港口機(jī)械用鋼絲繩經(jīng)常性損傷事故分析

李正武

連云港新海灣碼頭有限公司，江蘇連云港 222042

幾乎所有的承載或者提升的工作中，都離不開鋼絲繩，特別是在冶金、建筑、礦業(yè)開采以及港口貨運(yùn)等行業(yè)中的使用非常的普遍。隨著經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的快速發(fā)展，物流產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)越來越蓬勃的態(tài)勢，港口貨運(yùn)量的增加導(dǎo)致起重機(jī)鋼絲繩的使用強(qiáng)度和頻率的加劇。我們知道，鋼絲繩的使用情況與港口的安全息息相關(guān)，由于鋼絲繩自身的結(jié)構(gòu)以及存在的不規(guī)范使用，極易造成鋼絲繩斷裂等危險的發(fā)生，進(jìn)而造成巨大的人身和財產(chǎn)的損失。所以，在港口的安全管理中，一定要加強(qiáng)對安全使用鋼絲繩的監(jiān)管。

1 造成港口用鋼絲繩經(jīng)常性損失事故的原因分析

港口的起重機(jī)一般承載量比較大，使用也比較頻繁，經(jīng)常會出現(xiàn)鋼絲繩的磨損、斷絲以及繩股或繩絲擠出的情況，有時能達(dá)到一兩個月就需要更換的情況，這樣不僅給公司造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)方面的損失，也存著著極大的安全隱患。針對這樣的情況，單單更換鋼絲繩或者更換鋼絲繩的品牌，是不能夠從根本上解決問題的，要想有效的使用和維護(hù)鋼絲繩，就要首先了解鋼絲繩出現(xiàn)問題的原因。鋼絲繩的失效有很多的表現(xiàn)形式，包括斷股、斷絲、腐蝕、磨損、彈性減弱以及由于電弧或熱作用產(chǎn)生的變形和損壞。具體來說，變形又有籠狀、擠出、波浪以及部分出現(xiàn)變形和增大減小等不同的形式。我們以最常見的磨損、斷絲和變形為例，對鋼絲繩的經(jīng)常性損失事故進(jìn)行分析。

1.1 斷絲分析

作為鋼絲繩失效情況中最常見的一種，斷絲情況一旦出現(xiàn)，則應(yīng)該進(jìn)行是否報廢處理的判斷。進(jìn)行報廢判斷時，應(yīng)該觀察斷絲所處的位置、考慮斷絲的數(shù)量以及估算出斷絲的增長趨勢，通過科學(xué)的判斷，合理使用鋼絲繩。斷絲情況的出現(xiàn)主要有三點原因，第一，一次性載重超過鋼絲繩的承載能力，過重的負(fù)荷造成斷絲是常見的斷絲原因，一般表現(xiàn)是剪切或者拉力形式的破斷，當(dāng)鋼絲繩的載荷在軸向上超過破斷的承載后，會發(fā)生拉力方向上的破斷，這種破斷出現(xiàn)的斷口一般呈杯錐狀，鋼絲的延展趨勢隨著直徑不斷的減少。剪切破斷是在軸向和垂直軸向兩個方向上的兩種壓力作用下形成的，出現(xiàn)的斷面一般會與鋼絲繩存在一定的角度。

過度疲勞也是造成斷絲的主要原因，高強(qiáng)度的作業(yè)會使鋼絲繩受到立交載荷的作用，對鋼絲繩的應(yīng)壓能力造成損害，在實際的研究中發(fā)現(xiàn)，因為疲勞造成的斷絲非常普遍，壓拉、彎曲、扭轉(zhuǎn)、振動以及接觸等活動都會造成疲勞損傷，就其表現(xiàn)形式來說，一般分為切斷和正切斷疲勞兩種，他們分別由切應(yīng)力和正切應(yīng)力造成，也可以說所有的疲勞都是在不同的情況下這兩種形式作用的結(jié)果。

由于港口起重機(jī)的特殊工作環(huán)境，鋼絲繩的狀態(tài)會受到環(huán)境的影響，環(huán)境原因造成的斷絲是應(yīng)力和環(huán)境介質(zhì)共同作用的結(jié)果，能夠引起鋼絲繩的低應(yīng)力斷裂。環(huán)境斷絲的原因主要有腐蝕和磨損兩種，所謂的磨損斷絲，是鋼絲繩在工作的過程中，由于與其它堅硬物體的不斷接觸，隨著時間的增加，磨損增強(qiáng)，最后造成斷絲，一般來說這樣的斷口一般是兩側(cè)有斜茬，呈現(xiàn)扁平狀，位置處在磨損最嚴(yán)重的地方。腐蝕斷絲一般發(fā)生在環(huán)境中具有腐蝕性介質(zhì)的情況下，腐蝕物質(zhì)造成鋼絲的銹蝕，逐漸減少工作面積直至斷絲，腐蝕的斷口相對來說比較尖銳，形狀不規(guī)整。

