鋼絲繩失效原因分析及檢測注意事項
2021-08-15 11:18:53  作者:中鋼國檢
實踐證明,鋼絲繩的工作條件對其壽命影響極大,由于鋼絲繩一般都圍繞多種滑輪運動,又承受很大的牽引力及繩與繩之間的摩擦力,工作時會經(jīng)常處于彎曲、變形狀態(tài),直接影響了鋼絲繩的使用壽命。
鋼絲繩在使用過程中受到交變應(yīng)力的作用,加上自身結(jié)構(gòu)特點以及鋼材物理特性的影響,鋼絲受到軸向應(yīng)力的作用會發(fā)生彈性伸長變形。雖然股內(nèi)鋼絲的變形可以看成是同步的,但股與股之間卻存在相互微小的錯動。因此,鋼絲繩中鋼絲實際上是處于微動磨損環(huán)境,微動疲勞也可以視作微動磨損與疲勞共同作用的結(jié)果,是鋼絲繩失效的主要原因。
疲勞是造成鋼絲繩失效的另一個主要原因,鋼絲在很高的交變接觸應(yīng)力作用下,摩擦表面將產(chǎn)生疲勞裂紋,裂紋不斷擴展,最終導(dǎo)致金屬顆粒從金屬表層脫落形成許多點蝕,從而造成疲勞磨損,直至相互連通造成鋼絲發(fā)生疲勞斷裂。
并且,鋼絲繩內(nèi)部鋼絲表面的磨損與銹蝕往往共同發(fā)生,并且會相互影響,其交替作用加速了鋼絲間的磨損和老化。
對于普通的微動疲勞現(xiàn)象而言,在脫層階段的早期不會產(chǎn)生擴展性的微裂紋。隨著脫層階段的延續(xù),脫層材料不斷增多并氧化,磨蝕坑的尺寸也在增大,蝕坑底部會逐漸變得低洼不平并產(chǎn)生較大的塑性變形,由此而產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中,導(dǎo)致疲勞裂紋在坑底部萌生。
鋼絲繩結(jié)構(gòu)及使用過程中受力的復(fù)雜性使其微動狀況十分復(fù)雜,鋼絲周向的表面刮傷在彎曲應(yīng)力作用下,極有可能演變?yōu)槠谖⒘鸭y并沿鋼絲徑向擴展,從而降低鋼絲繩使用壽命。
鋼絲繩內(nèi)部鋼絲之間摩擦力的存在,造成了鋼絲表面微動損傷的發(fā)生,鋼絲表面在摩擦力作用下逐步發(fā)生塑性變形、加工硬化、劃傷、微動磨損和銹蝕,從而導(dǎo)致鋼絲繩失效的結(jié)果。
疲勞微裂紋的萌生、擴展與受力有直接的因果關(guān)系,使用時,鋼絲繩中的鋼絲要同時承受拉應(yīng)力、鋼絲間的接觸應(yīng)力及摩擦力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、圍繞滑輪彈性變形時的彎曲應(yīng)力以及與滑輪間的摩擦力等。
應(yīng)力集中會促進疲勞微裂紋的萌生與擴展,使用中的彎曲應(yīng)力增大也會提高疲勞微裂紋向鋼絲徑向擴展的幾率和速率。所以,避免應(yīng)力集中和減小彎曲應(yīng)力可以減緩疲勞斷裂,延長鋼絲繩的使用時間。
通過對失效鋼絲繩拆股檢驗并對斷口進行分析,失效鋼絲繩內(nèi)部鋼絲表面均存在不同程度的磨損斑點,斑跡明顯處還伴隨有裂紋。由于鋼絲繩內(nèi)層絲上磨損點數(shù)多,磨損深度大,往往在內(nèi)層絲上先發(fā)生斷裂,且不會立即在外層顯現(xiàn)出來。很多失效鋼絲繩的表面外層基本無損傷,內(nèi)層卻磨損、斷絲較嚴(yán)重,所以發(fā)生的較為隱蔽,如果不通過專業(yè)的檢測根本無法及時發(fā)現(xiàn)。
需要注意的是,雖然鋼絲繩的失效分析需要通過對鋼絲繩力學(xué)性能、繩芯及油脂性能、拆股鋼絲化學(xué)成分及鍍層性能等指標(biāo)進行檢測,但只通過檢測并不一定能滿足鋼絲繩失效分析的需求。如果必要且具備相應(yīng)條件時,還應(yīng)該進行現(xiàn)場勘察,并對以下事項進行必要的查看、問詢、資料調(diào)閱、測量、拍照、記錄:
1、失效發(fā)生的時間、地點、使用環(huán)境、失效過程及失效前的異?,F(xiàn)象等;
3、鋼絲繩產(chǎn)品質(zhì)量證明書、驗收檢驗報告、安裝記錄等技術(shù)文件;
4、鋼絲繩產(chǎn)品使用設(shè)計規(guī)范或規(guī)程;
5、鋼絲繩日常使用、檢查、維護、保養(yǎng)等記錄;
7、與鋼絲繩接觸的卷筒、輪滑、支撐輥、連接等裝置的特征參數(shù)及現(xiàn)狀。
對鋼絲繩失效分析了解之后,才能在使用過程中更好的把控鋼絲繩的狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)存在的問題,保證使用的安全性。