Suwnica, żuraw, podest ruchomy czy układnica magazynowa mogą przez lata wykonywać tysiące podobnych cykli pracy. Każde podniesienie, opuszczenie lub przemieszczenie ładunku powoduje zmianę naprężeń w konstrukcji. Materiał stopniowo gromadzi skutki tych obciążeń, choć pojedynczy cykl nie musi przekraczać jego dopuszczalnej wytrzymałości. Z czasem mogą powstać mikropęknięcia, które rozwijają się wraz z kolejnymi cyklami. To właśnie mechanizm zmęczenia materiału stanowi jedno z poważniejszych zagrożeń dla długo eksploatowanych urządzeń transportu bliskiego.
Fot. lubritech.com.pl
Dlaczego powtarzalne obciążenia prowadzą do pęknięć?
Zmęczenie materiału różni się od uszkodzenia spowodowanego jednorazowym przeciążeniem. Konstrukcja może pracować przy obciążeniach mieszczących się w przyjętych wartościach, a mimo tego po bardzo dużej liczbie cykli pojawi się pęknięcie.
Znaczenie ma przy tym nie tylko masa transportowanego ładunku. Na trwałość wpływają liczba cykli, ich częstotliwość, sposób rozpędzania i hamowania mechanizmów, drgania, udary oraz zmiany kierunku obciążenia. Urządzenie wykonujące intensywną pracę przeładunkową może więc zużywać swoją konstrukcję inaczej niż identyczny model używany sporadycznie.
Rozwojowi pęknięć sprzyjają też wcześniejsze przeciążenia, uderzenia i kolizje. Nawet jeśli po takim zdarzeniu urządzenie zachowuje prawidłową geometrię na pierwszy rzut oka, lokalne naprężenia mogą przyspieszyć dalsze zmęczenie konstrukcji.
Połączenia spawane należą do miejsc szczególnie narażonych
Pęknięcie zmęczeniowe często pojawia się tam, gdzie konstrukcja skupia naprężenia na niewielkiej powierzchni. Dotyczy to między innymi spoin oraz stref znajdujących się bezpośrednio przy nich. Geometria połączenia, karby, nieciągłości materiału czy gwałtowna zmiana przekroju mogą tworzyć miejsce inicjacji pęknięcia.
Szczególnej uwagi wymagają:
- połączenia spawane konstrukcji nośnych,
- okolice nakładek i wzmocnień,
- miejsca zmiany grubości lub przekroju elementu,
- otwory, uchwyty i punkty mocowania,
- połączenia wysięgników, ramion i podpór,
- strefy przenoszące obciążenia dynamiczne i cykliczne.
Samo zamknięcie widocznej szczeliny spoiną nie rozwiązuje problemu, jeśli nie ustalono przyczyny jej powstania. Przy urządzeniach objętych dozorem naprawy spawalnicze UDT wymagają odpowiedniej technologii, kwalifikacji wykonawcy oraz procedury dostosowanej do rodzaju konstrukcji i zakresu uszkodzenia.
Gdzie szukać problemów w różnych urządzeniach UTB?
Miejsce inicjacji pęknięcia zależy od konstrukcji urządzenia oraz sposobu przenoszenia obciążeń. W żurawiach szczególnej kontroli wymagają wysięgniki, ramy obrotowe, połączenia członów i strefy mocowania podpór. W podestach ruchomych zużycie może dotyczyć ramion, wahaczy, podstaw, dźwigarów, podpór oraz połączeń przegubowych.
W suwnicach trzeba obserwować konstrukcję nośną, okolice połączeń spawanych i miejsca narażone na częste zmiany obciążenia. W układnicach magazynowych oraz urządzeniach przeładunkowych dużą rolę odgrywa liczba powtarzalnych cykli, ponieważ maszyna może wykonywać ich bardzo dużo podczas każdej zmiany produkcyjnej.
Korozja potrafi jeszcze przyspieszyć rozwój uszkodzenia. Ubytek materiału zmniejsza przekrój przenoszący obciążenie, a wżery tworzą lokalne miejsca koncentracji naprężeń.
Małe pęknięcie może wymagać szerszej diagnostyki
Ocena zmęczenia konstrukcji nie powinna ograniczać się do oględzin miejsca, w którym pojawiła się szczelina. Trzeba ustalić jej zasięg, kierunek propagacji oraz możliwą przyczynę. Pomagają w tym odpowiednio dobrane badania nieniszczące, między innymi metody penetracyjne, magnetyczno-proszkowe lub ultradźwiękowe.
Znaczenie ma również historia urządzenia. Liczba cykli, charakter obciążeń, wcześniejsze naprawy i wykorzystanie resursu pomagają ocenić, czy uszkodzenie ma charakter lokalny, czy wskazuje na szersze zużycie konstrukcji.
Pęknięcia zmęczeniowe rzadko powinny być traktowane jak zwykła usterka warsztatowa. W urządzeniach transportu bliskiego dotyczą części, które przenoszą duże i zmienne obciążenia, dlatego wymagają rzetelnej diagnostyki oraz właściwie przygotowanej technologii naprawy. Lubritech wykonuje naprawy i modernizacje urządzeń objętych dozorem UDT, TDT i WDT, wraz z badaniami i dokumentacją potrzebną przy dalszym dopuszczeniu sprzętu do eksploatacji.
Konferencje Inżynieria
WIEDZA. BIZNES. ATRAKCJE
Sprawdź najbliższe wydarzenia