1.2 磨損分析

港口起重機(jī)在工作中，避免不了的會與卷筒、滑輪以及鄰近的繩股產(chǎn)生運(yùn)動摩擦，鋼絲繩表面的粒子會因為化學(xué)、物理以及機(jī)械的作用從母體中脫離出來，這種鋼絲繩在重量、尺寸和形狀上出現(xiàn)變化的過程就是磨損。因為磨損的緣故，導(dǎo)致鋼絲繩形態(tài)和尺寸的改變，并最終造成斷絲，這種現(xiàn)象就是磨損失效。

塑性磨損和機(jī)械磨損是鋼絲繩因為磨損原因產(chǎn)生失效的兩種主要模式，所謂的機(jī)械磨損是指鋼絲繩在工作中與吊鉤、繩槽、外層鋼絲以及地面之間產(chǎn)生的摩擦引起的，這種磨損在速度發(fā)生改變的時候表現(xiàn)的特別明顯，特別是在滑輪與鋼絲繩發(fā)生接觸的位置尤為明顯。一般會表現(xiàn)為鋼絲繩變細(xì)、表面被磨平以及承載面積減少等，最后導(dǎo)致鋼絲繩承載能力的下降。除此之外，如果鋼絲繩的潤滑做的不好，沉積在鋼絲繩上的沙粒、灰塵和石子等都會使機(jī)械磨損的程度加深。塑形磨損更多的表現(xiàn)為內(nèi)部的原因，因為自身的碰撞、振動以及內(nèi)部擠壓導(dǎo)致磨損的情況。由于磨損造成的鋼絲繩失效是比較常見的，磨損失效是一個逐漸發(fā)展的過程，雖然不會像斷裂一樣突然，但是磨損會造成受重面的縮小和敏感度的加強(qiáng)，如果介質(zhì)中含有腐蝕性，磨損的過程也會加速。

1.3 變形分析

鋼絲繩的變形就是指鋼絲繩的形態(tài)發(fā)生改變，出現(xiàn)畸形，變形會導(dǎo)致繩體內(nèi)部的應(yīng)力分布變化，應(yīng)力的不均會加速鋼絲繩的損壞。抽絲也就是繩絲的擠出，是最常見的幾何形變，我們知道繩股的鋼絲之間存在著空隙，一旦空間缺乏就會導(dǎo)致鄰近鋼絲之間的移動不同步，其中的超重者就會出現(xiàn)問題，如果鋼絲繩直徑過小，外面的繩股之間就會因為沒有足夠的空間而出現(xiàn)相互交咬。鋼絲繩的抗疲勞性就會大大減弱。

籠狀變形主要在具有鋼芯的繩體中出現(xiàn)，一旦外層繩股與內(nèi)層脫節(jié)或是長于內(nèi)層繩股的情況出現(xiàn)，松弛情形下的鋼絲繩突然受力就會出現(xiàn)變形，籠狀畸變主要出現(xiàn)在具有鋼芯的鋼絲繩上。針對這種情況，很多人采取了更換鋼絲繩以及壓輪的辦法，但是都沒有實質(zhì)性的作用，要改善鋼絲繩的變形情況，需要我們從根本上進(jìn)行研究和改善。

針對鋼絲繩的上述問題，通過對大量事實的研究發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩損傷事故發(fā)生的原因主要是過度疲勞以及門機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，經(jīng)過對鋼絲繩破壞形式及門機(jī)設(shè)計結(jié)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)通過對起重機(jī)的力矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的改造以及改善鋼絲繩的纏繞方式等辦法，能夠大大增加鋼絲繩的使用壽命。

2 結(jié)論

針對港口用鋼絲繩經(jīng)常性損失事故，通過對起重機(jī)鋼絲繩損傷機(jī)理進(jìn)行分析，從鋼絲繩的損傷形式和損傷原因出發(fā)，對起重機(jī)的取力設(shè)備進(jìn)行技術(shù)方面的改進(jìn)，能夠有效解決鋼絲繩使用壽命短的問題，我們要對鋼絲繩的損失事故給予持續(xù)的關(guān)注，避免危險事故的出現(xiàn)。

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