Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы эксплуатации оборудования в агрессивных средах 11
1.1. Условия эксплуатации мостовых кранов на предприятиях цветной металлургии 11
1.2. Анализ условий агрессивных сред предприятий НПР 13
1.3. Влияние факторов агрессивной среды на надежность мостовых кранов в эксплуатации 17
1.3.1. Анализ причин разрушения металлоконструкций мостовых кранов 20
1.3.2. Оценка влияние агрессивной среды на сборочные единицы 28
1.4. Анализ организации технической эксплуатации мостовых кранов в металлургической промышленности 32
1.5. Выводы 44
Глава 2. Математическое моделирование системы обеспечения надежности мостовых кранов на этапе эксплуатации 45
2.1. Математическая модель системы технической эксплуатации мостовых кранов в условиях агрессивных сред 45
2.1.1. Формирование системы ТОиР мостовых кранов в условиях агрессивных сред 45
2.1.2. Формирование ремонтных комплектов 48
2.2. Рассмотрение методик оценки остаточных ресурсов элементов мостовых кранов 50
2.2.1. Методика оценки остаточного ресурса металлоконструкции 50
2.2.2. Методика оценки остаточного ресурса сборочных единиц 57
2.3. Оптимизация организации обслуживании и ремонтов мостовых кранов 61
2.4. Выводы 65
Глава 3. Экспериментальные исследования надежности мостовых кранов и сборочных единиц в эксплуатации, влияние типа обслуживания 66
3.1. Планирование экспериментальных исследований коррозионного разрушения элементов мостовых кранов 66
3.2. Результаты проведения экспериментальных исследований по коррозионному разрушению 71
3.3. Анализ внедрения плановой подготовки ремонтных комплектов.87
3.4. Выводы 91
Глава 4. Организация системы обеспечения надежности кранов при эксплуатации в агрессивных средах цветной металлургии 92
4.1. Предполагаемая структура ТОиР 92
4.2. Формирование ремонтных комплектов 95
4.3. Оценка остаточного ресурса узлов при проведении ремонтных воздействий 100
4.4. Оценка остаточного ресурса металлоконструкции крана 101
4.5. Рекомендации по организации ТОиР кранов в агрессивных средах металлургического производства 105
4.6. Экономическая эффективность предлагаемых мероприятий 112
4.7. Выводы 115
Результаты исследования 116
Заключение 117
Библиографический список 118
Приложение
- Влияние факторов агрессивной среды на надежность мостовых кранов в эксплуатации
- Оптимизация организации обслуживании и ремонтов мостовых кранов
- Результаты проведения экспериментальных исследований по коррозионному разрушению
- Рекомендации по организации ТОиР кранов в агрессивных средах металлургического производства
Введение к работе
Актуальность исследования. Машиностроительное производство на металлургических предприятиях представлено различными видами оборудования, в частности мостовыми кранами, которые являются необходимой составляющей процесса непрерывного производства Технология переработки руд цветных металлов сопровождается выделением кислых газов, пыли, влаги, паров химических реагентов Загрязненная вредными веществами газовоздушная эксплуатационная среда воздействует на металлические конструкции и механическую часть кранов, способствуя их старению и разрушению В сильноагрессивной среде повышается вероятность возникновения отказов оборудования, чему способствуют влажность, загазованность и запыленность Отмечено, что наличие пыли в значительной степени снижает долговечность оборудования, которое негерметично или не обеспечено надежной изоляционной защитой.
Результаты анализа опыта технической эксплуатации мостовых кранов на предприятиях Норильского промышленного района (НПР) дают основание утверждать, что половина мостовых кранов по срокам службы находится в завершающей стадии эксплуатации В настоящее время среднегодовые затраты на их капитальный ремонт превышают нормативные Обеспечение надежности функционирования мостовых кранов, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред непрерывного металлургического производства, является первоочередной задачей, т к их отказы могут повлечь перебои в технологической цепочке предприятия С точки зрения надежности наиболее слабым звеном в системе мостового крана является механическое оборудование (редукторы, тормоза, канаты, муфты и т д) Для обеспечения надлежащего уровня надежности такого оборудования необходимо сформировать систему организации технической эксплуатации таким образом, чтобы оптимизировать периодичность профилактических ремонтов, предупредить отказы и избежать непредвиденных простоев и связанных с ними экономических потерь на производстве.
