Причины аварий строительных кранов

Министерство образования  Российской Федерации

Магнитогорский Государственный  Технический

Университет им Г.И. Носова

Кафедра «строительных конструкций»

Контрольная работа

по дисциплине: «Охрана  труда»

Причины аварий строительных кранов

Выполнила: Календарева О.В.

Руководитель: Сергачева  Т.В.

Магнитогорск 2009

 

Наиболее характерные  причины аварий

Характерными причинами  аварий при работе грузоподъемных кранов являются:

-подъем груза массой, превышающей грузоподъемность крана;

-неисправность приборов  безопасности;

-нарушение проектов производства  работ кранами (ППРк);

-некачественное изготовление  кранов;

-неудовлетворительный ремонт  кранового оборудования;

-угон кранов ветром;

-неисправность крановых  путей и тупиковых упоров;

-допуск к обслуживанию  кранов необученных рабочих;

-эксплуатация кранов, отработавших  нормативный срок службы;

-отсутствие технического  надзора за безопасной эксплуатацией  кранов в организациях;

-другие нарушения требований  промышленной безопасности.

АВАРИИ КРАНОВ МОСТОВОГО  ТИПА ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Работа без аварий, надежность, работоспособность и эксплуатационная безопасность крана мостового типа непостоянны. В зависимости от срока  службы крана надежность снижается, а число аварий увеличивается, по мере изнашивания деталей и узлов, механизмов, металлоконструкций, старения металла и других эксплуатационных факторов.

Анализ отказов и аварий кранов мостового типа позволил установить количественные и временные зависимости  возникновения повреждений в  наиболее нагруженных местах и элементах  таких кранов. Массовый характер (74 %) носят повреждения металлоконструкций мостов и опор на протяжении 15 лет  эксплуатации, начиная с 5 до 20 лет.

Металлоконструкции кранов, находящихся длительное время в  эксплуатации, подвергаются коррозии, причем особенно интенсивно - при отсутствии должного ухода или при нарушении  защитной пленки (окраски). Коррозия уменьшает  площадь сечения металла, ухудшает способность его противостоять  переменным и динамическим нагрузкам, повышает склонность конструкции к  хрупкому разрушению, что является одной из основных причин аварий кранов мостового типа.

Из-за несвоевременного или  некачественного проведения экспертного  обследования (диагностики) кранов мостового  типа имели место аварии с тяжелыми последствиями.

АВАРИЯ 1

В мартеновском цехе ОАО "МЭК" эксплуатировался мостовой электрический  магнитно-грейферный кран грузоподъемностью 20 т, пролетом 30м. При очередном подъеме  грейфера со шлаком на высоту около 1 м  произошел обрыв каната. Возникшие  рывки от обрыва каната способствовали мгновенному разрушению ослабленного трещинами сечения главной приводной  балки моста крана. В результате произошло разрушение и падение  крана, при этом был смертельно травмирован  крановщик.

АВАРИЯ 2

В турбинном цехе ТЭЦ ОАО "Металлургический завод" с помощью  мостового крана грузоподъемностью 10 т производили ремонт оборудования.

В процессе подъема краном груза произошло разрушение и  падение главной балки крана  пролетом 20м. До аварии кран эксплуатировался 18 лет. Главные балки были выполнены  сварными в виде главной и вспомогательной  ферм. Падение крана вызвало разрушение нижнего пояса главной фермы  на расстоянии 8м от опорной части  крана, причем излом произошел в  узле присоединения к поясу раскосов горизонтальной фермы. При исследовании излома было установлено наличие  усталостных трещин в элементах  сечения фермы. Усталостные трещины  обнаружены также в вертикальном листе верхнего пояса. Одна из них  начиналась от нижней кромки листа  в сварном шве, другая - в соединении пояса со стенкой.

Из заключения комиссии следует, что авария произошла вследствие усталостного излома металла, вызванного длительным сроком эксплуатации крана  при отсутствии тщательного надзора  за состоянием его металлоконструкции.

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ АВАРИЙ БАШЕННЫХ КРАНОВ И МЕРЫ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ АВАРИЙ

Аварии башенных кранов составляет 40 % общего количества аварий грузоподъемных кранов. Причины большого числа аварий по сравнению с другими кранами  в первую очередь связаны с  частой перебазировкой башенных кранов с объекта на объект, сопровождающейся частичной или полной разборкой  крана на узлы, а также удаленностью этих объектов от баз обслуживания, что усложняет контроль за состоянием, своевременным обслуживанием и  качеством ремонта кранов.

Имеющиеся данные позволяют  выделить три основные группы причин аварий башенных кранов:

- несоответствие состояния  конструкции кранов требованиям  безопасности;

- несоблюдение установленных  требований к монтажу и демонтажу;

- нарушение условий безопасной  эксплуатации.

