鋼絲繩損傷預(yù)防及岸橋起重機(jī)鋼絲繩使用經(jīng)驗

來源：網(wǎng)絡(luò)|發(fā)布時間：2022-05-06 14:44:08| 瀏覽數(shù)：...

一、概述

鋼絲繩是由優(yōu)質(zhì)鋼絲按一定規(guī)律加上繩芯或鋼芯撿制而成，具有卷繞性好、承載能力大、質(zhì)量輕、工作平穩(wěn)無噪聲、耐沖擊及安全可靠等優(yōu)點，廣泛用于起重機(jī)以及各種張拉支承裝登和裝卻工索其中。保證起重機(jī)高速重載和高可靠性的條件之一，就是對鋼絲繩狀態(tài)的良好維護(hù)。

二、鋼絲紀(jì)損傷形式和預(yù)防

鋼絲繩使用的安全性是人們關(guān)心的問題，因為鋼絲繩的損傷或破斷會引發(fā)重大事故。為了確保使用中的鋼絲繩安全運行，掌提鋼絲繩的損傷規(guī)律及防治方法是很有必要的。就起重機(jī)鋼絲繩而言，其規(guī)格品種繁多、使用千差萬別，隨著使用時間的持續(xù)，都會出現(xiàn)損傷現(xiàn)象。主要損傷為磨損、疲勞、銹蝕、變形及過載。

1.磨損及預(yù)防

鋼絲繩在操作時與其他物體接觸并有相對運動，產(chǎn)生摩擦。

在機(jī)械的、物理的和化學(xué)的作用下，鋼絲繩的表面不斷磨損。磨損是鋼絲繩最常見的損傷方式，一般分為外部磨損、變形磨損和內(nèi)部磨損3種情況，相應(yīng)斷面形狀如圖1所示。

個

a）外部均勻磨損b）變形磨損c）內(nèi)部席損圖1磨損鋼絲的典型斷面形狀

（1D外部磨損。外部磨損是鋼絲繩在使用過程中其外周與滑輪槽、老簡壁、鈞頭等物體表面接觸而引起的磨損。在外部磨損后繩徑變細(xì)，外周表面的細(xì)鋼絲被磨平。鋼絲繩的外部磨損使承受載荷的鋼絲截面積減小，鋼絲繩的破斷載荷也相應(yīng)降低。由圖2可以看出，單周磨損較全周磨損更惡劣，所以應(yīng)盡可能使單周磨損的鋼絲改為全周均勻磨損。如滑輪有螺旋形磨損槽會影響鋼絲紀(jì)轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)異常磨損或單周磨損，日常檢查中如發(fā)現(xiàn)有單周磨損就應(yīng)查我原因并降低更換標(biāo)準(zhǔn)。

（②變形磨損。|單周磨損/

變形磨損是由于振40動、強控造成的鋼絲蓋

/全周磨損

繩表面控?fù)p，這是一黑30種局部磨損現(xiàn)象。實糖際操作中，容易產(chǎn)生藍(lán)

變形磨摘的情況是諾

橋吊“挖井”作業(yè)時，起升綱絲繩動繩部05710分容易與集裝箱摩鋼絲繩直徑減小率%

擦和勾掛；檢查時應(yīng)圖2鋼絲繩直徑減小率與破斷載荷讓吊具放在地板上，降低率

鋼絲繩放松，這時變

形的鋼絲繩便會顯現(xiàn)，應(yīng)對變形處鋼絲進(jìn)行仔細(xì)檢查，一般對起升鋼絲繩采用交又繞法，讓動繩處于內(nèi)側(cè)，減少鋼絲繩和集裝箱摩擦的機(jī)會。

（③內(nèi)部磨損。在使用過程中，鋼絲繩經(jīng)過卷簡或滑輪時所承受的全部負(fù)荷壓在鋼絲繩的一側(cè)，每根細(xì)鋼絲的曲率半徑不完全相同，且由于鋼絲繩的彎動，鋼絲繩內(nèi)部各細(xì)鋼絲就會相互產(chǎn)生作用力并且產(chǎn)生滑移，這時股與股之間接觸應(yīng)力增大，使相鄰股間的鋼絲產(chǎn)生局部壓痕深凹，構(gòu)成了內(nèi)部磨損。通常，選擇線接觸或面接觸型的鋼絲繩是減少內(nèi)部磨損的有效途徑。