Отсутствие единого подхода к формированию комплексной системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР) на стадии эксплуатации приводит к значительным повреждениям кранового оборудования
Существующая организация технической эксплуатации мостовых кранов на действующих предприятиях не обеспечивает плановость и ритмичность работы подсистем восстановления, а также подготовки оборотных фондов и стабильности технологических процессов производства; требует значительного вложения в оборотные фонды, не позволяет сократить количество внеплановых ремонтов, увеличивая время нахождения оборудования в ремонте Формирование системы подготовки ремонта узлов и агрегатов происходит без определенного регламента Неплановые отказы вызывают значительные простои оборудования, вызывая сбои технологического процесса.
Степень разработанности проблемы. Существенный вклад в разрешение вопросов теории организации производства внесли ученые Е Адам, Р. Эберт, Д Хайзер, В Рендер, М Стар, С А Соколицын, В.А Петров, К.Г. Татевосов, С Д Ильенкова, В Ф Романюк, ГЛ Горбовцев, Л П Владимирова, И.А Медведев,
4 К А Грачева, Л А Некрасов и др Организацией производства в машиностроении П П Табурчак, В И Поддесных, А К Казанцев
Вопросами исследования производственной среды занимались К П Бережнова, ЮЛ. Вольберг, МФ Тихомирова, В В Филиппова, СМ Михайлов, ММ Гарипова,БА Неруш.АМ Фанталова,ВИ Павлова, НА Прищепова и др
По определению остаточного ресурса металлоконструкций, были предложены различные методики (разработанная под руководством Соколова С А, Уральским экспертным центром, Челябинским политехническим институтом и др) Данные методики ориентированы на определение и продление остаточного ресурса
С 1987 г в нормативную документацию для строительных машин введены рекомендации по применению агрегатного метода замены ремонтных комплектов Метод позволил сделать ремонт строительных машин более оптимальным по времени и затратам, однако применение этого метода к мостовым кранам недостаточно исследовано
В Норильском индустриальном институте реализуется целевая программа по комплексному изучению организационно-технологического обеспечения надежной работы оборудования в условиях агрессивных производственных сред
Целью исследования является разработка организационно-технологических методов эффективного функционирования грузоподъемного оборудования на предприятиях с агрессивной производственной средой
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи
-
Выполнен анализ причин разрушения металлических конструкций и отказов механического оборудования мостовых кранов металлургического производства, эксплуатируемых в условиях действия агрессивных сред,
-
Разработана математическая модель процесса технической эксплуатации мостовых кранов в условиях агрессивных сред,
-
Разработаны методические рекомендации организации системы обслуживания и ремонта мостовых кранов с использованием опережающей подготовки ремонтных комплектов на основе остаточного ресурса, которые позволили структурировать существующую систему ТОиР,
-
Исследована эффективность методических решений оценки остаточного ресурса металлоконструкций и части механического оборудования,
-
Структурирована система обеспечения надежности кранов при эксплуатации в агрессивных средах
Объект исследования: организационно-технологические методы и средства обеспечения надежности мостовых кранов в процессе эксплуатации на предприятии цветной металлургии
Предмет исследования: процесс организация технической эксплуатации мостовых кранов для условий агрессивной среды
Методы исследования. Методологической основой диссертационной работы послужили общенаучные и специальные методы исследований в области организации производства и управления всеми видами производственных ресурсов, включающие в себя системный анализ, функциональный анализ, натурное и математическое моделирование, метод экспертных оценок, методы статистики,
5
планирование эксперимента, методы систематизации, проверку
статистических гипотез, статистическое оценивание распределений, математический анализ
Обоснованность и достоверность результатов работы. Подтверждается корректным применением методов математической статистики, применением метода экспертных оценок на основе заключений ведущих специалистов, методов проверки статистических гипотез и выбора критериев оптимальности, совпадением результатов экспериментов с разработанными теоретическими положениями
Научная новизна работы состоит
-
В оценке влияния факторов агрессивной производственной среды (газов, пыли) на механическое оборудование мостовых кранов, снижающих их надежность, установлении закономерностей коррозионного износа металлоконструкций и разрушения механического оборудования мостовых кранов при действии агрессивных сред,
-
В планировании эффективного использования ресурсов, выделяемых на обеспечение бесперебойной работы основного технологического процесса,
-
В разработке методики формирования эффективной системы технической эксплуатации мостовых кранов и оптимизации составных частей системы ТО и Р на основе разработанной математической модели обслуживания и ремонта
Практическая значимость. Основные положения работы признаны значимыми для организации системы ТОиР мостовых кранов на предприятиях с агрессивными средами, ведущими специалистами НПР. Результаты работы переданы в виде рекомендаций к внедрению в ПО «Норильскремонт» и ПО «Норильсктранс-ремонт».
