Методика контроля и повышения несущей способности металлоконструкций строительных машин в процессе эксплуатации

• Автор: Кузьмин, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 196 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Характеристика и некоторые особенности сварных несущих металлоконструкций строительных машин
1.2. Методы исследований структуры и свойств конструкционных сталей, применяемых для изготовления элементов МК строительных машин
1.3. Влияние структурно-чувствительных параметров па свойства металла
сварных конструкций
1.4. Современные методы косвенного определения напряжений в элементах
металлических конструкций
1.5. Оценка напряженно-деформированного состояния сварных несущих МК
строительных машин при их эксплуатации и ремонте
1.6. Усиление элементов несущих металлоконструкций эксплуатируемых
строительных машин при ремонтно-восстановительных работах
1.6.1. Основные причины усиления
1.6.2. Методики усиления
1.6.2.1. Усиление увеличением сечения
1.6.2.2. Усшшние изменением конструктивной схемы
1.6.2.3. Усиление приклейкой элементов внешнего армирования
1.6.2.4. Усиление за счет восстановления структуры металла в опасных зонах концентрации напряэ/сешш контролируемой термогщклической обработкой
1.6.3. Особенности усиления металлоконструкций под нагрузкой
1.7. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАРНЫХ МК СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
2.1. Обоснование и выбор материала исследования
2.2. Разработка методики механических испытаний
2.3. Разработка методики термической обработки
2.4. Разработка методики металлографического анализа
2.5. Разработка методики пассивного феррозондового контроля
2.5.1. Подготовка к проведению экспериментальных исследований
2.5.2. Проведение пассивного феррозондового контроля
2.6. Разработка методики получения в конструкционных сталях структур с заданной степенью дисперсности
Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ
ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕТАЛЛА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
3.1. Предпосылки для получения в конструкционных сталях структур металла
с обычными и повышенными прочностными свойствами
3.2. Разработка методики поэтапного пассивного феррозондового контроля структурных изменений в малоуглеродистых и низколегированных сталях
в процессе термического воздействия
3.3. Разработка методики оценки влияния режимов термической обработки на механические свойства конструкционных сталей
3.4. Разработка методики оценки влияния холодной пластической деформации на структуру и свойства конструкционных сталей
3.5. Разработка методики оценки действующих напряжений в конструкционных сталях при их малоцикловом упруго-пластическом деформировании
3.5.1. Область упругого деформирования
3.5.2. Область пластического деформирования
Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ И ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАРНЫХ МК ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
4.1. Разработка методики выявления в элементах сварных несущих металлоконструкций локальных зон концентрации напряжений и определения в
них действующих напряжений
4.2. Разработка методики усиления металла в выявленных опасных локальных зонах концентрации напряжений контролируемой термоциклической обработкой
4.3. Особенности разгрузки элементов сварных несущих конструкций перед
их усилением
4.4. Апробация методики контроля и повышения несущей способности металлоконструкций строительных машин в процессе эксплуатации
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы и направленность исследований. Проблема повышения надежности и безопасности эксплуатации строительных машин (СМ) с каждым годом становится все более актуальной, так как их старение в значительной степени опережает темпы технического перевооружения. При этом одной из наиболее важных задач, способствующих решению указанной проблемы, является задача по поддержанию несущей способности металлоконструкций (МК) строительных машин, то есть их способности выдерживать заданную нагрузку, обеспечивая нормальную эксплуатацию без потери функциональных качеств. Решение этой задачи при эксплуатации техники по техническому состоянию возможно путем оценки фактического напряженно-деформированного состояния (НДС) несущих МК при проведении их технического диагностирования, предписываемого нормативно-технической документацией Ростехнадзора (РД 10-112-97) и Госстроя России (СП 12-105-2003).
Оценка фактического НДС МК строительных машин представляет значительные трудности, так как требует учета большого количества факторов, меняющихся в процессе эксплуатации: интенсивности эксплуатации, тепловых и механических нагрузок; конструктивных и технологических концентраторов напряжений; остаточных напряжений; накопленных дефектов (вследствие прохождения процессов усталости, коррозии, пластической деформации); структурных изменений металла (вследствие старения, деформационно-термических воздействий, применения сварочных технологий). Так, например, наличие сварных соединений дает до 80 % отказов сварных МК, хотя объем зоны сварных соединений в МК не превышает 1,0... 1,5 % от общего объема.
Следует подчеркнуть, что к основным источникам разрушений МК следует отнести локальные зоны концентрации напряжений (КН), в которых процессы усталости, коррозии и накопления микроповреждений развиваются наиболее интенсивно. Выявление таких зон с применением известных методов и методик практически не представляется возможным

дущих наблюдений, условий эксплуатации конструкций и коррозионной стойкости материалов конструкций, степени полноты выполнения и качества текущих ремонтов. В процессе контроля НДС выявляются дефекты и повреждения конструкций, уточняются конструктивная схема объекта, а также сечения элементов и узлов, определяются нагрузки и воздействия и оценивается качество конструкционных материалов.
Так, техническое освидетельствование и испытания грузоподъемных машин должны проводиться ежегодно с целью установления соответствия их состояния правилам Ростехнадзора РФ. Оно включает в себя наружное освидетельствование всех ответственных деталей и узлов, статические и динамические испытания машин. При визуальном осмотре проверяют техническое состояния металлических конструкций и сварных соединений, состояние крюковой подвески: крюка и его крепление в обойме, канатов, блоков, осей и деталей их крепления, лестниц, площадок и ограждений, подкрановых путей и пр.
При статическом испытании, проводимом для стреловых кранов, проверяют прочность и грузовую устойчивость машины. Статические испытания при первичном техническом освидетельствовании машины, после монтажа, капитального ремонта или после изменения конструкции проводятся под нагрузкой, превышающей грузоподъемность машины на 25 %. При периодической оценке технического состояния машины испытания должны проводиться при наибольшем и наименьшем вылетах стрелы с нагрузкой, превышающей грузоподъемность на 10 %. При статических испытаниях контрольный груз поднимается на высоту 200...300 мм и выдерживается в таком положении 10 минут, после чего проверяется отсутствие остаточной деформации в элементах металлоконструкций крана. Динамические испытания грузоподъемной машины проводятся с целью проверки всех ее механизмов и тормозов. При этом нагрузка должна соответствовать максимальной грузоподъемности или превышать ее на 10 %.
Результаты оценки технического состояния записываются в паспорт машины и при положительных результатах выдается разрешение на работу с назначением даты следующего освидетельствования. Внеочередные освидетельствования и испытания машин проводятся после каждого монта-