В промышленном комплексе Украины более 70% уникального металлургического, горно-обогатительного, кузнечно-прессового и другого технологического оборудования изготовлено в 80-е годы ХХ столетия и эксплуатируется более 35 лет. Исчерпание назначенного срока службы, интенсивная эксплуатация, конструкторские и монтажные ошибки приводят к закономерному выходу из строя базовых деталей этих машин. Основной вид отказа – усталостное разрушение в наиболее нагруженных и несущих узлах со сложными сечениями и повышенной концентрацией напряжений. Общепризнано, что поддержание работоспособности металлоконструкций представляется возможным на основе использования сварочных технологий.

Как правило, базовые детали такого оборудования, работающего в условиях динамического нагружения, изготавливаются из литых углеродистых сталей (0,3-0,5% С) в литом или литосварном вариантах, из поковок в кованом или ковано-сварном вариантах. Это могут быть сварные металлоконструкции из толстолистового низколегированного проката повышенной или высокой прочности. Сложные базовые детали редукторов отливаются из конструкционных серых чугунов.

На основании многолетнего опыта и принимая во внимание такой спектр применяемых конструкционных материалов характеризующихся ограниченной или неудовлетворительной свариваемостью, накопленные необратимые структурные и механические макро и микроповреждения металла, связи в закреплениях, толщины стенок (40-350 мм), пространственные положения мест разрушения, утверждаем, что использование технологий изготовительной сварки в ремонтных целях не результативно и снижает шансы на восстановление работоспособности в проектном режиме хоть на какой-то прогнозируемый период времени.

Сегодня Институт предлагает научно-обоснованные разработки направленные на продление ресурса базовых деталей уникального оборудования. Ученые и специалисты Института оказывают услуги в разработке технических решений и технологических процессов в ремонтной сварке.

В рамках оказываемых услуг Институт командирует своих специалистов для оценки фактического состояния ремонтируемого объекта, установления причин отказа, осуществления неразрушающего контроля, отбора проб металла для комплексных исследований. Выполняет анализ состояния металла и конструкции в целом, дает заключение о ремонтопригодности базовой детали и только после этого разрабатывает технологический процесс его восстановления. Разработка технологических рекомендаций и процесса ремонтной сварки базируется на моделировании технических приемов выполнения восстановительных работ. При этом производится выбор наиболее оптимального, для каждого конкретного изделия и условий выполнения работ, способа удаления дефектов и формирования кромок сварного соединения, а также процесса сварки, сварочных материалов и метода неразрушающего контроля ремонтных соединений. С учетом этого разрабатывается технологический процесс проведения ремонта, производится обучение рабочего персонала и формируются специализированные ремонтные бригады. После выполнения ремонтных работ дается заключение о техническом состоянии восстановленной конструкции и рекомендации по ее обследованию при последующей эксплуатации. В процессе восстановления конструкции специалистами Института осуществляется авторский надзор за ходом выполнения ремонтных работ.

Затраты на восстановление базовых деталей не превышает 35% от их первоначальной стоимости. После ремонта оборудование может эксплуатироваться в проектном режиме. Характерные примеры ремонтов приведены ниже.

ЧАСТЬ 1. ВОССТАНОВЛЕНИЕ СВАРКОЙ СТАЛЬНЫХ БАЗОВЫХ УЗЛОВ ОБОРУДОВАНИЯ

В конусе при эксплуатации образовалось две усталостные трещины длиной 1200 и 450 мм, глубиной 180 и 60 мм

Зубчатый венец обжиговой печи (сталь 50), «Полтавский ГОК», г. Комсомольск

В процессе длительной эксплуатации между зубьями венца образовалось 10 трещин из которых 2-е сквозные, а остальные поразили сечение на 10 - 70%. Поперечные размеры венца – ширина 500 мм, толщина основания 100 мм, размер ребра 85?60 мм, высота зуба 80 мм.

Восстановление сваркой рамы автосамосвала САТ 785С (стали 10ГС, 20ГС, 25Л), ОАО «НК ГОК», г.Кривой Рог

Гидроцилиндр пресса 3-150 (сталь 35Л)ЗАО «СЕНТРАВИС ПРОДАКШН ЮКРЕЙН», г. Никополь

В ребре станины автомата, которое имеет толщину 120 мм, на участке его сопряжения с узлом крепления привода образовалась сквозная трещина длиной 350 мм.

Ремонт зубчатого колеса АО 341-25-302 главного привода кузнечного пресса Л-309

Повреждение колеса – излом зуба. Вероятная причина – усталостное разрушение. Материал зубчатого колеса – сталь 35ХМЛ. Рабочие моменты представлены на рис.1-4.

