Цепи стальные якорные
Цепи стальные якорные: конструкция, стандарты, применение и выбор
Цепь стальная якорная (Якорная цепь) представляет собой специализированное грузоподъемное и крепежное изделие, основное назначение которого – соединение якоря с судном и работа в качестве элемента якорно-швартовного устройства. В энергетике, строительстве и других отраслях промышленности эти цепи нашли применение благодаря исключительной прочности, износостойкости и способности воспринимать динамические нагрузки. Конструктивно якорная цепь отличается от обычной грузовой цепи наличием распорок (контрфорсов) в средней части каждого звена, которые препятствуют его деформации под экстремальными нагрузками, повышают жесткость и предотвращают перекосы.
Конструкция и типы звеньев якорной цепи
Базовая единица якорной цепи – звено с распоркой. В зависимости от конфигурации и метода соединения различают следующие типы цепей:
- Цепь с распоркой (Stud Link Chain): Классический и наиболее распространенный тип. Распорка, приваренная или впрессованная в середине звена, увеличивает прочность на разрыв примерно на 15-20% по сравнению с открытым звеном аналогичного размера, а также предотвращает сплющивание звена и его заклинивание. Это основной тип цепи, регламентируемый морскими регистрами.
- Цепь без распорки (Open Link Chain): Применяется в менее ответственных узлах, где не предполагаются колоссальные нагрузки, характерные для якорного стояка. Имеет меньший вес и стоимость.
- Звенья увеличенные (Концевые звенья): Используются для соединения участков цепи (смычек) через соединительные скобы (Kenter Shackles). Имеют увеличенные размеры для компенсации ослабления в месте установки скобы.
- Звенья переходные: Применяются для соединения цепи разного калибра или цепи с якорной скобой.
- Нелегированная сталь нормальной прочности (Grade 1, NV): Устаревший класс, применяется для ненагруженных участков.
- Легированная сталь повышенной прочности (Grade 2, Q1): Наиболее распространенный класс для судовых якорных цепей.
- Легированная сталь высокой прочности (Grade 3, Q2, Q3): Применяется для ответственных объектов, буровых платформ, где критична масса и прочность. Имеет более высокий предел текучести и временное сопротивление разрыву.
- Офшорная ветроэнергетика: Для якорения плавучих оснований ветрогенераторов, швартовки буровых платформ и установок.
- Гидротехническое строительство: Крепление понтонов, боновых заграждений, наплавных мостов, устройство переправ.
- Сети и коммуникации: Подвеска и натяжение тяжелых кабельных трасс через водные преграды, создание страховочных и защитных ограждений.
- Грузоподъемные операции: В качестве стропов для подъема особо тяжелых и негабаритных грузов, где требуется высокая гибкость и равномерное распределение нагрузки.
- Буксировка и морские операции: Буксирные и топенантные цепи.
- Рабочую нагрузку (SWL – Safe Working Load): Определяется с учетом динамических коэффициентов (не менее 4-6 от разрушающей нагрузки).
- Условия эксплуатации: Агрессивная среда (морская вода), абразивный износ, температурный режим.
- Требования стандартов: Наличие сертификата классификационного общества (РС, LR, ABS и др.) или соответствие ГОСТ 228-79 «Цепи якорные с распорками».
- Совместимость с такелажем: Соответствие размеров и прочности соединительных скоб, вертлюгов, якорным устройствам.
- Коррозионный запас: При проектировании долговременных установок (например, швартовых) запас по калибру на износ является обязательным.
Материалы, изготовление и обработка
Для производства якорных цепей используется сталь специальных марок, отвечающая требованиям ударной вязкости, прочности и коррозионной стойкости. Основные классы:
Технологический процесс включает горячую объемную штамповку звеньев из прутковой заготовки, последующую сварку распорки (для цепей калибром свыше 13 мм применяется контактная стыковая сварка), термообработку (закалка+отпуск для достижения требуемых механических свойств) и контроль. Обязательным этапом является испытание контрольных образцов на разрывной машине.
