钢绳损伤和防治及常见故障和原因

1、钢丝绳损伤和防治就起重机上使用的钢丝绳而言，规格品种繁多、使用千差万别，但一般跟着使用时间的 持续，都会泛起损伤现象。笔者通过多年工作实践的总结，归纳起主要损伤现象有以下六种， 即：磨损、疲惫、锈蚀、变形、咬绳、过载。1磨损钢丝绳在操纵时与其它物体接触并有相对运动，产生摩擦。在机械的、物理的和化学的 作用下，钢丝绳的表面也不断磨损。磨损是钢丝绳最常见的损伤方式，一般分为外部磨损、 变形磨损和内部磨损三种情况。图1所示为单丝磨损的几种断面外形。1外部磨损钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽、卷筒壁、钩头等物体表面接触而引起的磨损属于 外部磨损。在外部磨损后绳径将变细，外周表面的细钢丝被磨平。图2是钢

2、丝绳表面磨损的 两种类型。钢丝绳的外部磨损使承受载荷的钢丝截面积减小，钢丝绳的破断载荷也相应降低。图3 是通过试验得到的钢丝绳直径减小率与破断载荷降低率的关系曲线。由曲线可以看出，单周 磨损较全周磨损更恶劣，所以应尽可能使单周磨损的钢丝改为全周平均磨损。在钢丝绳的全 长范围内，应尽可能地做到平均磨损。如起重机钢丝绳在使用中期换头，一般可延长钢丝绳 使用寿命30%40%。2变形磨损因为振动、碰撞造成的钢丝绳表面撞损，叫做变形磨损，这是一种局部磨损现象。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，或者因为滑轮与卷筒中 央偏斜而产生的咬绳现象，都会使钢丝绳产生变形磨损。如把磨损

3、后的表面细钢丝剖开，变 形磨损和外部磨损的区别如图1所示。这种变形磨损因局部挤压而变形，其钢丝横断面在挤 压处向两旁舒展成翅形。从外表看，钢丝宽度扩展，虽钢丝绳截面积减小未几，但局部挤压 处的钢丝表面材质硬化了，极易断丝。1.3 内部磨损在使用过程中，钢丝绳经由卷筒或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧，各根细 钢丝的曲率半径不可能完全相同。同时，因为钢丝绳的弯曲，钢丝绳内部各根细钢丝就会相 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，使相邻股间的钢丝产生局部压 痕深凹。当反复轮回拉伸弯曲时，在深凹处则产生应力集中而被折断，构成了内部磨损。通 常细钢丝表面的压力与钢丝绳的压力成正比

4、，在张力相同情况下，因为受压面积不同，单位 面积承受的压力也不同。从表面受压磨损来看，采用线接触钢丝绳比采用点接触钢丝绳有利， 采用面接触钢丝绳比采用线接触钢丝绳更有利。此外，钢丝绳的弯曲程度、运动速度，对钢 丝绳的内部磨损均有影响。很显著，选择线接触或者面接触类型的钢丝绳是减少内部 磨损的 有效途径。2 疲惫钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲疲惫和拉伸、扭曲、振动引起 的疲惫。2.1 弯曲疲惫钢丝绳重复通过滑轮或卷筒中挠上挠下，无数次的弯曲，轻易使钢丝产生疲惫，韧性下 降，终极导致断丝。而疲惫断丝泛起在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上。通常情况下， 疲惫断丝的泛起意味着钢丝绳已经接近使用后期。

5、试验表明，钢丝绳的弯曲疲惫寿命与D/d比值（即卷筒直径D与钢丝绳直径d的比值）、 安全系数和钢丝绳结构均有紧密亲密的关系。2拉伸、扭曲和振动引起的疲惫起重机钢丝绳在起动和制动的始末，捆扎钢丝绳在承受载荷的前后，变化的拉伸应力会 引起金属疲惫。此外，钢丝绳常常受到扭曲和振动也是产生疲惫的原因。疲惫损伤的原理是在变应力的作用下，细钢丝表面首先因为各种滑移形成初始裂纹，然 后裂纹尖端在切应力的作用下反复塑性变形，使裂纹扩展直至断裂。其疲惫引起的断丝一般 断口平齐，多半泛起在表层钢丝上，它们很有规律。3防止钢丝绳疲惫损伤的途径1）在前提许可的情况下，应尽可能使卷筒和滑轮的直径加大。2）在铺排滑轮布局时

