钢丝绳的安全使用

1、第23卷第4期总第135期金属制品1997年8月钢丝绳的安全使用杨金善(天津冶金材料研究所300111)摘要:钢丝绳的使用涉及人身、设备的安全,国内外大量钢丝绳事故示例给钢丝绳生产企业和使用单位提出了要求。制造高质量的钢丝绳,建立和完善钢丝绳的安全使用规范,采用先进检测仪器,加强钢丝绳维护等都是确保钢丝绳安全使用的重要措施。关键词:钢丝绳安全使用措施ToUseWireY(ofofTianjin300111)Abstractuseropeandequipmentsafety1Theexamplesofalargenumberofandsetsomedemandsonwireropeproduct

2、ionenterprisesanduserunits1Toproducehighqualitywirerope,establishandperfectthestandardofusingwireropesafely,adoptadvancedexamininginstrument,strengthenthemaintenanceofwireropearealltheimportantmeasurestoensureusingwireropesafely1Keywords:wirerope;safety;use;measure钢丝绳的使用表明,在许多场合中钢丝绳在危险状态下使用,因而安全性差;另

3、一方期,未钝化件仅1个周期就出现黑色锈点,钝化件4个周期才出现类似锈蚀。依据GB978988进行SO2腐蚀试验,未钝化件1h出现变色,钝化件4h后才出现类似变色。面,在一些情况下没发挥钢丝绳的潜力,存在着浪费。美国专家对8000多个实验数据和采用高效钝化防锈剂进行镀后处理,以提高铜层的抗变色、抗锈蚀性能。参考文献1宣天鹏等1CO2气体保护焊镀铜焊丝锈蚀问题在郑州地区8月份进行室外自然暴露试验,未钝化件3天变色,7天出现锈点,钝化件10天变色,21天才出现锈点,工业生产应用表明均可延长1倍以上的存放时间。4结论(1)化学置换镀铜反应是依照电化学机及解决方法.焊接技术,1993(5):22张韵慧等

4、1CO2气体保护焊丝表面质量分析及润滑剂材料研究1焊接学报,1994,15(2)3武汉材料保护研究所1无氰镀铜1材料保护,1973(1):14段世清等1二氧化碳气体保护焊丝化学镀铜1材料保护,1995,28(1):205冯绍彬等1镀铜焊丝防锈钝化工艺研究1金属理进行的,通过加入添加剂可控制反应按照类似正常电沉积的途径进行,得到结合强度牢固的致密薄铜层,用于CO2气体保护焊丝、轮胎钢丝等线材的表面快速镀铜。(2)置换铜层厚度较薄,孔隙率很高,应制品,1996,22(5):276王鸿建1电镀工艺学1哈尔滨工业大学出版社,1984,1版,8页(19970217收稿)冯绍彬作者简介见1996(5),3

5、016金属制品第23卷现场资料的研究表明,使用中约12%钢丝绳在危险状态下工作,其中约2%的钢丝绳受力超过额定强度的30%;约10%的钢丝绳强度损耗超过15%。相反,被强制更换下来的钢丝绳中约70%几乎没有强度损失,其使用潜力被浪费。使用还表明,钢丝绳安全性差的问题较突出,磨损、疲劳、断丝、腐蚀都是导致钢丝绳安全性差的因素。安全、经济地使用钢丝绳是钢丝绳生产和使用单位的共同要求,为此需要钢丝绳的生产和使用双方都作出努力。本文就涉及钢丝绳安全使用的有关问题进行讨论。1伤亡55人。钢丝绳事故层出不穷,防不胜防,除了前述原因外,缺乏钢丝绳在线检测手段和评价标准也是原因之一。国内外检测钢丝绳的仪器很多

6、,但均不能满足现场应用要求,只能作为辅助检测工具用于管理和维护,多数情况下仍采用人工检查和定期更换。即使采用仪器检测,断绳事故仍有发生,说明仪器的准确性、可靠性不高。因此研制高性能。全,国内外对此都重视,美国矿山用钢丝绳和石油用钢丝绳对钢丝绳的使用作了详细规定。日本在70年代组织专家编写了“钢索便览”,规范钢丝绳的使用。我国劳动部、煤炭部、冶金部、建设部、一机部、石油部、林业部分别在起重机械、煤炭安全、冶金矿山安全、建筑工人安全、电梯、石油钻机、集材索道中规定了钢丝绳的安全使用,如安全系数、磨损、断丝、轮径与绳径比值等。有关的规范对确保钢丝绳的安全使用和延长钢丝绳使用寿命都起到了良好的作用。随

