悬臂门吊钢丝绳的失效分析及防范措施

悬臂门吊钢丝绳的失效分析及防范悬臂门吊钢丝绳的失效分析及防范 措施措施 摘要摘要哈大客运专线轨道板铺设工程现场使用的悬臂门吊处于作业频繁 工作强 度高 日晒雨淋环境恶劣 且施工作业属于高空作业 最高离地面达到 35 米 安全风险很大 对门吊钢丝绳可能发生的损坏失效及时进行分析并采取相应措 施 对预防起重作业过程中重大事故的发生 确保安全生产 能起到一定的指 导作用 关键词关键词 悬臂门吊 钢丝绳失效 分析 对策 一 使用工况简介 哈大轨道板厂承建哈大客运专线 tj 3 标承担了 27 11km 的轨道板铺设任务 每 块轨道板最大重量约 6t 项目在施工现场配置 2 台自行式悬臂门吊 tlml 型 10t 2 台 进行轨道板吊装 铺设作业 施工现场均为 20 米以上的高空作业 对各种安全因素要求高 门吊设计起重能力为 10t 最大起升高度为 40m 门吊 钢丝绳规格为 6 19 w 公称直径为 14mm 本吊机设计了专用吊具 起升机 构由四台同型号电动卷扬机驱动 为确保卷扬机的同步性能 其中两台卷扬机 采用同一根钢丝绳按一点起吊方式绕向 另两台采用两根等长钢丝绳按二点起 吊缠绕方式 实现被提升的轨道板 四点起吊 三点平衡 的目标 设计吊装 能力 300 块 天 施工现场处于哈尔滨地区 气候多变 夏季湿润多雨 空气湿 度大 对钢丝绳等金属物具有较强侵蚀性 二 钢丝绳损坏的主要表现形式及相应措施 通过一段时间的使用与观察 门吊钢丝绳在使用过程中均会出现不同程度的损 坏与失效现象 有时候十几天下来就得换一根 不同程度的影响到安全生产与 施工的连续进行 既影响生产 又存在安全隐患 其主要的表现形式有如下几 种 通过对钢丝绳损坏情况判断与分析 损坏失效的主要形式有 磨损损坏 疲劳 断丝 锈蚀损坏 变形 咬绳 过载等 对以上经常出现的损坏必须及时采取 相应对策措施 预防吊装作业过程中重大事故的发生 1 磨损损坏 在吊装轨道板过程中发现 提升段的钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽 卷 筒壁等部件表面接触而引起外周表面钢丝磨平 钢丝绳绳径变细 钢丝绳截面 减少 外层钢丝绳磨损变形 在卷扬机缠绕段的钢丝绳股间和股内也存在钢丝 磨损变形 出现内部磨损 在使用过程中 由于钢丝绳的弯曲 钢丝绳内部各 根细钢丝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 相 邻股间的钢丝产生局部压痕深凹 构成了内部磨损 防止或减缓钢丝绳磨损损坏应做到 合理进行润滑 为降低钢丝绳的损伤速度 延长其使用周期 必须根据钢丝绳 的性属和条件 合理选择钢丝绳的种类和与之匹配的润滑剂 定期对钢丝绳的 表面进行润滑处理 以减少磨擦作用 这对延长钢丝绳的使用寿命有着极其重 要的作用 不可忽视与钢丝绳紧密接触的卷筒 滑轮和钢丝绳压板等附件的材质 表面质 量及过渡圆角对钢丝绳的寿命影响 及时修复运行过程中卷筒滑轮等磨起的毛 刺 否则会造成钢丝绳的剧烈磨损 恶性循环 拉锯运动是提升中要力求避免 的 2 疲劳断丝 钢丝绳循环往复通过滑轮或卷筒 处于反复不断弯曲的工作状况 使钢丝产生 疲劳 韧性下降 最终导致断丝 由于振动 碰撞造成的钢丝绳表面变形磨损 如卷筒表面的钢丝绳受到其它物体的撞击 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而产生的咬绳现象 都会使钢丝绳产生变形磨损 极 易断丝 通常情况下 疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已经接近正常使用周期的后期 应 有计划的做好更换钢丝绳的准备工作 结合工程施工具体情况 进行方案优化 设计 具备条件时 尽可能选择结构好的钢丝绳 如 ws tx 型等线接触钢丝绳 使用这些钢丝绳能成倍地提高使用寿命 3 锈蚀损坏 悬臂门吊长期在野外使用作业 钢丝绳因日晒雨淋容易锈蚀 尤其是在有害气 体与恶劣环境下使用的钢丝绳 因腐蚀造成的受损和失效现象就更严重 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 实践表明 涂油钢丝绳在后期发生的断丝约为不涂油 的半数 一根钢丝绳最初的含油量只能维持寿命的 