โซ่เหล็กอัลลอยด์เกรด 100: ความแข็งแกร่ง ข้อมูลจำเพาะ และความปลอดภัย

โซ่เหล็กอัลลอยด์เกรด 100 ให้อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงสุดในบรรดาโซ่ยกเหนือศีรษะที่ได้มาตรฐานทั้งหมด โดยมีขีดจำกัดการรับน้ำหนักในการทำงานโดยประมาณ สูงกว่าโซ่เกรด 80 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน 25% . ประสิทธิภาพนี้เกิดขึ้นจากการบำบัดความร้อนด้วยการดับและอุณหภูมิที่มีการควบคุมอย่างแม่นยำ ซึ่งสร้างโครงสร้างจุลภาคมาร์เทนซิติกที่มีเนื้อละเอียด โดยมีความต้านทานแรงดึงสูงสุดขั้นต่ำ 1,000 MPa (145,000 psi) สำหรับวิศวกรการยกและผู้ควบคุมดูแลอุปกรณ์ ผลในทางปฏิบัตินั้นตรงไปตรงมา: โซ่ขนาด 13 มม. เกรด 100 แทนที่โซ่ขนาด 16 มม. เกรด 80 ในชุดสลิงได้อย่างถูกกฎหมาย ซึ่งช่วยลดน้ำหนักของสลิงได้ประมาณ 35% ในขณะที่ยังคงความจุเท่าเดิม

รากฐานโลหะและการบำบัดความร้อน

การกำหนด "เกรด 100" หมายถึงความต้านทานแรงดึงสูงสุดของโซ่ขั้นต่ำที่ 1,000 นิวตัน/มม.² (100 กก./มม.² ด้วยเหตุนี้จึงเป็นระบบการตั้งชื่อของเกรด 100) วัสดุฐานเป็นเหล็กกล้าโลหะผสมคาร์บอนปานกลางเคลือบโบรอน โดยทั่วไปจะเป็นเกรด 23MnNiMoCr54 ที่ได้รับการดัดแปลงหรือเกรดที่เทียบเท่าตามมาตรฐาน DIN 17115 โบรอนที่ความเข้มข้นของ 0.0008% ถึง 0.003% เพิ่มความสามารถในการชุบแข็งได้อย่างมากโดยไม่ต้องเสียค่านิกเกิลหรือโมลิบดีนัมในปริมาณสูง ช่วยให้โซ่สามารถชุบแข็งได้เต็มที่ในเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 45 มม.

ลำดับการผลิตที่สำคัญเริ่มต้นด้วยการเชื่อมชนด้วยความต้านทานไฟฟ้าของข้อต่อหลังการขึ้นรูป แฟลชเชื่อมจะถูกเล็มด้วยความร้อน และความยาวของโซ่ทั้งหมดจะเข้าสู่เตาออสเทนไนซ์แบบต่อเนื่องที่จัดขึ้นที่ 880°C ถึง 920°C (1616°F ถึง 1688°F) . การชุบแข็งจะเกิดขึ้นทันทีในสารละลายน้ำ-โพลีเมอร์ซึ่งจะทำให้โซ่เย็นลงอย่างรวดเร็วเพียงพอที่จะหลีกเลี่ยงจมูกเฟอร์ไรต์-เพิร์ลไลต์บนแผนภาพการเปลี่ยนแปลงการทำความเย็นอย่างต่อเนื่อง แบ่งเบาบรรเทาที่ 400°C ถึง 500°C (752°F ถึง 932°F) บรรเทาความเค้นตกค้างและแลกค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดเพียงเล็กน้อยกับค่าความทนทานต่อแรงกระแทก โดยให้ช่วงความแข็งสุดท้ายอยู่ที่ 30 ถึง 38 HRC โครงสร้างจุลภาคที่ได้เมื่อตรวจสอบที่กำลังขยาย 500 เท่า จะต้องแสดงเมทริกซ์มาร์เทนไซต์ที่ผ่านการอบชุบอย่างเต็มที่โดยปราศจากโครงข่ายคาร์ไบด์ขอบเขตเกรนหรือการแยกคาร์บอนออกลึกกว่า 0.15 มม. จากพื้นผิว

