鋼絲繩的安全使用

1、第23卷第4期總第135期金屬制品1997年8月鋼絲繩的安全使用楊金善(天津冶金材料研究所300111)摘要:鋼絲繩的使用涉及人身、設備的安全,國內(nèi)外大量鋼絲繩事故示例給鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)和使用單位提出了要求。制造高質(zhì)量的鋼絲繩,建立和完善鋼絲繩的安全使用規(guī)范,采用先進檢測儀器,加強鋼絲繩維護等都是確保鋼絲繩安全使用的重要措施。關(guān)鍵詞:鋼絲繩安全使用措施ToUseWireY(ofofTianjin300111)Abstractuseropeandequipmentsafety1Theexamplesofalargenumberofandsetsomedemandsonwireropeproduct

2、ionenterprisesanduserunits1Toproducehighqualitywirerope,establishandperfectthestandardofusingwireropesafely,adoptadvancedexamininginstrument,strengthenthemaintenanceofwireropearealltheimportantmeasurestoensureusingwireropesafely1Keywords:wirerope;safety;use;measure鋼絲繩的使用表明,在許多場合中鋼絲繩在危險狀態(tài)下使用,因而安全性差;另

3、一方期,未鈍化件僅1個周期就出現(xiàn)黑色銹點,鈍化件4個周期才出現(xiàn)類似銹蝕。依據(jù)GB978988進行SO2腐蝕試驗,未鈍化件1h出現(xiàn)變色,鈍化件4h后才出現(xiàn)類似變色。面,在一些情況下沒發(fā)揮鋼絲繩的潛力,存在著浪費。美國專家對8000多個實驗數(shù)據(jù)和采用高效鈍化防銹劑進行鍍后處理,以提高銅層的抗變色、抗銹蝕性能。參考文獻1宣天鵬等1CO2氣體保護焊鍍銅焊絲銹蝕問題在鄭州地區(qū)8月份進行室外自然暴露試驗,未鈍化件3天變色,7天出現(xiàn)銹點,鈍化件10天變色,21天才出現(xiàn)銹點,工業(yè)生產(chǎn)應用表明均可延長1倍以上的存放時間。4結(jié)論(1)化學置換鍍銅反應是依照電化學機及解決方法.焊接技術(shù),1993(5):22張韻慧等

4、1CO2氣體保護焊絲表面質(zhì)量分析及潤滑劑材料研究1焊接學報,1994,15(2)3武漢材料保護研究所1無氰鍍銅1材料保護,1973(1):14段世清等1二氧化碳氣體保護焊絲化學鍍銅1材料保護,1995,28(1):205馮紹彬等1鍍銅焊絲防銹鈍化工藝研究1金屬理進行的,通過加入添加劑可控制反應按照類似正常電沉積的途徑進行,得到結(jié)合強度牢固的致密薄銅層,用于CO2氣體保護焊絲、輪胎鋼絲等線材的表面快速鍍銅。(2)置換銅層厚度較薄,孔隙率很高,應制品,1996,22(5):276王鴻建1電鍍工藝學1哈爾濱工業(yè)大學出版社,1984,1版,8頁(19970217收稿)馮紹彬作者簡介見1996(5),3

5、016金屬制品第23卷現(xiàn)場資料的研究表明,使用中約12%鋼絲繩在危險狀態(tài)下工作,其中約2%的鋼絲繩受力超過額定強度的30%;約10%的鋼絲繩強度損耗超過15%。相反,被強制更換下來的鋼絲繩中約70%幾乎沒有強度損失,其使用潛力被浪費。使用還表明,鋼絲繩安全性差的問題較突出,磨損、疲勞、斷絲、腐蝕都是導致鋼絲繩安全性差的因素。安全、經(jīng)濟地使用鋼絲繩是鋼絲繩生產(chǎn)和使用單位的共同要求,為此需要鋼絲繩的生產(chǎn)和使用雙方都作出努力。本文就涉及鋼絲繩安全使用的有關(guān)問題進行討論。1傷亡55人。鋼絲繩事故層出不窮,防不勝防,除了前述原因外,缺乏鋼絲繩在線檢測手段和評價標準也是原因之一。國內(nèi)外檢測鋼絲繩的儀器很多