7、着钢丝绳使用时间的延长,会出现各种损伤现象,如磨损和锈蚀引起钢丝绳断面的减少;时效硬化、疲劳、腐蚀引起内部钢丝的变化;设备存在缺陷和使用不当造成钢丝绳变形等缺陷,在使用中对磨损、断丝、油脂、变形、腐蚀等作详细记载,这样按标准判定报废就有了根据。因钢丝绳不属于修复的产品,对钢丝绳在使用中产生的缺陷检测和诊断是当前研究的重要课题。为防止钢丝绳损伤,应严格执行有关安全使用规定,这方面每个国家对不同部位都有着不同规定,各国矿井提升钢丝绳报废标准规定见表1。3钢丝绳检测仪器,在使用中受力极为复杂。钢丝绳使用中产生事故的因素很多,有钢丝绳制造质量方面的原因;有使用钢丝绳设备的卷筒、滑轮、轮槽的质量、材质及

8、尺寸方面的原因;有选择钢丝绳的安全系数和选择钢丝绳结构、强度、韧性、规格方面的原因;也有储运、使用、维护方面的原因,还有一个原因就是疲劳,这是钢丝绳的属性,无法避免。钢丝绳在使用中产生事故,损失惨重,后果严重。以国内外一些事故为例。1984年重庆嘉陵江客运索道牵引绳断裂,乘客受惊吓,索道停运数小时;1986年四川达县吊桥钢丝绳断裂,伤亡31人;1983年广西鹿寨化肥厂起重钢丝绳断裂,砸毁汽车一辆;1987年泊于上海的一外轮固定钢丝绳断裂,轮船失控,撞毁宝钢输料桥;1990年武昌造船厂一浮吊因固定钢丝绳失控漂撞武汉长江大桥4号桥墩,后果严重。在国外同样有钢丝绳断裂造成的灾害,1972年瑞士贝登麦

9、勒索道牵引绳断裂,造成31人死亡;1974年挪威伯根索道牵引绳断裂和1976年意大利卡尔勒索道牵引绳断裂,分别死亡4人和43人;1990年前苏联比利斯登山索道钢丝绳断裂,国内外已提出多种钢丝绳使用状态无损第4期杨金善:钢丝绳的安全使用17检测方法,其具有代表性的有以下10种:(1)声学;(2)机械;(3)射线;(4)电学;国家11一个捻距内断丝数超过10%(5)光学;(6)电涡流;(7)超声波;(8)振动;(9)声发射;(10)磁检。表1各国矿井提升钢丝绳报废标准报废标准的数量和质量指标美国21一股绳中接近断丝数超过30%31绳股外侧的钢丝磨损至最初直径的2/3以下41断丝与磨损同时发生,断丝

10、面积的损耗大于15%英国11经截取绳样试验,21磨损造成的强度损失达20%11锈蚀、畸变、日本法国德国213510%11在50倍钢丝绳直径的长度内,计算的断丝横截面积大于绳中全部钢丝横截面积的15%21一个捻距中计算的断丝横截面积超过绳中钢丝总横截面积的5%11一个捻距中计算的断丝数超过全部钢丝数的5%前苏联21外部钢丝的磨损量大于40%31遭受猛烈拉力的局部绳段的伸长量超过015%加拿大绳样钢丝集合破断力的下降量大于10%捷克斯洛伐克11统计10个捻距内的外部断丝数,然后用公式计算出指标(考核内部断丝和钢丝绳结构)并将其与极限值进行比较后确定是否报废21钢丝锈蚀达钢丝直径1/3匈牙利在10米

11、长度内的断丝数超过绳中钢丝总数的715%墨西哥南非中国11一个捻距内有2根以上的断丝21外部钢丝磨损大于35%绳头做“加载拉伸”试验时,绳样与标准图的偏差大于3%11一个捻距内的断丝总数超过10%钢丝绳的检查实行班检,日检,周检,月检,季检,年度检查和适时重点检修制度。上述检查均以肉眼目视和观察为主,检查过程运行速度不快,一般要求在013m/s以下。而现场使用钢绳的长度有几百米,甚至几千米,检查时间长,检查人员易疲劳,劳动强度大,效率低,影响设备利用率。目前还没有比这种检查制度更准确、快速、可靠和高效的检查制度,但现在的检测仪器更先进,检查过程更科学。1906年南非研制世界上第一台钢丝绳电磁无

12、损检测装置以来,美、英、法、德、意大利、加拿大、瑞士、日本、前苏联、波兰等国相继生产出各种仪器设备,其检测项目有断丝、断面、锈蚀、磨损、变形,绳径等;检测速度为06m/s之间。仪器重量25700kg不等,检测绳径通常在 70mm以下,德国仪18金属制品第23卷器可对 175mm以下钢绳检查。目前公认较好的是美国生产的LMA系列钢丝绳探伤仪。这些仪器均以模拟信号曲线输出检测结果,实行的是定性或半定量钢丝绳检测。在缺陷检测和诊断实践中,根据钢丝绳上探查内容将仪器分为下面两种类型。(1)LF型(局部缺陷)在钢丝绳局部位置产生的损伤,主要包括钢丝绳内外部断丝、锈蚀斑点,局部形状异常等。(2)LMA型(

