(浙江浙能温州发电有限公司 325602)
摘 要: 钢丝绳主要由钢丝捻成的股、绳芯以及润滑油脂组成。影响钢丝绳使用的因素很多，主要包括钢丝绳质量、使用频率、载荷情况、缠绕方式、润滑状况、钢丝绳选型、使用环境等。本文主要探讨如何通过技术手段减少钢丝绳运行磨损和意外损坏，提高钢丝绳的利用率，降低使用成本。总结了卸船机起重用钢丝绳的失效形式，分析了其失效的原因，并提出相应的预防措施，延长钢丝绳的使用寿命，降低港口机械设备维护成本。
关键词: 卸船机; 钢丝绳;维护
1 卸船机钢丝绳失效分析
1.1 使用频率
钢丝绳使用频率一般以日工作时间来衡量， 在总的时间范围内，平均日工作时间越多， 钢丝绳出现疲劳破坏的概率越大， 对其使用寿命的影响越严重， 因此同样的工作条件下， 使用频率可以作为钢丝绳使用寿命的主要评判标准。
1.2 荷载情况
钢丝绳在使用过程中会受到多种荷载的共同作用， 其中的重物静荷载和冲击动荷载对钢丝绳的使用寿命影响较大， 当钢丝绳长期受到反复荷载作用时， 由于绳索的不断拉伸， 导致微应变逐渐增大， 超过弹性极限后就会发生破坏。
1.3钢丝绳疲劳损坏
钢丝绳在使用过程中由于承受弯曲、拉伸、扭曲、弹跳冲击等力引起疲劳，在最弱钢丝处形成应力集中，造成钢丝内部晶粒上形成微裂纹，而随着裂纹发展，最终形成疲劳损坏。疲劳损坏在现场使用中是一种较为严重的损坏形式，应该尽量避免。
1.4股谷断丝以及由此造成的散股或断绳
由于钢丝绳股与股之间润滑剂的缺失，在载荷作用下，股与股之间相互摩擦，最终造成股谷断丝的发生。由于这类断丝发生在钢丝绳内部，早期不易被发现，因而随着断丝程度的逐渐增多，极易造成钢丝绳在使用过程中突然散股或者断绳。图 1就是钢丝绳股谷先出现断丝并逐渐发展到散股、断股情况。
图1 股谷断丝以及由此造成的散股或断绳
1. 5钢丝绳腐蚀失效
由于港口自然环境的限制，日晒雨淋以及港口处于沿海气候，空气湿润并且空气中含盐量较高，这样势必造成钢丝绳的腐蚀较内陆地区严重。开始由于气候造成钢丝绳表面浅层次的生锈，当锈迹形成以后就造成与周围金属的氧亲和性的差异，使金属相邻区域形成正负极的小电池，加速表面腐蚀的深入，逐渐形成腐蚀坑。这些坑点成为应力集中点，并逐步加深，最终造成钢丝及钢丝绳的失效。由于我港业务量较大，这类失效形式在我港起重用钢丝绳的使用中并未发现，但是在更换频率较低的牵引用细钢丝绳中曾有发现。
2 历次更换钢丝绳各损坏形式统计分析
目前，我港 4 台抓斗式卸船机2010年10月至 2014年12月期间共更换钢丝绳 128次。根据使用情况来看，因正常磨损而更换钢丝绳的情况只占到总量的 50% 左右。非正常磨损主要发生在设备投入使用的前期阶段，由于滑轮与钢丝绳处于设备的初始磨合阶段，非正常磨损损坏情况较为严重，待滑轮及其他组件磨损到一定程度后，磨损形式转为正常磨损。股谷断丝造成的散股或者断股、疲劳断丝、过载拉断，贯穿在钢丝绳使用寿命的各个阶段。这与钢丝绳的质量、后期的超负荷运行存在很大关系。截至目前，我港腐蚀类失效形式在起重类钢丝绳中尚未发现。
3 预防钢丝绳失效的策略
3.1 钢丝绳的合理选择
不同的使用功能对钢丝绳有不同的要求， 其中钢丝绳的旋转问题是重要的选择参考指标。错误的选择将会给滑轮的使用寿命带来很大危害，对于单组滑轮来说，应该选择防止旋转的钢丝绳， 对于有导向的荷载来说，要选择能够旋转的钢丝绳，对于使用在卷筒上的钢丝绳来说，由于使用过程中经常会弯曲，随着绳索的提升扭转量开始逐渐积累，为了防止对钢丝绳的强度产生影响，应该选择绳芯与外股旋转方向相反的型号，这种型号在使用时由于内外两层绳股之间的缠绕方向相反， 产生的旋转力矩会互相抵消，自由端更不容易产生旋转，同时支撑点的增加也使得其强度更大，给钢丝绳的安全使用带来了较大的保障。钢丝绳的合理选择将会对其使用寿命产生直接影响，在实际使用过程中应该根据功能需求灵活选择。
