鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)技術(shù)探討

岳少鵬

摘要：本文結(jié)合當(dāng)前我公司所屬各礦鋼絲繩使用現(xiàn)狀，結(jié)合自身實(shí)際和鋼絲繩使用經(jīng)驗(yàn)，在鋼絲繩科學(xué)、安全使用方面進(jìn)行了富有成效的探索。

關(guān)鍵詞：鋼絲繩；無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；探討

中圖分類號(hào)： TD526 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1 鋼絲繩機(jī)械損傷

通過(guò)對(duì)弱磁檢測(cè)方法的TST鋼絲繩在線檢測(cè)技術(shù)的分析，可使我國(guó)煤炭企業(yè)在鋼絲繩檢測(cè)上告別傳統(tǒng)的人工目視、手摸檢查的方法。鋼絲繩機(jī)械損傷種類是鋼絲繩的主要損傷之一，機(jī)械損傷包括：磨損、疲勞、外傷等。

1.1 磨損根據(jù)磨損機(jī)理又可分為以下幾種：鋼絲繩在使用過(guò)程中其外周與繩道，物體表面接觸而引起的磨損為外部磨損，鋼絲繩截面將減少，外周表面鋼絲將磨平，鋼絲繩破斷載荷隨之降低。由于振動(dòng)、碰撞造成的鋼絲繩表面撞損，為變形磨損，這是一種局部磨損現(xiàn)象。如卷筒表面的鋼絲繩受到其它物體的撞擊，鋼絲繩相互打纏、打結(jié)，或者由于咬繩，都會(huì)使鋼絲繩產(chǎn)生變形磨損。這種變形磨損因局部擠壓而變形，其鋼絲橫斷面在擠壓處向兩旁伸展成翅形。從外表看，鋼絲寬度擴(kuò)展，雖然鋼絲繩截面積減小不多，但局部擠壓處的鋼絲表面材質(zhì)硬化了，極易斷絲。時(shí)間一久，變形突出部位往往磨損嚴(yán)重，外層鋼絲也極易斷絲。再者，內(nèi)部磨損的因素也不可忽視：鋼絲繩經(jīng)過(guò)卷筒或滑輪時(shí)所承受的全部負(fù)荷壓在鋼絲繩的一側(cè)，各根細(xì)鋼絲的曲率半徑不可能完全相同。同時(shí)，由于鋼絲繩的彎曲，鋼絲繩內(nèi)部各根細(xì)鋼絲就會(huì)相互產(chǎn)生作用力并且產(chǎn)生滑移，這時(shí)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。當(dāng)反復(fù)循環(huán)拉伸彎曲時(shí)，在深凹處則產(chǎn)生應(yīng)力集中而被折斷。

1.2 疲勞鋼絲繩在使用過(guò)程中主要承受彎曲、拉抻、扭曲、振動(dòng)疲勞，以及過(guò)載引起的彈性形變等損傷。鋼絲繩重復(fù)通過(guò)滑輪或卷筒中繞上繞下，無(wú)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。試驗(yàn)表明，鋼絲繩的彎曲疲勞壽命與D/d比值（即卷簡(jiǎn)直徑D與鋼絲繩直徑d的比值）、安全系數(shù)和鋼絲繩結(jié)構(gòu)均有密切的關(guān)系。鋼絲繩在起動(dòng)和制動(dòng)的始末，變化的拉伸應(yīng)力以及經(jīng)常受到扭曲和振動(dòng)也是產(chǎn)生疲勞的原因。過(guò)載：鋼絲繩在工作時(shí)除了要承受負(fù)載、自重等靜載荷外，還要受到因加速度和沖擊引起的動(dòng)載荷，當(dāng)鋼絲繩隨著載荷的增加會(huì)有微量的伸長(zhǎng)，當(dāng)載荷超過(guò)強(qiáng)度極限時(shí)，鋼絲繩就可能斷裂。過(guò)載的鋼絲繩即使不發(fā)生斷裂事故，安全系數(shù)也會(huì)大幅度下降，隨之而來(lái)大大地縮短使用壽命。

