Браковка каната электротали: обрыв проволок, износ, коррозия

Канат электротали — наиболее ответственный несущий компонент всей установки, напрямую определяющий безопасность подъема и безопасность персонала. Многие пользователи ошибочно полагают, что канат «подлежит замене после двух лет службы» или что «если не оборвался — можно продолжать работу». Такие представления не только неверны, но и опасны. Критерии браковки каната регламентированы государственным стандартом — ГОСТ 5972-2016 «Краны. Канаты стальные. Техническое обслуживание, осмотр и браковка», который является эквивалентным принятием ISO 4309. Стандарт устанавливает количественные показатели обязательного списания по пяти параметрам: обрыв проволок, износ, коррозия, деформация и термическое повреждение. Рассмотрим каждый из них подробно.

Каковы критерии браковки каната электротали?

О: Согласно ГОСТ 5972-2016, канат подлежит списанию при выполнении любого из следующих условий: ① количество обрывов проволок на шаге свивки достигает 10% (крестовая свивка) или 5% (односторонняя свивка) от общего числа проволок; ② уменьшение диаметра вследствие износа или коррозии достигает 7% номинального диаметра; ③ наличие перекручивания, сплющивания, бочкообразной деформации, повреждения электрической дугой или иных деформаций и термических повреждений; ④ разрушение целой пряди. Подробные методики оценки и таблицы предельных значений приведены в соответствующих разделах настоящей статьи.

Критерии браковки по обрыву проволок

Обрыв проволок — наиболее распространенный и опасный вид отказа каната. Стандарт устанавливает в качестве единицы статистического учета «длину шага свивки» (то есть линейное расстояние, соответствующее одному полному обороту пряди вокруг оси каната) и определяет различные пороговые значения для канатов крестовой и односторонней свивки.

Метод определения шага свивки: Шаг свивки зависит от диаметра стального каната. При номинальном диаметре каната d≤14 мм длина одного шага свивки ≈ 6d (например, для каната диаметром 11 мм электротали CD1-3t шаг свивки ≈ 66 мм); при 14 мм 30 мм шаг свивки ≈ 8d. При практическом измерении на поверхности каната выбирается произвольная прядь, отмечается начальная точка маркером, затем вдоль оси каната отсчитывается до места, где эта прядь совершает второй полный оборот, — расстояние между двумя точками и будет длиной одного шага свивки.

Определение концентрированных обрывов проволок: Если в пределах одного шага свивки наблюдается 2 и более обрыва проволок, сконцентрированных в одном месте, даже если общее количество обрывов не достигло порога в 10%, необходимо усилить периодичность осмотра или произвести списание каната досрочно. Такая локальная концентрация обрывов часто является признаком механического повреждения или серьезной перегрузки и представляет большую опасность, чем рассредоточенные обрывы.

Разрушение целой пряди: При полном разрушении любой пряди каната, независимо от количества обрывов проволок, канат подлежит немедленному списанию.

Критерии браковки по уменьшению диаметра каната

В процессе эксплуатации диаметр стального каната постепенно уменьшается вследствие износа наружной поверхности, внутренней коррозии и высыхания сердечника каната. Согласно ГОСТ 5972-2016 (аналог GB/T 5972-2016), канат подлежит браковке при уменьшении фактического диаметра на 7% от номинального диаметра.

Правильный метод измерения: Измерение проводится в ненагруженном состоянии. Канат натягивается, выбирается точка на расстоянии не менее 1,5 м от конца каната (вне зоны деформации от зажима), штангенциркулем выполняется два измерения в двух взаимно перпендикулярных направлениях одного поперечного сечения, за фактический диаметр принимается среднее арифметическое двух измерений. Для одного и того же каната необходимо выполнить измерения 3–5 поперечных сечений в разных местах (у конца, в средней части, вблизи барабана), за основание для оценки принимается минимальный диаметр. Пороговые значения выбраковки для стальных канатов электрических талей приведены в таблице ниже:

Уменьшение диаметра обычно вызывается тремяналожение факторами: износ наружных проволок от трения о шкив или барабан, коррозия и отслоение металла внутри, ослабляющие эффективное поперечное сечение, а также усыхание и усадка сердечника каната (пенькового или стального), из-за чего канат в целом «худеет». Любой из этих трёх факторов по отдельности может стать причиной выбраковки.