Рис.2. Механическая выборка трещин и подготовка разделок под сварку

Лопатка вентилятора (сталь S 890 QL, Тэксп = 450°С, Nвр = 980 об/мин, ОАО «Полтавский ГОК», г. Горишни Плавни

Ремонт щековой дробилки (сталь 35Л, Щебневый завод, г. Шаргород)

Ремонт бандажа окомкователя (масса 30 тонн, Сталь 50, (ОАО «Полтавский ГОК», г. Горишни Плавни

Ремонт станины пресса АО-341(сталь 35Л, ОАО «СКФ Украина», г. Луцк)

Ремонт вала подъемной машины БЦК-8/5х2,7(сталь 20ГСЛ, ЧАО «ЗЖРК», г. Запорожье)

Ремонт корпуса насоса(сталь 35Л, ОАО “Укргазнафта”, г. Кременчуг)

Ремонт шкива скипоподъемной машины МК 4х8 (Шахта «Октябрьская», г. Кривой рог)Приложение

Рис.1. Сквозные трещины на внешнем диске шкива с северной стороны, общая протяженность трещин более 5000 мм.

Рис.2. Сквозные трещины на внешнем диске шкива с южной стороны, общая протяженность трещин более 5000 мм.

Рис.3. Трещины на валу шкива в месте приварки конструктивных ребер жесткости и дефекты литья, расположенные вблизи галтелей.

Рис.4. Сквозные трещины на внутренних дисках шкива длиной 150-500 мм, общая протяженность трещин более 5000 мм.

в) разветвление трещин на внутренних дисках (2 и более)

г) единичные сквозные трещины на внутренних дисках

Рис.5. Примеры дефектов на шкиве МК 4х8 (на 20.04.2012г.).

Рис.6. Примеры ремонтов элементов шкива с дефектами.

Рис.7. Примеры ремонтов элементов шкива с дефектами.

ЧАСТЬ 2. ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЧУГУННОГО ЛИТЬЯ.

Пример 1. Ремонт средней части чугунного корпуса редуктора А-1100 главного привода эскалатора ЭМ-5.

• Габаритные размеры 2400x700x700 мм. Масса 2 т. Материал – чугун СЧ-20.
• Толщина стенок в сечениях, подлежащих сварке, 40-80 мм.

Причина поломки – ошибка при монтаже, нештатная ситуация.

Принятое решение – ремонтная сварка по принципу изготовления лито-сварой конструкции, длина швов – более 5 м.

Пример 2. Ремонт основания редуктора главного привода эскалатора ЭТ30.

• Габаритные размеры 2700x400x400 мм. Масса 1,5 т. Материал – чугун СЧ-20.
• Толщина стенки 20-60 мм.

Причина поломки – раскрытие дефекта литья – рыхлости в результате нештатной ситуации.

Принятое решение - наплавка стенки в зоне рыхлости и заварка трещины, длина швов – более 3м.

Пример 3. Ремонт крышки и корпуса редуктора главного привода эскалатора ЭТ-4Б.

• Габаритные размеры 2700x400x400 мм. Масса 1,5 т. Материал – чугун СЧ-20.
• Толщина стенок 20-60 мм.

Причина поломки – трещины в посадочном месте подшипника, нештатная ситуация.

Принятое решение – заварка трещин, длина швов – более 3 м.

Пример 4. Ремонт чугунного корпуса редуктора малого привода эскалатора, используемого при экстренном или аварийном торможении.

• Габаритные размеры 1000x250 мм. Масса 1,5 т. Материал – чугун СЧ-20.
• Толщина стенок 20 мм.

Причина поломки – эксплуатационное разрушение контактной поверхности корпуса.

Принятое решение – замена стенки и утраченных элементов фланца на стальные вставки, длина швов – более 1,5 м.

Пример 5. Ремонт зубчатого колеса малого привода эскалатора.

• Габаритные размеры 1000x250 мм. Масса 1,5 т. Материал – чугун СЧ-20.
• Толщина 25-30 мм.

Причина поломки – трещина в ступице, нештатная ситуация.

Принятое решение – заварка трещин, длина швов – более 1 м.

Пример 6. Восстановление работоспособности чугунных крышек редукторов ЦЗН-710 вагоноопрокидывателей типа ВРС.

• Размеры крышки 2000х700х600 мм, масса более 0,5 т., кол-во - 3 шт.

Причина поломки – трещины эксплуатационного характера в зоне посадочных мест подшипников среднего вала, конструктивный недостаток, дефекты литья.

Принятое решение – заварка трещин и применение усиливающей двухслойной наплавки, длина швов более 5м.

Пример 7. Ремонт чугунной траверсы токарно-карусельного станка модели 1Л532.

• Размеры траверсы составляет 8000х1000х250 мм., толщина стенки 50мм. масса – около 5 т., СЧ20.

Причина поломки – трещина по всему сечению траверсы из-за нештатной ситуации.

Принятое решение – заварка трещин, применение усиливающих элементов, длина швов более 3м.

Пример 8. Восстановление шеек чугунных прокатных валков чистовой клети стана 1700 на ПАО «ММК им. Ильича».

• Валки чистовой рабочей клети стана 1700 массой 6,7т., изготовлены из специального серого чугуна с пластинчатым графитом. Гарантийный срок эксплуатации 125тыс.т. металла

Причина поломки – повреждение шеек валков, разрушенной внутренней обоймой подшипника до исчерпания ресурса «бочки» валков.

Принятое решение – механическое удаление поврежденного слоя, наплавка. Прокатано 90тыс. т. металла до исчерпания ресурса «бочки».

Пример 9. Реставрация чугунного литья архитектурно-декоративных элементов перильного ограждения моста Коцебу в г. Одесса.