Оценка остаточного ресурса кранов по балльной системе. Некоторые аспекты экспертизы промышленной безопасности, оценки и расчета остаточного ресурса подъемных сооружений. Проведение экспертного обследования

1. Экспертиза технических устройств – процедура оценки соответствия технических устройств и оборудования федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности, если техническим регламентом не установлена иная форма оценки.

Экспертиза промышленной безопасности технических устройств проводится:

до начала применения на опасном производственном объекте - если техническое устройство отсутствует в перечне машин и оборудования к техническому регламенту, подлежащих сертификации или декларированию, проводится экспертиза промбезопасности технического устройства;

по истечении срока службы технического устройства, установленного производителем (продление остаточного ресурса оборудования) ;

при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого технического устройства, если фактический срок его службы превышает двадцать лет ;

после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов ;

после аварий или инцидентов на опасном производственном объекте, в результате которых проводился восстановительный ремонта поврежденного технического устройства .

Проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств состоит из изучения и анализа технической документации, диагностирования, выработки мероприятий, учитывающих предотвращение износа, замену износившихся деталей и рекомендаций по эксплуатации устройства.

В соответствии со статьей 7 Федерального закона ФЗ-116технические устройства, которые применяются на опасных производственных объектах с 01.01.2014 г., подлежат экспертизе промышленной безопасности, если техническим регламентом не установлена иная форма оценки соответствия указанного устройства обязательным требованиям. Так же экспертизе подлежит все то оборудование, которое эксплуатировалось и поставлялось до 01.01.2014 г. и на которое не распространяется техрегламент.

1.1 Экспертиза пб подъемных сооружений, применяемых на опо.

а) грузоподъемные краны всех типов;

б) мостовые краны штабелеры;

в) краны-трубоукладчики;

г) краны-манипуляторы;

д) строительные подъемники;

е) подъемники и вышки, предназначенные для перемещения людей;

ж) грузовые электрические тележки, передвигающиеся по надземным рельсовым путям совместно с кабиной управления;

з) электрические тали;

и) краны-экскаваторы, предназначенные только для работы с крюком, подвешенным на канате, или электромагнитом;

к) сменные грузозахватные органы (крюки, грейферы, магниты) и съемные грузозахватные приспособления (траверсы, грейферы, захваты, стропы), используемые совместно с кранами для подъема и перемещения грузов;

л) тара для транспортировки грузов, отнесенных к категории опасных, за исключением специальной тары, применяемой в металлургическом производстве (ковшей, мульдов), а также специальной тары, используемой в морских и речных портах;

м) специальные съемные кабины и люльки, навешиваемые на грузозахватные органы кранов и используемых для подъема и перемещения людей;

н) рельсовые пути (для опорных и подвесных ПС), передвигающихся по рельсам.

ПС подлежит экспертизе промышленной безопасности:

1) до начала применения на ОПО ПС, изготовленных для собственных нужд;

2) по истечении срока службы или превышении количества циклов нагрузки такого ПС, установленных производителем;

3) при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого ПС, если фактический срок его службы превышает 20 лет;

4) после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов такого ПС, либо восстановительного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объекте, в результате которых было повреждено такое ПС.

При проведении экспертизы промышленной безопасности ПС в 4м случае, должны быть выполнены следующие работы:

полное техническое освидетельствование;

оценено качество завершенного монтажа, ремонта, реконструкции ПС;

оценена комплектность и работоспособность системы управления, указателей, ограничителей и регистраторов;

проверена комплектность и качество болтовых соединений;

подтверждено качество ремонта, реконструкции ПС либо указано на приостановку эксплуатации ПС и отправку его на исправление отмеченных несоответствий, либо разрешена дальнейшая эксплуатация ПС со снижением показателей назначения ПС (например, грузоподъемности, скоростей механизмов).

Оценка соответствия и работоспособности указателей, ограничителей и регистраторов ПС при проведении экспертизы промышленной безопасности включает проверки:

а) световых и звуковых указателей;

б) ограничителя грузоподъемности (ограничителя грузового момента, ограничителя предельного груза, в зависимости от типа ПС);

Проверка ограничителя грузоподъемности осуществляется с использованием грузов или аттестованного устройства нагружения иного типа, имеющего погрешность не более 3-х процентов.

Если грузоподъемность ПС изменяется в зависимости от вылета, положения грузовой тележки или пространственного положения иного элемента ПС, то проверка ограничителя грузоподъемности (ограничителя грузового момента) проводится не менее чем в трех точках его грузовой характеристики.

У вновь смонтированного ПС, имеющего несколько грузовых характеристик, проверку ограничителя грузоподъемности (ограничителя грузового момента) следует осуществлять для фактической конфигураций ПС и всех режимов работы ограничителя грузоподъемности (далее - ОГП).

В случае изменения конфигурации (схем запасовок, стрелового оборудования) проверки должны быть проведены повторно.

Эксплуатация ОГП с фактическом режимом работы для меньшей грузоподъемности при ошибочно или принудительно включенном режиме работы для большей грузоподъемности должна быть исключена.

При выполнении проверки проверяется автоматическое отключение всех механизмов ПС (за исключением работы механизмов на опускание груза и уменьшения грузового момента).

Автоматическое отключение механизмов должно происходить при достижении допустимой перегрузки, указанной в паспорте ПС, но не превышающей:

1) 15 процентов - для башенных (с грузовым моментом до 20 тонно-метров включительно) и портальных кранов;

2) 25 процентов - для кранов мостового типа (при этом не должно наблюдаться отрыва груза от земли);

3) 10 процентов - для остальных кранов, включая краны-трубоукладчики, подъемники (вышки) и краны-манипуляторы (кроме кранов мостового типа).

После срабатывания ограничителя грузоподъемности проверяется невозможность включения всех механизмов ПС, кроме опускания груза или уменьшения грузового момента.

в) ограничителя предельного верхнего положения грузозахватного органа, а также его предельного нижнего положения, если это предусмотрено конструкцией ПС;

Проверка ограничителя предельного верхнего положения грузозахватного органа осуществляется путем контроля с замером расстояния между верхней точкой грузозахватного органа и упором или нижней частью металлоконструкции (после остановки механизма). Данная проверка должна проводиться без груза.

Проверка ограничителя нижнего предельного положения грузозахватного органа осуществляется путем контроля остановки механизма опускания грузозахватного органа после срабатывании концевого выключателя и фактического запаса длины грузового каната после этой остановки. Если отсутствуют сведения по запасу каната в эксплуатационной документации, на барабане должно оставаться не менее полутора витков, не считая длины каната под зажимами.

