Цепь сварная якорная

Цепь сварная якорная: конструкция, стандарты, применение и контроль

Цепь сварная якорная (Я-цепь) представляет собой грузоподъемное и такелажное изделие, состоящее из последовательно соединенных методом контактной стыковой сварки овальных звеньев. Это ключевой элемент якорного устройства судов и плавучих сооружений, предназначенный для удержания на грунте, передачи тягового усилия от судна к якорю и обратно, а также для восприятия динамических нагрузок от волнения и ветра. Ее надежность напрямую определяет безопасность судна, буровой платформы или иного объекта.

Конструктивные особенности и технология изготовления

Основным элементом цепи является звено, изготавливаемое из отрезка калиброванного прутка (катанки) круглого сечения. Технологический процесс включает несколько этапов:

• Гибка. Пруток холодным или горячим способом изгибается в овальное звено с прямым внутренним зазором.
• Сварка. Концы прутка стыкуются и подвергаются контактной стыковой сварке оплавлением под давлением. Это создает монолитное соединение, прочность которого должна быть не менее прочности основного металла.
• Термообработка. Для снятия внутренних напряжений и обеспечения требуемых механических свойств звенья проходят нормализацию или закалку с отпуском.
• Контроль. Каждое звено подвергается неразрушающему контролю (чаще всего магнитопорошковому или ультразвуковому) для выявления внутренних дефектов сварки.
• Сборка. Звенья соединяются между собой путем вставки одного в другой и последующей чеканки (установки распорной планки) или сварки соединительного звена особой формы.

Ключевым параметром цепи является калибр (d) – номинальный диаметр металла прутка, из которого изготовлены звенья. Длина звена (L) обычно равна 5d или 6d, а внутренняя ширина (B) – 3.6d для стандартной цепи. Цепи изготавливают как без покрытия (оцинкованные по требованию), так и с нанесением износостойких покрытий для специфических условий.

Классификация и нормативная база

Сварные якорные цепи классифицируются по нескольким признакам, регламентируемым международными и национальными стандартами.

1. Класс прочности (Grade)

Класс прочности определяет механические свойства стали: временное сопротивление разрыву (предел прочности) и предел текучести. Основные стандарты: ГОСТ 228-79 (устаревший, но встречающийся), ISO 1704, DIN 766, ABS, LR, RS. Современная международная классификация:

Класс (Grade)	Предел прочности, Н/мм² (мин.)	Предел текучести, Н/мм² (мин.)	Область применения
Grade 2	490	235	Неответственные конструкции, буксировка легких объектов.
Grade 3	690	410	Стандартные якорные цепи для речных и малых морских судов.
Grade 4	860	690	Цепи повышенной прочности для морских судов.
Grade 5 (R4, Q)	950	710	Высокопрочные цепи для крупнотоннажных судов, буровых платформ.
Grade 6 (R5, R6)	1100 и выше	820 и выше	Сверхвысокопрочные цепи для глубоководного anchoring (удержания).

2. Тип обработки

• Без обработки (Normalized — N). Только нормализация для снятия напряжений.
• Термообработанная (Heat Treated — HT). Закалка и отпуск для достижения высоких механических свойств (Grade 4 и выше).

3. Тип калибровки

• Калиброванная (Calibrated). Звенья калибруются по внутренним размерам после сварки для обеспечения точного прилегания в звеньевом соединении и правильной работы с цепным стопором. Обязательна для судовых якорных цепей.
• Некалиброванная (Non-calibrated). Применяется в менее ответственных такелажных работах.

Комплектующие и аксессуары якорной цепи

Цепь в составе якорного устройства включает не только стандартные звенья (common links). Для соединения с якорем, создания разъемных соединений и крепления к судну используются специальные звенья и детали:

• Конечное звено (End Link): Усиленное звено для соединения со скобой якоря или концевой скобой.
• Усиленное (раскосое) звено (Enlarged Link): Устанавливается перед и после соединительной скобы для компенсации ее больших размеров.
• Соединительная скоба (Detachable Link, Kenter Shackle): Разъемное соединение для сращивания отрезков (смычек) цепи. Конструкция должна допускать проход через звеньевыбирающее устройство и цепной стопор без заклинивания.
• Вертикальная скоба (Anchor Shackle): Для соединения концевого звена цепи с ушком якоря.
• Концевая скоба (Bending Shackle): Соединяет цепь с жвака-галсом (устройством для крепления цепи в цепном ящике).
• Цепной стопор (Chain Stopper): Устройство для закрепления и быстрого стопорения цепи на палубе.
• Маркировка смычек: Для визуального определения длины вытравленной цепи на звенья первой смычки (15-25 м) наносят проволоку, второй – две проволоки и т.д.

Выбор, эксплуатация и контроль

Выбор цепи осуществляется на основе расчета в соответствии с Правилами классификационных обществ (Российский морской регистр судоходства, Речной регистр, DNV, Lloyd’s Register и др.). Основные параметры: калибр (d), класс прочности, общая длина и испытательная нагрузка.

Испытания и сертификация

Каждая партия цепи проходит обязательные приемо-сдаточные испытания:

• Испытание на растяжение: Выборочное разрушающее испытание образца из 3-5 звеньев для подтверждения класса прочности.
• Испытание на разгиб сварного соединения: Определяет качество сварки путем разгиба звена до определенного угла без разрушения.
• Контроль размеров и массы: Проверка калибра, длины звена, внутренней ширины и массы одного метра цепи.
• Неразрушающий контроль (НК): Магнитопорошковый или ультразвуковой контроль каждого звена на отсутствие трещин, непроваров, пор.