6、,但均不能滿足現(xiàn)場應用要求,只能作為輔助檢測工具用于管理和維護,多數(shù)情況下仍采用人工檢查和定期更換。即使采用儀器檢測,斷繩事故仍有發(fā)生,說明儀器的準確性、可靠性不高。因此研制高性能。全,國內(nèi)外對此都重視,美國礦山用鋼絲繩和石油用鋼絲繩對鋼絲繩的使用作了詳細規(guī)定。日本在70年代組織專家編寫了“鋼索便覽”,規(guī)范鋼絲繩的使用。我國勞動部、煤炭部、冶金部、建設部、一機部、石油部、林業(yè)部分別在起重機械、煤炭安全、冶金礦山安全、建筑工人安全、電梯、石油鉆機、集材索道中規(guī)定了鋼絲繩的安全使用,如安全系數(shù)、磨損、斷絲、輪徑與繩徑比值等。有關(guān)的規(guī)范對確保鋼絲繩的安全使用和延長鋼絲繩使用壽命都起到了良好的作用。隨

7、著鋼絲繩使用時間的延長,會出現(xiàn)各種損傷現(xiàn)象,如磨損和銹蝕引起鋼絲繩斷面的減少;時效硬化、疲勞、腐蝕引起內(nèi)部鋼絲的變化;設備存在缺陷和使用不當造成鋼絲繩變形等缺陷,在使用中對磨損、斷絲、油脂、變形、腐蝕等作詳細記載,這樣按標準判定報廢就有了根據(jù)。因鋼絲繩不屬于修復的產(chǎn)品,對鋼絲繩在使用中產(chǎn)生的缺陷檢測和診斷是當前研究的重要課題。為防止鋼絲繩損傷,應嚴格執(zhí)行有關(guān)安全使用規(guī)定,這方面每個國家對不同部位都有著不同規(guī)定,各國礦井提升鋼絲繩報廢標準規(guī)定見表1。3鋼絲繩檢測儀器,在使用中受力極為復雜。鋼絲繩使用中產(chǎn)生事故的因素很多,有鋼絲繩制造質(zhì)量方面的原因;有使用鋼絲繩設備的卷筒、滑輪、輪槽的質(zhì)量、材質(zhì)及

8、尺寸方面的原因;有選擇鋼絲繩的安全系數(shù)和選擇鋼絲繩結(jié)構(gòu)、強度、韌性、規(guī)格方面的原因;也有儲運、使用、維護方面的原因,還有一個原因就是疲勞,這是鋼絲繩的屬性,無法避免。鋼絲繩在使用中產(chǎn)生事故,損失慘重,后果嚴重。以國內(nèi)外一些事故為例。1984年重慶嘉陵江客運索道牽引繩斷裂,乘客受驚嚇,索道停運數(shù)小時;1986年四川達縣吊橋鋼絲繩斷裂,傷亡31人;1983年廣西鹿寨化肥廠起重鋼絲繩斷裂,砸毀汽車一輛;1987年泊于上海的一外輪固定鋼絲繩斷裂,輪船失控,撞毀寶鋼輸料橋;1990年武昌造船廠一浮吊因固定鋼絲繩失控漂撞武漢長江大橋4號橋墩,后果嚴重。在國外同樣有鋼絲繩斷裂造成的災害,1972年瑞士貝登麥

9、勒索道牽引繩斷裂,造成31人死亡;1974年挪威伯根索道牽引繩斷裂和1976年意大利卡爾勒索道牽引繩斷裂,分別死亡4人和43人;1990年前蘇聯(lián)比利斯登山索道鋼絲繩斷裂,國內(nèi)外已提出多種鋼絲繩使用狀態(tài)無損第4期楊金善:鋼絲繩的安全使用17檢測方法,其具有代表性的有以下10種:(1)聲學;(2)機械;(3)射線;(4)電學;國家11一個捻距內(nèi)斷絲數(shù)超過10%(5)光學;(6)電渦流;(7)超聲波;(8)振動;(9)聲發(fā)射;(10)磁檢。表1各國礦井提升鋼絲繩報廢標準報廢標準的數(shù)量和質(zhì)量指標美國21一股繩中接近斷絲數(shù)超過30%31繩股外側(cè)的鋼絲磨損至最初直徑的2/3以下41斷絲與磨損同時發(fā)生,斷絲

