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通用橋式起重機起升鋼絲繩斷裂原因探究

作者： admin 編輯： admin 來源：admin 發布日期：2022-07-31 16:46

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廣西柳州鋼鐵集團有限公司棒線型材廠廣西柳州 545002 摘要：通用橋式起重機屬于常見的起重機械設施，起升鋼絲繩的重要作用在于起吊大型貨物，并且將貨物運送至特定的區域位置。

廣西柳州鋼鐵集團有限公司棒線型材廠廣西柳州 545002
        摘要：通用橋式起重機屬于常見的起重機械設施，起升鋼絲繩的重要作用在于起吊大型貨物，并且將貨物運送至特定的區域位置。但是橋式起重設備經過頻繁的運行后，起升鋼絲繩將會表現出磨損的趨勢，或者由于經常受到大型貨物的擠壓而產生斷裂后果。因此，對于通用橋式的大型起重機應當明確鋼絲繩出現斷裂的根源，結合鋼繩斷裂原因來實施全面的鋼絲繩日常保養與維護工作。
        關鍵詞：通用橋式起重機；起升鋼絲繩；斷裂原因
        通用橋式起重機目前已經被推廣運用于各類工業產品的加工操作過程，并且能夠運用于工程施工現場。橋式起重機對于體積較大的工程施工材料以及其他大型物資能夠完成起吊操作與運送操作，因此顯示了橋式起重機的重要價值。具體在操作橋式起重機的環節中，設備操作人員務必密切重視自身的操作安全，對于起升鋼絲繩應當經常進行檢測，避免鋼絲繩出現斷裂而造成操作人員受到人身傷害的不良后果。
        一、通用橋式起重機起升鋼絲繩的性能檢測試驗
        （一）起升鋼絲繩的化學成分
        為了判斷起升鋼絲繩的基本化學成分構成，試驗技術人員選取了斷裂后的鋼絲繩部位，并且置于等離子體的發射光譜儀下，借助電感耦合裝置來檢測鋼絲材料的性能。通過實施上述的材料性能測試，能夠判斷出鋼絲的材料質量達到相關標準，而且具有合格的化學成分特性數據。
        （二）起升鋼絲繩的斷口部位宏觀特征
        斷裂部位的起升鋼絲繩連接于滑輪吊具，該起重機械設施具有370毫米的卷筒直徑長度，并且配備320毫米直徑的三組滑輪設備。技術人員通過運用目測的方法，可以觀察到3米左右的斷絲缺陷部位長度，并且肉眼可見十分明顯的斷絲痕跡。同時，技術人員還可以觀察到松動的緊固螺栓現象，以及松動的滑輪組外側防護罩現象，經過測量得到12毫米的防護罩與滑輪組間隔距離大小。對于滑輪組經過拆卸處理后，能夠判斷出摩擦與滑動的痕跡非常顯著，尤其是軸承襯套部位具有反復受到外力摩擦的特征。
        下表為起升鋼絲繩的質量分數特性：
        表1 起升鋼絲繩的各類成分質量分數（%）