Сформирован перечень регламентных работ, полученных на основе закономерностей износа металлоконструкций и элементов механической части. Разработанные рекомендации позволяют повысить стабильность технологического процесса производства, сократить количество внеплановых ремонтов, перевести систему подготовки ремонтов узлов и агрегатов в плановый режим, сократить время, затрачиваемое на ремонт, и уменьшить оборотный фонд
Разработана схема организации ТОиР с использованием опережающей подготовки ремонтных комплектов на основе остаточного ресурса, позволившая структурировать организацию обслуживания и ремонта мостовых кранов Разработанная система номерных ремонтов, представляет собой комплекс организационно-технических мероприятий предупредительного характера, проводимых периодически и в плановом порядке, позволяет
более эффективно поддерживать крановое оборудование в работоспособном состоянии,
максимально увеличить срок службы отдельных деталей, узлов и крана в целом,
повысить коэффициент технической готовности,
— установить контроль за правильной эксплуатацией и ремонтом
Результаты исследования используются в учебном процессе ГОУ ВПО «Но
рильский индустриальный институт»
На защиту выносятся следующие положения и результаты исследования, обладающие научной новизной и полученные лично автором:
-
Результаты анализа влияния факторов агрессивной среды, снижающих надежность работы мостовых кранов, и аналитические зависимости коррозионного износа металлоконструкций и разрушения механического оборудования мостовых кранов при действии агрессивных сред Полученные аналитические зависимости используются для составления прогноза возможных разрушений,
-
Методика формирования эффективной системы технической эксплуатации, обеспечивающей надежность мостовых кранов при эксплуатации в агрессивных средах,
-
Организационно-методические решения по оценке остаточного ресурса механической части мостовых кранов для своевременного восстановления,
-
Рекомендации по организации ТОиР позволившие структурировать на основе остаточного ресурса систему обслуживания мостовых кранов с использованием опережающей подготовки ремонтных комплектов
Апробация работы. Полученные автором результаты исследования докладывались и представлялись на
- всероссийских научно-практических конференциях (г Екатеринбург,
2005г, г Вологда, 2005 г )
региональных научных конференциях молодых ученых Норильского индустриального института г Норильск, 2003 — 2006 гг ,
региональных научных конференциях ученых и специалистов Норильского индустриального института и Норильской горной компании г. Норильск, 2003 - 2006 гг.
- научно-технических советах ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель»
Разработанные рекомендации по организации системы обеспечения надеж
ности кранов при эксплуатации в агрессивных средах металлургической промыш
ленности применяются в курсах лекций по дисциплинам «Техническое обслужи
вание и ремонт», «Строительная механика и металлические конструкции», а так
же в центре подготовки персонала ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель»
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в шести научных статьях общим объемом 2,05 печатных листа
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 140 наименований и приложений Общий объем работы 160 страниц, включая 23 таблицы и 21 рисунок
Влияние факторов агрессивной среды на надежность мостовых кранов в эксплуатации
Существуют разные определения надежности (табл. 1.1). В данной работе под надежностью мы будем понимать свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Под долговечностью мы будем понимать период времени, в течение которого качество конструкций будет соответствовать определенному уровню требований. В качестве показателя долговечности мы будем использовать срок службы. Количественно срок службы оценивается календарной продолжительностью от начала эксплуатации объекта или от его возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние, устанавливаемые по требованиям безопасности, экономическим, технологическим и другим показателям.
