Современные методы оценки остаточного ресурса крановых металлоконструкций

Перечень графических документов 8
Введение 9
1 Общая характеристика работы 19
1.1 Актуальность темы исследование 19
1.2 Объект исследования 20
1.3 Предмет исследования 20
1.4 Цель работы 21
1.5 Новизна и практическое применение работы 21
2 Состояние исследуемого вопроса 22
2.1 Анализ литературных источников 22
2.2 Патентный поиск по теме исследования 29
2.2.1 Регламент поиска 30
2.2.2 Патент №2292028 С1 «Способ определения остаточного ресурса металлоконструкций» 32
2.2.3 Патент №2086952 С1 «Способ определения степени механического повреждения конструкций из аустенитных и аустенитно-ферритных сталей» 34
2.2.4 Патент №2533321 С1 «Способ адаптивного прогнозирования остаточного ресурса эксплуатации сложных объектов и устройство для его осуществления» 35
2.2.5 Патент № 2641511 С2 «Способ определения механических напряжений в стальных конструкциях магнитным методом контроля» 39
2.2.6 Патент № 2383009 «Способ теплового контроля остаточных напряжений и дефектов конструкций» 44
2.2.7 Патент №2253096 «Способ оценки технического состояния оборудования в условиях эксплуатации» 50

3 Принятые сокращения 54
4 Анализ методов, применяемых для оценки технического состояния, надежности и риска грузоподъёмного оборудования 56
4.1 Исторические аспекты развития отечественных методик по экспертизе и техническому диагностированию грузоподъемных кранов 57
4.2 Научные положения и практический опыт, положенные в основу нормативных документов серии РД 10 – 112 и РД 10-138 65
4.2.1 Принятие дополнительных терминов и определений 65
4.2.2 Обоснование допустимых критериев перехода грузоподъемного крана в неработоспособное состояние 68
4.3 Анализ конструкций специальных кранов, для которых нужны дополнительные критерии оценки их состояния работоспособности в эксплуатации 80
4.4 Техническое диагностирование металлоконструкций грузоподъемных машин специального назначения. Состояние вопроса 84
4.5 Развитие области применения магнитных методов технического диагностирования 89
4.5.1 Магнитный контроль состояния элементов металлических конструкций с применением структуроскопов (коэрцитиметров) 90
4.5.2 Совершенствование методических основ контроля состояния элементов металлических конструкций с применением структуроскопов (коэрцитиметров) 99
4.5.3 Методика технического диагностирования металлических конструкций и ее использование при диагностике металлических конструкций грузоподъемного оборудования специального назначения 108
5 Технико-экономическое обоснование 117
5.1 Анализ услуг по оценке остаточного ресурса металлоконструкций различными методами 120
5.2 Анализ услуг по оценке остаточного ресурса металлоконструкций в различных организациях г. Екатеринбурга 120
5.3 Составление сметы затрат на организацию и проведение экспертизы промышленной безопасности металлоконструкций магнитными методами 126
5.3.1 Расходы на материалы и другие ресурсы 126
5.3.2 Расходы на оплату труда 127
5.3.3 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 127
Заключение 131
Список использованной литературы 133
Приложение А 143
Приложение Б 157
Приложение В 159
Приложение Г 160
Приложение Д 162
Приложение Е 163
Приложение Ж 164
Приложение З 165
Приложение И 166
Приложение К 167
Приложение Л 168
Приложение М 169
Приложение Н 170

Весь текст будет доступен после покупки

С 15 февраля 2013 года на территории Таможенного союза начали действовать технические регламенты, устанавливающие требования к продукции в области машиностроения и электротехники, в числе которых и Технический регламент таможенного союза ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования», утвержденный Решением комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011 г., № 823, содержащий обязательные требования к подъемным сооружениям (сокращенно ПС) [32].
С момента утверждения указанного Технического регламента [32] потребовался целый год на изучение его требований и подготовку производства продукции, которая соответствовала бы этим требованиям. Одна-ко, по мнению участников Таможенного союза, этого оказалось недостаточно.
С целью планомерного перевода производства на новые требования Комиссией Таможенного союза предусмотрены дополнительные переходные периоды.
В частности, до 15 марта 2015 года разрешался выпуск в обращение продукции, изготовленной в соответствии с ранее принятыми национальными нормативно-правовыми актами, при наличии сертификатов продукции, выданных до вступления в силу технических регламентов. Оборот данной продукции допускается в течение всего срока действия разреши-тельных документов.
Однако, для продукции общего и специального машиностроения, в частности, грузоподъемных кранов различных типов, этого оказалось не-достаточно. Для грузоподъемных кранов объектов использования атомной энергии (сокращенно ОИАЭ), на которые не распространяется [32], Ростехнадзором утверждены и введены в действие 16 августа 2013 г. Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов для объектов использования атомной энергии» [20], а для остальных типов грузоподъемных кранов (в части монтажа, ремонта, реконструкции, модернизации в процессе их эксплуатации) Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (ФНП ПС) (утверждены приказом Ростехнадзора от 12.11.2013 г., № 533) [34].

