637+iwr钢芯钢丝绳的捻制与使用

637+iwr钢芯钢丝绳的捻制与使用

1经过重新连接造成的质量差异1.1钢芯薄膜的更换中国大型煤矿集团公司的钢丝绳提取装置以前使用6.37和f-17.5麻杆钢丝绳。由于恶劣的天气，使用了6.37和f-17.5钢丝绳。2008年12月当地质监局验收起重机检修质量时,发现钢丝绳都不同程度地存在绳股忽紧忽松、粗细不均的现象(其中一根尤为严重),责令铝厂停止使用,更换新绳(重新启用原来购进封存在仓库的)。钢丝绳使用不足7d即被更换。1.2多种原因被换下钢丝绳状态:(1)钢丝绳基本消除了绳股明显的忽紧忽松、粗细不均的现象;(2)钢丝绳局部依然存在塑性变形的痕迹;(3)现场测量的钢丝绳直径17.8～18.4mm,比钢丝绳公称直径大1.71%～5.14%,钢丝绳虽经过短暂时间的使用,不圆度依然符合标准要求。1.3格培养中的弹性变形由于绳芯材料不同,使得钢丝绳承受横向载荷的能力相差较大。同结构、同规格钢丝绳由麻芯改为钢芯,钢丝绳直径与滑轮槽、卷筒直径比例关系显得更为重要。由于滑轮槽与钢丝绳不匹配,钢丝绳经过滑轮部分产生非正常的弹性变形和累计的塑性变形。这是钢丝绳通过滑轮槽时,受到较大横向载荷的必然结果。1.4m区段拉伸工艺改进建议(1)钢芯钢丝绳生产制造时钢丝绳直径应偏标准下限,麻芯钢丝绳直径偏上限控制。钢丝绳使用过程暴露出的缺陷:钢丝绳直径偏上限,加剧钢丝绳直径与滑轮槽比例偏小的矛盾。现场经过短期使用的钢丝绳表面存在变形的痕迹充分证实这一点。(2)同一根钢丝绳726m区段虽然都存在异议,但是其中一段更为严重,钢丝绳捻制均匀程度有待提高。(3)加强钢丝绳捻制过程的质量监督,对于生产精品钢丝绳的企业显得更为重要。(4)国内部分企业充分利用已有的钢丝绳预张拉设备,消除捻制缺陷,减少钢丝绳捻制残余应力的实践,值得其他公司借鉴。通常状态下,经过预张拉工艺处理的钢丝绳产品的实际使用性能都好于未经过预张拉工艺处理的钢丝绳产品。(5)向用户强调钢丝绳直径与滑轮槽、卷筒直径匹配的重要性,请用户在钢丝绳更换前,测量滑轮槽、卷筒直径。提示用户参照API9B,及时更换有形状缺陷和直径不符合要求的滑轮,及时对卷筒实施有效的维护。(6)通过各种渠道,更多地了解、掌握用户的基础信息,有的放矢地提供钢丝绳产品,并建立对钢丝绳重点用户不定期的产品质量回访制度,注重提高钢丝绳的实际使用性能和使用寿命。2纤维芯预应力国内钢芯钢丝绳推广应用过程中出现的问题还有:(1)双绳起升改为单绳提升。例如,新疆油田钻井公司在改造中将40钻机双绳起升改为单绳提升,仍然采用原结构、原直径的钢丝绳,在钢丝绳使用中存在安全隐患。(2)随意扩大钢丝绳应用范围。实践证实,任何一种结构钢丝绳并非适用于所有的工作条件,在弯曲半径减少的情况下,纤维芯钢丝绳在使用性能上更具有较大的结构优势。国内某钢丝绳公司把钢芯钢丝绳应用到钻采、修井、捞油、捞沙作业等领域。在滑轮较多且滑轮直径与钢丝绳直径比值较小的修井、捞油、捞沙作业中效果欠佳,未能达到预期目标。油田钻井作业使用直径≤25mm的钢丝绳及其修井用钢丝绳不宜推广使用钢芯钢丝绳。由于钢丝绳企业盲目在钻修井作业中推荐使用钢芯钢丝绳,出现了不该有的质量异议。国内一油田井下作业公司在修井机上使用6×19S+IWRC—22钢丝绳,初期在距死绳端较近位置,有两处发生钢丝由绳芯挤出的钢丝绳结构破坏现象。修井机通常使用同规格纤维芯钢丝绳,从没有发生该种现象。钢芯钢丝绳的储油能力弱于纤维芯钢丝绳,使用过程中需要及时、足量补充适宜的润滑脂。在设计、制造填塑钢芯钢丝绳时,也可以借鉴瑞士FAZER公司的做法,填用含油塑料。