起重机械钢丝绳检验方法的探讨

摘 要：钢丝绳是起重机械的一个重要零部件，但在对钢丝绳的检验过程中发现，由于其使用环境、频率、强度均存在较大差异，且目前的检验方法难以保证钢丝绳检验检测工作的需要。因此需要从实际工作出发，提出解决钢丝绳检验的方法。

关键词：起重机械钢丝绳；检验方法；探讨

随着社会经济的高速发展，起重机械越来越成为现代工业生产中不可缺少的设备，被广泛应用于各种物料的起重、运输、装卸等环境中。钢丝绳作为起重机械中的一个重要零部件，由于其具有强度高、挠性好、自重轻、运行平稳、极少突然断裂等优点，又被广泛用于起重机械的起升机构、变幅机构、牵引机构，还被用作司索绳、张紧绳、承载索等。

1 钢丝绳的分类

（1）根据钢丝韧性的不同，将钢丝分为三级：特级，用于载客电梯；Ⅰ级，用于一般起重机；Ⅱ级，用于司索绳、张紧绳等次要场合。

（2）根据适用的场合不同，绳芯分为以下几种

金属芯：用软钢丝制成，可耐高温并能承受较大的挤压应力；

有机芯：用渗透油的麻绳制成，亦有采用棉芯的；

石棉芯：用石棉绳制成，可耐高温。

（3）根据钢丝绳捻绕的次数分

单绕绳：由若干断面相同或不同的钢丝一次捻制而成；

双绕绳：先由钢丝绕成股，再由股绕成绳。

（4）根据股中相邻二层钢丝的接触状态分

点接触钢丝绳：绳股中各层钢丝直径相同，每层钢丝的螺旋升角近似相等；

线接触钢丝绳：这种钢丝绳股中的钢丝直径不同，但每层钢丝的节距相同，外层钢丝位于内层钢丝的沟槽中，内外钢丝的接触形成一条螺旋线；

面接触钢丝绳：钢丝绳在捻绕后，相邻钢丝形成接触面。

（5）根据钢丝绳捻绕的方向分

顺绕绳：由钢丝绕成股和由股绕成绳的绕向相同；

交绕绳：由钢丝捻成股的捻制螺旋方向与由股捻成绳的方向相反；

混绕绳：由两种相反绕向的股捻制而成。

2 影响钢丝绳使用寿命的因素

钢丝绳受力复杂，受载时，钢丝中产生拉伸应力、弯曲应力、挤压应力以及钢丝绳捻制时的残余应力等。当钢丝绳绕过滑轮时，受有交变应力作用，使金属材料产生疲劳，最后由于钢丝之间的摩擦、钢丝绳与绳槽的摩擦使钢丝磨损而破断。

2.1 钢丝绳的弯曲曲率半径对钢丝绳寿命的影响很大，这是因为绳轮直径减小时，钢丝的弯曲变形加剧，弯曲应力加大，因而钢丝的磨损加快，疲劳损伤加快，钢丝和绳的寿命就降低。

2.2 钢丝绳绕过绳轮时，绳轮与钢丝接触面间的压力和相对滑动，使钢丝磨损断丝，接触应力越大，断丝越迅速。

2.3 钢丝绳的结构型式对其寿命影响也很大。点接触钢丝绳由于钢丝间接触应力大，钢丝的交叉又增大了横向压力，强度损失要比线接触型大，抗疲劳性能也较差。

2.4 当钢丝绳一个捻距间的断丝数达到全部钢丝的10%时，继续使用绳的断丝速率明显加快，短期内即出现断股。

3 钢丝绳的检验

3.1 检验分类

（1）日常检验：每个工作日都要对钢丝绳的任何可见部位进行观察，以便发现损坏与变形情况。

（2）定期检验：对吊运熔融金属或炽热金属、酸溶液、易燃易爆物品及有毒物品的起重机械所用钢丝绳，应保证每周至少检验二次；对一般起重机械所用的钢丝绳，应保证每周至少检验一次；预期钢丝绳能较长期工作的，每月至少检验一次。

