水閘鋼絲繩檢測及維護保養(yǎng)的實踐與探討

涂幸

（安徽省臨淮崗洪水控制工程管理局，安徽 合肥 230088）

0 引言

水閘鋼絲繩作為卷揚式啟閉機和閘門的連接和承力構(gòu)件，在我國現(xiàn)有的大中型水閘工程中應(yīng)用較為普遍，定期對其進行檢測，并開展全面的維護保養(yǎng)，可以適當(dāng)延長其使用壽命。但由于水閘鋼絲繩使用條件及位置特殊，尤其是水下部分維護及檢測難度大，且多使用人工作業(yè)，存在部分維護不到位、腐蝕損壞程度難以掌握等問題，影響水閘工程的安全運行以及綜合效益的發(fā)揮。

本文結(jié)合某大型水閘鋼絲繩檢測案例，分析鋼絲繩出現(xiàn)銹蝕、斷絲以及直徑局部減小等問題的原因，對其日常維護保養(yǎng)提出一些思考和建議，以供參考。

1 案例情況

1.1 工程概況

某水閘工程為I 等大（2）型，開敞式結(jié)構(gòu)，閘底板高程19.70m，閘室順?biāo)鞣较蜷L24.00m，閘孔總凈寬168m，共14 孔，單孔凈寬12m。采用弧形鋼閘門擋水，閘門尺寸12m×7.92m（寬×高），單扇閘門重38t，配套卷揚式啟閉機，型號為QPQ2×225kN，每臺啟閉機配備2 根結(jié)構(gòu)為鍍鋅6×36SW+IWR 鋼絲繩，每根鋼絲繩長34m，直徑為44mm。

該水閘工程建于2003 年4 月，2005 年5 月完工。自2010 年以來，閘上游水位長期保持在21.00～22.00m，上游水深處于1.3～2.3m。因為閘門需要適時啟閉，鋼絲繩的部分區(qū)段會長期處于水下和空氣兩種工作環(huán)境交替狀態(tài)之中，極易出現(xiàn)腐蝕和銹蝕。由于該工程設(shè)計時未設(shè)置檢修閘門，管理單位定期對水上鋼絲繩部分進行去污、清洗、潤滑等維護作業(yè)，水下部分僅能靠人工潛水摸排對鋼絲繩運行狀況進行定性檢查，無法全面掌握鋼絲繩的實際安全狀況。

1.2 鋼絲繩檢測情況

2022 年4 月，由于河道上游水位較低、汛前雨水較少等原因，管理單位在該水閘工程上游修筑圍堰，將上游積水抽排，組織技術(shù)人員對鋼絲繩水下部分進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)鋼絲繩均存在不同程度的銹蝕，部分吊耳底部鋼絲繩銹蝕較為嚴重，甚至還存在個別斷絲現(xiàn)象。為全面掌握鋼絲繩安全性能情況，管理單位委托有關(guān)質(zhì)量檢測機構(gòu)對鋼絲繩進行安全性能檢測。

依據(jù)《重要用途鋼絲繩》（GB/T 8918-2006）和《起重機鋼絲繩保養(yǎng)、維護、檢驗和報廢》（GB/T 5972-2016）等規(guī)定，對鋼絲繩開展了外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量檢測。

1.2.1 外觀質(zhì)量檢測

根據(jù)現(xiàn)場檢測條件，使用寬坐游標(biāo)卡尺、直尺等測量工具對鋼絲繩外觀進行檢測，主要采用人工眼看、手摸、尺量等方法，對鋼絲繩是否存在斷絲、繩徑局部減小、斷股、腐蝕、畸形和損傷等情況進行檢查。基于檢查結(jié)果進行定性分析診斷，檢測認為鋼絲繩上半部外觀良好，無明顯表面缺陷，無人工接頭，未發(fā)現(xiàn)折彎、擠壓、變形、波浪形、畸變、擠出、局部增大、局部減小、扭結(jié)、變扁等現(xiàn)象，但鋼絲繩水下部分出現(xiàn)不同程度表面銹蝕、部分斷絲等情況。

外觀質(zhì)量檢測結(jié)果表明鋼絲繩狀況不符合規(guī)定要求，達到鋼絲繩報廢基準，建議予以更換。

1.2.2 內(nèi)部質(zhì)量檢測

依據(jù)《鐵磁性鋼絲繩電磁檢測方法》（GB/T 21837-2008），抽取10 根鋼絲繩使用TCK-BX65 型鋼絲繩探傷儀對其進行無損檢測。并根據(jù)公式（1）計算直徑等值減小量。

式中：Q—直徑減小百分比；

dref—參考直徑；

dm—實測直徑；

d—公稱直徑。

根據(jù)《起重機鋼絲繩保養(yǎng)、維護、檢驗和報廢》（GB/T 5972-2016）規(guī)定的鋼芯單層股鋼絲繩直徑等值減小報廢基準，當(dāng)Q ≥7.5%時，鋼絲繩達到報廢程度。

經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)該閘鋼絲繩直徑有明顯局部減小現(xiàn)象，10 根鋼絲繩中有7 根最大傷值均大于或等于7.5%，達到報廢程度，另外3 根也達到中度、重度程度。

1.2.3 檢測結(jié)論

根據(jù)外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量檢測結(jié)果分析，該閘鋼絲繩已不符合規(guī)定要求，達到鋼絲繩報廢基準，為保障工程運行安全應(yīng)及時予以更換。

