Bogusław Ładecki - Badania Nieniszczące

BADANIA NIENISZCZĄCE
UĩYWANYCH KOLEI LINOWYCH
W ĝWIETLE PRZEPISÓW UNII EUROPEJSKIEJ
Bogusáaw àADECKI
[email protected]
Akademia Górniczo-Hutnicza
Katedra WytrzymaáoĞci Materiaáów i Konstrukcji
1. WPROWADZENIE
W okresie ostatnich kilku lat zaobserwowaü moĪna znaczny wzrost zainteresowania
polskich inwestorów uĪywanymi kolejami linowymi, eksploatowanymi wczeĞniej zwykle w
krajach alpejskich przez okres najczĊĞciej kilkunastu i wiĊcej lat. W przypadku takich
obiektów, szczególnego znaczenia nabierają badania nieniszczące kolei, które po
zdemontowaniu mają byü zainstalowane w nowym miejscu. UĪywane koleje, znajdujące siĊ
najczĊĞciej w zadowalającym stanie technicznym, wycofywane są z eksploatacji w związku
ze zbyt maáą zdolnoĞcią przewozową, lub znaczącym stopniem ich wyeksploatowania,
skutkującym koniecznoĞcią przeprowadzenia naprawy lub wymiany na nowe niektórych
elementów lub podsystemów bezpieczeĔstwa. Zapewnienie dalszej bezpiecznej eksploatacji
takich kolei jest moĪliwe, po przeprowadzeniu kompleksowych badaĔ nieniszczących
obiektu, na podstawie których wyáączyü moĪna z uĪytkowania elementy nadmiernie zuĪyte i
uszkodzone oraz wytypowaü elementy, dla których konieczne jest przeprowadzenie naprawy
przywracającej ich peáne wáaĞciwoĞci uĪytkowe. Dla kolei linowych eksploatowanych w
naszym kraju przez dáuĪszy okres czasu, równieĪ zaobserwowaü moĪna wystĊpowanie
niedopuszczalnych uszkodzeĔ i nadmiernego zuĪycia niektórych elementów, istotnych z
punktu widzenia bezpieczeĔstwa ich eksploatacji.
2. UREGULOWANIA PRAWNE OBOWIĄZUJĄCE PO 1 MAJA 2004 R
Przed wejĞciem Polski do Unii Europejskiej, brak byáo w naszym kraju dokáadniejszych
przepisów okreĞlających terminy i zakresy badaĔ nieniszczących (BN) w odniesieniu do kolei
linowych, za wyjątkiem pewnej wybranej grupy elementów takich jak np. liny. Dla nowszych
obiektów zalecenia dotyczące prowadzenia BN precyzowane są zwykle w instrukcjach
konstruktora. Dla obiektów starszych badania takie prowadzono wyrywkowo, w odniesieniu
do wybranych grup elementów takich jak np. wprzĊgáa krzeseá, lub kompleksowo dla kolei
linowych eksploatowanych przez okres kilkudziesiĊciu lat; np. dla KL „Kasprowy Wierch”.
Po wejĞciu do Unii Europejskiej, podstawowym dokumentem okreĞlającym m. in.
wymagania techniczne dla nowych kolei linowych i wyciągów narciarskich jest
rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 11 grudnia 2003 r. w zakresie zasadniczych
wymagaĔ dla kolei linowych przeznaczonych do przewozu osób (Dz. U. Z 2004 r. Nr 15, poz.
130), które wprowadziáo do polskiego prawodawstwa wymagania Dyrektywy Parlamentu
Europejskiego i Rady 2000/9/WE z dnia 20 marca 2000 r., dotyczące urządzeĔ kolei
linowych przeznaczonych do przewozu pasaĪerów. Wszystkie paĔstwa Unii Europejskiej
zobowiązane zostaáy powyĪszą dyrektywą do wprowadzenia do koĔca 2004 roku
jednakowych uregulowaĔ w zakresie transportu linowego osób, a Polska uczyniáa to z chwilą
przystąpienia do Unii Europejskiej.
Zgodnie z w/w rozporządzeniem Ministra Infrastruktury wymagane jest m.in. zapewnienie
monitorowania stanu technicznego lin i podpór kolei linowych.
Szczegóáowe wytyczne dotyczące terminów wykonywania badaĔ nieniszczących kolei
linowych znaleĨü moĪna w normie [1] zharmonizowanej z w/w dyrektywą, w której precyzuje
siĊ terminy prowadzenia badaĔ nieniszczących wchodzące w zakres tzw. kontroli
specjalistycznych. Kontrole specjalistyczne przeprowadzaü naleĪy z wykorzystaniem BN dla
wszystkich elementów bezpieczeĔstwa, które poddane są procesowi zmĊczenia, a odstĊpy
czasowe pomiĊdzy badaniami są nastĊpujące (za wyjątkiem wprzĊgieá krzeseá):
- pierwsze badanie specjalistyczne wykonaü naleĪy nie póĨniej niĪ po 15 latach lub
najpóĨniej po 22500 godzinach pracy po odbiorze,
- drugie badanie specjalistyczne wykonaü naleĪy nie póĨniej niĪ po 10 latach lub
najpóĨniej 15000 godzin od przeprowadzenia pierwszego badania specjalistycznego,
- trzecie badanie specjalistyczne i nastĊpne wykonywaü naleĪy nie póĨniej niĪ po 5
latach lub najpóĨniej po 7500 godzin od wykonania poprzednich badaĔ.
