淺談電梯鋼絲繩銹蝕、斷絲和磨損及其檢驗

鄭基彥（福建省特種設備檢驗研究院 福州 350008）

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淺談電梯鋼絲繩銹蝕、斷絲和磨損及其檢驗

鄭基彥
（福建省特種設備檢驗研究院 福州 350008）

摘 要：在日常電梯檢驗工作中，遇到大量電梯鋼絲繩出現銹蝕、斷絲和磨損現象，電梯鋼絲繩失效直接影響電梯安全運行，關系到乘客的人身安全，通過分析鋼絲繩失效狀況，找出鋼絲繩銹蝕、斷絲和磨損失效機理，針對鋼絲繩的報廢標準，提出檢驗方法，促進電梯的安全使用。

關鍵詞：鋼絲繩 銹蝕 斷絲 磨損 檢驗 電梯

在電梯的年度定期檢驗過程中，經常會發現電梯鋼絲繩存在失效的情況，可視的失效模式有：銹蝕、斷絲和磨損三種。鋼絲繩銹蝕的情況在觀光電梯和貨梯出現的比較多，從機房到井道到處都是紅褐色的鋼絲繩銹斑；鋼絲繩斷絲的情況是任何一種電梯都有存在的；鋼絲繩磨損的情況是伴隨著銹蝕，只要有銹蝕的鋼絲繩也就伴隨著磨損，鋼絲繩磨損在電梯機房就可以清楚看得到，鋼絲繩磨損時間久了就會再引起電梯曳引輪的磨損。通過收集過往的電梯檢驗情況（見表1），可以看出鋼絲繩失效情況的嚴重性。電梯鋼絲繩銹蝕、斷絲和磨損失效將直接導致電梯安全事故，為了盡可能避免人身事故的發生，應該引起用戶、維保及檢驗相關部門的高度重視，促進電梯的安全使用。

表1　電梯鋼絲繩銹蝕、斷絲和磨損情況

果嶺生活的電梯是觀光梯，鋼絲繩直徑為10mm，使用年限10年，由于房子朝向問題，電梯長期受太陽暴曬，繩芯潤滑油已揮發，井道內的鋼絲繩表面干燥，生銹，在轎頂與井道內可見很多紅褐色銹斑，目前電梯鋼絲繩全部更換了。萬科金域榕郡的電梯是觀光梯和有機房電梯，鋼絲繩直徑為10mm和12mm兩種規格，這個樓盤是新樓盤、精裝修樓盤，據維保人員介紹開發商為了趕工期，電梯在裝修期間運送各種建筑材料，特別是裝修垃圾，造成電梯鋼絲繩全是油垢，油垢經電梯維保公司幾次清洗，仍是無法徹底根治，就出現了油垢磨料對鋼絲繩的磨損。新慧嘉苑的電梯是有機房電梯，使用年限10年，鋼絲繩直徑為13mm，這個小區的電梯鋼絲繩出現兩種情況，一種是鋼絲繩非常干燥，一種是都是油垢，鋼絲繩銹蝕磨損嚴重。維保和業主反映說鋼絲繩質量有問題，在檢驗過程中發現銹蝕的鋼絲繩大部分為點蝕，鋼絲繩表面黑斑很多，油垢的鋼絲繩似乎是有過量的油從繩芯往向流。大儒世家臥琥的電梯是有機房電梯，鋼絲繩直徑為8mm，在定期檢驗過程中發現鋼絲繩斷絲問題比較突出，個別出現過斷股，依據業主和維保公司的反映認為鋼絲繩質地偏軟，屬于疲勞破壞。福抗藥業公司的貨梯，使用10年，鋼絲繩直徑為13mm，受藥廠的腐蝕氣體影響，鋼絲繩出現嚴重銹蝕、斷絲和磨損三種情況。

