Отправить статью по E-mail Влияние эксплуатационных факторов на прочностные характеристики стальных канатов
- Авторы: Вдовина Е.Е.1
-
Учреждения:
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
- Выпуск: Том 1 (2025)
- Страницы: 317-318
- Раздел: ЧАСТЬ I. Цифровые технологии в машиностроении: материаловедение и металлообработка
- Статья получена: 22.05.2025
- Статья одобрена: 06.06.2025
- Статья опубликована: 02.11.2025
- URL: https://rjpbr.com/osnk-sr2025/article/view/680167
- ID: 680167
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Механические испытания стальных канатов важны для оценки их остаточного ресурса, предотвращения аварий из-за потери прочности и разработки норм безопасной эксплуатации.
Цель — определить влияние эксплуатационного износа на механические свойства стальных канатов.
Методы. Стальные канаты и пряди стальных канатов были испытаны на разрыв на универсальной испытательной машине TIRAtest 2800, проволоки внешней оплетки стального каната были испытаны на разрыв на универсальной испытательной машине Н5КТ-0536 Tinius Olsen и на трехточечный изгиб прибором для перегиба НГ 1–2.
Объект исследования: канаты стальные марки У8 оцинкованные гальваническим методом (ГОСТ 1435-99 [1]), взятые с участка аварии на ОАО «Завод Продмаш». Условия эксплуатации: нагрузка — 10 т, время работы — 2 месяца, рабочая среда группы 1 (соляная кислота) [2].
В результате аварии на линии горячего цинкования произошел обрыв в месте крепления траверсы, несущей цинкуемые изделия, одного из двух стальных канатов.
Образцы были отобраны из нерабочей зоны каната (намотана на барабан), из рабочей зоны на расстоянии 10 м, 6 м и 2 м от крепления траверсы с подвергшегося разрушению и с исходного канатов. Было испытано на разрыв по три образца подвергшегося разрушению и целого стальных канатов, по три образца прядей подвергшегося разрушению и целого канатов, по три образца проволок внешней оплетки подвергшегося разрушению и целого канатов; на перегиб было испытано также по три образца проволок внешней оплетки подвергшегося разрушению и целого канатов.
Результаты. В ходе испытаний на разрыв (рис. 1) были получены значения снижения предела прочности разрушенного каната — на 58 % (с 5766 до 2416 МПа), для отдельных прядей и проволок снижение составило 70 % (с 2416 до 1933 МПа) и 40 % (с 1610 до 955 МПа) соответственно.
Рис. 1. Процесс испытания пряди стального каната на разрыв
В ходе испытаний на перегиб разрушенный канат выдерживал в 3 раза меньше циклов перегиба по сравнению с целым (9 циклов против 27).
Выводы. В результате износа при эксплуатации в агрессивной среде (контакт с соляной кислотой и ее парами) и механического воздействия (трения) резко падают прочностные характеристики материала (снижение предела прочности для каната на 58 %, для пряди — на 70 % и на 40 % — для проволоки) и его механические свойства (уменьшение циклов перегиба с 27 до 9), что и приводит к обрыву каната до истечения срока эксплуатации изделия. Причиной снижения прочностных характеристик каната является водородное охрупчивание, вызванное проникновением водорода в металл во время работы в парах соляной кислоты [3].
Полный текст
Обоснование. Механические испытания стальных канатов важны для оценки их остаточного ресурса, предотвращения аварий из-за потери прочности и разработки норм безопасной эксплуатации.
Цель — определить влияние эксплуатационного износа на механические свойства стальных канатов.
Методы. Стальные канаты и пряди стальных канатов были испытаны на разрыв на универсальной испытательной машине TIRAtest 2800, проволоки внешней оплетки стального каната были испытаны на разрыв на универсальной испытательной машине Н5КТ-0536 Tinius Olsen и на трехточечный изгиб прибором для перегиба НГ 1–2.
Объект исследования: канаты стальные марки У8 оцинкованные гальваническим методом (ГОСТ 1435-99 [1]), взятые с участка аварии на ОАО «Завод Продмаш». Условия эксплуатации: нагрузка — 10 т, время работы — 2 месяца, рабочая среда группы 1 (соляная кислота) [2].
В результате аварии на линии горячего цинкования произошел обрыв в месте крепления траверсы, несущей цинкуемые изделия, одного из двух стальных канатов.
Образцы были отобраны из нерабочей зоны каната (намотана на барабан), из рабочей зоны на расстоянии 10 м, 6 м и 2 м от крепления траверсы с подвергшегося разрушению и с исходного канатов. Было испытано на разрыв по три образца подвергшегося разрушению и целого стальных канатов, по три образца прядей подвергшегося разрушению и целого канатов, по три образца проволок внешней оплетки подвергшегося разрушению и целого канатов; на перегиб было испытано также по три образца проволок внешней оплетки подвергшегося разрушению и целого канатов.
Результаты. В ходе испытаний на разрыв (рис. 1) были получены значения снижения предела прочности разрушенного каната — на 58 % (с 5766 до 2416 МПа), для отдельных прядей и проволок снижение составило 70 % (с 2416 до 1933 МПа) и 40 % (с 1610 до 955 МПа) соответственно.
Рис. 1. Процесс испытания пряди стального каната на разрыв
В ходе испытаний на перегиб разрушенный канат выдерживал в 3 раза меньше циклов перегиба по сравнению с целым (9 циклов против 27).
Выводы. В результате износа при эксплуатации в агрессивной среде (контакт с соляной кислотой и ее парами) и механического воздействия (трения) резко падают прочностные характеристики материала (снижение предела прочности для каната на 58 %, для пряди — на 70 % и на 40 % — для проволоки) и его механические свойства (уменьшение циклов перегиба с 27 до 9), что и приводит к обрыву каната до истечения срока эксплуатации изделия. Причиной снижения прочностных характеристик каната является водородное охрупчивание, вызванное проникновением водорода в металл во время работы в парах соляной кислоты [3].
Об авторах
Елизавета Евгеньевна Вдовина
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Автор, ответственный за переписку.
Email: Elizabeth.Elizabeth2002@yandex.ru
студентка, группа 4425-280302D, институт естественных и математических наук
Россия, СамараСписок литературы
- ГОСТ 1435-99. Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия. Москва: Издательство стандартов, 2001. 25 с. https://promgroupchel.ru/upload/iblock/5e6/GOST-1435_99.pdf?ysclid=mg6dk76khe19221626
- ТР ТС 032/2013. О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением. Москва: Стандартинформ, 2014. 120 с.
- Синютина С.Е., Вигдорович В.И. Некоторые аспекты наводораживания металлов // Вестник российских университетов. Математика. 2002. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/nekotorye-aspekty-navodorazhivaniya-metallov
Дополнительные файлы