3钢芯预应力变芯产品的发展钢丝绳的绳芯通常分为纤维芯和钢芯。钢芯又分为独立的绳芯(IWR或IWRC)和钢丝股芯(IWS)2种。钢丝绳的独立绳芯结构通常为7×7,GB1102—74《圆股钢丝绳》列入的钢芯钢丝绳仅有这种钢芯结构,显示出已被替代标准的水平的初级性和当时我国钢芯钢丝绳的实际生产水平。随着钢丝绳用途更加广泛,国内外钢丝绳结构设计以前所未有的速度向前发展。瑞土FAZER公司、法国欧洲钢缆公司等一批国际著名的金属制品企业的产品体系中,相当数量产品的结构突破了原有钢丝绳结构设计基本理论和产品体系,设计独特、新颖。作为钢丝绳结构设计重要内容的独立绳芯结构设计呈现多样性和复杂性的特点。3.1独立绳芯结构日本神钢钢线工业株式会社生产的粗直径钢丝绳IWRC8×WS(36)结构为7×19+8×[1+7(7+7)+14],独立绳芯结构为7×19。意大利Redaeli公司8×41WS金属芯钢丝绳结构为8×(16+8/8+8+1)+IWRC(7×19)或IWRC(7×19W),独立绳芯为7×19或7×19W。3.2索传动应力丝2ISO2408:1985《一般用途钢丝绳特性》中A5.1钢丝绳8×36WS,A5.2钢丝绳8×41WS,两类钢丝绳的绳芯结构:(1+8+8/8+16)+8×7。日本神钢钢线工业株式会社IWRC8×EWS(S2)钢丝绳结构WS(36)+8×S(19)+8×[1+7/9+(9+9)+18],独立绳芯WS(36)+8×S(19)。德国石油工业钢丝绳和索传动钢丝绳8×19S,其独立绳芯为1×19+8×7。瑞士FAZER公司电梯钢丝绳8×19S+IWRC,独立绳芯为1×19W+8×7。法国欧洲钢缆公司8×25FW,8×36WS,8×46WS类钢丝绳,独立绳芯为1×7+4×19S/4×7。3.3纤维包覆调整为改变钢丝绳内钢丝接触状态,减少内应力,进一步提高钢丝绳使用寿命,德国在起重钢丝绳中还较多地使用纤维包覆钢制芯(SESU),如德国蒂森钢丝绳公司的7×40WV+SES-U钢丝绳。3.4材料中的钢芯结构DIEPASKZ8钢丝绳绳芯为1×7+4×K26SW/4×7。拖飞宝TK12G钢丝绳结构:16×7+4K×7/4K×7+4K×7,钢丝绳直径:7～48mm。由圆股和压实股组成的结构新颖的不旋转钢丝绳,具有非常好的柔软性,特别适用于复杂滑轮体系的工作场合,适合在提升高度较大的设备上使用。这种结构钢丝绳经常用作移动式起重机、汽车起重机的主吊或副吊、车间天车的提升钢丝绳,也适合做电铲或打桩机用钢丝绳。宁夏恒力钢丝绳股份有限公司研究开发出CFRC8×36WS+8×17S+1×36WS—56钢丝绳。咸阳宝石钢管钢绳有限公司的FNR37—36钢丝绳绳芯为1+6+6/6;8×19S+PWRC—56钢丝绳绳芯为6×36WS+7×7;CFRC8×19S—14钢丝绳绳芯为1×7+4×(4/4+4)/4×7。国内钢丝绳企业还设计过14×19S+7×7/7×36WS+7×7—56,18×19S+9×7/9×19S+(6×36WS+7×7)等特殊钢芯结构的钢丝绳。布顿杭州钢丝绳有限公司(原杭州舒愽特新材料科技有限公司)设计、制造出8K×43FS+7×17S—61.2电铲用填塑钢丝绳。上海硕力机械有限公司依据CASAR产品体系采购8K×26WS+6×17S+1×9W—32填塑钢丝绳,复合结构的绳芯。文献阐明:“一般标准并未规定钢芯钢丝绳钢芯结构,也正因为如此,才出现了钢芯结构的多样化……”。笔者认为:起源、发展于国外的独立绳芯结构的多样性的研究,独立绳芯结构钢丝绳的开发、设计、制造及其使用效果的跟踪,旨在克服钢芯钢丝绳的缺陷,尽可能挖掘钢芯钢丝绳结构内在的潜力,提高钢丝绳使用性能与寿命,这是钢芯钢丝绳结构发展的必然。