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淺談起重機械鋼絲繩的檢測與維護

作者： admin 編輯： admin 來源：admin 發布日期：2022-08-09 17:41

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張宗華棗莊市特種設備檢驗研究院 277800 摘要：起重機械鋼絲繩故障形式較多，鋼絲繩故障的發生可對起重機械安全運行帶來極大威脅。鋼絲繩檢測時可通過傳統檢測、電磁檢測及探傷

張宗華
        棗莊市特種設備檢驗研究院 277800
        摘要：起重機械鋼絲繩故障形式較多，鋼絲繩故障的發生可對起重機械安全運行帶來極大威脅。鋼絲繩檢測時可通過傳統檢測、電磁檢測及探傷檢測等進行。鋼絲繩的各種故障應強調預防。
關鍵詞：起重機械；鋼絲繩；故障；檢測；維護
        鋼絲繩作為起重機械的重要組成部分，對其進行有效檢測和維護是確保設備安全的重要途徑，需要準確掌握相應的檢測技術和維護方法，使起重機械鋼絲繩的安全問題得到有效解決[1]。
一、鋼絲繩的結構及故障類型
1.結構分析
   牽引機、起重機等應用的鋼絲繩通常采用碳素鋼制造。制造時對鋼絲進行多次冷拔后熱處理，將其處理為直徑0.1-5mm、強度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潤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變化。鋼絲繩的結構見圖1。