Весь текст будет доступен после покупки

Мостовые краны относятся к наиболее распространенному типу грузоподъемных механизмов. По мере возрастания интенсивности использования грузоподъемных машин для обеспечения механизации транспортно-технологических потоков на производстве, возрастают и требования к надежности этих машин в течении всего срока службы. В условиях сложившейся в России в настоящее время экономической ситуации предприятиям трудно изыскивать средства на обновление парка грузоподъемных машин. По этой причине большую актуальность приобретает возможность продления срока эксплуатации крана сверх нормативного.
Основным фактором ограничения ресурса конструкций является усталостное повреждение, с которым связано, как показывает опыт, до 90 % отказов грузоподъемных машин. Поэтому оценка остаточного ресурса металлоконструкций кранов становится очень актуальной.
В условиях напряженного процесса производства огромную ценность приобретают методы диагностики и прогнозирования работоспособности ГПМ без их вывода из технологического процесса и продолжи-тельной остановки.
К таким методам относятся методы неразрушающего контроля. Многие методы неразрушающего контроля способны определять пара-метры дефектов, такие как размер, форма и ориентация.
Целью неразрушающего контроля является проверка объекта исследования безопасным, надежным и экономичным способом без ущерба для оборудования или необходимости остановки эксплуатации объекта. Это противоречит разрушающим испытаниям, когда испытываемая часть может быть повреждена или разрушена во время процесса проверки.
Методы неразрушающего контроля основаны на использовании преобразования электромагнитного излучения, звука и других сигналов с помощью специального оборудования.
Методы, основанные на магнитных свойствах материалов, являются наиболее распространенными из-за их достаточно доступной стоимости и относительной простоты.
1.2 Объект исследования
Объектом исследования являются методы оценки остаточного ресурса металлоконструкций кранов.
Методы оценки остаточного ресурса и методы неразрушающего контроля основаны на использовании преобразования электромагнитного излучения, звука и других сигналов с помощью специального оборудова-ния.
Ни один метод неразрушающего контроля не будет работать для всех задач обнаружения дефектов или измерений одинаково. Каждый из методов имеет преимущества и недостатки по сравнению с другими методами.
Поэтому в каждой конкретной ситуации выбирается тот или иной метод в зависимости от задач, которые поставлены перед диагностикой и в зависимости от материала и состояния конструкции.
1.3 Предмет исследования
Магнитные методы оценки остаточного ресурса металлоконструкций, в т.ч. на основе коэрцетивной силы. Одним из магнитных методов не-разрушающего контроля является метод оценки по величине коэрцитивной силы. Этому методу уделено особенное внимание, т.к. он позволяет полно и достоверно определить фактическое состояние металла.
Коэрцитивная сила – исчисляемое в «осязаемых» физических вели-чинах, количественное и качественное выражение таких абстрактных, на первый взгляд, характеристик, как усталость и ресурс. Это простой, наглядный и выраженный в конкретных цифрах критерий, благодаря которому результаты технической диагностики получаются более понятны-ми, объективными и обоснованными.
1.4 Цель работы
Провести обзор методов оценки остаточного ресурса металлоконструкций кранов. Проанализировать их преимущества и недостатки.
Задачи исследования состоят в:
- проведении обзора и сравнении методов неразрушающего контроля и оценки остаточного ресурса металлоконструкций,
- изучении научных положений, положенных в основу нормативных документов серии РД 10 – 112 и РД 10 – 138;
- сравнении цены выполнения экспертизы различными методами;
- сравнении экономической эффективности проведения экспертизы и восстановительного ремонта и покупки нового оборудования.
1.5 Новизна и практическое применение работы
Разработан общий алгоритм технического диагностирования металлических конструкций, который использован при диагностике грузоподъемного оборудования специального назначения и доведен до практического внедрения в ряде нормативных документов.
Предложена методика по определению допустимых значений вероятностей аварий, связанных с отказами элементов механизмов подъема грузоподъемных кранов, а также примеры расчета надежности механизма после ремонта, реконструкции или модернизации.

