钢丝绳的主要损坏形式【门机钢丝绳常见损坏形式及防治措施】

　　【摘 要】门座起重机简称门机、门吊，是港口主要生产设备，钢丝绳作为门机的三大安全构件之一，对门机正常使用有不可替代的作用，本文通过对门机钢丝绳在使用过程中常出现的磨损、疲劳断丝、锈蚀、变形、过载等损伤形式进行研究分析，造成损伤的原因，提出相应的防止方法，以延长钢丝绳的使用寿命，保障码头安全生产。
　　【关键词】门机；钢丝绳；损伤；防治方法
　　钢丝绳损伤或破断而引起的重大事故时有发生，为了确保使用中钢丝绳的安全，掌握钢丝绳的损伤规律及防止方法很有必要。结合我港门机用钢丝绳过去几年的使用情况，总结归纳其主要损伤形式有以下几种：磨损、疲劳断丝、锈蚀、变形、过载。
　　1 磨损：
　　钢丝绳在工作时与其它物体接触并有相对运动，产生磨檫，表面不断磨损。磨损是钢丝绳最常见的损伤形式，一般分为内部磨损、外部磨损和变形磨损三种情况。
　　1.1 内部磨损：起重机在使用过程中，钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧，各根细钢丝的曲率半径不可能完全相同。同时，由于钢丝绳的弯曲，钢丝绳内部各根细钢丝就会相互产生作用力并且产生滑移，这时股与股之间接触应力增大，使相临股间的钢丝产生局部压痕或凹陷。当反复循环拉伸弯曲时，在凹陷处产生应力集中而被折断构成了内部磨损。
　　1.2 外部磨损：钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽、卷筒钩头等物体表面接触而引起的磨损属于外部磨损。外部磨损后，绳径变小，绳外周表面的细钢丝被磨平。钢丝绳的外部磨损使其承受载荷的钢丝截面积减小，钢丝绳的破断载荷也相应降低。由于码头作业船型相对较固定，钢丝绳的磨损较重部位集中在门机改向滑轮及门机象鼻梁前端滑轮处，所以应尽可能将局部较重磨损现状改为全周均匀磨损，其方法为卷筒预留2-3圈钢丝绳中途通过截头法延长钢丝绳使用寿命。
　　1.3 变形磨损：变形磨损是由于振动、碰撞造成的钢丝绳面撞损，这是一种局部磨损现象。如卷筒表面的钢丝绳受到其他物体的撞击，起重机起升钢丝绳相互打缠，或者由于滑轮与卷筒中心偏斜，抓斗上下箱滑轮绕入绕出偏角较大而产生的咬绳现象，都会使钢丝绳产生变形磨损。这种变形磨损是因钢丝绳局部受挤压而变形，其钢丝横断面在挤压处向两旁伸展成翅形。从外表看，钢丝宽度扩展，虽钢丝绳截面积减少不多，但局部挤压处的钢丝表面材质硬化了，极易断丝。变形磨损的防止：减少钢丝绳的碰撞，滑轮与卷筒的夹角不大于2.5°（卷筒为有槽卷筒）。
　　2 疲劳断丝：
　　疲劳断丝是钢丝绳后期的常见现象，钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲疲劳和拉伸、扭曲、振动引起的疲劳。门机钢丝绳在卷筒和滑轮上绕上绕下，无数次的弯曲，使钢丝绳产生疲劳，韧性下降，导致断丝。疲劳断丝出现在弯曲程度最厉害的一侧的外层钢丝绳上，疲劳引起的断丝特征：一般是断口平齐，多半出现在钢丝绳外层钢丝上。防止方法：良好的润滑可增强钢丝绳的耐疲劳性能。在条件允许的情况下尽可能加大卷筒和滑轮的直径。避免钢丝绳反向弯曲和采取结构好的钢丝绳 。
　　3 锈蚀：
