Beinahe-Unfall beim Wenden eines Bauteils

Beinahe-Unfall beim Wenden eines BauteilsStrategien zur Vermeidung

Dietmar Kraus

Sachgebiet Hütten-, Walzwerksanlagen, Gießereien und

Hebetechnik (SG HWHG)

27.10.2017

Seilriss beim Wenden von Presswerkzeugen

27.10.2017

Brückenkran 25t/25t/25t

Tragfähigkeit Katze 1: 25t

Tragfähigkeit Katze 2: 25t

Tragfähigkeit Kran: 25t

Situationsbeschreibung

In einem Unternehmen ist es Ende 2015 zu einem Beinahe-Unfall gekommen:

Das Unternehmen betreibt einen 25t/ 25t/ 25t Zweiträger-Brückenkran mit zwei

Laufkatzen. Die Hubwerke der Laufkatze 1 und 2 sind 8/2-2 geschert. Der Kran

arbeitet im 2-schichtigen Betrieb.

Mit den beiden Laufkatzen (Tragfähigkeit je Katze: 25t) des 25t-Brückenkranes

werden Presswerkzeuge (bis zu 28t) in der Werkshalle transportiert und

gewendet.

Seite 3

Seite 4

Gewicht 28t

Kranführer


Die rechteckigen Presswerkzeuge sind auf dem Hallenboden gelagert. Die lange

Seite des Presswerkzeuges ist geometrisch parallel zu den Kranbrücken, die

kurze Seite des Presswerkzeuges ist geometrisch parallel zu den Kranbahnen.

Zum Wenden des Presswerkzeuges wird der Brückenkran über das auf dem

Hallenboden liegende Presswerkzeug gefahren. Die Einzelkatzen werden auf der

Kranbrücke auseinandergefahren (auf lotrechten Abstand der darunter

befindlichen Werkzeug-Anschlagpunkte), und mit Stahlseilen formschlüssig an

den vorgesehenen vier Werkzeugbefestigungspunkten (Laschen-Bolzen-

Verbindungen an den Werkzeugecken) sicher angeschlagen.

Seite 5

Katze 1

Seite 6


angeschlagen

Katze 1 Katze 2

(25t) (25t)

Seite 7

28t


Das Presswerkzeug wird mit beiden Hubwerken im Tandembetrieb wegen

der begrenzten Hallenhöhe bis in die höchste Hakenstellung der Hubwerke

1 und 2 angehoben.

Nachsetzen des Brückenkranes durch den Kranführer mit Katz- und Kranfahrt

(mit reduzierter Geschwindigkeit) kann erforderlich sein.

Seite 8

Seite 9

28t

Katze 1 Katze 2

Höchste Hakenstellung

Wendevorgang


Nach Erreichen der Endstellungen wird ein Hubwerk abgesenkt, das zweite

Hubwerk befindet sich in gebremstem Zustand weiterhin in höchster

Hakenstellung.

Nach vollständiger Entlastung und Lösen des absenkenden Hubwerkes (mit

Ablenkwinkel des Seiles) wird das senkrecht hängende Presswerkzeug durch

den Kranführer (auf dem Boden einseitig gestützt) Richtung Kranbahn gekippt

und dann durch Nachfahren der belasteten Krankatze auf dem Boden vollständig

abgelegt.

Seite 10

Seite 11

Katze 1 Katze 2

tiefste Hakenstellung

Wendevorgang

Seite 12

Katze 1 Katze 2

durch Katzfahren

auf die Seite kippen

Wendevorgang


Ende 2015 kam es an diesem Kran im Rahmen des Umsetzens eines 17,8t

schweren Presswerkzeuges zu einem Lastabsturz ohne Personenschaden

(Seilbruch an einem Hubwerk).

Der Kran wurde in der Folge instandgesetzt, die Schadensursache untersucht.

Seite 13

Lastabsturz

Bei einem nur 17,8t schweren Presswerkzeug kam es dann unerwartet zum Lastabsturz

(Seilriss am Hubwerk der Katze 1).

Katze 1 Katze 2

(25t) (25t)

Seite 14

Ergebnisse / Erkenntnisse

2. Hubseile sind nicht dauerfest ausgelegt, sie haben nur begrenzte

Lebensdauer.