ขีดจำกัดภาระการทำงานและข้อกำหนดปัจจัยการออกแบบ

โซ่เกรด100 ได้รับการควบคุมในระดับสากลโดยมาตรฐาน EN 818-2 และในอเมริกาเหนือโดย ASTM A973/A973M และมาตรฐานสลิง ASME B30.9 ทั้งสามรหัสอาณัติก ปัจจัยการออกแบบ 4:1 ความแข็งแรงแตกหักขั้นต่ำสุดสำหรับสลิงโซ่ขาเดียวในงานยกทั่วไป ซึ่งหมายความว่าขีดจำกัดโหลดการทำงาน (WLL) เท่ากับหนึ่งในสี่ของแรงทำลายขั้นต่ำที่ตรวจสอบแล้วพอดี ปัจจัยการออกแบบและขีดจำกัดโหลดการทำงานสามารถคาดเดาได้ในช่วงเส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐานตั้งแต่ 8 มม. ถึง 32 มม.

ปัจจัยการออกแบบที่ 4:1 ใช้กับโซ่ใหม่ในสภาพที่ไม่เสียหายเท่านั้น เมื่อใช้สลิงโซ่เกรด 100 ในการกำหนดค่าข้อต่อโช้คเกอร์ WLL จะต้องได้รับการจัดอันดับโดย 20% ถึง 25% เนื่องจากรัศมีการโค้งงอที่แคบที่จุดโช้คทำให้เกิดความเค้นดัดและแรงดึงรวมกันซึ่งมุ่งไปที่เม็ดมะยมของข้อต่อ ในทำนองเดียวกัน การผูกตะกร้าที่มีมุมขาเกิน 60 องศาจากแนวตั้งจะช่วยลดความสามารถในการรับน้ำหนัก เนื่องจากส่วนประกอบแรงในแนวนอนจะขยายความตึงในแต่ละขา มุมรวมระหว่างขาสลิงไม่ควรเกิน 120 องศา ที่มุม 120 องศา ขาแต่ละข้างมองเห็นน้ำหนักบรรทุกได้ 100% ซึ่งเพิ่มความต้องการแรงดึงเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับการยกในแนวตั้ง

แยกแยะเกรด 100 จากเกรดต่ำกว่า

โซ่เกรด 100 จะต้องสามารถระบุด้วยสายตาและถาวรได้ เพื่อป้องกันการทดแทนโซ่ที่มีความจุต่ำลงในชุดยกที่กำหนดโดยไม่ได้ตั้งใจ ลิงค์เกรด 100 ทุกอันจะมีเครื่องหมายระบุผู้ผลิตที่ประทับตราและตัวเลข "10" หรือ "100" นูนเข้าไปในตัวข้อต่อในช่วงเวลาปกติ โดยทั่วไปจะเป็นทุกข้อต่อหรือทุกข้อต่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า เมื่อเปรียบเทียบแล้ว โซ่เกรด 80 มีเครื่องหมาย "8" หรือ "80" และมีความต้านทานแรงดึงสูงสุดขั้นต่ำที่ 800 N/mm² การเปลี่ยนเกรด 80 เป็นเกรด 100 ในสลิงที่ออกแบบมาสำหรับเกรดที่สูงกว่าจะช่วยลดภาระงานที่ปลอดภัยลง 20% ซึ่งเป็นอัตรากำไรที่สามารถนำไปใช้ได้เต็มที่โดยการรับน้ำหนักแบบไดนามิกเพียงครั้งเดียว