Результаты многочисленных исследований свидетельствуют, что для металлоконструкций и элементов механического оборудования мостовых кранов, эксплуатирующихся в агрессивных средах предприятий цветной металлургии, одним из основных факторов, снижающих долговечность, является коррозионный износ [14, 15,48, 59 и др.].
В качестве факторов агрессивной среды нами принят перечень величин (относительная влажность воздуха, температура, концентрация газа, пыль, проницаемость) агрессивности и выделены среды (сильно агрессивная, средне агрессивная и слабо- или неафессивная) по степени афессивности приведенные в таблице 1.2.
Данные таблицы свидетельствуют, что степень афессивности среды зависит от величины параметров и от совокупности их воздействий. Коррозионный износ металлических конструкций и элементов механической части повышается с увеличением комплексности воздействия параметров афес-сивной среды и повышением их численного значения.
Согласно ГОСТ 5272-68 "Коррозия металлов. Термины" факторы, оказывающие влияние на коррозионный процесс, подразделяются на внутренние и внешние. Внутренние факторы обусловлены природой металла. Внешние факторы связаны с составом коррозионной среды и условиями коррозии. Рассмотрим результаты исследований влияния отмеченных факторов на коррозионный процесс.
В.М. Москвин, Ф.М. Иванов, С.Н. Алексеев, Е.А. Гузеев в работе [61] отмечают, что общая коррозия напряженного металла может идти быстрее, чем ненапряженного. Влияние напряжений ниже предела текучести на коррозию стали незначительно. Заметнее сказывается влияние напряжений на уровне предела текучести и выше. Это связано с разрушением естественной защитной окисной пленки.
В работе [123] М.Ф.Тихомировой, А.М.Фанталова, Ю.Л.Вольберга отмечается, что напряжения способствуют локализации коррозии стали. В работе [138] Ю.Р. Эванс отмечено, что под действием растягивающих напряжений скорость коррозии уменьшается. На основе анализа литературных источников можно сделать вывод о том, что вопрос влияния напряженного состояния на процесс коррозионного разрушения изучен недостаточно. Мнения исследователей разноречивы. Большинство исследователей склоняется к заключению, согласно которому изменение напряженного состояния в диапазоне упругой работы материала не оказывает существенного влияния на процесс коррозионного разрушения. Влияние фактора состояния поверхности металла на коррозионный процесс рассмотрим в увязке с фактором влияния качества антикоррозионной защиты. В настоящее время основным способом защиты металлоконструкций мостовых кранов является нанесение на поверхность химически стойких лакокрасочных покрытий [58, 125]. За рубежом полимерные покрытия метал лических конструкций, работающих в агрессивных средах, применяются достаточно широко. По оценкам специалистов на действующих объектах 20% конструкции мостового крана эксплуатируется без антикоррозионной защиты . Анализ литературных источников показывает, что влияние внешних факторов на коррозионный процесс сталей целесообразно рассматривать в увязке с долговечностью конструкций. Специалистами установлено, что с увеличением относительной влажности воздуха до критических значений, резко повышается скорость коррозионных процессов. Для стали критическая влажность в зависимости от состава среды и состояния поверхности находится в пределах от 60 до 70%. Вторым фактором, влияющим на коррозию по мнению ряда исследователей, является температура воздуха. А.И. Голубев и М.Х. Кадыров, исследуя влияние климатических факторов на коррозию, установили, что повышение температуры приводит к быстрому испарению пленки влаги и препятствует ее конденсации, что снижает коррозионные потери [45, 62]. М.А. Шлугер, Ф.Ф. Ажогин, Е.А. Ефимов, изучая внешние факторы электрохимической коррозии, указывают, что температура оказывает существенное влияние на протекание коррозионного процесса. При ее повышении скорость коррозии, как правило, возрастает. Вместе с тем, исследователи отмечают, что в нейтральных растворах при кислородной деполяризации повышение температуры может обусловить к снижению скорости коррозионного процесса. Но это обычно наблюдается выше температуры 70-80 С [37].