13、截面积损耗型)使钢丝绳横截面上金属截面积总和减少的损伤,主要包括磨损,锈蚀,根据,使用合适润滑油脂,废,每年可节约钢丝绳用量12%20%。钢丝绳在线检测诊断过程体系见图1。我国在70年代初就推出第一代国产TQS型钢丝绳探伤仪,到1988年就采用了钢丝绳断丝定量检测仪,同年10月在江西钨矿进行了应用试验。对该矿一根提升钢丝绳检测时发现约200米长度内断丝91处,共有断丝134根,且最危险处一个捻距内断丝数13根,已严重超过安全规程规定。经核实后,及时更换了钢丝绳,避免了一次潜在事故的发生。目前国内生产供应的钢丝绳检测仪器有以下3种:MTC94型钢丝绳探伤仪;GDJY型钢丝绳断丝定量检测仪;GDJ

14、Y型钢丝绳断丝定量检测仪。检测仪器的推广应用价值由下述因素决定:体积小,重量轻,安装操作方便,维护保养容易。经多年研究和试验,上述3种仪器突破传统定性检测方法,在使用操作上作到轻便化,小型化和实用化,为此在钢丝绳无损检测中得到广泛的应用。4钢丝绳的维护钢丝绳是实行许可证生产的产品,其特点是保证在使用中设备和人身的安全,所以生产企业应选用纯度高、炉外精炼的,合乎要求才能安装使用,并作到在运输、装卸、保管钢丝绳过程中不发生损钢丝绳缺陷检测装置与仪器人工目视检查人工解释检测信号特征信号提取缺陷状态自动识别外部缺陷状态人工估计定性的缺陷状态人工估计定性或定量的缺陷状态强度计算特征量提取钢丝绳余强度和安

15、全系数人工估计人工估计基于知识的寿命预测钢丝绳的寿命人工诊断人工诊断决策破损检验更换钢丝绳人工检测与识别基于仪器检测的人工识别基于仪器的智能检测评判与诊断图1运行中钢丝绳的检测、诊断过程第4期杨金善:钢丝绳的安全使用19坏。在安装时从解卷避免扭结开始,剪切、绳头加工、卷鼓缠绕方向与绳捻向提升时不松股,滑轮与卷筒偏斜角,以及与绳经比,轮槽尺寸、光洁度和材质都要符合安全规程要求。对特殊用途钢丝绳,在生产时要保证其使用性能。如航空钢丝绳,万米以上高空为-50以下,所以美国标准规定要进行-54疲劳试验合格后才能安装使用。在石油钻井方面,有的天然气井有严重硫化氢腐蚀气体,钻井提升钢丝绳的安全系数不小于2

16、。在矿井提升钢丝绳方面,况下要进行化验,现有12梯,。在架空索道方面,全世界有6万多条客运索道,我国由于旅游业发展也建设了很多条客运索道,保证安全运行不出人身事故是工作的关键。从四川渡口矿务局对19701985年间货运索道事故统计分析,结果由钢丝绳引起的90次,占事故总数16%,造成停运时间734h,占停运时间24%。上海港务局近几年发生机损事故中,约33%因钢丝绳事故所造成。为此钢丝绳在线检查和维护很重要,各使用部门应培养一批专业钢丝绳维护技术人员和工人,既有丰富实践经验,又掌握钢丝绳基本生产理论,以及熟练使用钢丝绳检测仪器的能力,并能准确判定钢丝绳损坏部位。钢丝绳除了经常加注润滑油之外,还

17、要防止外部和内部钢丝锈蚀。外部易发现,内部较困难,再加上黄麻芯易被水冲洗掉油脂,造成内部腐蚀断丝很危险。我国有的矿井用绳是用手工弯曲方法,如听见有脆断声,说明内部已断丝,须及时更换。我国维修钢丝绳技术已大大提高,如矿山等传送皮带钢丝绳接头,已由原来股绳插接改为丝与丝之间插接,在接头处运行时不损坏,保证了设备的正常运行。5几点建议(1)加强生产许可证管理,积极取得中国冶金工业质量体系认证中心ISO9000系列标准的认证。该中心已通过国家技术监督局和国家商检局的认可,并在国际贸易中得到了承认。除保证用户安全使用之外,有利于产品出口和增强市场竞争力(2),生产高,提高丝材表面光亮度、耐磨和耐腐蚀性能,增加有效金属面积,延长疲劳使用寿命和更换时间,保证用户安全使用。(3)成立钢丝绳研究开发或钢丝绳咨询服务机构,搜集国外科研院所或先进企业科技信息、文献及专利等技术资料,研究新的生产工艺,改进产品质量,在疲劳寿命和