ขนาดทางกายภาพของตัวต่อเกรด 100 แตกต่างจากเกรด 80 ในด้านระยะพิทช์และความหนาของตัวเชื่อม ทำให้ตัวเชื่อมต่อเกรด 80 หรือตะขอเกี่ยวไม่สามารถประกอบเข้ากับโซ่เกรด 100 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระบุเท่ากันได้ ตัวต่อเกรด 100 มีระยะพิทช์ที่สั้นกว่าเล็กน้อยและมีหน้าตัดที่หนากว่าที่เม็ดมะยมและลำกล้อง ทำให้น้ำหนักของโซ่เพิ่มขึ้นต่อความยาวหน่วยโดยประมาณ 8% ถึง 12% เมื่อเทียบกับเกรด 80 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเดียวกัน . ความไม่เข้ากันของมิตินี้เป็นคุณลักษณะด้านความปลอดภัยโดยเจตนา หากตัวต่อหลักเกรด 80 ถูกบังคับให้อยู่บนโซ่เกรด 100 รูปทรงที่ไม่ตรงกันจะสร้างตัวเพิ่มความเครียดที่จุดสัมผัสซึ่งอาจทำให้เกิดรอยแตกเมื่อยล้าได้

การประกอบสลิงและความเข้ากันได้ของส่วนประกอบ

สลิงโซ่เกรด 100 จะแข็งแกร่งพอๆ กับส่วนประกอบที่อ่อนแอที่สุดเท่านั้น ข้อต่อหลัก ขั้วต่อกลาง คลัตช์แบบสั้น และตะขอทั้งหมดต้องมีระดับเกรด 100 และปัจจัยการออกแบบ 4:1 เดียวกัน การผสมโซ่เกรด 100 กับข้อต่อเกรด 80 จะทำให้ส่วนประกอบทั้งหมดลดลงถึงขีดจำกัดภาระการทำงานของเกรด 80 ความไม่ตรงกันที่พบบ่อยที่สุดเกิดขึ้นกับคลัตช์ที่สั้นลง โดยที่คลัตช์ประเภทกราปเนลที่ออกแบบมาสำหรับโซ่เกรด 80 จะถูกร้อยเกลียวเข้ากับโซ่เกรด 100 โดยไม่ได้ตั้งใจ เนื่องจากผู้ปฏิบัติงานถือว่าเข้ากันได้ คลัตช์ที่ไม่ถูกต้องจะยึดเกาะข้อต่อได้เพียงพอภายใต้โหลดคงที่ แต่จะยึดได้ ลื่นไถลภายใต้การรับแรงกระแทกที่ประมาณ 60% ถึง 75% ของความจุพิกัดของโซ่ เนื่องจากโปรไฟล์ก้ามคลัตช์ไม่ตรงกับรัศมีเม็ดมะยมของข้อต่อ

ข้อต่อหลักและข้อต่อแบบ Clevis สำหรับการใช้งานเกรด 100 โดยทั่วไปจะหล่อขึ้นจากเหล็กกล้าโลหะผสมโครเมียม-โมลิบดีนัมและผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อให้เข้ากับคุณสมบัติทางกลของโซ่ หมุดเชื่อมต่อจะถูกยึดไว้ด้วยสลักผ่า สกรูหัวจมที่มีตัวล็อคไนลอน หรือข้อต่อถาวรแบบ Hammerlok Hammerlok ซึ่งใช้ชิ้นส่วนฟอร์จประสานสองซีกที่ขับเคลื่อนด้วยค้อน ให้การเชื่อมต่อถาวรที่ไม่สามารถแยกชิ้นส่วนโดยไม่ได้ตั้งใจได้ และเป็นอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับสลิงแบบขาเดียวและสองขาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางโซ่สูงสุด 32 มม.

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับพฤติกรรมความล้าและอายุการใช้งาน

โซ่เกรด 100 มีอายุการใช้งานจำกัดซึ่งขึ้นอยู่กับช่วงความเค้นต่อรอบ ไม่ใช่ค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด การทดสอบตามมาตรฐาน DIN 685-5 แสดงให้เห็นว่าโซ่เกรด 100 ที่ผลิตอย่างถูกต้องจะทนทานได้ รอบโหลด 20,000 รอบที่ 1.5 เท่าของขีดจำกัดโหลดการทำงานโดยไม่มีการแตกหักของข้อต่อ . อย่างไรก็ตาม ขีดจำกัดความทนทานนี้ถือว่าโซ่มีการโหลดตามแนวแกนเป็นเส้นตรงโดยไม่มีการดัดงอส่วนประกอบ การดัดงอที่อานของมัดหรือรอบมุมที่แหลมคมจะช่วยลดจำนวนรอบความล้มเหลวได้อย่างมาก โซ่เกรด 100 ที่โค้งงอเกินเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 3 เท่าของระยะพิทช์ของข้อต่อโซ่ จะล้มเหลวเมื่อล้าที่เศษเสี้ยวของขีดจำกัดความทนทานที่ประกาศไว้ เนื่องจากความเค้นโค้งงอรวมกันที่อินทราโดของข้อต่อเกินจุดครากของวัสดุในทุกรอบ

