تحلیل علت ترک خوردگی جوش وب به شفت درام جرثقیل

این تحلیل ترک جوش درام جرثقیل، موردی را بررسی می‌کند که در آن یک جرثقیل با کارکرد طولانی، در محل جوش بین صفحه وب درام و شفت درام دچار ترک خوردگی شده است. اگرچه آسیب قابل مشاهده به نظر می‌رسد یک مشکل خستگی موضعی فلز باشد، اما علل اصلی ممکن است شامل طراحی سازه، روش جوشکاری، وضعیت مواد، انتقال تنش، کیفیت تولید و مونتاژ و شرایط عملیاتی باشد.

۱. رابطه بین درام جرثقیل، صفحه وب، توپی و شفت

در تجهیزات بالابری، درام یک جزء کلیدی انتقال است که برای پیچیدن طناب سیمی و بلند کردن یا کشیدن بار استفاده می‌شود. پوسته درام، طناب سیمی را حمل می‌کند، در حالی که صفحات وب معمولاً در دو انتهای پوسته قرار می‌گیرند تا پوسته را به توپی یا شفت متصل کنند.

در یک ساختار رایج، هاب به مرکز صفحه وب جوش داده می‌شود. سپس هاب توسط یک کلید به شفت درام متصل می‌شود و شفت توسط یاتاقان‌ها پشتیبانی می‌شود. در این حالت، صفحه وب مستقیماً به شفت درام جوش داده می‌شود و شفت درام یک شفت بلند است.

بنابراین، صفحه وب نه تنها یک صفحه اتصال است. بلکه گشتاور و نیروی شعاعی را بین پوسته درام و شفت درام منتقل می‌کند. مراجع عمومی خرابی درام اغلب ترک‌های ناشی از خستگی را به عنوان یک شرط جایگزینی ذکر می‌کنند؛ این مورد به طور خاص به این موضوع می‌پردازد که چرا ترک خوردگی ممکن است در اطراف جوش بین صفحه وب و شفت شروع شود.

۲. چرا ترک در نزدیکی شفت درام ظاهر می‌شود؟

از دیدگاه مکانیکی، صفحه وب درام یک صفحه نازک است که در معرض پیچش، خمش، کشش-فشار و برش درون صفحه‌ای قرار دارد. در نزدیکی شفت درام، چندین شرایط نامطلوب ممکن است همزمان رخ دهد: تغییر ناگهانی مقطع، تأثیر جوش و بارگذاری چرخه‌ای.

۲.۱ تمرکز تنش ناشی از تغییر ناگهانی مقطع

در ناحیه نزدیک به شفت درام، ساختار از یک شفت نسبتاً ضخیم به یک صفحه وب نازک‌تر منتقل می‌شود. برای موقعیت‌یابی محوری و جوشکاری، اغلب یک شانه شفت در موقعیت صفحه وب مربوطه قرار می‌گیرد. اگر شعاع انتقال خیلی کوچک باشد یا انتقال صاف نباشد، تمرکز تنش می‌تواند رخ دهد.

عیوب جوش مانند بریدگی زیر جوش و نفوذ ناقص نیز می‌توانند به منابع شروع ترک تبدیل شوند.

۲.۲ تنش چرخه‌ای و بارگذاری ضربه‌ای

وقتی درام کار می‌کند، نیروی کششی تولید شده توسط پیچیدن طناب سیمی از طریق پوسته درام به صفحه وب و سپس به شفت درام منتقل می‌شود. هر عمل پیچیدن و بلند کردن، بارگذاری مکرری را به این ناحیه اعمال می‌کند که می‌تواند به عنوان خستگی کم چرخه همراه با بارگذاری ضربه‌ای موضعی عمل کند.

۲.۳ تنش پسماند جوشکاری

وقتی صفحه وب و شفت درام به هم جوش داده می‌شوند، ناحیه جوش دچار دمای بالا و انقباض موضعی ناشی از خنک شدن می‌شود. اگر سازه جوش داده شده پس از جوشکاری کاملاً آنیل یا تنش‌زدایی نشود، تنش کششی پسماند در اطراف جوش باقی می‌ماند. وقتی این تنش کششی پسماند با بار عملیاتی ترکیب شود، احتمال شروع ترک بیشتر می‌شود.

۳. فرآیند توسعه ترک صفحه جان

توسعه ترک را می‌توان در سه مرحله مشاهده کرد.

مرحله اول، شروع است. در ریشه جوش یا شعاع انتقال، عیوب میکروسکوپی می‌توانند تحت عمل ترکیبی تنش پسماند جوشکاری و تنش کاری به منابع ترک تبدیل شوند.

مرحله دوم، انتشار است. در طول هر عملیات بلند کردن، بار مسیر انتقال یکسانی را دنبال می‌کند و تنش اوج تکرار می‌شود. ترک به تدریج در امتداد مرز دانه ماده منتشر می‌شود. سطح شکست ممکن است ویژگی‌های شعاعی یا پوسته‌ای نشان دهد.

مرحله سوم، شکستگی است. هنگامی که بخش مؤثر باقی مانده دیگر برای تحمل بار کافی نباشد، ممکن است شکستگی ناگهانی و شکننده رخ دهد که احتمالاً با پارگی صفحه وب یا جدا شدن از شفت درام همراه است.

