Tehniskā izpēte: Slīdes koeficienta vadība un laukā veicamā atkārtota verifikācija augstas izturības skrūvētajām savienojumiem tērauda noliktavās

Ievads

1. Vispirms precīzi noteikt savienojuma veidu: Slīdei ļaut un slīdei aizliegt — tas nav viens un tas pats

Cilindriskā tipa un slīdes kritiskās savienojuma veidas abos var izmantot augstas stiprības skrūves, tomēr to slodzes ceļi ir atšķirīgi. Skares spriedze ietekmējot cilindriskā tipa savienojums vispirms var piedzīvot spraugas aizpildīšanu un nelielu slīdi; pēc tam slodzi pārnēsā kopā skrūves skaŗa, cauruma sienas balstīšanās un elementa neto šķērsgriezums. Slīdes kritiskam savienojumam, pretēji, nepieciešams, lai kontaktvirsmas neveiktu nekādu relatīvu kustību, kas varētu traucēt ekspluatācijas vai drošības prasības noteiktajā projektēšanas apstākļos. RCSC 2020 apraksta slīdes kritisku savienojumu kā tādu, kur berze, ko rada priekšsprieguma skrūvju komplektu pievelkšanas spēks, pretojas projektētajai slodzei un novērš kustību kontaktvirsmās. ^[1]

Tādējādi zīmējuma piezīme, kurā teikts tikai „Izmantot augstas izturības skrūves klases 10.9“, joprojām nepietiekami norāda būtisku konstrukcijas informāciju. Minimāli jānorāda savienojuma kategorija, saskares virsmas apstrāde, projektētais slīdes koeficients, skrūvju priekšpiespiešanas metode un pārbaudes līmenis. Noliktavu savienojumiem, kas nodrošina kravas celtniecības iekārtu, transportieru, vibrējošu platformu, caurumus ar slotiem vai komponentus, kas ir jutīgi pret deformācijām, tieši nosaka, vai slīde ir atļauta — tas ietekmē riepu augstumu, stingrību un apvalka savienojumus. Specializētā konstrukcijas pārskatā pirmais uzdevums nav pārbaudīt piespiešanas momentu; tas ir apstiprināt, ka konstrukcijas dokumentos skaidri norādīts veiktspējas mērķis „bez slīdes“.

2. Slīdes koeficients nav materiāla konstante; tas ir virsmas stāvokļa rezultāts

Daži projekti slip koeficientu uzskata par tērauda šķirnes iekšēju īpašību vai pat pieņem, ka apstrādāta virsma ir labāka vienīgi tāpēc, ka tā ir „rūpīgāka“. Patiesībā slīdes pretestība ir atkarīga no savienojuma virsmas klases, raupjuma profila, piesārņojuma līmeņa, pārklājuma sistēmas, sacietēšanas stāvokļa, montāžas spiediena, ilgstošās relaksācijas un citiem faktoriem. Viens un tas pats tērauds var rādīt ļoti atšķirīgu veiktspēju pēc dažādām smilšstrādes metodēm, gruntēm vai glabāšanas vidi.

RCSC noteic atsevišķus prasības neatpārklātām, smilšstrādātām, karstajā cinkā pārklātām un kvalificētām pārklātām savienojuma virsmām un prasa pārklājuma sistēmu testēt pirms tās izmantošanas slīdes kritiskā savienojumā. Turklāt RCSC brīdina, ka nekvalificēta pārklājuma pārlēkšana uz skrūvju grupas zonas var būtiski samazināt slīdes pretestību. ^[1]EN 1090-2:2018+A1:2024 regulē savienojuma virsmu sagatavošanu, montāžu un pievelšanu tērauda konstrukciju izpildes kontekstā. ^[2]Ražošanas darbnīcai fiksētās virsmas kontrole nevar beigties ar procesa kartītes piezīmi, piemēram, „apstrādāt ar smilšu strūklu līdz Sa 2,5.” Dokumentos arī jānorāda zonas, kurām jāpaliek nepārklātām, atļautā pagaidu aizsardzība, maksimālais laiks pirms montāžas un nepieciešamā reakcija uz ātrās rūsas veidošanos, eļļas piesārņojumu vai lietus iedarbību.