г) ограничителя перемещения груза в запрещенной зоне (например, над кабиной стрелового крана на автомобильном шасси);

д) регистратора параметров (в том числе входящих в его состав часов и календаря реального времени);

е) защиты от опасного приближения к линии электропередачи (ЛЭП);

ж) координатной защиты;

з) блокировок;

и) ловителей, аварийных остановов, выключателей безопасности, ограничителей скорости подъемников;

к) устройства ориентации пола люльки подъемника (вышки) в горизонтальном положении во всей зоне обслуживания;

м) устройства блокировки подъема и поворота колен при не выставленном на опоры подъемнике (вышке), кроме винтовых опор, устанавливаемых вручную;

н) устройства аварийного опускания люльки подъемника (вышки) при отказе гидросистемы, электропривода или привода гидронасоса;

о) устройства, предназначенного для эвакуации рабочих из люлек, находящихся ниже основания, на котором стоит подъемник (вышка);

п) устройства, предохраняющего выносные опоры подъемника (вышки) от самопроизвольного выдвижения (поворота) во время движения подъемника (вышки);

р) устройством (указателем) угла наклона подъемника (вышки);

с) системы аварийной остановки двигателя с управлением из люльки и с нижнего пульта подъемника (вышки), которая должна быть снабжена кнопками "Стоп".

Проверки, не указанные выше, проводятся по требованию эксплуатирующей организации, если проверяемый параметр или проверяемая характеристика дополнительно приведены в паспортах указателей, ограничителей и регистраторов или в паспорте ПС.

Результаты проверки работоспособности после проведения всех видов испытаний ограничителей и указателей в эксплуатации оформляется актом, являющимся неотъемлемым приложением к паспорту ПС.

С изменением № 1 от 11.03.2002 г

Дата введения - 99-10-01

1. Введение

1.1. Оценка остаточного ресурса разработана применительно к башенным, стреловым несамоходным, мачтовым кранам и кранам-лесопогрузчикам (в дальнейшем «кранам»), отработавшим нормативный срок службы и согласно РД 10-112-3 подлежащим оценке остаточного ресурса.

1.2. Заложенные в настоящем РД положения могут быть использованы при оценке остаточного ресурса и других кранов.

1.3. Документ разработан на основании и в развитие РД 09-102 и РД 10-112-3.

2. Термины и определения. Нормативные ссылки

2.1. В настоящем документе приняты следующие термины и определения:

Остаточный ресурс - расчетная величина возможной наработки крана (с момента проведения обследования крана, при котором было принято решение об оценке ресурса, до достижения предельного состояния его несущих металлоконструкций), определяемая с учетом критериев повреждения конструкции.

Показатель группы классификации - показатель режима работы крана ПК, характеризующийся произведением максимального числа рабочих циклов за срок службы N u и номинального коэффициента распределения нагрузок К р.

Параметр технического состояния - показатель, характеризующий способность крана выполнять заданные функции в соответствии с требованиями нормативной и/или конструкторской документации.

Определяющий параметр технического состояния - параметр, изменение которого может привести кран в неработоспособное или предельное состояние.

Предельное состояние - состояние крана, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или неэффективно (по РД 10-112 ч. 1).

Тренд - аналитическое или графическое представление изменения переменной во времени, полученной в результате выделения регулярной составляющей динамического ряда.

Характеристическое число - произведение двух чисел - максимального количества рабочих циклов и номинального коэффициента распределения нагрузок для кранов, характеризующее заданную группу классификации (режима) крана.

3. Основные положения

3.1. Оценка остаточного ресурса проводится с целью определения возможности, условий и сроков дальнейшей эксплуатации крана в порядке и сроки, предусмотренные РД 10-112-3.

3.2. Оценка остаточного ресурса должна проводиться:

по заявке владельца крана;

по решению комиссии, проводившей экспертное обследование, в зависимости от состояния крана;

по дополнительным требованиям СКТБ БК - для кранов повышенного риска (типа КБ-403, КБ-504, КБ-572, КБ-674);

(Измененная редакция, Изм. № 1).

при эксплуатации кранов в условиях, не соответствующих паспортным данным;

по заданию органов госгортехнадзора.

3.3. Оценку остаточного ресурса проводят организации, имеющие лицензии на право проектирования (а соответственно и на проведение расчетов) подъемных сооружений и на проведение их экспертного обследования.

3.4. При оценке остаточного ресурса в качестве базовой концепции принимается подход, основанный на принципе «безопасной эксплуатации по техническому состоянию», согласно которому оценка технического состояния объекта осуществляется по параметрам технического состояния, обеспечивающим его надежную и безопасную эксплуатацию в соответствии с нормативной и конструкторской документацией. При этом величина остаточного ресурса оценивается по параметрам технического состояния, изменение которых согласно РД 10-112-3 может привести кран в неработоспособное или предельное состояние.

3.5. Оценка параметров технического состояния (в т.ч. и определяющих параметров) должна проводиться по результатам анализа технической документации проведения экспертного обследования и оперативной диагностики, анализа механических свойств и повреждений элементов крана.

4. Анализ технической документации

4.1. Анализ технической документации крана выполняется с целью выявления наиболее вероятных видов повреждения и элементов, в которых имеется высокая вероятность появления повреждений. При этом выявляются узлы и элементы, имеющие высокий уровень напряжений, узлы, по которым ранее выполнялись ремонты, а также степень загрузки крана и его элементов за срок службы.

4.2. Для проведения анализа технической документации владельцем крана должны быть представлены следующие материалы:

эксплутационные документы на кран и крановый путь (паспорт ПС, руководство по эксплуатации (РЭ) или техническое описание совместно с инструкцией по эксплуатации (ТО), инструкция по монтажу крана (ИМ), проект кранового пути);

акты обследований, предшествующих оценке остаточного ресурса, (со всеми приложениями);

справки о характере проведенных ранее ремонтов и имеющаяся расчетная документация, в т.ч. о капитально-восстановительном ремонте, с сертификатами об использованных металлах;

документы, подтверждающие объем и характер работ, выполненных краном за срок службы.

4.3. Анализ технической документации должен проводиться с учетом банка данных по разрушениям аналогичных конструкций и расчета крана для выявления уровня нагруженности и резервов несущей способности элементов конструкции.

4.4. Анализ технической документации должен завершиться составлением:

перечня (в табличной форме) узлов и элементов крана (с приложением геометрических схем), у которых в результате особенностей конструкции или технологии изготовления возможность разрушения наиболее вероятна;

списка возможных отступлений в части применения при изготовлении материалов, не заложенных в проекте (расчете) крана;

5. Проведение экспертного обследования

5.1. Целью экспертного обследования должно быть получение информации о фактическом техническом состоянии крана, оценка имеющихся дефектов, выявление причин их возникновения и развития.

5.2. Обследование крана проводится (в соответствии с требованиями РД 10-112-3 для повторного обследования крана) в смонтированном или демонтированном состоянии с учетом замечаний и уточнений, приведенных в настоящем документе.

5.3. При проверке технического состояния особое внимание следует обратить на состояние узлов, близких к своему предельному состоянию (см. п. 4.5.).

