ….. | ….. | ….. |
Розрахунок для визначення величини зменшення діаметра та вираження у відсотках від номінального діаметра каната наведено у пункті 6.3.2 ДСТУ ISO 4309:2017. Під час розрахунку використовуються дані щодо виміряного (під час технічного огляду чи експертного обстеження) діаметра каната, контрольного діаметра, виміряного відразу після монтажу нового каната та його обкатування, та номінального діаметра каната, зазначеного в сертифікаті на канат.
Фактичне рівномірне зменшення діаметра, виражене у відсотках від номінального діаметра, обчислюється за допомогою формули:
[(dref − dm)/d] × 100 (%)
де
dref – контрольний діаметр;
dm – виміряний діаметр;
d – номінальний діаметр.
Також у цьому пункті наведено три приклади розрахунку відсотку зменшення діаметра каната та визначення ступінь тяжкості рівномірного зменшення діаметра, яка виражена у відсотках від номінального діаметра каната, із кроком, для зручності, 20 % (тобто 20 %, 40 %, 60 %, 80 % і 100 %).
Очевидне місцеве зменшення діаметра каната, як правило, пов’язане з руйнуванням осердя каната, канат слід розглядати як деформацію каната. Приклад зменшення діаметра, пов’язаного із запалою сталкою, наведений на рис. 6 цієї частини публікації (у ДСТУ ISO 4309:2017 див. додаток В «Типові види пошкоджень», рис. B.3).
Рисунок 6 – Місцеве зменшення діаметра каната (запала сталка)
4.5. Розрив сталки(ок)
Наступний критерій бракування каната – розрив сталки(ок). Пропонується такий саме підхід як і в НПАОП 0.00-1.80-18 – канат слід негайно вибракувати.
4.6. Корозія
Далі розглянемо як пропонується в ДСТУ ISO 4309:2017 оцінювати наявність корозії каната.
Розглядається три види корозії каната: зовнішня, внутрішня та фретинг.
Зовнішня корозія виникає особливо в морських і промислових забруднених атмосферах і не тільки знижує міцність каната через зменшення площі його металевого поперечного перерізу, але також прискорює втому, викликаючи нерівну поверхню, від якої можуть поширюватися розтріскування під напругою. Сильна корозія також може спричинити зниження еластичності каната.
Внутрішню корозію важче виявити, ніж зовнішню, але вони часто виникають разом, хоча це не завжди очевидно під час візуальної перевірки каната. Якщо є підозра, канат має бути підданий внутрішньому обстеженню технічним експертом, хоча це часто може бути надзвичайно важко зробити.
Зовнішня та внутрішня корозії також розглядалися в НПАОП 0.00-1.80-18, але без будь-яких кількісних її параметрів або характеристик, ознак, якими можливо було визначити стан каната через наявність зовнішньої та внутрішньої корозії. У таблиці 6 ДСТУ ISO 4309:2017 критерії бракування через корозію та проміжні ступені тяжкості.
Тут слід зауважити, що в цій таблиці розглядається новий тип корозії, який застосовується до канатів – це фретинг-корозія. У разі наявності цього виду корозії має бути проведене додаткове дослідження та в разі будь-яких сумнівів щодо тяжкості пошкодження, канат слід вибракувати.
Для прикладу розглянемо частину таблиці 6 цього стандарту.
Таблиця 6
Критерії вибракування через корозію та проміжні ступені тяжкості
| Тип корозії | Стан | Ступінь тяжкості |
| Зовнішня корозія | Ознаки окислення поверхні, але їх можна витерти.
Поверхня дроту шорстка на дотик. Поверхня дроту з великими виразками та провислий дріт |
Поверхневий – 0 %
Висока – 60 % c Вибраковування – 100 % |
| Внутрішня корозія | Очевидні видимі ознаки внутрішньої корозії, тобто уламки корозії, що виділяються з западин між зовнішніми сталками | Вибракування – 100 %
або якщо технічний експерт вважає це можливим, внутрішнє обстеження відповідно до процедури, описаної в Додатку C |
| Фретинг-корозія | Процес фретингу передбачає виділення дрібних частинок сталі з дротів через те, що сухі дроти та сталки постійно стираються разом, а потім окислюються та утворюють внутрішні корозійні залишки, які проявляються у вигляді сухого порошку, схожого на червону рум’яну. | Докази такої характеристики слід додатково дослідити, і якщо є будь-які сумніви щодо її тяжкості, канат слід вибракувати (100 %).
|
Автори цього стандарту рекомендують під час оцінки каната за шорсткістю поверхні дротинок розрізняти корозійні пошкодження канатів з оцинкованими дротами і дротами без покриття. Окислення оцинкованих дротів може призвести до того, що поверхня дроту також буде шорсткою на дотик, але загальний стан сталевого дроту може бути не таким серйозним, як у дротів без покриття. У таких випадках технічний експерт може розглянути можливість застосування нижчого ступеня тяжкості корозійного пошкодження та внеску до «об’єднаного впливу» від зазначеного вище в цій таблиці.
