ISO 43442022 电梯用钢丝绳.最低要求标准立项发展报告

电梯用钢丝绳最低要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SteelWireRopesforLifts—MinimumRequirements(ISO4344:2022)摘要关键词：电梯钢丝绳；ISO4344；最低要求；标准修订；曳引系统；破断拉力；疲劳性能Keywords:Liftsteelwireropes;ISO4344;Minimumrequirements;Standardrevision;Tractionsystem;Breakingforce;Fatigueperformance1引言1.1研究背景电梯作为现代建筑不可或缺的垂直运输工具，其安全性直接关系到人民群众的生命财产安全。据中国电梯行业协会统计，截至2023年底，中国电梯保有量已超过1000万台，居世界首位。在电梯的曳引系统中，钢丝绳承担着悬挂轿厢、对重以及传递曳引力的核心功能，其质量水平与服役状态是决定电梯安全运行的关键因素之一。钢丝绳在电梯运行过程中长期承受交变载荷、弯折疲劳、磨损及环境腐蚀等多重作用，一旦发生断裂或性能劣化，将可能导致严重的安全事故。因此，制定科学合理的电梯钢丝绳技术标准，明确其最低性能要求与检验方法，是保障电梯本质安全的重要技术基础。1.2标准立项背景与必要性ISO4344:2004自发布以来，在全球范围内为电梯钢丝绳的设计制造与质量检验提供了统一依据，为电梯安全运行作出了重要贡献。然而，随着电梯技术的不断进步——尤其是高速电梯、大吨位载货电梯以及无机房电梯的快速普及——电梯对钢丝绳的性能要求发生了显著变化。更高的运行速度带来了更严苛的弯曲疲劳要求，更大的提升高度对钢丝绳的抗旋转性能和长度稳定性提出了更高要求，而新型曳引轮材料与绳槽结构的应用也对钢丝绳的表面质量和润滑状态提出了新的挑战。此外，近年来钢丝绳制造领域涌现出一批新材料、新工艺和新结构，如高性能钢丝微合金化技术、异形股与压实股结构、环氧树脂填充技术等，使得钢丝绳的承载能力和使用寿命显著提升。在此背景下，原有标准中的部分技术指标已不能完全适应当前技术发展水平和行业实际需求，有必要对标准进行全面修订与更新。因此，ISO/TC105（钢丝绳技术委员会）于2019年正式启动ISO4344的修订工作，经过多轮国际讨论与协商，最终于2022年12月发布新版本。2标准范围与主要内容2.1标准范围ISO4344:2022规定了电梯用钢丝绳的最低要求，包括术语和定义、分类与标记、材料要求、结构尺寸、力学性能、疲劳性能、检验规则以及包装标志等方面的技术内容。该标准适用于新制造的电梯曳引用钢丝绳，涵盖乘客电梯、载货电梯、医用电梯及杂物电梯等各类电梯设备。标准不适用于电梯安装、使用过程中的维护检验，也不适用于电梯补偿绳、限速器绳等其他用途钢丝绳。2.2主要内容概述ISO4344:2022的主要技术内容包括：-钢丝绳结构分类：标准规定了多种适用于电梯用途的钢丝绳结构，包括常见的8×19S、8×25Fi等西鲁式结构，以及近年来应用日益广泛的压实股结构。每种结构均给出了典型的直径系列与最小破断拉力对应关系。-材料要求：对制绳钢丝的材质、抗拉强度范围、扭转性能、反复弯曲性能和镀层质量作出了明确规定，确保钢丝绳具有足够的韧性和抗疲劳能力。-直径及允许偏差：规定了钢丝绳公称直径的范围及正负偏差要求，并对椭圆度（不圆度）作出了限制性规定。