預應力鋼絲及鋼絞線生產中的斷裂問題思考

石磊 李博 樊寶華

摘 要：預應力鋼絲和鋼絞線是建筑工程中常用的設備，預應力鋼絲及鋼絞線的性能直接關系到工程的穩定性。現階段，預應力鋼絲及鋼絞線的使用數量越來越多，增加了其在生產中的壓力，導致生產中出現了鋼絲及鋼絞線斷裂的問題。預應力鋼絲及鋼絞線斷裂的原因有很多，因此，本文主要探討預應力鋼絲及鋼絞線生產中的斷裂問題。

關鍵詞：預應力；鋼絲；鋼絞線；斷裂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.039

預應力鋼絲及鋼絞線生產時采用的是冷加工工藝，制造預應力鋼絲及鋼絞線的原材料需經過多種工序才能完成生產，如酸洗、造化、拉拔等，這些工序都會增加預應力鋼絲及鋼絞線斷裂的發生機率，為了預防斷裂需要在預應力鋼絲及鋼絞線成品之后組織穩定化處理，此類方法會增大生產成本，應該了解預應力鋼絲及鋼絞線的斷裂原因，從生產過程中預防斷裂問題，維護預應力鋼絲及鋼絞線的生產效率。

1 斷裂表現

預應力鋼絲及鋼絞線斷裂后的表現有：（1）鋼絞線整體疏松，預應力鋼絲及鋼絞線無斷裂時會有緊實感，鋼絲有斷裂后就會整體疏松，特別是中心點處疏松明顯，此類鋼筋使用后會出現縮孔的問題，嚴重時還會破壞鋼絞線的內部強度，導致應力集中，無法確保預應力鋼絲及鋼絞線在使用中的安全性[1]；（2）預應力鋼絲及鋼絞線生產斷裂會引起組織缺陷，鋼絞線生產時有明確的標準，未達到標準的鋼絞線存在組織缺陷，鋼絲軋制、送風強度等生產因素容易噪聲組織缺陷，存有組織缺陷的鋼絞線在使用中斷裂表現會越來越明顯，尤其是加上拉拔作用力，更是會引起較大的斷裂問題，增加了預應力鋼絲及鋼絞線的風險壓力；（3）鋼絞線脆性斷裂，預應力鋼絲及鋼絞線生產中使用拉絲模時，要注意金屬流速，邊界及中心金屬的流速要同步，實際生產時也會出現流速不同步的問題，這類問題會導致鋼絞線的內部應力過度聚集在一個地方，當應力集中過大會就會通過斷裂點釋放，不僅會在鋼絞線表層引起斷裂，更是會產生脆性斷裂。

2 斷裂原因

本文結合預應力鋼絲及鋼絞線的生產，匯總發生斷裂的幾點原因，實際可以概括為兩大類，分別是生產原因和操作原因，具體分析如下：

2.1 生產原因

預應力鋼絲及鋼絞線生產過程中受到多種因素的干擾容易出現斷裂問題，降低了生產中鋼絲及鋼絞線的質量，總結預應力鋼絲及鋼絞線斷裂的生產原因，如下：

橫裂紋斷裂。預應力鋼絲及鋼絞線原材料表面存有橫裂紋，當加工成半成品的狀態時橫裂紋就會引起斷裂的問題。橫裂紋的原材料在張拉力的作用下最先出現斷絲，張拉力超出橫裂紋的荷載之后就會導致預應力鋼絲及鋼絞線斷裂[2]。例如：某預應力鋼絲及鋼絞線生產工藝中，原材料盤條表面存在質量問題，生產時的酸洗磷化處理會在盤條上留下氧化鐵皮，導致盤條表面無法牢固的吸附磷化膜，預應力鋼絲及鋼絞線進入到拉拔工藝后，磷化膜自動掉落，此時氧化鐵皮會進入鋼材料的基體結構內，導致預應力鋼絲表面出現橫裂紋斷裂，張拉力會逐步增大橫裂紋斷裂的范圍，最終形成斷裂。

