Цепь круглозвенная якорная
Цепь круглозвенная якорная: конструкция, стандарты, применение и выбор
Цепь круглозвенная якорная (Якорная цепь) – это грузоподъемное изделие, состоящее из последовательно соединенных овальных звеньев, изготовленных из круглой калиброванной стали. Ее основное функциональное назначение – создание гибкой связи между якорем и судном для его удержания на месте стоянки. В электроэнергетике и смежных отраслях данная цепь находит критически важное применение в качестве элемента крепления плавучих объектов: понтонных причалов, плавучих боновых заграждений, знаков навигационного оборудования, плавучих насосных станций, а также для якорения буровых платформ, трансформаторных подстанций на воде и другого энергетического оборудования, установленного на акваториях.
Конструктивные особенности и технология изготовления
Ключевое отличие якорной цепи от других типов цепей (например, сварных или длиннозвенных) – это форма и способ соединения звеньев. Каждое звено изготавливается из отрезка круглого стального прутка, который подвергается горячей объемной штамповке с последующей сваркой встык. Сварной шов располагается в средней части боковой стороны звена и подвергается строгому контролю качества. После сварки звено проходит термообработку (закалку и отпуск) для придания необходимых механических свойств: высокой прочности на разрыв и ударной вязкости.
Звенья соединяются между собой посредством вставки одного звена в другое с последующей их разводкой (расклепкой). Это создает неразъемное, но гибкое соединение. Стандартная якорная цепь имеет распорку (контрольку) – поперечную перемычку в центре каждого звена, которая увеличивает жесткость, предотвращает деформацию под нагрузкой и упрощает визуальный контроль целостности.
- Калибр цепи (d): Номинальный диаметр прутка, из которого изготовлено звено. Это основной параметр, определяющий размер и прочностные характеристики цепи. Измеряется в миллиметрах.
- Длина звена (L): Обычно стандартизована и составляет 6d для обычной цепи и 5d для короткозвенной (якорной калиброванной).
- Ширина звена (B): Внутренняя ширина звена, обычно равная 3.6d.
- Без покрытия (черная): Цепь после термообработки имеет оксидный слой. Применяется в условиях, где коррозия не является определяющим фактором или предусмотрено катодо-протекторная защита.
- Оцинкованная: Звенья покрыты слоем цинка методом горячего цинкования. Обеспечивает долговременную защиту от коррозии в морской и пресной воде, что критически важно для стационарных энергетических объектов.
- Окрашенная: Наносится дополнительное лакокрасочное покрытие для идентификации или дополнительной защиты в атмосферных условиях.
- Обычная (стандартная) калиброванная: Соотношение размеров L=6d, B=3.6d.
- Короткозвенная калиброванная: L=5d. Обладает большей жесткостью и износостойкостью, чаще применяется в судовых якорно-швартовных механизмах.
- Крепление плавучих энергообъектов: Стационарное заякоривание понтонов, на которых установлены трансформаторные подстанции, насосные агрегаты для забора технической воды для систем охлаждения ТЭС и АЭС, плавучих газотурбинных электростанций.
- Буровые и ветроэнергетические платформы: В составе швартовных систем полупогружных буровых установок, платформ для обслуживания оффшорных ветряных электростанций (ВЭС). Здесь используются цепи максимальных калибров (более 100 мм) и высочайших классов прочности.
- Гидротехнические сооружения: Крепление боновых заграждений для защиты водозаборов ГЭС и причальных сооружений от плавающего мусора и льда. Фиксация навигационных знаков и ограждений в акваториях портов и устьев рек.
- Системы заземления: В редких случаях массивная цепь может использоваться как часть контура заземления в водонасыщенных грунтах, обеспечивая большую площадь контакта.
- Определение рабочей нагрузки (SWL – Safe Working Load): Рассчитывается с учетом массы удерживаемого объекта, парусности (ветровой нагрузки), течения, волнового воздействия и динамических факторов. SWL не должна превышать 1/6 от минимальной разрывной нагрузки цепи (коэффициент безопасности = 6 для постоянных установок).
- Выбор калибра и класса прочности: По расчетной SWL и требуемому коэффициенту безопасности выбирается калибр из таблиц разрывных нагрузок для разных классов. Часто экономически целесообразно выбрать цепь меньшего калибра, но более высокого класса.
- Условия эксплуатации: Для постоянной работы в агрессивной морской среде обязательна оцинкованная цепь. Для временных или пресноводных объектов может быть достаточно черной цепи с надлежащим контролем коррозии.
- Совместимость с такелажным оборудованием: Калибр цепи должен точно соответствовать размерам гнезд якорных скоб (коннекторов), звеньевых гаков, вертлюгов и стопоров.
- Сертификация: Для ответственных объектов цепь должна поставляться с сертификатом завода-изготовителя, подтверждающим механические испытания (разрывное, испытание на гибкость), химический состав стали и качество сварки.
