港口機械用鋼絲繩經常性損傷事故分析

李正武

連云港新海灣碼頭有限公司，江蘇連云港 222042

幾乎所有的承載或者提升的工作中，都離不開鋼絲繩，特別是在冶金、建筑、礦業開采以及港口貨運等行業中的使用非常的普遍。隨著經濟貿易的快速發展，物流產業出現越來越蓬勃的態勢，港口貨運量的增加導致起重機鋼絲繩的使用強度和頻率的加劇。我們知道，鋼絲繩的使用情況與港口的安全息息相關，由于鋼絲繩自身的結構以及存在的不規范使用，極易造成鋼絲繩斷裂等危險的發生，進而造成巨大的人身和財產的損失。所以，在港口的安全管理中，一定要加強對安全使用鋼絲繩的監管。

1 造成港口用鋼絲繩經常性損失事故的原因分析

港口的起重機一般承載量比較大，使用也比較頻繁，經常會出現鋼絲繩的磨損、斷絲以及繩股或繩絲擠出的情況，有時能達到一兩個月就需要更換的情況，這樣不僅給公司造成嚴重的經濟方面的損失，也存著著極大的安全隱患。針對這樣的情況，單單更換鋼絲繩或者更換鋼絲繩的品牌，是不能夠從根本上解決問題的，要想有效的使用和維護鋼絲繩，就要首先了解鋼絲繩出現問題的原因。鋼絲繩的失效有很多的表現形式，包括斷股、斷絲、腐蝕、磨損、彈性減弱以及由于電弧或熱作用產生的變形和損壞。具體來說，變形又有籠狀、擠出、波浪以及部分出現變形和增大減小等不同的形式。我們以最常見的磨損、斷絲和變形為例，對鋼絲繩的經常性損失事故進行分析。

1.1 斷絲分析

作為鋼絲繩失效情況中最常見的一種，斷絲情況一旦出現，則應該進行是否報廢處理的判斷。進行報廢判斷時，應該觀察斷絲所處的位置、考慮斷絲的數量以及估算出斷絲的增長趨勢，通過科學的判斷，合理使用鋼絲繩。斷絲情況的出現主要有三點原因，第一，一次性載重超過鋼絲繩的承載能力，過重的負荷造成斷絲是常見的斷絲原因，一般表現是剪切或者拉力形式的破斷，當鋼絲繩的載荷在軸向上超過破斷的承載后，會發生拉力方向上的破斷，這種破斷出現的斷口一般呈杯錐狀，鋼絲的延展趨勢隨著直徑不斷的減少。剪切破斷是在軸向和垂直軸向兩個方向上的兩種壓力作用下形成的，出現的斷面一般會與鋼絲繩存在一定的角度。

過度疲勞也是造成斷絲的主要原因，高強度的作業會使鋼絲繩受到立交載荷的作用，對鋼絲繩的應壓能力造成損害，在實際的研究中發現，因為疲勞造成的斷絲非常普遍，壓拉、彎曲、扭轉、振動以及接觸等活動都會造成疲勞損傷，就其表現形式來說，一般分為切斷和正切斷疲勞兩種，他們分別由切應力和正切應力造成，也可以說所有的疲勞都是在不同的情況下這兩種形式作用的結果。

由于港口起重機的特殊工作環境，鋼絲繩的狀態會受到環境的影響，環境原因造成的斷絲是應力和環境介質共同作用的結果，能夠引起鋼絲繩的低應力斷裂。環境斷絲的原因主要有腐蝕和磨損兩種，所謂的磨損斷絲，是鋼絲繩在工作的過程中，由于與其它堅硬物體的不斷接觸，隨著時間的增加，磨損增強，最后造成斷絲，一般來說這樣的斷口一般是兩側有斜茬，呈現扁平狀，位置處在磨損最嚴重的地方。腐蝕斷絲一般發生在環境中具有腐蝕性介質的情況下，腐蝕物質造成鋼絲的銹蝕，逐漸減少工作面積直至斷絲，腐蝕的斷口相對來說比較尖銳，形狀不規整。

1.2 磨損分析

港口起重機在工作中，避免不了的會與卷筒、滑輪以及鄰近的繩股產生運動摩擦，鋼絲繩表面的粒子會因為化學、物理以及機械的作用從母體中脫離出來，這種鋼絲繩在重量、尺寸和形狀上出現變化的過程就是磨損。因為磨損的緣故，導致鋼絲繩形態和尺寸的改變，并最終造成斷絲，這種現象就是磨損失效。

塑性磨損和機械磨損是鋼絲繩因為磨損原因產生失效的兩種主要模式，所謂的機械磨損是指鋼絲繩在工作中與吊鉤、繩槽、外層鋼絲以及地面之間產生的摩擦引起的，這種磨損在速度發生改變的時候表現的特別明顯，特別是在滑輪與鋼絲繩發生接觸的位置尤為明顯。一般會表現為鋼絲繩變細、表面被磨平以及承載面積減少等，最后導致鋼絲繩承載能力的下降。除此之外，如果鋼絲繩的潤滑做的不好，沉積在鋼絲繩上的沙粒、灰塵和石子等都會使機械磨損的程度加深。塑形磨損更多的表現為內部的原因，因為自身的碰撞、振動以及內部擠壓導致磨損的情況。由于磨損造成的鋼絲繩失效是比較常見的，磨損失效是一個逐漸發展的過程，雖然不會像斷裂一樣突然，但是磨損會造成受重面的縮小和敏感度的加強，如果介質中含有腐蝕性，磨損的過程也會加速。

1.3 變形分析

鋼絲繩的變形就是指鋼絲繩的形態發生改變，出現畸形，變形會導致繩體內部的應力分布變化，應力的不均會加速鋼絲繩的損壞。抽絲也就是繩絲的擠出，是最常見的幾何形變，我們知道繩股的鋼絲之間存在著空隙，一旦空間缺乏就會導致鄰近鋼絲之間的移動不同步，其中的超重者就會出現問題，如果鋼絲繩直徑過小，外面的繩股之間就會因為沒有足夠的空間而出現相互交咬。鋼絲繩的抗疲勞性就會大大減弱。

籠狀變形主要在具有鋼芯的繩體中出現，一旦外層繩股與內層脫節或是長于內層繩股的情況出現，松弛情形下的鋼絲繩突然受力就會出現變形，籠狀畸變主要出現在具有鋼芯的鋼絲繩上。針對這種情況，很多人采取了更換鋼絲繩以及壓輪的辦法，但是都沒有實質性的作用，要改善鋼絲繩的變形情況，需要我們從根本上進行研究和改善。

針對鋼絲繩的上述問題，通過對大量事實的研究發現，鋼絲繩損傷事故發生的原因主要是過度疲勞以及門機的結構設計不合理，經過對鋼絲繩破壞形式及門機設計結構的分析，發現通過對起重機的力矩進行結構方面的改造以及改善鋼絲繩的纏繞方式等辦法，能夠大大增加鋼絲繩的使用壽命。

2 結論

針對港口用鋼絲繩經常性損失事故，通過對起重機鋼絲繩損傷機理進行分析，從鋼絲繩的損傷形式和損傷原因出發，對起重機的取力設備進行技術方面的改進，能夠有效解決鋼絲繩使用壽命短的問題，我們要對鋼絲繩的損失事故給予持續的關注，避免危險事故的出現。

[1]楊薛亮.鋼絲繩損傷的機理與防治[J].建材技術與應用，2010(2)：32-35.

[2]修樹東，等.鋼絲繩失效機理的研究[J].起重運輸機械，2011(6)：10-14.