起重機用鋼絲繩的幾種損傷及其防治

一、磨損 

磨損是鋼絲繩最常見的損傷現象，一般分為外部磨損、變形磨損和內部磨損3種情況。 

 1、外部磨損潤滑 

鋼絲繩在使用過程中其外周與滑輪槽、卷筒壁、鉤頭等物體表面接觸而引起外部磨損后繩徑將變細、外周表面的細鋼絲被磨平，使承受載荷的鋼絲截面積減小，鋼絲繩的破斷載荷也相應降低。單周磨損較全周磨損更嚴重，應盡可能地使單周磨損改為全周均勻磨損，在鋼絲繩的全長范圍內盡量做到均勻磨損。如在使用中期換頭可延長鋼絲繩使用壽命30%～40%。 

2、變形磨損 

由于振動、碰撞而造成的鋼絲繩表面撞損是一種局部磨損現象。如卷筒表面的鋼絲繩受到其它物體的撞擊、起升鋼絲繩相互打纏或者由于滑輪與卷筒中心偏斜而產生的咬繩現象，都會使鋼絲繩產生變形磨損。 

3、內部磨損 

在使用過程中，由于鋼絲繩的彎曲使內部各根細鋼絲相互作用產生滑移，股與股之間接觸應力增大，相鄰股間的鋼絲產生局部壓痕深凹，當反復循環拉伸彎曲時在深凹處則產生應力集中而折斷，構成了內部磨損。通常細鋼絲表面的壓力與鋼絲繩的壓力成正比，在張力相同情況下由于受壓面積不同，單位面積承受的壓力也不同。從表面受壓磨損來看，鋼絲繩采用線接觸比采用點接觸較為有利，采用面接觸比采用線接觸更有利，因此選擇線接觸或者面接觸類型的鋼絲繩是減少內部磨損的有效途徑。此外鋼絲繩的彎曲程度、運動速度對其內部磨損均有影響。 

二、疲勞 

鋼絲繩在使用過程中主要承受彎曲疲勞和拉伸、扭曲、振動引起的疲勞。 

1、彎曲疲勞潤滑  

鋼絲繩無數次地彎曲、重復繞過滑輪或卷筒時，使鋼絲產生疲勞、韌性下降，最終導致斷絲。疲勞斷絲一般出現在股的彎曲程度最厲害一側的外層鋼絲上，通常情況下疲勞斷絲的出現意味著鋼絲繩已經接近使用后期。 

2、拉伸、扭曲和振動引起的疲勞 

起重機捆扎鋼絲繩在起動和制動的始末、承受載荷的前后，其變化的拉伸應力會引起金屬疲勞，此外鋼絲繩經常受到扭曲和振動也是產生疲勞的原因。疲勞損傷的原理是在變應力的作用下細鋼絲表面由于各種滑移形成初始裂紋，裂紋尖端在切應力的作用下反復產生塑性變形并擴展直至斷裂。疲勞引起的斷絲斷口一般平齊，多半出現在表層鋼絲上，很有規律。    

防止疲勞損傷的主要途徑：一是在條件許可的情況下盡可能使卷筒和滑輪的直徑加大；二是在安排滑輪布局時盡量避免使鋼絲繩反向彎曲，試驗表明反向彎曲的破壞約為同向彎曲的2倍；三是盡可能選擇結構好的鋼絲繩，如WS、TX型等線接觸鋼絲繩。 

三、銹蝕 

鋼絲繩一般露天使用，日曬雨淋受到腐蝕，尤其在有害氣體與惡劣環境下使用損傷就更嚴重。因受損的鋼絲繩的表面存在氧親和性的差異，形成了大量的小電池，從而產生很多圓形腐蝕坑并逐步加深，這些坑就成了應力集中點、疲勞裂紋的源泉。與此同時腐蝕使鋼絲繩的截面積減小，彈性和承受沖擊的能力降低。 

防止鋼絲繩銹蝕損傷的方法有兩種，一是勤涂油；二是對使用環境惡劣、相對運動較少的鋼絲繩可選擇鍍鋅、鍍鋁等特種鋼絲繩，因為其表面在大氣中會形成氫氧化鋅和氫氧化鋁薄膜，從而有效地防止腐蝕。 