Оптимизация организации обслуживании и ремонтов мостовых кранов
В рамках оптимизации обслуживании и ремонтов мостовых кранов совершенствованию организации уделяется значительное внимание.
Одной из основных задач технической эксплуатации кранов является повышение эффективности управления их работоспособностью, поскольку знание и применение различных методов и стратегий позволяют увеличить ресурс, сократить простои в техническом обслуживании и ремонте, снизить затраты на проведение технических воздействий и обеспечить эксплуатаци онную надежность. Как показывает опыт работы мостовых кранов, процессам технической эксплуатации кранов уделяется недостаточное внимание. Это проявляется в нарушениях режимов технических воздействий, низком качестве работ по техническому обслуживанию и ремонту. Причиной являются недостаточная оснащенность ремонтным оборудованием и высокая степень его износа, отсутствие высококвалифицированного ремонтного персонала, подробной нормативно-технической документации. Несвоевременно проведенные смазочные работы влекут за собой усиление трения в узлах и соединениях, увеличение количества абразивных материалов в смазке, что в конечном итоге приводит к возрастанию интенсивности изнашивания сопряженных деталей. Поэтому проводимые работы по поддержанию работоспособности машин в условиях агрессивных сред с нарушением режимов технического обслуживания и ремонта, малоэффективны.
Экономическая целесообразность разработки и внедрения новых мето дов ремонта подтверждается возможностью применения новых систем под держания работоспособности. Это позволяет в более короткие сроки с наи меньшими трудовыми и финансовыми затратами проводить технические ме роприятия предупредительного характера, что по сравнению с затратами на восстановление работоспособности более эффективно.
Возможность применения для кранов более совершенной системы технического обслуживания и ремонта позволяет повысить качество этих мероприятий.
В целях повышения уровня работоспособности мостовых кранов в структуре системы ПНР смоделирована система обеспечения работоспособности, которая включает в себя следующие элементы: парк машин, трудовые ресурсы, материальные ресурсы, нормативную и технологическую документацию и взаимосвязи. Цель системы - обеспечить заданный уровень работоспособности кранов при минимальных финансовых и временных затратах. Система предполагает формирование новой структуры организации и управления технической службой эксплуатационного предприятия и предусматри вает широкое использование ЭВМ. Составляются картотеки как по каждому крану, так и по парку в целом, в которых отражены ресурс машины, проведенные технические воздействия, перечень замененных деталей, денежные затраты и др. На основе этого формируются данные по формированию ремонтных комплектов.
На уровень работоспособности машин в значительной мере влияет пе риодичность ТО. Правильно определенные ее значения позволяют сохранять работоспособность и увеличить долговечность машины.