在TSG T7001—2009《電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯》中，對電梯鋼絲繩的檢驗是綜合性、概括性的描述，對檢驗工作起指導作用。在實際檢驗工作中，遇到各種各樣不同的鋼絲繩失效情況，特別是鋼絲繩的銹蝕、斷絲和磨損三種，如何作出能否繼續使用的判斷，需要對鋼絲繩的失效機理有一定的了解，并在檢驗過程中不斷積累檢驗經驗，綜合電梯日常維保和業主使用情況來最終判定鋼絲繩是否需要報廢更換。

1 鋼絲繩銹蝕、斷絲和磨損失效機理

電梯鋼絲繩銹蝕主要受環境和自身質量兩個方面的影響，鋼絲繩出現銹蝕后，力學性能降低，鋼絲表面形成麻坑，鋼絲直徑變細或繩股外層鋼絲松動、股間松動，以致發生脆性斷裂。鋼絲繩銹蝕產生的環境因素是酸、堿、鹽等物質對鋼絲表面的侵蝕，自身因素主要是繩芯缺油。鋼絲繩的麻芯是儲存著潤滑油，對鋼絲繩起潤滑保護作用的。在高溫環境下，如觀光電梯受太陽暴曬后，鋼絲繩的繩芯潤滑油極易干枯，一旦繩芯缺油，鋼絲繩在曳引輪上不斷地反復旋轉，將出現每一絲鋼絲都是在相互干摩擦，時間久了，摩擦發熱，鐵銹鐵粉就出來了，四處飛溢。造成繩芯缺油有可能是以下幾方面原因：1）鋼絲繩質量不好；2）麻芯質量差，儲油能力差；3）鋼絲繩在新安裝電梯時就在戶外風吹雨淋，麻芯受到腐蝕；4）使用環境差，機房溫度高，使用時間長，使用頻率高，使得鋼絲繩超負荷運行；5）維護保養不到位，出現銹蝕沒有及時保養，鋼絲繩使用年限太長沒有更換。

電梯鋼絲繩斷絲是電梯在使用過程中常見的一種現象，最主要的是疲勞斷絲。由于電梯使用的環境和頻率等條件的差異，鋼絲繩斷絲原因是多種多樣。1）超載斷絲，在寫字樓的電梯經常超載運行，鋼絲繩超負荷承載，可能出現超載斷絲。2）磨損斷絲，鋼絲繩同曳引輪和導向輪之間磨擦打滑造成，隨著使用時間的長久，不可避免的出現磨損斷絲。3）疲勞斷絲，電梯使用年限久的或者導向輪節徑比較小的，特別高速電梯，容易出現疲勞斷絲。4）銹蝕斷絲，使用環境特別差的電梯特別是有腐蝕性氣體影響的地方經常會出現銹蝕斷絲。5）剪切斷絲，鋼絲繩在井道或者滑輪間受到與電梯無關的尖銳物件剪切、擠壓或者堅硬物體打擊造成。

