摘 要:建筑上塔吊鋼絲繩使用的安全性是人們長(zhǎng)期以來(lái)一直關(guān)心的問(wèn)題,因鋼絲繩的損傷或破斷而產(chǎn)生的重大事故時(shí)有發(fā)生。為了確保使用中鋼絲繩的安全運(yùn)行,掌握鋼絲繩的損傷規(guī)律及防治方法很有必要。
關(guān)鍵詞:鋼絲繩; 磨損; 疲勞; 變形; 過(guò)載; 咬繩
中圖分類號(hào):TD526 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
起重機(jī)的鋼絲繩規(guī)格品種繁多、使用千差萬(wàn)別,但一般隨著使用時(shí)間的持續(xù),都會(huì)出現(xiàn)損傷現(xiàn)象。筆者通過(guò)多年工作實(shí)踐的總結(jié),歸納起主要損傷現(xiàn)象有以下六種,即:磨損、疲勞、銹蝕、變形、咬繩、過(guò)載。
一、磨損
鋼絲繩在操作時(shí)與其它物體接觸并有相對(duì)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生摩擦。在機(jī)械的、物理的和化學(xué)的作用下,鋼絲繩的表面也不斷磨損。磨損是鋼絲繩最常見(jiàn)的損傷方式,一般分為外部磨損、變形磨損和內(nèi)部磨損三種情況。
1、外部磨損
鋼絲繩在使用過(guò)程中其外周與滑輪槽、卷筒壁、鉤頭等物體表面接觸而引起的磨損屬于外部磨損。在外部磨損后繩徑將變細(xì),外周表面的細(xì)鋼絲被磨平。鋼絲繩的外部磨損使承受載荷的鋼絲截面積減小,鋼絲繩的破斷載荷也相應(yīng)降低。單周磨損較全周磨損更惡劣,所以應(yīng)盡可能使單周磨損的鋼絲改為全周均勻磨損。在鋼絲繩的全長(zhǎng)范圍內(nèi),應(yīng)盡可能地做到均勻磨損。
2、內(nèi)部磨損
在使用過(guò)程中,鋼絲繩經(jīng)過(guò)卷筒或滑輪時(shí)所承受的全部負(fù)荷壓在鋼絲繩的一側(cè),各根細(xì)鋼絲的曲率半徑不可能完全相同。同時(shí),由于鋼絲繩的彎曲,鋼絲繩內(nèi)部各根細(xì)鋼絲就會(huì)相互產(chǎn)生作用力并且產(chǎn)生滑移,這時(shí)股與股之間接觸應(yīng)力增大,使相鄰股間的鋼絲產(chǎn)生局部壓痕深凹。當(dāng)反復(fù)循環(huán)拉伸彎曲時(shí),在深凹處則產(chǎn)生應(yīng)力集中而被折斷,構(gòu)成了內(nèi)部磨損。此外,鋼絲繩的彎曲程度、運(yùn)動(dòng)速度,對(duì)鋼絲繩的內(nèi)部磨損均有影響。很明顯,選擇線接觸或者面接觸類型的鋼絲繩是減少內(nèi)部磨損的有效途徑。
二、疲勞
鋼絲繩在使用過(guò)程中主要承受彎曲疲勞和拉伸、扭曲、振動(dòng)引起的疲勞。
1、彎曲疲勞
鋼絲繩重復(fù)通過(guò)滑輪或卷筒中撓上撓下,無(wú)數(shù)次的彎曲,容易使鋼絲產(chǎn)生疲勞,韌性下降,最終導(dǎo)致斷絲。而疲勞斷絲出現(xiàn)在股的彎曲程度最厲害的一側(cè)外層鋼絲上。通常情況下,疲勞斷絲的出現(xiàn)意味著鋼絲繩已經(jīng)接近使用后期。
2、拉伸、扭曲和振動(dòng)引起的疲勞
起重機(jī)鋼絲繩在起動(dòng)和制動(dòng)的始末,捆扎鋼絲繩在承受載荷的前后,變化的拉伸應(yīng)力會(huì)引起金屬疲勞。此外,鋼絲繩經(jīng)常受到扭曲和振動(dòng)也是產(chǎn)生疲勞的原因。
疲勞損傷的原理是在變應(yīng)力的作用下,細(xì)鋼絲表面首先由于各種滑移形成初始裂紋,然后裂紋尖端在切應(yīng)力的作用下反復(fù)塑性變形,使裂紋擴(kuò)展直至斷裂。其疲勞引起的斷絲一般斷口平齊,多半出現(xiàn)在表層鋼絲上,它們很有規(guī)律。
鋼絲繩一般在露天使用,日曬雨淋會(huì)使鋼絲繩腐蝕,尤其是在有害氣體與惡劣環(huán)境下使用的鋼絲繩,腐蝕造成的損傷就更嚴(yán)重。防止鋼絲繩銹蝕損傷的方法有兩種,一種是勤涂油,對(duì)于經(jīng)常處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的鋼絲繩涂油是必不可少的。一根鋼絲繩最初的含油量只能維持壽命的40%,其后如不加油則斷絲急劇增加。二是對(duì)使用環(huán)境惡劣、相對(duì)運(yùn)動(dòng)較少的鋼絲繩可選擇鍍鋅、鍍鋁等特種鋼絲繩。這些鋼絲繩暴露在大氣中的鍍鋅或鍍鋁表面會(huì)形成氫氧化鋅和氫氧化鋁薄膜,能有效地防止鋼絲繩的腐蝕。