圖1鋼絲繩的結構示意圖
2.故障類型分析
   常見的鋼絲繩故障形式包括磨損、過載、銹蝕、疲勞、剪切、扭結等，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、長距離銹蝕、磨損等，其共性在于長范圍的鋼絲繩有效橫截面積減少；局部缺陷型故障有扭結變形、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。斷絲是比較常見的局部缺陷型故障，扭結、過載、銹蝕、疲勞、磨損、剪切都可引起鋼絲斷絲，前二者為事故狀態下突然發生；后四者多為鋼絲繩在長期使用過程中逐漸出現。扭結斷絲為使用中的鋼絲繩松弛扭結后再次受拉而引起，其特點在于端口光滑平整；過載斷絲是過大沖擊力、過大荷載引起鋼絲繩斷絲，其特點在于斷口為塑性收縮狀；銹蝕斷絲為鋼絲在腐蝕性介質環境下運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，形狀不規則；疲勞斷絲是繞在卷筒、滑輪上的鋼絲繩反復彎曲引起鋼絲疲勞而出現的斷絲，端口形狀平齊，鋼絲外緣少部分拉斷，斷口被拉開一定距離；磨損斷絲發生時，說明鋼絲的磨損已經非常嚴重，是鋼絲繩運行時接觸其他物體或股間微小錯動引起的斷絲，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、起重機械鋼絲繩檢測方式
1.傳統檢測
   檢測人員根據自己的檢測經驗，認真觀察起重機械鋼絲繩的外觀。通過目測的方式來觀察起重機械鋼絲繩是否存在變形、腐蝕、斷絲、磨損等問題，從而明確鋼絲繩的實際狀態，判斷是否與相關要求相滿足。使用游標卡尺測量鋼絲繩的直徑，判斷鋼絲繩直徑是否出現變化，當發現鋼絲繩的直徑低于標準要求時，可以判斷為鋼絲繩的承載力受到影響，會對起重機械安全運行帶來威脅。
2.電磁檢測
   傳統測量可幫助工作人員了解起重機械鋼絲繩的表面質量問題，但是不能了解鋼絲繩內部質量情況，這就需要通過電磁檢測的方法來判斷鋼絲繩內部質量情況。
        漏磁檢測通過對鐵磁性材料施加外加磁場從而將材料磁化，當材料沒有故障時，這時產生的磁感應線局限于鐵磁性材料中，這時磁通與材料表面平行，材料表面只會出現非常少的漏磁通。當材料近表面或材料表面存在銹蝕、磨損等故障時，那么由于鐵磁性材料故障位置的磁導率要低于材料自身的磁導率，故障部位磁阻增加，這一區域的磁場都會出現畸變，磁力線發生彎曲，出現磁力線泄露的情況，因此材料故障部位出現漏磁場，故障越大則漏磁場越強，因此對漏磁場進行檢測即可判斷故障。
        檢測金屬界面損失時，工作人員需要根據規定來布置檢測點位，使用專業的儀器來對鋼絲繩金屬橫截面最大處與檢測點位的基準點進行對比分析，對鋼絲繩金屬橫斷面進行分析，從而判斷鋼絲繩的腐蝕、金屬損失等的發生部位、缺陷數量。
3.探傷檢測
   鋼絲繩的端口大小、深度都會影響到電磁檢測對鋼絲繩質量的檢測結果，為了實現對鋼絲繩的全面檢測，實現有效檢測、真實檢測，在采用傳統檢測與電磁檢測的基礎上可增加探傷檢測。應用便攜式鋼絲繩超聲探傷儀來對鋼絲繩進行檢測，當發現鋼絲繩出現銹蝕、磨損、斷絲等故障時，聲波會出現變化，在頻譜圖中反映出來，檢測人員觀察顯示器即可了解鋼絲繩的質量、運行情況，了解到鋼絲繩缺陷原因、位置及數量等，從而為及時采取處理措施提供參考。探傷檢測應用于起重機鋼絲繩的質量檢測中，具有操作簡單、精確度及靈敏度高、無損檢測的特點，將這一方法與傳統檢測、電磁檢測配合，可實現對鋼絲繩的有效檢測[2]。
三、起重機械鋼絲繩的維護
1.磨損的維護
   常見磨損包括內部磨損、外部磨損。內部磨損為鋼絲繩經過滑輪、卷筒時鋼絲繩一側承擔了所有負荷，外加鋼絲繩內部細鋼絲之間的相互作用力滑移造成股間接觸應力增加，造成臨近股的鋼絲出現局部壓痕深凹，不斷反復彎曲造成深凹部位應力集中而被折斷從而形成內部磨損。就表面受壓磨損而言，要盡可能使用線接觸、面接觸的鋼絲繩來減少內部磨損。
   處理外部磨損時，要盡量使用全周均勻磨損來代替單周磨損。鋼絲繩全長范圍盡量確保均勻磨損，使用中期換頭可取得一定延長使用壽命的效果。
2.疲勞的維護
為了預防鋼絲繩疲勞，條件允許時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，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。除此之外可選擇結構良好的鋼絲繩，例如選擇TX型、WS型線接觸鋼絲繩。
3.變形的維護
   鋼絲繩沒有與其它設備正常接觸，例如滑輪里的鋼絲繩出現滑槽，跳出擋板從而引起鋼絲繩的局部軋壞而報廢，這就要求對起重設備進行完善，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于松弛，否則會造成繩圈跳出擋板，纏緊時被軋壞。
   鋼絲繩亂卷容易出現壓潰，壓潰引起鋼絲繩局部出現斷絲、壓扁等痕跡。為了預防壓潰的發生，要嚴格根據規范來確定卷筒與滑輪的偏角，將壓繩裝置設置在起升結構中以免鋼絲繩卷亂。
4.銹蝕的維護
   預防鋼絲繩銹蝕的關鍵在于涂油，涂油是鋼絲繩必不可少的維護措施。報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]。
   當鋼絲繩使用環境惡劣、相對運用不多時，這時可選擇鍍鋁、鍍鋅的特種鋼絲繩，這種鋼絲繩的表面具有氫氧化鋁、氫氧化鋅防護膜，能有效預防腐蝕的發生。
5.扭結的維護
   對重要的起重設備，選擇不旋轉鋼絲繩。將防轉裝置設置在鋼絲繩的自由端。工作人員要增強責任心，發現扭結的跡象時停止操作并釋放還原。
6.過載的維護
   嚴格根據操作規程操作，杜絕人為引起的超負荷。安裝超負荷報警器、限制器、指示器。合理確定安全系數，減少鋼絲繩受到載荷的影響，例如通過改進起重性能、提高操作水平減少動載荷；增加卷筒及滑輪直徑減少彎曲載荷；通過補充潤滑油、調整滑輪槽形狀減少摩擦阻力。
結束語
        鋼絲繩性能決定著起重機械起送安全性，只有檢測鋼絲繩質量、及時發現鋼絲繩存在的質量問題，解決鋼絲繩質量問題的同時做好維護工作，提高鋼絲繩的使用期限，如此，才能提高起重機械的使用價值。
參考文獻
[1]曾世龍,敬東,孔令炯. 起重機在用鋼絲繩的定期檢驗[J]. 建筑機械,2019(10):40-42.
[2]鄧海燕. 起重機用鋼絲繩國家標準解讀[J]. 金屬制品,2020,46(1):49-54.
[3]周輝. 門座起重機鋼絲繩的主要損傷及降耗措施[J]. 起重運輸機械,2016(4):97-99.