 

Аварии, обусловленные несоответствием  состояния конструкции кранов требованиям  безопасности

Указанные аварии могут быть вызваны недостатками конструкции (в том числе изготовления) узлов  кранов или нарушениями требований к обслуживанию и ремонту кранов в процессе эксплуатации.

Как показывают материалы  расследования аварий, конструкции  кранов обычно разрушаются в наиболее нагруженных узлах, в которых  при эксплуатации образуются трещины. При этом трещины могут развиваться  медленно (до нескольких лет) или практически  мгновенно (при хрупком разрушении). Последнее представляет наибольшую опасность для конструкций, так  как происходит без заметной деформации или образования видимых трещин, и поэтому трудно диагностируется.

Результаты многолетней  эксплуатации кранов различных типов  позволяют сделать вывод, что  наименее надежный узел башенного крана - кольцевая неповоротная рама - сложная  сварная конструкция с местами  повышенной концентрации напряжений, для которых расчет напряженного состояния затруднен.

На многих башенных кранах, изготовленных в 1960-1990 гг., установлены  кольцевые рамы, не обладающие необходимой  несущей способностью, что приводит к их разрушению в процессе эксплуатации.

Разрушение рам - наиболее частая причина аварий кранов С-981. Обычно разрушаются сварные швы, соединяющие  элементы нижнего листа и (или) нижний лист с проушинами и боковыми вертикальными  листами. Доработка заводом конструкции  рамы и усиление ее при эксплуатации не дали ожидаемого эффекта. После дальнейшей переработки раму использовали на кранах КБ-308. К настоящему времени большинство  башенных кранов С-981 списано, а эксплуатация оставшихся в связи с повышенным риском может быть допущена только как исключение, с жесткими ограничениями  условий применения и обслуживания.

Аналогичные разрушения нижних листов рам наблюдались на кранах КБ-160.2, КБ-401А, КБ-403А, выпущенных до 1980 г. Это привело к необходимости  доработать конструкции рам. В дальнейшем в целях снижения металлоемкости верхний лист рамы из стали СтЗСп5 толщиной 18-20 мм заменили листом из стали 09Г2С-12 толщиной 11мм и уменьшили толщину обечаек с 10-12 до 8 мм. Указанные изменения привели к увеличению числа аварий кранов КБ-403Аи КБ-403Б. В частности, 20.06.95 г. в Чебоксарах произошла авария башенного крана КБ-403А, изготовленного Подольским заводом "Стройтехника". В ходе расследования установлено, что при работе крана верхний лист рамы оторвался от обечаек и внутренних ребер жесткости, и это привело к падению башни. Рама разрушилась из-за нарушения технологии приварки внутренних ребер жесткости, в результате чего не была обеспечена ее необходимая несущая способность: в местах концентрации напряжений в зоне приварки подкладного кольца под опорно-поворотное устройство (ОПУ) к верхнему листу возникли усталостные трещины, которые активно развивались при работе крана. Те же недостатки имеют облегченные ходовые рамы, изготовленные другими заводами.

Путем диагностирования выявлены трещины на 22 % рам, находящихся в  эксплуатации, и обнаружено несоответствие марки и толщины стали верхних  листов проектным значениям (что  снижает несущую способность) на 30 % рам. С учетом полученных данных разработаны критерии выбраковки и  условия работы кранов в случае дальнейшего  использования таких рам, определен  предельный срок эксплуатации последних  в случае отсутствия дефектов с признаками трещин - 12 лет с момента изготовления. После этого рама должна быть заменена.

Выявлена низкая несущая  способность кольцевых рам крана-лесопогрузчика КБ-572. После (1,5-2)-105 циклов работы крана  в месте пересечения сварных  швов соединений наружной обечайки с  верхним листом рамы и боковым  листом проушины крепления к башне  появляются усталостные трещины (рис. 1). Активно развиваясь, они достигают  иногда нескольких десятков сантиметров, что может привести к аварии крана. Качественно отремонтировать раму можно, только разгрузив ее, то есть, разобрав кран. Поэтому ремонт рам  должен совмещаться с капитально-восстановительным  ремонтом кранов. Необходимо также  реконструировать краны с уменьшением  грузового момента и снятием  плит противовеса для снижения нагрузок на конструкцию. Предварительно должна быть подтверждена возможность дальнейшей эксплуатации крана по результатам  оценки его остаточного ресурса.

Крупные аварии кранов типа КБ-405 в первые годы их производства вызваны недостаточной несущей  способностью кольцевых рам: разрушался нижний лист в месте перехода к  проушине, где воз-м икала существенная концентрация напряжений. В дальнейшем конструкцию рам переработали, увеличив геометрические размеры сечения. Однако еще продолжают эксплуатироваться  краны, ходовые рамы которых должны быть усилены. Кроме того, нужно принять  дополнительные меры для контроля за состоянием рам.

