Reťaz z legovanej ocele triedy 100: pevnosť, špecifikácie a bezpečnosť

Reťaz z legovanej ocele triedy 100 poskytuje najvyšší pomer pevnosti k hmotnosti spomedzi všetkých štandardizovaných zdvíhacích reťazí s približne limitom pracovného zaťaženia O 25 % vyššia ako reťaz triedy 80 rovnakého priemeru . Tento výkon vychádza z presne kontrolovaného tepelného spracovania kalením a temperovaním, ktoré vytvára jemnozrnnú martenzitickú mikroštruktúru s minimálnou medzou pevnosti v ťahu 1 000 MPa (145 000 psi). Praktický dôsledok je pre zdvíhacích technikov a dozorcov nad výstrojom jednoduchý: 13 mm reťaz Grade 100 legálne nahrádza 16 mm reťaz Grade 80 v zostave popruhu, čím sa znižuje hmotnosť popruhu približne o 35 % pri zachovaní rovnakej kapacity.

Hutnícke zakladanie a tepelné spracovanie

Označenie "Grade 100" sa vzťahuje na minimálnu medzu pevnosti v ťahu reťaze 1 000 N/mm² (100 kg/mm², odtiaľ nomenklatúra triedy 100). Základným materiálom je bórom upravená stredne uhlíková legovaná oceľ, typicky modifikovaná 23MnNiMoCr54 alebo ekvivalentná trieda v súlade s DIN 17115. Bór v koncentráciách 0,0008 % až 0,003 % dramaticky zvyšuje kaliteľnosť bez cenovej penalizácie vysokého obsahu niklu alebo molybdénu, čo umožňuje reťazi dosiahnuť úplné prekalenie v priemeroch až 45 mm.

Kritická výrobná sekvencia začína elektrickým odporovým zváraním spoja na tupo po vytvarovaní. Zvar sa za horúca upraví a celá dĺžka reťaze vstupuje do kontinuálnej austenitizačnej pece udržiavanej na 880 °C až 920 °C (1616 °F až 1688 °F) . Okamžite nasleduje kalenie v roztoku voda-polymér, ktorý ochladzuje reťaz dostatočne rýchlo, aby sa zabránilo feritovo-perlitovému nosu na transformačnom diagrame kontinuálneho chladenia. Temperovanie pri 400 °C až 500 °C (752 °F až 932 °F) zmierňuje zvyškové napätia a mení malú časť konečnej pevnosti v ťahu za rázovú húževnatosť, čím sa dosahuje rozsah konečnej tvrdosti 30 až 38 HRC. Výsledná mikroštruktúra pri skúmaní pri 500-násobnom zväčšení musí vykazovať plne temperovanú martenzitovú matricu bez karbidových sietí na hranici zŕn alebo oduhličenia hlbšie ako 0,15 mm od povrchu.

Limity pracovného zaťaženia a požiadavky na konštrukčný faktor

Reťaz triedy 100 sa medzinárodne riadi normou EN 818-2 a v Severnej Amerike normou ASTM A973/A973M a popruhom ASME B30.9. Všetky tri kódexy nariaďujú a Dizajnový faktor 4:1 o minimálnej konečnej medznej pevnosti pre jednoramenné reťazové závesy vo všeobecnom zdvíhaní. To znamená, že limit pracovného zaťaženia (WLL) je presne jedna štvrtina overenej minimálnej lámacej sily. Konštrukčný faktor a pracovné zaťaženie obmedzujú mierku predvídateľne v rozsahu štandardných priemerov od 8 mm do 32 mm.

Konštrukčný faktor 4:1 platí len pre novú reťaz v nepoškodenom stave. Keď sa reťazový popruh triedy 100 používa v konfigurácii tlmivého závesu, WLL sa musí znížiť o 20 % až 25 % pretože malý polomer ohybu v bode škrtiacej klapky prináša kombinované ohybové a ťahové napätia, ktoré sa sústreďujú v korune spojky. Podobne záves koša s uhlom nôh presahujúcim 60 stupňov od vertikály znižuje kapacitu, pretože horizontálna zložka sily zväčšuje napätie v každej nohe. Uhol medzi nohami popruhu by nikdy nemal presiahnuť 120 stupňov; pri 120 stupňoch každá noha vidí 100 % hmotnosti nákladu, čím sa efektívne zdvojnásobuje požiadavka na ťah v porovnaní s vertikálnym zdvihom.

