淺談起重機鋼絲失效分析與檢測技術(shù)

尹　普,潘天進（.安鋼集團信陽鋼鐵有限責(zé)任公司;.河南省信陽市明港鎮(zhèn)信陽鋼鐵公司設(shè)備部,河南　信陽　464094）

淺談起重機鋼絲失效分析與檢測技術(shù)

尹普1,潘天進2
（1.安鋼集團信陽鋼鐵有限責(zé)任公司;2.河南省信陽市明港鎮(zhèn)信陽鋼鐵公司設(shè)備部,河南信陽464094）

摘要：鋼絲繩在起重機系統(tǒng)中占據(jù)十分重要的地位，對于工業(yè)生產(chǎn)的安全性和可靠性起著至關(guān)重要的作用，直接影響工作效率，隨著近年來工業(yè)的發(fā)展，起重機朝著高效、大型的方向不斷發(fā)展，更加大型、高效運作的起重機對于生產(chǎn)的可靠系數(shù)要求越高，有關(guān)鋼絲提升系統(tǒng)失效分析和檢測技術(shù)的探討得到了廣泛重視。本文先概述了鋼絲失效機理的研究現(xiàn)狀，其次對鋼絲失效的原因進行了簡要分析，總結(jié)了磁檢測技術(shù)和非磁檢測技術(shù)兩類鋼絲檢測技術(shù)，以期起重機工作過程中更加高效、安全，提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：起重機;鋼絲繩;失效;檢測技術(shù)

鋼絲繩在起重機系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，其超強的承載和環(huán)繞能力為起重機提升系統(tǒng)的運作提供了條件，幾乎所有的起重機都需要鋼絲繩來承重，因此，鋼絲繩在起重機運行中起著關(guān)鍵性的作用。然而鋼絲繩的損耗與失效是客觀存在的，起重機運行中鋼絲一旦失效，后果將不堪設(shè)想，為了預(yù)防鋼絲繩直接失效帶來的工業(yè)損失，有關(guān)鋼絲繩的失效分析和檢測技術(shù)的研究值得我們深入探討。

1　鋼絲失效機理研究現(xiàn)狀

鋼絲繩理論的研究經(jīng)過了一個復(fù)雜的歷程，在最開始的研究中，有關(guān)鋼絲繩的失效分析只停留在簡單的靜態(tài)分析和疲勞加載上，沒有得出具體的鋼絲失效標(biāo)準。1945年，Drucker和他的同伴通過實驗數(shù)據(jù)分析首次提出了鋼絲繩的失效標(biāo)準，這之后，很多的實驗和研究不斷推翻原來的標(biāo)準，有關(guān)鋼絲繩受力分析研究一直在不斷探索，隨著鋼絲接觸應(yīng)力和形變等因素的深入考慮，鋼絲失效標(biāo)準越來越規(guī)范。鋼絲失效機理的研究從未停止，近年來，國內(nèi)外的許多學(xué)者都在持之以恒的研究鋼絲繩的力學(xué)特性，建立了越來越精細的力學(xué)模型。我國學(xué)者唐曉東就在不斷測試分析后歸納了許多鋼絲繩使用期限的計算辦法，這為預(yù)防鋼絲繩失效做出了很大的貢獻，除此之外，還有很多的科研結(jié)果不斷更新，隨著鋼絲失效機理的深入研究，有關(guān)的失效判斷會越來越準確。

2　鋼絲失效原因分析

鋼絲繩由于其自身重量輕、承載能力強，而且利于環(huán)繞，使用起來比較可靠，在起重機中發(fā)揮著重要作用，被廣泛應(yīng)用于冶金、開礦、運輸?shù)裙こ添椖恐小Ｔ谄鹬貦C的長久使用過程中，鋼絲繩會出現(xiàn)強度降低甚至斷裂等失效情況，鋼絲失效的原因主要來源于兩個方面。第一是物理原因，起重機在提升和下降的過程中，鋼絲繩需要承受拉伸、扭轉(zhuǎn)、摩擦等作用力，隨著提升重物質(zhì)量的變化，鋼絲繩所受到的作用力也相應(yīng)改變，長久使用對于鋼絲繩的磨損很大；第二是化學(xué)原因，由于起重機工作過程中鋼絲繩大多暴露在空氣中，有些特殊工作環(huán)境還會受到水、化學(xué)物的影響，使得鋼絲的氧化加劇，氧化物的附著造成了鋼絲提升系統(tǒng)的失效。鑒于物理和化學(xué)的原因，鋼絲繩在起重機長久工作中由于自身的受力和外界環(huán)境的影響會逐漸失效，即鋼絲繩的壽命是有限的。不同的鋼絲型號所能承載的重量是不同的，應(yīng)用的領(lǐng)域也會有所區(qū)別，在具體的實踐中，我們需要根據(jù)工作強度和環(huán)境選擇合適的鋼絲繩，避免起重機超負荷工作，如果起重機超負荷工作的情況，那么鋼絲繩的使用壽命將會大大縮短。