5.3.1. В этих узлах должны быть зафиксированы все имеющиеся дефекты как заводского изготовления, так и возникшие в процессе эксплуатации: трещины, погнутости, коррозия, расцентровка осей элементов, величина подрезов, характер сварных швов (выпуклый, вогнутый), непровары, наличие кратеров и т.д.

5.3.2. Особое внимание должно быть обращено на наличие и число ремонтов в зоне размещения узлов, близких к предельному состоянию (или возле них), качество ремонта. Должны быть составлены эскизы отремонтированных узлов для их последующей расчетной оценки с указанием марок примененного металла.

5.4. При обследовании должны быть зафиксированы имеющиеся дефекты и повреждения, в первую очередь, в узлах, подвергшихся капитально-восстановительному ремонту (даже если эти дефекты и повреждения не достигли своих предельных значений).

5.5. При наличии или при имевших место ранее трещинах, износах, погнутостях в несущих металлоконструкциях должны быть выявлены механизм и динамика их образования, характер развития дефектов и повреждений узлов (усталостный, случайный от перегрузки при перевозке или монтаже). Выявленные повреждения фиксируются в табличной форме.

5.6. При наличии регистратора показателей назначения в процессе обследования должны быть сняты и проанализированы записанные регистратором показания.

5.7. При обследовании особое внимание должно быть уделено оценке режима загрузки и использования крана за весь срок его службы как в дореформенный период, так и в настоящее время.

5.7.1. «Справка о характере работ, выполненных краном» может быть составлена по форме прил. Е3 к РД 10-112-3, но за подписями членов экспертной комиссии, проводящей обследование.

5.8 По результатам обследования составляется проект Акта по форме прил. Л3 РД 10-112-3, но без заполнения разделов 5 и 6. Раздел 7 заполняется по усмотрению комиссии. Помимо Акта комиссией подготавливается справка, где отражаются элементы, для которых необходимо провести оценку механических свойств. Анализ металла может не проводиться для тех элементов, у которых расчетные напряжения от собственного веса частей крана и груза не превышают 40 % от расчетного сопротивления по пределу прочности.

6. Проведение оперативной (функциональной) диагностики

6.1. Целью оперативной диагностики является получение объективных данных о техническом состоянии обследуемого объекта и реальных условиях его нагружения.

6.2. Оперативная диагностика выполняется для кранов, оборудованных согласно ПБ 10-382 регистраторами параметров (типа «черный ящик»), обеспечивающими получение и регистрацию информации о работе крана (например, о нагрузках, циклах нагружения, длительности нагружения).

(Измененная редакция, Изм. № 1).

6.3. Полученная информация анализируется статистическими методами, согласно паспорту регистратора.

6.4. В случаях, когда отсутствует необходимая информация о нагрузках крана, а также в случаях, когда краны выпускались в единичных экземплярах, кран может быть оснащен измерительной или диагностической аппаратурой с проведением его испытаний согласно РД 22-28-36.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

7. Оценка механических свойств металла несущих металлоконструкций

7.1. Оценка механических свойств металла должна проводиться по всем несущим элементам металлоконструкций, предусмотренным Перечнем по п. 4.4.

Учитывая, что некоторые элементы крана выполняются составными из проката различных плавок, пробы должны быть взяты из элементов каждой плавки.

7.2. Для оценки механических свойств из исследуемых элементов должны вырезаться пробы металла с последующим выявлением предела текучести и временного сопротивления. Для кранов исполнения У, работающих в зоне ХЛ, должно определяться также и значение ударной вязкости при допустимой температуре нерабочего состояния крана.

7.3. Пробы должны вырезаться на максимальном удалении от мест-концентраторов напряжений.

7.4 С целью исключения потери несущей способности конструкции крана рекомендуется

использовать метод микропроб предусмотренный ВРД 22-28-26.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

7.5. Результаты полученных испытаний проб (предел текучести о т и временное сопротивление о в) должны быть сопоставлены с нормативными значениями этих показателей для выявления имеющихся резервов конструкции.

7.6. При положительных результатах оценки остаточного ресурса (по завершении работы) места вырезки проб должны быть отремонтированы с восстановлением несущей способности конструкции.

7.7. По результатам оценки механических свойств подготавливается соответствующее заключение.

8. Анализ данных о загрузке крана и параметрах его технического состояния

8.1. Целью анализа является определение загрузки крана и его максимально нагруженных узлов за срок службы, а также установление фактического технического состояния крана по результатам экспертного обследования.

8.2. Если представленная владельцем информация о загрузке крана вызывает сомнение у членов комиссии, то по данным паспорта и по опросу лиц, занятых обслуживанием крана, определяют объем работ, выполненных краном за срок службы (по числу построенных зданий и соответствующих перебазировок, типу и параметрах зданий, этажности, числу и распределению строительных элементов по массе, особенности организации работ на объекте при монтаже «с колес» или со склада).

8.2.2. При анализе данные по использованию крана сопоставляются с аналогичными данными по другим кранам. Также используются имеющиеся в СКТБ БК данные о распределении, составе и числе элементов для различных типов зданий или грузов на различных типах объектов использования башенных кранов.

8.2.3. По результатам анализа определяются показатели использования, группа классификации согласно ИСО 4301/1 и показатель группы классификации крана.

8.3. В случае, если кран не достиг предельного значения по показателю группы классификации (характеристическому числу), заложенной в паспорте крана, допускается определение возможности дальнейшей эксплуатации крана проводить без расчета остаточного ресурса крана, по балльной шкале предельных оценок дефектов и повреждений отдельных единиц и крана в целом, приведенной в табл. 6 РД 10-112-3.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

8.3.1. Если дефекты элементов не достигли предельных значений, указанных для них в приложении ГЗ РД 10-112-3, то дальнейшая эксплуатация крана по этому критерию не запрещается.

8.3.2. При превышении отдельных дефектов элементов их предельных значений, указанных в приложении Г3 РД 10-112-3, элементы должны быть подвергнуты ремонту или заменены.

8.3.3. При наличии в креплении отдельных узлов крана (например, башни) значительного числа шарниров, выработка (износ) которых может привести этот узел в неработоспособное состояние (положение), предельное состояние каждого отдельного шарнира при износе, определенном при капитально-восстановительном ремонте, должно быть скорректировано с учетом влияния их выработки на перемещение узлов крана, приводящее кран в неработоспособное или предельное состояние.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

8.3.4. Если значение оценки дефектов повреждения в сборочной единице крана равно или превышает указанное в табл. 6 РД 10-112-3 значение, сборочная единица подлежит списанию или, в возможных случаях, капитально-восстановительному ремонту.

8.3.5. Если в число сборочных единиц крана, требующих списания, входит две и более базовых сборочные единицы или секции одного узла, то подлежит списанию весь узел (выбраковка башни производится при выбраковке не менее 30 % ее секций);

8.3.6. Если в число узлов, требующих списания, входят два и более основных узла крана (ходовая рама, поворотная платформа, портал, башня, стрела), то подлежит списанию весь кран. В виде исключения кран может быть допущен к дальнейшей эксплуатации по заключению СКТБ БК и после капитально-восстановительного ремонта и оценки остаточного ресурса.