Hubseile sind im Allgemeinen aufgrund ihrer parallel geschalteten Elemente

eigentlich, trotz vorhandener Drahtbrüche, als sichere Bauteile anzusehen.

Sie bilden quasi einen sicheren Verbund.

Negativ sind z.B. ungünstige Ablenkwinkel (Geometrie des Seiltriebes) und

ungünstige Verhältnisse von Seilrollendurchmesser zu Seildurchmesser

(D/d).

Seite 15

Seilstück

Seite 16


1. Wenden/ Kippen eines Werkzeuges sind nur dann zulässig, wenn der Kran

vom Hersteller für die bei diesen Arbeiten auftretenden Kräfte bemessen

und eingerichtet ist.

Beim Wenden/ Kippen der Presswerkzeuge dürfen die vom Kranhersteller

konstruktiv festgelegten seitlichen Ablenkwinkel und Spreizwinkel im

Betrieb nicht überschritten werden.

Seite 17


Die Eigenschaften des Seils ändern sich im Laufe der Einsatzzeit. Es kann zum

Bruchkraftabfall infolge der Reduzierung des Metallquerschnittes durch Abrieb

kommen, aber auch zu Strukturänderungen des Seiles. Die Lage der Bruchstelle

liegt bei dem untersuchten Seilbruch im Bereich der durch die Biegewechsel am

meisten beanspruchten Seillänge (hier: zwischen 1,4 m und 6 m vom

Seilendpunkt gemessen lt. Unfalluntersuchung).

Zusatzbeanspruchungen (z.B. Fahrbewegungen in höchster Hakenstellung,

kombiniert mit stoßartigen [schlagartigen] Beanspruchungen beim Wenden/

Kippen des Werkstückes) wirken sich ebenfalls negativ aus.

Seite 18


3. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass beim Wenden des Werkzeuges

zuerst beide 25t-Zweischienenkatzen das 28t-Werkzeug gemeinsam (halbe

Last je Hubwerk) heben und dieses dann nur noch von einer 25t-

Zweischienenkatze gehalten wird, prüft der Betreiber eine Traglasterhöhung

der Zweischienenkatzen auf 32t, somit auch des gesamten Brückenkranes

auf 32t / 32t / 32t.

Damit verbunden könnten auch gleich der Seiltrieb und das Durchmesser-

verhältnis optimiert werden.

Seite 19

Hubseil: Seilverhalten

Seite 20

Seite 21

Seite 22

Seite 23

Biegung des Seils


4. Die höchste Hakenstellung der Hubwerke muss betriebsmäßig angefahren

werden. Die Nachrüstung von Betriebsendschaltern wird geprüft.

Seite 24

Seite 25


Der Seiltrieb und das Seil werden für diesen speziellen Einsatzfall (Wenden/

Kippen) optimiert.

Der Kranhersteller hat den kleinstmöglichen Seilrollendurchmesser nach

DIN 15020-1:1974-02 „Hebezeuge – Grundsätze für Seiltriebe – Berechnung und

Ausführung“ gewählt. Die maximale Drahtbruchzahl bis kurz vor dem Seilbruch

nimmt im Allgemeinen mit wachsendem Durchmesserverhältnis D/d zu. Der

Verlauf der Drahtbruch-zunahme ist auch von diesem D/d-Verhältnis abhängig.

Bei kleinem Durchmesserverhältnis D/d setzt die Drahtbruchentwicklung erst

kurz vor dem Seilbruch ein.

Seite 26

Hubwerk: Seil, Seiltrommel, SeilrollenDIN 15020-1:1974-02 „Hebezeuge – Grundsätze für Seiltriebe – Berechnung und Ausführung“

Seite 27

h1 für

Seiltrommel und Seilrolle und Ausgleichrolle und

Triebwerk-

grup-pe nicht

drehungs-freie

Drahtseile

drehungsfreiebzw.

drehungsarme6)

Drahtseile

nichtdrehungsfreie

Drahtseile

drehungsfreiebzw.

drehungsarme6)

Drahtseile

nichtdrehungsfreie

Drahtseile

drehungsfreiebzw.

drehungsarme6) Drahtseile

1 Em 10 11,2 11,2 12,5 10 12,51 Dm 11,2 12,5 12,5 14 10 12,5

1 Cm 12,5 14 14 16 12,5 14

1 Bm 14 16 16 18 12,5 14

1 Am 16 18 18 20 14 16

2 m 18 20 20 22,4 14 16

3 m 20 22,4 22,4 25 16 18

4 m 22,4 25 25 28 16 18

5 m 25 28 28 31,5 18 20

Dmin = h1. h2

. dmin


Es wird bei diesen Normen meist unterstellt, dass das Kranhubwerk in

üblicher Weise betrieben wird. Das bedeutet, dass sich die Drahtbrüche über

das gesamte Seil verteilen.

