क्रेन ड्रम वेब-टू-शाफ्ट वेल्ड में दरार के कारणों का विश्लेषण

इस क्रेन ड्रम वेल्ड क्रैक विश्लेषण में एक ऐसे मामले की जांच की गई है जहां लंबे समय से सेवा में रही क्रेन में ड्रम वेब प्लेट और ड्रम शाफ्ट के बीच वेल्ड पर दरारें पड़ गई हैं। हालांकि दिखाई देने वाली क्षति स्थानीय धातु थकान की समस्या प्रतीत होती है, लेकिन इसके अंतर्निहित कारणों में संरचनात्मक डिजाइन, वेल्डिंग प्रक्रिया, सामग्री की स्थिति, तनाव स्थानांतरण, निर्माण और संयोजन की गुणवत्ता और परिचालन स्थितियां शामिल हो सकती हैं।

1. क्रेन ड्रम, वेब प्लेट, हब और शाफ्ट के बीच संबंध

भार उठाने वाले उपकरणों में, ड्रम एक महत्वपूर्ण संचरण घटक है जिसका उपयोग तार की रस्सी को लपेटने और भार को उठाने या खींचने के लिए किया जाता है। ड्रम के खोल में तार की रस्सी होती है, जबकि वेब प्लेटें आमतौर पर खोल के दोनों सिरों पर हब या शाफ्ट से खोल को जोड़ने के लिए व्यवस्थित होती हैं।

एक सामान्य संरचना में, हब को वेब प्लेट के केंद्र में वेल्ड किया जाता है। हब को फिर एक कुंजी द्वारा ड्रम शाफ्ट से जोड़ा जाता है, और शाफ्ट को बियरिंग द्वारा सहारा दिया जाता है। इस मामले में, वेब प्लेट को सीधे ड्रम शाफ्ट से वेल्ड किया जाता है, और ड्रम शाफ्ट एक लंबा शाफ्ट होता है।

इसलिए वेब प्लेट केवल एक कनेक्टिंग प्लेट नहीं है। यह ड्रम शेल और ड्रम शाफ्ट के बीच टॉर्क और रेडियल बल को भी संचारित करती है। ड्रम की विफलता से संबंधित सामान्य संदर्भों में अक्सर थकान दरारों को प्रतिस्थापन की स्थिति के रूप में उल्लेख किया जाता है; यह मामला विशेष रूप से इस बात पर केंद्रित है कि वेब प्लेट और शाफ्ट के बीच वेल्ड के आसपास दरारें क्यों शुरू हो सकती हैं।

2. ड्रम शाफ्ट के किनारे के पास दरार क्यों दिखाई देती है?

यांत्रिक दृष्टि से, ड्रम वेब प्लेट एक पतली प्लेट होती है जिस पर मरोड़, झुकाव, तनाव-संपीड़न और समतलीय अपरूपण बल लगते हैं। ड्रम शाफ्ट के पास, एक साथ कई प्रतिकूल परिस्थितियाँ उत्पन्न हो सकती हैं: अचानक अनुभाग परिवर्तन, वेल्ड का प्रभाव और चक्रीय भार।

2.1 अचानक सेक्शन परिवर्तन से तनाव का संकेंद्रण

ड्रम शाफ्ट के निकटवर्ती क्षेत्र में, संरचना अपेक्षाकृत मोटे शाफ्ट से पतली वेब प्लेट में परिवर्तित होती है। अक्षीय स्थिति निर्धारण और वेल्डिंग के लिए, अक्सर वेब प्लेट की संबंधित स्थिति पर एक शाफ्ट शोल्डर लगाया जाता है। यदि परिवर्तन त्रिज्या बहुत छोटी हो या परिवर्तन सुचारू न हो, तो तनाव सांद्रण हो सकता है।

अंडरकट और अपूर्ण प्रवेश जैसी वेल्ड संबंधी खामियां भी दरार उत्पन्न होने का स्रोत बन सकती हैं।

