钢丝绳损伤预防及岸桥起重机钢丝绳使用经验

来源：网络|发布时间：2022-05-06 14:44:08| 浏览数：...

一、概述

钢丝绳是由优质钢丝按一定规律加上绳芯或钢芯捡制而成，具有卷绕性好、承载能力大、质量轻、工作平稳无噪声、耐冲击及安全可靠等优点，广泛用于起重机以及各种张拉支承装登和装却工索其中。保证起重机高速重载和高可靠性的条件之一，就是对钢丝绳状态的良好维护。

二、钢丝纪损伤形式和预防

钢丝绳使用的安全性是人们关心的问题，因为钢丝绳的损伤或破断会引发重大事故。为了确保使用中的钢丝绳安全运行，掌提钢丝绳的损伤规律及防治方法是很有必要的。就起重机钢丝绳而言，其规格品种繁多、使用千差万别，随着使用时间的持续，都会出现损伤现象。主要损伤为磨损、疲劳、锈蚀、变形及过载。

1.磨损及预防

钢丝绳在操作时与其他物体接触并有相对运动，产生摩擦。

在机械的、物理的和化学的作用下，钢丝绳的表面不断磨损。磨损是钢丝绳最常见的损伤方式，一般分为外部磨损、变形磨损和内部磨损3种情况，相应断面形状如图1所示。

个

a）外部均匀磨损b）变形磨损c）内部席损图1磨损钢丝的典型断面形状

（1D外部磨损。外部磨损是钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽、老简壁、钧头等物体表面接触而引起的磨损。在外部磨损后绳径变细，外周表面的细钢丝被磨平。钢丝绳的外部磨损使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。由图2可以看出，单周磨损较全周磨损更恶劣，所以应尽可能使单周磨损的钢丝改为全周均匀磨损。如滑轮有螺旋形磨损槽会影响钢丝纪转动，出现异常磨损或单周磨损，日常检查中如发现有单周磨损就应查我原因并降低更换标准。

（②变形磨损。|单周磨损/

变形磨损是由于振40动、强控造成的钢丝盖

/全周磨损

绳表面控损，这是一黑30种局部磨损现象。实糖际操作中，容易产生蓝

变形磨摘的情况是诺

桥吊“挖井”作业时，起升纲丝绳动绳部05710分容易与集装箱摩钢丝绳直径减小率%

擦和勾挂；检查时应图2钢丝绳直径减小率与破断载荷让吊具放在地板上，降低率

钢丝绳放松，这时变

形的钢丝绳便会显现，应对变形处钢丝进行仔细检查，一般对起升钢丝绳采用交又绕法，让动绳处于内侧，减少钢丝绳和集装箱摩擦的机会。

（③内部磨损。在使用过程中，钢丝绳经过卷简或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧，每根细钢丝的曲率半径不完全相同，且由于钢丝绳的弯动，钢丝绳内部各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，使相邻股间的钢丝产生局部压痕深凹，构成了内部磨损。通常，选择线接触或面接触型的钢丝绳是减少内部磨损的有效途径。

经过试用发现，1770MPa以上强度等级钢丝绳及8股钢丝绳使用寿命，并没有明显比6股的1770MPa强度等级的钢丝绳长，且1770MPa以上强度等级钢丝绳僵性更大且操作不便。经综合比较，采用6股线接触1770MPa强度等级的钢丝绳更为有利。

2.疲劳及预防

（D弯曲疲劳。纲丝绳重复通过滑轮或卷简，无数次的弯曲，容易使钢丝产生疲劳、韧性下降，最终导致断丝。而疲劳断丝出现在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上。通常情况下，疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已经接近使用后期。

钢丝绳的弯曲疲劳寿命与D/d比值，即卷简直径或滑轮直径D与钢丝绳直径d的比值应>30，安全系数和钢丝绳结构均有密切的关系，设备订购时应尽量选择大的D/d比值。

（②拉伸、担曲和振动引起的疲劳。起重机钢丝绳在起动和制动时，变化的拉伸应力会引起全属疲劳，钢丝绳经常受到扭曲和板动也是产生疲劳的原因。疲劳损伤引起的断丝一般断口平齐，多半出现在表层钢丝上

（）防止钢丝绳疲劳损伤的途径。有条件的情况下，应尽可能选择大的D/d比值；在安排滑轮布局时，应尽量避免使钢丝绳反向弯曲，反向弯曲的破坏约为同向弯曲的2倍；尽可能选择结构好的钢丝绳，如WS，TX型等线接触钢丝绳。

