Обоснование норм дефектности сварных соединений грузоподъемных кранов

при изготовлении или ремонте конструкций грузоподъемных кранов.

Ультразвуковой контроль - наиболее универсальный из физических методов неразрушающего контроля. Хорошая выявляемость непроваров и трещин, в том числе трещин, возникающих в процессе эксплуатации грузоподъемных кранов, позволяет широко использовать ультразвуковой контроль как при контроле качества изготовления и ремонта конструкций, так и при оценке их технического состояния в процессе эксплуатации грузоподъемных кранов.

Магнитопорошковый контроль, целесообразен для выявления поверхностных дефектов, не обнаруживаемых при визуальном контроле. Этот метод может быть использован как при контроле основного металла, так и при контроле сварных швов, причем в последнем случае, как правило, не требуются снятие усиления шва или обеспечение плавных переходов от наплавленного металла к основному. Поэтому, магнитопорошковый контроль целесообразно применять при контроле сварных швов и околошовных зон в процессе изготовления или ремонта конструкций из высокопрочных низколегированных сталей, а также при техническом диагностировании эксплуатируемых грузоподъемных кранов. В то же время, поскольку для намагничивания необходима определенная зона, для некоторых элементов конструкций магнитопорошко-вый контроль не может быть использован. В этом случае его целесообразно заменить капиллярным или вихретоковым контролем. Однако, при капиллярном контроле сварных швов необходимо обеспечить плавные переходы от наплавленного метал-

ла к основному и удалить грубую чешуйчатость сварных швов, а при вихретоковом контроле -снять усиление швов.

Характерная особенность акустико-эмиссион-ного метода - возможность обнаружения только развивающихся дефектов, позволяющая классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности, позволяет эффективно его использовать при оценке технического состояния конструкций в процессе эксплуатации грузоподъемных кранов. Однако следует отметить, что более широкое применение акустико-эмиссионного контроля ограничивается его достаточно сложной технологией, дороговизной оборудования и высокими требованиями к квалификации персонала.

Выводы

1. Для неразрушающего контроля сварных конструкций грузоподъемных кранов рекомендуется использовать следующие методы контроля: ультразвуковой, радиационной, магнитопорошко-вой, капиллярный, вихретоковый, акустико-эмиссионный, визуальный и измерительный.

2. Выбор определенного метода неразрушающего контроля должен основываться на анализе:

- объекта контроля (основной металл, сварные швы);

- контролируемого материала (низкоуглеродистые, низколегированные, низкопрочные низколегированные стали);

- видов деятельности (изготовление, ремонт, техническое диагностирование).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федеральный закон "О промышленной безопасности опасных производственных объектов". — 2-е изд., с изм. — М.: ФГУП "Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России", 2004. — 28 с.

2. Коновалов Н.Н. Методы неразрушающего контроля сварных конструкций подъемных сооружений // Безопасность труда в промышленности. —2004. — № 5. — С. 31—35.

УДК 656:658.562

ОБОСНОВАНИЕ НОРМ ДЕФЕКТНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ

Н.Н. Коновалов

ФГУП "НТЦ "Промышленная безопасность". г. Москва E-mail: ntc@safety.ru

Наиболее распространенными объектами при неразрушающем контроле грузоподъемных кранов являются сварные соединения. Для выполнения работ по неразрушающему контролю должна быть разработана нормативно-техническая документация, содержащая нормы допустимости сварочных дефектов. Учитывая, что технологические нормы обеспечивают достаточно высокую работоспособность сварных соединений, они могут быть использованы при оценке эксплуатационных требований к нормам допустимости дефектов.

Учитывая необходимость обеспечения про- Российской Федерации постановлением от мышленной безопасности всего комплекса опас- 28.03.01 № 241 "О дополнительных мерах по обес-ных производственных объектов, Правительство печению промышленной безопасности опасных

Известия Томского политехнического университета. 2004. Т. 307. № 7

производственных объектов на территории Российской Федерации" поручило Госгортехнадзору России организовать работы по развитию и внедрению системы неразрушающего контроля [1]. Целью системы неразрушающего контроля является повышение уровня эксплуатационной безопасности технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах, достигаемое за счет повышения достоверности, воспроизводимости, сопоставимости результатов неразрушающего контроля и принятия своевременных и адекватных решений по обеспечению промышленной безопасности.