การกัดกร่อนแบบหลุมเป็นตัวเร่งความล้าเบื้องต้นในการยกนอกชายฝั่งและในทะเล การสัมผัสกับน้ำเค็มจะสร้างหลุมขนาดเล็กบนพื้นผิวเชื่อมต่อซึ่งทำหน้าที่เป็นความเข้มข้นของความเครียดซึ่งทำให้เกิดรอยแตกเมื่อยล้า โซ่เกรด 100 ที่มีรูสนิมมองเห็นได้ลึกกว่านั้น ต้องถอน 0.2 มม. ออกจากบริการทันที โดยไม่คำนึงถึงการสึกหรอทางกลไกเพียงเล็กน้อยก็ตาม โซ่เกรด 100 ชุบสังกะสีและจุ่มร้อนชุบสังกะสีมีจำหน่ายแต่อาจมีข้อกังวลเกี่ยวกับการเปราะของไฮโดรเจน ขั้นตอนการทำความสะอาดที่เป็นกรดในกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าสามารถนำไฮโดรเจนเข้าสู่โครงสร้างจุลภาคของมาร์เทนซิติกได้ การอบไฮโดรเจนหลังการชุบที่ 200°C (392°F) เป็นเวลาอย่างน้อยสี่ชั่วโมง จำเป็นต้องกระจายไฮโดรเจนที่ติดอยู่และป้องกันการแตกหักเปราะล่าช้า

โปรโตคอลการตรวจสอบเป็นระยะและเกณฑ์การปฏิเสธ

มาตรฐานการควบคุมซึ่งรวมถึง OSHA 1910.184 และ European Machinery Directive กำหนดให้มีการตรวจสอบสลิงโซ่เกรด 100 ที่เป็นเอกสารโดยบุคคลที่มีความสามารถเป็นระยะเวลาไม่เกิน 12 เดือน โดยผู้ใช้จะตรวจสอบด้วยสายตาบ่อยกว่าก่อนแต่ละกะ การตรวจสอบผู้มีความสามารถจะตรวจสอบแต่ละลิงก์เพื่อดูเกณฑ์การปฏิเสธต่อไปนี้ ซึ่งข้อใดข้อหนึ่งกำหนดให้ต้องถอดเชนออกจากบริการอย่างถาวร:

• การสึกหรอของข้อต่อ ณ จุดใด ๆ บนพื้นผิวแบริ่งที่เกิน 10% ของเส้นผ่านศูนย์กลางระบุเดิม . สำหรับโซ่ขนาด 13 มม. หมายความว่าต้องเปลี่ยนเมื่อหน้าตัดที่สึกหรอมีขนาดน้อยกว่า 11.7 มม.
• การยืดตัวของการเชื่อมโยงแต่ละส่วนเกิน 5% ของระดับเสียงเดิม . ตัวต่อที่เดิมวัดระยะพิทช์ภายใน 39 มม. จะต้องไม่เกิน 41 มม.
• รอยแตก ร่อง เซาะ หรือรอยตัด ไม่ว่าจะตื้นแค่ไหนก็ตาม ลิงค์ลูกโซ่นั้นไวต่อรอยบาก ความไม่ต่อเนื่องของพื้นผิวที่มองเห็นได้สันนิษฐานว่ามีรอยแตกร้าวใต้ผิวดินที่เกี่ยวข้องกัน
• ความเสียหายจากความร้อนที่เห็นได้จากการเปลี่ยนสีเป็นสีน้ำเงิน รอยเชื่อมกระเด็น หรือการสัมผัสกับไฟ อุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทาของโซ่เกรด 100 คือ 400°C ถึง 500°C; การสัมผัสใดๆ ที่สูงกว่าเกณฑ์นั้นจะทำให้มาร์เทนไซต์หลอมละลายและลดความแข็งแรงของโซ่อย่างถาวร
• หลุมกัดกร่อนตามที่ระบุไว้ข้างต้น หรือโซ่ใดๆ ที่จมอยู่ในน้ำทะเลโดยไม่ได้ล้างและตรวจสอบน้ำจืดอย่างละเอียด
• การบิดเบี้ยว การบิด หรือการงอของข้อต่อออกจากระนาบเกินกว่า 10 องศา . ลิงค์ที่บิดเบี้ยวไม่สามารถเชื่อมต่อผ่านตัวเชื่อมต่อการผสมพันธุ์ได้อย่างถูกต้องและทำให้เกิดการโหลดที่ผิดปกติ

