Цепь кованая якорная

Цепь кованая якорная: конструкция, стандарты, применение и выбор

Цепь кованая якорная (Forged Anchor Chain) представляет собой специализированное грузоподъемное и крепежное изделие, основное назначение которого – соединение судна с якорем для его удержания на грунте. В энергетике и на промышленных объектах, особенно прибрежной инфраструктуры, портовом хозяйстве и гидротехническом строительстве, такие цепи нашли широкое применение в качестве высоконадежного, долговечного и устойчивого к агрессивным средам элемента для швартовки, крепления плавучих объектов, буев, понтонов, а также в качестве грузоподъемного элемента в сложных условиях.

Конструкция и технология изготовления

Ключевое отличие кованой якорной цепи от сварной или литой – метод формирования ее звеньев. Каждое звено изготавливается из отрезка калиброванного стального прутка (катанки), который в горячем состоянии подвергается гибке и последующей ковке в месте стыка (замыкания). Концы прутка соединяются методом контактной стыковой сварки с последующей проковкой и термообработкой сварного шва. Это создает монолитную структуру, где зона соединения по прочности не уступает основному металлу. После сварки звено проходит горячую объемную штамповку (ковку) в закрытых штампах, что уплотняет металл, формирует окончательную геометрию и повышает механические характеристики.

Стандартное звено якорной цепи – безраспорное (oval link). Его внутренняя длина (L) примерно равна 3.6d, а внутренняя ширина (W) – примерно 1.2d, где d – номинальный диаметр металла звена (калибр цепи). Звенья соединяются между собой контрфорсами – распорными планками (studs), которые запрессовываются или ввариваются внутрь каждого звена. Контрфорс предотвращает деформацию и скручивание цепи под нагрузкой, увеличивает ее жесткость и общую прочность на 15-20%.

Классификация и стандарты

Кованые якорные цепи классифицируются по нескольким ключевым параметрам: прочностная категория (класс), тип контроля, калибр и длина.

Прочностные категории (Grades)

Категория определяет механические свойства стали цепи: предел прочности на разрыв, предел текучести и относительное удлинение. Основные стандартизированные категории:

• Grade 1 (NV, Normal Test): Цепь нормальной прочности. Базовая категория для неответственных применений или спокойных условий.
• Grade 2 (HV, High Test): Цепь повышенной прочности. Наиболее распространенный класс для швартовных и якорных цепей на многих судах и объектах.
• Grade 3 (SH, Super High Strength): Цепь сверхвысокой прочности. Применяется там, где критична масса или размер цепи при высокой нагрузке.
• Grade 4 (AH, Extra High Strength): Цепь особо высокой прочности. Используется для глубоководных якорных систем, буровых платформ.

Сравнительная таблица прочностных категорий по стандартам ISO 1704 / ГОСТ 228-79 (аналоги)

Класс (Grade)	Предел прочности, Н/мм² (мин.)	Предел текучести, Н/мм² (мин.)	Относительное удлинение, % (мин.)	Область применения в энергетике/промышленности
Grade 1 (NV)	300 — 400	~200	20	Фиксация легких понтонов, временные оттяжки, вспомогательные работы.
Grade 2 (HV)	490 — 690	~315	17	Основные швартовы для плавкранов, буев с оборудованием, крепление причальных сооружений.
Grade 3 (SH)	690 — 880	~410	15	Якорное крепление плавучих трансформаторных подстанций, тяжелых понтонов, донных фундаментов.
Grade 4 (AH)	> 860	~530	12	Глубоководные якорные системы для буровых платформ, плавучих ветроэнергетических установок (ОВЭС).

Типы контроля (Chain Grades по уровню испытаний)

• Цепь некалиброванная (Unstudied Link Chain): Без контрфорсов. Применяется редко, в основном для декоративных или очень легких задач.
• Цепь калиброванная с контрфорсом (Stud Link Chain): Стандарт для якорных и тяжелых швартовных цепей.
• Цепь калиброванная с усиленным контрфорсом (Stud Link Chain with Enhanced Welding): Контрфорс дополнительно приварен к звену для экстремальных нагрузок.