Rozlíšenie stupňa 100 od nižších ročníkov

Reťaz triedy 100 musí byť vizuálne a trvalo identifikovateľná, aby sa predišlo neúmyselnej zámene reťaze s nižšou kapacitou do menovitej zdvíhacej zostavy. Každý článok triedy 100 nesie vyrazenú identifikačnú značku výrobcu a číslo "10" alebo "100" vyrazené do tela článku v pravidelných intervaloch, zvyčajne každý článok alebo každý iný článok s menšími priemermi. Reťaz triedy 80 na porovnanie nesie označenie "8" alebo "80" a má minimálnu medzu pevnosti v ťahu 800 N/mm². Nahradením triedy 80 triedou 100 v závese navrhnutom pre vyššiu triedu sa zníži bezpečné pracovné zaťaženie o 20 %, čo je rezerva, ktorú možno plne spotrebovať jediným dynamickým trhnutím.

Fyzické rozmery článkov Grade 100 sa líšia od Grade 80 rozstupom a hrúbkou článku, čo bráni tomu, aby sa konektor alebo hák Grade 80 správne namontoval na reťaz Grade 100 s rovnakým nominálnym priemerom. Článok Grade 100 má o niečo kratší rozstup a hrubší prierez v korune a hlavni, čo zvyšuje hmotnosť reťaze na jednotku dĺžky približne o 8 % až 12 % v porovnaní s triedou 80 rovnakého priemeru . Táto rozmerová nekompatibilita je zámerným bezpečnostným prvkom; ak by bol hlavný článok triedy 80 natlačený na reťaz triedy 100, nezhodná geometria by vytvorila bodový kontaktný nárast napätia, ktorý by mohol iniciovať únavovú trhlinu.

Montáž závesu a kompatibilita komponentov

Reťazový popruh triedy 100 je len taký silný, ako silný je jeho najslabší komponent. Hlavný článok, medziľahlé konektory, skracovacie spojky a háky musia mať rovnaký stupeň 100 a konštrukčný faktor 4:1. Zmiešaním reťaze triedy 100 s koncovkami triedy 80 sa celá zostava zníži na limit pracovného zaťaženia triedy 80. Najbežnejší nesúlad sa vyskytuje pri skracovacích spojkách, kde je spojka typu granuly navrhnutá pre reťaz triedy 80 neúmyselne navlečená na reťaz triedy 100, pretože operátor predpokladá kompatibilitu. Nesprávna spojka pri statickom zaťažení primerane uchopí spojku, ale bude sklzu pri nárazovom zaťažení pri približne 60 % až 75 % menovitej kapacity reťaze , pretože profil čeľustí spojky sa nezhoduje s polomerom koruny spojky.

Hlavné články a spojky typu Clevis pre aplikácie Grade 100 sú zvyčajne kované z chróm-molybdénovej legovanej ocele a tepelne spracované tak, aby zodpovedali mechanickým vlastnostiam reťaze. Spojovací čap je uchytený závlačkou, skrutkou s vnútorným šesťhranom s nylonovým uzamykacím prvkom alebo trvalou spojkou v štýle hammerlok. hammerlok, ktorý používa dve do seba zapadajúce kované polovice poháňané kladivom, poskytuje trvalé spojenie, ktoré sa nedá neúmyselne rozobrať a je štandardné pre jednoramenné a dvojramenné popruhy do priemeru reťaze 32 mm.

Únavové správanie a úvahy o životnosti

Reťaz triedy 100 vykazuje konečnú únavovú životnosť, ktorá závisí od rozsahu napätia na cyklus, nie od konečnej pevnosti v ťahu. Testovanie podľa DIN 685-5 ukazuje, že správne vyrobená reťaz triedy 100 vydrží 20 000 cyklov zaťaženia pri 1,5-násobku limitu pracovného zaťaženia bez zlomenia článku . Tento limit únosnosti však predpokladá, že reťaz je zaťažená axiálne v priamke bez ohýbania komponentov. Únava z ohybu v sedle kladky alebo okolo ostrého rohu dramaticky znižuje počet cyklov do zlyhania. Reťaz triedy 100, ktorá je ohnutá cez priemer menší ako trojnásobok rozstupu článkov reťaze, zlyhá pri únave pri zlomku publikovaného limitu odolnosti, pretože kombinované namáhanie v ohybe v medzičlánku presahuje medzu klzu materiálu pri každom cykle.

Korózna jamka je primárnym urýchľovačom únavy pri zdvíhaní na mori a na mori. Expozícia slanej vody vytvára mikroskopické jamky na povrchu spojov, ktoré pôsobia ako koncentrácie napätia, z ktorých vznikajú únavové trhliny. Reťaz triedy 100 s viditeľnou koróziou hlbšou ako 0,2 mm sa musí okamžite stiahnuť z prevádzky bez ohľadu na to, aké malé je mechanické opotrebovanie. Pozinkované a žiarovo pozinkované reťaze triedy 100 sú dostupné, ale podliehajú obavám z vodíkového krehnutia. Krok kyslého čistenia v procese elektrolytického pokovovania môže zaviesť vodík do martenzitickej mikroštruktúry. Vypálenie vodíka po pokovovaní pri 200 °C (392 °F) minimálne štyri hodiny je povinný difúzovať zachytený vodík a zabrániť oneskorenému krehkému lomu.