經(jīng)過試用發(fā)現(xiàn)，1770MPa以上強度等級鋼絲繩及8股鋼絲繩使用壽命，并沒有明顯比6股的1770MPa強度等級的鋼絲繩長，且1770MPa以上強度等級鋼絲繩僵性更大且操作不便。經(jīng)綜合比較，采用6股線接觸1770MPa強度等級的鋼絲繩更為有利。

2.疲勞及預(yù)防

（D彎曲疲勞。綱絲繩重復(fù)通過滑輪或卷簡，無數(shù)次的彎曲，容易使鋼絲產(chǎn)生疲勞、韌性下降，最終導(dǎo)致斷絲。而疲勞斷絲出現(xiàn)在股的彎曲程度最厲害的一側(cè)外層鋼絲上。通常情況下，疲勞斷絲的出現(xiàn)意味著鋼絲繩已經(jīng)接近使用后期。

鋼絲繩的彎曲疲勞壽命與D/d比值，即卷簡直徑或滑輪直徑D與鋼絲繩直徑d的比值應(yīng)>30，安全系數(shù)和鋼絲繩結(jié)構(gòu)均有密切的關(guān)系，設(shè)備訂購時應(yīng)盡量選擇大的D/d比值。

（②拉伸、擔(dān)曲和振動引起的疲勞。起重機(jī)鋼絲繩在起動和制動時，變化的拉伸應(yīng)力會引起全屬疲勞，鋼絲繩經(jīng)常受到扭曲和板動也是產(chǎn)生疲勞的原因。疲勞損傷引起的斷絲一般斷口平齊，多半出現(xiàn)在表層鋼絲上

（）防止鋼絲繩疲勞損傷的途徑。有條件的情況下，應(yīng)盡可能選擇大的D/d比值；在安排滑輪布局時，應(yīng)盡量避免使鋼絲繩反向彎曲，反向彎曲的破壞約為同向彎曲的2倍；盡可能選擇結(jié)構(gòu)好的鋼絲繩，如WS，TX型等線接觸鋼絲繩。

3.繡蝕及預(yù)防

鋼絲繩一般在露天使用，日曬雨淋會使鋼絲繩腐蝕。因腐蝕而形成的腐蝕抗成為應(yīng)力集中點、疲勞裂紋的來源，腐蝕使鋼絲繩的截面積減小、彈性和承受沖擊的能力降低。

防止鋼絲紀(jì)鑄蝕損傷的方法有兩種，一種是勤涂油，對于經(jīng)常處于運動狀態(tài)的鋼絲繩涂油是必不可少的。實際操作中要根據(jù)實際情況定，一般在使用2個月后鋼絲繩最初的含油堂即干枯，鋼芯繩則變短，其后如不加油則斷絲現(xiàn)象會加劇。另一種是對使用環(huán)境悉劣、相對運動較少的鋼絲繩可選擇鍍鋅、鍍鋁等形式的繩，能有效地防止鋼絲繩的腐蝕。

4.變形及預(yù)防

很多鋼絲繩嚴(yán)重?fù)p壞是國為鋼絲繩事先受到塑性變形損傷而沒有引起人們的足夠注意引起。變形的主要原國有多種。

（）外傷。在操作過程中，鋼絲繩與其他部件不正常的接觸容易造成外傷。最明顯的外傷是鋼絲繩在汾輪里脫槽或在卷簡上跳出繩槽，使鋼絲繩局部軋壞。對設(shè)備上沒有防脫精措施的滑輪進(jìn)行防脫槽指板加裝（主要有拖纜小車牽引繩滑輪、前大果傾轉(zhuǎn)滑輪和吊具上架起升滑輪等），改進(jìn)后效果明顯，未再出現(xiàn)跳槽現(xiàn)象。