Таблица. Основные нормативные технические документы, регламентирующие требования к качеству сварных конструкций грузоподъемных кранов

Индекс Наименование Типы грузоподъемных кранов, на которые распространяется документ

РД 22-207-88 [2] Машины грузоподъемные. Общие требования и нормы на изготовление Башенные строительные, стреловые самоходные, переносные стрелового типа

ОСТ 36-62-81 [3] Оборудование грузоподъемное. Общие технические условия Монтажные всех типов

ОСТ 24.090.63-87 [4] Оборудование подъемно- транспортное. Требования к изготовлению сварных металлоконструкций Мостовые, портальные, козловые, подвесные и опорные, однобалочные и двухбалочные, консольные грузоп одъем ностью до 100 т включительно, железнодорожные

Наиболее распространенными объектами нераз-рушающего контроля являются сварные соединения. Проведение контроля возможно при наличии документации, содержащей нормы допустимости сварочных дефектов: непроваров, подрезов, пор, шлаковых включений, раковин и т.п. Многочисленные данные практики показывают, что места исправления дефектов часто могут служить потенциальными очагами разрушения конструкций в процессе эксплуатации грузоподъемных кранов. Причиной этого являются отрицательные последствия повторной сварки, а именно: остаточные напряжения растяжения, появление малопластичных структур, появление микротрещин с их склонностью к дальнейшему развитию и т.п. Необоснованная ремонтная сварка может причинить больший вред, чем не устранённый дефект. Таким образом, исправление сварных соединений с малозначительными дефектами целесообразно исключить в целях сохранения работоспособности сварных конструкций.

Для обоснования норм допустимости дефектов сварных соединений грузоподъемных кранов целесообразно рассмотреть нормативные технические документы, которые долгое время использовались и в ряде случаев используются в настоящее время при регламентировании требований к качеству сварных конструкций грузоподъемных кранов (таблица).

ОСТ 36-62-81 и ОСТ 24.090.63-87 применялись соответственно 19 и 11 лет, а РД 22-207-88 действует и в настоящее время [2-4]. ОСТ 36-62-81 и ОСТ 24.090.63-87 заменены, соответственно, на РД 36-62-00 [5] и РД 24.090.63-98 [6]. Однако, требования к качеству сварных конструкций существенно не изменились. Приведенные в них нормы допустимости дефектов являются технологическими и так как они обеспечивают безопасную эксплуатацию сварных конструкций, то могут быть взяты за основу при совершенствовании норм. При этом могут быть сняты требования к качеству соединении, которые не связаны с влиянием дефектов на несущую способность конструкций. При разработке норм допустимых дефектов целесообразно проанализировать апробиро-

г " "

ванные нормы и за основу взять наиболее "мягкие".

Требования к качеству изготовления сварных конструкций грузоподъемных кранов имеют ряд существенных недостатков:

1. Оговорены не все встречающиеся сварочные дефекты, например, кратеры (ОСТ 36-62-81, РД 36-62-00).

2. Не оговорена допустимость использования сварных соединений с конструктивными неп-роварами (РД 22-207-88, ОСТ 36-62-81, РД 3662-00, и ОСТ 24.090.63-87, РД 24.090.63-98). По отдельным конструкциям (например, кранов мостового типа) протяженность таких соединений достигает 70 % и более.

3. Допустимые размеры дефектов часто не обоснованно задаются в процентах от номинальной толщины свариваемых элементов. При этом весьма незначительные дефекты могут являться недопустимыми. Например, при толщине 4 мм пора диаметром 0,4 мм является уже предельно допустимой (ОСТ 36-62-81, РД 36-62-00).

4. Не учитываются возможности неразрушающих методов контроля. Например, ОСТ 36-62-81 и РД 36-62-00 регламентируют суммарную величину непроваров, пор и включений по сечению шва.

5. Требования к качеству сварных соединений (за исключением РД 22-207-88) не зависят oт их нагруженности.

7. В качестве нормативных показателей применяются показатели, мало связанные с опасностью дефектов, например, суммарная длина дефектов на единице длины (площади) шва (РД 22-207-88, ОСТ 36-62-81, РД 36-62-00, ОСТ 24.090.63-87 и РД 24.090.63-98).

