Конструкция и особенности стальных и синтетических канатов
Конструкция стальных канатов представляет собой сложную систему скрученных металлических прядей, что обеспечивает уникальный баланс прочности и гибкости. Такие свойства определили их широкое применение в грузоподъемных механизмах, буксировке и укреплении строительных и других объектов.
Синтетические канаты изготавливаются из искусственных полимерных материалов, таких как полиамид (нейлон, капрон), полиэфир (лавсан) и полипропилен, каждый из которых обладает своими показателями прочности, а также устойчивостью к влаге и истиранию.
Сравнение прочности
При одинаковом диаметре разрывная нагрузка (прочность на разрыв) — это максимальное усилие, которое материал может выдержать при растяжении до окончательного разрушения, у стальных канатов в 2-3 раза выше, чем у синтетических. Разрывная нагрузка: от 1 до 500+ тонн (в зависимости от диаметра).
Это означает, что стальные канаты значительно прочнее синтетических канатов такого же диаметра. Стальные канаты переносят огромные растягивающие и динамические нагрузки, поэтому они просто незаменимы при подъеме тяжеловесных грузов.
Однако если сравнить прочность на единицу веса, то:
• при одинаковом весе синтетические канаты, особенно высокомодульные волокна HMPE (их недостаток очень высокая стоимость), могут быть прочнее 2-3 раз, поскольку синтетика значительно легче стали.
Сравнительная таблица стальных и синтетических канатов
| Характеристика | Стальные | Синтетические |
| Эластичность (растяжение). Работа под динамической нагрузкой | При нагрузке он удлиняется всего на 0,5-1% (практически не тянутся под нагрузкой). Длина каната почти не меняется, растяжки не провисают. Канат возвращается без деформации к первоначальной длине после снятия нагрузки. Благодаря особой конструкции, стальной канат обладает эластичностью. Под нагрузкой он может незначительно растягиваться, смягчая рывки и удары. Именно эта способность амортизировать нагрузки, сохраняя высокую прочность и гибкость, делает его безопасным для подъема грузов | Полиамид (капрон) растяжение на 20-30% (амортизирует рывки, снижая ударные нагрузки). Опасность разрыва полиамидного троса возникает при его удлинении на 40 %. При работе в воде растяжимость увеличивается |
| Усталостная прочность (многократные изгибы). | Стальные канаты рассчитаны на продолжительное время использования. При крутых изгибах проволоки могут ломаться, теряют прочность при неправильном радиусе изгиба. Количество обрывов проволок происходит медленно и постепенно, это дает возможность следить за целостностью каната, вовремя заметить дефект и заменить его |
Имеют ниже сопротивление усталости, чем стальные, так как их волокнистая структура более подвержена износу, трению, накоплению микроповреждений. Внутреннее трение волокон при изгибах вредит усталостной прочности |
| Опасность при обрыве | Опасны под нагрузкой, могут вызвать «удар кнута». Необходимо избегать перегрузок, крутых перегибов, острых кромок, соблюдать максимальную нагрузку | Не хлещут при обрыве — значительно безопаснее |
| Устойчивость к истиранию | Высокая, истираются очень медленно. Устойчивы к трению, повреждению, царапинам, выдерживают высокие нагрузки. Специальная смазка снижает трение |
Менее устойчивы к истиранию, могут повредиться от трения об острые кромки. Быстро изнашиваются при трении о металл, под нагрузкой. Теряют прочность при трении о твердые и шероховатые поверхности (быстро лохматятся) |
| Устойчивость к УФ-излучению (солнцу) | Невосприимчивы к солнечному свету, не боятся ультрафиолета | Полиамид устойчив; полипропилен без УФ-стабилизаторов быстро выгорает, слабеет за 1-2 года |
| Влагостойкость | Не впитывают воду, но ржавеют без защиты, требуют смазки и защиты. Не подвергаются гниению | Не впитывают влагу, (кроме полиамида — минимально, теряет ~ 15% прочности). Не гниют, быстро сохнут |