（②壓清。鋼絲繩在卷筒上老亂后容易產(chǎn)生壓潰現(xiàn)象，由壓遺造成的鋼絲繩損傷會在局部迅遞出現(xiàn)斷絲與壓局的痕跡，強度急劇下降。防止的措施是應(yīng)按設(shè)計規(guī)范選擇滑輪與卷筒的偏角，必要時可在起升機(jī)構(gòu)中設(shè)置排繩器或者壓繩裝置，防止鋼絲繩出現(xiàn)卷亂現(xiàn)象。

（）扭結(jié)。鋼絲繩在局部擔(dān)曲后產(chǎn)生的永久變形叫做扭結(jié)。

扭曲的方向與鋼絲繩旋向一致的為正擔(dān)結(jié)，反之為負(fù)扭結(jié)。普通鋼絲繩帶有自轉(zhuǎn)性，繩受拉力時繩股會向倒拾方向旋轉(zhuǎn)，這是造成鋼絲繩擔(dān)結(jié)的原因。鋼絲繩在扭結(jié)損傷后強度將顯著降低，正扭結(jié)的強度只有原強度的60%~80%，負(fù)扭結(jié)的強度還不到原強度的50%，嚴(yán)重時強度將降低到只有原來的10%~20%。

實際操作中，發(fā)生扭結(jié)的情況大部分發(fā)生在更換鋼絲紀(jì)等需大量放松鋼絲繩后再拉緊的工況，試用過發(fā)生較嚴(yán)重正扭結(jié)的鋼絲繩，使用壽命只有1個月。因此為安全起見，一旦鋼絲絕發(fā)生扭結(jié)就必須報度。為防止鋼絲繩扭結(jié)可采取一些措施，如加強換繩松繩時的監(jiān)護(hù)，主要是在吊具的周圍，發(fā)現(xiàn)有扭結(jié)跡象立即停止操作、釋放還原。

5.過載及預(yù)防

鋼絲繩隨著載荷的增加會有微量的伸長，當(dāng)載荷超過彈性極限時，鋼絲繩就可能斷裂。通常把鋼絲繩承受的靜載荷控制在破斷載荷的1/10-l/5，叫安全負(fù)荷（鋼絲繩允許承受的額定靜負(fù)荷）。

但鋼絲繩實際上處于運動狀態(tài)，鋼絲繩在工作時除了要承受貨

物、自重等靜載荷外，還要受到國加速度和沖擊引起的動載待，因彎曲、摩擦引起的附加載荷等。因此，除了靜載荷以外的其他載荷增多時，實際的安全系數(shù)就降低了，鋼絲繩往往由此而發(fā)生過載。

因過我而破斷的鋼絲繩，其斷口里松散扶，鋼絲斷口位置大多數(shù)不在一起，繩芯外露。過載的鋼絲紀(jì)即使不發(fā)生斷裂事故，也會大大地縮短其使用壽命。為了防止鋼絲繩過載，應(yīng)采取一些措施。

（D正確選用安全系數(shù)，力求減少靜載荷以外的其他載荷對鋼絲繩的影響。彎曲載荷可以通過加大滑輪和卷簡直徑來減?。粍虞d荷可以通過提高起重機(jī)司機(jī)的操作水平、改進(jìn)起重機(jī)性能未減少；摩擦阻力可以通過及時補充潤滑油未減少等。

（②嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，社絕人為的超負(fù)荷現(xiàn)象。

（3）在起重機(jī)上安裝負(fù)荷指示器、超負(fù)荷限制器或報警器，消除過載現(xiàn)象。

曾發(fā)現(xiàn)設(shè)備司機(jī)在遇到起吊超重箱發(fā)生保護(hù)跳停后，采取頻繁復(fù)位的操作方式繼續(xù)吊超重箱，這將對設(shè)備包括鋼絲繩產(chǎn)生不良影響。經(jīng)過技術(shù)員修改程序，超載后不再允許司機(jī)自行復(fù)位，可有效防止此種現(xiàn)象的發(fā)生。