По результатам испытаний выдается Сертификат завода-изготовителя, который должен быть заверен инспектором классификационного общества.

Эксплуатация и износ

В процессе эксплуатации цепь подвергается износу, коррозии и усталостным нагрузкам. Критическими параметрами для оценки состояния являются:

• Износ по диаметру (по калибру): Наибольший износ происходит в местах контакта звеньев на сбеге (участок, выходящий из цепного клюза). Допустимый износ регламентируется Правилами (обычно не более 10-12% от номинального диаметра). Замеры производятся штангенциркулем в нескольких точках.
• Вытяжка (увеличение длины звена): Свидетельствует о пластической деформации и снижении прочности.
• Деформация и трещины: Особое внимание уделяется сварным швам и зонам контакта со скобами.

Регулярный осмотр, обмеры и своевременная замена изношенных смычек – обязательные процедуры для обеспечения безопасности.

Области применения за пределами судоходства

Помимо основного назначения, сварные якорные цепи используются в энергетике и смежных отраслях:

• Заземление и молниезащита. Используется в качестве горизонтального заземлителя на каменистых и вечномерзлых грунтах благодаря хорошему контакту с грунтом и высокой механической прочности.
• Такелажные работы при монтаже энергооборудования. Для строповки, перемещения и временного закрепления тяжелых трансформаторов, турбин, секций опор ЛЭП.
• Буксировка и заякоривание плавучих объектов энергетики. Понтоны с оборудованием, плавучие преобразовательные подстанции, временные причальные сооружения для доставки грузов на строящиеся объекты.
• Укрепление откосов и берегоукрепление. В составе габионных конструкций или как самостоятельный элемент для армирования.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается сварная якорная цепь от литой и штампованной?

Литая цепь изготавливается методом литья в формы, что может приводить к неоднородности структуры металла и наличию скрытых раковин. Штампованная (кованая) цепь имеет звенья, изготовленные штамповкой из прутка с последующей сваркой. Сварная якорная цепь, производимая по современным стандартам, обладает более предсказуемыми и контролируемыми механическими свойствами, лучшей свариваемостью и, как правило, более высокой усталостной прочностью по сравнению с литой. Она является основным типом для ответственных применений.

Как расшифровать маркировку на звене цепи?

На каждом звене сварной якорной цепи методом клеймения наносятся: товарный знак или наименование производителя, номинальный калибр (диаметр) в мм, класс прочности (например, G4, R4, Q) и знак классификационного общества (например, RS, LR, ABS). Иногда указывается номер плавки. Отсутствие четкой маркировки – признак некондиционного или непроверенного изделия.

Каков порядок расчета необходимого калибра якорной цепи для стационарного объекта (например, понтона)?

Расчет ведется на основе максимальной статической и динамической нагрузки от ветра, течения и волнения. Определяется удерживающее усилие. Затем по таблицам классификационных обществ (например, РРР или РМРС) для выбранного класса прочности (Grade) и типа грунта подбирается калибр цепи, у которой разрывное усилие (указанное в сертификате) превышает расчетную нагрузку с коэффициентом запаса, обычно не менее 3-5. Обязательно учитывается длина цепи, так как ее собственный вес и провисание (катенария) являются частью удерживающей силы.

Как правильно хранить и транспортировать сварную якорную цепь?

Цепь должна храниться в закрытых сухих помещениях или под навесом, на деревянных поддонах или настилах, исключающих контакт с грунтом. Смычки укладываются бухтами или «восьмеркой» и перевязываются. При транспортировке необходимо исключить удары, которые могут вызвать поверхностные наклепы и микротрещины. Перед длительным хранением рекомендуется консервация густой смазкой.

Какие дефекты являются недопустимыми при визуальном осмотре цепи в процессе эксплуатации?

Немедленному изъятию из эксплуатации подлежат звенья со следующими дефектами: видимые трещины (особенно в зоне сварки); износ калибра, превышающий предельно допустимый по Правилам; глубокая коррозия, приводящая к снижению сечения; остаточная деформация (вытяжка, сплющивание) звена; раскрытие сварного шва; износ или деформация соединительных скоб, наличие у них люфта.

Можно ли использовать якорную цепь в качестве грузоподъемного стропа?

Использование якорной цепи в качестве стропа для подъема грузов допустимо только в исключительных случаях и при условии, что цепь сертифицирована как грузоподъемная (имеет соответствующий паспорт и маркировку). Коэффициент запаса прочности для стропов (обычно 6:1 и выше) выше, чем для якорных цепей. Кроме того, режим динамических нагрузок при подъеме отличается. Регулярное использование несертифицированной якорной цепи для подъема людей и грузов запрещено правилами безопасности.

Какой класс прочности (Grade) является оптимальным для большинства применений в энергетике (заземление, такелаж)?

Для вспомогательных такелажных работ и заземления, где нет экстремальных динамических нагрузок, обычно достаточно цепи класса Grade 3 или Grade 4. Они обладают хорошим балансом прочности, пластичности и цены. Цепи Grade 5 и выше требуются для ответственного anchoring или подъема уникальных тяжеловесных объектов, где критична масса и габариты цепи при заданной прочности.