On the Control of Metal Strength of Structural Elements of Floating Cranes

Introduction. The article is devoted to the issues of non-destructive testing of mechanical characteristics of metal structural elements of cranes. The reliability of cranes largely determines their safety. The main manifestations of operational failures of floating cranes are analyzed on the example of the UMK-2 crane. It is noted that 27% of failures occur due to the loss of metal strength of their structural elements. Determination of the causes of such failures is possible by conducting non-destructive testing of the mechanical characteristics of the failing structural elements metal. The paper provides the principle of one of the methods of non-destructive strength control based on the impact insertion of a conical indenter into the metal under study with the subsequent analysis of the intermediate parameters of this insertion. The results of measurements of the mechanical characteristics of the metal deformed during the operation of the boom strut of a floating crane are given. The current measured values of the mechanical characteristics of the metal obtained at various points of the strut are processed for compliance with the three-parameter Weibull law to obtain the minimum values of these characteristics. As a result of such processing, it is stated that the minimum values of yield strength, strength and elongation are lower than those claimed by the design documentation for the crane. This may be one of the reasons for the deformation of the structural element during operation.

Problem Statement. The application of the method of non-destructive testing of the metal of the boom strut is considered in order to assess the mechanical characteristics and establish possible causes of its deformation when analyzing the operational reliability of the crane.

Theoretical Part. When identifying possible causes of deformation or destruction of steel elements of crane structures, it is proposed to apply a method of non-destructive testing of mechanical characteristics based on the impact insertion of a conical indenter into the test surface. Further, it is proposed to process the obtained sample of values of the measured characteristic for compliance with the three-parameter Weibull law to estimate the shift parameter or the minimum value of this characteristic.

Conclusions. The minimum values of the tensile strength, yield strength and relative elongation of the metal of the deformed boom strut of the UMK-2 crane were obtained on the basis of the application of the method of non-destructive testing with subsequent approximation of statistical information by the Weibull distribution law. A conclusion was made about the reduced strength characteristics of the metal relative to those stated in the technical documentation, which could cause deformation of the crane boom element.

1. Слюсарев, А. С. Проблемы использования плавучих кранов, отработавших нормативный срок экс-плуатации / А. С. Слюсарев, А. С. Яблоков // Вестник Волжской государственной академии водного транспор-та. — 2012. — № 30. — С. 91–96.

2. Игнатович, В. С. Анализ тяжелых плавучих кранов и особенностей их эксплуатации / В. С. Игнатович, А. В. Кузьмина, К. В. Перпадя // Научные проблемы водного транспорта. — 2021. — № 68 (3). — С. 68–80. https://doi.org/10.37890/jwt.vi68.204 3. Анцев, В. Ю. Классификация дефектов и отказов грузоподъемных машин / В. Ю. Анцев, П. В. Витчук, К. Ю. Крылов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2015. — № 10. — С. 121–128.

3. РД 10-112-1-04. Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие поло-жения // znaytovar.ru : [сайт]. — URL: https://znaytovar.ru/gost/2/RD_10112104_Rekomendacii_po_ek.html (дата обращения : 30.06.2022).

4. Способ определения технологических и эксплуатационных свойств материалов и устройство для его осуществления : патент 2128330. Рос. Федерация : G01N 3/42 / Д. М. Беленький, А. Н. Бескопыльный, Л. Г. Шамраев. — № 97100203/28 ; заявл. 08.01.1997 ; опубл. 27.03.1999. — 10 с.

5. Способ определения механических характеристики и устройство для его осуществления : патент 2079831. Рос. Федерация : G01N 3/42 / Д. М. Беленький, А. Н. Бескопыльный, Н. Н. Бескопыльный, Е. К. Полибин, Б. А. Песенко. — № 904023277/28 ; заявл. 17.06.1994 ; опубл. 20.05.1997. — 8 с.

6. Способ определения прочностных характеристик металлов и сплавов : патент 2080581. Рос. Федерация : G01N 3/48 / А. Е. Кубарев, А. Х. Аннабердиев. — 93001349/28 ; заявл. 11.01.1993 ; опубл. 27.05.1997. — 6 с.

7. Вернези, Н. Л. Исследование прочностных характеристик металлического крепежа деревянного корпуса речного причала / Н. Л. Вернези, А. А. Веремеенко, Д. С. Вальдман // Инженерный вестник Дона : [сайт]. — 2015. — № 3. — URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3231 (дата обращения : 30.06.2022).

8. Вектор 2015. Программа для ЭВМ : свидетельство № 2015610650 / А. Н. Бескопыльный, А. А. Веремеенко, Н. Л. Вернези ; зарегистрирована в Государственном Реестре программ для ЭВМ Российской Федерации 15.01.2015.

9. ГОСТ Р 50779.27-2017 (МЭК 61649.2008). Национальный стандарт Российской Федерации. Статистические методы, Распределение Вейбулла. Анализ данных / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. — Москва : Стандартинформ, 2020. — 58 с.

10. Способ определения механических характеристик и физического критерия подобия прочности материала детали : патент 2279657. Рос. Федерация : G01N 3/00 / Д. М. Беленький, А. А. Недбайло. — № 2004133996/28 ; заявл. 12.11.04 ; опубл. 07.10.06. Бюл. № 14. — 12 с.