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鋼絲繩失效原因分析及檢測(cè)注意事項(xiàng)

鋼絲繩失效原因分析及檢測(cè)注意事項(xiàng)
時(shí)間:2021.09.05
作者:中鋼國(guó)檢上海分公司
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摘要: 實(shí)踐證明,鋼絲繩的工作條件對(duì)其壽命影響極大,由于鋼絲繩一般都圍繞多種滑輪運(yùn)動(dòng),又承受很大的牽引力及繩與繩之間的摩擦力,工作時(shí)會(huì)經(jīng)常處于彎曲、變形狀態(tài),直接影響了鋼絲繩的使用壽命。 鋼絲繩在使用過(guò)程中受到交變應(yīng)力的作用,加上自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及鋼材物理特性的影響,鋼絲受到軸向應(yīng)力的作用會(huì)發(fā)生彈性伸長(zhǎng)變形。雖然股內(nèi)鋼絲的變形可以看成是同步的,但股與股之間卻存在相互微小的錯(cuò)動(dòng)。因此,鋼絲繩中鋼絲實(shí)際上是處于微動(dòng)磨損環(huán)境,微動(dòng)疲勞也可以視作微動(dòng)磨損與疲勞共同作用的結(jié)果,是鋼絲繩失效的主要原因。 ? 疲勞是造成鋼絲繩失效的另一個(gè)主要原因,鋼絲在很高的交變接觸應(yīng)力作用下,摩擦表面將產(chǎn)生疲勞裂紋,裂紋不斷擴(kuò)展,最終導(dǎo)致金屬顆粒從金屬表層脫落形成許多點(diǎn)蝕,從而造成疲勞磨損,直至相互連通造成鋼絲發(fā)生疲勞斷裂。 ? 并且,鋼絲繩內(nèi)部鋼絲表面的磨損與銹蝕往往共同發(fā)生,并且會(huì)相互影響,其交替作用加速了鋼絲間的磨損和老化。 ? 對(duì)于普通的微動(dòng)疲勞現(xiàn)象而言,在脫層階段的早期不會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)展性的微裂紋。隨著脫層階段的延續(xù),脫層材料不斷增多并氧化,磨蝕坑的尺寸也在增大,蝕坑底部會(huì)逐...
鋼絲繩失效原因分析及檢測(cè)注意事項(xiàng)

(圖:鋼絲繩失效原因分析及檢測(cè)注意事項(xiàng))

實(shí)踐證明,鋼絲繩的工作條件對(duì)其壽命影響極大,由于鋼絲繩一般都圍繞多種滑輪運(yùn)動(dòng),又承受很大的牽引力及繩與繩之間的摩擦力,工作時(shí)會(huì)經(jīng)常處于彎曲、變形狀態(tài),直接影響了鋼絲繩的使用壽命。

鋼絲繩在使用過(guò)程中受到交變應(yīng)力的作用,加上自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及鋼材物理特性的影響,鋼絲受到軸向應(yīng)力的作用會(huì)發(fā)生彈性伸長(zhǎng)變形。雖然股內(nèi)鋼絲的變形可以看成是同步的,但股與股之間卻存在相互微小的錯(cuò)動(dòng)。因此,鋼絲繩中鋼絲實(shí)際上是處于微動(dòng)磨損環(huán)境,微動(dòng)疲勞也可以視作微動(dòng)磨損與疲勞共同作用的結(jié)果,是鋼絲繩失效的主要原因。