Материалы и защитные покрытия

Основной материал – углеродистая или низколегированная сталь с высоким содержанием углерода для достижения необходимой прочности. Для работы в морской воде и атмосфере применяются коррозионностойкие стали или наносятся защитные покрытия:

• Оцинкование (горячее): Наиболее распространенный метод. Обеспечивает катодную защиту и барьерный слой. Толщина покрытия 50-100 мкм.
• Огневое цинкование (Zinc Thermal Spray): Для цепей большого диаметра, где горячее цинкование затруднено. Покрытие более пористое, часто требует покраски.
• Катодная защита: В комбинации с цепью используются протекторные аноды (цинковые, алюминиевые) для активной электрохимической защиты.
• Покраска специальными составами: Эпоксидные, полиуретановые или цинк-наполненные краски наносятся поверх оцинковки для увеличения срока службы.

Ключевые параметры выбора для промышленного применения

При подборе якорной цепи для проектов в энергетике и промышленности необходимо учитывать:

• Рабочая нагрузка (Working Load Limit, WLL): Максимальная статическая нагрузка, которую цепь может выдерживать постоянно. Определяется с коэффициентом безопасности (обычно 4:1 или 6:1 от разрывной нагрузки).
• Разрывная нагрузка (Break Load, BL): Минимальная нагрузка, при которой цепь разрушается. Основной параметр при сертификации.
• Диаметр звена (d): Измеряется по минимальному сечению прутка. Основной калибрующий размер (13 мм, 20 мм, 28 мм, 34 мм, 42 мм и т.д.).
• Длина цепи: Поставляется в длинномерах (обычно 27.5 метров, что соответствует 15 морским саженям) или на барабанах (бухтах).
• Стойкость к ударным и переменным нагрузкам: Кованая цепь обладает высокой усталостной прочностью, что важно для динамичного морского волнения.
• Сопротивление абразивному износу: Критично при контакте с грунтом, ледовой крошкой, а также в шкивах и звёздочках лебедок.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

• Гидротехнические сооружения и порты: Крепление плавучих боновых заграждений, понтонов, причалов, речных и морских терминалов.
• Плавучие энергообъекты: Швартовка и якорение плавучих электростанций, трансформаторных подстанций, ремонтных плавсредств для обслуживания ЛЭП у воды.
• Офшорная ветроэнергетика (ОВЭС): Якорные системы для стационарных и плавучих оснований ветряных турбин. Используются цепи высших категорий (Grade 3, 4).
• Буровые и добывающие платформы: Основные якорные и швартовные линии для удержания платформы на точке.
• Системы мониторинга и науки: Крепление донных станций, буев с измерительным оборудованием, подводных кабелей (в качестве брони или защиты).
• Грузоподъемные операции: В качестве стропов или элементов такелажа для подъема тяжелых и габаритных грузов в условиях порта или строительной площадки на воде.

Контроль качества, испытания и сертификация

Каждая партия кованой якорной цепи проходит обязательные испытания, регламентированные стандартами (ISO 1704, ASTM F765, ГОСТ 228):

• Испытание на растяжение: Выборочные звенья или отрезки цепи растягиваются до разрушения для подтверждения разрывной нагрузки.
• Испытание на гибку: Проверка пластичности металла в зоне сварки.
• Ударные испытания (для категорий SH, AH): Определение ударной вязкости при отрицательных температурах.
• Контроль размеров и калибровка: Проверка внутренних длин и ширин звеньев, диаметра прутка.
• Магнитопорошковый или ультразвуковой контроль: Выявление внутренних дефектов сварных швов и материала.

Цепь маркируется клеймами на каждом звене или через определенное количество звеньев. Маркировка указывает диаметр, класс прочности, знак классификационного общества (например, Российского морского регистра судоходства – RMRS, Lloyd’s Register – LR, American Bureau of Shipping – ABS) и год изготовления.