Настав час пояснити, що таке «об’єднаний вплив». Спочатку з’ясуємо, що таке «ступінь тяжкості». Згідно визначення цього терміну, наведеного в ДСТУ ISO 4309:2017, це кількість пошкоджень, виражена у відсотках щодо відповідного індивідуального критерію вибраковування.
Ступінь може стосуватися будь-якого окремого виду пошкодження, наприклад, обриву дротів або зменшення діаметра або втрати металевої площі, яку виявлено магнітним методом контролю (MRT) або об’єднаного впливу більш ніж одного виду пошкодження, наприклад, обрив дротів і зменшення діаметра або обрив дротів, зменшення діаметра та корозія, які мають місце на тій самій ділянці каната довжиною 6d.
Оцінка стану каната через розрахунок об’єднаного впливу більш ніж одного виду пошкодження є ще однією новинкою, що пропонується ДСТУ ISO 4309:2017. Як розраховується об’єднаний вплив декількох видів пошкоджень буде розглянуто нижче в цій публікації.
4.7. Втрата металевої площі
Втрата металевої площі це зміна площі металевого поперечного перерізу, виражена у відсотках від номінальної площі металевого поперечного перерізу нового каната.
Втрата металевої площі зазвичай пов’язана з такими пошкодженнями, як рівномірна корозія, спрацювання, стирання/механічне пошкодження або обриви дроту
4.8. Деформація. Механічні пошкодження
Опис цих критеріїв бракування досить докладно висвітлений у підрозділі 6.6 ДСТУ ISO 4309:2017.
Деформація в цьому стандарті класифікується як видиме відхилення каната від його нормальної форми. Зазвичай деформація призводить до нерівномірного розподілу напружень у канаті в зоні деформації, яка часто виявляється місцевою.
Розглянемо критерії вибраковування для найбільш поширених типів деформацій, наведених у ДСТУ ISO 4309:2017:
1) канати з кошикоподібною або ліхтаревою деформацією (див. рисунок 7) мають бути негайно вибракувані або, за умови, що довжина каната, що залишилася, перебуває у придатному для експлуатації стані, уражена частина має бути видалена.
Рисунок 7 – Кошикоподібна деформація
Кошикоподібна або ліхтарева деформація, яку також називають «пташиною кліткою», є результатом різниці в довжині осердя каната та зовнішнього шару сталок. Різні механізми можуть викликати цей тип деформації.
Якщо, наприклад, канат проходить по блоку або на барабані під великим кутом відхилення, він спочатку торкається реборди шківа або канавки барабана, а потім скочується в нижню частину рівчака або канавки. Ця дія розкриває зовнішні сталки більшою мірою, ніж осердя каната, створюючи різницю в довжині цих елементів каната.
При наїзді на тугий блок, тобто блок із занадто малим радіусом рівчака, дротяний канат стискається. Це зменшення діаметра одночасно призводить до збільшення довжини каната. Оскільки зовнішній шар сталок стискається і подовжується більшою мірою, ніж осердя каната, цей механізм знову створює різницю в довжині між цими елементами каната. В обох випадках блоки та барабан здатні зміщувати ослаблені зовнішні сталки та ущільнювати різницю довжини в одному місці в системі запасування (поліспасті), де вона виглядає як кошикоподібна або ліхтарева деформація;
2) канати з випинанням або викривленням осердя (див. рисунок 8) або сталки (див. рисунок 9) мають бути негайно вибракувані або, за умови, що залишкова довжина каната перебуває в придатному для експлуатації стані, ушкоджена частина має бути видалена;
Рисунок 8 – Випинання осердя – Одношаровий канат
Рисунок 9 – Випинання або викривлення сталки
3) канати з перекручуванням (див. рисунок 10) мають бути негайно вибракувані;
Рисунок 10 – Перекручування
4.9. Теплові пошкодження (включаючи електричну дугу)
Канати, які зазвичай не експлуатуються при температурі, але були піддані надзвичайно сильному термічному впливу, зовні впізнаваному за пов’язаними тепловими кольорами, утвореними в сталевих дротах, та/або явною втратою мастила з канату, повинні бути негайно вибракувані.
Якщо два або більше дротів постраждали локально через електричну дугу, наприклад через неправильно заземлені зварювальні дроти, канат слід вибракувати. Це може статися в точці, де струм входить або виходить з каната.
У наступній частині публікації будуть розглянуті додатки до ДСТУ ISO 4309:2017.