電梯鋼絲繩的磨損主要有磨料磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損三種形式［1］。電梯用鋼絲繩基本都是麻芯鋼絲繩，麻芯一般用劍麻、黃麻或其它麻類制成，對鋼絲繩起儲油潤滑和防腐作用，在鋼絲繩加工前麻芯必須經過浸油，含油量為12% ～15%。新出廠的鋼絲繩表面，廠家為了防止鋼絲繩在運輸、儲存過程中生銹，都會在鋼絲繩表面涂上工業凡土林油或專用的防護油脂。電梯鋼絲繩在運行過程中，由于建筑垃圾、裝修粉塵、鐵屑容易粘結于鋼絲繩上，并與鋼絲繩表面的油脂混合，就極其容易形成油垢。油垢含有大量碾碎性磨粒，如沙子、鐵粉、石英等，它們是高硬度顆粒，是一種磨料。油垢對鋼絲繩造成的磨損就是磨料磨損。油垢不僅破壞油膜，阻礙油脂與鋼絲繩的接觸，磨料中細小顆粒嵌入鋼絲繩內部，當鋼絲繩受力伸縮時這些硬顆粒對鋼絲起到磨損破壞作用。由于電梯鋼絲繩高速運行，在導向輪之間不斷高速彎曲、擠壓、使磨粒在鋼絲之間摩擦形成集中應力，使鋼絲表面產生塑性變形，形成疲勞磨損。另外，油垢由于龜裂還起到吸水作用使鋼絲銹蝕，油垢中的酸性物質促進鋼絲繩生銹，對鋼絲繩產生酸性腐蝕，形成腐蝕磨損。例如在一些精裝修樓盤的電梯，裝修粉塵吸附到鋼絲繩表面后，在繩芯潤滑油的作用下，形成油垢，隨著電梯的不斷運行，各種磨料進入鋼絲繩各個股間和繩芯，當維保人員用煤油進行除垢后，裝修垃圾再次入侵鋼絲繩，使鋼絲繩的磨料磨損越變越復雜，腐蝕磨損也伴隨其中。所以鋼絲繩在使用過程中出現油垢之后，如果既不對鋼絲繩除垢，也不涂油，則鋼絲繩在疲勞、磨損、銹蝕等的綜合作用下會很快失效。

2 電梯鋼絲繩的檢驗及鋼絲繩無損探傷

電梯檢規［2］對于電梯懸掛鋼絲繩和補償鋼絲繩報廢已有明確的規定，在日常定期檢驗工作中，如何進行操作，以下分享幾點經驗做法。

電梯鋼絲繩在檢驗過程中應該認真仔細檢查以下各方面內容：1）檢查斷絲的根數、部位和一個捻距內斷絲情況；2）檢查電梯鋼絲繩的張力，張力不均容易引起鋼絲繩磨損，各繩張力相互差值不應超過5%；3）觀察鋼絲繩直徑變化情況，是否有籠狀畸變、繩芯擠出、扭結、部分壓扁、彎折情況；4）檢查鋼絲繩的潤滑、清潔情況；5）檢查繩頭及其組合情況，繩頭是否松動，螺母固定情況；6）要特別注意鋼絲繩的磨損、銹蝕的檢查。

對正常環境下的電梯鋼絲繩主要用肉眼觀察，鋼絲繩直徑常用游標卡尺測量。通常以相距1m～2m的兩點進行，在每點相互垂直方向上分別測量三次，取測量值的平均值為鋼絲繩的實測直徑。當發現鋼絲繩有斷絲時，就必須用放大鏡對鋼絲繩單股一個捻距內斷絲數進行計數，然后再檢查斷絲部位是否分布在整根鋼絲繩，還是個別地方。檢驗人員和維保人員可以站在轎頂，由維保人員以最慢的電梯檢修速度行走，用放大鏡檢查每一根鋼絲繩。注意觀察鋼絲繩斷絲的斷口情況，其斷口呈現杯狀塑性收縮應為超載造成的；其斷絲分布在表面，斷口扁平，而且使用年限比較久，這種情況應該為磨損斷絲；在鋼絲繩最外層，斷口形狀平齊應為疲勞斷絲；在使用環境特別差的電梯，出現斷口不整齊，呈釬尖狀應為銹蝕斷絲；其斷口呈剪切狀基本上是因受外力影響造成的剪切斷絲。最終由這些斷絲的綜合情況判定鋼絲繩是否更換。

對鋼絲繩粘滿油垢的電梯，在檢驗過程中要更加細心仔細，要求維保人員進行配合處理，首先鋼絲繩位置要選擇在油垢最多的地方和電梯停靠在基站時鋼絲繩靠近導向輪最多的地方，用破布把表層的油垢擦干凈，然后用煤油進行清洗，對鋼絲繩進行觀察分析，是否存在磨料磨損、腐蝕磨損和疲勞磨損三種情況。對磨料磨損嚴重的又無法用肉眼判斷報廢的情況，必須借助無損探傷儀等工具對鋼絲繩進行詳細驗證檢查。