-破断拉力：以表格形式给出了不同直径、不同结构钢丝绳的最小破断拉力值，同时规定了整绳破断拉力与钢丝破断拉力总和之间的换算关系。-疲劳性能：规定了一定额定载荷和弯曲条件下的最小弯曲次数要求，并将疲劳试验作为型式检验的强制性项目。-润滑与表面状态：对钢丝绳制造过程中使用的润滑剂及最终表面涂油状态作出了规定，以保证钢丝绳在曳引轮槽中具有适当的摩擦特性和耐腐蚀性能。-检验规则：明确了出厂检验、型式检验的项目、方法及判定规则，规定了取样方法和复验规则。3标准修订的主要技术变化与ISO4344:2004相比，ISO4344:2022在以下方面作出了重要技术修订：3.1结构调整与表述优化新版标准在整体框架上进行了重新组织，将相关技术内容按照“材料—结构—性能—检验”的逻辑链条进行编排，增强了标准的可读性和可操作性。同时，新版标准引入了更多图解说明和示例，有助于不同国家和地区的用户准确理解标准要求。3.2新增钢丝绳结构类型为适应行业技术发展，ISO4344:2022新增了若干压实股和异形股钢丝绳结构。这类钢丝绳具有金属填充系数高、与曳引轮槽接触面积大、抗疲劳性能优异等特点，特别适用于高速电梯和大提升高度场合。新增结构的引入为设计人员提供了更多选择空间，也有利于推动高性能钢丝绳的技术应用与市场推广。3.3材料要求更加严格新版标准对制绳钢丝的抗拉强度范围进行了调整，适当提高了高强度等级钢丝绳中钢丝的最低抗拉强度下限，同时增加了对钢丝韧性和抗疲劳性能的考核要求。此外，对钢丝镀层（如镀锌层）的附着量和均匀性要求也有所提高，以增强钢丝绳在潮湿或腐蚀性环境中的耐久性。3.4疲劳性能要求显著提升针对高速电梯对钢丝绳弯曲疲劳性能的更高要求，ISO4344:2022对不同结构钢丝绳的最小弯曲次数指标进行了全面修订，在保持试验方法基本不变的前提下，显著提高了疲劳寿命的最低要求。这一修订集中反映了电梯行业对钢丝绳长期服役可靠性日益增长的需求。3.5明确了对电梯主机设计的约束要求新版标准增设了附录，对电梯曳引系统的设计提出了配套要求，包括曳引轮直径与钢丝绳直径的最小比值（D/d）、绳槽形状与尺寸的匹配性要求、以及曳引轮与钢丝绳的接触应力计算指导。这一变化打破了以往标准仅关注钢丝绳本身的技术局限，体现了从系统工程视角审视电梯钢丝绳安全性的理念转变。3.6增加了电磁检测方法的应用指引ISO4344:2022在附录中增加了钢丝绳电磁检测方法的应用指引，为在用电梯钢丝绳的无损检测提供了技术参考。虽然该附录属于资料性附录而非规范性要求，但其引入为将来钢丝绳在役检测标准的制定奠定了技术基础。4关键技术要求分析4.1电梯钢丝绳的结构选择电梯钢丝绳的结构设计直接决定了其承载能力和弯曲性能。目前全球电梯钢丝绳市场应用最广泛的结构仍为8×19S类西鲁式结构，该类结构外层钢丝较粗，耐磨性好，且内部钢丝排列紧密，具有较高的金属填充系数。然而在高层高速电梯领域，压实股结构的应用比例正在逐年上升。ISO4344:2022将钢丝绳结构分为标准结构和压实结构两大类，并对每一类中具体的结构代号、股数和每股钢丝数进行了系统规定。这种分类方式既保持了与历史版本的延续性，又为新型结构的引入提供了规范化的表达方式。4.2最小破断拉力最小破断拉力是衡量钢丝绳承载能力最为核心的技术指标。ISO4344:2022延续了以钢丝抗拉强度等级和金属横截面积为基础来确定最小破断拉力的方法，但在具体数值上进行了优化调整。对于同样直径和结构的产品，最小破断拉力值普遍较旧版有所提高，这与钢丝材料强度等级的提升和制造工艺的改进是相适应的。