Из рассматриваемых норм наиболее приемлемыми является нормы, приведенные в РД 22-20788, где требования к качеству сварки дифференци-

рованы в зависимости от действующих на сварное соединение нагрузок. При сварке более жесткому контролю подлежат наиболее нагруженные сварные соединения. Использование неоправданно жестких норм допустимых дефектов приводит к излишней перебраковке сварных швов. Следовательно, при использовании РД 36-62-00 и РД 24.090.6398 увеличивается вероятность необоснованной браковки конструкций.

ОСТ 36-62-81

1 РД 22-207-88

ОСТ 24.090.63-87

РД 22-207-88

5 10 15 20 25 30 Толщина, мм

Рисунок. Предельно допустимые размеры поверхностных пор и раковин

Кроме того, различия в нормах допустимости дефектов по одним и тем же соединениям свидетельствуют о недостаточной обоснованности норм, приведенных в РД 22-207-88, РД 36-62-00 и РД 24.090.63-98.

Дефекты могут быть нормированы на основе применения зависимостей "размер дефекта - толщина свариваемых элементов". На рисунке в качестве примера приведены зависимости "размеры поверхностных пор и раковин - толщина свариваемых элементов". При нормировании дефектов целесообразно в соответствии с РД 22-207-88 с учетом действующих на соединение нагрузок ввести кате-

гории сварных соединений. Так как нормы допустимости дефектов, содержащиеся в ОСТ 36-62-81 и ОСТ 24.090.63-87, распространяются на сварные соединения независимо от действующих на них нагрузок, то эти нормы могут применяться для корректировки требований к качеству сварных соединений любых категорий.

Так как нормы допустимости сварочных дефектов обычно являются не расчетными, а назначаются волевым решением, в различных странах, отраслях и фирмах нормы по одним и тем же сварным соединениям могут различаться до десяти раз и более [7, 8]. Исходя уже из этого, можно сделать вывод, что значительная часть исправлений сварных соединений необоснованна и перерасход материальных средств на устранение "допустимых дефектов" можно исключить.

С использованием апробированных норм допустимости дефектов разработаны требования к качеству сварных соединений при ремонте конструкций строительных кранов.

Выводы

1. Нормы допустимости дефектов должны гарантировать необходимые прочностные свойства сварных соединений и учитывать технологические возможности сварочного производства.

2. Предложен метод обоснования норм допустимости дефектов в сварных соединениях, использующий апробированные нормы (на основе применения зависимостей "размер дефекта -толщина свариваемых элементов"). Данный метод может быть использован при нормировании различных видов дефектов.

4

3

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Безопасность промышленного комплекса / Колл. авт. — М.: МГФ "Знание", Государственное унитарное предприятие "Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России", 2002. — 464 с.

2. РД 22-207-88. Машины грузоподъемные. Общие требования и нормы на изготовление. Введен впервые. Введ. 01.07.89. — М.: ВНИИСтройдормаш, 1988. — 57 с.

3. ОСТ 36-62-81. Оборудование грузоподъемное. Общие технические требования. Введен впервые. Введ. 01.01.82. — М.: ВНИИмонтажспецстрой, 1981. —84 с.

4. ОСТ 24.090.63-87. Оборудование подъемно-транспортное. Требования к изготовлению сварных металлоконструкций Введен взамен ОСТ 24.090.63-81. Введ. 01.07.88. — М.: ВНИ-ИПТМАШ, 1988. —23 с.

5. РД 36-62-00. Оборудование грузоподъемное. Общие технические требования. Взамен ОСТ 36-62-81. Введ. 01.01.01. Сборник документов. Серия 10. Выпуск 9. — М.: Государственное унитарное предприятие "Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России", 2002. — С. 156.

6. РД 24.090.63-98. Оборудование подъемно-транспортное. Требования к изготовлению, ремонту и реконструкции металлоконструкций грузоподъемных кранов. Введен взамен ОСТ 24.090.63-87. Введ. 01.01.99. — М.: ВНИИПТМАШ, 1998. — 35 с.

7. Волченко В.Н. Статистическое обоснование норм и предложения по оценке допустимой дефектности сварных соединений // Сварочное производство. —1971. — № 11. — С. 22—26.

8. Злепко В.Ф., Гребенник В.С. Диагностика и эксплуатационная надежность металла энергооборудования // Радиографические методы контроля дефектности и напряженного состояния сварных швов теплосилового оборудования: В сб. научных трудов ВТИ / Под ред. В.П. Калинина. — М., 1988. — С. 3—9.