對整根存在銹蝕的鋼絲繩，首先要測量其鋼絲繩直徑，然后檢查斷絲和銹蝕情況。當發現鋼絲繩直徑變化大，有扭結變形、斷絲或者嚴重生銹的時候，特別是油垢嚴重的鋼絲繩、受外界環境影響腐蝕與銹蝕嚴重的鋼絲繩，無法用肉眼判斷其是否有缺陷時，無法判斷其內部狀況，就應該利用鋼絲繩無損探傷儀器進行檢測，作出綜合判斷結果。

如對福抗藥業的一臺貨梯鋼絲繩利用EMT-C智能鋼絲繩探傷儀進行無損檢測的結果（見圖1和表2）。通過儀器的測量可以輕松判定這臺貨梯的鋼絲繩需要報廢。無損探傷檢測可以從鋼絲繩的有缺陷的位置、寬度、斷絲數、磨損量、腐蝕程度、變形量各個角度反映出來，便于檢驗作出是否報廢的判斷。

圖1　鋼絲繩無損檢測曲線

縱坐標：左側是LF曲線及LF補償曲線——指鋼絲繩斷絲、銹蝕、變形所引起的局部損傷。

右側是LMA曲線——指鋼絲繩橫截面積損失。

表2　鋼絲繩局部缺陷統計表

LF門檻：0.186 V Lma門檻：5.00 % 鋼絲繩單絲LMA：0.192 %（注：表2為檢測的部分數據）

檢測結果：1）檢測鋼絲繩長度：38.76m。2）鋼絲繩金屬斷面積減少最大差值：15.30%，位置：7.28m。一個捻距（78mm）內最大斷絲數：24根，位置：16.04m，已超過允許的最大值：16根。該鋼絲繩應報廢。

3 結束語

鋼絲繩是電梯當中一個重要組件，承受電梯轎廂內所有載重量和轎廂及其附件的自身重量，鋼絲繩質量的好壞直接影響到電梯的安全性能。在日常維護保養中、在日常檢查中，我們應該盡可能發現問題，分析出鋼絲繩是哪一種失效方式，針對鋼絲繩存在銹蝕、斷絲和磨損不同情況，采取相應的維護措施。只要對電梯鋼絲繩進行科學地保養，合理地潤滑，是可以延長鋼絲繩使用壽命的。

參考文獻

［1］ 徐文娟，李廣錄，陳洪玉，等.油垢磨料形成機制及其對鋼絲繩磨損作用機制分析［J］.潤滑與密封，2008，33（12）：55-57.

［2］ TSG T7001—2009 電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯［S］.

［3］ 毛懷新.電梯與自動扶梯技術檢驗［M］. 北京：學苑出版社，2001.

［4］ 鄭群.電梯曳引鋼絲繩的選擇和檢查維護［J］.機電技術，2008，31（2）：43-47.

Discussion on the Elevator Wire Rope Rust， Broken Wires and Wear and its Inspection

Zheng Jiyan
（Fujian Special Equipment Inspection and Research Institue Fuzhou 350008）

AbstractIn the daily elevator inspection work， a large number of elevator wirerope rust， broken wire and wear phenomenon is encountered. The failure of the elevator wirerope directly affects the safety of the elevator operation， the passenger's personal safety. Through the analysis of wirerope failure， the failure mechanism of rust，broken wires and the wear of the elevator wirerope is found. Based on the scrap standard of wirerope， this paper put forward the elevator wirerope testing method， promotes the safe use of the elevator.

KeywordsA wire rope Rust Broken wire Wear Test Elevator

中圖分類號：X941

文獻標識碼：B

文章編號：1673-257X（2016）05-0030-03

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.05.006

作者簡介：鄭基彥（1971～），男，本科，高級工程師，電梯、起重機械檢驗師，從事起重技術和起重機械與電梯等機電類檢驗工作。

收稿日期：（2015-10-24）