Приносим свои извинения. Сайт находится в стадии разработки. Некоторые функции могут работать некорректно.
Приносим свои извинения. Сайт находится в стадии разработки. Некоторые функции могут работать некорректно.

Наверное, кое-кто еще помнит, что в советских научных журналах отсутствовали публикации об авариях. В открытой печати иногда появлялись редкие сообщения о том или ином происшествии, причем без указания каких-либо определенно установленных причин. Расследования аварий носили ведомственный характер, поэтому их результаты, как правило, не доходили до широкой научной или учебной аудитории. А это могло бы стать ценным материалом не только по изучению и обобщению опыта их расследования, но самое главное — школой по предупреждению аварийных ситуаций и сохранению жизни работающих.

Анализ причин каждой производственной аварии должен быть поучительным уроком для рабочего, инженера, научного работника.

В настоящее время, благодаря состоявшимся переменам и Интернету, многие резонансные аварии достаточно подробно обсуждаются и в открытой печати. Однако множество происшествий на производстве, транспорте, в строительстве, быту и т.д. остаются «за кадром». Порой они не расследуются должным образом даже на самом предприятии.

Это может быть связано с инерцией мышления отдельных руководителей, нежеланием обращать внимание на ситуации, которые носят локальный характер, стремлением не «выносить сор из избы».

Но именно эти «не засвеченные» аварийные ситуации, а также скрытые аварии регулярно повторяются то тут, то там, а суммарный вред от них превышает негативные последствия от иных резонансных событий.

Пролить свет на остающиеся в тени аварийные ситуации и аварии, показать их общий характер, вскрыть причины произошедшего, выяснить физическую сущность опасного процесса для обслуживающего оборудование персонала — вот важные шаги на пути не только соблюдения требований охраны труда, повышения безопасности работ, но и снижения производственного травматизма и его предупреждения.

Ниже рассмотрим некоторые из реальных событий, отмеченных авторами, но не ставших до сей поры известными не только широкому кругу специалистов, но и сотрудникам аналогичных предприятий.

Транспортировка строительных машин собственным ходом, на буксире, на грузовых автомобилях, трейлерах и прицепах-тяжеловозах по улицам городов, населенных пунктов и автомобильным дорогам должна отвечать требованиям Правил дорожного движения РФ. Требования безопасности при этом должны приниматься согласно Инструкции или Руководству по эксплуатации конкретной строительной машины (стоит заметить, что последний документ подчас отсутствует на предприятии).

Перевозка строительных машин по автомобильным дорогам осуществляется чаще всего с помощью полуприцепов и трейлеров с невысокой погрузочной платформой, которая не имеет бортов и может перевозить груз массой более 10 т.

Для облегчения заезда строительных машин на платформу полуприцепа или трейлера используются специальные аппарели. Безопасность перевозки строительных машин во многом зависит от соответствующего расположения и закрепления их на платформе трейлера.

Перед заездом строительных машин на транспорт (полуприцеп или платформу трейлера) последний должен быть установлен на площадке (дороге) с поперечным уклоном не более 3%. Заезд машин на платформу производится своим ходом по аппарелям. Боковой сдвиг центра масс перевозимых строительных машин относительно продольной оси симметрии полуприцепа (платформы трейлера) не должен превышать допустимых размеров. Нарушение этих простых требований безопасности приводит к авариям.

Рис. 1. Опрокидывание бульдозера при заезде на платформу полуприцепа

Рис. 1. Опрокидывание бульдозера при заезде на платформу полуприцепа

На рис. 1 показаны последствия игнорирования приведенных требований безопасности. Для перевозки бульдозера на другое место работы был задействован тягач с полуприцепом. Бульдозер в ожидании транспорта установили у обочины дороги, где оказался не только значительный уклон дорожного полотна, но и довольно мягкий грунт. Стремясь быстрее завершить перевозку бульдозера, ни водитель тягача, ни прораб не настояли на необходимости передислокации бульдозера на середину дороги перед его заездом на платформу. И полуприцеп был подан к бульдозеру, стоящему у обочины.

После того, как бульдозер по аппарелям частично заехал на платформу, правая сторона полуприцепа просела на мягком грунте у обочины дороги. Бульдозер, продолжая движение вперед, оказался на наклонной металлической поверхности и заскользил вниз (вправо), чем еще больше нагрузил собственным весом правую сторону платформы. От этого увеличился и угол бокового наклона платформы полуприцепа. Дальнейшее сползание и падение бульдозера остановила земля. Теперь и полуприцеп смог возвратиться в положение близкое к исходному. К счастью, обошлось без жертв. Ушибы головы и конечностей получил только бульдозерист.