9. Прогнозирование остаточного ресурса

9.1. По результатам экспертного обследования и выполненного анализа проводится оценка остаточного ресурса. Эта оценка производится в случаях, когда показатель группы классификации превышает или близок к расчетному значению по ИСО 4301/1 либо когда оценка крана по балльной шкале требует списания не менее двух основных узлов крана (п. 8.3.6).

9.2. При оценке остаточного ресурса, в случае превышения показателя группы классификации, прогнозируется изменение технического состояния 2 х - 3 х - его узлов до достижения ими предельного состояния.

9.3. При прогнозировании развития повреждений производится:

Расчет на усталость элементов, у которых по результатам анализа имеется вероятность усталостного разрушения;

Экстраполяция данных о состоянии элементов, полученных ранее по результатам обследования подобных конструкций с учетом «корытообразной формы» кривой роста интенсивности повреждений со временем и статистических данных о развитии повреждений на аналогичных элементах других кранов.

9.3.1. Расчет на усталость должен проводиться для элементов, согласно Перечню по п. 4.4 в случае, если по данным обследования подтверждено появление повреждений, носящих усталостный характер, а при проектировании расчеты на усталость не проводились. Если же при проектировании крана проводились расчеты на усталость, эти расчеты должны быть скорректированы с учетом полученных при обследовании данных по эксплуатации крана за пределами его срока службы.

9.3.2. Расчеты на усталость должны проводиться с учетом определенного в результате обследования числа циклов, характера асимметричности цикла, спектра нагрузок, выявленных концентраторов напряжений в максимально нагруженных элементах и фактического расчетного сопротивления элементов.

9.3.3. В расчетах должны учитываться дополнительные напряжения, вызванные отклонениями от правильной геометрической формы и размеров, выявленными при экспертном обследовании и спрогнозированными на период возможной дальнейшей эксплуатации.

9.3.4. Расчеты на усталость должны проводиться по методике СКТБ БК с учетом требований, приведенных в РД 22-166 и РД 2201-6.

9.4. В случае, если за период обследований конструкций, накоплен достаточный объем данных для определения тенденций изменения (тренда) параметров состояния, их графического или аналитического представления на период дальнейшей эксплуатации, могут быть использованы экстраполяционные модели (линейные, степенные и др.) изменения состояния конструкции. Вид функции выбирается, исходя из обеспечения требований к точности прогноза параметров состояния на период Т. Соответствующие примеры использования метода экстраполяции рассмотрены в основных нормативных документах по надежности промышленного оборудования.

9.5. При статистических оценках остаточного ресурса элементов используется банк имеющихся данных о закономерностях развития аналогичных повреждений для близких по конструкции элементов, с выявленными для них кривыми распределения ресурсного показателя с достоверностью не ниже 0,9.

9.6. При отсутствии данных по п. 9.5 могут быть использованы непараметричные методы оценки. При этом учитываются полученные в процессе проведения настоящей работы данные об особенностях конструкции, нагружения и прочих показателей элементов.

9.7. При оценке остаточного ресурса конструкций крана прогнозируется возможность дальнейшей работы крана до достижения скорректированного предельного значения показателя группы классификации или до достижения узлами и элементами их предельного состояния по развитию повреждений, при котором восстановление узла (элемента) практически невозможно или экономически неэффективно.

10. Оформление результатов работы

10.1. При положительной оценке остаточного ресурса составляется Акт по форме прил. Л3 РД 10-112-3 с заключением о допустимости и сроках дальнейшей эксплуатации и приложением отчета по проведению оценки остаточного ресурса.

10.2. При отрицательной оценке Акт не составляется. Работа в этом случае завершается отчетом по проведению оценки остаточного ресурса.

10.3. Отчет должен включать данные, приведенные в настоящем документе, результаты проведенной оценки, расчет остаточного ресурса и рекомендации по возможным предельным срокам дальнейшей эксплуатации крана (или по списанию крана - при отрицательной оценке остаточного ресурса).

10.4. В Акте должны быть указаны:

срок до следующего обследования;

предложения по списанию сборочных единиц (при необходимости);

требования по необходимости и сроках проведения капитально-восстановительного ремонта; рекомендации по уточнению параметров и условий эксплуатации крана.

10.5. В случае проведения оценки остаточного ресурса силами специализированной организации, отчеты и Акты по оценке остаточного ресурса должны быть направлены в СКТБ башенного краностроения для пополнения банка данных.

Безопасность эксплуатации грузоподъемных

машин с истекшим нормативным сроком

службы

Методические указания
по выполнению практических занятий

Самара

Самарский государственный технический университет

Составители: И.И. Бузуев, А.П. Овчинников.

УДК 629.114-474.22(038)

Безопасность эксплуатации грузоподъемных машин с истекшим нормативным сроком службы : Методические указания по выполнению практических занятий / Самар. гос. техн. ун-т; Сост.: И.И. Бузуев, А.П. Овчинников, Самара, 2009 г., 35 с.

Методические указания содержат краткое изложение методик с примерами расчетов остаточного ресурса грузоподъемных машин с истекшим нормативным сроком службы, вопросы и задачи для практических занятий.

Предназначены для студентов специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств».

Рис. 6 .Табл.: 7 . Библиогр.: 16 назв.

Печатается по решению редакционно – издательского совета СамГТУ.

Рецензент – Иванов А.В., к.т.н., директор ИЦ «ЭДО» СамГТУ.

ISBN 5-94628-163-1

Технический университет», 2009

ВВЕДЕНИЕ

Грузоподъемными машинами называются подъемные устройства циклического действия с возвратно – поступательным движением грузозахватного органа в пространстве.

Опасности, которой при эксплуатации такой техники подвергаются люди, связаны с непредвиденными контактами с движущимися частями оборудования и возможными ударами падающими предметами при обрыве поднимаемого груза, высыпанием части груза и с падением самого оборудования. При взаимодействии работников и передвижного оборудования возможны также наезд и удар при столкновении.

Безопасность труда при подъеме и перемещении грузов в значительной степени зависит от конструктивных особенностей грузоподъемных машин. Все части, детали и вспомогательные приспособления в отношении изготовления, материалов, качества сварки, прочности, устройства, установки, эксплуатации должны удовлетворять техническим условиям, стандартам, нормам и правилам.

Надежность и работоспособность грузоподъемных машин непостоянна и в зависимости от срока службы деталей снижается по мере изнашивания механизмов от воздействия различных климатических и эксплуатационных факторов. После 5 лет эксплуатации возникают дефекты крюковой подвески, тормозных устройств, соединительных муфт, приборов и устройств безопасности. Максимального значения число дефектов достигает к 10 годам эксплуатации, в основном это дефекты металлоконструкций (трещины в сварных швах и околошовных зонах, деформации элементов, коррозийный износ).