Die Zahl der Drahtbrüche nimmt im Normalfall stetig zu.

Ziel der Drahtseilinspektion ist es, diesen natürlichen Verlauf zu

überwachen, damit das Drahtseil rechtzeitig vor Erreichen eines unsicheren

Betriebs-zustandes abgelegt werden kann.

Seilschäden sollen rechtzeitig erkannt werden.

Seite 28

Ablegereife von Drahtseilen aufgrund von DrahtbrüchenDIN 15020-2:1974-04 Hebezeuge – Grundsätze für Seiltriebe – Überwachung und Gebrauch

Seite 29

Anzahl sichtbarer Drahtbrüche bei Ablegereife

Triebwerksgruppen1 Em, 1 Dm, 1 Cm, 1 Bm, 1 Am

Triebwerksgruppen2m, 3m, 4m, 5m

Kreuzschlag Gleichschlag Kreuzschlag Gleichschlag

auf einer Längevon

auf einer Längevon

auf einer Längevon

auf einer Längevon

Anzahl dertragendenDrähte in

den Außen-litzen des

Drahtseiles3)

n6 d 30 d 6 d 30 d 6 d 30 d 6 d 30 d

bis 50 2 4 1 2 4 8 2 4

51 bis 75 3 6 2 3 6 12 3 6

76 bis 100 4 8 2 4 8 16 4 8

101 bis 120 5 10 2 5 10 19 5 10

121 bis 140 6 11 3 6 11 22 6 11

141 bis 160 6 13 3 6 13 26 6 13

161 bis 180 7 14 4 7 14 29 7 14

181 bis 200 8 16 4 8 16 32 8 16

201 bis 220 9 18 4 9 18 35 9 18

221 bis 240 10 19 5 10 19 38 10 19

241 bis 260 10 21 5 10 21 42 10 21

261 bis 280 11 22 6 11 22 45 11 22

281 bis 300 12 24 6 12 24 48 12 24

Über 300 4) 0,04 n 0,08 n 0,02 n 0,04 n 0,08 n 0,16 n 0,04 n 0,08 n

Ablegereife von Drahtseilen aufgrund von Drahtbrüchen

Seite 30

Anzahl sichtbarer Drahtbrüche

Triebwerksgruppen

1 Em, 1 Dm, 1 Cm, 1 Bm, 1 Am

Kreuzschlag Gleichschlag

auf einer Länge von auf einer Länge von

Anzahl dertragenden

Drähte in denAußenlitzen

des Drahtsei-les 3)

n6 d 30 d 6 d 30 d

Seil: 18 Litzen x 7 Drähte = 126 Drähte

Außenlitzen: 12 Litzen x 7 Drähte = 84 Drähte

76 bis 100 4 8 2

101 bis 120 5 10 2

121 bis 140 6 11 3

141 bis 160 6 13 3

Seil: 6 Litzen x 36 Drähte = 216 Drähte

Außenlitzen: = Seil

201 bis 220 9 18 4

DIN 15020 Teil 2

Quelle: BGHM

KRP-Seminar


Wenn die Ablegereife des Drahtseiles an der Drahtbruchzahl rechtzeitig vor dem

Seilbruch erkannt wird, bleibt im Normalfall eine ausreichende Restbruchkraft

erhalten, die die auftretende Seilkraft bei weitem übersteigt.

Die Überwachung der Hubseile ist problematisch, wenn die außen sichtbaren

Drahtbrüche nicht repräsentativ für die im Inneren vorhandenen

Drahtbrüche sind.

Innere Drahtbrüche können vom Sachkundigen gemäß §26 Unfallverhütungs-

vorschrift „Krane“ DGUV Vorschrift 52 nicht rechtzeitig erkannt werden!