Viens no biežākajiem vietnes novērtējuma kļūdām ir vieglā, vienmērīgā dzelzs rūdas plānās kārtas uzskatīšana par dabisku pretslīdes slāni. Vai šāda rūda ir pieļaujama, jānosaka, pamatojoties uz virsmas klasi un projektā noteikto standartu; to nevar noteikt tikai pēc krāsas. Cita bieži atkārtojamā problēma ir nepietiekama aizsardzība vispārējās pārklāšanas laikā, kas ļauj nobeiguma krāsai vai cinka bagātinātai gruntij iekļūt savienojuma virsmas malā. Lai arī piesārņojums var šķist nesakarīgs, tas var izveidot vāju interfeisu. Pareizais risinājums ir definēt savienojuma virsmu kā atsevišķu kvalitātes kontroles zonu, izmantot aizsardzības veidni, kas pretojas smilšu straumei un pulverkrāsošanai, un saistīt elementu numurus, savienojuma plāksnīšu numurus un pārbaudes ierakstus.

3. Ražošanas kontroles būtība: aizsargāt laika logu starp „piemērotu virsmu“ un „pabeigtu montāžu“

Kad apstrādātā virsma ir tīrīta ar smiltīm vai metāla daļiņām, tās kvalitāte nav neatgriezeniski nodrošināta. Apstrādātā virsma var netīrīties arī pēc tam, kad to apstrādā, marķē, pārbauda caurumus, glabā ārā vai gaida uzstādīšanu — piemēram, ar sviedriem, griešanas šķidrumu, dīzeļdegvielas izplūdes gāzēm, dubļiem, ūdeni vai rūsas novēršanas eļļu. Jūras piekrastes, augstas mitruma vai ziemas kondensācijas apstākļos apstrādātas plāksnes stāvoklis var mainīties jau pēc dažām stundām.

Ražošanas plānā savienojuma virsmu apstrādei jānotiek tuvu izmēģinājumu montāžai vai nosūtīšanai, nevis to jāpabeidz nedēļas iepriekš tikai tādēļ, lai maksimāli izmantotu smilšstrādāšanas līnijas efektivitāti. Savienojuma plāksnes un galvenie elementi jāglabā atsevišķās zonās, un eļļainais separatora papīrs nedrīkst tikt novietots tieši starp savienojuma virsmām. Celšanai jāizmanto celšanas ausis vai mīkstas auklas, kas neiedarbojas uz kontrolētajām vietām. Projektos, kur tiek izmantotas pārklātās savienojuma virsmas, ierakstos jānorāda pārklājuma ražotājs, produkta nosaukums, partijas numurs, sausa kārtiņa biezums, uzklāšanas vides apstākļi un sacietēšanas laiks; gruntējuma krāsa, kas ir „tāda pati”, nav aizvietojums kvalifikācijas pierādījumam.

Ģeometriskā savienojuma virsmas kvalitāte ir vienlīdz svarīga. Urbumu apakšējās malas, gāzapgāzes izdedžu paliekas, vietējās deformācijas vai metināšanas šķidruma pilienu veidošanās var izraisīt punktveida kontaktu starp plāksnēm. Tad skrūvju priekšspriegums tiek patērēts defektu izlīdzināšanai, nevis vienmērīgi pārvēršoties skavas spēkā. Pirms montāžas pārbaudiet virsmas līdzenumu, plākšņu piegulošumu un caurumu koncentricitāti. Neizmantojiet galīgo pievelkšanu, lai ievietotu acīmredzami nepareizi novietotas plāksnes pareizajā pozīcijā; tādā gadījumā dažas skrūves vispirms darbojas kā izlīdzināšanas līdzekļi, un tad priekšspriegums pārdalās, kad tiek pievelktas blakus esošās skrūves.

4. Kāpēc vispārīgu „momenta–priekšsprieguma tabulu“ nevar izmantot

Griezes ir tikai ievades lielums piepiešanas procesam; priekšspriegums ir rezultāts, kas nepieciešams slīdeskritiskai savienojumam. Lielākā daļa ievades griezes tiek patērēta diegu berzei un uzglaubes balstvirsmas berzei. Ass virziena bulta izstiepuma proporcija mainās atkarībā no smērvielas, pārklājuma, diegu precizitātes, korozijas, starplikas cietības un rīka stāvokļa. ISO 16047 precīzi norāda testa apstākļus diegtu skrūvju griezes/spiedes attiecībai tieši tāpēc, ka šo attiecību jāmēra kontrolētos apstākļos. ^[3]

RCSC komentāri skaidro, ka, ja attiecība nav noteikta konkrētajai skrūvju partijai, diametram un montāžas apstākļiem, tad izkliede starp griezi un priekšspriegumu var būt ļoti liela. Tāpēc specifikācija nepieņem priekšspriegumu, kas tiek secināts tieši no vispārīgas tabulas vai vienkāršas formulas. ^[1]Šis ir galvenais iemesls dažos gadījumos, kad „katrs momenta rādījums bija normāls, tomēr savienojums tomēr izslīdēja“: reģistrēts bija uzgriežu atslēgas izvads, nevis faktiskais spriedzes sistēmas stāvoklis.

