钢丝绳的损伤和预防

　　钢丝绳是起重机械及起重运输、吊装捆绑作业不可缺少的主要构件，被广泛地应用为起升绳 、变幅绳、牵引绳、张紧绳、支承绳、吊装绳及捆绑绳等。无论作为哪一种用途的钢丝绳，如果选用类型不当、使用方法不合理，缺乏安全检查、又不重视维护保养，更为严重的是已达到报废程度仍继续使用，都有可能发生钢丝绳破断事故的灾害。还有一些直接造成钢丝绳破断的情况，如超载起吊直接拉断钢丝绳；起升限位器失灵过卷扬拉断钢丝绳；吊装角过大造成吊装绳破断；吊载棱角割断捆绑绳等。钢丝绳的主要损伤形式主要有以下四种，即：断丝断股、磨损、变形、腐蚀。

１．断丝断股

钢丝绳长期使用或滑轮卷筒与钢丝绳直径比过小，冶金起重机一般选用钢芯钢丝绳，其柔性较差，所以一般要求单股丝数25以上，滑轮卷筒与钢丝绳直径也较通用桥式起重机的大，如果按通用桥式起重机选用就容易出现断丝现象。在使用中，由于钢丝绳重复在绳轮或卷筒中绕上绕下，无数次的弯曲，容易使钢丝产生疲劳，韧性下降，终导致断丝。由非产品质量因素造成的断绳事故均与提升工作存在着不同程度的关系。由疲劳引起的断丝一般出现在绳股弯曲程度厉害的一侧外层钢丝上。弯曲疲劳断丝会随着负荷的增加和弯曲角度的减少而加剧。在钢丝绳受力状态断股位置受到剐割外力作用是造成断股的主要原因。如果整支绳股发生断裂，钢丝绳应立即报废。

　　2.磨损

　　长期使用或使用过程中钢丝绳与滑轮槽、卷筒壁、钩头等物体表面接触有摩擦，在磨损后绳径将变细，外周表面的细钢丝被磨平。或滑轮转动部件卡阻而造成钢丝绳与滑轮之间滑动摩擦。冶金起重机由于高温和使用钢芯钢丝绳，因此自身润滑较差，也容易造成磨损。磨损是钢丝绳常见的损伤方式，一般分为外部磨损、内部磨损和变形磨损三种情况。

　　2.1外部磨损

　　由于钢丝绳在压力作用下与滑轮或卷筒的绳槽接触摩擦造成钢丝绳外层绳股的钢丝表面磨损。这种现象在吊载加速或减速运动时，在钢丝绳与滑轮接触的部位特别明显，并表现为外部钢丝绳磨成平面状。卷筒上绳槽尺寸和绳径不相匹配，太小，钢丝绳受力时与绳槽的侧面摩擦加剧，磨损加快，润滑不足或者不正确的润滑以及存在灰尘和砂粒，起升限位挡板安装不正确经常磨绳，滑轮槽底或轮缘不光滑有缺陷，钢丝绳与起重机结构干涉等都会加剧磨损。磨损使钢丝绳的断面积减小而强度降低，会造成钢丝绳使用寿命缩短，可能造成钢丝绳突然断裂重物坠落事故的发生。当钢丝绳直径相对于公称直径减小7%或更多时，即使未发现断丝，该钢丝绳也应报废。在钢丝绳的全长工作范围内， 应尽可能做到均匀磨损。

　　2.2内部磨损

　　在使用过程中，钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧，各根细钢丝的曲率半径不可能完全相同。同时，由于钢丝绳的弯曲，钢丝绳内部细钢丝之间就会产生相互作用力并且产生滑移，这时股与股之间接触应力增大，使相邻股间的钢丝产生局部压痕深凹。当反复循环拉伸弯曲时，在深凹处就会产生应力集中而被折断，构成了内部磨损.通常细钢丝表面的压力与钢丝绳的压力成正比，在张力相同情况下，由于受压面积不同，单位面积承受的压力也不同。从表面受压磨损来的角度来看，选用线接触钢丝绳比采用点接触钢丝绳有利，选用面接触钢丝绳比选用线接触钢丝绳更有利。此外，钢丝绳的弯曲程度、运动速度，对钢丝绳的内部磨损均有影响。起重机用钢丝绳应符合GB/T 20118的要求，优先采用线接触型钢丝绳以减少内部磨损。