标准同时规定了破断拉力与钢丝破断拉力总和之间的关系。对于常用电梯钢丝绳结构而言，整绳破断拉力通常为钢丝破断拉力总和的88%~92%，这一系数（即捻制损失系数）反映了钢丝在捻制成绳过程中的强度利用率。4.3疲劳性能电梯钢丝绳在服役过程中反复弯经曳引轮，承受弯曲疲劳载荷。ISO4344:2022规定的疲劳试验是在专用的弯曲疲劳试验机上，使钢丝绳在一定张力作用下反复弯曲直至出现断丝，记录达到规定断丝数时的弯曲次数。新版标准将不同类型钢丝绳的最低弯曲次数要求提高了约15%~25%，这一变化对钢丝绳的材质均匀性、捻制工艺精度和润滑质量都提出了更高要求。4.4直径公差与椭圆度钢丝绳直径的公差控制和椭圆度限制对于确保钢丝绳与曳引轮槽的正确啮合至关重要。直径偏差过大可能导致钢丝绳在轮槽内产生滑移或偏磨，椭圆度过大则会引起运行振动和噪声。ISO4344:2022对公称直径大于等于8mm至小于等于22mm范围（电梯钢丝绳主要直径范围）的钢丝绳，规定直径允许偏差为正4%至负0%（即不允许负偏差），且同一截面处最大直径与最小直径之差不得超过公称直径的2%。这一要求的实质是确保新绳与曳引轮槽有足够的接触面积，有利于稳定曳引能力和延长使用寿命。5标准修订的行业背景与技术进步ISO4344:2022的修订并非孤立的技术事件，而是近年来电梯行业与钢丝绳制造业技术进步共同推动的结果。在电梯整机领域，随着城市超高层建筑不断涌现，运行速度超过6m/s的超高速电梯已不再罕见。此类电梯对钢丝绳提出了更高的抗旋转稳定性、更低的延伸率和更优的弯曲疲劳性能要求。同时，市场上出现了采用碳纤维复合芯的混合结构曳引绳，这类产品虽然不属于ISO4344所定义的钢丝绳范畴，但其发展也在一定程度上推动了传统钢丝绳标准的性能提升。在钢丝绳制造领域，近年来围绕“高强度、高韧性、长寿命、轻量化”的目标，制造企业在原材料冶炼、拉丝工艺、捻制设备及在线检测等方面实现了显著进步。例如，采用在线涡流探伤技术对成品绳进行100%内部缺陷检测，已在多家主流制造企业中推广应用。这些技术进步为新版标准提高技术指标提供了现实基础。此外，全球电梯保有量的持续增长使得在用电梯钢丝绳的更换与维护成为一个大规模的市场需求。根据行业估算，全球在用电梯钢丝绳的年更换量约在30万吨左右。标准的更新与明确，有助于规范市场秩序，引导用户正确选用符合要求的产品。6标准对比分析6.1与旧版ISO4344:2004的对比如前文所述，ISO4344:2022与旧版相比，在结构类型、材料性能、疲劳指标、检验规则等方面均有不同程度的技术升级。整体而言，新版标准的技术要求更为严格，与实际应用需求的贴合度更高，标准的适用性和可操作性也得到了增强。6.2与中国国家标准GB/T8903的对比中国现行的电梯钢丝绳国家标准GB/T8903-2018《电梯用钢丝绳》是在参考ISO4344:2004的基础上，结合国内电梯行业实际情况制定的。与ISO4344:2022相比，GB/T8903-2018在钢丝绳结构类型、直径系列方面基本一致，但在疲劳性能要求、最小破断拉力值以及型式检验项目方面存在一定差异。总体而言，ISO4344:2022的技术指标要求更为严格。随着ISO4344:2022的发布，我国相关部门有必要适时启动GB/T8903的修订工作，以保持国家标准与国际标准的协调一致。这不仅是我国作为ISO常任理事国应尽的国际义务，也是促进国内电梯钢丝绳产品质量提升、增强国际市场竞争力的内在需要。