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钢丝绳失效原因分析及检测注意事项

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实践证明,钢丝绳的工作条件对其寿命影响极大,由于钢丝绳一般都围绕多种滑轮运动,又承受很大的牵引力及绳与绳之间的摩擦力,工作时会经常处于弯曲、变形状态,直接影响了钢丝绳的使用寿命。

钢丝绳在使用过程中受到交变应力的作用,加上自身结构特点以及钢材物理特性的影响,钢丝受到轴向应力的作用会发生弹性伸长变形。虽然股内钢丝的变形可以看成是同步的,但股与股之间却存在相互微小的错动。因此,钢丝绳中钢丝实际上是处于微动磨损环境,微动疲劳也可以视作微动磨损与疲劳共同作用的结果,是钢丝绳失效的主要原因。

钢丝绳失效原因分析

疲劳是造成钢丝绳失效的另一个主要原因,钢丝在很高的交变接触应力作用下,摩擦表面将产生疲劳裂纹,裂纹不断扩展,最终导致金属颗粒从金属表层脱落形成许多点蚀,从而造成疲劳磨损,直至相互连通造成钢丝发生疲劳断裂。 并且,钢丝绳内部钢丝表面的磨损与锈蚀往往共同发生,并且会相互影响,其交替作用加速了钢丝间的磨损和老化。 对于普通的微动疲劳现象而言,在脱层阶段的早期不会产生扩展性的微裂纹。随着脱层阶段的延续,脱层材料不断增多并氧化,磨蚀坑的尺寸也在增大,蚀坑底部会逐渐变得低洼不平并产生较大的塑性变形,由此而产生较大的应力集中,导致疲劳裂纹在坑底部萌生。

钢丝绳结构及使用过程中受力的复杂性使其微动状况十分复杂,钢丝周向的表面刮伤在弯曲应力作用下,极有可能演变为疲劳微裂纹并沿钢丝径向扩展,从而降低钢丝绳使用寿命。 钢丝绳内部钢丝之间摩擦力的存在,造成了钢丝表面微动损伤的发生,钢丝表面在摩擦力作用下逐步发生塑性变形、加工硬化、划伤、微动磨损和锈蚀,从而导致钢丝绳失效的结果。 疲劳微裂纹的萌生、扩展与受力有直接的因果关系,使用时,钢丝绳中的钢丝要同时承受拉应力、钢丝间的接触应力及摩擦力、扭转应力、围绕滑轮弹性变形时的弯曲应力以及与滑轮间的摩擦力等。

钢丝绳检测

应力集中会促进疲劳微裂纹的萌生与扩展,使用中的弯曲应力增大也会提高疲劳微裂纹向钢丝径向扩展的几率和速率。所以,避免应力集中和减小弯曲应力可以减缓疲劳断裂,延长钢丝绳的使用时间。 通过对失效钢丝绳拆股检验并对断口进行分析,失效钢丝绳内部钢丝表面均存在不同程度的磨损斑点,斑迹明显处还伴随有裂纹。由于钢丝绳内层丝上磨损点数多,磨损深度大,往往在内层丝上先发生断裂,且不会立即在外层显现出来。很多失效钢丝绳的表面外层基本无损伤,内层却磨损、断丝较严重,所以发生的较为隐蔽,如果不通过专业的检测根本无法及时发现。

需要注意的是,虽然钢丝绳的失效分析需要通过对钢丝绳力学性能、绳芯及油脂性能、拆股钢丝化学成分及镀层性能等指标进行检测,但只通过检测并不一定能满足钢丝绳失效分析的需求。如果必要且具备相应条件时,还应该进行现场勘察,并对以下事项进行必要的查看、问询、资料调阅、测量、拍照、记录:1、失效发生的时间、地点、使用环境、失效过程及失效前的异常现象等;2、现场钢丝绳的特征勘察与描述;3、钢丝绳产品质量证明书、验收检验报告、安装记录等技术文件;4、钢丝绳产品使用设计规范或规程;5、钢丝绳日常使用、检查、维护、保养等记录;6、钢丝绳实物的规格型号、失效特征等;7、与钢丝绳接触的卷筒、轮滑、支撑辊、连接等装置的特征参数及现状。 对钢丝绳失效分析了解之后,才能在使用过程中更好的把控钢丝绳的状态,及时发现存在的问题,保证使用的安全性。

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