Эксплуатация, обслуживание и отбраковка

В процессе эксплуатации цепь подвергается износу, коррозии и деформации. Регулярный осмотр включает:

• Измерение износа: Замер диаметра прутка в наиболее изношенных местах (у контактов со звёздочкой, в зоне трения о грунт). Допустимый износ обычно не более 10-12% от номинального диаметра.
• Контроль удлинения: Измерение длины контрольного отрезка. Удлинение более 5% от первоначальной длины может свидетельствовать о накоплении пластических деформаций.
• Визуальный осмотр на наличие трещин, глубоких коррозионных язв, деформаций и повреждений контрфорсов.
• Цепь подлежит немедленной замене при обнаружении трещин любого размера, значительной потери сечения, разогнутых или деформированных звеньев.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кованая якорная цепь принципиально отличается от сварной калиброванной цепи?

Кованая цепь изготавливается методом горячей объемной штамповки (ковки) каждого звена из цельного прутка с последующей сваркой и проковкой стыка. Это обеспечивает высокую плотность металла, отсутствие внутренних пустот и равномерность механических свойств по всему сечению. Сварная калиброванная цепь производится путем гибки и контактной сварки прутка без последующей ковки, что может создавать зоны с различной структурой. Кованая цепь, как правило, имеет более высокие показатели ударной вязкости и усталостной прочности, что критично для динамических нагрузок в морских условиях.

Как правильно пересчитать диаметр цепи (в мм) в разрывную нагрузку (в тоннах)?

Прямой пересчет без учета класса прочности некорректен. Разрывная нагрузка зависит от площади сечения металла (квадратично от диаметра) и предела прочности стали (класса). Для ориентировочной оценки цепи Grade 2 (HV) можно использовать эмпирическую формулу: Разрывная нагрузка (в тонн-силах, tf) ≈ (d² σ) / (1000 9.80665), где d – диаметр в мм, σ – предел прочности в Н/мм² (для Grade 2 ~ 600 Н/мм²). Точные значения всегда приведены в таблицах стандартов или сертификатах завода-изготовителя.

Каков срок службы якорной цепи в морской воде и от чего он зависит?

Срок службы при постоянном нахождении в морской воде составляет от 10 до 25 лет и зависит от: 1) Качества и толщины цинкового покрытия. 2) Регулярности обслуживания и наличия катодной защиты. 3) Агрессивности среды (температура, соленость, загрязненность). 4) Интенсивности абразивного износа (трение о грунт, лед). 5) Характера нагрузок (статические служат дольше, чем динамические). Решающее значение имеет программа регулярных осмотров и измерений износа.

Можно ли использовать якорную цепь в системах грозозащиты или заземления?

Да, это практикуется, особенно на плавучих объектах. Цепь, опущенная в воду, может служить распределительным заземлителем или молниеприемником для отвода тока в воду. Однако необходимо обеспечить надежное электрическое соединение всех звеньев (часто требуется приварка перемычек, так как оцинковка и коррозия нарушают контакт), а также рассчитать сечение на токовую нагрузку. Сопротивление заземления будет определяться удельным сопротивлением воды и площадью контакта цепи.

Что означает маркировка «20 М2 ГОСТ 228-79» на звене цепи?

Это маркировка по советскому/российскому стандарту. «20» – номинальный калибр (диаметр прутка) в мм. «М2» – марка стали, соответствующая категории повышенной прочности (аналог Grade 2/HV). «ГОСТ 228-79» – стандарт на «Цепи якорные и якорно-швартовные с контрфорсами». Цепь с такой маркировкой предназначена для эксплуатации в морской воде и рассчитана на соответствующие нагрузки.

Как соединяют между собой два отрезка якорной цепи на объекте?

Для соединения используются специальные соединительные скобы (Kenter Shackles) или разъемные звенья (Detachable Links). Они имеют конструкцию, позволяющую разбирать их без инструментов для горячей ковки, и по прочности соответствуют цепи. Соединение на обычных такелажных скобах или карабинах недопустимо для основных якорных и швартовных линий, так как эти элементы имеют меньшую прочность и ненадежны в условиях переменного нагружения.