- Измерение износа: Замеряется диаметр звена в наиболее изношенном месте (чаще в зоне контакта с скобой или на участке трения о грунт). Допустимый износ – не более 10-12% от номинального калибра d. При превышении цепь подлежит замене.
- Деформация звеньев: Вытянутые, перекрученные или деформированные звенья указывают на перегрузку. Такие звенья должны быть вырезаны, а цепь восстановлена с помощью сертифицированной соединительной скобы.
- Коррозия: Оценивается глубина коррозионных язв. Сильная локальная или равномерная коррозия, снижающая сечение металла более чем на 10%, является основанием для отбраковки.
- Трещины, особенно в зоне сварного шва: Обнаруживаются визуально или методом магнитопорошковой дефектоскопии. Недопустимы.
Классификация и стандарты
Якорные цепи классифицируются по нескольким ключевым признакам, регламентированным международными и национальными стандартами.
1. По прочности (Класс прочности)
Класс прочности обозначает минимальное разрывное усилие, которое должна выдерживать цепь. Обозначается латинскими буквами (K, L, M и т.д.) или цифрами. Чем выше класс, тем выше прочность при том же калибре, что позволяет снизить массу и габариты якорного устройства.
| Калибр цепи, d (мм) | Класс прочности K2 (Номинальная прочность, кН) | Класс прочности L3 (Повышенная прочность, кН) |
|---|---|---|
| 20 | 340 | 430 |
| 28 | 660 | 840 |
| 34 | 970 | 1240 |
| 40 | 1340 | 1710 |
| 50 | 2100 | 2670 |
2. По типу обработки
3. По конструкции
Применение в энергетике и на промышленных объектах
В профессиональной сфере, связанной с энергетикой, якорная цепь является не судовым аксессуаром, а инженерным крепежным элементом.
Критерии выбора якорной цепи для технических проектов
Выбор цепи является инженерной задачей, основанной на расчете ожидаемых нагрузок.
Контроль состояния, обслуживание и отбраковка
Регулярный осмотр якорной цепи – обязательная процедура для обеспечения безопасности.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем якорная цепь принципиально отличается от сварной грузовой цепи?
Якорная цепь изготавливается методом горячей штамповки и контактной сварки, имеет овальную форму звена с контролкой, рассчитана на многократные динамические нагрузки и переменное направление усилия. Сварная грузовая цепь (по ГОСТ 2319) изготавливается из низкоуглеродистой стали, звенья свариваются в торец, она менее прочная и пластичная, предназначена в основном для статических нагрузок при вертикальном подъеме грузов.
Как правильно пересчитать разрывную нагрузку из кН в тонны?
Для приблизительного перевода килоньютонов (кН) в тонны силы (тс) используется коэффициент ~0.102. Таким образом, 100 кН ≈ 10.2 тс. Важно помнить, что это сила, а не масса. Грузоподъемность (масса) будет значительно меньше из-за обязательного коэффициента безопасности.
Можно ли нарастить или отремонтировать якорную цепь с помощью сварки в полевых условиях?
Категорически запрещено. Любой ремонт (замена звена, наращивание) должен производиться только с использованием сертифицированных соединительных элементов (якорных скоб Kenter, звеньевых скоб) или заводской сваркой с последующей термообработкой и контролем. Кустарная сварка меняет структуру металла в зоне шва, создавая точку потенциального разрушения.
Что означает маркировка «K4 L3» на звене цепи?
Это клеймо производителя, указывающее на класс прочности цепи. В данном случае цепь соответствует классу L3 (более высокому, чем K4). Цифры и буквы являются частью системы сертификации, где буква обозначает группу прочности, а цифра – этап технологического процесса или категорию контроля. Основное значение имеет класс L3.
Какой срок службы у оцинкованной якорной цепи в морской воде?
Срок службы не нормирован и зависит от множества факторов: калибра, конкретных условий (температура, соленость, кислородный режим, наличие абразивных частиц), частоты и характера нагрузок. Цинковое покрытие толщиной 50-80 мкм может обеспечивать защиту в течение 5-15 лет. После его истощения скорость коррозии стали возрастает. Ключевым является регулярный инструментальный контроль остаточной толщины металла.
Как выбрать между цепью и стальным тросом для якорения плавучего объекта?
Цепь обладает существенными преимуществами для стационарного якорения: большая масса на погонный метр (обеспечивает провисание – «провис», что гасит динамические нагрузки), высочайшая износостойкость о грунт, устойчивость к перетиранию, простота контроля износа. Трос легче и дешевле, но требует защиты от перегибов и истирания, менее износостоек о каменистое дно и требует более сложного контроля внутренней коррозии. Для ответственных постоянных объектов предпочтительна цепь или комбинированная система (цепь у якоря + трос + цепь у объекта).