起重机钢丝绳的检验和报废标准

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所属分类:政策标准

钢丝绳的安全使用由下列各项标准来判定:

断丝的性质和数量;绳端断丝;断丝的局部聚集;断丝的增加率;绳股断裂;绳径减小(包括从绳芯损坏所致的情况);弹性降低;外部或内部磨损;外部和内部锈蚀;变形;由于受热或电弧的作用引起的损坏;永久伸长率。

所有的检验均应考虑上述各项因素.作为公认的特定标准。但钢丝绳的损坏通常是由多种综合因素造成的,应根据其累积效应判断原因并作出钢丝绳是报废还是继续使用的决定。

在所有的情况下,应调查研究是否因起重机工作异常引起钢丝绳损坏;如果是,则应在安装新钢丝绳之前.推荐采取消除导致工作异常的措施。

单项损坏程度应作评定,并以专项报废标准的百分比表示。钢丝绳在任何的给定部位损坏的累积程度应将该部位记录的单项值相加来确定。当在任何的部位累积值达到100%时,该钢丝绳应报废。

损坏程度的表示:20%―轻微;40%一中等;60%―严重.80%一非常严重;100%一报废。

 

断丝的检验及报废标准

断丝的性质

起重机的总体设计不允许钢丝绳有无限长的使用寿命。对于6股和8股的钢丝绳,断丝通常发生在外表面。对于阻旋转钢丝绳,断丝大多发生在内部因而是“非可见的”的断丝。当制定阻旋转钢丝绳报废标准时,应考虑钢丝绳结构、使用长度和钢丝绳使用方式。

谷部断丝:谷部断丝可能指示钢丝绳内部的损坏,需要对该区段钢丝绳作更周密的检验。当在一个捻距内发现两处或多处的谷部断找时,钢丝绳应考虑报废。应特别注意出现润滑油发干或变质现象的局部区域。

绳端断丝:当绳端或其附近出现断丝时,即使数量很小也标明该部位应力很大,可能由于绳端安装不正确造成,应查明原因。如果绳长允许,应将断丝的部位切去重新安装。

断丝的局部聚集:如果断丝紧靠一起形成局部聚集,则钢丝绳应报废。如果这种断丝聚集在小于6d的绳长范围内,或者集中在任一支绳股里,那么就应报废。

断丝的增加率:在某些使用场合,疲劳是引起钢丝绳损坏的主要原因,断丝则是在使用一个时期以后才开始出现。当断丝数逐渐增加,其时间间隔越来越短时,为了判定断丝的增加率,应仔细检验并记录断丝增加情况。利用这个规律来确定报废时间和更换日期。

绳股断裂:如果出现整根绳股断裂,钢丝绳应立即报废。

断丝的数量

起重机钢丝绳的检验和报废标准

钢丝绳在一个捻距内断丝数达到总丝数的10%时,应予报废。

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磨损检验及报废标准

磨损检验:磨损状态有同心磨损和偏心磨损两种。用宽钳口的游标卡尺测量钢丝绳直径。在钢丝绳无张力的情况下,于钢丝绳端头15m外直线部位上进行,在相距离至少1m的两截面上,在同一截面不同方向上各测量一个直径。测量四个结果的平均值作为实测直径。分析绳径减小原因是属钢丝绳外部磨损或因内部绳芯损坏而减小。

外部磨损:钢丝绳外层股表面的磨损,由于它在压力作用下与滑轮或卷筒的绳槽接触摩擦造成。这种现象在吊载加速或减速运动时,在钢丝绳与滑轮接触的部位特别明显,并表现为外部钢丝绳磨成平面状。润滑不足或不正确润滑以及存在灰尘和砂砾都会加剧磨损。

钢丝绳外层股表面的磨损使钢丝绳股的横截面积减小从而降低钢丝绳的强度,如果由于钢丝绳外部的磨损使钢丝绳的实际直径相对于公称直径减少7%或更多时,即使无可见断丝,钢丝绳也应报废。