Калибр, смычки и стандарты
Основной характеристикой якорной цепи является ее калибр – диаметр прутка, из которого изготовлено звено (d). Измеряется в миллиметрах или дюймах. Длина стандартной смычки (участка цепи) составляет 25 метров (27.5 ярдов). Смычки между собой соединяются разъемными соединительными скобами (Kenter shackles), которые по прочности должны соответствовать цепи. Ведущими стандартами являются правила классификационных обществ: Российский Морской Регистр Судоходства (РС), Регистр Ллойда (Lloyd’s Register), Американское бюро судоходства (ABS), Международная ассоциация классификационных обществ (IACS).
| Калибр цепи, d (мм) | Масса 1 метра цепи, approx (кг) | Разрушающая нагрузка (min), кН (для стали повышенной прочности) | Рабочая нагрузка (примерно 1/6 от разрушающей) |
|---|---|---|---|
| 13 | 3.4 | 98 | 16.3 |
| 20 | 8.1 | 230 | 38.3 |
| 28 | 15.9 | 440 | 73.3 |
| 34 | 23.5 | 650 | 108.3 |
| 46 | 43.0 | 1190 | 198.3 |
| 58 | 68.5 | 1900 | 316.7 |
Применение в энергетике и промышленности
Помимо судоходства, якорные цепи являются критически важным компонентом в следующих областях:
Маркировка, освидетельствование и уход
Каждая смычка якорной цепи должна иметь маркировку, указывающую на производителя, калибр, класс прочности, номер сертификата и знак классификационного общества. Регулярный осмотр включает проверку износа (замер калибра в самой узкой части звена), выявление трещин, деформаций распорок и звеньев, износ в зонах контакта со скобами. Для защиты от коррозии цепи оцинковывают или покрывают специальными износостойкими покрытиями. В судовых условиях цепь в процессе эксплуатации подвергается естественному отжигу (отпуску) от нагрева в цепном ящике из-за трения, что требует дополнительного контроля материала.
Критерии выбора якорной цепи
При подборе цепи для промышленных задач необходимо учитывать:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем якорная цепь принципиально отличается от грузовой (калиброванной) цепи?
Ключевое отличие – наличие распорки (контрфорса) внутри каждого звена. Это увеличивает механическую прочность цепи на разрыв (примерно на 15-20%), предотвращает деформацию и перекос звеньев под многоосевой нагрузкой, что критично для якорного устройства, работающего в условиях переменного натяжения и рывков.
Как пересчитать диаметр цепи из миллиметров в дюймы?
Калибр цепи традиционно измеряется в миллиметрах, но в историческом контексте может указываться в дюймах. Для пересчета: 1 дюйм = 25.4 мм. Таким образом, цепь калибром 20 мм ≈ 0.787 дюйма, а цепь калибром 1 дюйм = 25.4 мм. В спецификациях всегда необходимо уточнять единицы измерения.
Что означает класс прочности цепи (Grade 2, Grade 3, Q1, Q2)?
Это классификация по материалу и пределу прочности на разрыв. Grade 1 (или NV) – сталь нормальной прочности. Grade 2 (Q1) – сталь повышенной прочности, наиболее распространенный класс. Grade 3 (Q2, Q3) – сталь высокой и особо высокой прочности. С повышением класса при том же калибре разрушающая нагрузка цепи возрастает, что позволяет использовать цепь меньшего диаметра для тех же задач, экономя вес и объем.
Как часто и по каким параметрам необходимо проводить осмотр якорной цепи?
Периодичность регламентируется правилами классификационных обществ (например, ежегодное освидетельствование). Основные проверяемые параметры: износ (уменьшение среднего диаметра прутка звена более чем на 10-12% от номинала), наличие трещин (особенно в зонах сварки распорок и у замков звеньев), деформация отдельных звеньев, износ и правильность установки соединительных скоб. Замеры производятся штангенциркулем в нескольких местах каждого звена.
Можно ли сваривать или ремонтировать якорную цепь в полевых условиях?
Категорически запрещено производить кустарный ремонт, сварку или подгибовку звеньев якорной цепи, работающей под нагрузкой. Поврежденные смычки должны быть заменены на новые, сертифицированные. Любой ремонт, включая замену соединительных скоб, должен проводиться с использованием оборудования и технологий, одобренных производителем цепи или классификационным обществом, с последующим контролем.
Каков расчетный срок службы якорной цепи?
Срок службы не нормирован и зависит исключительно от условий эксплуатации: интенсивности использования, характера нагрузок, агрессивности среды, качества обслуживания. При регулярных осмотрах, своевременном перекантовывании цепи (для равномерного износа) и работе в пределах расчетных нагрузок цепь может служить десятилетиями. Критерием для списания является достижение предельного износа или выявление критических дефектов.