10、面積的損耗大于15%英國11經(jīng)截取繩樣試驗,21磨損造成的強度損失達20%11銹蝕、畸變、日本法國德國213510%11在50倍鋼絲繩直徑的長度內(nèi),計算的斷絲橫截面積大于繩中全部鋼絲橫截面積的15%21一個捻距中計算的斷絲橫截面積超過繩中鋼絲總橫截面積的5%11一個捻距中計算的斷絲數(shù)超過全部鋼絲數(shù)的5%前蘇聯(lián)21外部鋼絲的磨損量大于40%31遭受猛烈拉力的局部繩段的伸長量超過015%加拿大繩樣鋼絲集合破斷力的下降量大于10%捷克斯洛伐克11統(tǒng)計10個捻距內(nèi)的外部斷絲數(shù),然后用公式計算出指標(考核內(nèi)部斷絲和鋼絲繩結(jié)構(gòu))并將其與極限值進行比較后確定是否報廢21鋼絲銹蝕達鋼絲直徑1/3匈牙利在10米

11、長度內(nèi)的斷絲數(shù)超過繩中鋼絲總數(shù)的715%墨西哥南非中國11一個捻距內(nèi)有2根以上的斷絲21外部鋼絲磨損大于35%繩頭做“加載拉伸”試驗時,繩樣與標準圖的偏差大于3%11一個捻距內(nèi)的斷絲總數(shù)超過10%鋼絲繩的檢查實行班檢,日檢,周檢,月檢,季檢,年度檢查和適時重點檢修制度。上述檢查均以肉眼目視和觀察為主,檢查過程運行速度不快,一般要求在013m/s以下。而現(xiàn)場使用鋼繩的長度有幾百米,甚至幾千米,檢查時間長,檢查人員易疲勞,勞動強度大,效率低,影響設備利用率。目前還沒有比這種檢查制度更準確、快速、可靠和高效的檢查制度,但現(xiàn)在的檢測儀器更先進,檢查過程更科學。1906年南非研制世界上第一臺鋼絲繩電磁無

12、損檢測裝置以來,美、英、法、德、意大利、加拿大、瑞士、日本、前蘇聯(lián)、波蘭等國相繼生產(chǎn)出各種儀器設備,其檢測項目有斷絲、斷面、銹蝕、磨損、變形,繩徑等;檢測速度為06m/s之間。儀器重量25700kg不等,檢測繩徑通常在 70mm以下,德國儀18金屬制品第23卷器可對 175mm以下鋼繩檢查。目前公認較好的是美國生產(chǎn)的LMA系列鋼絲繩探傷儀。這些儀器均以模擬信號曲線輸出檢測結(jié)果,實行的是定性或半定量鋼絲繩檢測。在缺陷檢測和診斷實踐中,根據(jù)鋼絲繩上探查內(nèi)容將儀器分為下面兩種類型。(1)LF型(局部缺陷)在鋼絲繩局部位置產(chǎn)生的損傷,主要包括鋼絲繩內(nèi)外部斷絲、銹蝕斑點,局部形狀異常等。(2)LMA型(

13、截面積損耗型)使鋼絲繩橫截面上金屬截面積總和減少的損傷,主要包括磨損,銹蝕,根據(jù),使用合適潤滑油脂,廢,每年可節(jié)約鋼絲繩用量12%20%。鋼絲繩在線檢測診斷過程體系見圖1。我國在70年代初就推出第一代國產(chǎn)TQS型鋼絲繩探傷儀,到1988年就采用了鋼絲繩斷絲定量檢測儀,同年10月在江西鎢礦進行了應用試驗。對該礦一根提升鋼絲繩檢測時發(fā)現(xiàn)約200米長度內(nèi)斷絲91處,共有斷絲134根,且最危險處一個捻距內(nèi)斷絲數(shù)13根,已嚴重超過安全規(guī)程規(guī)定。經(jīng)核實后,及時更換了鋼絲繩,避免了一次潛在事故的發(fā)生。目前國內(nèi)生產(chǎn)供應的鋼絲繩檢測儀器有以下3種:MTC94型鋼絲繩探傷儀;GDJY型鋼絲繩斷絲定量檢測儀;GDJ