Kalibrētās atslēgas metode pati par sevi nav nepareiza, taču tās kalibrācija jāveic tajā pašā dienā, ar tā paša partijas, diametra, montāžas apstākļiem un rīku. Piesmirdināšana ar putekļiem pēc skrūvju izņemšanas no noslēgtas iepakojuma, baterijas lādiņa vai gaisa spiediena izmaiņas un uzgriežu atslēgas sprauga nodilums var padarīt sākotnējo kalibrāciju nederīgu. Augstas izturības skrūvēm laukā nedrīkst pievienot smērvielu, ja to nepieļauj skrūvēšanas sistēma un projekta procedūra. Pārāk maz smērvielas var izraisīt pielīpšanu vai torzijas lūzumu; pārāk daudz smērvielas vienā un tajā pašā momentā var radīt pārmērīgu priekšspriegumu.

5. Pirmsmontāžas pārbaude: nevis materiāla vietas pārbaude, bet gan faktisko montāžas apstākļu atkārtošana

Pirmsmontāžas pārbaude jāveic uzstādīšanas vietā, izmantojot pilnas skrūvju komplektus un pievelkšanas rīkus, kas paredzēti šai darbībai. Mērķis nav vienas skrūves stiepšanas izturība, bet gan tas, vai kombinācija „skrūve + uzgrieznis + gredzens + virsmas stāvoklis + rīks + pievelkšanas metode“ var vienmērīgi sasniegt norādīto priekšspriegumu. RCSC prasa veikt pirmsmontāžas pārbaudi izvēlētajai uzstādīšanas metodē un izmantot skrūvju sprieguma mērīšanas ierīci, lai apstiprinātu montāžas veiktspēju, kā arī identificētu nepietiekamu smērvielu, pārmērīgi uztaisītus uzgriežņus, nesakrītošus komponentus un nepietiekamu rīku jaudu. ^[1]

Izpildes laikā vispirms jāpārbauda, vai skrūves, uzgriežņi un gredzeni ir apstiprināti atbilstoši kvalitātes un izmēru klasi, un ka iepakojuma un partijas identifikācija nav sajaukta. Tālāk jāpārbauda sprieguma mērīšanas ierīces diapazons, stiprinājuma izmēri un kalibrēšanas statuss. Patiesajai uzstādīšanas komandai pēc tam jāpabeidz pievelkšana, izmantojot paredzēto uzgriežņa pagriezienu metodi, kalibrēto atslēgu metodi, sprieguma regulēšanas skrūves ar savienojuma galu, tiešos sprieguma indikatorus vai apstiprinātu kombināciju. Ierakstā jāiekļauj vismaz datums, savienojuma izmērs, partija, parauga daudzums, rīka identifikācija, operators, mērķvērtība, izmērītie rezultāti un jebkura nenormāla situācija.

Pirmsmontāžas pārbaudei ir vēl viena bieži ignorēta vērtība: pirms elementu uzstādīšanas tā nodrošina montāžas speciālistiem un inspektoriem kopīgu izpratni par „cieti pievilktu stāvokli“, „atbilstošajām atzīmēm“, „nepieciešamo pagriezienu“, „DTI spraugu“ vai „spline-off stāvokli“. Ja puses gaida, līdz darbs notiek augstumā, lai apspriestu, vai pievilkšana ir pieļaujama, pārstrādes izmaksas un drošības risks pieaug vairākas reizes. Pārbaude jāatkārto saskaņā ar projekta procedūru, ja darbs turpinās vairākus dienas, tiek nomainīti rīki, mainās partijas vai būtiski mainās uzglabāšanas apstākļi; viena testa rezultāts nedrīkst tikt uzskatīts par pastāvīgu atļauju visam projektam.

