Lanț din oțel aliat de gradul 100: rezistență, specificații și siguranță

Lanț din oțel aliat de gradul 100 oferă cel mai mare raport rezistență-greutate dintre toate lanțurile standardizate de ridicare deasupra capului, cu o limită de sarcină de lucru de aproximativ Cu 25% mai mare decât lanțul de gradul 80 de același diametru . Această performanță provine dintr-un tratament termic de călire și revenire controlat cu precizie care produce o microstructură martensitică cu granulație fină, cu o rezistență minimă la tracțiune de 1.000 MPa (145.000 psi). Pentru inginerii de ridicare și supraveghetorii de tachelaj, consecința practică este simplă: un lanț de grad 100 de 13 mm înlocuiește în mod legal un lanț de grad 80 de 16 mm într-un ansamblu sling, reducând greutatea praștii cu aproximativ 35%, menținând în același timp capacitatea identică.

Fundație metalurgică și tratament termic

Denumirea „Grad 100” se referă la rezistența minimă la întindere finală a lanțului de 1.000 N/mm² (100 kg/mm², de unde și nomenclatura de gradul 100). Materialul de bază este un oțel aliat cu carbon mediu tratat cu bor, de obicei un 23MnNiMoCr54 modificat sau un grad echivalent conform DIN 17115. Bor la concentrații de 0,0008% până la 0,003% crește dramatic întărirea fără penalizarea costurilor a conținutului ridicat de nichel sau molibden, permițând lanțului să obțină o călire completă în diametre de până la 45 mm.

Secvența critică de fabricație începe cu sudarea cap la cap cu rezistență electrică a legăturii după formare. Flaconul de sudură este tăiat la cald, iar întreaga lungime a lanțului intră într-un cuptor de austenitizare continuu menținut la 880°C până la 920°C (1616°F până la 1688°F) . Calerea urmează imediat într-o soluție de apă-polimer care răcește lanțul suficient de rapid pentru a evita nasul de ferită-perlită pe diagrama de transformare a răcirii continue. temperare la 400°C până la 500°C (752°F până la 932°F) ameliorează tensiunile reziduale și schimbă o mică parte din rezistența maximă la tracțiune pentru rezistența la impact, obținând un interval de duritate finală de 30 până la 38 HRC. Microstructura rezultată, atunci când este examinată la o mărire de 500x, trebuie să prezinte o matrice de martensită complet călită, fără rețele de carbură de limită a granulelor sau decarburare la o adâncime mai mare de 0,15 mm de suprafață.

Limitele sarcinii de lucru și cerințele factorilor de proiectare

Lant de nota 100 este guvernată la nivel internațional de standardul EN 818-2 și în America de Nord de ASTM A973/A973M și standardul de sling ASME B30.9. Toate cele trei coduri impun a factor de proiectare 4:1 privind rezistența minimă la rupere finală pentru curele cu lanț cu un singur picior în serviciul general de ridicare. Aceasta înseamnă că limita de sarcină de lucru (WLL) este exact un sfert din forța de rupere minimă verificată. Factorul de proiectare și sarcina de lucru limitează scala în mod previzibil în intervalul standard de diametre de la 8 mm la 32 mm.

Factorul de proiectare de 4:1 se aplică numai lanțului nou în stare nedeteriorată. Atunci când o sling de lanț de gradul 100 este utilizată într-o configurație cu cârlig de șoc, WLL trebuie să fie redus de 20% până la 25% deoarece raza de îndoire strânsă la punctul de sufocare introduce tensiuni combinate de încovoiere și tracțiune care se concentrează la coroana legăturii. În mod similar, un cârlig de coș cu unghiuri ale picioarelor care depășesc 60 de grade față de verticală reduce capacitatea, deoarece componenta de forță orizontală mărește tensiunea din fiecare picior. Unghiul inclus între picioarele praștii nu trebuie să depășească niciodată 120 de grade; la 120 de grade, fiecare picior vede 100% din greutatea sarcinii, dublând efectiv solicitarea de tracțiune în comparație cu o ridicare verticală.

