海河水利委员会漳卫南运河管理局防汛机动抢险队 山东 德州 253009
摘要：通过分析劣五类污水中，影响钢丝绳寿命的主要因素，有针对性的提出钢丝绳的防护方案，进而论述如何选择合适的钢丝绳防护产品，延长钢丝绳使用寿命。
关键词：钢丝绳；防护
在漳卫南河系中，大部分水闸的应用环境都是在劣五类水中，因此对钢丝绳进行有针对性的防护，让其始终保持良好的应力状态对水闸的安全运行具有重要意义。杜绝断绳现象、缩短钢丝绳的保养工时、延长钢丝绳的换绳周期是所有水闸管理者、养护者追求的目标。
一般来说，除了意外及不当操作导致的损坏外，钢丝绳的破坏形式主要是：由于锈蚀引起的内部断丝和润滑不足导致的表面断丝。受检测手段的局限，目前水闸用的钢丝绳检测，主要采用传统的人工目测方法，检查生锈和表面断丝情况，钢丝绳的更新往往根据使用年限和表面断丝数量来决定。
一、影响钢丝绳寿命的主要因素
1、污水浸泡、水流对钢丝绳的锈蚀
钢丝绳的锈蚀是一种氧化反应。在干燥的空气中，这种反应非常缓慢。在纯净水中，由于缺乏电解质，反应速度也相当缓慢。但如果在水中混入可溶性无机盐，溶解后的离子会大大加速氧离子的扩散，使氧化反应速度成倍增加，在漳卫南河系，水闸应用的劣五类水环境中，就充满了各类无机盐类。
此外，在提闸防水时，产生的巨大冲击水流，也会对钢丝绳的外层油膜造成很大伤害。
2、高温对钢丝绳的影响
夏季是钢丝绳保养的重点季节。室外工作的钢丝绳在阳光暴晒下，表面温度可达到60℃以上。在这样的高温下，锈蚀作用和钢丝绳防护剂的自然氧化速度都会大大加快。通常来说，温度每增加10℃，化学反应速度就增加1倍。在20℃下需要8000小时完成的化学反应，在50℃时只需1000小时就可完成。
3、异物嵌入对钢丝绳的影响
拦蓄的水中有大量漂浮物，其中会混入很多颗粒状的垃圾。如果这些外来硬质异物被卷进钢丝绳与水下滑轮护罩中，甚至被卷入钢丝绳的丝股之间，极有可能造成局部应力集中，造成异常磨损和表面断丝。祝官屯枢纽9号闸曾经在2003年出现过一次险情，一只胶鞋底卡进了水下滑轮，造成钢丝绳出槽，与水下滑轮卡在一起，对钢丝绳造成了伤害。
4、频繁操作对钢丝绳的影响
在正常缠绕和操作状态下，水闸的升降操作对钢丝绳的影响仅局限在疲劳寿命方面。但钢丝绳表面的润滑剂往往以薄膜形式结附在钢丝绳表面，钢丝绳在拉紧时，部分油品被挤出到钢丝绳表面；钢丝绳放松时，表面的油品又被吸入钢丝绳内部。这样的运动，相当于对油品进行不断挤压。油膜本身接触空气的表面积就非常大，又被反复挤压，其氧化作用较静止状态要快得多。
综上所述，由于应用在水闸的钢丝绳工作在高温、高湿、高载、高污染、有异物的工作环境下，如果缺乏正确的操作和与之相匹配的专用润滑防护产品保养，钢丝绳的使用寿命会受到很大影响。
二、钢丝绳的防护
为延长钢丝绳的使用寿命，各方都在努力寻找解决方法。作为钢丝绳的生产厂商，采用的比较先进的技术是在钢丝绳的内部注塑，或在丝、股的表面涂塑。他们希望使用物理方法把钢丝绳与外界隔离开来，消除水分、阴阳离子对钢丝绳的影响。但是由于钢丝绳在高载工况下下作往复运动，而塑料的强度远低于钢丝绳，因此使用一段时间后就会发生塑料被绞碎脱落的现象。
目前适合水闸工程使用的最普遍的钢丝绳养护方法，还是在钢丝绳表面施加合适的润滑防护剂以实现防护目的。
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1、钢丝绳防护的目标
（1）提供润滑
减少钢丝绳与各种滑轮、卷扬鼓在牵引与被牵引时发生的滑动摩擦，减少钢丝绳内部丝股之间的相互摩擦，避免出现各种应力集中和“干摩擦”等现象。
