L'INGEGNERE PARLA Ep.04: Dimensionamento delle tacchette marine e limiti di carico: prevenzione dei guasti all'ormeggio nelle tacchette 316SS

Quando una tacchetta marina si guasta sotto carico, raramente il componente stesso è l'unica causa. Nella maggior parte dei casi sul campo, tacchetta i guasti sono guasti del sistema, derivanti dall'interazione tra percorsi di carico meccanici e montaggio sul ponte strutture, selezione degli elementi di fissaggio, metodi di installazione e qualità dei materiali.

Dalla nostra esperienza nella produzione di hardware marino in acciaio inossidabile 316 e getti strutturali presso Andy Marine, per comprendere i guasti delle tacchette è necessario analizzare il modo in cui le forze si trasferiscono dalla linea di banchina attraverso il raccordo, elementi di fissaggio e infine nella struttura del ponte della nave.

Identificando questi meccanismi di guasto, i costruttori di barche, gli ingegneri di approvvigionamento e i team di manutenzione possono realizzare soluzioni efficaci decisioni migliori durante le specifiche hardware, l'installazione e la manutenzione a lungo termine.

1. Estrazione del dispositivo di fissaggio e guasto della filettatura

1.1 Osservazione sul campo e meccanismo

Una delle modalità di guasto più comuni nelle installazioni di tacchette marine è il disinnesto degli elementi di fissaggio, durante il montaggio i bulloni si allentano, passano attraverso la struttura del piatto o subiscono danni alla filettatura in condizioni di carico elevato.

Ciò si verifica spesso durante eventi dinamici come mareggiate, impatti improvvisi di onde o cicli di carico ripetuti.

Meccanicamente, quando la forza di trazione applicata alla tacchetta supera la capacità di carico del sistema di fissaggio, si verifica un guasto.

La resistenza effettiva della connessione dipende non solo dal materiale del bullone, ma anche dall'impegno della filettatura lunghezza, coppia di installazione, struttura del ponte ed esposizione ambientale.

Nel corso del tempo, la corrosione interstiziale in aree scarsamente sigillate può ridurre la resistenza effettiva dell'acciaio inossidabile elementi di fissaggio, soprattutto in ambienti continui di acqua salata.

1.2 Soluzioni di ingegneria preventiva

Controlli di installazione

• Garantire una lunghezza di impegno della filettatura sufficiente, in genere 1,5–2 volte il diametro del dispositivo di fissaggio quando si fissa su substrati metallici.
• Applicare un sigillante marino idoneo sotto le teste dei bulloni e le superfici delle rondelle per ridurre l'intrusione di acqua.
• Seguire i valori di coppia specificati durante l'installazione. Un serraggio eccessivo può introdurre un precarico non necessario e ridurre la capacità di carico rimanente.

Selezione dei componenti

• Specificare i dispositivi di fissaggio A4-70 o A4-80 (acciaio inossidabile 316) per applicazioni portanti marine.
• Evitare le viti autofilettanti come elementi di fissaggio primari per le bitte di ormeggio. Le connessioni bullonate passanti sono preferite quando sono coinvolti carichi strutturali.

2. Guasto all'interfaccia del deck e supporto di supporto insufficiente

2.1 Osservazione sul campo e meccanismo

Una bitta che si stacca dalla coperta insieme ad una sezione di laminato in fibra di vetro è solitamente un segno di cedimento della struttura di montaggio piuttosto che cedimento del corpo della tacchetta.

Quando viene installata una bitta con solo piccole rondelle sotto la coperta, i carichi si concentrano su un limite limitato zona.

Sui ponti con nucleo, come le strutture sandwich in balsa o schiuma, una compressione eccessiva può danneggiare il materiale del nucleo. Una volta che il nucleo perde l'integrità strutturale, il laminato può flettersi, consentendo l'intrusione progressiva dell'acqua delaminazione.

2.2 Soluzioni di ingegneria preventiva

Controlli di installazione

• Per i ponti con nucleo, prendere in considerazione metodi di rinforzo del nucleo, come la rimozione del materiale del nucleo danneggiato attorno all'area di montaggio e la sua sostituzione con riempitivo epossidico ad alta densità.
• Utilizzare piastre di supporto che si estendono oltre l'impronta della tacchetta per distribuire i carichi su un'area strutturale più ampia.