Важно начинать формирование комплекса работ по техническому обслуживанию с оптимизации периодичностей выполнения операций, связанных с устранением отказов. Для этого классифицируют отказы в соответствии с задачами технического обслуживания. Профилактическая стратегия предусматривает предупреждение отказов и неисправностей путем восстановления исходного состояния изделия до того, как будет достигнуто предельное состояние. Эта стратегия реализуется путем проведения предупредительного ТО, диагностики и замены деталей. Техническое обслуживание на протяжении долгого времени рассматривалось как второстепенная функция, требующая затрат. Его традиционно связывали с устранением неисправностей и ремонтом оборудования, подверженного износу и старению. Техническое обслуживание не просто сопутствует производству, а является его неотъемлемым требованием. Его связь со степенью эффективности использования оборудования - вопрос единой стратегии на уровне высшего руководства. Перед управлением техническим обслуживанием стоят следующие вполне конкретные цели: - оптимизация надежности оборудования и всей инфраструктуры; - обеспечение постоянной работоспособности оборудования и инфраструктуры; - быстрое выполнение аварийного ремонта оборудования и инфраструктуры с целью обеспечения их постоянной готовности для нужд производства; - повышение эффективности действующего оборудования или производственной мощности предприятия путем модификации, увеличения срока службы или использования новых, более дешевых изделий; - повышение безопасности производства; - обучение персонала конкретным навыкам обслуживания; - содействие обеспечению высокого качества обслуживания и ремонта; - обеспечение защиты окружающей среды. Для оптимизации проведения диагностирования обслуживании и ремонтов можно предложить следующую структуру действий: - оценка данных об оборудовании, постоянное обновление карт технического обслуживания и ремонта на каждую единицу оборудования, выполнение профилактических программ; - расчет показателей результативности управления обслуживанием и ремонтом; - управление запасами; - совершенствование методов работы и планирования; - обновление чертежей, технических условий и других документов; - внедрение номерных ремонтов. Что касается производственного персонала, то весьма важно обучение правильной эксплуатации оборудования. Статистика показывает, что более 50% поломок или отказов являются следствием его плохой эксплуатации. Отказы приводят к краткосрочным или более длительным простоям. Узлы и агрегаты мостовых кранов имеют свой прогнозируемый ресурс, который обусловлен закономерностями их износа. Исследования показали, что можно выделить несколько групп ресурса. Ресурс каждой группы имеет общую основу - одинаковое число циклов подъемов для одинаковых условий эксплуатации.
Результаты проведения экспериментальных исследований по коррозионному разрушению
Планом было предусмотрено проведение обследования 160 кранов. Для испытаний приняты два типа образцов. Срок испытаний образцов 1-го и 2-го типов составлял 24 месяца с промежуточным съемом 6, 12, 24 месяца - для образцов, предназначенных для испытаний на коррозионную стойкость и 12 и 24 месяца - для образцов, предназначенных для коррозионно-механических испытаний, число образцов на один съем принималось при испытании на коррозионную стойкость - 5 штук; на механические испытания - 15 штук. Исследование состава, структуры и свойств стали, выполнялось по стандартным методикам [33, 34, 35, 36].
Обработка и анализ экспериментальных данных проводились методами теории вероятностей и математической статистики. В качестве математических моделей использовались модели нормального и логнормального распределений. Применялись критерии согласия, сравнения выборок, случайности расположения элементов в последовательности. Эмпирические коэффициенты установленных закономерностей и зависимостей определялись методом наименьшим квадратов. Необходимые расчеты выполнялись с использованием ЭВМ и пакетов прикладных программ.
Замеры температуры и влажности воздуха, концентрации газов, пыли выполнялись в нескольких поперечных сечениях, совмещенных с разбивоч-ными осями по длине производственных помещений на расстоянии 20 - 25 м. По высоте измерения производились в зоне обследуемых конструкций. По показаниям приборов составлялись таблицы значений исследуемым параметров - температуры и относительной влажности воздуха, концентрации диоксида серы и пыли. Вычислялись среднемесячные значения, по которым строились графики изменения параметров эксплуатационной среды в течение года для каждого цеха и отделения предприятия. По этим данным составлялись вариационные ряды, определялись основные статистические характеристики и исследовались законы распределения. Результаты использовались для установления закономерностей распределения и изменения параметров среды во времени, связи между температурой, концентрацией газов и пыли, относительной влажностью воздуха, оценки степени агрессивного воздействия на конструкции. Степень агрессивного воздействия среды устанавливалась в соответствии с требованиями СНиП.