3.绣蚀及预防

钢丝绳一般在露天使用，日晒雨淋会使钢丝绳腐蚀。因腐蚀而形成的腐蚀抗成为应力集中点、疲劳裂纹的来源，腐蚀使钢丝绳的截面积减小、弹性和承受冲击的能力降低。

防止钢丝纪铸蚀损伤的方法有两种，一种是勤涂油，对于经常处于运动状态的钢丝绳涂油是必不可少的。实际操作中要根据实际情况定，一般在使用2个月后钢丝绳最初的含油堂即干枯，钢芯绳则变短，其后如不加油则断丝现象会加剧。另一种是对使用环境悉劣、相对运动较少的钢丝绳可选择镀锌、镀铝等形式的绳，能有效地防止钢丝绳的腐蚀。

4.变形及预防

很多钢丝绳严重损坏是国为钢丝绳事先受到塑性变形损伤而没有引起人们的足够注意引起。变形的主要原国有多种。

（）外伤。在操作过程中，钢丝绳与其他部件不正常的接触容易造成外伤。最明显的外伤是钢丝绳在汾轮里脱槽或在卷简上跳出绳槽，使钢丝绳局部轧坏。对设备上没有防脱精措施的滑轮进行防脱槽指板加装（主要有拖缆小车牵引绳滑轮、前大果倾转滑轮和吊具上架起升滑轮等），改进后效果明显，未再出现跳槽现象。

（②压清。钢丝绳在卷筒上老乱后容易产生压溃现象，由压遗造成的钢丝绳损伤会在局部迅递出现断丝与压局的痕迹，强度急剧下降。防止的措施是应按设计规范选择滑轮与卷筒的偏角，必要时可在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。

（）扭结。钢丝绳在局部担曲后产生的永久变形叫做扭结。

扭曲的方向与钢丝绳旋向一致的为正担结，反之为负扭结。普通钢丝绳带有自转性，绳受拉力时绳股会向倒拾方向旋转，这是造成钢丝绳担结的原因。钢丝绳在扭结损伤后强度将显著降低，正扭结的强度只有原强度的60%~80%，负扭结的强度还不到原强度的50%，严重时强度将降低到只有原来的10%~20%。

实际操作中，发生扭结的情况大部分发生在更换钢丝纪等需大量放松钢丝绳后再拉紧的工况，试用过发生较严重正扭结的钢丝绳，使用寿命只有1个月。因此为安全起见，一旦钢丝绝发生扭结就必须报度。为防止钢丝绳扭结可采取一些措施，如加强换绳松绳时的监护，主要是在吊具的周围，发现有扭结迹象立即停止操作、释放还原。

5.过载及预防

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破断载荷的1/10-l/5，叫安全负荷（钢丝绳允许承受的额定静负荷）。

但钢丝绳实际上处于运动状态，钢丝绳在工作时除了要承受货

物、自重等静载荷外，还要受到国加速度和冲击引起的动载待，因弯曲、摩擦引起的附加载荷等。因此，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，钢丝绳往往由此而发生过载。

因过我而破断的钢丝绳，其断口里松散扶，钢丝断口位置大多数不在一起，绳芯外露。过载的钢丝纪即使不发生断裂事故，也会大大地缩短其使用寿命。为了防止钢丝绳过载，应采取一些措施。

（D正确选用安全系数，力求减少静载荷以外的其他载荷对钢丝绳的影响。弯曲载荷可以通过加大滑轮和卷简直径来减小；动载荷可以通过提高起重机司机的操作水平、改进起重机性能未减少；摩擦阻力可以通过及时补充润滑油未减少等。

（②严格遵守安全操作规程，社绝人为的超负荷现象。

（3）在起重机上安装负荷指示器、超负荷限制器或报警器，消除过载现象。

曾发现设备司机在遇到起吊超重箱发生保护跳停后，采取频繁复位的操作方式继续吊超重箱，这将对设备包括钢丝绳产生不良影响。经过技术员修改程序，超载后不再允许司机自行复位，可有效防止此种现象的发生。