При расследовании аварии крана КБ-503А выявлена недостаточная  несущая способность подкосов крепления  башни к двуногой стойке, что привело  к их разрушению и падению башни. Обнаружены конструктивные недостатки подкосов. В частности, трубу подкоса, нагружаемую растягивающим усилием, приваривали к наружной стороне  листа проушин поперек плоскости  проката. За длительное время работы крана (близкое к двум нормативным  срокам службы) лист постепенно расслоился в ослабленной сваркой зоне проушин  и затем разрушился. Дефекты подкосов обнаружены и на других кранах типа КБ-503 и КБ-504 (21 кран). С учетом полученных результатов разработана новая  конструкция подкоса, на эксплуатирующихся  кранах усилены подкосы, на которых  хотя и не найдены дефекты.

Заслуживают внимания причины  аварии крана КБМ-401 со стрелой 40м, происшедшей  в Н. Новгороде в первые месяцы использования крана (наработка  к моменту аварии составляла всего 122,3 ч). Авария случилась при разгрузке  автомобиля с арматурой. Вследствие перегрузки сработал ограничитель грузоподъемности (ОГП), и через несколько секунд разрушился верхний пояс стрелы в  месте крепления стрелового расчала, после чего часть стрелы упала  вниз. При анализе обстоятельств  аварии установлено, что напряжения в верхнем поясе стрелы были близки к предельным. В процессе эксплуатации кран испытывал перегрузки, в результате которых образовалась микротрещина в месте приварки проушин стрелового расчала (место наибольшей концентрации напряжений от сварки). При очередной  перегрузке в этом сечении произошло  хрупкое разрушение пояса, чему способствовала повышенная чувствительность стали  к V-образному концентратору напряжений. Впоследствии с целью снизить  напряжения в поясе стрелы на заводе изменили конструкцию ее крепления.

К авариям, вызванным изменениями  в технологии или качестве изготовления узлов при производстве кранов, относится  разрушение консоли противовеса  крана КБ-572 в месте соединения раскосов боковых граней с нижним поясом. При расследовании установлено, что напряжения в элементах в  месте разрушения существенно ниже расчетных сопротивлений и разрушение вызвано непроваром в сварных  соединениях. Дефекты связаны с  резким ухудшением качества изготовления кранов в конце 1980 - начале 1990 г. Разработаны  рекомендации по контролю состояния  и ремонту консоли.

Причинами аварий башенных кранов известных европейских фирм также могут быть конструктивные недостатки. Так, на кране НДТ 70 фирмы POTAIN (Франция) через пять лет эксплуатации обнаружены трещины протяженностью до 500 мм в месте приварки кронштейна под подкос башни. Трещины вызваны  недостатками конструкции и, вероятно, возникли при перебазировке крана.

К основным причинам аварий башенных кранов относятся нарушения  при их обслуживании и ремонте (особенно часто это наблюдается на предприятиях, имеющих небольшое число кранов). Подтверждением служит высокая аварийность  кранов-лесопогрузчиков КБ-572, которые  преимущественно используются небольшими предприятиями, не располагающими квалифицированными кадрами рабочих-ремонтников. Поэтому, несмотря на ряд директивных писем  и специально разработанную документацию, обследование и ремонт значительной части кранов не выполняются или  проводятся не в полном объеме. Например, по материалам аварии крана-лесопогрузчика КБ-572 (рис. 2), происшедшей из-за отсутствия болтов крепления ОПУ (на момент аварии из 48 болтов осталось 13), разработаны  мероприятия по повышению безопасной эксплуатации кранов-лесопогрузчиков. Однако в последующие годы произошло  еще несколько аналогичных аварий. Владельцы кранов не выполняют требования руководства по эксплуатации кранов, в котором указывается на необходимость  ежесменного контроля наличия болтов ОПУ и проверки их затяжки через  каждые 250 ч работы крана.

При работе башенного крана  С-981 произошло разрушение ходовой  рамы. Расследованием аварии установлено, что ходовая рама крана по результатам  экспертного обследования задолго  до аварии подлежала списанию. При  разгрузке баржи, находившейся в  шлюзе ГЭС, специальным монтажным  краном КБСМ-50 оборвалась проушина правой тяги стрелового полиспаста крана, в  результате чего стрела разрушилась. Причина  аварии - усталость металла вследствие длительной эксплуатации крана, отработавшего  нормативный срок службы, без диагностического обследования.

Из материалов расследования  аварий кранов следует, что их ремонт часто выполнялся формально. Например, при строительстве делового центра (г. Москва) во время перемещения  бадьи с бетоном на полном вылете оторвалась и упала вниз верхняя (поворот-пая) часть крана LM-120HC (рис. 3), изготовленного по проекту фирмы LIEBHER. В ходе расследования аварии выяснено, что кран подвергался ремонту  перед установкой на объекте. При  этом часть болтов была восстановлена  путем приварки к головке болта  резьбовой части, изготовленной  из непригодной для крепления  ОПУ стали.