（3）特殊检验：遇有发生重大自然灾害或发生事故，及停用一个月以上的起重机械，应进行特殊检验，合格后方能投入使用。

3.2 钢丝绳检验部位（见表1）

4 钢丝绳的检验方法

按照《起重机械定期检验规则》（TSG Q7015-2008）中的规定，对钢丝绳的检验主要有两种。一是目测。在检验时通过目测，判断是否出现断丝、磨损、腐蚀、变形、电弧及火烤，是否处于良好的状态。二是通过简单的仪器。如使用游标卡尺测量钢丝绳的直径，使用放大镜观察钢丝绳的磨损情况等。

目前多数钢丝绳用户都是依靠人工检查和定期更换钢丝绳来预防钢丝绳断绳事故，然而从检验钢丝绳和将其从使用中报废所获得的经验表明，内部损伤是许多钢丝绳失效的原因。由于腐蚀和正常疲劳的扩展所致的内部损伤，通过上述常规的检验方法不仅难以发现，而且容易造成误判，使检验员在检验过程中得出错误的检验结论，给起重机的安全运行带来了严重的事故隐患。

Ⅱ使用钢丝绳探伤仪

（1）磁通平衡式

原理介绍：

图1

励磁源可以采用直流电源也可以采用交流电源，A线圈和B线圈产生的磁力线大小相等方向相反（A、B线圈的匝数相同），在C线圈产生的感生电动势为零，无论是钢丝绳抖动和移动，C线圈的输出均为零，当钢丝绳由缺陷时，如图1所示：先经过线圈A，线圈磁通量会发生变化，此时打破磁通平衡，C线圈中产生感生电动势ε+；当缺陷经过线圈B时，引起B线圈磁通量的变化，C线圈中产生感生电动势ε-，无论钢丝绳内部缺陷还是外部缺陷都会引起磁通量的变化，即无论是钢丝绳内部断丝和外部断丝，传感器均能测量出来，且输出正负信号。由于是采用平衡原理，所以测量灵敏度非常高，只要钢丝绳断1丝和直径变化2mm都可测量出来。

（2）电磁感应式

原理介绍：

图2

如图2所示，先磁化钢丝绳，钢丝绳磁化到磁饱和程度即强磁，也可适当磁化钢丝绳即弱磁。钢丝绳如果没有断丝则无漏磁，钢丝绳如有断丝，就会有漏磁，传感器A用于磁化钢丝绳，传感器B用于采集漏磁，为提高采集漏磁，可采用聚磁原理，提高传感器的灵敏度，即在B传感器中，增加磁性材料构成漏磁探测传感器，钢丝绳断丝越多，传感器输出越大。

（3）优点

使用钢丝绳探伤仪测量钢丝绳，可以克服目测难以观察到的内、外部钢丝绳缺陷的难题，使钢丝绳检验检测工作更加科学化、准确化、数字化。还可实时监测钢丝绳的安全状态，实现钢丝绳日常检测的自动化，降低使用单位钢丝绳用绳成本，提高钢丝绳的利用率。可用于较高、较长钢丝绳设备的检验检测，如大型桥门式起重机、客运、拖牵索道、矿井提升设备等。

（4）缺点

在检验检测过程中，如钢丝绳存在较大的弯折、断股或绳股挤出的情况，会发生钢丝绳在通过传感器时运行不畅造成的检验检测事故，轻则损坏检测仪器，重则造成特种设备事故。且特种设备检验检测工作通常处于高空、高温等场所，加之设备安装维修空间狭小，从方便检验检测工作和人员、设备安全的角度考虑，检验仪器设备必须要便携、简单、功能全，但目前在用的钢丝绳探伤仪在这方面还存在缺陷。

5 结束语

钢丝绳作为起重机械的主要零部件，其运行状况直接影响起重机械的安全使用，如检验检测不及时、不到位，容易引发人身伤害及吊运设备的损坏，造成严重的特种设备事故。根据目前在用起重机械的状况，建议在检测起升高度较低、无维修人员位置及小型起重机械时尽量采用游标卡尺、放大镜等常规检验仪器，在检测起升高度较高、钢丝绳运行轨迹较长、具备符合安全技术规范的维修空间及位置及大型起重机械时可采用钢丝绳探伤仪，同时建议钢丝绳探伤仪生产厂家能开发更加便携、简单的检验检测仪器设备。

参考文献

[1]王福绵.起重机械技术检验[M].北京；学苑出版社，2000，12；31-41.

[2]GB 6067.1-2010.起重机械安全规程[S].北京；中国国家标准委，中国标准出版社，2010，9：6-8.