В процессе эксплуатации грузоподъемных машин особое значение с экономической точки зрения приобретают вопросы увеличения эксплуатационного ресурса на основе применения методов оценки остаточной прочности и остаточного ресурса металлоконструкций, отработавших нормативный срок службы.

Все грузоподъемные машины, отработавшие нормативный срок службы, должны подвергаться экспертному обследованию (диагностированию), проводимому специализированными организациями в соответствии с нормативными документами Ростехнадзора. В зависимости от их технического состояния продление эксплуатации осуществляется на срок до прогнозируемого наступления предельного состояния (остаточный ресурс) или на определенный период (поэтапное продление срока эксплуатации) в пределах остаточного ресурса, при условии выполнения ремонтных работ в соответствии с, действующей на предприятии, системой технического обслуживания и ремонта.

В работе представлены методики и примеры расчетов остаточного ресурса грузоподъемных машин в соответствии с действующими нормативными документами Ростехнадзора, которые позволяют студентам получить практические навыки при освоении данного материала.

^ Классификация грузоподъемных машин

Грузоподъемные машины (краны) предоставляют наиболее распространенную группу механизмов разнообразного назначения и конструктивного исполнения. Они квалифицируются по различным признакам :

по конструкции:

краны мостового типа, у которых грузозахватный орган подвешен к грузовой тележке (тали), или крану стрелового типа, перемещающимся по мосту (мостовые краны различных типов, козловые краны).
краны кабельного типа, у которых грузозахватный орган подвешен к грузовой тележке, перемещающейся по несущим канатам;
краны стрелового типа, у которых грузозахватный орган подвешен к стреле или тележке, перемещающейся по стреле (стреловые поворотные на различном шасси, башенные, железнодорожные, и т.д.).

по виду грузозахватного органа:

крюковые, оборудованные грузозахватным органом в виде крюка;
грейферные, оборудованные грузозахватным органом в виде грейфера;
магнитные, оборудованные грузозахватным органом в виде электромагнита.

по способу установки:

стационарные, закрепленные на фундаменте или другом не подвижном основании;
самоподъемные, устанавливаемые на конструкциях возводимого сооружения и перемещающиеся вверх при помощи собственных механизмов по мере возведения сооружения;
переставные, установленные на основание, которые могут перемещаться с места на место вручную или при помощи других грузоподъемных средств;
передвижные.

по степени поворота:

поворотные, имеющие возможность вращения (в плане) поворотной части вместе с грузом относительно опорной части крана;
неповоротные, не имеющие возможности вращения груза (в плане) относительно опорной части.

Краны характеризуются следующими основными техническими параметрами: грузоподъемностью, скоростями движения, высотой подъема, грузовым моментом, вылетом стрелы или пролетом, собственной массой, габаритными размерами, режимами работы, показателями надежности, нагрузками на ходовые колеса, технической и эксплуатационной производительностями.

Краны и их механизмы работают в различных условиях и действии разнообразных нагрузок, которые учитываются режимами работы. Благодаря такой классификации, возможно выбрать кран для работы с учетом конкретных условий и обеспечения безопасности при эксплуатации.

Режим работы крана в целом устанавливают по режиму работы механизма главного подъема. С учетом этого режима рассчитывают несущую стальную конструкцию крана. За основу классификации приняты два показателя: класс использования (характеризуется числом циклов работы крана за срок его службы) и класс нагружения (характеризуется коэффициентом нагружения, определяемым с учетом спектра нагрузок, действующих в течении срока службы крана). В зависимости от сочетания классов устанавливается группа режима работы, которая отражает особенность классификации по соответствию группе режима нескольких сочетаний классов использования и классов нагружения .

^ 2. Нормативный срок эксплуатации

Под нормативным сроком эксплуатации понимается время в течении которого амортизируется стоимость машины. С этой точки зрения он является экономическим понятием. При разработке нормативных документов Ростехнадзора понятие нормативный срок службы крана стали воспринимать как меру ресурса. В зависимости от типа оборудования, его назначения, конструктивных особенностей и условий эксплуатации сроки службы кранов регламентированы государственными стандартами, техническими условиями и другими нормативными документами (см. табл. 2.1) .

Таблица 2.1

Нормативные сроки службы кранов

^ Тип подъемного сооружения	Диапазон грузоподъемности, т	Группа режима нагружения	Нормативный срок службы, лет
Мостовые и козловые краны с электроталью	Весь диапазон	1К, 2К	30
Козловые краны с электроталью	Весь диапазон	1К - 2К	25
Башенные краны Стреловые самоходные краны типов КА, КП, КГ	10 Свыше 100 т	----	11

Примечание: Для кранов, эксплуатируемых на открытой площадке, срок службы уменьшается на 25 % от приведенного в таблице.

По данным Ростехнадзора в настоящий момент порядка 80  85 % кранов находящихся в эксплуатации отработали нормативный срок службы, причем не однократно. В целом средний срок службы кранов составляет более 26 лет, что вдвое превышает нормативный. В результате отмечаются рост аварийности и быстрое старение техники.

Нормативные сроки службы грузоподъемных машин указываются в паспортах. При отсутствии таких данных за нормативные рекомендуется принимать сроки службы, указываемые в соответствующих методических указаниях по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы.

В процессе эксплуатации грузоподъемных машин особое значение с экономической точки зрения приобретают вопросы увеличения эксплуатационного ресурса на основе применения методов оценки остаточной прочности и остаточного ресурса металлоконструкций, отрабатывающих нормативный срок службы.

В соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-Ф от 21.07.97г. грузоподъемные краны относятся к опасным производственным объектам и владельцы обязаны обеспечить их безопасную эксплуатацию. Работу по оценке остаточного ресурса целесообразно рассматривать как часть экспертного обследования специального вида, которое должно проводиться по истечении нормативного срока службы. Оно не только должно давать ответ на вопрос о возможности дальнейшей эксплуатации крана, но и разрабатывать регламент этой эксплуатации.

С формальной точки зрения оценка остаточного ресурса - это процедура определения времени (наработки), в течении которого с определенной вероятностью техническое состояние крана (металлоконструкции) не достигнет одного из предельных состояний. Предельные состояния металлоконструкций грузоподъемных кранов условно можно разделить на четыре группы, характеризуемые:

– статической прочностью (длительной прочностью, хрупким разрушением, потерей устойчивости формы);

– усталостной прочностью (мало- и многоцикловой);

– деформативностью (местной, общей);

– стойкостью к образованию трещин.

Для оценки остаточного ресурса используют экспертные, расчетные и экспериментальные методы. Во всех случаях необходимо учитывать коррозионный и другие виды износа, а также, если эксплуатация крана происходит в особых условиях, - изменение свойств материала.

Остаточный ресурс конкретного типа крана должен оцениваться по методикам головных организаций или специализированных, согласованных с местными органами Ростехнадзора .

В качестве остаточного ресурса следует принимать наработку объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в неработоспособное или предельное состояние.