Protokoly o pravidelných kontrolách a kritériá zamietnutia

Regulačné normy vrátane OSHA 1910.184 a európskej smernice o strojových zariadeniach vyžadujú zdokumentovanú kontrolu reťazových popruhov triedy 100 kompetentnou osobou v intervaloch nepresahujúcich 12 mesiacov, pričom pred každou zmenou musí používateľ vykonávať vizuálne kontroly častejšie. Inšpekcia kompetentnej osoby preverí každý článok z hľadiska nasledujúcich kritérií odmietnutia, z ktorých každé vyžaduje trvalé vyradenie reťaze z prevádzky:

• Opotrebenie článku v ktoromkoľvek bode na povrchu ložiska presahuje 10 % pôvodného menovitého priemeru . Pre 13 mm reťaz to znamená výmenu, keď opotrebovaný prierez meria menej ako 11,7 mm.
• Predĺženie akéhokoľvek jednotlivého spojenia presahuje 5 % pôvodnej výšky tónu . Spoj, ktorý pôvodne meral 39 mm vo vnútri rozstupu, nesmie presiahnuť 41 mm.
• Akékoľvek praskliny, ryhy, ryhy alebo rezy, bez ohľadu na to, aké sú plytké. Články reťaze sú citlivé na zárez; predpokladá sa, že viditeľná povrchová diskontinuita má súvisiace podpovrchové čelo trhliny.
• Poškodenie teplom, ktoré sa prejavuje modrým sfarbením, rozstrekom zo zvárania alebo vystavením ohňu. Teplota popúšťania reťaze triedy 100 je 400 °C až 500 °C; akákoľvek expozícia nad touto prahovou hodnotou žíha martenzit a trvalo znižuje pevnosť reťaze.
• Korózna jamka, ako je uvedené vyššie, alebo akákoľvek reťaz, ktorá bola ponorená do morskej vody bez dôkladného opláchnutia sladkou vodou a kontroly.
• Skreslenie, skrútenie alebo ohnutie spoja z roviny o viac ako 10 stupňov . Skrútený článok sa nemôže správne spojiť cez spojovací konektor a vytvára excentrické zaťaženie.

Nedeštruktívne testovanie pomocou magnetickej kontroly častíc (MPI) sa vyžaduje počas ročnej kontroly a vykonáva sa na každom článku po vyčistení reťaze na holý kov. Strmeň MPI musí byť orientovaný v dvoch kolmých smeroch, aby sa zistili trhliny zarovnané rovnobežne s osou spojky a priečne k nej. Kontrola penetráciou farbiva, hoci sa v teréne vykonáva jednoduchšie, nie je náhradou, pretože deteguje iba trhliny na povrchu a nezaznamenáva podpovrchové trhliny, ktoré môžu preraziť v mikrónoch.

Skladovanie, manipulácia a ochrana životného prostredia

Reťaz triedy 100 by sa mala skladovať na stojane, ktorý zabraňuje kontaktu s betónovými podlahami a zemnou vlhkosťou. Alkalický betónový výluh v kombinácii s kondenzáciou vytvára lokalizovanú koróznu bunku, ktorá vytvára jamky reťaze v kontaktných bodoch. Reťaze skladované dlhšie ako šesť mesiacov by mali byť potiahnuté olejom s prchavým inhibítorom korózie (VCI) alebo uzavreté do papiera impregnovaného VCI. Pred opätovným uvedením do prevádzky musí byť ochranná vrstva úplne odstránená, pretože aj jemný olejový film môže znížiť trenie medzi reťazou a viazačom bremena alebo hákom, čo môže spôsobiť, že sa bremeno pri vibráciách bude posúvať.

Platia teplotné limity. Reťaz triedy 100 si zachováva svoj plný limit pracovného zaťaženia až do 200 °C (392 °F) . Medzi 200 °C a 300 °C sa musí WLL znížiť na 90 % menovitej kapacity . Medzi 300 °C a 400 °C sa zníženie eskaluje na 75 % . Nad 400°C sa reťaz dostane do rozsahu temperovania a začne trvalo mäknúť. Reťaz, ktorá bola v prevádzke pri teplotách vyšších ako 400 °C, musí byť natrvalo vyradená z prevádzky, pokiaľ nie je opätovne tepelne spracovaná a opätovne certifikovaná pôvodným výrobcom, čo je proces, ktorý nie je takmer nikdy ekonomicky opodstatnený pre priemer reťaze pod 20 mm.