目前，全国钢标准化技术委员会钢丝绳分技术委员会（SAC/TC183/SC4）已将GB/T8903修订项目纳入工作计划，正组织行业力量开展相关研究和验证试验，为修订工作做好技术准备。6.3与其他国际标准的协调电梯钢丝绳相关标准除ISO4344外，还包括欧盟的EN12385-5以及美国材料与试验协会（ASTM）相关标准等。ISO4344:2022在修订过程中充分考虑了与这些区域性标准的协调性问题，力求在技术指标方面尽可能保持一致性，以降低国际贸易中的技术壁垒。但不同标准在试验方法细节、标记方式及检验频次等方面仍存在一定差异，需要国际贸易相关方在使用中予以关注。7主要参与单位介绍ISO4344:2022的修订工作由ISO/TC105（钢丝绳技术委员会）组织推进。在标准修订过程中，多个成员国家的技术专家和企业代表参与了各阶段草案的起草、讨论和投票工作。在标准修订的长期跟踪和国内技术支撑方面，国内相关行业机构也积极参与到国际标准的制修订工作中。其中，全国钢标准化技术委员会钢丝绳分技术委员会（SAC/TC183/SC4）作为我国钢丝绳领域标准化工作的核心技术组织，在ISO4344:2022修订期间持续跟踪国际标准进展，组织国内相关单位开展对比验证试验和意见反馈工作。该委员会秘书处设于冶金工业信息标准研究院，负责组织国内钢丝绳生产企业的技术专家对国际标准草案进行研究审查，并将国内行业的合理诉求通过中国国家标准化管理委员会的渠道向ISO反馈，推动了国际标准修订过程中对中方的合理关切予以考虑。此外，国内钢丝绳制造领域的龙头企业也积极参与了标准的验证和反馈工作。例如，贵州钢绳股份有限公司、法尔胜泓昇集团有限公司等国内主要钢丝绳制造企业在标准修订期间，针对疲劳试验验证、新型压实股结构的技术指标等提供了大量试验数据和工程应用反馈，为标准的科学性和合理性的提升作出了实质性贡献。8标准实施展望与发展趋势8.1标准实施的意义8.2未来发展趋势展望未来，电梯钢丝绳标准化工作将呈现以下发展趋势：-性能要求持续提升：随着电梯运行速度的不断提高和无人化、智能化运营模式的推广，对钢丝绳的疲劳寿命、可靠性及可监测性将提出更高要求，倒逼标准的技术指标持续升级。-新型产品的标准化需求增加：碳纤维复合芯曳引绳、涂层钢丝绳等新型产品在电梯领域的应用正逐步扩大，相关的术语定义、性能要求和试验方法标准亟需配套完善。-智能监测与在役检测标准的融合：随着物联网和传感器技术的成熟，钢丝绳健康状态的在线监测成为可能。未来标准有望在出厂质量要求的基础上，增加对钢丝绳全生命周期管理的技术指引。-绿色低碳发展方向：钢丝绳制造过程中的能耗和排放问题日益受到关注。未来的标准修订可能将更加关注制造过程的绿色化要求和产品的可回收性设计。8.3对我国电梯钢丝绳产业的影响ISO4344:2022的发布对我国电梯钢丝绳制造企业的影响是多方面的。一方面，标准的更新提高了国际市场的技术准入门槛，倒逼国内企业加强技术研发、优化工艺控制、提升产品质量。另一方面，新版标准中新增的试验方法和验证要求也为国内企业提供了技术升级的路径参考。国内企业应积极组织技术人员对新版标准进行深入学习研究，对照标准要求查找差距，加大在原材料质量管控、捻制工艺优化、在线检测装备升级等方面的投入力度，以标准升级引领产品质量升级，提升我国电梯钢丝绳产品在国际市场上的竞争力和品牌影响力。9结论ISO4344:2022《电梯用钢丝绳最低要求》的发布标志着电梯钢丝绳国际标准进入了一个新的发展阶段。该标准立足行业实际需求，以提升电梯运行安全水平