3　鋼絲檢測技術(shù)

3.1鋼絲磁檢測技術(shù)

磁檢測技術(shù)是一種常用的鋼絲失效檢測技術(shù)，根據(jù)鋼絲的磁場分布，可以有效的檢測出鋼絲的缺陷。一般來說，磁檢測技術(shù)主要是將被測的鋼絲磁化處理之后，觀察檢測材料表面的磁場分布，如果鋼絲材料材質(zhì)連續(xù)、均勻，也就是說完好無損時，鋼絲材料的磁感應(yīng)線會被束縛在材料內(nèi)部，鋼絲材料表面幾乎沒有磁場分布；然而當(dāng)鋼絲材料存在缺陷時，磁路的磁通變形，磁感應(yīng)線不在完全束縛于鋼絲材料內(nèi)部，而是泄漏到材料表面空間之中，這樣的現(xiàn)象出現(xiàn)說明鋼絲面臨失效，當(dāng)然具體的判別還需要更加精細的儀器。利用磁檢測技術(shù)的原理，國內(nèi)外許多專家學(xué)者展開了鋼絲檢測技術(shù)的研究，通過霍爾元件、感應(yīng)線圈等元件的組裝，一些鋼絲無損檢測機械不斷地被發(fā)明利用。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，將微處理器、顯示器、通信電路等與霍爾元件、感應(yīng)線圈結(jié)合起來，為鋼絲檢測技術(shù)的發(fā)展打開了一片新的大門，許多科學(xué)技術(shù)與磁檢測技術(shù)原理結(jié)合起來，不斷地涌現(xiàn)了越來越精密的檢測儀器。目前將磁檢測技術(shù)檢測與在線監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)系起來，可以實現(xiàn)鋼絲的自動檢測，一旦發(fā)現(xiàn)狀況，系統(tǒng)可以自動報警，避免了意外的發(fā)生，有效地提高了生產(chǎn)的安全性。磁檢測技術(shù)還在不斷的研究與發(fā)展之中，隨著科技的更新，未來的磁檢測技術(shù)還將不斷完善。

3.2鋼絲非磁檢測技術(shù)

除了磁檢測技術(shù)以外，鋼絲檢測還有很多非磁檢測方法，其中以聲發(fā)射檢測技術(shù)、聲發(fā)射——超聲檢測法和電流檢測法三種為主要檢測法。其中電流檢測法由于采用的是電源管理芯片的方法，受到了許多學(xué)者的關(guān)注，相關(guān)的研究起步也相對較早，電流檢測的方式雖然起步較早，但是在研究與應(yīng)用中遇到了很大的困難，有關(guān)實踐應(yīng)用還有待進一步研究。聲發(fā)射技術(shù)將鋼絲繩失效前的AE信號進行捕捉，通過實驗發(fā)現(xiàn)利用這個臨界的AE信號進行報警是行得通的，當(dāng)然后續(xù)還做了許多的實驗，其中依舊存在一些問題，具體的應(yīng)用還需要不斷的深入研究。聲發(fā)射——超聲檢測技術(shù)（AU)結(jié)合了聲發(fā)射檢測技術(shù)的優(yōu)點，利用壓電換能器產(chǎn)生的力波與材料之間的相互作用，將波型輸出到傳感器，聲發(fā)射——超聲檢測的方式還需要更加深入的研究，對于復(fù)合鋼絲材料的結(jié)構(gòu)損傷來說是一種有效的方法。

4　結(jié)束語

總的來說，鋼絲繩在起重機系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，正是因此，鋼絲一旦存在缺陷，對于整個起重機系統(tǒng)來說都是很大的危險隱患，相關(guān)技術(shù)的研究是必須的。有關(guān)鋼絲失效原因的分析可見，鋼絲失效既有物理的原因也有化學(xué)的原因，選擇合適型號的鋼絲，在標(biāo)準范圍內(nèi)使用是緩解損耗的主要方式。鋼絲失效的危害巨大，因此，相關(guān)檢測技術(shù)的研究一直受到國內(nèi)外許多學(xué)者專家的重視，就目前的檢測技術(shù)分類而言，主要有磁檢測和非磁檢測兩類，具體的技術(shù)研究取得了一定的成果，不過仍舊存在許多的問題，相關(guān)研究還需要進一步發(fā)展。

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