Analysis of impact of welded joint damages and corrosion in powered roof support components on their operational safety

• Autorzy: Markowicz J.

Warianty tytułu

PL

Analiza wpływu uszkodzeń połączeń spawanych i ubytków korozyjnych elementów sekcji obudowy zmechanizowanej na bezpieczeństwo ich użytkowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ordination of damages and prevailing forms of wear of powered roof support components was made on the basis of technical inspection as well as the method of testing, aiming at determination of the parameters that characterize the found forms of wear and types of damages were presented in the paper. The results of identification of welded joints were given. Total length welds damages was determined with their localization in each component of the roof support as well as statistical parameters that characterize the analyzed set of information regarding a total length of damaged welds in roof supports delivered for repair were listed. Assessment of strain of not damaged components of roof supports was made. It was found that at eccentric load of roof support, the maximal reduced stress can even be several times greater than in the case of symmetric load. To determine the impact of welds damages on the strain of roof support components computer simulations were made and on the basis of those simulations it was possible to determine limiting value of weld break length, above which the local plasticization may occur. Identification of corrosion losses in the roof support components was made by the measurements of metal sheets thickness (ultrasonic method) in the specified points of powered roof support components. It was found that corrosion losses are distributed evenly in the entire set of roof support components that were tested. On the basis of computer simulation the maximal reduced stress in roof support components were determined at assumption that amounts of corrosion losses can change in the range 0-3 mm. The presented method enables assessing, if in the result of corrosion losses in roof support components the permanent deformations which can threaten operational safety can occur.

PL

Praca dotyczy oceny stanu technicznego elementów sekcji obudowy zmechanizowanej. Na podstawie wyników przeglądów technicznych elementów sekcji przeprowadzono systematykę uszkodzeń i dominujących form zużycia tych elementów oraz opracowano metodę prowadzenia badań dla określenia parametrów charakteryzujących stwierdzone formy zużycia i rodzaje uszkodzeń. Przedstawiono wyniki identyfikacji uszkodzeń połączeń spawanych. Badania obejmowały 796 podstawowych elementów sekcji (tabela 1) dostarczonych do remontu (stropnice, spągnice i osłony odzawałowe). Wyznaczono całkowitą długość uszkodzenia spoin oraz podano ich lokalizację w poszczególnych elementach sekcji (rys. 5-7). W tabeli 2 zestawiono wartości parametrów statystycznych charakteryzujących analizowane zbiory informacji dotyczących łącznej długości uszkodzonych spoin w elementach sekcji przeznaczonych do remontu. Rozkład częstości występowania określonej długości uszkodzenia, w zdecydowanej większości przypadków, odbiega od rozkładu normalnego, co świadczy o losowym charakterze czynników powodujących uszkodzenia. Przeprowadzono ocenę stanu wytężenia nieuszkodzonych elementów sekcji przy różnych sposobach jej obciążenia przewidzianych w programie badań stanowiskowych. Analizując wyniki obliczeń MES wyznaczono wpływ wysokości sekcji i sposobu jej podparcia na stan wytężenia jej elementów (rys. 10-12). Stwierdzono, że przy asymetrycznym obciążeniu sekcji maksymalne naprężenie zredukowane w elementach może być nawet kilkukrotnie większe w porównaniu do wartości tego naprężenia przy obciążeniu symetrycznym. Wyznaczając wpływ uszkodzeń spoin na stan wytężenia elementów sekcji przeprowadzono symulacje komputerowe na podstawie których wyznaczyć można graniczną długość pęknięcia (określonej spoiny), po przekroczeniu której wystąpi lokalne uplastycznienie elementu sekcji. Dla asymetrycznego obciążenia sekcji (zakładając sprężysto-plastyczną charakterystykę materiału - rys. 14 i tabela 3) wyznaczono również graniczną długość uszkodzenia spoiny, przy której naprężenie zredukowane osiągnie wartość naprężenia na granicy wytrzymałości (rys. 16). Wpływ długości pęknięcia spoiny na stan wytężenia spągnicy, stropnicy i osłony odzawałowej przedstawiono na rys. 18, 19, 21 i 22. Identyfikację ubytków korozyjnych elementów sekcji obudowy zmechanizowanej przeprowadzono poprzez pomiar grubości blach w wytypowanych punktach elementów sekcji obudowy zmechanizowanej (rys. 24). Pomiary ubytków wykonano metodę ultradźwiękową. Analizując wyniki identyfikacji (zestawione w tabeli 5) stwierdzono, że ubytki korozyjne rozkładają się równomiernie w całym zbiorze elementów sekcji, które były poddane badaniom. Symulacje komputerowe wpływu ubytków korozyjnych na stan wytężenia elementów sekcji przeprowadzono dla przypadków obciążenia sekcji, przy których występują największe naprężenia zredukowane w stropnicy, spągnicy i osłonie odzawałowej. Wyznaczono wartości maksymalnego naprężenia zredukowanego w elementach sekcji przy założeniu, że wartość ubytków korozyjnych może się zmieniać w zakresie 0-3 mm (rys. 25). Dla analizowanej postaci konstrukcyjnej sekcji i przy równomiernych ubytkach korozyjnych o wartości 3 mm, największy przyrost wytężenia wystąpił w blachach spągnicy (rys. 26) i wynosił 31%. Przedstawiona metoda pozwala ocenić czy na skutek ubytków korozyjnych w elementach sekcji wystąpią odkształcenia trwałe zagrażające bezpieczeństwu ich użytkowania.