В качестве базовой концепции используется подход, основанный на принципе «безопасной эксплуатации по техническому состоянию», согласно которому оценка технического состояния крана осуществляется по параметрам, обеспечивающим его безопасную эксплуатацию согласно конструкторской документации, а остаточный ресурс по фактическим параметрам технического состояния. В общем случае выбор метода обосновывается точностью и достоверностью полученных данных, а также требованиями точности и достоверности прогнозируемого ресурса крана и риска его дальнейшей эксплуатации, наличия и надежности системы контроля его технического состояния. Структурная схема определения остаточного ресурса приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Схема определения остаточного ресурса потенциально опасных объектов

^ 3. Методика оценки остаточного ресурса элементов грузоподъемных машин по величине износа

Для оценки остаточного ресурса сборочных единиц а также, с целью сокращения времени на расчетные операции составляются соответствующие номограммы (рис. 3.1) при следующих исходных данных :

T – наработка машины (из формуляра или паспорта машины), час;

П ф – фактический износ сборочной единицы (по результатам непосредственных измерений), мм;

П д – допустимый износ сборочной единицы (из технической документации на машину, узел), мм.

Относительный износ:

(3.1)

Рис 3.1 Схема определения остаточного ресурса

Оставшийся ресурс по номограмме определяется в следующей последовательности (рис. 3.1):

На оси t следует отложить фактическое значение времени наработки;
Восстановить перпендикуляр до пересечения с линией, соответствующей относительному износу П о;
На оси t ост определить значение остаточного ресурса.

Пример расчета

Исходных данные :

Сборочная единица – ось стрелы портального крана, работающая в подшипнике скольжения;
Наработка крана до момента проведения оценки остаточного ресурса, t час – 3000 часов;
Фактический износ оси стрелы, П ф, мм. – 0,5;
Допустимый износ сборочной единицы, П д, мм – 1,0;

Порядок расчета

Рассчитываем относительный износ по формуле 3.1.

П о =
=
= 50 %.

По номограмме, рис 3.1 определяем остаточный ресурс t ост, который составляет 3000 часов (линия со стрелками).

^ 4. Методики оценки остаточного ресурса по состоянию металлоконструкций кранов

Для кранов оценку остаточного ресурса по состоянию металлоконструкции допускается проводить по бальной системе. При этом каждый дефект в расчетных элементах металлоконструкции (в основных сечениях поясных листов и стенок коробчатой пролетной балки и стойки опоры, а также на одном из поясов решетчатой фермы и в тех элементах, которые ранее подвергались ремонту металлоконструкции) оценивается в баллах согласно таблиц и в зависимости от причины его возникновения может быть отнесен к одной из трех групп:

Дефекты изготовления и монтажа (дефекты сварных швов, деформации, полученные при монтаже и др.);

Дефекты, возникшие вследствие грубого нарушения нормальной эксплуатации (перегрузка, удар крана о какое-либо препятствие и т.п.);

Дефекты, возникшие в условиях нормальной эксплуатации при отсутствии первоначальных недостатков изготовления и монтажа.

Результаты оценки дефектов в балах сводятся в соответствующие таблицы. Решение о необходимости оценки остаточного ресурса и условиях дальнейшей эксплуатации крана по состоянию металлоконструкции принимает комиссия с учетом рекомендаций и анализа дефектов.

^ 4.1. Стреловые самоходные краны общего назначения

В соответствии с требованиями , бальная система оценки остаточного ресурса кранов стрелового типа представлена в табл. 4.1.

^ Таблица 4.1

Оценка дефектов в баллах для стреловых кранов

Вид дефекта	Количество баллов дефектов
Вид дефекта	изготовления или монтажа	из-за грубого нарушения нормальной эксплуатации	возникших при нормальной эксплуатации
1. Нарушение лакокрасочного покрытия	0,5
2. Коррозия ответственных элементов, % толщины элемента: Свыше 10
Продолжение табл. 4.1
3. Трещины, разрывы в швах или в околошовной зоне	1	1	4
4. Трещины, разрывы в зонах, удаленных от сварных швов	1	1	5
5. Ослабление болтовых соединений, в которых болты работают на растяжение (а также износ резьбы винтовых опор)	0,5	0,5	1
6. Ослабление болтовых соединений, в которых болты работают на срез
7. Деформации элементов решетчатых конструкций, превышающие предельные значения
7.1. Пояса	1	2,5	5
7.2. Элементы решетки	0,5	1	2
8. Деформации элементов листовых конструкций, превышающие предельные значения	1	1,5	5
9. Расслоение металла	5
10. Смятие проушин и выработка отверстий в шарнирах, превышающие предельные значения	1	1,5	3
11. Любые дефекты, возникшие в месте предыдущего ремонта	1	2	5

Выводы по табл. 4.1:

при суммарном числе баллов менее 5 кран может эксплуатироваться после ремонта с паспортной грузоподъемностью;
при суммарном числе баллов 5-10 включительно, в случаях когда имеются дефекты не менее 3 баллов, грузоподъемность крана после ремонта на всех вылетах должна быть снижена не менее чем на 25% (кран должен быть переведен в более низкую размерную группу), к паспорту должны быть приложены соответствующие грузовые характеристики, а ОГП соответственно должен быть перенастроен (в необходимых случаях должен быть уменьшен противовес);
при суммарном числе баллов более 10 кран подлежит снятию с эксплуатации и списанию, либо должен быть заменен дефектный узел.

2. Термины и определения. Нормативные ссылки

2.1. В настоящем документе приняты следующие термины и определения:

Показатель группы классификации - показатель режима работы крана ПК, характеризующийся произведением максимального числа рабочих циклов за срок службы Nu и номинального коэффициента распределения нагрузок Кр.

3. Основные положения

3.2. Оценка остаточного ресурса должна проводиться:

по заявке владельца крана;

по решению комиссии, проводившей экспертное обследование, в зависимости от состояния крана;

по дополнительным требованиям СКТБ БК - для кранов повышенного риска (типа КБ-403, КБ-504, КБ-572, КБ-674);

(Измененная редакция, Изм. № ).

при эксплуатации кранов в условиях, не соответствующих паспортным данным;

по заданию органов госгортехнадзора.

4. Анализ технической документации

акты обследований, предшествующих оценке остаточного ресурса, (со всеми приложениями);

документы, подтверждающие объем и характер работ, выполненных краном за срок службы.

5. Проведение экспертного обследования

5.7.1. «Справка о характере работ, выполненных краном» может быть составлена по форме прил. Е3 к РД 10-112-3 , но за подписями членов экспертной комиссии, проводящей обследование.

5.8 По результатам обследования составляется проект Акта по форме прил. Л3 РД 10-112-3 , но без заполнения разделов и . Раздел заполняется по усмотрению комиссии. Помимо Акта комиссией подготавливается справка, где отражаются элементы, для которых необходимо провести оценку механических свойств. Анализ металла может не проводиться для тех элементов, у которых расчетные напряжения от собственного веса частей крана и груза не превышают 40 % от расчетного сопротивления по пределу прочности.

