钢丝绳正确使用:钢丝绳常见使用缺陷
钢丝绳正确使用:钢丝绳常见使用缺陷扭结断丝(图3-4):钢丝绳由于松弛造成扭结现象后出现的断丝。断口平整光滑似镜面。过载断丝(图3-2):钢丝绳承受过载负荷或冲击力多大所造成的,正常使用过程中很少出现。断口形状类似正常拉断,呈现杯塑性收缩,单纯过载钢丝破坏部位分散,伴有冲击、折弯时又集中在一股中。磨损断丝(图3-3):这种断丝是在钢丝磨损极其严重时才会出现,断口形状两侧呈斜茬、断口扁平。锈蚀断丝(图3-5,3-6):锈蚀严重的钢丝绳使用后期会出现这种断丝。断口形状不整齐、呈针尖状。剪切断丝:钢丝在某一拐角上被硬性拉断形成的断丝。断口呈剪切状。
随着使用时间的持续,钢丝绳将会出现各种损伤现象。一旦出现故障(缺陷)将是不可修复的。
- 断丝
钢丝绳的断丝一般可分为:疲劳断丝、磨损断丝、锈蚀断丝、剪切断丝以及过载断丝、扭结断丝等。后两种断丝是属于事故状态下发生的。
断丝断口形状
疲劳断丝(图3-1):钢丝绳通过滑轮或卷筒时,在容许应力作用下承受一定反复弯曲次数后,由于金属疲劳而引起的断丝。断口形状平齐,像刀切一样,只有一小部分是最后被拉断。疲劳断丝出现在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上。
磨损断丝(图3-3):这种断丝是在钢丝磨损极其严重时才会出现,断口形状两侧呈斜茬、断口扁平。
锈蚀断丝(图3-5,3-6):锈蚀严重的钢丝绳使用后期会出现这种断丝。断口形状不整齐、呈针尖状。
剪切断丝:钢丝在某一拐角上被硬性拉断形成的断丝。断口呈剪切状。
过载断丝(图3-2):钢丝绳承受过载负荷或冲击力多大所造成的,正常使用过程中很少出现。断口形状类似正常拉断,呈现杯塑性收缩,单纯过载钢丝破坏部位分散,伴有冲击、折弯时又集中在一股中。
扭结断丝(图3-4):钢丝绳由于松弛造成扭结现象后出现的断丝。断口平整光滑似镜面。
- 磨损
钢丝绳的磨损和绳径变细是密切相关的,实际检测中,一般通过对钢丝绳的直径测量来测定其磨损程度的,另外借助于无损检测设备可定量测量磨损造成的金属截面积损失百分比LMA。
绳径变细分为正常变细和磨损变细两类。新绳悬挂后,通常在使用后不久,直径变细的速度较快,当变细到公称直径附近时(大约挂绳使用两周时间,钢丝绳表面无磨损发生),出现暂时稳定期,随着钢丝表面磨损开始,直径又渐渐地变细。前期的变细是由于钢丝绳捻制结构引起的伸长而变细,属于正常变细,钢丝绳的破断拉力不但不会损失,反而会因钢丝绳结构更加紧密而增强,对使用是有好处的;后期的变细是由于钢丝磨损和绳芯腐蚀变质等原因造成,成为磨损变细。
磨损变细的原因很多,有的是由于长时间的机械磨损,包括钢丝绳表面和股间各钢丝之间的磨损;有的则起因于绳芯缩细和局部缩细(受冲击力或遇到火焰喷射使绳芯烧毁);还有的是因钢丝绳局部锈蚀和断丝造成金属断面的减小。
钢丝绳的机械磨损一般可分为:外部的均匀磨损、变形磨损、内部磨损、单面磨损和挤压磨损。如图2-6所示为单丝磨损的几种断面形状,图2-7所示为整绳磨损的两种截面形状。
磨损后的钢丝绳断面形状
(1)外部均匀磨损:纯机械磨损,由于钢丝绳在使用过程中与滑轮、卷筒等接触而产生的钢丝磨损,这种磨损在正常情况是均匀的。
(2)变形磨损:局部磨损,因钢丝绳与滑轮经常产生慢性位移,钢丝绳在滑轮上剧烈振动、冲击或者由于滑轮与卷筒中心偏移而产生的咬绳现象造成的磨损。这种变形磨损因局部挤压而变形,其钢丝横断面在挤压处向两旁伸展成翅状。从外表看,钢丝的宽度扩展,虽钢丝截面积并未显著变化,但局部挤压处钢丝材质硬化,极易造成断丝。