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疲勞是造成鋼絲繩失效的另一個(gè)主要原因,鋼絲在很高的交變接觸應(yīng)力作用下,摩擦表面將產(chǎn)生疲勞裂紋,裂紋不斷擴(kuò)展,最終導(dǎo)致金屬顆粒從金屬表層脫落形成許多點(diǎn)蝕,從而造成疲勞磨損,直至相互連通造成鋼絲發(fā)生疲勞斷裂。
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并且,鋼絲繩內(nèi)部鋼絲表面的磨損與銹蝕往往共同發(fā)生,并且會(huì)相互影響,其交替作用加速了鋼絲間的磨損和老化。
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對(duì)于普通的微動(dòng)疲勞現(xiàn)象而言,在脫層階段的早期不會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)展性的微裂紋。隨著脫層階段的延續(xù),脫層材料不斷增多并氧化,磨蝕坑的尺寸也在增大,蝕坑底部會(huì)逐漸變得低洼不平并產(chǎn)生較大的塑性變形,由此而產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中,導(dǎo)致疲勞裂紋在坑底部萌生。
鋼絲繩結(jié)構(gòu)及使用過(guò)程中受力的復(fù)雜性使其微動(dòng)狀況十分復(fù)雜,鋼絲周向的表面刮傷在彎曲應(yīng)力作用下,極有可能演變?yōu)槠谖⒘鸭y并沿鋼絲徑向擴(kuò)展,從而降低鋼絲繩使用壽命。
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鋼絲繩內(nèi)部鋼絲之間摩擦力的存在,造成了鋼絲表面微動(dòng)損傷的發(fā)生,鋼絲表面在摩擦力作用下逐步發(fā)生塑性變形、加工硬化、劃傷、微動(dòng)磨損和銹蝕,從而導(dǎo)致鋼絲繩失效的結(jié)果。
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疲勞微裂紋的萌生、擴(kuò)展與受力有直接的因果關(guān)系,使用時(shí),鋼絲繩中的鋼絲要同時(shí)承受拉應(yīng)力、鋼絲間的接觸應(yīng)力及摩擦力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、圍繞滑輪彈性變形時(shí)的彎曲應(yīng)力以及與滑輪間的摩擦力等。
應(yīng)力集中會(huì)促進(jìn)疲勞微裂紋的萌生與擴(kuò)展,使用中的彎曲應(yīng)力增大也會(huì)提高疲勞微裂紋向鋼絲徑向擴(kuò)展的幾率和速率。所以,避免應(yīng)力集中和減小彎曲應(yīng)力可以減緩疲勞斷裂,延長(zhǎng)鋼絲繩的使用時(shí)間。
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通過(guò)對(duì)失效鋼絲繩拆股檢驗(yàn)并對(duì)斷口進(jìn)行分析,失效鋼絲繩內(nèi)部鋼絲表面均存在不同程度的磨損斑點(diǎn),斑跡明顯處還伴隨有裂紋。由于鋼絲繩內(nèi)層絲上磨損點(diǎn)數(shù)多,磨損深度大,往往在內(nèi)層絲上先發(fā)生斷裂,且不會(huì)立即在外層顯現(xiàn)出來(lái)。很多失效鋼絲繩的表面外層基本無(wú)損傷,內(nèi)層卻磨損、斷絲較嚴(yán)重,所以發(fā)生的較為隱蔽,如果不通過(guò)專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)根本無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
需要注意的是,雖然鋼絲繩的失效分析需要通過(guò)對(duì)鋼絲繩力學(xué)性能、繩芯及油脂性能、拆股鋼絲化學(xué)成分及鍍層性能等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),但只通過(guò)檢測(cè)并不一定能滿(mǎn)足鋼絲繩失效分析的需求。如果必要且具備相應(yīng)條件時(shí),還應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察,并對(duì)以下事項(xiàng)進(jìn)行必要的查看、問(wèn)詢(xún)、資料調(diào)閱、測(cè)量、拍照、記錄:
1、失效發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、使用環(huán)境、失效過(guò)程及失效前的異?,F(xiàn)象等;
2、現(xiàn)場(chǎng)鋼絲繩的特征勘察與描述;
3、鋼絲繩產(chǎn)品質(zhì)量證明書(shū)、驗(yàn)收檢驗(yàn)報(bào)告、安裝記錄等技術(shù)文件;
4、鋼絲繩產(chǎn)品使用設(shè)計(jì)規(guī)范或規(guī)程;
5、鋼絲繩日常使用、檢查、維護(hù)、保養(yǎng)等記錄;
6、鋼絲繩實(shí)物的規(guī)格型號(hào)、失效特征等;
7、與鋼絲繩接觸的卷筒、輪滑、支撐輥、連接等裝置的特征參數(shù)及現(xiàn)狀。
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對(duì)鋼絲繩失效分析了解之后,才能在使用過(guò)程中更好的把控鋼絲繩的狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題,保證使用的安全性。
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