三、岸橋鋼絲經(jīng)使用經(jīng)驗

除了上述幾種鋼絲繩的基本損傷類型外，容易被忽視的是滑輪對鋼絲繩壽命的影響。公司在長期實踐當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，金屬滑槍的硬度太高或太低都對鋼絲繩不利?；営捕忍撸@然對鋼絲繩的磨損比較大：滑輪的硬度太低，鋼絲繩容易在滑輪槽上刻出螺紋狀的椅，同時在鋼絲繩的壓力作用下，等于對螺紋槽進(jìn)行硬化處理，當(dāng)鋼絲紀(jì)運動時，螺紋槽就像據(jù)子一樣損壞鋼絲繩并使鋼絲繩的各絕股受力不均衡。這種情況下，鋼絲繩的損壞主要表現(xiàn)為單股繃緊和單周磨損，在1”、2*橋原機(jī)配的滑輪中就有出現(xiàn)過，一般新鋼絲繩更換后使用1個月便出現(xiàn)這種情況，在更換滑輪后故障便會消失。現(xiàn)在，公司自己刺圖送外加工滑輪，消輪槽的硬度在45~50HRC，比鋼絲繩的硬度略高。實淡證明，這樣的硬度可以保證滑輪和鋼絲繩壽命的合理使用：另外，對于滑輪和鋼絲繩的直徑比例，起升機(jī)構(gòu)應(yīng)選擇30：1至少要28：1以上，否則將是著的影響綱絲繩的使用壽命。

1.鋼絲繩的檢查方法

鋼絲繩的檢查主要是查看鋼絲繩的使用情況是否已經(jīng)達(dá)到更接標(biāo)準(zhǔn)，但判斷鋼絲繩是否應(yīng)該更換比較復(fù)余。實際使用中，鋼絲繩并不是處于理想的容易判斷的狀態(tài)?？赡苣p不大但卻有斷絲：有斷絲卻分布很廣，但都沒有達(dá)到更換標(biāo)準(zhǔn)；磨損不大但使用時間比較長、有銹蝕現(xiàn)象等。所以一般不能根據(jù)單一的更換標(biāo)準(zhǔn)，必須積累比較豐富的經(jīng)驗，根據(jù)各個參數(shù)來判斷，比如使用時間、箱量、鋼絲繩磨損后的直徑等標(biāo)準(zhǔn)綜合判斷，才能充分利用鋼絲繩的使用價值。

鋼絲繩的檢查因不同的設(shè)備而有所不同，應(yīng)根據(jù)鋼絲繩的繞法和橋吊須繁作業(yè)的范圍未判斷鋼絲繩中最薄弱的位置，起升繩一般在前門框橫梁前后15m的范圍內(nèi)，讓橋吊動作未檢查鋼絲繩，一般直徑最小、斷絲數(shù)最多的繩段在這里就能查出；而傘引繩則在主小車處于最前端和最后端時鋼絲繩最細(xì)。鋼絲繩的直徑檢查是用游標(biāo)卡尺在最細(xì)的鋼絲繩段測量股和股之間的距離，取多點測量后平均后得出：斷絲數(shù)按1根粗絲

折算1.7根絲細(xì)計算：其他參數(shù)如使用時間和箱量則靠記錄和統(tǒng)計得知。另外，嚴(yán)重塑性變形或其他嚴(yán)重?fù)p傷的必須馬上更換。

2.鋼絲繩的更換

鋼絲繩的更換標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)參照國標(biāo)，其中起升繩的更換標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)放寬。鋼絲紀(jì)的更換是起重機(jī)維護(hù)量最大的工作項目，在起重機(jī)維修成本中占很大部分并且關(guān)系到設(shè)備的安全使用，因此更換鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)必須足夠準(zhǔn)確，才能在成本和安全之間達(dá)到平衡。