内部磨损:钢丝绳绳芯磨损或损坏会引起钢丝绳绳径的减小,可能由以下原因引起:内部磨损和钢丝压痕;钢丝绳中各绳股和钢丝之间的摩擦引起内部磨损,当钢丝绳经受弯曲时尤甚;纤维绳芯的损坏;钢丝芯的断裂;多层股结构中内部股的断裂。如果这些因素引起钢丝绳实测直径的相对公称直径减小3%(抗扭钢丝绳)或10%(其他类型钢丝绳),则应报废。

钢丝绳绳芯的微小损坏,特别当钢丝绳应力在各绳股中始终得以良好的平衡时,从通常的检验中不可能明显的检验出,如果由于钢丝绳内部损坏导致钢丝绳绳径的减小会造成钢丝绳强度大大降低,因此对任何细微的内部损坏均应采用内部检验程序查证,如果此种损坏被证实,钢丝绳应报废。

通常新钢丝绳的实际直径大于钢丝绳的公称直径。

起重机钢丝绳的检验和报废标准

 

腐蚀检验及报废标准

腐蚀在海洋或工业污染的大气中特别容易发生。它不仅使钢丝绳的金属断面减少导致破断强度降低,还将引起表面粗糙、产生裂纹从而加速疲劳。严重腐蚀还会降低钢丝绳的弹性。

外部腐蚀:外部钢丝的锈蚀通常可用目测发现,由于腐蚀侵袭及钢材损失而引起的钢丝松弛,是钢丝绳立即报废的充分理由。

内部腐蚀:内部腐蚀比时常伴随它发生的外部腐蚀吏难发现,但是下列现象可供识别:钢丝绳直径的变化,钢丝绳在绕过滑轮的弯曲部位,通常会发生直径减小。但静止段的钢丝绳由于外层绳股锈蚀而引起绳径增加并非罕见。钢丝绳的外层绳股间的空隙减小,还经常伴随出现绳股之间或绳股内部的断丝。如果有任何内部腐蚀的迹象,应对钢丝绳作内部检验。一经确认有严重的内部腐蚀,钢丝绳应立即报废。

起重机钢丝绳的检验和报废标准

 

弹性降低的检验及报废标准

在某些情况下,通常与工作环境有关,钢丝绳的实际弹性会显著降低,继续使用是不安全的。

弹性降低的可能原因:钢丝绳弹性降低较难发现,如果检验人员有任何怀疑,应征询钢丝绳专(厂)家的意见,弹性下降通常与下列各项有关:绳径的减小;钢丝绳捻距的增大;由于各部分相互压紧,引起钢丝之间和绳股之间缺乏空隙;在绳股凹处出现细微褐色粉末;韧性降低。

弹性降低的严重危险性:钢丝绳虽未发现可见断丝,但钢丝绳明显僵硬不易弯曲且直径减小,这样比单纯由于钢丝绳磨损而引起的减小要更严重,这种情况会导致钢丝绳在动载作用下钢丝绳突然断裂,故应立即报废。

 

变形的检验及报废标准

变形的定义:钢丝绳失去它的正常形状而产生可见的“畸形”称为“变形”,这种变形会导致钢丝绳内部应力分布不均匀。

变形的情形:变形主要有以下几种情形:波浪形、笼状畸变、绳芯或绳股挤出/扭曲、钢丝挤出、绳径局部增大、局部压扁、扭结、弯折。

 

变形-波浪形的检验及报废标准

波浪形的变形:是指钢丝绳无论在承载或卸载状态下,其纵向轴线呈螺旋线形状。这种变形不一定导致任何强度上的损失,但如变形严重即会产生跳动造成不规则的传动。时间长了会引起磨损加剧和断丝。

报废标准:在出现波浪形时,如果钢丝绳在任何载荷状态下绕过滑轮或卷筒时的不弯曲的直线满足以下条件,则钢丝绳应报废。

如果钢丝绳在任何载荷状态下的弯曲的部分满足:d1=4d/3

如果钢丝绳在任何载荷状态下绕过滑轮或卷筒时的弯曲的部分满足:d1>1.1d

其中,d为钢丝绳的公称直径;d1为钢丝绳变形后相应的包络直径。如下图

起重机钢丝绳的检验和报废标准

 