Se disting nota 100 de clasele inferioare

Lanțul de gradul 100 trebuie să fie vizibil și permanent identificabil pentru a preveni înlocuirea accidentală a lanțului de capacitate mai mică într-un ansamblu de ridicare nominal. Fiecare legătură de gradul 100 poartă o marcă de identificare a producătorului ștampilată și un număr „10” sau „100” în relief în corpul legăturii la intervale regulate, de obicei fiecare legătură sau orice altă legătură pe diametre mai mici. Lanțul de gradul 80, prin comparație, poartă marcajul „8” sau „80” și are o rezistență minimă la tracțiune de 800 N/mm². Înlocuirea gradului 80 cu gradul 100 într-o sling proiectată pentru gradul superior reduce sarcina de lucru sigură cu 20%, o marjă care poate fi consumată complet de o singură sarcină dinamică de smulgere.

Dimensiunile fizice ale verigilor de gradul 100 diferă de gradul 80 în ceea ce privește pasul și grosimea legăturii, împiedicând un conector de grad 80 sau un cârlig de prindere să se potrivească corect pe un lanț de grad 100 cu același diametru nominal. Veriga de gradul 100 are un pas puțin mai scurt și o secțiune transversală mai groasă la coroană și țeava, crescând greutatea lanțului pe unitate de lungime cu aproximativ 8% până la 12% comparativ cu gradul 80 de același diametru . Această incompatibilitate dimensională este o caracteristică de siguranță intenționată; dacă o verigă principală de gradul 80 ar fi forțată pe un lanț de gradul 100, geometria nepotrivită ar crea o creștere a tensiunii de contact punctual care ar putea iniția o fisură de oboseală.

Compatibilitate între ansamblu și componente

O sling cu lanț de gradul 100 este la fel de puternică ca și cea mai slabă componentă a sa. Legătura principală, conectorii intermediari, ambreiajele de scurtare și cârligele trebuie să aibă toate același rating de grad 100 și factor de proiectare 4:1. Amestecarea unui lanț de gradul 100 cu fitinguri de gradul 80 scade întregul ansamblu la limita de sarcină de lucru de gradul 80. Cea mai obișnuită nepotrivire apare cu ambreiajele de scurtare, în care un ambreiaj de tip grappin proiectat pentru lanțul de gradul 80 este filetat din greșeală pe lanțul de gradul 100, deoarece operatorul își asumă compatibilitatea. Ambreiajul incorect va prinde legătura în mod adecvat sub sarcină statică, dar o va face alunecă sub sarcină de șoc la aproximativ 60% până la 75% din capacitatea nominală a lanțului , deoarece profilul fălcilor de ambreiaj nu se potrivește cu raza coroanei link-ului.

Verigile principale și cuplele de tip șână pentru aplicații de gradul 100 sunt de obicei forjate dintr-un oțel aliat crom-molibden și tratate termic pentru a se potrivi cu proprietățile mecanice ale lanțului. Știftul de conectare este reținut de un știft, un șurub cu cap cu cap cu cap cu un element de blocare din nailon sau un cuplaj permanent în stil hammerlok. Hammerlok, care folosește două jumătăți forjate interblocate, antrenate împreună cu un ciocan, oferă o conexiune permanentă care nu poate fi dezasamblată accidental și este standard pentru curele cu un singur picior și două picioare cu diametrul lanțului de până la 32 mm.

Considerații privind comportamentul la oboseală și durata de viață

Lanțul de gradul 100 prezintă o durată de viață finită la oboseală, care depinde de intervalul de tensiuni pe ciclu, nu de rezistența maximă la tracțiune. Testarea conform DIN 685-5 demonstrează că un lanț de grad 100 fabricat corespunzător va rezista 20.000 de cicluri de sarcină la de 1,5 ori limita de sarcină de lucru fără ruptură de legătură . Această limită de anduranță presupune totuși că lanțul este încărcat axial în linie dreaptă fără a îndoi componentele. Oboseala de îndoire la șaua unui snopi sau în jurul unui colț ascuțit reduce dramatic numărul de cicluri până la eșec. Un lanț de gradul 100 care este îndoit pe un diametru mai mic de trei ori pasul verigii lanțului va eșua la oboseală la o fracțiune din limita de rezistență publicată, deoarece efortul de încovoiere combinat la intradosul verigii depășește punctul de curgere al materialului la fiecare ciclu.