1.3 問題處理及原因分析

1.3.1 外部環(huán)境造成的自然損耗

閘門啟閉機鋼絲繩長期處于大氣或浸泡在水下，受高溫潮濕等環(huán)境因素以及部分水生物的影響，使鋼絲繩受到腐蝕和銹蝕，雖然采用了鍍鋅工藝,但鋅鍍層在水中微生物的侵蝕、水流的沖刷、鋼絲繩制造安裝應(yīng)力的逐步釋放等諸多因素作用下,不可避免地受到損傷、腐蝕，造成鋼絲繩直徑減小,降低了鋼絲繩的強度和韌性，通過日常的維護保養(yǎng)可以延長鋼絲繩的使用壽命，降低其損耗程度。但是由于該閘設(shè)計時缺少檢修閘門，上游長期擋水，無法將閘門提起對水下部分鋼絲繩予以全面有效的維護保養(yǎng)，導(dǎo)致該部分鋼絲繩損耗較為嚴重。

1.3.2 鋼絲繩養(yǎng)護自動化程度低

目前，國內(nèi)對水閘鋼絲繩的清洗、維護保養(yǎng)大多采用傳統(tǒng)的人工方式，受鋼絲繩的位置限制，其清洗、維護保養(yǎng)多需要人工輔以腳手架或吊籃，并根據(jù)維護具體位置的變化調(diào)整腳手架和吊籃，給鋼絲繩維護保養(yǎng)增加了難度，且保養(yǎng)的精細程度受限于工人的經(jīng)驗，存在一定的不確定性。鋼絲繩水下部分的養(yǎng)護難度更大，若無檢修閘門將水下鋼絲繩提出水面，維護保養(yǎng)質(zhì)量更加難以保障。隨著各行各業(yè)自動化、信息化程度越來越高，鋼絲繩維護保養(yǎng)自動化程度卻依舊不高，自動化養(yǎng)護設(shè)備在水利工程領(lǐng)域應(yīng)用較少。

1.3.3 鋼絲繩檢測手段較為落后

目前，鋼絲繩的日常檢查以人工觀察和手工摸排為主，水下部分檢測難度更大，人工檢繩不僅工作效率低、安全性差、易受人為因素影響，而且無法有效檢查鋼絲繩內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變化以及損傷，存在一定的缺陷。鋼絲繩無損探傷技術(shù)正在逐漸趨于成熟，在煤炭、冶金等行業(yè)得到了較好的實踐，但是有關(guān)各類水工設(shè)備安全檢測的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準中尚未規(guī)定如何對承力鋼絲繩內(nèi)部質(zhì)量進行檢測和評定，因此無損檢測手段在水利行業(yè)的日常管理中還未得到廣泛應(yīng)用。

2 水閘工程鋼絲繩日常管理的思考與建議

2.1 做好鋼絲繩的日常保養(yǎng)和檢查

堅持“經(jīng)常養(yǎng)護、隨時維修、養(yǎng)重于修、修重于搶”原則，根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準，定期做好鋼絲繩的日常維護保養(yǎng)工作。定期去除鋼絲繩表面的雜物、污泥，對鋼絲繩進行清洗；在鋼絲繩表面涂抹黃油作為防銹保護；對于長時間浸泡在水下的部分，在鋼絲繩表面包裹保鮮膜或塑料布等保護裝置，逐層纏繞至正常水位值以上。在日常管理中，應(yīng)將鋼絲繩作為易損部件進行定期檢查，并加強對技術(shù)人員的培訓(xùn)和指導(dǎo)，確保檢查到位、無遺漏。

2.2 完善鋼絲繩維護保養(yǎng)制度

隨著水利工程標(biāo)準化管理工作的推進，為更好地實行“管養(yǎng)分離”，確保維護保養(yǎng)水平不會“因人而異”，始終保持在同一水平，管理單位需建立鋼絲繩的維護保養(yǎng)標(biāo)準和流程，進一步規(guī)范維護保養(yǎng)程序和要求，確保日常維護保養(yǎng)到位，逐步提升鋼絲繩維護保養(yǎng)水平，從而延長其使用壽命。

2.3 積極引進新技術(shù)新設(shè)備

隨著科技的不斷進步，信息化管理水平不斷提升，鋼絲繩自動化、智能化養(yǎng)護裝置以及無損檢測手段等設(shè)備和技術(shù)已日漸成熟，為進一步提高鋼絲繩維護保養(yǎng)和檢測效率及可靠性，解決人工檢測問題，管理單位要主動尋求突破，積極引進新技術(shù)和新設(shè)備，大力推進管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，不斷提升鋼絲繩維修保養(yǎng)和無損檢測的自動化、智能化水平，進而有力推進工程精細化管理再上新臺階。

2.4 定期對鋼絲繩進行安全檢測

為確保閘門正常工作，防患于未然，除了對鋼絲繩進行正常的維護、保養(yǎng)以外，對其內(nèi)部損傷的定期安全檢測也非常重要，通過檢測可及時、有效、準確地判斷鋼絲繩的內(nèi)、外部缺陷，及早發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時進行維護或者更換新鋼絲繩，有效保障水閘的安全運行。

3 結(jié)論

水閘啟閉機鋼絲繩是水利工程中一個重要的承載構(gòu)件，對確保閘門正常啟閉起著非常重要的作用，要積極做好鋼絲繩的日常保養(yǎng)和檢查、完善鋼絲繩維護保養(yǎng)制度、積極引進新技術(shù)新設(shè)備、定期對鋼絲繩進行安全檢測等工作，進一步降低鋼絲繩的損耗程度，延長鋼絲繩使用壽命，促進水閘工程標(biāo)準化管理水平的提升■