6. Проведение оперативной (функциональной) диагностики

(Измененная редакция, Изм. № ).

6.3. Полученная информация анализируется статистическими методами, согласно паспорту регистратора.

(Измененная редакция, Изм. № ).

7. Оценка механических свойств металла несущих металлоконструкций

7.1. Оценка механических свойств металла должна проводиться по всем несущим элементам металлоконструкций, предусмотренным Перечнем по п. .

7.3. Пробы должны вырезаться на максимальном удалении от мест-концентраторов напряжений.

7.4 С целью исключения потери несущей способности конструкции крана рекомендуется использовать метод микропроб предусмотренный ВРД 22-28-26.

(Измененная редакция, Изм. № ).

7.5. Результаты полученных испытаний проб (предел текучести σт и временное сопротивление σв) должны быть сопоставлены с нормативными значениями этих показателей для выявления имеющихся резервов конструкции.

7.7. По результатам оценки механических свойств подготавливается соответствующее заключение.

8. Анализ данных о загрузке крана и параметрах его технического состояния

(Измененная редакция, Изм. № ).

8.3.1. Если дефекты элементов не достигли предельных значений, указанных для них в приложении ГЗ РД 10-112-3 , то дальнейшая эксплуатация крана по этому критерию не запрещается.

8.3.2. При превышении отдельных дефектов элементов их предельных значений, указанных в приложении Г3 РД 10-112-3 , элементы должны быть подвергнуты ремонту или заменены.

(Измененная редакция, Изм. № ).

9.2. При оценке остаточного ресурса, в случае превышения показателя группы классификации, прогнозируется изменение технического состояния 2х - 3х - его узлов до достижения ими предельного состояния.

9.3. При прогнозировании развития повреждений производится:

9.3.1. Расчет на усталость должен проводиться для элементов, согласно Перечню по п. в случае, если по данным обследования подтверждено появление повреждений, носящих усталостный характер, а при проектировании расчеты на усталость не проводились. Если же при проектировании крана проводились расчеты на усталость, эти расчеты должны быть скорректированы с учетом полученных при обследовании данных по эксплуатации крана за пределами его срока службы.

9.6. При отсутствии данных по п. могут быть использованы непараметричные методы оценки. При этом учитываются полученные в процессе проведения настоящей работы данные об особенностях конструкции, нагружения и прочих показателей элементов.

10. Оформление результатов работы

10.4. В Акте должны быть указаны:

срок до следующего обследования;

предложения по списанию сборочных единиц (при необходимости);

требования по необходимости и сроках проведения капитально-восстановительного ремонта;

«Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России».

«Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 1. Общие положения».

«Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы». Часть 3. «Башенные, стреловые несамоходные и мачтовые краны, краны-лесопогрузчики».

ВРД 22-28-26-98

«Машины грузоподъемные. Временная методика отбора микропроб и определения свойств стальных сварных конструкций».

«Краны башенные строительные. Нормы расчета».

«Краны башенные строительные. Стальные конструкции. Нормы расчета на усталость».

«Краны грузоподъемные. Типовые программы и методики испытаний».

(Измененная редакция, Изм. № ).

Развитие техногенной сферы на рубеже XXI века в целом привело к созданию новых технических решений и технологий, позволивших достигнуть небывалого прогресса во всех сферах жизнедеятельности. Однако при этом создались и невиданные ранее угрозы человеку, техническим системам, среде обитания человека.

На основании этого Европейское Экономическое Сообщество приняло директиву №82/501/ЕЭС «О предотвращении крупных промышленных аварий», в которой введены категории опасных производственных объектов. В Российской Федерации в 1997 г. был принят федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Этим законом к категории опасных производственных отнесены объекты, на которых используются стационарно установленные грузоподъемные машины (подъемные сооружения).

Отнесение грузоподъемных машин к опасным производственным объектам вызвано достаточно большим количеством случаев (около 15%), связанных с техническим состоянием кранов.

В настоящее время в России сложилась чрезвычайно сложная ситуация во всех областях промышленности, связанных с использованием грузоподъемных машин. Крановое хозяйство страны стремительно стареет, а возможности для его обновления у большинства организаций, эксплуатирующих грузоподъемное оборудование, отсутствуют. В частности, по данным Ростехнадзора, около 95% мостовых кранов в России выработали свой нормативный срок службы, известны случаи работы кранов, изготовленных еще в конце позапрошлого века. В связи с этим остро встал вопрос о возможности дальнейшего использования существующей на сегодняшний день грузоподъемной техники. Очевидно, что многие из грузоподъемных машин, выработавших свой нормативный срок, находятся в работоспособном состоянии. Как следствие, большое значение приобретают задачи повышения безопасности эксплуатации и оценка остаточного ресурса исчерпавшего свой нормативный срок грузоподъемного оборудования.

На основании изложенного можно сказать, что одной из главных задач эксплуатирующих грузоподъемное оборудование организаций является повышение безопасности грузоподъемных кранов и достоверное определение остаточного ресурса кранов с тем, чтобы можно было своевременно планировать модернизацию кранов с целью продления срока службы, или, в крайнем случае, замену при невозможности дальнейшей эксплуатации. Актуальность этой задачи усугубляется еще и тем, что большинство кранов отработало нормативный срок службы (более 30 лет).

Особенно важно выделить краны с высоким классом ответственности, обслуживающие такие объекты как атомные, тепловые и гидроэлектростанции, которые оцениваются по энерговооруженности и последствиям от отказов как технические системы.

При большом объеме исследований по определению остаточного ресурса практически нет обоснования значений остаточного ресурса грузоподъемных кранов легких групп классификации. Сегодня в нашей стране существует несколько методик для определения остаточного ресурса, пять из которых утверждены Госгортехнадзором. Эти методики позволяют адекватно определить остаточный ресурс кранов тяжелых групп классификации, однако в отношении кранов легких групп ни одна из них не в состоянии дать четкую количественную оценку срока, на который возможно продление эксплуатации кранов такого типа. Большинство из существующих методик либо рекомендует для кранов легких групп классификации экспертный метод оценки остаточного ресурса, либо распространяют свое действие лишь на краны тяжелых групп классификации. Это связано, в первую очередь, с отсутствием инженерных расчетов, позволяющих определить развитие повреждений, являющихся критериальными для кранов легких групп.

Исторически первой методикой определения остаточного ресурса металлоконструкций в нашей стране была методика, разработанная в 1982 году в Челябинском Политехническом институте (ЧПИ). В ее основу легла классическая теория усталости металлов, характеризуемая кривой Велера. В дальнейшем на основе опыта ее применения и новых теоретических материалов она была дополнена и приняла законченный вид во второй половине 90-х годов прошлого века. Главным положением методики является постоянство произведения числа циклов нагружения и напряжения, возведенного в определенную степень «m»

Z m = const, (1)

где m - показатель кривой Велера.

