淺談起重機(jī)械鋼絲繩的檢測(cè)與維護(hù)
作者： admin 編輯： admin 來(lái)源：admin 發(fā)布日期：2022-08-09 17:41
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張宗華 棗莊市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 277800 摘要：起重機(jī)械鋼絲繩故障形式較多，鋼絲繩故障的發(fā)生可對(duì)起重機(jī)械安全運(yùn)行帶來(lái)極大威脅。鋼絲繩檢測(cè)時(shí)可通過(guò)傳統(tǒng)檢測(cè)、電磁檢測(cè)及探傷
張宗華
棗莊市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 277800
摘要：起重機(jī)械鋼絲繩故障形式較多，鋼絲繩故障的發(fā)生可對(duì)起重機(jī)械安全運(yùn)行帶來(lái)極大威脅。鋼絲繩檢測(cè)時(shí)可通過(guò)傳統(tǒng)檢測(cè)、電磁檢測(cè)及探傷檢測(cè)等進(jìn)行。鋼絲繩的各種故障應(yīng)強(qiáng)調(diào)預(yù)防。
關(guān)鍵詞：起重機(jī)械；鋼絲繩；故障；檢測(cè)；維護(hù)
鋼絲繩作為起重機(jī)械的重要組成部分，對(duì)其進(jìn)行有效檢測(cè)和維護(hù)是確保設(shè)備安全的重要途徑，需要準(zhǔn)確掌握相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)和維護(hù)方法，使起重機(jī)械鋼絲繩的安全問(wèn)題得到有效解決[1]。
一、鋼絲繩的結(jié)構(gòu)及故障類型
1.結(jié)構(gòu)分析
牽引機(jī)、起重機(jī)等應(yīng)用的鋼絲繩通常采用碳素鋼制造。制造時(shí)對(duì)鋼絲進(jìn)行多次冷拔后熱處理，將其處理為直徑0.1-5mm、強(qiáng)度1000-1100N/mm2的鋼絲后以股芯為核心，鋼絲捻制得到繩股，繩股以繩芯為核心捻制從而得到鋼絲繩。繩芯的作用在于存儲(chǔ)潤(rùn)滑油以及填充中央斷面，從而提高撓性，確保鋼絲繩的形狀不出現(xiàn)變化。鋼絲繩的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
圖1鋼絲繩的結(jié)構(gòu)示意圖
2.故障類型分析
常見(jiàn)的鋼絲繩故障形式包括磨損、過(guò)載、銹蝕、疲勞、剪切、扭結(jié)等，可以將其分為金屬截面積損失型、局部缺陷型這兩種。金屬截面積損失型故障有繩徑縮小、長(zhǎng)距離銹蝕、磨損等，其共性在于長(zhǎng)范圍的鋼絲繩有效橫截面積減少；局部缺陷型故障有扭結(jié)變形、磨損、銹蝕以及斷絲等，其共性在于鋼絲繩的有效橫截面積突然變化。
金屬截面積損失型故障為鋼絲繩劃傷、疲勞磨損、擠壓、腐蝕等造成鋼絲繩截面積縮小，引起其承載能力降低甚至斷裂。斷絲是比較常見(jiàn)的局部缺陷型故障，扭結(jié)、過(guò)載、銹蝕、疲勞、磨損、剪切都可引起鋼絲斷絲，前二者為事故狀態(tài)下突然發(fā)生；后四者多為鋼絲繩在長(zhǎng)期使用過(guò)程中逐漸出現(xiàn)。扭結(jié)斷絲為使用中的鋼絲繩松弛扭結(jié)后再次受拉而引起，其特點(diǎn)在于端口光滑平整；過(guò)載斷絲是過(guò)大沖擊力、過(guò)大荷載引起鋼絲繩斷絲，其特點(diǎn)在于斷口為塑性收縮狀；銹蝕斷絲為鋼絲在腐蝕性介質(zhì)環(huán)境下運(yùn)行造成鋼絲繩腐蝕生銹從而引起，腐蝕斷絲的斷絲形狀為針尖狀，形狀不規(guī)則；疲勞斷絲是繞在卷筒、滑輪上的鋼絲繩反復(fù)彎曲引起鋼絲疲勞而出現(xiàn)的斷絲，端口形狀平齊，鋼絲外緣少部分拉斷，斷口被拉開一定距離；磨損斷絲發(fā)生時(shí)，說(shuō)明鋼絲的磨損已經(jīng)非常嚴(yán)重，是鋼絲繩運(yùn)行時(shí)接觸其他物體或股間微小錯(cuò)動(dòng)引起的斷絲，磨損斷絲斷口扁斜；剪切斷絲為鋼絲受到擠壓后受到硬性拉斷引起，其斷口剪切狀。
