Крановые колеса для энергетики и металлургии
То, что нормально работает на складе металлопроката, на угольной ТЭЦ или в литейном цехе выходит из строя за год-полтора. Здесь другие нагрузки, другая среда, другие требования к ресурсу. Компания «Эл-Кран» поставляет крановые колеса для крупных ГРЭС, ТЭЦ, АЭС и металлургических комбинатов, включая «РУСАЛ», «ЕВРАЗ», «СЕВЕРСТАЛЬ». В статье разберем, что меняется в требованиях к колесам в зависимости от отрасли и на что обращать внимание при заказе.
Как работают краны на ТЭЦ и ГРЭС
В котельных и турбинных цехах ТЭЦ температура в зоне обслуживания доходит до 60°С. Котлы и паропроводы излучают тепло, металлоконструкции крана нагреваются неравномерно. Мост крана может иметь перепад температур между верхним и нижним поясом до 20°С. Это создает дополнительные напряжения, которые передаются на ходовые колеса. На угольных станциях к теплу добавляется зола. Запыленность в цехе доходит до 50 мг/м³. Частицы размером 10–50 мкм попадают между колесом и рельсом. Они не просто ускоряют износ — они меняют механизм износа. Вместо усталостного появляется абразивный, и поверхность катания истирается в 2–3 раза быстрее, чем на газовой станции. Режим работы тоже особенный. Краны ТЭЦ большую часть времени стоят. Но когда начинается ремонтная кампания, нагрузка взлетает до максимума. Если в этот момент кран встает из-за колеса, срыв ремонта обходится дорого — до 500 тысяч рублей за час сверх планового простоя. Поэтому на ТЭЦ предпочитают менять колеса с запасом, не дожидаясь критического износа.
На атомных станциях запыленность не превышает 5 мг/м³, температура 25–40°С. Колеса здесь служат дольше — до 8–10 лет. Но требования к документации совсем другие. Каждое колесо должно иметь полный пакет документов: сертификаты на материал, паспорт с замерами твердости, протоколы контроля. Без этого колесо не примут.
Металлургия
В металлургических цехах условия самые тяжелые. Краны возят расплавленный металл, и правила безопасности требуют группы режима механизма подъема не ниже 5М. Плюс ударные нагрузки, перегрузки, окалина, высокая температура. Колеса здесь меняют каждые 3–5 лет. И это при правильном выборе — если ошибся с твердостью или термообработкой, могут не протянуть и года.
Колесо для сложных условий
Твердость поверхности катания и реборд регламентирована ГОСТ 28648-90. Для кранов групп 5М–6М, а это большинство кранов металлургии и энергетики, твердость должна быть 320–390 НВ. Для групп 3М–4М допускается 300 НВ. Сорбитизация, то есть объемная закалка с высоким отпуском, дает плавное изменение твердости от поверхности вглубь. Ступица остается вязкой, не трескается от нагрузок. Закалка ТВЧ, наоборот, создает резкий перепад — поверхность твердая, а под ней мягкая сердцевина. В месте перепада при ударных нагрузках возникают трещины, и колесо разрушается. Поэтому для тяжелых условий ТВЧ не применяют. Только сталь 65Г по ГОСТ 14959. Для ответственных заказов и низких температур берут легированные стали 09Г2С и 10ХСНД. Они дороже, но ударная вязкость выше, а это критично при низких температурах. Заготовка тоже влияет на ресурс. Для стандартных типоразмеров берут штамповку. Волокна металла идут по контуру детали, прочность выше. Для нестандартных размеров применяют поковку. Дороже, но позволяет получить любые габариты.
Конструктивные решения
На ТЭЦ и металлургии ставят двухребордные колеса К2Р. Две реборды удерживают кран при перекосах от тепловых деформаций. На объектах с большими перепадами температур это обязательно.
Для угольных станций твердость берут в верхнем пределе — 380–390 НВ. Поверхность катания шлифуют до шероховатости Ra ≤ 1,6 мкм. Это не для красоты — гладкая поверхность меньше цепляет абразив. Дополнительно наносят наплавку износостойкими материалами, например, ПГ-СР4. На ходовые тележки ставят скребки-очистители. Они снимают налипшие частицы с поверхности катания. Используют специальные смазки с противоизносными присадками. В запыленной среде ставят колеса с закрытой ступицей, чтобы абразив не попадал в подшипники. Посадку делают с зазором и фиксируют стопорными кольцами компенсирует тепловые деформации.
Размеры и варианты
ГОСТ 28648-90 устанавливает ряд диаметров от 200 до 1000 мм. Для ТЭЦ и металлургии чаще всего берут колеса 400–900 мм. При нагрузке до 15 т и группе 4М — 400–500 мм. При нагрузке 15–30 т и группе 5М — 630–710 мм. При нагрузке 30–50 т и группе 6М — 800–900 мм.
Колеса поставляют в нескольких вариантах. Холостое — без венца, вращается свободно. Приводное — с венцом для передачи крутящего момента. С запрессованным валом — готовый узел. В сборе с буксами, подшипниками и крышками.
К каждой партии прилагают сертификат на заготовку, сертификаты на комплектующие и паспорт качества с замерами. На колесе ставят клеймо и штамп ОТК.
Разница по отраслям
На угольной ТЭЦ температура 40–60°С, запыленность 30–50 мг/м³, основной износ абразивный. Твердость 370–390 НВ, поверхность шлифованная, ресурс 3–5 лет.
На газовой или мазутной ТЭЦ температура 35–50°С, запыленность 5–15 мг/м³, износ усталостный. Твердость 340–370 НВ, ресурс 5–7 лет.
На АЭС температура 25–40°С, запыленность 2–5 мг/м³, износ минимальный. Твердость 320–350 НВ, ресурс 8–10 лет.
В металлургии температура высокая, плюс ударные нагрузки и окалина. Твердость 370–390 НВ, ресурс 3–5 лет.
Что выгоднее
Восстановление наплавкой обходится в 20–35% от нового колеса. Допускается не более двух циклов наплавки. При своевременной замене или восстановлении рельсовый путь не разрушается, энергопотребление не растет, аварийных остановок нет.
Качественные колеса с правильной термообработкой служат в 1,5–2 раза дольше тех, где технологию нарушили. Для объектов, где остановка крана — это прямые убытки, разница окупается с запасом.
Литература
- ГОСТ 28648-90. Колеса крановые. Технические условия.
- ГОСТ 14959-2016. Прокат и поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали.
- РД 10-112-2-87. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.
- ОСТ 24.191.02-82. Колеса крановые. Технология наплавки. Технические требования.
- Техническая документация ООО «Эл-Кран».