Важно отметить, что наше представление о трении стали по стали, которое имело место быть на образовавшейся наклонной плоскости платформы полуприцепа, базируется на физических опытах, при которых значение коэффициента трения скольжения стали по стали (k = 0,15...0,18) принималось для состояния покоя. Находись бульдозер на такой наклонной плоскости в состоянии покоя, ничего подобного бы не произошло.

Однако при движении, т.е. при заезде бульдозера на платформу полуприцепа, коэффициент трения скольжения стали по стали существенно уменьшается. Таким образом, в данном случае достаточно было небольшого уклона, чтобы сработал эффект склиза.

Подобное явление, например, наблюдается и на рольгангах, если ось роликов имеет некоторый небольшой наклон к горизонтали. При этом транспортируемый груз будет смещаться в поперечном направлении относительно заданного вектора движения в сторону вершины угла наклона ролика.

Грузоподъемные краны стрелового типа являются весьма распространенным видом строительных машин и в настоящее время часто появляются в скупых сводках об авариях. При этом нередки случаи опрокидывания стреловых кранов при подъеме груза (см. рис. 2).

Рис. 2. Опрокидывание стрелового самоходного крана

Рис. 2. Опрокидывание стрелового самоходного крана

Причиной тому — превышение допустимого грузового (опрокидывающего) момента. Последнее может быть связано с перегрузом, «подтаскиванием» груза, а также с так называемым косым подъемом груза. Конечно, все отмеченные действия недопустимы, но, как показывает жизнь, достаточно часто проводятся лихачами и другими безответственными лицами.

Косым считается подъем, при котором грузовые канаты с крюковой подвеской или другим грузозахватным органом отклоняются от вертикали на 5 и более градусов. Такой подъем независимо от того, как отклоняются грузовые канаты — в плоскости стрелы или в плоскости, перпендикулярной плоскости стрелы, недопустим.

В первом случае косой подъем создает дополнительный опрокидывающий момент. Во втором — значительный изгибающий момент, который действует на стрелу в самой неблагоприятной для нее плоскости при работе на изгиб.

Рис. 3. Расчетная схема для косого подъема груза

Рис. 3. Расчетная схема для косого подъема груза

Уже известны многочисленные аварии по этой причине с разрушением стрелы и человеческими жертвами.

Для сравнения величины опрокидывающего момента при косом подъеме груза и аналогичного момента при регламентированном вертикальном подъеме воспользуемся расчетной схемой, приведенной на рис. 3.

При вертикальном подъеме груза опрокидывающий момент определяется по формуле:

МОПР = G x (L - l),

где G — вес поднимаемого груза;

L — вылет стрелы крана;

l — расстояние от оси вращения поворотной платформы крана до ребра опрокидывания.

При этом восстанавливающий момент МВОС=G x lдолжен быть больше опрокидывающего момента примерно на 30%.

При косом подъеме и натяжении грузового каната S возникает дополнительное горизонтальное усилие SГ. При этом к опрокидывающему моменту МОПР будет прибавляться дополнительный момент МДОП = SГ x h, который даже при малом усилии SГ может быть сравним с МОПР, так как второй сомножитель h, (см. рис. 3) может быть больше значения (L - l). Этим и объясняется опасность и недопустимость косого подъема груза.

Приведенная расчетная схема может быть использована при пояснении недопустимости «подтаскивания» груза.

Многолетний опыт технического диагностирования грузоподъемных машин и другого оборудования (обследовано около одной тысячи потенциально опасных объектов) показывает, что если имеет место разрушение элементов металлоконструкции, то оно, как правило, носит усталостный характер.

Усталость — это изменение механических и физических свойств материала в сторону снижения его стойкости по отношению к действию циклически изменяющихся во времени напряжений и деформаций. Сопротивление усталости материала конструкции характеризуется пределом выносливости — наибольшим напряжением, которое может выдержать материал без разрушения при заданном числе циклических воздействий.

Важно отметить, что усталостные разрушения представляют особую опасность для сварных крановых металлоконструкций, испытывающих переменные нагрузки циклического характера.