二、起重機(jī)械鋼絲繩檢測(cè)方式
1.傳統(tǒng)檢測(cè)
檢測(cè)人員根據(jù)自己的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真觀察起重機(jī)械鋼絲繩的外觀。通過(guò)目測(cè)的方式來(lái)觀察起重機(jī)械鋼絲繩是否存在變形、腐蝕、斷絲、磨損等問(wèn)題，從而明確鋼絲繩的實(shí)際狀態(tài)，判斷是否與相關(guān)要求相滿足。使用游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼絲繩的直徑，判斷鋼絲繩直徑是否出現(xiàn)變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩的直徑低于標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，可以判斷為鋼絲繩的承載力受到影響，會(huì)對(duì)起重機(jī)械安全運(yùn)行帶來(lái)威脅。
2.電磁檢測(cè)
傳統(tǒng)測(cè)量可幫助工作人員了解起重機(jī)械鋼絲繩的表面質(zhì)量問(wèn)題，但是不能了解鋼絲繩內(nèi)部質(zhì)量情況，這就需要通過(guò)電磁檢測(cè)的方法來(lái)判斷鋼絲繩內(nèi)部質(zhì)量情況。
漏磁檢測(cè)通過(guò)對(duì)鐵磁性材料施加外加磁場(chǎng)從而將材料磁化，當(dāng)材料沒(méi)有故障時(shí)，這時(shí)產(chǎn)生的磁感應(yīng)線局限于鐵磁性材料中，這時(shí)磁通與材料表面平行，材料表面只會(huì)出現(xiàn)非常少的漏磁通。當(dāng)材料近表面或材料表面存在銹蝕、磨損等故障時(shí)，那么由于鐵磁性材料故障位置的磁導(dǎo)率要低于材料自身的磁導(dǎo)率，故障部位磁阻增加，這一區(qū)域的磁場(chǎng)都會(huì)出現(xiàn)畸變，磁力線發(fā)生彎曲，出現(xiàn)磁力線泄露的情況，因此材料故障部位出現(xiàn)漏磁場(chǎng)，故障越大則漏磁場(chǎng)越強(qiáng)，因此對(duì)漏磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)即可判斷故障。
檢測(cè)金屬界面損失時(shí)，工作人員需要根據(jù)規(guī)定來(lái)布置檢測(cè)點(diǎn)位，使用專業(yè)的儀器來(lái)對(duì)鋼絲繩金屬橫截面最大處與檢測(cè)點(diǎn)位的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)鋼絲繩金屬橫斷面進(jìn)行分析，從而判斷鋼絲繩的腐蝕、金屬損失等的發(fā)生部位、缺陷數(shù)量。
3.探傷檢測(cè)
鋼絲繩的端口大小、深度都會(huì)影響到電磁檢測(cè)對(duì)鋼絲繩質(zhì)量的檢測(cè)結(jié)果，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩的全面檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)有效檢測(cè)、真實(shí)檢測(cè)，在采用傳統(tǒng)檢測(cè)與電磁檢測(cè)的基礎(chǔ)上可增加探傷檢測(cè)。應(yīng)用便攜式鋼絲繩超聲探傷儀來(lái)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩出現(xiàn)銹蝕、磨損、斷絲等故障時(shí)，聲波會(huì)出現(xiàn)變化，在頻譜圖中反映出來(lái)，檢測(cè)人員觀察顯示器即可了解鋼絲繩的質(zhì)量、運(yùn)行情況，了解到鋼絲繩缺陷原因、位置及數(shù)量等，從而為及時(shí)采取處理措施提供參考。探傷檢測(cè)應(yīng)用于起重機(jī)鋼絲繩的質(zhì)量檢測(cè)中，具有操作簡(jiǎn)單、精確度及靈敏度高、無(wú)損檢測(cè)的特點(diǎn)，將這一方法與傳統(tǒng)檢測(cè)、電磁檢測(cè)配合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩的有效檢測(cè)[2]。