(3)内部磨损:钢丝绳在使用过程中,经过卷筒或滑轮时,钢丝绳所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧,同时,由于钢丝绳的弯曲,股中钢丝产生移动,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(刻痕)。当反复循环拉伸弯曲时,在深凹处则产生应力集中而被折断。内部磨损钢丝断口呈齿形,表面圆滑凹陷。
(4)单面磨损:钢丝绳在绳槽不光滑的滑轮上或滑轮不转时钢丝绳运行而产生,在地辊和地面上产生的硬性摩擦也会产生这种磨损。
(5)挤压磨损:钢丝绳在安装或处于松弛状态下,可能摔落在滑轮外面或轮缘破损处,如果没有及时发现,起动时钢丝绳与轮缘破损处相摩擦,会造成这种磨损现象。
- 锈蚀
钢丝绳的锈蚀(生锈、腐蚀),是钢丝绳的金属表面受周围介质化学或电化学作用而产生的破坏现象。虽然钢丝绳在使用过程中加注润滑油,但表面水还是能很快沿钢丝绳单线间形成的毛细管渗透到内部的间隙里,由于外层的润滑油、油泥的覆盖,渗入钢丝绳内部的水分不易干燥而滞留于绳芯中,从而腐蚀绳内部;另外,使用环境中水分或气体中含有的腐蚀性物质也会加剧钢丝绳的腐蚀。人为地观察钢丝绳外部锈蚀可以发现,而内部锈蚀则很难发现和评价,而钢丝绳无损检测能满足检测出内部、外部锈蚀情况,并且判断由锈蚀造成金属截面积损失百分比LMA,进而评估锈蚀造成破断力损失百分比。在实践中锈蚀对钢丝绳机械性能的影响,远远超过断丝和磨损的影响。
典型的钢丝绳锈蚀缺陷
拆股后内层钢丝的明显锈蚀
拆股后绳芯完全干燥无油脂,失去支撑和润滑作用
- 变形
钢丝绳失去它的正常形状而产生的畸形成为“变形”,这种变形会导致钢丝绳内部应力分布不均匀。
(1)波浪形
波浪形使钢丝绳无论在承载还是在卸载状态下,其纵向轴线呈现螺旋线形状。这种变形不一定导致强度的损失,但变形严重时,可能产生跳动造成钢丝绳传动不规则。长期工作之后,会引起磨损加剧和断丝。
波浪形变形
(2)笼状畸变
篮形或笼状畸变也成为“鸟笼形”、“灯笼形”,是由于绳芯和外层股的长度不同产生的结果。例如当钢丝绳以很大的偏角绕入滑轮或者卷筒时,它首先接触滑轮的轮缘或卷筒绳槽尖,然后向下滚动落入绳槽的底部。这个特性导致对外层绳股的松散程度大于绳芯,因而使钢丝绳股和绳芯间产生长度差。
钢丝绳绕过“致密滑轮”即绳槽半径太小的滑轮时,钢丝绳被压缩使绳径减小,同时造成钢丝绳长度增加。如绳股的外层被压缩和拉长的长度大于钢丝绳绳芯被压缩和拉长的长度,这种情况下就会再次形成钢丝绳绳股与绳芯间的长度差。
在这两种情况下,滑轮和卷筒均能使松散的外层股移位,并使长度差集中在钢丝绳缠绕系统内某个位置上出现篮形或笼状畸变。
笼状畸变
(3)绳芯或绳股挤出/扭曲
这一钢丝绳失衡现象表现为外层绳股之间的绳芯(对阻旋转钢丝绳而言则为钢丝绳中心)挤出(隆起),或钢丝绳外层股或绳股有绳芯挤出(隆起)的一种篮形或笼状畸变的特殊型式。
绳股挤出/扭曲
(4)钢丝挤出
钢丝挤出是一些钢丝或钢丝束在钢丝背对滑轮槽的一侧拱起形成环状的变形。
阻旋转钢丝绳内部绳股突出
(5)绳径局部增大
钢丝绳的直径发生局部增大,并能波及相当长的一段钢丝绳,这种情况通常与绳芯的畸变有关系(如在特殊环境中,纤维芯由于受潮而膨胀),结果使外层股受力不均衡 造成绳股错位。
由于绳芯扭曲变形,使局部绳径增大
(6)局部压扁
通过滑轮部分压扁的钢丝绳将会很快损坏 表现为断丝并有可能损坏滑轮衬垫。
局部压扁
(7)扭结
扭结是由于钢丝绳成环状在不允许绕其轴线转动的情况下被绷紧造成一种变形,其结果是出现捻距不均而引起过度磨损,严重时钢丝绳将产生扭曲,以致仅存极小的强度。
扭结变形
(8)弯折
弯折是由于外界影响因素引起的钢丝绳的角度变形。