Пресс-ножницы скрапные гидравлические усилием 12500 кН модели НО-341-01 с шириной реза 1200 мм предназначены для механической резки металлолома с пределом прочности до 450 МПа в холодном состоянии с целью подготовки его для переплавки в металлургических печах. Механизм реза состоит из двух поршневых гидроцилиндров, закреплённых в верхней части станины. Максимальное давление рабочей жидкости в гидросистеме – 32 МПа.

При ходе вверх поршня гидроцилиндра механизма реза пресс-ножниц вследствие разрушения 24 болтов М56 крепления крышки правого (по направлению технологической линии) гидроцилиндра подорвало крышку, что привело к деформации патрубка подвода масла. Авария сопровождалась хлопком. Эксплуатационным персоналом были предприняты оперативные действия по отключению установки и перекрытию подачи масла.

Один из технических факторов, способствовавших развитию аварии, – пониженные эксплуатационные свойства материала, обусловленные неблагоприятной микроструктурой, – удалось установить по результатам металлографического исследования, которое позволило выявить, что:

  1. Разрушение болтов произошло перпендикулярно продольной оси детали в месте перехода от головки к стержню. Излом деталей хрупкий.
  2. Материал стержня и головки болтов – сталь 35Х по ГОСТ 4543-71, которая обычно применяется после термообработки (нормализации или улучшения).
  3. Микроструктура обеих частей болта, неоднородная по сечению и разнозернистая, свидетельствует о горячедеформированном состоянии металла.
  4. Дендритная структура обладает значительно развитой ликвацией, наиболее сильной в осевой зоне головки болта.
  5. Наличие в осевой зоне головки скоплений сульфидов, микроструктуры, состоящей из перлита, и значительно развитой дендритной ликвации свидетельствуют о том, что деталь изготовлена из металла от головной части слитка.

Как уже было проиллюстрировано ранее, отказы зачастую являются следствием совокупного действия нескольких неблагоприятных технических факторов, способствующих развитию аварии. Выявление всей совокупности этих факторов является важной задачей, успешное и полноценное решение которой позволяет определить мероприятия по предупреждению или недопущению возникновения аналогичных ситуаций в дальнейшем.

В рассматриваемом случае усугубил положение дел конструктивный недостаток, заключающийся в наличии сильного концентратора напряжений в месте перехода от головки болта к стержню.

Тем не менее, наличие указанных технических факторов при использовании для крепления соединения 24 болтов М56 ещё не являлось достаточным условием для возникновения отказа. Запас прочности обеспечивался. Что же послужило пусковым механизмом аварийной ситуации?

При опросе эксплуатационного и ремонтного персонала удалось установить, что обтяжка резьбовых соединений крышек гидроцилиндров механизма реза агрегата производилась еженедельно в рамках плановых ремонтов, а также по необходимости – при приёмке смены. Частая обтяжка вследствие самопроизвольного откручивания обусловила наличие дополнительных циклических нагрузок, ускоривших усталостное разрушение болтов. Усталостное разрушение болтов крепления крышки гидроцилиндра механизма реза пресс-ножниц вследствие несовершенства конструкции соединения, которая не обеспечивала предотвращение явления самопроизвольного откручивания, на фоне упомянутых выше технических факторов явилось причиной аварии.

Противоаварийными мероприятиями предусмотрено:

  1. Изменение конструктивного исполнения резьбовых соединений крепления крышек гидроцилиндров механизма реза с целью предотвращения явления самопроизвольного откручивания, в том числе с формированием галтели радиусом 5 мм в месте перехода от головки болта к стержню.
  2. Использование специального гидравлического инструмента для затяжки резьбовых соединений крепления крышек гидроцилиндров механизма реза пресс-ножниц.