变形-笼状畸变的检验及报废标准

笼状畸变:篮形或笼状畸变也称为“灯笼型”,是由于绳芯和外层绳股的长度不同产生的结果。不同的机构均能产生这种畸变。

偏角原因:当钢丝绳以很大的偏角绕入滑轮或卷筒时,它首先接触滑轮的轮缘或卷筒绳槽尖,然后向下滚动落入绳槽的底部。这个特性导致对外层绳股的散开程度大于绳芯,因而使钢丝绳股和绳芯间产生长度差。

槽径原因:钢丝绳绕过绳槽半径太小的滑轮时,钢丝绳被压缩使绳径减小,同时造成钢丝绳长度增加。如绳股的外层被压缩和拉长的长度大于钢丝绳绳芯被压缩和拉长的长度,这种情况就会再次形成钢丝绳绳股与绳芯间的长度差。

以上这两种情况下,滑轮和卷筒均能使松散的外层股移位,并使长度差集中在钢丝绳缠绕系统内某个位置上出现篮形或笼状畸变。

报废标准:有”笼状畸变”的钢丝绳应立即报废。

起重机钢丝绳的检验和报废标准

 

变形-绳芯或绳股挤出/扭曲的检验及报废标准

这一钢丝绳失衡现象表现为外层绳股之间的绳芯(对阻旋转钢丝绳而言则为钢丝绳中心)挤出(隆起),或钢丝绳外层股或绳股有绳芯挤出(隆起)的一种篮形或笼状畸变的特殊型式。

报废标准:有绳芯或绳股挤出(隆起)或扭曲的钢丝绳应立即报废。

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变形-钢丝挤出的检验及报废标准

钢丝挤出:钢丝挤出是一些钢丝或钢丝束在钢丝绳背对滑轮槽的一侧拱起形成环状的变形。

报废标准:有钢丝挤出的钢丝绳应立即报废。

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变形-绳径局部增大的检验及报废标准

绳径局部增大:钢丝绳直径发生局部增大,并能波及相当长的一段钢丝绳,这种情况通常与绳芯的畸变有关(在特殊环境中,纤维芯由于受潮而膨胀),结果使外层绳股受力不均衡,造成绳股错位。

报废标准:如果这种情况使钢丝绳实际直径增加5%以上,钢丝绳应立即报废。

起重机钢丝绳的检验和报废标准

 

变形-局部压扁和弯折的检验及报废标准

局部压扁:通过滑轮部分压扁的钢丝绳将会很快损坏,表现为断丝并可能损坏滑轮,如此情况的钢丝绳应立即报废;位于固定索具中的钢丝绳压扁部位会加速腐蚀,如果继续使用,应按规定的缩短周期对其进行检查。

弯折:弯折是由外界影响因素引起的钢丝绳的角度变形。有严重弯折的钢丝绳类似钢丝绳的局部压扁,应按局部压扁的要求处理。

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变形-扭结的检验及报废标准

扭结:由于钢丝绳成环状在不允许绕其轴线转动的情况下被绷紧造成的一种变形。其结果是出现捻距不均而引起过度磨损,严重时钢丝绳将产生扭曲,以致仅存极小的强度。有扭结的钢丝绳应立即报废。

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起重机设计规范(GB3811-2008)钢丝绳相关要求

在起重机设计规范(GB3811-2008)中有关钢丝绳的相关规范要求项目有:

钢丝绳选用原则

钢丝绳直径的选择与计算

钢丝绳的安全系数

钢丝绳与滑轮、卷筒的关系

滑轮、卷筒直径与钢丝绳直径的比值

钢丝绳选用原则

起重机用钢丝绳应符合《GB/T20118-2006一般用途钢丝绳》的要求,优先采用线接触型钢丝绳。当起重机进行危险物品装卸作业(如吊运液态熔融金属、高放射性或高腐蚀性物品等),或吊运大件、重要设备,且起重机的使用对人身安全及可靠性有较高要求时,应采用《GB8918-2006重要用途钢丝绳》中规定的钢丝绳。钢丝绳的选择应满足起重机对所使用的钢丝绳规定的最低选用要求。