Фактические размеры элементов и конструкций устанавливались по результатам инструментальных замеров. Для оценки коррозионных повреждений производилось определение начальной толщины элементов и глубины проникновения коррозии. Перед проведением замеров поверхность элемента очищалась от продуктов коррозии. Замеры толщины сечений выполнялись с помощью штангенциркуля и мерительной скобы с индикатором с точностью до 0,01мм. Результаты натурных замеров и подсчета величин коррозионного износа сводились в ведомости. Для количественной оценки коррозионного и: носа использовались методы математической статистики. Генеральная совокупность формировалась из однородной выборки, которую входили однотипные элементы, выполненные из одинаковой марки стали, имеющие равный срок службы, одни условия эксплуатации. В результате статистической обработки экспериментальных данных определялись выборочные средние, средние квадратические отклонения, устанавливался закон распределения показателя износа.
Структура стали, исследовалась с целью определения типа коррозии и оценки формы коррозионного поражения. Изучалась структура стали мостовых кранов, подверженных действию агрессивных сред, и структура стали образцов, испытываемых на коррозию. Применялся металлографический метод исследования. При этом использовался металлографический микроскоп марки МИМ-8И с увеличением от 100 до 500 раз. Проводилась фотосъемка микроструктур. Оценка формы коррозионного поражения и определение типа коррозии проводилась путем сравнения с типовыми схемами по ГОСТ 9.908-85.
Исследование физико-механических свойств, включало в себя определение временного сопротивления, предела текучести, относительного удлинения в соответствии с ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение» [33]. Образцы изготавливались из заготовок, вырезанных из элементов обследуемых конструкций, в соответствии с ГОСТ.
Для оценки коррозионной стойкости сталей в условиях атмосферной коррозии изучались химический состав, структура и механические свойства сталей, используемых в конструкциях мостовых кранов ОАО ЗФ «Нориль-ский-никель»: ВстЗсп5, 09Г2Си 15ХСНД.
Химический состав, структура и свойства сталей изучались на основе данных архивных материалов лаборатории надежности ОАО ЗФ «Горная компания», сертификатов заводов - изготовителей и результатов лабораторных исследований. В табл. 3.1 приведены сведения о химическом составе и структуре сталей. Анализ данных табл. 3.1 показывает, что малоуглеродистые стали, использованы в горячекатаном состоянии и характеризуются феррито-перлитной мелкозернистой структурой. Низколегированная кремне-марганцовистая сталь 09Г2С поставляется в горячекатаном состоянии и имеет мелкозернистую феррито-перлитную структуру зерна. Низколегированная хромо-кремненикелевая с медью сталь 15ХСНД поставляется как в горячекатаном, так и в нормализованном состоянии. В стальных фермах покрытий в ряде случаев использована горячекатаная сталь 15ХСНД, имеющая феррито-перлитную структуру. В табл.3.2 приведены данные о механических свойствах сталей, полученные из сертификатов заводов-изготовителей и результатов испытаний контрольных образцов на растяжение.
Изучение характера поверхностных коррозионных повреждений деталей производилось с помощью металлографического исследования образцов, испытанных в условиях мокрого режима помещений и в среде, содержащей диоксид серы. Анализ полученных микроструктур и сравнение их с типовыми схемами по ГОСТ 9.908-85 дают основание заключить, что поверхностные разрушения сталей ВстЗсп, 09Г2С и 15ХСНД имеют сплошной равномерный характер. Это подтверждают и результаты статистических исследований глубины коррозии элементов конструкций.
Рекомендации по организации ТОиР кранов в агрессивных средах металлургического производства
Техническая служба предприятия является его составной частью и представляет собой комплексную систему управления, включающую характерные для любого предприятия виды деятельности: производственно-технологическую деятельность, материальное снабжение и складской учет, финансовое планирование и бухгалтерский учет, административное управление (управление персоналом, документооборот, учет и анализ финансово-хозяйственной деятельности) и др.