6、，应尽量避免使钢丝绳反向弯曲，如图4所示。试验数据表明，反 向弯曲的破坏约为同向弯曲的2倍。3）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锈蚀钢丝绳一般在露天使用，日晒雨淋会使钢丝绳侵蚀，尤其是在有害气体与恶劣环境下使 用的钢丝绳，侵蚀造成的损伤就更严峻。因侵蚀而受损的钢丝绳表面存在氧亲和性的差异，使 表面的某一局部金属成为阳极，另一临近的局部金属成为阴极，形成了大量的小电池。在小 电池的作用下，表面便形成良多圆形侵蚀坑，并逐步加深。这些坑就成了应力集中点、疲惫 裂纹的源泉。与此同时，侵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

7、钢丝绳锈蚀损伤的方法有两种，一种是勤涂油，对于常常处于运动状态的钢丝绳涂 油是必不可少的。新钢丝绳麻芯一般含有12%15%的油脂，而报废的钢丝绳在损耗最大的部 位仅含2.4%的油脂，在统一根钢丝绳的绳端，即使没有经由滑轮也仍含有12.7%14.5%的 油脂。试验表明，涂油钢丝绳在试验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侵蚀。4变形良多断绳事故是由于钢丝绳事先受到过变

8、形损伤而没有引起人们的足够重现，结果酿成 大 祸。变形的主要原因有以下几种：4. 1外伤在操纵过程中，钢丝绳与其它设备不正常的接触轻易造成外伤。最显著的外伤是钢丝绳 在滑轮里滑槽，在卷筒上跳出挡板，结果经常使几十米乃至数百米的钢丝绳由于局部轧坏而 报废 。防止钢丝绳外伤的枢纽在于完善起重机设备。滑轮应设置可靠的防滑槽挡圈，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。4. 2压溃钢丝绳在卷筒上卷乱后轻易产生压溃现象。钢丝绳在卷筒上卷乱时，相互倾轧，在操纵 时会发出“轧吱轧吱”的声响。由压溃造成的钢丝绳损伤会在局部迅速泛起断丝与压扁的

9、痕 迹。防止的措施是应按设计规范选择滑轮与卷筒的偏角，必要时可在起升机构中设置排绳器 或者压绳装置，防止钢丝绳泛起卷乱现象。4. 3扭结钢丝绳在局部扭曲后产生的永久变形叫做钢丝绳扭结。扭曲的方向与钢丝绳旋向一致的 称为正扭结，反之称为负扭结。普通钢丝绳带有自转性，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。钢丝绳在扭结后，经由多 次起吊受载，也只有局部绳芯外露，一般没有断丝现象。但试验表明，钢丝绳在扭结损伤后 强度 将明显降低。正扭结的强度只有原强度的60%80%，负扭结的强度还不到原强度的50%。 严峻时强度将降低到只有原来的10%20%。防止钢

10、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转子（也称防转装置）。3）加强操纵职员工作责任心，发现扭结迹象立刻休止操纵，开释还原。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，有槽双层卷绕的起重卷筒愈 甚。从图5所示卷筒绕方式的示意图中可以看出，第一层钢丝绳沿卷筒绳槽排满后，第二层 钢丝绳与空挡方向呈P角，钢丝绳能平顺地落在下层钢丝绳的空挡内，但过了卷筒与滑轮的 中央 线，绕入的钢丝绳向有绳圈的邻槽方向偏斜a角，该a角跟着钢丝绳轴向移动而增大。 于是绕入的钢丝绳不再能整圈有规律地卷绕在下层钢丝绳空挡，而是每卷绕一周就有一个跨 越点，可称

11、为节点。在节点处，绕入的钢丝绳不再对下层钢丝绳产生压力，而是首先对已被 卷绕在卷筒上的邻圈产生压力。在钢丝绳绕过节点的瞬间，由张力产生的压力先全部作用在 相邻钢丝绳表面，一般当a角不大时，受压面积也很小，钢丝绳经常很快从相邻钢丝绳的表 面掠过，落入位置。但因为钢丝绳都是由很细的钢丝绕成的，在压力作用下，丝与丝之间既 轻易相互嵌入，又必然产生滑移，产生了剪切运动。多层卷绕卷筒要彻底消除咬绳现象是难题的，但能采取一些措施减少因为咬绳引起的不良影 响。例如：准确选择钢丝绳在卷绕过程中的轴向位移方向，即第一层钢丝绳起始绳槽的旋向， 这对第二层钢丝绳是否产生咬绳关系极大。假如把卷筒钢丝绳排列成如图6所示

12、，就几乎不 存在a角，也就基本消除了咬绳现象。根据统计，卷筒结构改进后的每根钢丝绳的使用寿命 能延长45倍。另外，可根据整根钢丝绳在卷筒上的受载情况采用变截面卷筒。有时我们可 以根据卷筒的前若干圈钢丝绳不常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，这样既消除了咬绳现象，又极大 地改善钢丝绳的接触状况。采用变截面卷筒后，钢丝绳的使用寿命可明显延长。对多层卷绕 的钢丝绳也可采取按期截头的方法，即先把新钢丝绳有意识地放长23圈的长度，以后按情 况 按期从绳端截去半圈，实质上是不断地移动节点，避免钢丝绳在节点处损伤过快。6过载钢丝绳跟着载荷