Seite 31


Sind Drahtbrüche auf der Außenseite erkennbar, können der „Seilkern“, die

„Herzlitze“ und der Kunststoffzwischenmantel längst zerstört sein (Verlust der

Seilsicherheit).

Drahtbrüche von Außendrähten, die nicht auf den Litzenkuppen, sondern an

den Berührungsstellen zweier benachbarter Drähte oder sogar an den Litzen-

unterseiten auftreten, sind sehr schwer zu erkennen.

Solche Drahtbrüche wurden bei der Untersuchung des Gutachters vorgefunden.

Seite 32


Es wurden Innendrahtbrüche (Scherbrüche) und ein zerstörter Kunststoff-

zwischenmantel festgestellt. Es entstand ein Kontakt zwischen den Außenlitzen

und der Stahlseele.

Drahtbrüche dieser Art treten erst in großer Zahl im Inneren des Seilgefüges auf,

bevor außen Drahtbrüche oder Zeichen starken Verschleißes sichtbar werden.

Seite 33


Die ausschließliche Bewertung der Ablegereife der Hubseile des Kranes

nach vorhandenen Drahtbrüchen und Vergleich mit der zulässigen

Drahtbruchzahl nach DIN 15020-2: 1974-04 oder DIN ISO 4309:2013-06

(Schweregradeinstufung) sieht das Sachgebiet als nicht geeignet an.

Bei diesem Kran ist die nicht sichtbare innere Drahtbruchentwicklung

maßgebend.

Die maximale Aufliegezeit des Hubseiles wurde daher auf 2 Jahre festgelegt.

Werden Drahtbrüche vorgefunden, ist das Hubseil sofort abzulegen.

Seite 34

Werksbescheinigung für Drahtseile

Hersteller-Ref. 2017-xxxx

Auftragsnummer 2017-0000

Chargennr. 2017-yyyy

Fabrik-Nr. des Seils 10101010

Nenndurchmesser (mm) 11

Länge (m) 56

Konstruktion 8x19SPWRC(K)

Schlagart und Schlagrichtung Kreuzschlag links (zS)

Seilfestigkeit (N/mm²) 2160

Oberflächenbehandlung / Material Galvanisiert

Mindestbruchkraft (kN) 127,20 kN

Rechnerische Bruchkraft 129,79 kN

Tatsächliche Bruchkraft 129,79 kN

Ref. 2017-zzzz

Seilkategorie-Nummer 04

Seite 35

Quelle: BGHM

Beispiel für ein Seil

Seite 36

Seite 37


7. Die Prüfung nach z.B. DIN ISO 4309:2013-06 und der Austausch von Seilen

und Seilrollen müssen im Prüfbuch dokumentiert werden.

Seite 38

Seite 39

Wurden folgende Punkte bedacht?

1. Tragfähigkeit der Hubwerke/ des Krans

2. Überlastsicherung/ Summenüberwachung

3. Betriebsendschalter

4. Wahlschalter für Normalbetrieb/ Wendebetrieb

5. Anschlagmethode (Formschluss/ Sicherung gegen Lösen)

6. Ausgleichsrollen/ Ausgleichshebel

7. Kennzeichnung der Unterflaschen/ der Krankatzen

8. Angabe der Gesamttragfähigkeit X/ X/ X

9. Bestimmungsgemäße Verwendung des Krans

10. Prüfbuch/ Dokumentation

11. Einstufung Hubwerke/ Tragwerk

Seite 40

12. Schrägzug

13. Auslegung Seile/ Seilrollen

14. Überwachung der Seile im Betrieb

15. Hubseil (Machart/ Seilfestigkeit)

16. Aufliegezeit des Seils

17. Prüfhinweise (Betriebsanleitung) des Herstellers

18. Prüfung vor dem Wendevorgang

19. Seilrollenschäden

20. Spezielle Unterweisung der Kranführer

21. Spezielle Unterweisung der Anschläger

22. Spezielle Betriebsanweisungen

23. Gefährdungsbeurteilung PSA

24. Sicherheitsabstände

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Seite 41

Beinahe-Unfall beim Wenden eines Bauteils

Documents

Transcript of Beinahe-Unfall beim Wenden eines Bauteils