四、變形 

很多斷繩事故是因為鋼絲繩事先受到過變形損傷卻沒有引起足夠重現而釀成大禍。變形的主要原因有以下幾種。 

1、外傷 

操作中鋼絲繩與其它設備不正常的接觸而造成外傷。最明顯的外傷是鋼絲繩在滑輪里滑槽、在卷筒上跳出擋板，結果致使幾十米乃至數百米的鋼絲繩因為局部軋壞而報廢。防止外傷的關鍵在于完善起重機設備，滑輪應設置可靠的防滑槽擋圈，擋圈與滑輪外圈的間隙不大于鋼絲繩直徑的1/5，卷筒上的鋼絲繩不能松弛太多，以防繩圈跳出擋板在纏緊時被軋壞。 

2、壓潰 

鋼絲繩在卷筒上卷亂后相互傾軋，易產生壓潰現象，操作時發出軋吱軋吱的聲響，并在局部迅速出現斷絲與壓扁的痕跡。防止措施是應按設計規范選擇滑輪與卷筒的偏角，必要時在起升機構中設置排繩器或壓繩裝置。 

3、扭結 

鋼絲繩在局部扭曲后產生的永久變形叫扭結，扭曲的方向與鋼絲繩旋向一致的稱為正扭結，反之稱為負扭結。普通鋼絲繩帶有自轉性，如果繩股端部不加捆扎便施加張力，則繩股會向倒捻方向旋轉，這是造成扭結的內在因素。 

防止扭結可采取以下措施：一是在重要的起重設備上選用不旋轉鋼絲繩；二是在鋼絲繩的自由端設置轉子；三是發現扭結跡象立即停止操作，并釋放還原。 

五、咬繩 

鋼絲繩咬繩現象一般發生在多層卷繞的起重機卷筒上，有槽雙層卷繞的起重卷筒更甚。多層卷繞卷筒要徹底消除咬繩現象有困難，但能采取一些措施減少其不良影響，如正確選擇鋼絲繩在卷繞過程中的軸向位移方向對第二層鋼絲繩是否產生咬繩關系極大。根據卷筒上前若干圈鋼絲繩不經常使用但又不能缺少的特點，可將這若干圈鋼絲繩繞存在卷筒的一側，而把工作頻繁的重載受力區段單層卷繞，這樣極大地改善了鋼絲繩的接觸狀況，也消除了咬繩現象。 

對多層卷繞的鋼絲繩也可采取定期截頭的方法，即先把新的鋼絲繩有意識地放長2～3圈，以后根據情況定期地從繩端截去半圈，以避免鋼絲繩在節點處損傷過快。另外根據整根鋼絲繩在卷筒上的受載情況采用變截面卷筒，可延長鋼絲繩的使用壽命4～5倍。 

六、過載 

鋼絲繩隨著載荷的增加會有微量的伸長，當載荷超過彈性極限時鋼絲繩就可能斷裂。因過載而破斷鋼絲繩的斷口呈松散狀，6股鋼絲繩的斷口位置大多數不在一起，繩芯外露，這是鋼絲繩因過載而斷裂的特征。過載的鋼絲繩即使不發生斷裂事故也會大大縮短使用壽命。            

為了防止鋼絲繩過載應采取以下措施：

①正確選用安全系數，力求減少靜載荷以外的其它載荷對鋼絲繩的影響，如通過加大滑輪和卷筒直徑來減小彎曲載荷，通過提高司機的操作水平、改進起重機性能減少動載荷，調整滑輪槽的形狀及補充潤滑油來減少摩擦阻力等；

②嚴格遵守安全操作規程，杜絕人為的超負荷現象；

③在起重機上安裝負荷指示器或超負荷限制器或報警器，以預報過載現象。 

除了上述6種基本損傷類型外，高溫輻射，鋼絲繩的性能指標、直徑大小和捻繞形式等都會影響其壽命?？偟膩砜?，鋼絲繩的損傷有規律，關鍵在于如何去研究這些規律，從而找出更有效的防治措施，盡量延長鋼絲繩的使用壽命。