Таким образом, задача определения ресурса решается в детерминированном аспекте, при этом принимается принцип суммирования повреждений. Обосновывая выбранный подход, авторы методики указывают на отсутствие аппаратной фиксации нагрузок и циклов нагружения, что остается существенной проблемой при определении ресурса и на сегодняшний день, поскольку предлагаемые регистраторы параметров нагружения крана большинству эксплуатирующих организаций недоступны из-за их достаточно высокой стоимости.

В рассматриваемой методике для сбора статистических материалов о загрузке крана впервые было предложено использовать данные, предоставленные организацией-владельцем. Для этого была разработана специальная форма «Справка о характере работы крана», в которой должны быть указаны все необходимые для расчета ресурса сведения. Для проверки предоставленных сведений авторы методики настоятельно рекомендуют лицам, проводящим расчет ресурса, ознакомиться с условиями и технологией работы рассматриваемого крана. Однако очевидно, что для качественного проведения таковой оценки необходимо затратить достаточно длительное время, причем начинать ее проведение необходимо с самого начала эксплуатации диагностируемой машины. Поэтому ключевую роль при определении ресурса играют данные, указанные владельцем в «Справке о характере использования», которые по объективным или субъективным причинам не всегда являются достоверными.

Данная методика получила долгую проверку практикой и, несомненно, является самой проверенной из существующих сегодня. Тем не менее, она имеет ряд недостатков:

Во-первых, результаты расчета весьма существенно зависят от выбранной величины показателя m, однако рекомендации по его выбору в методике не отражены.

Во-вторых, расчет производится только на сопротивление усталости металла крана, причем до момента появления в кране усталостных повреждений. Однако современные работы рекомендуют также учитывать период развития этих повреждений до критического значения. В данной методике не учитываются имеющиеся в металлоконструкции коррозионные разрушения, что делает ее применимой в большей степени для кранов тяжелой и средней группы классификации, работающих в неагрессивных средах.

В-третьих, данная методика никак не отражает реальное состояние металлоконструкции крана на момент исследования, то есть не учитывает уже имеющиеся в металле деформации, повреждения или ремонтные изменения.

Появившаяся следом методика определения остаточного ресурса металлических конструкций, разработанная Санкт-Петербургским государственным техническим университетом под руководством Соколова С.А. строилась также на численном расчете ресурса выносливости металлоконструкции. Хотя при расчете учитывалась также возможность потери несущей способности в результате вязкого разрушения или возникновения остаточных деформаций, а также при потере местной устойчивости.

При расчете предельного усталостного повреждения условно процесс делится на два этапа. На первом этапе при развитии трещины от начала циклического нагружения до возникновения магистральной трещины определенного размера (4…8 мм). На этой стадии характеристикой сопротивления усталости является предел выносливости, накопление повреждения описывается с помощью гипотезы линейного суммирования.

Эта методика на сегодняшний день точнее остальных рассматривает развитие усталостного повреждения, с применением более современного расчетного аппарата.

Однако она малоприменима для кранов легкого режима, так как для них рекомендуется только проверка на потерю несущей способности (либо в результате вязкого разрушения, либо возникновения остаточных деформаций или потери местной устойчивости), которая не может дать количественных результатов.

Среди прочих методик, разработанных в последнее время, стоит особо выделить методику определения ресурса на основании так называемого «характеристического числа». Само характеристическое число представляет из себя произведение коэффициента распределения нагрузок на число циклов, выполненных краном. Сравнивая текущее характеристическое число с нормативным для группы классификации рассматриваемого крана, делается вывод о величине ресурса или об его исчерпании.

Несомненное достоинство рассматриваемой методики - ее простота и применимость к машинам любого типа и любой группы классификации, тем не менее, на практике она часто дает весьма парадоксальные результаты, особенно для машин высокой группы классификации, что вызвано, по нашему мнению, завышенными значениями нормативных характеристических чисел для этих групп. Кроме этого, данная методика никак не учитывает процессы разрушения, развивающиеся не пропорционально наработке крана, а пропорционально общему времени службы, в первую очередь коррозийное разрушение, что делает ее малоприменимой и для низких групп классификации, для которых одним из определяющих критериев при прогнозировании остаточного ресурса является именно коррозия.

В 2002 году вышел нормативный документ РД 24-112-5Р по оценке остаточного кранов мостового типа. В РД для кранов групп классификации А1-А5 рекомендуется экспертный метод определения остаточного ресурса. Для кранов более высоких групп рекомендуется экспериментально-расчетный метод.

В первом случае остаточный ресурс назначается на основе данных о фактической группе классификации крана и результатов оценки его технического состояния при выполнении работ, предусмотренных РД 10-112-5-97 (Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы). При этом также должны учитываться данные о конструктивных особенностях рассматриваемого крана и о наиболее характерных дефектах и повреждениях, встречающихся в кранах подобной конструкции. Также для определения ресурса должны использоваться такие признаки, как средний срок службы грузового каната, средняя периодичность ремонта или замены узлов механизмов крана, качество технического обслуживания при эксплуатации кранов.

Во втором случае для определения остаточного ресурса помимо данных, необходимых в первом случае, должен также быть произведен расчет одного или нескольких предельных состояний металлоконструкции крана, наиболее вероятных по мнению экспертов. Расчет рекомендуется проводить согласно норм и методов расчета элементов стальных конструкций.

Представляет интерес методика оценки остаточного ресурса Уральского экспертного центра, дающая методически последовательную и простую в использовании методику экспертам. Однако она тоже базируется на определении характеристического числа, а отсюда имеет те же указанные выше недостатки.

Проведенный анализ существующих методик определения остаточного ресурса позволяет сделать вывод, что все они касаются в основном кранов тяжелых и средних групп классификации, численная же оценка величины ресурса производится, как правило, на основе расчета на предельное состояние усталости. Для кранов относящихся к легкой группе классификации, все данные методики малоприменимы, либо рекомендуют экспертный метод, недостатки которого уже приводились выше.

Для кранов данного типа предельное состояние усталости не может быть определяющим, так как чаще всего такие краны не набирают предельного числа циклов нагружения. Следовательно, прогнозирование остаточного ресурса подобных кранов следует проводить на основе величины коррозионного поражения крана и скорости протекания коррозии. Так же известно, что при коррозионном повреждении существенно снижаются усталостные характеристики металла. Этот процесс получил название коррозионной усталости и не учитывается ни в одной из рассмотренных методик. Таким образом, главными критериями для определения остаточного ресурса кранов высокого класса ответственности и легкого режима работы следует считать:

1) возникновение недопустимых остаточных деформаций или хрупкое разрушение, а также потеря несущей способности расчетных элементов металлоконструкции крана вследствие утонения расчетных сечений, вызванных коррозийным процессом,

2) хрупкое разрушение расчетных элементов металлоконструкции крана вследствие развития коррозионной усталости.