Влияние нагрева и термоциклирования на механические свойства канатной проволоки из углеродистой стали

Нагрев и термоциклирование канатной проволоки из углеродистой стали существенно влияют на ее механические свойства и долговечность работы всего каната в условиях эксплуатации. Однако несмотря на большой объем исследований по установлению причин разрушения канатов литейных кранов на металлургических заводах и выработке мероприятий по их устранению, аварии, связанные с их внезапным разрывом, происходят. Поэтому проблема остается сложной и требует дальнейших исследований. В настоящее время в конвертерных цехах металлургических предприятий внедрены новые системы отсоса выбросов горячих потоков воздуха, что позволило снизить опасно высокую температуру до T = = 240 – 300 °C и избежать перегрева канатов. Однако в этом температурном интервале металл проволок подвергается интенсивному влиянию синеломкости — явления, вызывающего снижение характеристик пластичности металла. В работе приведены результаты исследования влияния температуры нагрева и числа циклов при термоциклировании на изменения характеристик механических свойств проволок канатов из стали 70КК методом растяжения. Испытания проволочных образцов проводили при комнатной температуре, а также после воздействия высокоинтенсивного нагрева и термоциклирования при различных температурах и числах циклов. Экспериментально подтверждено наличие зоны синеломкости для проволок каната диаметром 1,65 мм в интервале температур T = 200 – 240 °C. Установлено, что при температуре T = 240 °C происходит наибольшее снижение относительного сужения (на 21 %) и повышение временного сопротивления на 4,8 %. Явление синеломкости следует учитывать при оценке конструкционной прочности стали. Показано, что существуют резервы по увеличению работоспособности канатов с учетом данных по диагностированию характеристик механических и магнитных свойств металла в производственных условиях.

канат, прочность, термоциклирование, растяжение, синеломкость

1. Промышленная безопасность при эксплуатации грузоподъемных кранов: сб. документов. Сер. 10. Вып. 7. — М.: ГУП «НТЦ Промышленная безопасность» Госгортехнадзора России, 2002. — 304 с.

2. Малов В. П., Попов В. Г. Проблемы промышленной безопасности конвертерного производства и пути их преодоления / Безопасность труда в промышленности. 2004. № 10. С. 23 – 26.

3. ISO 4309:2017. «Cranes – Wire Ropes – Care, Maintenance, Installation, Examination and Discard». — Switzerland, Geneva: ISO Copyright Office, 2017.

4. Сухоруков В. В., Воронцов А. Н., Волоховский В. Ю. Контроль износа канатов заливочных кранов металлургических предприятий / Черные металлы. 2013. № 10. С. 56 – 60.

5. Воронцов А. Н., Слесарев Д. А., Волоховский В. Ю. Прогнозирование индивидуального ресурса стальных канатов / Безопасность труда в промышленности. 2003. № 8. С. 19 – 21.

6. Siviryuk V. L., Gramotnik V. K., Bezrukov A. N., Shtaiger A. G. Magnetic-field testing of steel ropes via a KPM-TsK-2M instrument / Russian Journal of Nondestructive Testing. 2006. Vol. 42. N 6. P. 363 – 368.

7. Долженков И. Е. О природе синеломкости стали / МиТОМ. 1971. № 3. С. 42 – 47.

8. Горицкий В. М. Тепловая хрупкость стали. — М.: Металлургиздат, 2007. — 384 с.

9. Brindley B., Barnby J. Dynamic strain ageing in mild steel / Acta Metallurgica. 1966. Vol. 14. N 12. P. 1765 – 1780.

10. Головин Ю. И., Иволгин В. И., Лебедкин М. А., Сергунин Д. А. Область существования эффекта Портевена – Ле-Шателье в условиях непрерывного индентировании сплава Al-2,7 % Mg при комнатной температуре / Физика твердого тела. 2004. Том 46. № 9. С. 1618 – 1620.

11. Bridon Crane Rope Catalogue. Edition 7. — UK, Doncaster, South Yorkshire. 2011.