4钢芯预应力锚索钢芯钢丝绳理所当然地应该包括国内近年来才发展起来的35W×7,24W×7类结构钢丝绳。钢芯钢丝绳与纤维芯钢丝绳相比,性能上有很多优点,在国外石油钻采作业等领域被广泛采用。(1)同结构钢丝绳相比,金属密度系数提高约17%。(2)相同抗拉强度级别之下,钢丝绳破断拉力提高,可以有效提高钢丝绳的安全系数。例如:抗拉强度1670MPa级别的6×19S+IWR—16钢丝绳最小破断拉力比6×19S+FC—16的提高7.8%。大直径钻井用钢丝绳钢芯化发展具有方向性。天津港集装箱码头有限公司现除少量需要麻芯钢丝绳外,绝大部分需要钢芯6×36WS+IWRC钢丝绳。以前在旧桥吊和场桥上用过麻芯钢丝绳,从使用结果看:麻芯绳自润滑效果较好,柔软性较好,钢芯绳耐冲击效果好。国家《建筑施工安全技术统一规范》规定:吊篮式脚手架提升机可采用手扳葫芦或电动葫芦,应采用钢芯钢丝绳。高安筠州大桥的缆索吊机主索由∅52mm钢芯钢丝绳组成,单根主索长780m,8根主索分成两组,每4根一组,两组主索中心距为17.2m。(3)钢丝绳直径均匀性好,利于钢丝绳在卷筒上的均匀缠绕。(4)提高了钢丝绳抵抗径向压力的能力,使得钢丝绳不易在缠绕过程中出现压扁和变形现象。为满足起升钢丝绳在卷筒上多层缠绕的需要,必须选用钢芯钢丝绳,才能保证上、下层钢丝绳接触时的挤压刚度。若选用纤维芯钢丝绳,会因挤压刚度不足,绳股很快被挤扁,导致钢丝绳结构破坏而报废。(5)相同结构钢芯钢丝绳的弹性模量大于纤维芯钢丝绳的。当钢丝绳承受较大的横向压缩载荷和较大的轴向载荷时应优先选用钢芯钢丝绳。(6)钢丝绳结构伸长减少。(7)钢丝绳结构稳定性能高。(8)钢丝绳的平均使用寿命提高1.2～1.3倍。(9)钢芯钢丝绳耐高温能力高于纤维芯钢丝绳。根据EN12385—3规定,纤维绳芯的多股钢丝绳可以在最高温度为100℃的环境下作业,而钢芯多股钢丝绳可以使用到200℃的环境中。使用时要特别注意绳端温度的限制。5多层股不旋转钢绳的预变形提高钢厂用钢芯钢丝绳的使用寿命,在生产中要采用股淋油工艺,严格控制钢丝绳成形率及回转度,股之间要留有一定的间隙,钢芯的捻向要与钢丝绳的捻向相同,这样不但可以提高钢丝绳的耐疲劳性,还可以防止钢芯外逃,使钢芯钢丝绳的寿命得以提高。为解决金属绳芯早期失效,林惜莹等人提出应采取的措施:(1)提高绳芯钢丝的强度;(2)增大绳芯的捻距;(3)生产绳式钢芯时,绳芯与主绳采用等捻距捻制;(4)采用3×19S锻打绳芯;(5)采用3×7+3结构绳芯;(6)对绳芯采取涂(填)塑工艺。表面浪形和金属绳芯外逃影响钢丝绳的使用寿命,桑春明分析过产生表面浪形和金属绳芯外逃的原因:(1)成型率过高,波动偏大;(2)各股捻制张力不均匀;(3)顺向捻制不到位,“反拨力”过大。上海二钢有限公司在引进的9/630和8/1000成绳机上都装有张力控制器,可实现对各股捻制张力的自动控制,确保钢丝绳捻制时各股张力的均匀性。对于多层股不旋转钢丝绳,咸阳宝石钢管钢绳有限公司秦万信曾撰写文章指出:40(18×7:7×7+7×7-7×7-1×17S)多层股不旋转钢丝绳是该公司当时生产组绳股数最多的圆股钢丝绳,由于内层绳的捻向与外层绳的捻向相反,为防止在外层绳捻制过程中内层绳起包,故将内层绳收卷后放置在专用绳芯翻身架上,并根据外层绳捻制过程中内层绳表面股绳变化情况对其实施紧捻或者松捻。由于内层绳中的股绳具有线接触的排列特点,故在引进的KVR(1+6+12+18)/500串联式合绳机上按照22丝瓦林吞结构股的方法将其一次捻制,未对股实施预变形。