Pittingul de coroziune este principalul accelerator de oboseală în liftingul offshore și maritim. Expunerea la apă sărată creează gropi microscopice pe suprafața legăturii care acționează ca concentrații de tensiuni de la care inițiază fisurile de oboseală. Un lanț de gradul 100 cu rugină vizibilă mai adânc decât 0,2 mm trebuie scos imediat din serviciu , indiferent de cât de puțină uzură mecanică este prezentă. Sunt disponibile lanțuri de grad 100 placate cu zinc și galvanizate la cald, dar sunt supuse problemelor de fragilizare prin hidrogen. Etapa de curățare acidă din procesul de galvanizare poate introduce hidrogen în microstructura martensitică. O coacere cu hidrogen după placare la 200°C (392°F) timp de minim patru ore este obligatoriu pentru difuzarea hidrogenului prins și prevenirea fracturii fragile întârziate.

Protocoale de inspecție periodică și criterii de respingere

Standardele de reglementare, inclusiv OSHA 1910.184 și Directiva europeană privind mașinile, necesită inspecția documentată a curelelor cu lanț de gradul 100 de către o persoană competentă la intervale care nu depășesc 12 luni, cu inspecții vizuale mai frecvente de către utilizator înainte de fiecare tură. Inspecția persoanei competente examinează fiecare verigă pentru următoarele criterii de respingere, dintre care oricare impune scoaterea definitivă din funcțiune a lanțului:

• Uzura legăturilor în orice punct de pe suprafața rulmentului depășește 10% din diametrul nominal original . Pentru un lanț de 13 mm, aceasta înseamnă înlocuire atunci când secțiunea transversală uzată măsoară mai puțin de 11,7 mm.
• Alungirea oricărei legături individuale depășește 5% din pitch-ul original . O legătură care măsura inițial 39 mm pas interior nu trebuie să depășească 41 mm.
• Orice fisură, spărtură, crestătură sau tăietură, indiferent de cât de superficială. Vergile de lanț sunt sensibile la crestături; se presupune că o discontinuitate vizibilă a suprafeței are un front de fisură subterană asociat.
• Daune termice evidențiate prin decolorarea albastră, stropi de sudură sau expunerea la foc. Temperatura de revenire a lanțului de gradul 100 este de la 400°C până la 500°C; orice expunere peste acest prag recoace martensita și reduce permanent rezistența lanțului.
• Sâmburi de coroziune, așa cum s-a menționat mai sus, sau orice lanț care a fost scufundat în apă de mare fără clătire și inspecție amănunțită cu apă dulce.
• Distorsiunea, răsucirea sau îndoirea unei legături în afara planului cu mai mult de 10 grade . O legătură răsucită nu se poate articula în mod corespunzător prin conectorul de împerechere și generează încărcare excentrică.

Testarea nedistructivă folosind inspecția cu particule magnetice (MPI) este necesară în timpul inspecției anuale și se efectuează pe fiecare verigă după ce lanțul a fost curățat până la metalul gol. Jugul MPI trebuie să fie orientat în două direcții perpendiculare pentru a detecta fisurile aliniate paralel și transversal cu axa legăturii. Inspecția vopselelor penetrante, deși este mai simplă de efectuat pe teren, nu este un substitut, deoarece detectează doar defecte de rupere a suprafeței și scapă fisurile subterane care pot fi microni de la spargerea.

Depozitare, manipulare și protecția mediului

Lanțul de gradul 100 trebuie depozitat pe un suport care împiedică contactul cu podelele de beton și umiditatea solului. Levigatul de beton alcalin combinat cu condensul creează o celulă de coroziune localizată care întinde lanțul în punctele de contact. Lanțurile depozitate mai mult de șase luni trebuie acoperite cu un ulei de inhibitor de coroziune volatil (VCI) sau închise în hârtie impregnată cu VCI. Înainte de repunerea în funcțiune, stratul de protecție trebuie îndepărtat complet, deoarece chiar și o peliculă ușoară de ulei poate reduce frecarea dintre lanț și un liant de sarcină sau cârlig de prindere, permițând potențial încărcăturii să treacă sub vibrații.

Se aplică limite de temperatură. Lanțul de gradul 100 își păstrează limita maximă de sarcină de lucru până la 200°C (392°F) . Între 200°C și 300°C, WLL trebuie redusă la 90% din capacitatea nominală . Între 300°C și 400°C, reducerea crește la 75% . Peste 400°C, lanțul intră în domeniul de temperare și începe să se înmoaie permanent. Un lanț care a fost în funcțiune peste 400°C trebuie scos definitiv din funcțiune, cu excepția cazului în care este retratat termic și re-certificat de către producătorul original, un proces care nu este aproape niciodată justificat din punct de vedere economic pentru diametrele lanțului sub 20 mm.