3.2 科学的钢丝绳检测手段
当前对于钢丝绳的诊断大多停留在人工检测阶段， 采用此种诊断方法只能从外表上检测出钢丝绳存在的一些损伤问题，对于内部存在的安全隐患无法探知，比如长期使用的钢丝绳即使外表没有看出较为严重的破损，但内部已经出现大量的钢丝断裂， 继续使用存在较大的安全隐患。采用弱磁检测技术则能够在不改变钢丝绳使用功能的前提下，快速准确的检测出钢丝绳内部存在的问题，通过对钢丝绳进行定期诊断，能够确保及时发现破损的钢丝绳， 对节省钢丝绳更换成本也有着较大的帮助。
3.3 保证充足的润滑
港日机械卷扬机上用的钢丝绳是安全件，钢绳在出厂前一般都作过初级润滑防锈处理， 但它只能对储存、运输和使用初期起作用， 长期使用过程中，原有的润滑油将慢慢流失和散发掉，故必须加强润滑保养， 定期给钢绳涂润滑油，才能确保钢绳内外表面附着有油膜，从而保证了应有牵引力， 延长钢绳的使用寿命， 减少事故的发生， 钢绳润滑剂主要有 4 种作用：
减少钢绳内部丝之间、股之间及钢绳与滑轮等因运动屈张而产生的摩擦、 磨损， 减少断裂的可能性；2）为钢绳的绳芯、钢丝以及各股提供内部与外部的防腐保护， 减少锈蚀， 延长钢绳的寿命；3）增加钢绳的柔韧性， 使载荷在绳股上分配均匀， 减少弯曲疲劳；4）涂抹在钢绳上的润滑剂可作为钢绳与滑轮组及滚筒之间的缓冲物。润滑油是钢丝绳的重要组成部分，这一点经常被低估。 钢丝绳如果没有足够的润滑油， 或者用了错误的润滑油，将不可避免地导致过早疲劳损伤或钢丝绳的内部腐蚀。对于钢丝绳的润滑油选择，必需遵循以下原则： 1）粘附性要好； 2）渗透性要好； 3）挥发性要小； 4）极压抗磨性高； 5）抗腐蚀性能要强； 6）抗外界的干扰作用要强。
3.4防止疲劳失效的措施
1)减少钢丝绳的弯曲次数，从而减少钢丝的弯曲应力，提高钢丝绳的疲劳寿命。2)在换新绳的过程中，避免钢丝绳反向弯曲。
3. 5防止过载的措施
1)严格遵守安全操作规程，禁止超负荷抓取物料，避免人为因素过载;在提升过程中应避免瞬间钢丝绳的绷紧，保证钢丝绳尽可能的平稳受力。2)进一步优化设备控制系统的计重程序，尽早的发现程序过载，从而将物料重新放回船舱。
3. 6防止腐蚀的措施
1)保证钢丝绳的润滑频率及质量，选用合适的钢丝绳润滑剂，保证钢丝绳绳芯也能得到足够的润滑。2)避免在电焊施工过程中用钢丝绳作为地线。3)采用镀锌钢丝绳可有效避免腐蚀失效。
4 结语
卸船机的钢丝绳使用对于提高钢丝绳的利用效率，延长钢丝绳使用寿命有着积极意义。由于钢丝绳的使用环境较为特殊，在反复荷载作用下容易出现破损现象，一旦出现钢丝绳断裂将会造成严重的安全事故，因此需要对钢丝绳的使用寿命进行定期检测和分析，结合钢丝绳的功能需求，通过选择合理的钢丝绳型号， 定期对钢丝绳进行检测，加强钢丝绳的润滑等方法，能够有效改善钢丝绳的安全性和经济性。
参考文献
[1]李伟华.优化牵引式抓斗卸船机钢丝绳使用安全经济性的分析[J].广东科技,2011.
[2]亓万刚，李江.浅谈基于故障树的桥式卸船机钢丝绳失效分析及改进措施[J]. 科技创新与应用，2013，15.
[3]冼日才.如何提高卸船机抓斗钢丝绳使用寿命[J]. 内蒙古煤炭经济，2013，05.
论文作者:杨乐志
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/29
标签：钢丝绳论文; 使用寿命论文; 荷载论文; 磨损论文; 疲劳论文; 钢绳论文; 钢丝论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;