钢丝绳使用的前提是:所采用的钢丝绳出厂时已得到正确润滑,滑轮和卷筒的卷绕直径选择适当合理。钢丝绳在滑轮和卷筒上的卷绕直径的选择要以起升机构的工作级别为依据。但对于要经常拆卸钢丝绳的起重机(如建筑用起重机和流动式起重机),由于要求滑轮、卷筒等与钢丝绳相关的部件尺寸紧凑,重量较轻,且可以经常更换钢丝绳,故滑轮、卷筒的卷绕直径选用允许比所在起升机构工作级别低一级,但最低工作级别不应低于M3级。当起重机进行危险物品装卸作业(如吊运液态熔融金属、高放射性或高腐蚀性物品等)时,宜按比该类起重机起升机构常用的工作级别高一级的机构来选择钢丝绳滑轮和卷筒的卷绕直径。

选用线接触型钢丝绳时,对起升高度很大,吊钩组钢丝绳倍率很小的港口装卸用起重机或建筑塔式起重机。宜采用多层股不旋转钢丝绳;当钢丝绳在腐蚀性较大的环境中工作时,应采用镀锌钢丝绳。

钢丝绳直径的选择与计算

钢丝绳最大工作静拉力因素:起重机的额定起升载荷;下滑轮组和取物装置的自重重力;起升钢丝绳缠绕滑轮组的倍率和绕上卷筒的钢丝绳分支数;起升高度超过50M时要计算钢丝绳的自重重力;在上极限位置若钢丝绳与铅垂线夹角大于22.5度时,还要考虑钢丝绳的倾斜引起钢丝绳拉力的增大;钢丝绳系统的总传动效率;当钢丝绳用于水平运动牵引时,应考虑牵引对象作水平运动时的摩擦阻力、坡道阻力以及钢丝绳绕过滑轮系统的阻力等;对于多绳抓斗,应考虑抓斗闭合绳与支持绳的载荷分配情况。

钢丝绳选用计算方法—C系数法:本方法只适用于运动绳。选取的钢丝绳直径不应小于(最接近于)dmin=CEQ\R(,S)式中:dmin—钢丝绳的最小直径;C—钢丝绳选择系数;S—钢丝绳最大工作静拉力;钢丝绳选择系数C取值与钢丝的公称抗拉强度和机构工作级别有关。

钢丝绳选用计算方法—最小安全系数法:本方法对运动绳和静态绳都适用。按与钢丝绳所在机构工作级别有关的安全系数选择钢丝绳直径。所选钢丝绳的整绳最小破断拉力应满足

式中:F0—钢丝绳的整绳最小破断拉力;S—钢丝绳最大工作静拉力;n―钢丝绳的最小安全系数。

钢丝绳的安全系数

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钢丝绳与滑轮、卷筒的关系

滑轮和卷筒的卷绕直径:按钢丝绳中心计算的滑轮或卷筒的卷绕直径满足D=h*d,式中:D—按钢丝绳中心计算的滑轮或卷筒的卷绕直径;h—卷筒、滑轮和平衡滑轮的卷绕直径与钢丝绳直径之比值;d—钢丝绳公称直径。

钢丝绳允许偏斜角:钢丝绳绕进或绕出滑轮时的最大偏斜角不大于5度;钢丝绳绕进或绕出卷筒时的最大偏斜角不大于3.5度;对于光卷筒无绳槽多层卷绕卷筒,当未采用排绳器时钢丝绳中心线与卷筒轴垂直平面的偏离角度不大于1.7度。

钢丝绳在卷筒上的绳端固定:吊具下降到最低极限位置时,钢丝绳在卷筒上的剩余安全圈(不包括固定绳端所占的圈数)至少应保持3圈。当钢丝绳和卷筒之间的摩擦系数取为0.1时,在此安全圈下,绳端固定装置应在承受2.5倍钢丝绳最大工作静拉力时不发生永久变形。

滑轮、卷筒直径与钢丝绳直径的比值

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