จำเป็นต้องมีการทดสอบแบบไม่ทำลายโดยใช้การตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็ก (MPI) ในระหว่างการตรวจสอบประจำปี และดำเนินการกับทุกข้อต่อหลังจากทำความสะอาดโซ่จนเป็นโลหะเปลือยแล้ว แอก MPI จะต้องวางในทิศทางตั้งฉากสองทิศทางเพื่อตรวจจับรอยแตกที่ขนานและขวางกับแกนเชื่อมโยง การตรวจสอบสารแทรกซึมของสีย้อม แม้ว่าจะดำเนินการได้ง่ายกว่าในภาคสนาม แต่ก็ไม่สามารถทดแทนได้ เนื่องจากจะตรวจจับเฉพาะข้อบกพร่องที่พื้นผิวแตกหัก และพลาดรอยแตกใต้พื้นผิวที่อาจทะลุทะลุระดับไมครอนได้

การจัดเก็บ การจัดการ และการปกป้องสิ่งแวดล้อม

ควรเก็บโซ่เกรด 100 ไว้บนชั้นวางเพื่อป้องกันการสัมผัสกับพื้นคอนกรีตและความชื้นในพื้นดิน น้ำชะล้างคอนกรีตอัลคาไลน์รวมกับการควบแน่นจะสร้างเซลล์การกัดกร่อนเฉพาะจุดซึ่งจะฝังโซ่ไว้ที่จุดสัมผัส โซ่ที่เก็บไว้นานกว่าหกเดือนควรเคลือบด้วยน้ำมันสารยับยั้งการกัดกร่อนที่ระเหยง่าย (VCI) หรือห่อหุ้มไว้ในกระดาษเคลือบสารกันสนิม ก่อนกลับมาให้บริการ ต้องถอดการเคลือบป้องกันออกทั้งหมด เนื่องจากแม้แต่ฟิล์มน้ำมันบางๆ ก็ช่วยลดแรงเสียดทานระหว่างโซ่กับตัวผูกโหลดหรือขอเกี่ยว ซึ่งอาจส่งผลให้โหลดคืบคลานภายใต้การสั่นสะเทือน

มีการจำกัดอุณหภูมิ โซ่เกรด 100 มีขีดจำกัดการรับน้ำหนักการทำงานสูงสุด 200°C (392°F) . ระหว่าง 200°C ถึง 300°C WLL จะต้องลดลงเหลือ 90% ของความจุพิกัด . ระหว่าง 300°C ถึง 400°C การลดลงจะบานปลายเป็น 75% . อุณหภูมิสูงกว่า 400°C โซ่จะเข้าสู่ช่วงการอบคืนตัวและเริ่มอ่อนตัวลงอย่างถาวร โซ่ที่ให้บริการที่อุณหภูมิสูงกว่า 400°C จะต้องถูกถอดออกจากการบริการอย่างถาวร เว้นแต่จะได้รับการบำบัดความร้อนอีกครั้งและได้รับการรับรองอีกครั้งโดยผู้ผลิตดั้งเดิม ซึ่งเป็นกระบวนการที่แทบจะไม่เคยได้รับการพิสูจน์ในเชิงเศรษฐศาสตร์สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางของโซ่ที่ต่ำกว่า 20 มม.