三、岸桥钢丝经使用经验

除了上述几种钢丝绳的基本损伤类型外，容易被忽视的是滑轮对钢丝绳寿命的影响。公司在长期实践当中发现，金属滑枪的硬度太高或太低都对钢丝绳不利。滑轮硬度太高，显然对钢丝绳的磨损比较大：滑轮的硬度太低，钢丝绳容易在滑轮槽上刻出螺纹状的椅，同时在钢丝绳的压力作用下，等于对螺纹槽进行硬化处理，当钢丝纪运动时，螺纹槽就像据子一样损坏钢丝绳并使钢丝绳的各绝股受力不均衡。这种情况下，钢丝绳的损坏主要表现为单股绷紧和单周磨损，在1”、2*桥原机配的滑轮中就有出现过，一般新钢丝绳更换后使用1个月便出现这种情况，在更换滑轮后故障便会消失。现在，公司自己刺图送外加工滑轮，消轮槽的硬度在45~50HRC，比钢丝绳的硬度略高。实淡证明，这样的硬度可以保证滑轮和钢丝绳寿命的合理使用：另外，对于滑轮和钢丝绳的直径比例，起升机构应选择30：1至少要28：1以上，否则将是著的影响纲丝绳的使用寿命。

1.钢丝绳的检查方法

钢丝绳的检查主要是查看钢丝绳的使用情况是否已经达到更接标准，但判断钢丝绳是否应该更换比较复余。实际使用中，钢丝绳并不是处于理想的容易判断的状态。可能磨损不大但却有断丝：有断丝却分布很广，但都没有达到更换标准；磨损不大但使用时间比较长、有锈蚀现象等。所以一般不能根据单一的更换标准，必须积累比较丰富的经验，根据各个参数来判断，比如使用时间、箱量、钢丝绳磨损后的直径等标准综合判断，才能充分利用钢丝绳的使用价值。

钢丝绳的检查因不同的设备而有所不同，应根据钢丝绳的绕法和桥吊须繁作业的范围未判断钢丝绳中最薄弱的位置，起升绳一般在前门框横梁前后15m的范围内，让桥吊动作未检查钢丝绳，一般直径最小、断丝数最多的绳段在这里就能查出；而伞引绳则在主小车处于最前端和最后端时钢丝绳最细。钢丝绳的直径检查是用游标卡尺在最细的钢丝绳段测量股和股之间的距离，取多点测量后平均后得出：断丝数按1根粗丝

折算1.7根丝细计算：其他参数如使用时间和箱量则靠记录和统计得知。另外，严重塑性变形或其他严重损伤的必须马上更换。

2.钢丝绳的更换

钢丝绳的更换标准详细参照国标，其中起升绳的更换标准可适当放宽。钢丝纪的更换是起重机维护量最大的工作项目，在起重机维修成本中占很大部分并且关系到设备的安全使用，因此更换钢丝绳标准必须足够准确，才能在成本和安全之间达到平衡。

（）起升和小车牵引绳。公司2004年之前全部使用日本制造的钢丝绳，柔韧性较好、残余应力小、质量比较稳定。一般要求磨损达到7%时更换。实酸中发现，小车牵引钢丝绳按照这个标准更换比较准确，一旦超过，钢丝纪破新可能性就很大；对起升绳，一般是延长到10%更换，这时偶尔会出现断丝，但断丝数均在允许范围内，而当磨损超10%之后，钢丝绳强度急剧下降，不能再继续使用。2004年之后，钢丝绳全部采用国产绳。国产绳和进口绳的性能明显不一样，国产绳表面硬度较大、柔韧性较差，钢丝绳制造时的残余应力比较大、容易打结，这点从钢丝绳更换时就可以明显看出。国产钢丝绳在使用中磨损不明显而断丝明显，国此国产钢丝绳的更换主要按照断丝教进行。

公司的因产小车牵引绳在1、2’、3'桥吊上试用过，直径16mm的绝，一般使用3-4个月就达到更换标准，即断丝数量达到更换标准：进口绳一般可达到10~12个月。因此，建议小车牵引绳（小直径绳）采用进口。

②俯仰钢丝绳。俯仰钢丝绳因为工作量不大，因此磨损量也不大，直径减少量很小，其损伤主要是疲劳和锈蚀。

公司所有桥吊的俯仰钢丝绳均换过，经过对钢丝绳的观察、解剖对比，积累了一些使用经验。对各桥吊俯仰绳进行几次专项检查，11、2”曾因意外损伤有断丝，中、5°因使用时间长有断丝，

6“、7”使用5年没有断丝。因为俯仰钢丝绳的特殊性，建议对俯仰钢丝绳的更换标准进行规定，根据使用经验，俯仰钢丝绳使用寿命可定在7年。

如41、5°的俯仰钢丝绳从1994年开始使用到2005年更换，使用周期约为10年，断丝教符合更换标准（后来均采用7年一换的标准），断丝位置在梯形架上的钢丝绳固定头与前大梁上的第一个滑轮之间，这段钢丝绳是俯仰钢丝绳的育点，它不通过任何滑轮，处于静止状态，因为位置比较特殊，平时检查、润滑不到，所有的桥吊都有这样的问题。