۴. علل رایج ترک خوردگی جوش بین جان و شفت درام جرثقیل

۴.۱ عوامل طراحی سازه

اگر انتقال بین صفحه جان و محور توپی یا درام از شعاع معقولی استفاده نکند، ممکن است تنش به طور ناگهانی تغییر کند. اگر ضخامت صفحه جان ناکافی باشد، حاشیه مقاومت خستگی نیز ممکن است ناکافی باشد. انتخاب نادرست محل جوش می‌تواند خطر را بیشتر افزایش دهد، به خصوص اگر جوش در ناحیه‌ای با تنش بالا به جای ناحیه‌ای با تنش کمتر قرار گیرد.

۴.۲ عوامل کیفیت جوشکاری

عیوب رایج جوش شامل نفوذ ناقص، آخال سرباره، تخلخل، بریدگی زیر جوش و جای جوش است. اگر آزمایش‌های غیرمخرب مانند آزمایش اولتراسونیک یا آزمایش رادیوگرافی پس از جوشکاری انجام نشود، ممکن است عیوب پنهان برای مدت طولانی در سازه باقی بمانند.

پارامترهای جوشکاری بهینه نشده و تنش‌زدایی ناکافی پس از جوشکاری نیز می‌توانند خطر را افزایش دهند. برای سازه‌های درام بزرگ، انجام عملیات حرارتی برای تنش‌زدایی ممکن است دشوار باشد. تنش‌زدایی ارتعاشی نیز ممکن است به طور کامل اعمال نشود و پیرسازی طبیعی یا سایر عملیات پیرسازی ممکن است تحت تأثیر الزامات برنامه زمانی پروژه قرار گیرد.

۴.۳ بارهای عملیاتی فراتر از شرایط طراحی

بارگذاری بیش از حد مجاز در درازمدت می‌تواند خطر خستگی سازه را افزایش دهد. روشن کردن و ترمز مکرر در حین بلند کردن می‌تواند بارهای ضربه‌ای بزرگی ایجاد کند. اگر طناب سیمی به طور نامناسب روی درام قرار گیرد، توزیع نیرو روی درام ناهموار می‌شود و تنش موضعی ممکن است بسیار بیشتر از مقدار طراحی باشد.

۴.۴ خطاهای ساخت و مونتاژ

اگر تناسب بین سوراخ داخلی صفحه وب و شفت خیلی سفت یا خیلی شل باشد، تنش موضعی اولیه ممکن است ناهموار شود. تنش مونتاژ که به طور کامل آزاد نشده است، ممکن است بعداً با تنش عملیاتی ترکیب شود.

۴.۵ خوردگی و عوامل محیطی

وقتی درام برای مدت طولانی در معرض محیط مرطوب یا خورنده قرار می‌گیرد، ناحیه جوش بیشتر مستعد خوردگی است. نواحی خورده شده همچنین مکان‌های رایجی برای شروع ریزترک‌ها هستند.

۵. بازرسی، تعمیر و اقدامات پیشگیرانه

برای تجهیزات موجود، آزمایش ذرات مغناطیسی یا آزمایش اولتراسونیک می‌تواند به طور منظم در اطراف جوش بین صفحه وب و شفت درام انجام شود. در صورت مشاهده ترک، صفحه وب باید با جوشکاری تعمیر یا به موقع تعویض شود و چیدمان طناب سیمی باید بررسی شود تا از بارگذاری خارج از مرکز جلوگیری شود.

برای طراحی یا ساخت درام جرثقیل جدید، شعاع انتقال باید بهینه شود و موقعیت جوش باید طوری تنظیم شود که تا حد امکان از ناحیه حداکثر تنش جلوگیری شود. روش جوشکاری باید به شدت کنترل شود. جوشکاری چند پاسه و جوشکاری متقارن می‌توانند برای کاهش تنش پسماند استفاده شوند و پیرسازی ارتعاشی یا پیرسازی طبیعی می‌تواند مطابق با شرایط واقعی اعمال شود.

برای مدیریت عملیات، باید از اضافه بار طولانی مدت و روشن و خاموش کردن و ترمزگیری مکرر اجتناب شود. چیدمان طناب سیمی باید مطابق با الزامات مربوطه باشد و طناب‌های سیمی فرسوده باید به طور منظم تعویض شوند.

ترک خوردگی جوش درام جرثقیل معمولاً ناشی از یک عامل واحد نیست. بررسی گام به گام سازه، جوشکاری، بار، مونتاژ و محیط به روشن شدن منبع ترک و انتخاب اقدامات اصلاحی متناسب با شرایط واقعی سایت کمک می‌کند.

سیندی

واتس اپ: +86 191 3738 6654

پست الکترونیک: cindywang@hndfcrane.com

من سیندی هستم، با 10 سال سابقه کار در صنعت جرثقیل و انباشته دانش حرفه ای. من جرثقیل های رضایت بخش را برای بیش از 500 مشتری انتخاب کرده ام. اگر در مورد جرثقیل ها نیاز یا سوالی دارید، لطفا با من تماس بگیرید، من از تخصص و تجربه عملی خود برای کمک به شما در حل مشکل استفاده خواهم کرد!