2.2 चक्रीय तनाव और प्रभाव भारण

जब ड्रम चलता है, तो तार की रस्सी के घुमाव से उत्पन्न तनाव बल ड्रम के खोल के माध्यम से वेब प्लेट तक और फिर ड्रम शाफ्ट तक स्थानांतरित होता है। प्रत्येक घुमाव और उठाने की क्रिया इस क्षेत्र पर बार-बार भार डालती है, जो स्थानीय प्रभाव भार के साथ मिलकर निम्न-चक्र थकान का कारण बन सकती है।

2.3 वेल्डिंग अवशिष्ट तनाव

जब वेब प्लेट और ड्रम शाफ्ट को एक साथ वेल्ड किया जाता है, तो वेल्ड क्षेत्र में स्थानीय उच्च तापमान और शीतलन संकुचन होता है। यदि वेल्डिंग के बाद वेल्ड की गई संरचना को पूरी तरह से एनील या तनाव मुक्त नहीं किया जाता है, तो वेल्ड के आसपास अवशिष्ट तनाव बना रहता है। जब इस अवशिष्ट तनाव पर परिचालन भार भी पड़ता है, तो दरार पड़ने की संभावना बढ़ जाती है।

3. वेब प्लेट में दरार पड़ने की विकास प्रक्रिया

दरार के विकास को तीन चरणों में देखा जा सकता है।

पहला चरण आरंभ है। वेल्ड रूट या ट्रांज़िशन रेडियस पर, वेल्डिंग अवशिष्ट तनाव और कार्यशील तनाव की संयुक्त क्रिया के तहत सूक्ष्म दोष दरार के स्रोत बन सकते हैं।

दूसरा चरण प्रसार है। प्रत्येक उठाने की प्रक्रिया के दौरान, भार एक ही स्थानांतरण पथ का अनुसरण करता है और चरम तनाव दोहराया जाता है। दरार धीरे-धीरे पदार्थ की कण सीमा के साथ फैलती है। विखंडन सतह पर रेडियल या खोल जैसी आकृतियाँ दिखाई दे सकती हैं।

तीसरा चरण विखंडन है। जब शेष प्रभावी भाग भार वहन करने के लिए पर्याप्त नहीं रह जाता है, तो अचानक भंगुर विखंडन हो सकता है, जिसके साथ वेब प्लेट का फटना या ड्रम शाफ्ट से अलग होना भी संभव है।

4. क्रेन ड्रम वेब-टू-शाफ्ट वेल्ड में दरार पड़ने के सामान्य कारण

4.1 संरचनात्मक डिजाइन कारक

यदि वेब प्लेट और हब या ड्रम शाफ्ट के बीच का जोड़ उचित त्रिज्या का उपयोग नहीं करता है, तो तनाव में अचानक परिवर्तन हो सकता है। यदि वेब प्लेट की मोटाई अपर्याप्त है, तो थकान प्रतिरोध क्षमता भी कम हो सकती है। वेल्डिंग के लिए गलत जगह का चुनाव भी इस जोखिम को बढ़ा सकता है, खासकर यदि वेल्डिंग कम तनाव वाले क्षेत्र के बजाय उच्च तनाव वाले क्षेत्र में की गई हो।

4.2 वेल्डिंग गुणवत्ता कारक

वेल्डिंग में होने वाली सामान्य खामियों में अपूर्ण प्रवेश, स्लैग का जमाव, छिद्रयुक्तता, अंडरकट और वेल्ड के निशान शामिल हैं। यदि वेल्डिंग के बाद अल्ट्रासोनिक परीक्षण या रेडियोग्राफिक परीक्षण जैसे गैर-विनाशकारी परीक्षण नहीं किए जाते हैं, तो ये खामियां लंबे समय तक संरचना में छिपी रह सकती हैं।