　　锈蚀的出现说明钢丝绳缺少润滑而导致腐蚀，在某些情况下，外层钢丝出现明显的点状锈痕， 最终出现断丝。钢丝绳在漏天情况下使用，日晒雨淋会使钢丝绳腐蚀，因腐蚀而损坏的钢丝绳表面存在氧亲和性的差异，使表面的某一局部金属成为阳极，另一临近的局部金属成为阴极，形成了大量的微电池。在微电池的作用下，表面形成很多圆形腐蚀坑，并逐步加深。这些坑就成了应力集中点，成为疲劳裂纹的源泉，使钢丝绳的截面积减少、弹性和承受冲击的能力降低。
　　防止钢丝绳锈蚀损伤的方法有两种；一是勤涂油，对于经常处于运动状态的钢丝绳涂油是必不可少的。实验表明，涂油钢丝绳在实验后期发生的断丝约为不涂油的一半。钢丝绳最初的含油量只能维持其使用寿命的40%，其后如不加油则断丝急剧增加。二是对使用环境恶劣、相对运动较少的钢丝绳可选择镀锌、镀铝等特种钢丝绳。这些钢丝绳暴露在大气中的镀锌或镀铝表面会形成氢氧化锌和氢氧化铝薄膜，能有效地防止钢丝绳的腐蚀。
　　4 变形：
　　一般是机械损伤造成的，严重时对钢丝绳的强度有极大影响。很多断绳事故都是因为钢丝绳由于变形损伤而没有及时发现，结果造成事故。变形主有以下几种：
　　4.1绳芯脱出：在操作过程中，钢丝绳由于一端固定另一端绕自身轴线紧捻。这时外层钢丝绳变短，内层钢丝绳变长内层钢丝绳被挤出钢丝绳外。
　　4.2压溃：钢丝绳在卷筒上卷乱后容易产生压溃现象，钢丝绳在卷筒上卷乱时，相互倾轧，在操作时会发出“轧吱轧吱”的声响。由压溃造成的钢丝绳损伤会在局部迅速出现断丝与压扁的痕迹。防止的措施是应按设计规范选择滑轮与卷筒的偏角，在门机起升机构中设置排绳器或者压绳装置，防止钢丝绳出现卷乱现象。
　　5 过载：
　　钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长，当载荷超过弹性极限时，钢丝绳就可能断裂。通常把钢丝绳承受的静载荷控制在其破断载荷的1／10—1／5，即安全负荷。安全负荷表示的是钢丝绳允许承受的额定静负荷。但钢丝绳实际上往往处于运动状态，在工作时除了要承受吊载、自重等静载荷外，还要受到因加速度和冲击引起的动载荷，因弯曲引起的附加载荷，因摩擦引起的阻力载荷等。由此可见，当除了静载荷以外的其他载荷增多时，实际的安全系数就降低了，钢丝绳往往由此而引起过载。
　　因过载而破断的钢丝绳，其断口呈松散状，6股的钢丝绳断口位置大多数不在一起，绳芯外露，这是钢丝绳因过载而断裂的特征。过载的钢丝绳即使不发生断裂事故，也会大大地缩短使用寿命。
　　为了防止钢丝绳过载，可采取以下措施：
　　5.1 正确选用安全系数，力求减少载荷以外的其他载荷对钢丝绳的影响。严格遵守安全操作规程，杜绝人为的超负荷现象。
　　5.2 在起重机上安装负荷指示器或超负荷限制器或报警器，消除过载现象。
　　除了以上六种钢丝绳的基本损伤类型外，还有高温辐射等因素也会给钢丝绳造成损伤。
　　总的来看，钢丝绳的损伤一般是有规律的，关键在于如何去进一步认识这些规律，从而有效地避免事故，尽量延长钢丝绳的使用寿命。本文通过对门机钢丝绳常见损伤形式的分析研究，总结出钢丝绳损伤规律，在减少了门机使用过程中材料消耗的同时也保障了安全生产的顺利进行，为同行业提供了参考资料。
　　参考文献
　　[1]《港口装卸2007-1期》
　　[2]《电动装卸机械构造与修理》
　　[3]《园股钢丝绳标准GB1102-74》
　　[4]《起重机设计规范GB3811-83》
　　作者简介：
　　张国梁（1983，5-），男，籍贯：山东烟台，本科，龙口港集团有限公司，副队长。