　　3.变形

　　钢丝绳失去正常的形状产生可见的畸形称为“变形”。这种变形会导致钢丝绳内部应力分布不均匀。钢丝绳的变形从外观上区分主要有波浪形，笼状畸变、绳股挤出、钢丝挤出、绳径局部变大、绳径局部减小、部分被压扁、扭结、弯折等变形的主要原因有以下几种：

　　3.1外伤

　　工作中钢丝绳与其它设备不正常的接触而造成外伤。明显的外伤是钢丝绳在滑轮里滑槽、在卷筒上跳出挡板，结果致使钢丝绳因为局部轧坏而报废。防止外伤的关键在于完善起重机设备。钢丝绳绕过滑轮时，钢丝与绳轮接触面间会产生相对滑动和接触压力。应尽量选用铸铁滑轮、尼龙滑轮或在槽底镶尼龙衬垫。

　　3.2压溃

　　钢丝绳在卷筒上卷乱后相互倾轧，易产生压溃现象，工作时发出异响，并在局部迅速出现断丝与压扁的痕迹。防止措施是应按设计规范选择滑轮与卷筒的偏角，钢丝绳绕进或绕出滑轮槽时的大偏斜角（即钢丝绳中心线与滑轮轴垂直的平面之间的夹角）不应大于5度，必要时在起升机构中设置导绳装置。

3.3扭结

扭结是由于钢丝绳成环状在不可能绕其轴线转动的情况下被拉紧而造成的一种变形。其结果是出现捻距不均匀而引起过度磨损，严重时钢丝绳将产生扭曲，以致仅存极小强度。钢丝绳严重扭结应立即报废。

　　防止扭结可采取以下措施：(1)是在重要的起重设备上选用抗扭转钢丝绳；(2)是在钢丝绳的自由端设置转子也称防转装置；(3)加强操作人员工作责任心发现扭结迹象立即停止操作，并释放还原。

　　4.腐蚀

腐蚀在海洋或工业污染的大气中特别容易发生。它不仅使钢丝绳的金属断面减少导致破断强度降低，还将引起表面粗糙、产生裂纹从而加速疲劳。严重的腐蚀还会降低钢丝绳的弹性，钢丝绳的弹性显著降低，继续使用是不安全的。腐蚀可分为外部腐蚀和内部腐蚀。外部钢丝的腐蚀可以用肉眼观察，内部腐蚀比经常伴随它出现的外部腐蚀较难发现，但可以参考下列现象： a钢丝绳直径的变化。钢丝绳在绕过滑轮的弯曲部位直径通常变小，但对于静止段的钢丝绳则通常由于外层绳股出现锈蚀而引起钢丝绳直径的增加。b钢丝绳外层绳股间的空隙减小，还经常伴随出现外层绳股之间断丝。如果有任何内部腐蚀的迹象，则应按GB/T 5972-2009附录C的说明由主管人员对钢丝绳坐内部检验。一经确认有严重的内部腐蚀，钢丝绳应立即报废。

防止钢丝绳锈蚀损伤的方法有两种：一是经常涂抹油脂。应对经常处于运动状态的钢丝绳涂抹油脂。新钢丝绳麻芯一般含有12%～15%的油脂，而报废的钢丝绳在损耗大的部位仅含2.4%的油脂，在同一根钢丝绳的绳端，即使没有经过滑轮也仍含有12.7%～14.5% 的油脂。实践表明，涂油钢丝绳在后期发生的断丝约为不涂油的半数。一根钢丝绳初的含油量只能维持其使用寿命的40%，其后如不加油则断丝急剧增加；二是对使用环境恶劣、相对运动较少的钢丝绳可选择镀锌、镀铝等特种钢丝绳。这些钢丝绳暴露在大气中的镀锌或镀铝表面会形成氢氧化锌和氢氧化铝薄膜，能有效地防止钢丝绳的腐蚀。

　　除了上述四种钢丝绳的基本损伤外，还有疲劳、咬绳、过载、高温幅射、电弧灼伤等因素也会使钢丝绳造成损伤。事实上由于钢丝绳破断事故，造成机毁人亡的案例占起重机械事故的比例非常大，所以应当足够重视，这样才能实现安全生产。我们应在平常的工作中积极探索起重机钢丝绳损伤的原因并找出有效的防治方法，对钢丝绳进行科学合理规范的维护保养，对受损或失效的钢丝绳进行正确的检查，延长钢丝绳的使用寿命，降低生产成本实现安全生产。