Słowa kluczowe

EN

powered roof support; assessment of technical conditions

PL

obudowa zmechanizowana; ocena stanu technicznego

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 55, no 4
• Strony: 799--826
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Markowicz J.

• Institute of Mining Mechanization, Faculty of Mining and Geology, Silesian University of Technology, 44-100 Gliwice, Akademicka 2a, Poland

Bibliografia

• Boba J., Niedziocha Z., 1994. Zabezpieczenie antykorozyjne konstrukcji górniczych. Materiały III konferencji naukowo-technicznej. Trwałość elementów i węzłów konstrukcyjnych maszyn górniczych, Wyd. Instytut Mechanizacji Górnictwa Wydziału Górnictwa i Geologii Politechniki Śląskiej oraz Nadwiślańska Spółka Węglowa, s. 43-54.
• Ferenc K., Ferenc J., 2006. Konstrukcje spawane. Połączenia. WNT Warszawa.
• Jaszczuk M., Kwieciński D., Markowicz J., Meder A., Szweda S., 2004. System identyfikacji elementów sekcji obudowy zmechanizowanej i czasu ich użytkowania. (w:) Problematyka bezpiecznego użytkowania sekcji ścianowej obudowy zmechanizowanej, Monografia, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, s. 112-118.
• Jaszczuk M., Markowicz J., Szweda S., 2009a. Ocena wytężenia elementów podstawowych sekcji obudowy zmechanizowanej przy różnym sposobie jej obciążenia. (w:) Innowacyjne, bezpieczne oraz efektywne techniki i technologie dla górnictwa Człowiek-Maszyna Środowisko, Monografia, Wyd. Instytut Techniki Górniczej KOMAG, Gliwice, s. 347-356.
• Jaszczuk M., Markowicz J., Szweda S., 2009b. Identyfikacja zużycia elementów połączeń przegubowych sekcji obudowy zmechanizowanej. (w:) Problemy bezpieczeństwa w budowie i eksploatacji maszyn i urządzeń górnictwa podziemnego, Monografia, Wyd. Centrum Badań i Dozoru Górnictwa Podziemnego Sp. z o.o. Lędziny s. 52-60.
• Jaszczuk M., Szweda S., Markowicz J., 2009c. The analysis of damages in the welds of the powered roof support elements with respect to the acquisition of data for mechanical strength calculations. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, nr 4, s. 37-47.
• Jaszczuk M. i in., 2009d. Parametryczna ocena stanu technicznego sekcji obudowy zmechanizowanej. Sprawozdanie z projektu rozwojowego Nr N R09 0011 04, materiały niepublikowane.
• Krzysztolik M., Musiał Z., 2008. Naprawa, remont i modernizacja sekcji obudowy zmechanizowanej w aspekcie technicznym i formalno prawnym. Materiały konferencyjne, VI Międzynarodowa Konferencja: Zastosowania Mechaniki w Górnictwie, s. 99-110.
• Labus J., Markowicz J., Szweda S., 2009. Wpływ uszkodzeń połączeń spawanych w osłonie odzawałowej na bezpieczeństwo jej użytkowania. (w:) Innowacyjne, bezpieczne oraz efektywne techniki i technologie dla górnictwa Człowiek-Maszyna Środowisko, Monografia, Wyd. Instytut Techniki Górniczej KOMAG Gliwice, s. 339-346.
• Markowicz J., 1999. Ocena wpływu uszkodzeń spoin na wytężenie spągnicy obudowy zmechanizowanej. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, nr 8, s. 37-41.
• Markowicz J., 2002a. Wpływ ubytków korozyjnych na wytężenie stropnicy obudowy zmechanizowanej. ZN Pol. Śl., Seria: Górnictwo, z. 255, s. 215-223.
• Markowicz J., 2002b. Uszkodzenia spoin podzespołów nośnych obudów zmechanizowanych. 21. Mezinarodni Konferencje S Vystavou Technicka Diagnostika Stroju A Vyrobnich Zarizeni "Diago 2002", Sbornik prednasek, Vysoka skola banska - Technika univerzita Ostrava, Asociace technickych diagnostiku Ceske Republiky, s. 328-335.
• Markowicz J., 2006. Analiza wytężenia elementów sekcji obudowy zmechanizowanej z uwzględnieniem odkształceń trwałych i obciążeń asymetrycznych. (w:) Innowacyjne i bezpieczne systemy mechanizacyjne do eksploatacji surowców mineralnych, Monografia, s. 127-132.
• Markowicz J., 2007. Aspekt bezpieczeństwa w technologii wymiany głównych elementów nośnych sekcji obudowy zmechanizowanej w wyrobisku ścianowym. Technická Diagnostika, z. 1, rocznik XVI, s. 28.
• Markowicz J., Szweda S., 2005. Wykorzystanie metod numerycznych do oceny stanu technicznego sekcji obudowy zmechanizowanej. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, nr 1697, seria: Górnictwo, z. 269, s. 509-514.
• Szweda S., 2001. Loadings of legs in sections of mechanized supports by dynamic movements of roof and floor. Archives of Mining Sciences, Vol. 46, No 3, p. 237-266.
• PN-EN 1804-1 Maszyny dla górnictwa podziemnego. Wymagania bezpieczeństwa dla obudowy zmechanizowanej. Część 1: Sekcje obudowy i wymagania ogólne.
• FEMAP User guide, 2007, Version 9.3, UGS Corp.
• Książki kontroli ścian G2, G2a, G3, G3a, G4, G4a, KWK Rydułtowy - Anna, 2006-2008 Materiały niepublikowane.