14、Y型鋼絲繩斷絲定量檢測儀。檢測儀器的推廣應用價值由下述因素決定:體積小,重量輕,安裝操作方便,維護保養(yǎng)容易。經(jīng)多年研究和試驗,上述3種儀器突破傳統(tǒng)定性檢測方法,在使用操作上作到輕便化,小型化和實用化,為此在鋼絲繩無損檢測中得到廣泛的應用。4鋼絲繩的維護鋼絲繩是實行許可證生產(chǎn)的產(chǎn)品,其特點是保證在使用中設備和人身的安全,所以生產(chǎn)企業(yè)應選用純度高、爐外精煉的,合乎要求才能安裝使用,并作到在運輸、裝卸、保管鋼絲繩過程中不發(fā)生損鋼絲繩缺陷檢測裝置與儀器人工目視檢查人工解釋檢測信號特征信號提取缺陷狀態(tài)自動識別外部缺陷狀態(tài)人工估計定性的缺陷狀態(tài)人工估計定性或定量的缺陷狀態(tài)強度計算特征量提取鋼絲繩余強度和安

15、全系數(shù)人工估計人工估計基于知識的壽命預測鋼絲繩的壽命人工診斷人工診斷決策破損檢驗更換鋼絲繩人工檢測與識別基于儀器檢測的人工識別基于儀器的智能檢測評判與診斷圖1運行中鋼絲繩的檢測、診斷過程第4期楊金善:鋼絲繩的安全使用19壞。在安裝時從解卷避免扭結(jié)開始,剪切、繩頭加工、卷鼓纏繞方向與繩捻向提升時不松股,滑輪與卷筒偏斜角,以及與繩經(jīng)比,輪槽尺寸、光潔度和材質(zhì)都要符合安全規(guī)程要求。對特殊用途鋼絲繩,在生產(chǎn)時要保證其使用性能。如航空鋼絲繩,萬米以上高空為-50以下,所以美國標準規(guī)定要進行-54疲勞試驗合格后才能安裝使用。在石油鉆井方面,有的天然氣井有嚴重硫化氫腐蝕氣體,鉆井提升鋼絲繩的安全系數(shù)不小于2

16、。在礦井提升鋼絲繩方面,況下要進行化驗,現(xiàn)有12梯,。在架空索道方面,全世界有6萬多條客運索道,我國由于旅游業(yè)發(fā)展也建設了很多條客運索道,保證安全運行不出人身事故是工作的關(guān)鍵。從四川渡口礦務局對19701985年間貨運索道事故統(tǒng)計分析,結(jié)果由鋼絲繩引起的90次,占事故總數(shù)16%,造成停運時間734h,占停運時間24%。上海港務局近幾年發(fā)生機損事故中,約33%因鋼絲繩事故所造成。為此鋼絲繩在線檢查和維護很重要,各使用部門應培養(yǎng)一批專業(yè)鋼絲繩維護技術(shù)人員和工人,既有豐富實踐經(jīng)驗,又掌握鋼絲繩基本生產(chǎn)理論,以及熟練使用鋼絲繩檢測儀器的能力,并能準確判定鋼絲繩損壞部位。鋼絲繩除了經(jīng)常加注潤滑油之外,還

17、要防止外部和內(nèi)部鋼絲銹蝕。外部易發(fā)現(xiàn),內(nèi)部較困難,再加上黃麻芯易被水沖洗掉油脂,造成內(nèi)部腐蝕斷絲很危險。我國有的礦井用繩是用手工彎曲方法,如聽見有脆斷聲,說明內(nèi)部已斷絲,須及時更換。我國維修鋼絲繩技術(shù)已大大提高,如礦山等傳送皮帶鋼絲繩接頭,已由原來股繩插接改為絲與絲之間插接,在接頭處運行時不損壞,保證了設備的正常運行。5幾點建議(1)加強生產(chǎn)許可證管理,積極取得中國冶金工業(yè)質(zhì)量體系認證中心ISO9000系列標準的認證。該中心已通過國家技術(shù)監(jiān)督局和國家商檢局的認可,并在國際貿(mào)易中得到了承認。除保證用戶安全使用之外,有利于產(chǎn)品出口和增強市場競爭力(2),生產(chǎn)高,提高絲材表面光亮度、耐磨和耐腐蝕性能,增加有效金屬面積,延長疲勞使用壽命和更換時間,保證用戶安全使用。(3)成立鋼絲繩研究開發(fā)或鋼絲繩咨詢服務機構(gòu),搜集國外科研院所或先進企業(yè)科技信息、文獻及專利等技術(shù)資料,研究新的生產(chǎn)工藝,改進產(chǎn)品質(zhì)量,在疲勞壽命和