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 变形损坏 在操作过程中 钢丝绳与其它设备不正常的接触容易造成外伤 最明显的外伤 是钢丝绳在滑轮里滑槽 在卷筒上跳出挡板 结果常常使几十米乃至数百米的 钢丝绳因为局部轧坏而报废 防止钢丝绳外伤的关键在于完善起重机设备 滑轮 应设置可靠的防滑槽挡圈 挡圈与滑轮外圈的间隙不大于钢丝绳直径的 1 5 卷筒上的钢丝绳不能松弛太多 以防绳圈跳出挡板在缠紧时轧坏 另外普通钢丝绳带有自转性 如果绳股的端部不加捆扎便施加张力 则绳股会 向倒捻方向旋转 这是造成钢丝绳扭结的内在因素 防止钢丝绳扭结可采取以 下措施 1 在重要的起重设备上选用不旋转钢丝绳 2 在钢丝绳的自由端设置防转装置 3 加强操作人员工作责任心 发现扭结迹象立即停止操作 释放还原 5 咬绳 钢丝绳咬绳损伤现象一般发生在多层卷绕的起重机卷筒上 有槽双 层卷绕的起重卷筒更甚 根据卷筒的前若干圈钢丝绳不经常使用而又不能缺少的特点 把这若干圈钢丝 绳存在卷筒的一侧卷绕几层 而把工作频繁的重载受力区段单层卷绕 这样既 消除了咬绳现象 又极大地改善钢丝绳的接触状况 对多层卷绕的钢丝绳采取 定期截头的方法 即先把新钢丝绳有意识地放长 2 3 圈的长度 以后按情况定 期从绳端截去半圈 避免钢丝绳在节点处损伤过快 6 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 丝绳就可能断裂失效 钢丝绳在工作时除了要承受货物 吊物 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等 由此可见 当除了静载荷以外的其它载荷增多时 实际的安全系数就降低了 钢丝绳往往由此而引起过载 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 防止钢丝绳过载可以采取以下对策 1 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 如 弯曲载荷可以通过加大滑轮和卷筒直径来减小 动载荷可以通过提高门吊操作 水平 改进门吊使用性能来减少 摩擦阻力可以通过调整滑轮槽的形状及补充 润滑油来减少等等 2 严格遵守安全操作规程 杜绝人为的超负荷现象 3 在悬臂门吊上安装超负荷限制器或报警器 消除过载现象 从悬臂门吊钢丝绳上述六种基本损伤失效类型来看 钢丝绳的损伤失效一般是 有 规律的 关键在于我们如何去进一步认识这些规律 做出正确的判断 从而采 取有效的预防对策 在作业安全得到科学有效保证的前提下 尽量延长钢丝绳 的使用寿命 三 钢丝绳的失效判断及报废 钢丝绳的各种损坏和失效一般都要表现在断丝上 断丝的数目往往是判断钢丝 绳是否报废的重要依据 断丝的原因有拉断 扭转 疲劳 磨损和锈蚀等 在 检查断丝数时 还应综合考虑断丝的部位 局部聚集程度和断丝的增长趋势 以及该钢丝绳所处的作业环境及失效后导致后果的严重程度等因素 当有以下情况时 钢丝绳应该报废 1 当外层钢丝磨损达 40 应予报废 2 磨损引起钢丝绳相对于基本直径减小达 7 即使未发现断丝 也应立即报 废 3 钢丝绳出现可用肉眼观察到的外部钢丝的腐蚀 当表面出现腐蚀深坑 钢丝 相当松弛 应立即报废 4 存在任何内部腐蚀的迹象 经过对钢丝绳内部检验 确认有严重的内部腐 蚀 应立即报废 5 绳端部及其附近出现断丝 如果绳长允许 即使数量少 也应将断丝部位 切去重新安装 否则应报废 6 断丝的局部聚集程度高 例如聚集在小于一个节距的绳长内 或集中在任 一绳股里 即使断丝数比报废标准规定的数量低 也应予以报废 7 断丝出现增长趋势 应给予充分注意 加强检查并记录断丝增长情况 辨 明规律 确定报废日期 四 结束语 钢丝绳的使用期限与使用方法有很大的关系 防止钢丝绳过快安全失效最有效 的办法还是注意日常保养 禁止拖拉 抛掷 使用中不准超负荷 不准使钢丝 绳发生锐角折曲 不准急剧改变升降速度 避免冲击载荷 钢丝绳有铁锈和灰 垢时 用钢丝刷刷去并涂油 钢丝绳每使用半个月涂油一次 涂油时最好用热 油 50 左右 浸透绳芯 再擦去多余的油脂 钢丝绳盘好后应放在清洁干燥的 地方 不得重叠堆置 防止扭伤 钢丝绳端部用钢丝扎紧或用熔点低的合金焊 牢 也可