6. Kopīgi izvēlieties pievilkšanas metodi un tās pārbaudāmību

Uzvilkšanas metode, kas balstīta uz uzgriežņa pagriezienu, regulē uzvilkšanu, izmantojot stieņa izstiepšanos. Pēc tam, kad savienojums ir sasniegts pareizajā cieši piespiestajā stāvoklī, tiek piemērots norādītais pagrieziens. RCSC uzskata, ka šī metode vispārīgi spēj radīt uzticamāku priekšsaspīni nekā metode, kas pilnībā balstīta uz momentu, tomēr tai nepieciešams, lai plākšņu virsmas būtu pilnībā saskarē, lai pagriežamais elements būtu skaidri identificējams un lai uzvilkšana notiktu sistēmiski no stingrākās savienojuma daļas ārējā virzienā. ^[1]Savienojumiem, kuru stieņa garums, slīpuma apstākļi vai gredzenveida atsperes izvietojums neatbilst parastajiem tabulētajiem ierobežojumiem, nepieciešamo pagriezienu jāapstiprina ar atbilstošu sprieguma mērīšanas ierīci.

Kalibrētā atslēgas metode piemērota projektiem ar stabili darba organizāciju un stingru rīku pārvaldību. Kalibrēšanas biežumam, pagrieztajam elementam un rīka jaudai jāpaliek ietvaros, kas ir verificēti. Spēka kontroles skrūves ar griezuma tipu sniedz redzamu būvniecības signālu, kad izlaužas daļa ar sprauslām, un tās ir efektīvas liela apjoma uzstādīšanai, taču sprauslu izlaušana automātiski nepierāda, ka saskares virsma atbilst prasībām, un tā neaizstāj ciešo pievelšanu un montāžas partijas kontroli. Tiešie sprieguma indikatori nodrošina redzamu pierādījumu par priekšspriegumu, izmantojot izvirzījuma kompresiju un mērīšanu ar līmeņa rīku, taču jānodrošina vienota uzgriežņa orientācija, mērīšanas rīka biezums, saskares virsmas stāvoklis un pārbaudes vieta.

Neviens pievelšanas paņēms neatkarīgi no laukā veiktās pārvaldības nevar garantēt kvalitāti. Izvēloties paņēmu, projektam jāuzdod sev jautājumi: vai komanda to var vienmērīgi izpildīt, vai inspektori to var novērot darba laikā, vai rezultāts atstāj dokumentējamus pierādījumus un vai neatbilstošus skrūvgriežus var ātri identificēt un izolēt. Pieliekamajām sijām, aprīkojuma platformu apakšpusē vai savienojumiem tuvu apšuvumam, kur piekļuve ir ierobežota, pārbaudāmība bieži ir svarīgāka nekā rīka teorētiskā ražība.

7. Pārbaudei vajadzētu koncentrēties uz procesu, nevis uz pēcinstalācijas „atkārtotu pievelšanu“

Pēc augstas izturības skrūvju uzstādīšanas daudzi projektu veidotāji parasti izmanto momenta atslēgu uz katras uzgriežņa un pieņem, ka uzgriežņa nekustība nozīmē pietiekamu priekšsaspīni. Šī prakse nevar uzticami atjaunot faktisko uzstādīšanas priekšsaspīni, jo statiskā berze, vītnes stāvoklis un virsmas izmaiņas laikā visi ietekmē atbrīvošanas momentu. RCSC īpaši apspriež pēcuuzstādīšanas momenta arbitrācijas ierobežojumus un uzsvēr, ka inspektoriem jānovēro priekšuzstādīšanas verifikācija, jāapstiprina cieši piespraustais stāvoklis un jāvēro regulāri izvēlētās piespiedzes metodes izpilde. ^[1]

Efektīvam pārbaudes ierakstam jāveido pierādījumu ķēde: projektēšanas dokumenti nosaka savienojuma kategoriju; materiālu sertifikāti noteic montāžas specifikācijas; uzglabāšanas ieraksti apstiprina iepakojumu un aizsardzību; kontaktvirsmas pārbaude apstiprina, ka kontrolētajā zonā nav pārklājuma aerosola, eļļas un nenovadītas rūsas; pirmsmontāžas verifikācija pierāda, ka vienā partijā izgatavotie savienojumi un rīki var sasniegt vajadzīgo priekšspriegumu; procesa ieraksti rāda, ka komanda ir veikusi ciešo pievelšanu un galīgo pievelšanu noteiktā secībā; un neatbilstības ziņojumi rāda, ka ir izolēti salūzuši, ar bojātām vītnēm, nesakrītoši vai piesārņoti savienojumi.