（2）防锈蚀
钢丝绳在户外甚至水下使用，容易受到水分和阴阳离子的影响，导致钢丝绳表面与内部产生锈蚀进而引发断丝现象，所以一定要避免锈蚀。
（3）防腐蚀
常用的润滑产品长期在阳光暴晒下使用，会产生酸性氧化物混合在油泥中，而油泥堆积在钢丝绳表面既对钢丝绳产生腐蚀作用又污染作业环境。
2、钢丝绳防护的形式
对钢丝绳的防护，按防护剂的流动性一般可分为渗透型防护与覆盖型防护两种。
3、两种防护形式优缺点的分析
从水闸实际应用来看，这两种方法各有优缺点。
（1）渗透型防护
优点：从里到外防护，防护效果好，表里如一，全面防护。
缺点：表面产生的油膜很薄，不利于长时间与污水接触。
（2）覆盖型防护
优点：表面油膜较厚，在长期浸泡污水的条件下，防护效果较好。
缺点：油脂大部分存在于钢丝绳表面，里面的防护较差，表面的油膜容易沾染灰尘、沙砾等，一旦这些颗粒卷入钢丝绳内部，有可能造成更直接的物理损坏。此外，覆盖型防护后，钢丝绳表面难于检测，钢丝绳内部有时会产生比较严重的锈蚀，表面却无症状。
漳卫南河系的水闸现阶段采用的大部分是覆盖防护，由于以上的缺点，在现阶段的水质条件下，防护效果并不好。以祝官屯枢纽为例：2002年祝官屯枢纽更换了1984年建闸时开始使用的钢丝绳，共计使用18年，而新更换的钢丝绳在2007年，很快出现断丝超标准的情况，寿命成倍缩短。由此可见，随着水闸应用的水环境发生了很大变化，我们水闸传统的防护油脂和防护方法已经很不适应现有的使用条件。理想的做法是，找到一种能兼顾两种防护方法优点的润滑油脂。
三、选择合适润滑防护产品的要求
就我们水闸工程中应用的钢丝绳而言，润滑油脂应具备以下条件：
（1）能粘附在钢丝绳上，不会被轻易擦掉，并在温度变化时不影响润滑效果。这种粘附性能还对防止卷筒打滑有一定作用，特别对提升钢丝绳的附着摩擦力起重要的作用。
（2）良好的流动和渗透能力，能迅速渗入钢丝绳内部以及纤维芯进行润滑和防锈，并防止细菌在纤维上滋生。
（3）较高的油膜强度，能在闸门重量载荷下抵抗相互接触的钢丝之间存在的极高压力。
（4）有较高的内聚力，能减少润滑油的滴落，并避免运动时离心甩失，保持启闭机和闸门表面的清洁。
（5）不能含有引起锈蚀的酸、碱成分，防止钢丝锈蚀。钢丝绳润滑油的主要附加功能是防止其锈蚀。
（6）自恢复的能力强，钢丝绳工作时不断在弯曲变形，致使其表面油膜也不断受到扩展或挤压。这要求油膜较柔和，并且有较高的温润性。不致出现油膜断裂，即偶然断裂也较容易自恢复。
（7）抗洗、抗乳化性能强，有助于在水闸蓄水时减少润滑油损失和防止腐蚀和锈蚀。尤其针对现在普遍污染较重的现实，此项性能尤其重要。
（8）油脂在涂敷后，应能常温固化，以提供光滑而均匀的膜层，起到覆膜保护的作用。
四、结束语
水闸工程对钢丝绳安全性的要求有着永无止境的要求。采用高档的钢丝绳防护产品虽然会在一定程度上提高工程成本，但其所带来的综合效益显而易见。如何选择合适的基础油产品、合适的粘度指标、最佳的润滑保养方法是我们在实际的应用工作中应该积极探索的主要问题，我们应该积极联系润滑油和钢丝绳生产厂家，争取能让厂家按照我们的具体特性需要而配制专用润滑油脂，有针对性地解决水闸用钢丝绳在污水中的防护问题。
论文作者:郑萌
论文发表刊物:《防护工程》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/5
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