Dla elementów konstrukcyjnych urządzeĔ trasowych poddanych wysokim poziomom
naprĊĪeĔ zmĊczeniowych, BN wykonywaü naleĪy co 15 lat lub po kolejnych 22500
godzinach pracy.
Wymieniona norma precyzuje równieĪ terminy i harmonogram prowadzenia BN wprzĊgieá:
- w przypadku wprzegieá rozáącznych BN wykonywaü naleĪy co 9000 godzin pracy,
jednak nie póĨniej niĪ co 6 lat,
- w przypadku wprzegieá staáych pierwsze BN wykonaü naleĪy po 18000 godzin pracy,
jednak nie póĨniej niĪ po 12 latach; kolejne badania wykonywaü naleĪy co 9000
godzin pracy, ale nie rzadziej niĪ co 6 lat.
Rodzaj badaĔ nieniszczących oraz kryteria odbioru powinny byü okreĞlone przez konstruktora
w odniesieniu do aktualnych Norm Europejskich lub postanowieĔ. W przypadku urządzeĔ
eksploatowanych przez dáuĪszy okres czasu, które byáy projektowane i wytwarzane wedáug
innych norm i przepisów technicznych, zakres i kryteria odbioru uzgadniane są z
Transportowym Dozorem Technicznym.
ZasadnoĞü sformuáowanych wyĪej kryteriów uzasadniają wyniki BN wykonanych dla
czterech kolei linowych krzeseákowych, omówione poniĪej.
3. BADANIA NIENISZCZĄCE
Kompleksowe badania nieniszczące wykonane zostaáy w ostatnim roku dla czterech kolei
linowych krzeseákowych produkcji firmy Doppelmayr, z krzeseákami dwu lub trzyosobowymi
nie wyprzĊganymi, eksploatowanych wczeĞniej w krajach alpejskich i przeznaczonych do
dalszego uĪytkowania w naszym kraju [4-7]. Okres eksploatacji w/w kolei do momentu
demontaĪu wynosiá od 19 do 21 lat.
Badania nieniszczące prowadzono z wykorzystaniem metod: magnetyczno-proszkowej,
penetracyjnej oraz ultradĨwiĊkowej, w wiĊkszoĞci przypadków po przeprowadzeniu
caákowitego demontaĪu badanych elementów.
Badaniom nieniszczącym poddano nastĊpujące elementy kolei:
x 100% wprzĊgieá krzeseá,
x 100% spoin gáowic rur noĞnych krzeseá, wraz z obszarem mocowania krzeseáek do
rur noĞnych (10%) i spoin konstrukcji siedzisk krzeseáek (5%), wytypowanych po
wykonaniu badaĔ wizualnych krzeseáek,
x 100% sworzni i osi baterii krąĪków trasowych i stacyjnych,
x 100% kóá ukáadu napinania z osiami,
x koáo napĊdowe z waáem i koáo przewojowe z osią,
x wybrane, najbardziej wytĊĪone obszary wszystkich podpór trasowych,
x wybrane, najbardziej wytĊĪone obszary konstrukcji noĞnych stacyjnych.
W zakres przeprowadzonych badaĔ nieniszczących nie wchodziáy badania lin. Jako
niedopuszczalne uszkodzenia przyjĊto wystĊpowanie pĊkniĊü, deformacji, lub nadmiernego
zuĪycia badanych elementów KL.
Wykonane badania nieniszczące, dla wiĊkszoĞci wymienionych grup elementów, ujawniáy
wystĊpowanie pĊkniĊü o charakterze najczĊĞciej zmĊczenia materiaáu, nadmiernego zuĪycia,
lub innych uszkodzeĔ spowodowanych np. rozerwaniem profili w których gromadziáa siĊ
woda. Na ogólną liczbĊ 540 szt. zbadanych wprzĊgieá krzeseá, wystĊpowanie pĊkniĊü
stwierdzono dla 15 szt. szczĊk staáych oraz 5 szt. szczĊk ruchomych wprzĊgieá – rys. 1.
WystĊpowanie pĊkniĊü stwierdzono dla 54 szt. gáowic rur noĞnych krzeseá – rys. 2. W
przypadku osi baterii krąĪków, w kilku przypadkach stwierdzono wystĊpowanie nadmiernego
zuĪycia elementów – rys. 3, a w licznych przypadkach dla osi krąĪków trasowych
stwierdzono wystĊpowanie pĊkniĊü nakrĊtek. Szczególnie duĪe nasilenie wykrywanych
pĊkniĊü, najczĊĞciej w miejscu wystĊpowania záączy spawanych, stwierdzono dla podpór
trasowych. PĊkniĊcia wykryto dla wiĊkszoĞci z 54 szt. zbadanych podpór, tak w obszarze
stopy i gáowicy podpór - rys. 4, jak równieĪ dla tzw. krosarów. PĊkniĊcia wykryte zostaáy
równieĪ dla kóá ukáadu napinania, kóá przewojowego i napĊdowego, elementów noĞnych
urządzeĔ stacyjnych, a w jednym przypadku równieĪ dla waáu napĊdowego - rys. 5.