    Основными причинами образования усталостных трещин в крановых металлоконструкциях являются:
  • неудовлетворительное конструктивное решение, которое привело к высокой концентрации напряжений, а также к большим остаточным напряжениям после сварки, при этом последние могут быть одного порядка с напряжениями от нагрузки;
  • изменение структуры и свойств материала конструкции в околошовной зоне;
  • низкое качество металла, его плохая свариваемость;
  • эксплуатация оборудования в более интенсивном (тяжелом) режиме, чем паспортный;
  • нарушение технических требований при сварке, сборке, а также при монтаже, погрузочно-разгрузочных работах или ремонте.

Рис. 4. Усталостное разрушение

Рис. 4. Усталостное разрушение

Случай образования усталостной трещины и усталостного разрушения раскоса стрелы башенного крана WOLFF 5520 SL-10 приведен на рис. 4, когда причиной появления микротрещины, как и остаточной деформации раскоса, послужило приложение несанкционированной нагрузки в недопустимом месте (на раскос в перпендикулярной плоскости) в процессе монтажа или в ходе погрузочно-разгрузочных операций.

На данном рисунке приведен раскос демонтированной промежуточной секции стрелы башенного крана WOLFF 5520 SL-10 со следами действия несанкционированной нагрузки. Стрелка прогиба остаточной деформации раскоса (прогиб относительно его продольной оси) составила 22 мм (при допустимом отклонении — 4 мм).

Такая пластическая деформация образовалась в результате приложения соответствующей нагрузки в процессе монтажа или транспортировки секции, о чем свидетельствуют вмятины и задиры на раскосе со следами коррозии.

Если тело раскоса, имеющего на всей длине постоянное сечение, равномерно «потекло» или растянулось без разрушения, то в «узлах» — местах крепления раскоса к поясам секции стрелы — такая пластическая деформация оказалась невозможной из-за их большой жесткости. В этих местах приложенная энергия вызвала появление микротрещин в околошовной зоне, опасность которых при циклических нагрузках вскоре проявилась в полной мере.

В течение всего полутора лет эксплуатации крана одна или несколько микротрещин перешли в макротрещину, последняя достигла критического размера и, наконец, произошло усталостное разрушение (см. рис. 4) этого раскоса по основному металлу вблизи шва сварного соединения.

В свою очередь усталостное разрушение раскоса вызвало опасную значительную деформацию кручения секции стрелы башенного крана, т.е. привело к аварийной ситуации. Все работы были в срочном порядке приостановлены до замены поврежденной секции стрелы.

Конечно, такого развития событий можно было бы избежать, если бы «ответственное лицо за исправное состояние грузоподъемных кранов» обратило внимание на остаточную деформацию раскоса, видимую издалека даже невооруженным глазом, и понимало физическую сущность случившегося, а также процесса усталостного разрушения.

Важно отметить, что на ранней стадии процесса разрушения выявление дефекта было возможным при использовании средств неразрушающего контроля, но на протяжении, по меньшей мере, полугода (процесс ведь длительный, и берега трещины успели покрыться продуктами коррозии) трещину уже можно было рассмотреть и невооруженным глазом.

В любом случае подобная остаточная деформация раскоса указывала на необходимость систематического наблюдения за состоянием узлов крепления раскоса, в том числе с помощью средств неразрушающего контроля.

Своевременное обнаружение усталостной трещины позволило бы не только избежать аварийной ситуации, но и произвести текущий ремонт секции без длительной остановки крана.

В заключение хочется выразить надежду на то, что приведенные примеры, касающиеся несостоявшихся в свое время расследований аварий, послужат хорошим уроком и подспорьем для специалистов, ответственных за безопасность работ и охрану труда на предприятиях.

Специалисты и ответственные лица не должны оставлять без расследования ни один случай, связанный с аварийной ситуацией или аварией, так как любая из них впоследствии может привести к гибели людей.

 

Н. ЛЯШЕНКО,

ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», канд. техн. наук, доцент;

В. ИВАНОВ,

директор НПФ «Надежность»,

cm. научный сотрудник, технический эксперт по диагностике и оценке технического состояния подъемных сооружений, канд. техн. наук

Источник: Журнал Охрана труда. Практикум.

Учебный центр. Анапа. Новороссийск. Геленджик. Темрюк. Краснодар. Академия труда. Специалист.
Обучение по охране труда, пожарной безопасности.