Selezione dei componenti

• Utilizzare piastre di supporto composite G10 o piastre di supporto in acciaio inossidabile 316 di grado marino, ove appropriato.
• Selezionare lo spessore della piastra di supporto in base alla dimensione della tacchetta, al carico previsto e alla struttura della coperta.
• Smussare i bordi della piastra di supporto per ridurre la concentrazione di stress locale sulle superfici in fibra di vetro.

3. Carico fuori asse e carico di momento eccessivo

3.1 Osservazione sul campo e meccanismo

Le tacchette marine sono generalmente progettate per gestire i carichi trasferiti vicino al piano di coperta.

Una causa comune di sovraccarico è l'errato percorso delle linee, come ad esempio le linee di banchina che corrono verso l'alto fino a un muro alto della banchina o tirando lateralmente senza il corretto allineamento del passacavo.

Quando una linea tira verso l'alto o lateralmente ad angolo, l'altezza della tacchetta crea un braccio di leva.

Ciò converte parte del carico in un momento flettente, aumentando la sollecitazione di trazione sui bulloni di montaggio e sul ponte interfaccia.

L'aumento effettivo dipende dalla geometria della tacchetta, dalla spaziatura dei bulloni e dalla direzione del carico.

3.2 Soluzioni di ingegneria preventiva

Controlli di installazione e layout

• Utilizzare passacavi, cunei o raccordi per cubia per guidare le linee in entrata e ridurre gli angoli di trazione estremi.
• Quando possibile, allineare la base della tacchetta con la direzione principale del carico previsto.

Selezione dei componenti

• Per le applicazioni con carico verticale inevitabile, prendere in considerazione i tacchetti a basso profilo che riducono la distanza tra il punto di carico e la superficie del ponte.
• Per imbarcazioni più grandi o carichi più elevati, i tasselli a base rettangolare a quattro bulloni generalmente forniscono una migliore resistenza ai momenti ribaltanti rispetto ai modelli più piccoli a due bulloni.

4. Difetti interni della fusione e frattura strutturale

4.1 Osservazione sul campo e meccanismo

Alcune tacchette si rompono a causa di una frattura improvvisa senza evidente deformazione o corrosione esterna.

L'ispezione della superficie della frattura può rivelare una struttura interna ruvida e porosa, indicando una possibile colata difetti come porosità da gas o vuoti di ritiro.

Nella microfusione, fattori quali la progettazione dello stampo, i sistemi di colata, la qualità della fusione e il controllo del processo influiscono integrità materiale interna.

Sebbene la lucidatura possa creare un aspetto esterno impeccabile, i difetti interni possono ridurne l'efficacia area portante e creare punti di concentrazione delle sollecitazioni.

4.2 Soluzioni di ingegneria preventiva

Produzione e controlli di qualità

• Selezionare fornitori con processi di fusione a cera persa controllati, compresa la corretta progettazione dei colati, la gestione della qualità della fusione e le procedure di ispezione.
• Applicare metodi di test non distruttivi appropriati, come l'ispezione con liquidi penetranti per i difetti superficiali o l'ispezione radiografica per i componenti critici.

Verifica dei materiali

• Garantire che i componenti siano prodotti con acciaio inossidabile 316 di grado marino verificato (CF8M) anziché con alternative con minore resistenza alla corrosione.
• Utilizzare test sulla composizione chimica per confermare che il contenuto di cromo, nichel e molibdeno soddisfa le specifiche richieste.

Tacchetta progettata per un uso intensivo. Acciaio inossidabile 316 con rivestimenti che offrono una doppia protezione contro corrosione e graffi.

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Come diagnosticare i guasti delle tacchette marine

Quando indagano su una tacchetta guasta, gli ingegneri in genere analizzano il modello di guasto prima di sostituirla componente.

L'analisi dei guasti aiuta a determinare se la soluzione richiede un componente più potente, un'installazione migliorata o a diverso approccio alla gestione del carico.

Modalità di fallimento e matrice della soluzione