| Температурная устойчивость | До +400°C, не плавятся при нагреве, не деформируются. Не теряют прочности при перепадах температуры. Сохраняется прочность на морозе, низкие температуры переносят без ограничений |
Термостойкость ниже — до +150°C. Полиамидные канаты при температуре +215 °C расплавляются. На холоде становятся жесткими, но прочность сохраняется |
| Коррозия |
Подвержены коррозии без защитного покрытия во влажных условиях; периодически их надо пропитывать антикоррозийным веществом. Нержавеющая сталь — очень стойкая. Оцинкованные канаты устойчивы к влаге, если не нарушена оцинковка проволок |
Устойчивы к коррозии |
| Устойчивость к агрессивным средам | Не боятся масла и смазки, бензина, дизеля. К воздействию растворов солей устойчивы, если не нарушена оцинковка проволок. |
Не боятся масла, нефти, бензина, спирта, ацетона, скипидара. Повреждаются от соприкосновения с олифой, каменноугольным лаком, фенолом, мазутом, соляркой и минеральными маслами |
| Вес | Тяжелее синтетических, занимают больше места | Легкие; полиамидные (капроновые) при намокании становятся тяжелее |
Когда выбирают стальной канат?
• Для подъема тяжелых грузов в соответствии со схемой строповки или установки на грузоподъёмное оборудование;
• Для точных подъемных операций, где важно минимальное растяжение;
• В металлургической промышленности и при высоких температурах;
• При работе через блоки с высоким трением;
• Как бюджетное решение для тяжелых задач в ограниченном пространстве, где нужна большая прочность (лифты, краны, подъемники);
• В строительстве, горнодобывающей промышленности для подъема и фиксации различных устройств, транспортировки минеральных ресурсов;
• В лесном хозяйстве – для подъема стволов деревьев на автотранспорт и перевозку бревен;
• В мореплавании – для швартовки, буксировки и других морских операций;
• В буксировке автомобильного и морского транспорта;
• В пищевой, химической, металлургической промышленности, строительстве и быту.
Когда выбирают синтетический канат / ленту?
• В буксировке — обеспечивает плавное натяжение, амортизирует рывки;
• В альпинизме — необходима эластичность и способность гасить ударную нагрузку;
• При работе во влажной среде — минимально теряют прочность при намокании;
• В агрессивных средах — устойчивы к гниению, некоторым химикатам, морской воде;
• Когда важна коррозионная стойкость;
• Для повышения безопасности персонала, безопаснее при обрыве, не хлещет;
• Когда требуется лёгкость и мобильность оборудования.
Подводя итог, можно сказать, что универсального решения не существует — есть оптимальное для конкретной задачи. Стальные канаты побеждают в абсолютной прочности и минимальном растяжении и идеально подходят для подъёма тяжёлых объектов, синтетические — в лёгкости, удобстве и безопасности, пригодны для подъёма грузов средней тяжести и когда важна бережная работа с деликатными грузами.
Хотя стальные канаты имеют свои недостатки, их заслоняет главное преимущество — высокая прочность, стойкость к износу, выносливость и долговечность. С точки зрения прочности сталь значительно превосходит синтетику.
Выбор между ними должен основываться на тщательном анализе условий эксплуатации: нагрузки, среды, частоты использования и бюджета.
Не экономьте на безопасности!
Главное правило остается неизменным:
• Прежде чем выбирать канат ознакомьтесь с тем канатом, который рекомендовал производитель конкретного оборудования. В случае отсутствия какого-либо каната (устаревший ГОСТ, конструкция не изготавливается или по другим причинам) – допускается замена каната на аналогичный по ГОСТу или конструкцию без ухудшения технических характеристик;
• К любому оборудованию есть инструкция (паспорт), где указан тип каната, его диаметр, а также расчётный запас прочности. В зависимости от типа оборудования запас прочности может быть от 3,5:1(кран-балка, лебедка, автокран) до 10:1 (лифт);
• регулярно проверяйте канат на износ.