（）起升和小車牽引繩。公司2004年之前全部使用日本制造的鋼絲繩，柔韌性較好、殘余應(yīng)力小、質(zhì)量比較穩(wěn)定。一般要求磨損達(dá)到7%時更換。實酸中發(fā)現(xiàn)，小車牽引鋼絲繩按照這個標(biāo)準(zhǔn)更換比較準(zhǔn)確，一旦超過，鋼絲紀(jì)破新可能性就很大；對起升繩，一般是延長到10%更換，這時偶爾會出現(xiàn)斷絲，但斷絲數(shù)均在允許范圍內(nèi)，而當(dāng)磨損超10%之后，鋼絲繩強度急劇下降，不能再繼續(xù)使用。2004年之后，鋼絲繩全部采用國產(chǎn)繩。國產(chǎn)繩和進(jìn)口繩的性能明顯不一樣，國產(chǎn)繩表面硬度較大、柔韌性較差，鋼絲繩制造時的殘余應(yīng)力比較大、容易打結(jié)，這點從鋼絲繩更換時就可以明顯看出。國產(chǎn)鋼絲繩在使用中磨損不明顯而斷絲明顯，國此國產(chǎn)鋼絲繩的更換主要按照斷絲教進(jìn)行。

公司的因產(chǎn)小車牽引繩在1、2’、3'橋吊上試用過，直徑16mm的絕，一般使用3-4個月就達(dá)到更換標(biāo)準(zhǔn)，即斷絲數(shù)量達(dá)到更換標(biāo)準(zhǔn)：進(jìn)口繩一般可達(dá)到10~12個月。因此，建議小車牽引繩（小直徑繩）采用進(jìn)口。

②俯仰鋼絲繩。俯仰鋼絲繩因為工作量不大，因此磨損量也不大，直徑減少量很小，其損傷主要是疲勞和銹蝕。

公司所有橋吊的俯仰鋼絲繩均換過，經(jīng)過對鋼絲繩的觀察、解剖對比，積累了一些使用經(jīng)驗。對各橋吊俯仰繩進(jìn)行幾次專項檢查，11、2”曾因意外損傷有斷絲，中、5°因使用時間長有斷絲，

6“、7”使用5年沒有斷絲。因為俯仰鋼絲繩的特殊性，建議對俯仰鋼絲繩的更換標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定，根據(jù)使用經(jīng)驗，俯仰鋼絲繩使用壽命可定在7年。

如41、5°的俯仰鋼絲繩從1994年開始使用到2005年更換，使用周期約為10年，斷絲教符合更換標(biāo)準(zhǔn)（后來均采用7年一換的標(biāo)準(zhǔn)），斷絲位置在梯形架上的鋼絲繩固定頭與前大梁上的第一個滑輪之間，這段鋼絲繩是俯仰鋼絲繩的育點，它不通過任何滑輪，處于靜止?fàn)顟B(tài)，因為位置比較特殊，平時檢查、潤滑不到，所有的橋吊都有這樣的問題。

2012年公司更換了10橋的俯仰鋼絲繩，截取前大采掛鈞時第一個清輪之間的一段鋼絲繩并解剖拍照（圖3），狀態(tài)比較好，該鋼絲繩為進(jìn)口繩，共使用7年，從實際使用情況看，采用7年一換的標(biāo)準(zhǔn)比較安全和經(jīng)濟(jì)。

（3③鋼絲繩的潤滑

保養(yǎng)。鋼絲繩的使用壽

命與鋼絲繩的潤滑保

養(yǎng)密切相關(guān)，鋼絲繩在

工作時與滑輪等接觸

并有相對運動，產(chǎn)生摩擦，對鋼絲絕鋼絲產(chǎn)生磨損，加油后降低繩與

緊簡和器輪的學(xué)格同圖3余鄰領(lǐng)蘭施示例

時降低鋼絲繩內(nèi)部摩擦，從而降低鋼絲繩的磨損，延長鋼絲繩的使用壽命。鋼絲繩一般在露天使用，目曬雨淋會使鋼絲繩腐蝕。涂油后阻新電銹蝕介質(zhì)和鋼絲繩接觸，可以有效減少鋼絲繩銹蝕，減少鋼絲繩的表面應(yīng)力集中，防止鋼絲紀(jì)強度降低。

（④鋼絲繩潤滑油性能的一般要求。附著力強，能克服鋼繩高速運動甩油、滴油現(xiàn)象：潤滑性好，始終保持鋼絲、股繩間處于良好的潤滑狀態(tài)：防繡性好，能有效延長鋼絲繩的使用壽命；通用性強，適應(yīng)多種用途鋼絲繩和寬廣的溫度范圍。