2012年公司更换了10桥的俯仰钢丝绳，截取前大采挂钧时第一个清轮之间的一段钢丝绳并解剖拍照（图3），状态比较好，该钢丝绳为进口绳，共使用7年，从实际使用情况看，采用7年一换的标准比较安全和经济。

（3③钢丝绳的润滑

保养。钢丝绳的使用寿

命与钢丝绳的润滑保

养密切相关，钢丝绳在

工作时与滑轮等接触

并有相对运动，产生摩擦，对钢丝绝钢丝产生磨损，加油后降低绳与

紧简和器轮的学格同图3余邻领兰施示例

时降低钢丝绳内部摩擦，从而降低钢丝绳的磨损，延长钢丝绳的使用寿命。钢丝绳一般在露天使用，目晒雨淋会使钢丝绳腐蚀。涂油后阻新电锈蚀介质和钢丝绳接触，可以有效减少钢丝绳锈蚀，减少钢丝绳的表面应力集中，防止钢丝纪强度降低。

（④钢丝绳润滑油性能的一般要求。附着力强，能克服钢绳高速运动甩油、滴油现象：润滑性好，始终保持钢丝、股绳间处于良好的润滑状态：防绣性好，能有效延长钢丝绳的使用寿命；通用性强，适应多种用途钢丝绳和宽广的温度范围。

公司在6”桥吊做过试验，在4条起升绳上涂不同品牌的润滑油（分别为鹰牌、超化、安致勤，观察使用效果。根据试验结果，目前采用超化牌润滑油性价比较高。根据有关资料，钢丝绳最初的含油量可维持寿命的40%。但实际使用中是根据实际情况定，一般在使用2个月后，钢丝绳最初的表面含油量即千枯，钢芯绳则变短，一般只有1个月左右，表面就很干了，其后如不加油则出现断丝的可能性很大。

目前，在钢丝纪更换的第一个月不涂润滑油，依靠钢丝绳自身的含油量维持润滑，第二个月开始保养，根据作业情况，一般可以维持3-4个月，一台设备的钢丝绳一般共做3次润滑，随着润滑次数的增多，钢丝绳表面的润滑油结皮现象增多、效果变差，这时钢丝绳也到达使用寿命后期。如果润滑油容易结皮，只涂一次油便结皮严重，会影响后续润滑，明显影响钢丝绳的使用寿命和检查。国此，选择润滑油的标准，除了价格外，是否容易结皮也是一个容易判断的重要标准。

3.钢丝绳的国产化

钢丝绳的国产化同其他配件国产化一样，都是公司精细化管理和成本控制的需要，进口配件供货周期长、不一定完全符合实际需求，国产配件质量和工艺不断提高，部分配件性价比甚至超过进口配件，供货周期短，国此国产化是一条必由之路。公司海天码头的桥吊使用的钢丝绳2004年实现了国产化，由于该码头的桥吊品种规格较多，相应使用的钢丝绳品牌、规格也较多。对比了钢丝绳的使用情况（起升绳），每米国产钢丝绳是日本连口钢丝绳价格的57%，但使用寿命是进口钢丝绳的7034%，因此国产钢丝绳是可以替代日本进口钢丝绳并且在性价比上存在优势，但国产钢丝绳质量稳定性不佳，其体使用时需要注意，特别在其使用寿命后期更应信加注意，需加强日常巡检工作。

目前国产钢丝绳用于桥吊起升和俯仰机构，起升更换主要按照断丝数更换，更换时钢丝绳的表面磨损情况还比较好，这是区别进口绳的一个特点，应加以注意；俯仰绳因磨损和断丝都不明显，其失效主要为锈蚀，更换主要按照年限更换。小车绳根据实际使用情况，考虑安全，仍然采用进口钢丝绳。

四、结论

钢丝绳的几种损伤形式及相应预防措施以及基于多年的使用经验，对岸桥钢丝绳的润滑保养进行总结。随着国内生产技术的提高，国产绳的质量有了很大提高，对比国产和日本产的钢丝绳的使用情况，大直径钢丝绳的性价比已经超过进口绳，因此公司现在使用的大直径钢丝绳已经全部采用国产绳，但是因内的细钢丝的生产水平和国外仍有差距，实际使用也不理想，因此小直径钢丝绝仍然使用进口绳。