成品钢丝绳在(12+18)/610串联式合绳机上捻制,并采用预变形工艺,同时在捻制后对成品进行定径,整个捻制无异常现象,绳表面股无凸起或股间出现明显间隙。国内还有湖北福星科技有限公司、鞍钢钢绳有限公司、无锡赛福天钢绳有限公司等多个企业采用在串联式合绳机上捻制多层股不旋转钢丝绳。这有利于钢丝绳在分层捻制、内外层捻距差值较大的情况下,保证钢丝绳受力时内外层股均匀承受载荷;同时也有利于消除外层股绳的扭转力矩与内层股绳扭转力矩之和难以相互平衡的缺陷。张成宇等人提出多层股钢丝绳生产工艺改进措施:(1)调整内层绳及股绳的捻距,适当减少小股的捻距可以增大股的旋转力矩,从而增大股对绳旋转力矩的扼制作用,使绳的旋转力矩减少。(2)调整内外层绳中的变形率,分别控制各层股的扭力。内层股进行少量变形,将内层绳变形率控制在40%以内,有意将内层绳捻制成半松散状态,让其有较大的弹性,目的是为了适当增加内层绳的扭转力矩,使钢丝绳扭力减少或不打扭。(3)选择合适的预变形参数,预变形所形成的预螺旋应与钢丝绳内股绳的固有螺旋相符。生产实践证明,预变形所形成的预螺旋长度与钢丝绳内的股绳的固有螺旋线长度比值为0.95～0.97为最佳。预变形参数选择是否合适是生产高质量多层股钢丝绳的关键,因此,辊距和压弯量作为确定预变形参数的基础。钢丝绳内层涂塑将减少内部磨损并可以提高弯曲疲劳寿命,解决内层绳钢丝断裂频繁问题。宁夏恒力钢丝绳股份有限公司捻制的6×36WS+IWR—31.5港口集装箱用钢丝绳,在捻制绳芯、绳股的过程中,对绳芯表面进行涂塑处理,涂层厚度按照钢丝绳结构设计要求的直径增加量来控制,既保证合绳时绳芯充实,又防止了绳芯偏小造成外层股的相互挤压。咸阳宝石钢管钢绳有限公司申请一种抽汲捞油用钢丝绳专利。这种钢丝绳由多股线接触圆股钢芯钢丝绳经压实后得到,其中的每股钢丝绳和每股钢丝绳中的每根钢丝都变形,每股钢丝绳中外层的每根钢丝暴露在外的表面与整个钢丝绳的外表面的相切相接面变大,钢丝与钢丝之间的相切相接面变大,而钢丝与钢丝之间的空隙变小,从而形成了一个相对平整和耐磨的表面。该钢丝绳刚度大、弹性模量高、耐冲击性能好、耐磨性能好、结构稳定性好。6提高钢丝绳的实物质量的建议6.1钢芯产品的差别化钢丝绳生产企业不仅有新产品研究开发的内容,而且还有企业长远发展规划与当前经济效益相结合的需要,更重要的是批量生产结构合理、使用性能和寿命高的钢丝绳产品。钢芯的结构设计既要考虑满足用户日益提高的要求,又要注重钢芯产品的系列化、批量化。一般用途钢丝绳的钢芯通常以7×7结构为主。重要用途钢丝绳可以考虑复合结构的绳芯、3×7+3结构绳芯、或者锻打绳芯。依据钢丝绳捻制过程中的变形协调性,正确理解、运用钢丝绳间隙理论,设计捻角、捻向和各个结构参数。钢芯的捻向与钢丝绳捻向相同。合理设计制绳钢丝的力学性能,绝不能把钢芯变成低值钢丝、不合格钢丝的“收容所”,钢芯钢丝一样接受性能检验。有条件的钢丝绳企业可以投入一定力量,研究金属绳芯的结构设计,包括研究基础理论,掌握不同结构钢芯的适用范围,做好钢丝绳结构发展的技术储备。6.2钢芯拉伸断口监控钢芯钢丝绳捻制明显难于纤维芯钢丝绳。钢芯钢丝绳的使用性能和寿命很大程度上取决于钢芯的捻制质量。对钢芯的捻制质量、监督、检查应予以重视。部分企业由于钢芯捻制质量欠佳,在合绳过程中绳芯起壳,外层股包捻十分困难。更有甚者采用合绳中剪断一股或几股钢芯的错误做法,这是捻制钢芯钢丝绳的大忌。控制各股张力的均匀性是关键,它对钢丝绳质量有着极大的影响。要保证捻制的基本条件,即1000m绳芯的捻制过程中至少3次调整各股张力。建立各股张力均匀性的定量检验方法