        （三）起升鋼絲繩的力學特性
        在多數的情況下，起升鋼絲繩最大可以承受1500MPa的外部拉力，因此至少應當達到上述的鋼絲抗拉強度標準。技術人員通過選取鋼絲材料的測試樣本，并且經過嚴格的扭轉試驗與拉伸性能檢測，進而得到顯微硬度的相關測試數值[1]。經過分析可見，起升鋼絲繩的鋼絲材料達到最基本的力學性能要求。因此在鋼絲繩各項性能測試達到現行質量檢測標準的前提下，推斷出鋼絲繩產生斷口的重要根源就在于頻繁的外界摩擦作用力影響。
        1 斷口部位的力學特性
        鋼絲斷口部位具有特殊的材料力學特性，技術人員對于斷口附近的鋼絲材料進行了切割操作，獲得顯微鏡檢測的鋼絲繩樣本。通過運用顯微鏡來掃描斷裂部位的鋼絲繩，能夠觀察到十分顯著的擠壓變形以及材料磨損現象，推斷鋼絲繩的缺陷部位主要由于受到擠壓作用力而形成。在顯微鏡設備的輔助下，觀察到斷裂區域的鋼絲繩呈現應力拉斷的特征，并且形成了明顯的韌窩區域。
        2 無損探傷的結論
        對于鋼絲材料實施無損探傷測試，首先必須截取特定長度的鋼絲材料，并且將其用作無損檢測的重要材料樣本。技術人員通過運用上述的探傷檢測操作方法，最終判斷出鋼絲材料的延伸斷裂部位呈現明顯的缺陷信號。在顯微鏡的視野下，能夠觀察到出現嚴重變形與磨損的鋼絲部位整體扭曲，而且鋼絲繩外側的保護套也開始出現了松動的趨勢。鋼絲繩由于磨損加速的影響，最終造成載荷作用力較大的區域部位形成薄弱地帶，導致磨損變形后的鋼絲繩突然斷裂。
        3 金相檢驗的結論
        金相檢驗的技術手段主要用于判斷鋼絲材料的斷裂面是否存在顯著的化學侵蝕現象，其中主要包含磨拋光與鑲嵌部位的侵蝕斷裂現象。經過金相檢驗能夠判斷出，斷裂區域的鋼絲繩部位具有鐵素體與索氏體混合的材料特征，但是上述兩種材料的成分比例都是相對較低的[2]。鋼絲斷裂面的遠近部位都呈現近似的顯微組織特性。但是在觀察斷口部位的過程中，發現了十分顯著的斷口變形與斷口擠壓痕跡，因此判定該斷口部位的重要產生根源就在于外力擠壓。
        通過實施以上的綜合分析與檢測，對于起升鋼絲繩出現頻繁磨損最終產生鋼絲材料破碎的現象予以全面的分析。具體在操作起重機設施的過程中，相關負責人員由于缺少經常維護起重機設備的意識，因此造成橋式的大型起重機各個關鍵部位產生磨損的后果。為此，技術人員務必重視全面保養以及定期維護大型起重設施，尤其是對于磨損頻率較高的起升鋼絲繩以及其他的起升設備部位應當實施定期的設備潤滑處理，保持起升鋼絲繩的良好性能。

        圖為起重機鋼絲繩斷裂部位的外觀
        二、分析通用橋式起重機起升鋼絲繩的斷裂原因
        技術人員對于斷裂破碎的起升鋼絲繩實施了成分檢測，可以推斷出該鋼絲繩的主體結構具有相對良好的鋼絲材料性能。并且經過全面的顯微檢測，判斷出鋼絲繩的主體部位符合顯微硬度與化學成分的基本標準。然而由于大型貨物的頻繁擠壓作用，導致起升鋼絲繩無法承受反復的摩擦力與擠壓作用力，最終造成顯微結構組織產生破碎的現象。同時，來自于外界的較大荷載力也會造成鋼絲繩出現加速磨損的后果。
        吊鉤設備屬于起升鋼絲繩的重要連接部位，并且配備滑輪組的滑動起升裝置。吊鉤滑輪一旦呈現出松弛的狀況，那么將會造成滑輪槽與鋼絲繩分離的情況，導致軸承襯套脫出鋼絲繩的現象。與滑輪槽與鋼絲繩之間的作用力大小相比，與滑輪槽分離后的鋼絲繩將會獨自承受較大的運行摩擦阻力，導致磨損與擠壓的現象加劇。此外，加速鋼絲繩磨損與擠壓的重要根源還在于繩索與滑輪的曲率數值較大，造成外部作用力的荷載呈現過大的趨勢。
        經過以上的綜合分析，可以得知起升鋼絲繩在加速磨損的趨勢下，非常容易造成鋼絲繩呈現整體斷裂的狀態。因此對于起升鋼絲繩在實施日常保養的環節中，相關技術人員務必重視滑輪邊緣部位與防護罩間隔位置的靈活調整，避免鋼絲繩由于承受過大的外界阻力而導致脫離防護罩。并且，技術人員對于滑輪組應當經常進行全面的潤滑處理，避免滑輪組由于過大的滑輪摩擦阻力而導致滑輪安全性能受到損失的后果。
        下表為起重機起升鋼絲繩的力學特性：
        表2 起重機起升鋼絲繩的力學特性

        結束語：
        經過分析可以判斷出，通用橋式起重機本身具有大型的機械體積結構，因此決定了橋式起重機的機械內部構成相對較為復雜。作為關鍵性的起重設備部位而言，起升鋼絲繩必須具備良好的承載力性能，確保承受特定重量范圍的大型貨物，而不至于突然產生鋼絲繩斷裂的風險。為此，相關負責人員有必要經常檢測大型起重設備，確保橋式起重機的良好安全性能，嚴格杜絕起升鋼絲繩出現破碎或斷裂的安全事故。
        參考文獻：
        [1]王新華,江愛華,高海生.通用橋式起重機鋼絲繩斷裂失效分析[J].理化檢驗(物理分冊),2018,48(04):269-271.
        [2]王新華,江愛華,齊凱.通用橋式起重機起升鋼絲繩斷裂原因分析[J].金屬熱處理,2017,36(S1):370-372.