公司在6”橋吊做過試驗，在4條起升繩上涂不同品牌的潤滑油（分別為鷹牌、超化、安致勤，觀察使用效果。根據(jù)試驗結(jié)果，目前采用超化牌潤滑油性價比較高。根據(jù)有關(guān)資料，鋼絲繩最初的含油量可維持壽命的40%。但實際使用中是根據(jù)實際情況定，一般在使用2個月后，鋼絲繩最初的表面含油量即千枯，鋼芯繩則變短，一般只有1個月左右，表面就很干了，其后如不加油則出現(xiàn)斷絲的可能性很大。

目前，在鋼絲紀(jì)更換的第一個月不涂潤滑油，依靠鋼絲繩自身的含油量維持潤滑，第二個月開始保養(yǎng)，根據(jù)作業(yè)情況，一般可以維持3-4個月，一臺設(shè)備的鋼絲繩一般共做3次潤滑，隨著潤滑次數(shù)的增多，鋼絲繩表面的潤滑油結(jié)皮現(xiàn)象增多、效果變差，這時鋼絲繩也到達(dá)使用壽命后期。如果潤滑油容易結(jié)皮，只涂一次油便結(jié)皮嚴(yán)重，會影響后續(xù)潤滑，明顯影響鋼絲繩的使用壽命和檢查。國此，選擇潤滑油的標(biāo)準(zhǔn)，除了價格外，是否容易結(jié)皮也是一個容易判斷的重要標(biāo)準(zhǔn)。

3.鋼絲繩的國產(chǎn)化

鋼絲繩的國產(chǎn)化同其他配件國產(chǎn)化一樣，都是公司精細(xì)化管理和成本控制的需要，進(jìn)口配件供貨周期長、不一定完全符合實際需求，國產(chǎn)配件質(zhì)量和工藝不斷提高，部分配件性價比甚至超過進(jìn)口配件，供貨周期短，國此國產(chǎn)化是一條必由之路。公司海天碼頭的橋吊使用的鋼絲繩2004年實現(xiàn)了國產(chǎn)化，由于該碼頭的橋吊品種規(guī)格較多，相應(yīng)使用的鋼絲繩品牌、規(guī)格也較多。對比了鋼絲繩的使用情況（起升繩），每米國產(chǎn)鋼絲繩是日本連口鋼絲繩價格的57%，但使用壽命是進(jìn)口鋼絲繩的7034%，因此國產(chǎn)鋼絲繩是可以替代日本進(jìn)口鋼絲繩并且在性價比上存在優(yōu)勢，但國產(chǎn)鋼絲繩質(zhì)量穩(wěn)定性不佳，其體使用時需要注意，特別在其使用壽命后期更應(yīng)信加注意，需加強日常巡檢工作。

目前國產(chǎn)鋼絲繩用于橋吊起升和俯仰機(jī)構(gòu)，起升更換主要按照斷絲數(shù)更換，更換時鋼絲繩的表面磨損情況還比較好，這是區(qū)別進(jìn)口繩的一個特點，應(yīng)加以注意；俯仰繩因磨損和斷絲都不明顯，其失效主要為銹蝕，更換主要按照年限更換。小車?yán)K根據(jù)實際使用情況，考慮安全，仍然采用進(jìn)口鋼絲繩。

四、結(jié)論

鋼絲繩的幾種損傷形式及相應(yīng)預(yù)防措施以及基于多年的使用經(jīng)驗，對岸橋鋼絲繩的潤滑保養(yǎng)進(jìn)行總結(jié)。隨著國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)的提高，國產(chǎn)繩的質(zhì)量有了很大提高，對比國產(chǎn)和日本產(chǎn)的鋼絲繩的使用情況，大直徑鋼絲繩的性價比已經(jīng)超過進(jìn)口繩，因此公司現(xiàn)在使用的大直徑鋼絲繩已經(jīng)全部采用國產(chǎn)繩，但是因內(nèi)的細(xì)鋼絲的生產(chǎn)水平和國外仍有差距，實際使用也不理想，因此小直徑鋼絲絕仍然使用進(jìn)口繩。