鋼絲繩無損檢測技術探討

岳少鵬

摘要：本文結(jié)合當前我公司所屬各礦鋼絲繩使用現(xiàn)狀，結(jié)合自身實際和鋼絲繩使用經(jīng)驗，在鋼絲繩科學、安全使用方面進行了富有成效的探索。

關鍵詞：鋼絲繩；無損檢測技術；探討

中圖分類號： TD526 文獻標識碼： A

1 鋼絲繩機械損傷

通過對弱磁檢測方法的TST鋼絲繩在線檢測技術的分析，可使我國煤炭企業(yè)在鋼絲繩檢測上告別傳統(tǒng)的人工目視、手摸檢查的方法。鋼絲繩機械損傷種類是鋼絲繩的主要損傷之一，機械損傷包括：磨損、疲勞、外傷等。

1.1 磨損根據(jù)磨損機理又可分為以下幾種：鋼絲繩在使用過程中其外周與繩道，物體表面接觸而引起的磨損為外部磨損，鋼絲繩截面將減少，外周表面鋼絲將磨平，鋼絲繩破斷載荷隨之降低。由于振動、碰撞造成的鋼絲繩表面撞損，為變形磨損，這是一種局部磨損現(xiàn)象。如卷筒表面的鋼絲繩受到其它物體的撞擊，鋼絲繩相互打纏、打結(jié)，或者由于咬繩，都會使鋼絲繩產(chǎn)生變形磨損。這種變形磨損因局部擠壓而變形，其鋼絲橫斷面在擠壓處向兩旁伸展成翅形。從外表看，鋼絲寬度擴展，雖然鋼絲繩截面積減小不多，但局部擠壓處的鋼絲表面材質(zhì)硬化了，極易斷絲。時間一久，變形突出部位往往磨損嚴重，外層鋼絲也極易斷絲。再者，內(nèi)部磨損的因素也不可忽視：鋼絲繩經(jīng)過卷筒或滑輪時所承受的全部負荷壓在鋼絲繩的一側(cè)，各根細鋼絲的曲率半徑不可能完全相同。同時，由于鋼絲繩的彎曲，鋼絲繩內(nèi)部各根細鋼絲就會相互產(chǎn)生作用力并且產(chǎn)生滑移，這時股與股之間接觸應力增大，使相鄰股間的鋼絲產(chǎn)生局部壓痕深凹。當反復循環(huán)拉伸彎曲時，在深凹處則產(chǎn)生應力集中而被折斷。

1.2 疲勞鋼絲繩在使用過程中主要承受彎曲、拉抻、扭曲、振動疲勞，以及過載引起的彈性形變等損傷。鋼絲繩重復通過滑輪或卷筒中繞上繞下，無數(shù)次的彎曲，容易使鋼絲產(chǎn)生疲勞，韌性下降，最終導致斷絲。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。試驗表明，鋼絲繩的彎曲疲勞壽命與D/d比值（即卷簡直徑D與鋼絲繩直徑d的比值）、安全系數(shù)和鋼絲繩結(jié)構(gòu)均有密切的關系。鋼絲繩在起動和制動的始末，變化的拉伸應力以及經(jīng)常受到扭曲和振動也是產(chǎn)生疲勞的原因。過載：鋼絲繩在工作時除了要承受負載、自重等靜載荷外，還要受到因加速度和沖擊引起的動載荷，當鋼絲繩隨著載荷的增加會有微量的伸長，當載荷超過強度極限時，鋼絲繩就可能斷裂。過載的鋼絲繩即使不發(fā)生斷裂事故，安全系數(shù)也會大幅度下降，隨之而來大大地縮短使用壽命。

2 在用鋼絲繩使用中的五大難題

2.1 不安全：鋼絲繩使用過程中，始終潛伏著因強度損耗而發(fā)生斷繩事故的危害，根據(jù)美國權(quán)威機構(gòu)對全球8000家鋼絲繩用戶的調(diào)查，有12%的在用鋼絲繩處于“危險或極度 危險”狀態(tài)。

2.2 不經(jīng)濟：定期更換鋼絲繩造成極大的浪費，美國的統(tǒng)計結(jié)果表明70%以上被強制更換的 鋼絲繩“很少或基本上沒有強度損耗”。

2.3 低效率：傳統(tǒng)的人工目視、手摸檢查、卡尺量的落后的人工檢測方法，耗時、耗工、效率低下。

2.4 不可靠：人工檢測不可靠，許多重大事故隱患難以發(fā)現(xiàn)。

2.5 危害大：重大斷繩事故必然導致重大危害后果。

3 影響鋼絲繩壽命的因素

3.1 提升鋼絲繩在滾筒和天輪上因彎曲而產(chǎn)生的應力，對鋼絲繩壽命影響很大。

3.2 鋼絲繩的橫斷面金屬密度也是影響鋼絲繩使用壽命的一個重要因素。因為同樣直徑的鋼絲繩，其金屬密度越大，破斷拉力也越大。

3.3 鋼絲繩在提升裝置的主導輪或滾筒，以及導向輪或天輪的繩槽中的支撐面積大小，對鋼絲繩在承受載荷時的拉力分配的均勻程度和鋼絲繩的耐磨損性能都會有直接影響，因而也會影響鋼絲繩使用壽命。

