悬臂门吊钢丝绳失效分析防范措施

1、悬臂门吊钢丝绳失效分析防范措施 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准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 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标担当了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

2、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,夏季潮湿多雨,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看,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

3、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: 通过对钢丝绳损坏状况推断与分析,损坏失效的主要形式有:磨损损坏、疲惫断丝、锈蚀损坏、变形、咬绳、过载等,对以上经常出现的损坏必需准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觉,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,钢丝绳截面削减,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

4、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,必需依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,以削减磨擦作用,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,准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猛烈磨损,恶性循环。拉锯运动是提升中要力求避免的。 2、疲惫断丝 钢丝绳循环往复通过

5、滑轮或卷筒,处于反复不断弯曲的工作状况,使钢丝产生疲惫,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。 通常状况下,疲惫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预备工作;结合工程施工详细状况,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,钢丝绳因日晒雨淋简单锈蚀,尤其是在有害气体与

6、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简单造成外伤。最明显的外伤是钢丝绳在滑轮里滑槽,

7、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。滑轮应设置牢靠的防滑槽挡圈,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。 另外平凡钢丝绳带有自转性,假如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,发觉扭结迹象马上停止操作,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

8、槽双层卷绕的起重卷筒更甚。 依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,这样既消退了咬绳现象,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23圈的长度,以后按状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

9、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,力求削减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削减,摩擦阻力可以通过调整滑轮槽的外形及补充润滑油来削减等等。 (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,消退过载现象。 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

10、步熟悉这些规律,做出正确的推断,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、钢丝绳的失效推断及报废 钢丝绳的各种损坏和失效一般都要表现在断丝上,断丝的数目往往是推断钢丝绳是否报废的重要依据。断丝的原因有拉断、扭转、疲惫、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。 当有以下状况时,钢丝绳应当报废 (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%,即使未发觉断丝,也应马上报废; (3)钢丝绳出现可用肉眼观看到的外

11、部钢丝的腐蚀,当表面出现腐蚀深坑,钢丝相当松弛,应马上报废; (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,应马上报废; (5)绳端部及其四周出现断丝,假如绳长允许,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,应赐予充分留意,加强检查并记录断丝增长状况,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方法还是留意日常保养: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,不准急剧转变升降速度,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,也可用铁箍箍紧,以免绳头松散;使用中,钢丝绳表面如有油滴挤出,表