वेल्डिंग के अनुपयुक्त मापदंड और वेल्डिंग के बाद अपर्याप्त तनाव निवारण भी जोखिम को बढ़ा सकते हैं। बड़े ड्रम संरचनाओं के लिए, तनाव निवारण हेतु ऊष्मा उपचार करना कठिन हो सकता है। कंपन तनाव निवारण को भी पूरी तरह से लागू करना मुश्किल हो सकता है, और प्राकृतिक क्षरण या अन्य क्षरण उपचार परियोजना की समय-सारणी की आवश्यकताओं से प्रभावित हो सकते हैं।

4.3 डिज़ाइन की शर्तों से परे परिचालन भार

निर्धारित भार से अधिक भार डालने से संरचना में थकान का खतरा बढ़ सकता है। उठाने के दौरान बार-बार शुरू करने और ब्रेक लगाने से भारी प्रभाव उत्पन्न हो सकता है। यदि तार की रस्सी ड्रम पर ठीक से व्यवस्थित नहीं है, तो ड्रम पर बल का वितरण असमान हो जाता है और स्थानीय तनाव डिज़ाइन मान से काफी अधिक हो सकता है।

4.4 विनिर्माण और संयोजन त्रुटियाँ

यदि वेब प्लेट के भीतरी छेद और शाफ्ट के बीच का फिट बहुत अधिक टाइट या बहुत अधिक ढीला हो, तो प्रारंभिक स्थानीय तनाव असमान हो सकता है। असेंबली के दौरान उत्पन्न तनाव, जो पूरी तरह से मुक्त नहीं हुआ है, बाद में परिचालन तनाव के साथ मिलकर समस्या उत्पन्न कर सकता है।

4.5 संक्षारण और पर्यावरणीय कारक

जब ड्रम लंबे समय तक नम या संक्षारक वातावरण के संपर्क में रहता है, तो वेल्ड क्षेत्र में जंग लगने की संभावना अधिक हो जाती है। जंग लगे क्षेत्रों में सूक्ष्म दरारें भी आसानी से उत्पन्न हो जाती हैं।

5. निरीक्षण, मरम्मत और रोकथाम के उपाय

मौजूदा उपकरणों के लिए, वेब प्लेट और ड्रम शाफ्ट के बीच वेल्ड के आसपास नियमित रूप से चुंबकीय कण परीक्षण या अल्ट्रासोनिक परीक्षण किया जा सकता है। यदि दरारें पाई जाती हैं, तो वेब प्लेट की वेल्डिंग द्वारा मरम्मत की जानी चाहिए या समय रहते उसे बदल दिया जाना चाहिए, और सनकी भार से बचने के लिए वायर रोप व्यवस्था की जांच की जानी चाहिए।

नए क्रेन ड्रम के डिजाइन या निर्माण के लिए, संक्रमण त्रिज्या को अनुकूलित किया जाना चाहिए और वेल्डिंग की स्थिति को इस तरह से व्यवस्थित किया जाना चाहिए जिससे अधिकतम तनाव वाले क्षेत्र से यथासंभव बचा जा सके। वेल्डिंग प्रक्रिया को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए। अवशिष्ट तनाव को कम करने के लिए मल्टी-पास वेल्डिंग और सममित वेल्डिंग का उपयोग किया जा सकता है, और वास्तविक परिस्थितियों के अनुसार कंपन एजिंग या प्राकृतिक एजिंग को लागू किया जा सकता है।

संचालन प्रबंधन के लिए, दीर्घकालिक ओवरलोडिंग और बार-बार स्टार्ट और ब्रेक लगाने से बचना चाहिए। वायर रोप व्यवस्था लागू आवश्यकताओं के अनुरूप होनी चाहिए, और घिसी हुई वायर रस्सियों को नियमित रूप से बदला जाना चाहिए।

क्रेन ड्रम की वेल्डिंग में दरार आमतौर पर किसी एक कारक के कारण नहीं होती है। संरचना, वेल्डिंग, भार, संयोजन और वातावरण की चरणबद्ध समीक्षा दरार के स्रोत को स्पष्ट करने और वास्तविक स्थल की स्थितियों के अनुरूप सुधारात्मक उपायों का चयन करने में सहायक होती है।

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