В то же время система технического обслуживания и ремонта (ТОиР) имеет свою ярко выраженную специфику, которая определяется, прежде всего, продуктом труда. Если любое предприятие имеет на выходе материальную продукцию, то "продукцией" технических служб является надежность обслуживаемых технических объектов. Так как сами объекты имеют большое конструктивное и технологическое разнообразие, то, соответственно, и структура ТОиР включает различные по видам объектов службы: механо-, энерго-, электроремонтные и пр. Работа служб ТОиР связана с выполнением множества разнообразных специфических функций, что требует ее наиболее корректной и правильной организации. Оптимальная организация ТОиР мостовых кранов в агрессив ных средах металлургического производства может быть сформирована, если должным образом будут обеспечены: формирование ремонтных комплектов и периодичность замен, также создан перечень регламентных работ опережающей подготовки, учреждена опережающая подготовка ремонтных комплектов, которые будут определяться в процессе технического диагностирования кранов, а затем использоваться во время технического обслуживания и ремонта. Техническое обслуживание механической части будет включать регулировку оборудования, и его смазку, а у металлоконструкции уборку пыли, которая скапливается в балках крана и на их поверхности и создает дополнительную нагрузку. Ремонт крана проводится ремонтными комплектами согласно перечню регламентных работ опережающей подготовки. Во время ремонта также выявляют и устраняют усталостные и коррозионные повреждения и определяют уровень технического состояния сборочных единиц (рис.4.2).
Установлено, что противокоррозионное действие лакокрасочных покрытий обуславливается торможением коррозионных процессов на границе раздела металл-пленка. Это торможение связывают с ограниченной скоростью поступления веществ, необходимых для развития коррозионного процесса, повышенным электрическим сопротивлением материала пленки, специфическим влиянием адгезии, химическим и электрохимическим воздействием материала пленки на подложку [112].
Для покрытий характерен барьерный механизм защитного действия [95]. Эффективность защитного действия лакокрасочных покрытий конструкций на стадии ввода объекта в эксплуатацию существенно зависит от свойств стали, состояния поверхности металла, адгезионных и защитных свойств лакокрасочного материала. Ориентировочный срок службы лакокрасочных покрытии в агрессивных средах находится в диапазоне от 3 до 5 лет. В связи с тем, что производственные краны имеют срок службы до 30 лет, в процессе эксплуатации возникает необходимость многократного восстановления защитных лакокрасочных покрытий в условиях действующего производства, кото В решении вопросов защиты кранов от коррозии и воздействия среды на механическое оборудование важную роль играет действующая на производстве система организации и выполнения планово-предупредительных ремонтов. Продолжительность межремонтного периода по антикоррозионным работам составляет от 2 до 5-х лет. При этом заново окрашивается около 75% конструкций. Однако, по мнению специалистов, проведение этих мероприятий не исключает необходимости замены от 10 до 20% прокорродировавших элементов конструкций задолго до износа крана.
Защиту от коррозии не подлежащих ремонту конструкций, как правило, следует производить в соответствии с первоначальными проектами, если их решения не противоречат действующим нормам проектирования.
При необходимости частичного восстановления полимерных покрытий (лакокрасочных, битумных и др.) следует предусматривать полную очистку поверхности на участках восстановления покрытий до металла и нанесение всей системы покрытия на этих участках. Высокие декоративные характеристики конструкций с отремонтированным покрытием достигаются при условии нанесения 1-2 последних слоев эмали на всю поверхность конструкций одновременно.
Если сохранившееся лакокрасочное покрытие находится в хорошем или отличном состоянии, но его толщина не соответствует требованиям норм, необходимо нанести дополнительные слои той же эмали, которой защищены конструкции. Количество слоев рассчитывают по Рекомендациям по проектированию защиты от коррозии металлоконструкций.
Очистка от окислов поверхности несущих стальных конструкций, эксплуатируемых в средах со среднеагрессивной или сильноагрессивной степенями воздействия, должна быть произведена с применением пескоструйной или дробеструйной обработки. Если работы должны быть проведены в действующем цехе без демонтажа оборудования, то необходимо разрабатывать проект производства работ, предусматривающий исключение попадания песка, дроби, грязи в зоны рабочих площадок и размещения оборудования. Очистку от окислов поверхности несущих стальных конструкций, предназначенных для эксплуатации в средах со слабоагрессивной степенью воздействия, следует осуществлять дробеструйной или пескоструйной обработкой, приводными металлическими щетками, иглофрезами.