Критерии браковки по коррозии

Коррозия — «скрытый убийца» стального каната: разрушение начинается изнутри, и снаружи канат лишь слегка рыжеет, тогда как внутренние проволоки уже значительно истончились. ГОСТ 5972-2016 устанавливает три класса коррозии стального каната:

У сильно корродированного стального каната потеря разрывного усилия может достигать 30–50%. Это означает, что канат с номинальным разрывным усилием 100 кН после серьёзной коррозии фактически выдерживает лишь 50–70 кН. С учётом того, что коэффициент запаса прочности каната электротали составляет 5–6, фактический запас безопасности после коррозии может снизиться до менее чем 3. При перегрузке или ударных нагрузках риск обрыва каната крайне высок.

Для электрических талей, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности и агрессивной среды — на металлургических производствах, химических предприятиях, в портах — рекомендуется сократить периодичность полного обследования с одного раза в месяц до одного раза в две недели, а также применять специализированную консистентную смазку для стальных канатов в целях антикоррозионной защиты.

Критерии браковки каната: деформация и тепловые повреждения

Деформация и термические повреждения стального каната относятся к дефектам, при которых действует принцип «одно нарушение — немедленное списание». При обнаружении любого из перечисленных ниже признаков канат подлежит безусловной браковке, независимо от того, достигли ли показатели износа или обрыва проволок предельных значений:

Особого внимания заслуживает поражение электрической дугой. При проведении сварочных работ вблизи электрической тали, если заземляющий провод подключён неправильно, сварочный ток может пройти через стальной канат, образуя цепь. Даже одна небольшая точка ожога от электрической дуги может привести к локальному отжигу проволоки в этом месте и резкому снижению её прочности. Поэтому перед началом сварочных работ необходимо убедиться, что заземляющий провод подключён непосредственно к корпусу свариваемой детали, а не через электрическую таль или стальной канат.

Критерии выбраковки по износу

Износ стального каната подразделяется на наружный и внутренний, и критерии оценки, а также порядок действий для них различаются.

Наружный износ: возникает в результате трения наружной поверхности каната о стенки ручья шкива, поверхность барабана, крюковой блок или направляющую двутавровой балки. Наиболее очевидным признаком наружного износа является «сплющивание» проволок на поверхности каната, при котором поперечное сечение из круглого становится плоским. Если наружный износ приводит к уменьшению диаметра каната на 7% от номинального диаметра, канат подлежит списанию. При появлении выраженного одностороннего износа (когда одна сторона изношена значительно сильнее другой), даже если общее уменьшение диаметра не достигло 7%, канат также следует забраковать досрочно.

Внутренний износ: возникает в результате трения между проволоками внутри каната и не может быть обнаружен невооружённым глазом. О внутреннем износе обычно судят косвенно по данным измерения диаметра каната, а также по результатам проверки на обрывы проволок и оценки состояния смазки. Когда уменьшение диаметра, вызванное внутренним износом, сочетается с обрывами проволок, запас безопасности каната снижается в большей степени, и его необходимо своевременно выбраковать.

Распространённые заблуждения

В повседневной эксплуатации наиболее распространены следующие четыре заблуждения, каждое из которых может создать угрозу безопасности:

Заблуждение первое: «Канат заменён всего полгода назад, как он мог выйти из строя» — пригодность каната определяется не сроком службы, а фактической степенью повреждения. При работе в тяжёлых условиях эксплуатации (например, при высокой температуре, повышенной влажности, частых тяжёлых нагрузках) обрывы проволок и износ могут достичь критериев браковки и за полгода. Правильный подход — визуальный осмотр перед каждой операцией и проведение полного измерения с количественной оценкой не реже одного раза в месяц.

Заблуждение второе: «Если появилась ржавчина, достаточно смазать маслом» — консистентная смазка может лишь замедлить дальнейшее развитие коррозии, но не способна восстановить уже ослабленное коррозией поперечное сечение проволоки. Когда коррозия проникла в зазоры между прядями или появились заметные коррозионные язвы, эффективная площадь поперечного сечения проволоки уже уменьшилась, и смазка — лишь психологическое успокоение. Необходимо оценивать степень коррозии, и при сильном поражении канат следует немедленно выбраковать.