3.4 還有一些會影響鋼絲繩使用壽命的因素，例如：井筒中淋水的大小和水質(zhì)、提升機運轉(zhuǎn)中的經(jīng)常性安全制動等，都會對壽命產(chǎn)生影響。

4 傳統(tǒng)檢測儀器和TST鋼絲繩在線檢測系統(tǒng)的比較

4.1 傳統(tǒng)檢測儀器只能對鋼絲繩外部嚴重斷絲、銹蝕定性檢測，尚無法實現(xiàn)對鋼絲繩內(nèi)部及外部損傷的定量檢測，無法檢測疲勞損傷。

4.2 TST鋼絲繩在線檢測系統(tǒng)準確定性，定量判斷鋼絲繩內(nèi)部及外部各種類型的損傷程度，并能夠監(jiān)測疲勞損傷。

4.3 鋼絲繩無損探傷儀是關于鋼絲繩安全承載能力的校核原則為檢測和判定依據(jù)能夠通過對在用鋼絲繩內(nèi)務部斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種損傷導致的實際承載金屬有效截面積損失率的定量檢測，正確評估被測鋼絲繩的剩余承載能力和使用壽命，為用戶提供符合國家相關標準和規(guī)范要求的安全使用與合理更新的科學依據(jù)，是有效預防斷繩事故，合理降低使用繩成本和科學提高運行效率的高科技保障。

5 TST鋼絲繩在線無損檢測儀的八大技術優(yōu)點

5.1 采用弱磁技術對鋼絲繩進行檢測，確保原始損傷信號真實、穩(wěn)定、可靠，從根本上解決了傳統(tǒng)探傷儀的技術難題

5.2 大多數(shù)鋼絲繩檢測儀對鋼絲繩的運行速度是有限制的，一般在0-8m/s。而這項弱磁檢測技術不受鋼絲繩運行速度的影響，為實現(xiàn)在線檢測創(chuàng)造了條件。

5.3 自動排除噪聲干擾、強大的信號提取能力，特有的原始信息保真技術、精確檢測的可靠保障。

5.4 智能化數(shù)字定量標定和基準調(diào)零技術，能夠自動排除各種空間干擾磁場的影響，實現(xiàn)TST工作基準、靈敏度、精度等狀態(tài)的自動控制。

5.5 保證了鋼絲繩的使用安全，還帶來了巨大的收益，以前人工檢測鋼絲繩每天1個小時，如果使用TST后每天10分鐘，一年累計節(jié)約檢修時間160小時，增加產(chǎn)量3萬噸，增加產(chǎn)值1000萬，同時，還節(jié)約了大量的用繩成本。

5.6 超大的檢測間隙，確保鋼絲繩的高速通過時不受斷絲、油污、局部變形的阻繞，確保人機安全。

5.7 TST的檢測速度高，而損傷定位系統(tǒng)卻能夠精確判定鋼絲繩損傷的準確位置，誤差小于10mm。

5.8 能確保設備安全、可靠地運行，提高設備的使用率，發(fā)揮設備的最大效能。

目前，煤炭企業(yè)在鋼絲繩的采購、存儲、安裝、維護、檢查及更換的許多方面都存在著不科學、不規(guī)范的現(xiàn)象，導致鋼絲繩使用過程中突出、事故危害大，浪費驚人等嚴重問題。然而，鋼絲繩使用單位在鋼絲繩使用和管理上還延續(xù)著以礦井設計選型為主，按照慣例，除少數(shù)鋼絲繩由于斷絲、磨損等性能指標超出《規(guī)程》規(guī)定，必須更換外，大部分還是采用定期更換鋼絲繩的方法，這樣定期更換鋼絲繩造成極大的浪費，效率低下。尚不能根據(jù)礦井的生產(chǎn)情況和使用環(huán)境科學合理的，選用和使用鋼絲繩。更可怕的是，傳統(tǒng)的人工目視、手摸檢查、卡尺量的落后的人工檢測方法，耗時、耗工、效率低下。這種方法由于檢測手段的落后，無法掌握在用鋼絲繩實際的損傷情況、疲勞程度，這就不可避免的存在著潛在的安全隱患和犧牲可用資源來換取安全。

6 結(jié)束語

在起重機械鋼絲繩的檢測與維護上，采取各種有效管理的模式，對各項運行參數(shù)進行細化，提升參與設備管理的積極性和創(chuàng)造性，改善經(jīng)濟效益，并留有完整詳細的記錄，將使用前和使用中測量數(shù)據(jù)、表面情況，以及提升過程中發(fā)生的變化進行詳細記錄并保留，以便后來的查閱和使用，將有更好的作用。

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