三、起重機(jī)械鋼絲繩的維護(hù)
1.磨損的維護(hù)
常見(jiàn)磨損包括內(nèi)部磨損、外部磨損。內(nèi)部磨損為鋼絲繩經(jīng)過(guò)滑輪、卷筒時(shí)鋼絲繩一側(cè)承擔(dān)了所有負(fù)荷，外加鋼絲繩內(nèi)部細(xì)鋼絲之間的相互作用力滑移造成股間接觸應(yīng)力增加，造成臨近股的鋼絲出現(xiàn)局部壓痕深凹，不斷反復(fù)彎曲造成深凹部位應(yīng)力集中而被折斷從而形成內(nèi)部磨損。就表面受壓磨損而言，要盡可能使用線接觸、面接觸的鋼絲繩來(lái)減少內(nèi)部磨損。
處理外部磨損時(shí)，要盡量使用全周均勻磨損來(lái)代替單周磨損。鋼絲繩全長(zhǎng)范圍盡量確保均勻磨損，使用中期換頭可取得一定延長(zhǎng)使用壽命的效果。
2.疲勞的維護(hù)
為了預(yù)防鋼絲繩疲勞，條件允許時(shí)需要盡可能增加滑輪及卷筒的直徑，減少鋼絲繩的彎曲。鋼絲繩反向彎曲時(shí)，受到的破壞要明顯大于通向彎曲，因此滑輪布局要盡可能避免引起鋼絲繩反向彎曲。除此之外可選擇結(jié)構(gòu)良好的鋼絲繩，例如選擇TX型、WS型線接觸鋼絲繩。
3.變形的維護(hù)
鋼絲繩沒(méi)有與其它設(shè)備正常接觸，例如滑輪里的鋼絲繩出現(xiàn)滑槽，跳出擋板從而引起鋼絲繩的局部軋壞而報(bào)廢，這就要求對(duì)起重設(shè)備進(jìn)行完善，滑輪的防滑槽擋圈咬牢固可靠，控制滑輪外圈與擋圈的距離，除此之外還要確保鋼絲繩不能不能過(guò)于松弛，否則會(huì)造成繩圈跳出擋板，纏緊時(shí)被軋壞。
鋼絲繩亂卷容易出現(xiàn)壓潰，壓潰引起鋼絲繩局部出現(xiàn)斷絲、壓扁等痕跡。為了預(yù)防壓潰的發(fā)生，要嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范來(lái)確定卷筒與滑輪的偏角，將壓繩裝置設(shè)置在起升結(jié)構(gòu)中以免鋼絲繩卷亂。
4.銹蝕的維護(hù)
預(yù)防鋼絲繩銹蝕的關(guān)鍵在于涂油，涂油是鋼絲繩必不可少的維護(hù)措施。報(bào)廢鋼絲繩損耗最大部位的油脂含量通常不高，而新鋼絲繩的繩芯含油量通常在12%-15%，鋼絲繩不加油是造成斷絲迅速增加的重要原因[3]。
當(dāng)鋼絲繩使用環(huán)境惡劣、相對(duì)運(yùn)用不多時(shí)，這時(shí)可選擇鍍鋁、鍍鋅的特種鋼絲繩，這種鋼絲繩的表面具有氫氧化鋁、氫氧化鋅防護(hù)膜，能有效預(yù)防腐蝕的發(fā)生。
5.扭結(jié)的維護(hù)
對(duì)重要的起重設(shè)備，選擇不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。將防轉(zhuǎn)裝置設(shè)置在鋼絲繩的自由端。工作人員要增強(qiáng)責(zé)任心，發(fā)現(xiàn)扭結(jié)的跡象時(shí)停止操作并釋放還原。
6.過(guò)載的維護(hù)
嚴(yán)格根據(jù)操作規(guī)程操作，杜絕人為引起的超負(fù)荷。安裝超負(fù)荷報(bào)警器、限制器、指示器。合理確定安全系數(shù)，減少鋼絲繩受到載荷的影響，例如通過(guò)改進(jìn)起重性能、提高操作水平減少動(dòng)載荷；增加卷筒及滑輪直徑減少?gòu)澢d荷；通過(guò)補(bǔ)充潤(rùn)滑油、調(diào)整滑輪槽形狀減少摩擦阻力。
結(jié)束語(yǔ)
鋼絲繩性能決定著起重機(jī)械起送安全性，只有檢測(cè)鋼絲繩質(zhì)量、及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩存在的質(zhì)量問(wèn)題，解決鋼絲繩質(zhì)量問(wèn)題的同時(shí)做好維護(hù)工作，提高鋼絲繩的使用期限，如此，才能提高起重機(jī)械的使用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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