Заблуждение третье: «Всего два-три обрыва проволоки — это не страшно» — количество обрывов проволок не просто суммируется, важно, сконцентрированы ли они в пределах одного шага свивки. Если в пределах одного шага свивки наблюдается скопление нескольких обрывов, даже если их общее количество невелико, это указывает на локальное повреждение данного участка каната. Продолжение эксплуатации может привести к концентрированному разрушению в короткий срок. Канат со сгруппированными обрывами проволок должен быть забракован досрочно.

Заблуждение четвёртое: «Если диаметр не уменьшился, значит, канат безопасен» — отсутствие заметного уменьшения диаметра не гарантирует хорошее состояние каната. Внутренняя коррозия, высыхание сердечника каната, внутренний износ — все эти скрытые повреждения напрямую не отражаются на изменении диаметра. Кроме того, если на канате появились деформации в виде фонаря или перекручивания, он подлежит выбраковке, даже если диаметр полностью соответствует норме.

Как продлить срок службы каната

Продление срока службы стального каната позволяет не только снизить затраты на замену, но и, что более важно, сократить простои оборудования, связанные с заменой каната. Следующие шесть мер доказали свою эффективность на практике:

① Соблюдайте регламент смазки. Специальную консистентную смазку для стальных канатов (например, канатную смазку или графитную кальциевую смазку) следует наносить каждые две недели, уделяя особое внимание зазорам между прядями и поверхностям, контактирующим со шкивами. Назначение смазки — не только защита от коррозии, но и, что более важно, снижение трения между прядями (основной источник внутреннего износа). Перед смазкой необходимо удалить с поверхности каната стальной щёткой грязь и ржавчину, чтобы обеспечить проникновение свежей смазки в зазоры между прядями. Не используйте обычную смазку вместо специальной канатной: она обладает недостаточной адгезией и не обеспечивает проникающего смазывающего действия.

② Избегайте косого натяжения и перекоса. Электрическая таль спроектирована для подъёма груза строго в вертикальном направлении. При косом натяжении канат испытывает интенсивное трение о барабан или канатоукладчик, что приводит к серьёзному одностороннему износу. При увеличении угла наклона на каждые 10° контактное напряжение между канатом и кромкой барабана возрастает более чем на 30%. Оператор должен убедиться, что крюк находится над центром тяжести груза, прежде чем начинать подъём.

③ Предотвращайте ослабление и запутывание каната. При опускании крюка в крайнее нижнее положение на барабане должно оставаться не менее 3 витков каната (не считая крепления). Неправильная укладка каната на барабане («перескакивание» или «зажатие» витков) приводит к сдавливанию и износу соседних витков, ускоряя локальный износ. При обнаружении неровной укладки необходимо своевременно отрегулировать канатоукладчик или заменить механизм укладки.

④ Избегайте ударных нагрузок. Резкий подъём или аварийная остановка создают ударную нагрузку, значительно превышающую номинальную, что может привести к локальной перегрузке каната и скрытым внутренним обрывам проволок. Подъём следует начинать с плавным ускорением, а при опускании — приостановить движение на высоте около 300 мм от пола, затем медленно опустить груз.

⑤ Предотвращайте трение о элементы конструкции. Во время работы канат не должен соприкасаться с элементами стальной конструкции крана: главной балкой, концевой балкой, опорами и т.д. Если на поверхности каната обнаружены регулярные следы трения (повторяющееся трение в одном и том же месте), необходимо проверить центровку валов шкивов и правильность траектории каната, а также своевременно произвести регулировку.

⑥ Ведите записи осмотра. Создайте архив осмотра стального каната для каждой электрической тали, начиная с даты монтажа. Фиксируйте: результаты измерения диаметра при каждом осмотре, количество обрывов проволок, даты смазки, аномалии. Анализ динамики данных позволяет прогнозировать скорость деградации каната, заблаговременно планировать замену и избегать внезапных обрывов каната.

Часто задаваемые вопросы