2 在用鋼絲繩使用中的五大難題

2.1 不安全：鋼絲繩使用過(guò)程中，始終潛伏著因強(qiáng)度損耗而發(fā)生斷繩事故的危害，根據(jù)美國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)全球8000家鋼絲繩用戶的調(diào)查，有12%的在用鋼絲繩處于“危險(xiǎn)或極度 危險(xiǎn)”狀態(tài)。

2.2 不經(jīng)濟(jì)：定期更換鋼絲繩造成極大的浪費(fèi)，美國(guó)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明70%以上被強(qiáng)制更換的 鋼絲繩“很少或基本上沒有強(qiáng)度損耗”。

2.3 低效率：傳統(tǒng)的人工目視、手摸檢查、卡尺量的落后的人工檢測(cè)方法，耗時(shí)、耗工、效率低下。

2.4 不可靠：人工檢測(cè)不可靠，許多重大事故隱患難以發(fā)現(xiàn)。

2.5 危害大：重大斷繩事故必然導(dǎo)致重大危害后果。

3 影響鋼絲繩壽命的因素

3.1 提升鋼絲繩在滾筒和天輪上因彎曲而產(chǎn)生的應(yīng)力，對(duì)鋼絲繩壽命影響很大。

3.2 鋼絲繩的橫斷面金屬密度也是影響鋼絲繩使用壽命的一個(gè)重要因素。因?yàn)橥瑯又睆降匿摻z繩，其金屬密度越大，破斷拉力也越大。

3.3 鋼絲繩在提升裝置的主導(dǎo)輪或滾筒，以及導(dǎo)向輪或天輪的繩槽中的支撐面積大小，對(duì)鋼絲繩在承受載荷時(shí)的拉力分配的均勻程度和鋼絲繩的耐磨損性能都會(huì)有直接影響，因而也會(huì)影響鋼絲繩使用壽命。

3.4 還有一些會(huì)影響鋼絲繩使用壽命的因素，例如：井筒中淋水的大小和水質(zhì)、提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的經(jīng)常性安全制動(dòng)等，都會(huì)對(duì)壽命產(chǎn)生影響。

4 傳統(tǒng)檢測(cè)儀器和TST鋼絲繩在線檢測(cè)系統(tǒng)的比較

4.1 傳統(tǒng)檢測(cè)儀器只能對(duì)鋼絲繩外部嚴(yán)重?cái)嘟z、銹蝕定性檢測(cè)，尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩內(nèi)部及外部損傷的定量檢測(cè)，無(wú)法檢測(cè)疲勞損傷。

4.2 TST鋼絲繩在線檢測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確定性，定量判斷鋼絲繩內(nèi)部及外部各種類型的損傷程度，并能夠監(jiān)測(cè)疲勞損傷。

4.3 鋼絲繩無(wú)損探傷儀是關(guān)于鋼絲繩安全承載能力的校核原則為檢測(cè)和判定依據(jù)能夠通過(guò)對(duì)在用鋼絲繩內(nèi)務(wù)部斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種損傷導(dǎo)致的實(shí)際承載金屬有效截面積損失率的定量檢測(cè)，正確評(píng)估被測(cè)鋼絲繩的剩余承載能力和使用壽命，為用戶提供符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求的安全使用與合理更新的科學(xué)依據(jù)，是有效預(yù)防斷繩事故，合理降低使用繩成本和科學(xué)提高運(yùn)行效率的高科技保障。

5 TST鋼絲繩在線無(wú)損檢測(cè)儀的八大技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

5.1 采用弱磁技術(shù)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行檢測(cè)，確保原始損傷信號(hào)真實(shí)、穩(wěn)定、可靠，從根本上解決了傳統(tǒng)探傷儀的技術(shù)難題

5.2 大多數(shù)鋼絲繩檢測(cè)儀對(duì)鋼絲繩的運(yùn)行速度是有限制的，一般在0-8m/s。而這項(xiàng)弱磁檢測(cè)技術(shù)不受鋼絲繩運(yùn)行速度的影響，為實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)創(chuàng)造了條件。