盤條接頭斷裂。預應力鋼絲及鋼絞線生產時對盤條有明確的要求，盤條經過連續的冷拉變形操作及捻制合股形成鋼絲。實際預應力鋼絲及鋼絞線生產工藝中，盤條之間利用電阻對焊連接起來，焊接接頭的位置較容易有斷裂的情況[3]。盤條接頭焊接時，如果焊接操作不當或者焊接時接頭位置夾雜氧化物，就會增加接頭焊接的脆性，同時降低了盤條接頭的韌性，生產時就會潛在斷裂的風險。

捻制斷絲。預應力鋼絲及鋼絞線中比較關鍵的工藝就是捻制，捻制時容易出現松緊不均衡的問題，導致同一個鋼絞線中的鋼絲受力不均，無法保障鋼絞線成型。捻制操作不當不僅會引起生產斷裂，還會增加鋼絞線的使用風險，導致鋼絞線在使用時可能會面臨斷裂問題。

2.2 操作原因

預應力鋼絲及鋼絞線生產中的操作行為，是斷裂中不能忽視的原因，結合預應力鋼絲及鋼絞線的生產操作，例舉常見的幾類斷裂問題。

斜口斷裂。預應力鋼絲及鋼絞線生產操作中，拉應力及高壓拉應力條件會產生斜口斷裂，在這兩種力的作用下，預應力鋼絲及鋼絞線中的夾片、錨墊板、千斤頂等操作位置均會出現斜口斷裂，或者是鋼絞線中的某根鋼絲發生斷裂，斷裂面為斜坡狀，即為斜口斷裂。

不平整斷裂。預應力鋼絲及鋼絞線受到機械損傷、金屬灼傷，鋼絞線生產中出現不平整斷裂后，局部位置的強度或延伸率會受到很大的影響。機械損傷和金屬灼傷都是不平整斷裂中不能忽視的問題，以金屬灼傷為例，分析鋼絞線的不平整斷裂，預應力鋼絲及鋼絞線生產時采用了火焰切割的工藝，火焰產生的火花燒壞了鋼絲材料，導致鋼絞線表面有不平整的斷裂點。

有縮頸斷裂。此類斷裂出現在生產拉伸工藝中，預應力鋼絲及鋼絞線生產中張拉操作失誤，或者鋼絲預應力摩阻系數估計偏高等因素均會造成有縮頸斷裂[4]。例如：鋼絞線生產時，實際估計的摩擦系統要高，當按照摩擦系統提供預應力拉伸時，鋼絞線整體會受到超出荷載的作用力，導致內部鋼絲發生不定點的有縮頸斷裂。一般情況下，預應力鋼絲及鋼絞線中有縮頸斷裂點的分布沒有規律，第一根鋼絲斷裂之后，就會產生更多的斷點，進而影響預應力鋼絲及鋼絞線成品的強度。

3 結束語

預應力鋼絲及鋼絞線生產時的斷裂問題影響比較大，其會增加生產時的工作量和投入成本，更是會降低預應力鋼絲及鋼絞線的性能，導致生產時存在較大的風險。預應力鋼絲及鋼絞線生產中要控制好斷裂的問題，優化鋼絲及鋼絞線的整體結構，保障預應力鋼絲及鋼絞線的性能。

參考文獻：

[1]周煥廷，聶河斌，李國強，張隨甲.高溫作用下1860級預應力鋼絞線蠕變性能試驗研究[J].建筑結構學報，2014，35（06）：123-129.

[2]溫國棟.預應力鋼絲及鋼絞線生產斷裂分析[J].物理測試，2013，

31（01）：33-36.

[3]萬國喜，孫汝林，翟林甫，鄒文輝，劉艷紅.預應力鋼絲及鋼絞線用SWRH77B盤條拉拔斷裂原因分析[J].金屬制品，2011，37（02）：45-49.

[4]李富民.氯鹽環境鋼絞線預應力混凝土結構的腐蝕效應[D].中國礦業大學，2008.

作者簡介：石磊（1986-），男，陜西漢中人，本科，工程師，研究方向：鋼鐵冶金。