4. WNIOSKI KOēCOWE
Wykonane kompleksowe badania nieniszczące, dla 4-ch kolei linowych wykazaáy, Īe dla
niektórych elementów kolei stwierdzono wystĊpowanie niedopuszczalnych uszkodzeĔ, które
nie poddane naprawie mogáy spowodowaü zagroĪenie bezpieczeĔstwa eksploatacji kolei [8].
Uszkodzenia te, najczĊĞciej o charakterze zmĊczeniowym, deformacji lub nadmiernego
zuĪycia, spowodowaáy koniecznoĞü naprawy, a w pewnych przypadkach wyáączenia
elementów z dalszej eksploatacji (np. wprzĊgáa).
Jako elementy najbardziej naraĪone na pojawienie siĊ i rozwój pĊkniĊü o charakterze
zmĊczeniowym wymieniü naleĪy: podpory trasowe, wprzĊgáa krzeseá oraz gáowice rur
noĞnych krzeseá.
Przedstawione wyniki badaĔ jednoznacznie wskazują na absolutną koniecznoĞü
wykonywania badaĔ nieniszczących dla urządzeĔ i elementów, które mają bezpoĞredni
wpáyw na bezpieczeĔstwo eksploatacji kolei linowych. Opracowane technologie naprawy
wykrytych uszkodzeĔ pozwalają dla licznej grupy elementów przywróciü ich pierwotną
wartoĞü uĪytkową.
W związku z powyĪszym moĪna stwierdziü, Īe uregulowania prawne obowiązujące po
wejĞciu naszego kraju do Unii Europejskiej, w sposób istotny wpáynĊáy na podwyĪszenie
bezpieczeĔstwa eksploatacji kolei linowych.
Rys. 1 PĊkniĊcie o dáugoĞci 28 mm wykryte metodą magnetyczno-proszkową dla szczĊki
staáej wprzĊgáa krzesáa
Rys. 2 PĊkniĊcie o dá. 46 mm wykryte metodą magnetyczno-proszkową w gáowicy rury
noĞnej krzesáa
Rys. 3 Nadmierne zuĪycie osi ø70mm x 370 mm, w pasie o szerokoĞci 10 mm, na
maksymalną gáĊbokoĞü 2 mm
Rys. 4 PĊkniĊcie trzonu o dáugoĞci 28 mm powyĪej Īebra wzmacniającego w obszarze stopy
podpory wykryte metodą magnetyczno-proszkową
Rys. 5 Ciąg pĊkniĊü wykrytych dla waáu napĊdowego metodą magnetyczno-proszkową
LITERATURA
1. PN-EN 1709:2005(U) - Wymagania bezpieczeĔstwa dla kolei linowych zaprojektowanych
do przewozu osób – Odbiór techniczny, konserwacja, kontrola i sprawdzenie dziaáania.
2. PN-EN 12397:2005(U) - Wymagania bezpieczeĔstwa dla kolei linowych
zaprojektowanych do przewozu osób – Dziaáanie.
3. PN-EN 13796-1:2005(U) - Wymagania bezpieczeĔstwa dla osobowych kolei linowych.
Wagony. CzĊĞü 1: Zaciski, platformy, hamulce pokáadowe, kabiny, siedziska, wózki i ich
konstrukcja, zaczepy holujące.
4. àadecki B.: Badania nieniszczące elementów uĪywanej KL krzeseákowej, która ma zostaü
zamontowana na StoĪku w WiĞle àabajowie. AGH, Katedra WytrzymaáoĞci Materiaáów i
Konstrukcji. Kraków, sierpieĔ 2004.
5. àadecki B.: Badania nieniszczące elementów uĪywanej KL Kiczera. AGH, Katedra
WytrzymaáoĞci Materiaáów i Konstrukcji. Kraków paĨdziernik 2004.
6. àadecki B.: Badania nieniszczące elementów uĪywanej KL krzeseákowej, która ma zostaü
zamontowana w Korbielowie. AGH, Katedra WytrzymaáoĞci Materiaáów i Konstrukcji.
Kraków, listopad 2004.
7. àadecki B.: Badania nieniszczące elementów uĪywanej KL krzeseákowej, która ma zostaü
zamontowana w Krynicy Sáotwiny. AGH, Katedra Transportu Linowego. Kraków, sierpieĔ
2005.
8. àadecki B. Wójcik M.: Badania nieniszczące elementów kolei linowych. BezpieczeĔstwo
Transportu Linowego W Obowiązującym Prawie I Normach Technicznych. Zeszyty
Naukowo-Techniczne KTL. Zeszyt nr 33. AGH, Kraków 2004.