Slīdošanas kritiskām savienojumu sistēmām inspektoriem jāņem vērā arī sekundārie darbi pēc montāžas. Metināšanas remonts, pārkrāsošana, griešana vai slīpēšana tuvumā pie savienojuma virsmām var atkal ieviest putekļus, krāsu vai siltuma ietekmi savienojuma zonā. Konstrukcijas elementu ilgstoša uzglabāšana ārpus telpām pirms galīgās piesprindzināšanas arī var mainīt virsmas un uzvalku stāvokli. Laukā izsniegtais apstiprinājums nedrīkst vienkārši norādīt „skrūves piesprindzinātas“; tajā jānorāda, ka „projektā noteiktā savienojumu sistēma ir pilnībā izveidota pārbaudītajos apstākļos.“

8. Iekļaut īpašos kontroles pasākumus projektā iekļautajos dokumentos, lai atbildība neizkristu starp spraugām

Kvalitātes problēmas slīdošanaskritiskajos savienojumos bieži vien nav izraisītas tāpēc, ka viens strādnieks neveic vienu pagriezienu. Tās rodas tāpēc, ka projektēšanas, iepirkuma, ražošanas un uzstādīšanas dokumenti neizmanto vienu un to pašu valodu. Projektēšanas piezīmēs norādīts slīdošanas koeficients, bet pirkuma pasūtījumā minēta tikai skrūvju klase; ražotnes zīmējumā atzīmēta saskares virsma, bet pārklājuma grafikā nav norādīta aizsargplēves robeža; uzstādīšanas procedūrā norādīta “skrūvju pagrieziena” metode, bet lauka reģistrācijā ir tikai “griezes momenta vērtības” laukums. Katrs dokuments var šķist pilnīgs atsevišķi, tomēr sistēma nedarbojas pareizi, kad tie tiek apvienoti.

Projektam jāizmanto vienas lappuses „Augstas izturības skrūvju kontroles lapa“, kurā norādīts savienojuma numurs, savienojuma kategorija, cauruma tips, kontaktvirsmas klase vai pārklājuma kvalifikācija, skrūvju komplekta standarts, priekšsaspiešanas metode, pirmsmontāžas verifikācijas biežums, procesa uzraudzības punkti un gala ieraksta nosaukums. Pirms elementu izbraukšanas no ražotnes ražošanas personālam jāpārbauda kontaktvirsmas un identifikācija pret šo lapu; pirms transportēšanas kontrolētā zona jānoslēdz vai jāpārklāj; objektā saņemot, jāpārbauda partija un iepakojums; verifikācija jāpabeidz pirms montāžas; un pēc galīgās pievelkšanas pieņemšana jādokumentē ar atbilstošiem zīmējumiem, DTI pierādījumiem vai citiem izvēlētās metodes prasītajiem pierādījumiem.

Šī speciālā kontroles lapas mērķis nav izveidot vēl vienu veidlapu; tās mērķis ir pārvērst neapzināto jēdzienu „augstas izturības skrūvju savienojumu kvalitāte” par reāliem inženierijas objektiem. Tērauda noliktavu projektos, kurus īsteno Shenyang Zhongwei Heavy Industry Steel Structure Engineering Co., Ltd., augstas izturības skrūvju savienojumus var pārvaldīt kā neatkarīgu kvalitātes paketi: dizaina parametriem norādīti avoti, ražošanas virsmām noteikti robežas, montāžas partijas ir izsekojamas, laukā lietotās metodes ir verificētas un inspekcijas secinājumi balstīti uz pierādījumiem. Tikai tad slīdes koeficients kļūst par vairāk nekā tikai skaitli aprēķinu ziņojumā; tas kļūst par savienojuma veiktspēju, kas nodrošina funkcionalitāti visā konstrukcijas ekspluatācijas laikā.

Secinājums

Uzticamība slīdošanas kritiskai savienojumam nekad netiek noteikta tikai ar „augstāku uzgriežņu klasi” vai „lielāku momenta vērtību”. Tā balstās uz trim savstarpēji atkarīgiem nosacījumiem: pieskarošās virsmas saglabā verificēto stāvokli; uzgriežņu komplekti attīsta pietiekamu un stabili priekšspriegumu; un būvniecības un inspekcijas process pierāda, ka abi nosacījumi ir izpildīti vienlaikus.

Tērauda noliktavām ekonomiskākais risinājums nav plaša uzgriežņu pievelkšana pēc būvniecības pabeigšanas, bet gan kontroles robežu noteikšana pirms ražošanas un montāžas: pieskarošās virsmas jāpārvalda atsevišķi, nejaukt dažādu partiju preces, rīki jāverificē pirmajā vietā, jāizmanto novērojams metode un neatbilstības jāizolē uzreiz. Kad šīs kontroles tiek veiktas agrīnā posmā, augstas izturības uzgriežņu savienojums pāriet no „izskatās cieši” uz „veiktspēja apstiprināta”.

Atsauces standarti un piezīmes