2 Состояние исследуемого вопроса
2.1 Анализ литературных источников
Задолго до того, как появился термин «неразрушающий контроль», люди осматривали объекты, чтобы определить размер, форму и наличие визуальных дефектов поверхности, а кузнецы и вовсе «прислушивались» к металлу, чтобы по звону определить его качество и пригодность. Если говорить о временах Древнего Рима, то для поиска трещин в мраморных плитах мастера использовали муку и масло. Этот тест можно считать предком капиллярной дефектоскопии.
В 18 веке в Великобритании началась промышленная революция, которая повлекла за собой большое количество техногенных аварий и катастроф, унесшие большое количество человеческих жизней. Котлы взрывались на фабриках и заводах, тонули пароходы. Все эти трагические события привели к тому, что Американское общество инженеров- механиков котлов и сосудов под давлением опубликовали в своем журнале соответствующий кодекс котельных с требованиями обязательного регулярного визуального контроля котлов.
Переломный момент в истории НК произошел во времена второй мировой войны. Основным методом по–прежнему остался визуальный контроль, но достаточно широко стали использоваться рентген, зеркала и эндоскопы. Для того, чтобы проверить военную технику, стали использовать флуоресцентные проникающие лучи. Ультразвук для испытания материалов применялся крайне редко во время войны, поскольку оборудование находилось еще в стадии разработки. Первое эхо-импульсное оборудование было разработано примерно в 1942 году.
История российского неразрушающего контроля начинается с первого всесоюзного совещания по методам НК, прошедшего в 1937 г. под председательством академика В.Ф. Миткевича. Первая научно-техническая конференция по методам НК сварных соединений была проведена силами общества в ноябре 1958 г. в Москве при поддержке Государственного научно-технического комитета СССР. В 1963 г. был создан специальный Научный совет по теме «Новые технологии сварки и сварных конструкций», под председательством академика B.E. Патона. Члены NDT сообщества СССР внесли большой вклад в развитие международных отношений с аналогичными обществами во всем мире.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Баурова, Н.И. Методы неразрушающего контроля при диагностировании металлоконструкций [Текст] / Н.И. Баурова // Механизация строительства. – 2009. – № 12. – С. 21-23.
2. Баурова, Н.И. Визуализация методов оценки технического состоя-ния машин и строительных конструкций [Текст] / Н.И. Баурова, В.А. Зорин // Механизация строительства. –2011. – № 5. – С. 15-16.
3. Васильев, Н.В. Магнитопорошковый контроль / Н.В. Васильев, Г.А. Бигус, Н.А. Быстрова, В.В. Котельников // Учебное пособие для предварительной подготовки по неразрушающему контролю. – М. - Сертинк. - 2007. - 92 с.
4. Горицкий, В.М. Диагностика металлов / В.М. Горицкий. – М. - Металлургиздат. - 2004. – 408 с.
5. ГОСТ 27584-88. Краны мостовые и козловые электрические. Об-щие технические условия / Госстандарт. - М. - 1988. – 16 с.
6. Концевой, Е.М. Ремонт крановых металлоконструкций / Е.М. Концевой, Б.М. Розеншейн. - М. - Машиностроение. - 1979. - 206 с.
7. Липатов, А.С. Об истории развития отечественных методик по экспертизе и техническому диагностированию грузоподъемных кранов [Текст] / А.С. Липатов // Безопасность труда в промышленности. - 2013. - №2. - C. 7 - 10.
8. Липатов, А.С. Анализ конструктивных особенностей антисейсмических устройств, применяемых на мостовых кранах [Текст] / А.С. Липатов, Г.А. Емельянова // Ремонт восстановление модернизация. - М. - 2016. - № 1. - С. 9 - 12.
9. Международный стандарт ИСО 4301/1 Краны грузоподъемные. Классификация. - М. - Издательство стандартов. - 1986. - 8 с.
10. Международный стандарт ИСО 4306/1-85 Краны грузоподъемные. Термины и определения. - М. - Издательство стандартов. - 1987. - 81 с.

Весь текст будет доступен после покупки