5.3 自動(dòng)排除噪聲干擾、強(qiáng)大的信號(hào)提取能力，特有的原始信息保真技術(shù)、精確檢測(cè)的可靠保障。

5.4 智能化數(shù)字定量標(biāo)定和基準(zhǔn)調(diào)零技術(shù)，能夠自動(dòng)排除各種空間干擾磁場(chǎng)的影響，實(shí)現(xiàn)TST工作基準(zhǔn)、靈敏度、精度等狀態(tài)的自動(dòng)控制。

5.5 保證了鋼絲繩的使用安全，還帶來(lái)了巨大的收益，以前人工檢測(cè)鋼絲繩每天1個(gè)小時(shí)，如果使用TST后每天10分鐘，一年累計(jì)節(jié)約檢修時(shí)間160小時(shí)，增加產(chǎn)量3萬(wàn)噸，增加產(chǎn)值1000萬(wàn)，同時(shí)，還節(jié)約了大量的用繩成本。

5.6 超大的檢測(cè)間隙，確保鋼絲繩的高速通過(guò)時(shí)不受斷絲、油污、局部變形的阻繞，確保人機(jī)安全。

5.7 TST的檢測(cè)速度高，而損傷定位系統(tǒng)卻能夠精確判定鋼絲繩損傷的準(zhǔn)確位置，誤差小于10mm。

5.8 能確保設(shè)備安全、可靠地運(yùn)行，提高設(shè)備的使用率，發(fā)揮設(shè)備的最大效能。

目前，煤炭企業(yè)在鋼絲繩的采購(gòu)、存儲(chǔ)、安裝、維護(hù)、檢查及更換的許多方面都存在著不科學(xué)、不規(guī)范的現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼絲繩使用過(guò)程中突出、事故危害大，浪費(fèi)驚人等嚴(yán)重問(wèn)題。然而，鋼絲繩使用單位在鋼絲繩使用和管理上還延續(xù)著以礦井設(shè)計(jì)選型為主，按照慣例，除少數(shù)鋼絲繩由于斷絲、磨損等性能指標(biāo)超出《規(guī)程》規(guī)定，必須更換外，大部分還是采用定期更換鋼絲繩的方法，這樣定期更換鋼絲繩造成極大的浪費(fèi)，效率低下。尚不能根據(jù)礦井的生產(chǎn)情況和使用環(huán)境科學(xué)合理的，選用和使用鋼絲繩。更可怕的是，傳統(tǒng)的人工目視、手摸檢查、卡尺量的落后的人工檢測(cè)方法，耗時(shí)、耗工、效率低下。這種方法由于檢測(cè)手段的落后，無(wú)法掌握在用鋼絲繩實(shí)際的損傷情況、疲勞程度，這就不可避免的存在著潛在的安全隱患和犧牲可用資源來(lái)?yè)Q取安全。

6 結(jié)束語(yǔ)

在起重機(jī)械鋼絲繩的檢測(cè)與維護(hù)上，采取各種有效管理的模式，對(duì)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行細(xì)化，提升參與設(shè)備管理的積極性和創(chuàng)造性，改善經(jīng)濟(jì)效益，并留有完整詳細(xì)的記錄，將使用前和使用中測(cè)量數(shù)據(jù)、表面情況，以及提升過(guò)程中發(fā)生的變化進(jìn)行詳細(xì)記錄并保留，以便后來(lái)的查閱和使用，將有更好的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 荀志遠(yuǎn).建筑施工起重機(jī)械的全方位管理[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2002,(12).

[2] 石磊.大型起重機(jī)械鋼絲繩在線檢測(cè)探討[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2011，（01）.

[3] 仲建威，楊萬(wàn)松.自制吊具的研制及其在鋼板裝卸車中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊)，2011，（07）.

[4] 景天虎.斜井提升鋼絲繩日常檢查新方法[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2009，（10）.

[5] 秦萬(wàn)信，閆保國(guó).鋼絲繩制造與使用過(guò)程中的潤(rùn)滑[J].起重運(yùn)輸機(jī)械2010，（05）.