13、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。 通常把钢丝绳承受的静载荷控制在破断载荷的1/101/5,叫作安全负荷。安全负荷表示的 是钢丝绳答应承受的额定静负荷。但钢丝绳实际上往往处于运动状态，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。因过载而破断的钢丝绳，其断口呈疏松状，6股的钢丝绳断口位置大多数不在一起，绳 芯外露，这是钢丝绳因过载而断裂的特征。过载的钢丝绳即使不发生断裂事故，也会

14、大大地 缩短使用寿命。为了防止钢丝绳过载，应采取以下措施：1）准确选用安全系数，力求减少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，动载荷可以通过进步起重机司机的操纵水平、改进起重 机机能来减少，摩擦阻力可以通过调整滑轮槽的外形及增补润滑油来减少等等。2）严格遵守安全操纵规程，杜绝人为的超负荷现象。3）在起重机上安装负荷指示器、或超负荷限制器、或报警器，消除过载现象。除了上述6种钢丝绳的基本损伤类型外，还有高温幅射等因素也会使钢丝绳造成损伤。 但总的来看，钢丝绳的损伤一般是有规律的，枢纽在于我们如何去进s一步熟悉这些规律， 从而找出有效的防止方法，尽量延长

15、钢丝绳的使用寿命。南通铭源钢绳有限公司常见钢绳在使用中产生的故障及原因1.钢丝绳断裂（全部股断 开）产生原因：使用时猛烈冲击引起钢丝绳超载、打扭、损坏、局部磨损、一股或/ 使钢丝绳在使用中经受弯曲时钢丝断裂，减少钢丝绳内金属断面积2.钢丝绳中一股或多股断裂产生原因：钢丝绳超载、打扭、与其它部件的摩擦、局部磨损或处于严重锈蚀，疲劳、超速、打滑或运转时过于松弛， 器上。3.过度锈蚀产生原因：钢丝绳缺乏润滑。使钢丝绳接触了盐水、碱水、酸水、 环境之中。钢丝绳存放期间缺乏足够的保护。4.搬运钢丝绳不当使钢丝绳损 坏。产生原因：从障碍物上滚动绳轮。绳轮从运货车或平台上跌落。用链条直接捆绑在钢丝绳上或用撬

16、杠直接抵在钢丝绳上。用钉子把5.钢丝绳绳套不合适而损坏产生原因：捆扎不当，使一股或多股反向转动，导致钢丝绳松弛。 装绳套的方式不当或装绳套的工艺不良，钢丝绳在绳套中来回转动6.钢丝绳打扭、 折弯和其它扭曲变形产生原因：把钢丝绳从绳轮或绳卷上拉出方法不正确。钢丝绳在滚筒上缠绕不正确，固定不当为加大滚筒直径放置了不当 钢丝绳穿过小滑轮或障碍物时，处于受力状态。7.提升后回程中松弛所引 起的损伤产生原因：钢丝绳频繁地下井，运转的游梁引起钢丝绳在绳卡处弯8.钢丝绳在打捞作业中损 坏或疲劳产生原因：打捞作业时钢丝绳使用不当，由于工作性质引起损坏或9.钢丝绳捻距伸长和直径减小产生原因：作业中钢丝绳经常超载

17、，使钢丝绳的有机芯受挤压而破10.钢丝绳中钢丝早期断 裂产生原因：不注意钻井深度、钢丝绳受挤压和打滑产生的摩擦热。1.1.11.钢丝绳上有严重的磨损斑点产生原因：安装和使用时操作不当，使钢丝绳打扭或弯折。钢丝绳 的切除次数频繁。12.连接钢丝绳产生原因：连接钢丝绳不可能像整根绳那样。在连接处容易发生松13.钢丝产生线性划伤和断裂产生原因：倒绳时穿过夹紧装置时导致损伤。14.钢丝绳破断拉力降低或损坏产生原因：不注意把钢丝绳靠近火源，使钢丝绳过分受热。15.钢丝绳变形产生原因：夹紧装置或绳卡加的不合适，使钢丝绳损坏。16.钢丝绳鼓包产生原因：倒绳时穿过了夹紧装置捆扎不当，上绳慢或连接不当，17.钢丝绳磨损产生原因：缺乏润滑。倒绳时夹紧装置未松开工作条件多砂粒与固 及滑轮尺寸小于规定尺寸。18.钢丝疲劳破坏产生原因：不良的钻井条件，即高速起下和钢丝绳打滑，产生额外 震动集中于死绳或死绳固定器上。绳槽和滑轮小于规定