預應力鋼絞線質量控制及斷絲后處理措施研究

張春雷

預應力鋼絞線采用冷加工工藝方式進行生產，用于制造預應力鋼絞線的原材料需要完成多個諸如酸洗、磷化、拉絲、捻股等工序以后，才能完成生產。建筑行業的快速發展增大了預應力生產的壓力，致使預應力生產線在制造工序中出現問題的可能，以及發生斷絲的概率更大了。為了提高預應力鋼絞線的質量，保證工程項目的穩定性，需要做好斷裂原因的分析，在生產過程中做好預防和解決。本文將從斷絲表現、斷絲原因、解決方法三個方面入手，做好預應力鋼絞線生產提質增效工作。

1 影響鋼絞線原料表面質量的因素

1.1 酸洗不夠徹底

在對鋼絞線進行生產時，需要加強對其原料的有效預處理。第一步也是比較重要的步驟，就是對其進行酸洗。此操作的主要目的是及時除去原料表面上的氧化鐵皮。但是，有的時候由于酸洗所應用的鹽酸濃度不高，并且其浸酸時間也不夠，這會對此處理過程帶來非常嚴重的影響。

同時，如果在鋼絞線用盤條酸洗中，亞鐵離子含量如果超標，就會導致酸與氧化鐵皮反應變緩，甚至不發生反應，進而對后續的磷化、拉絲過程帶來影響。因此，在酸洗過程中，即要確保原料浸酸時間的充足性，又要加強對亞鐵離子含量的有效控制，濃度要求以不超過350g/L 為宜，超出后及時更換新酸液，進而保障預應力鋼絞線盤條的酸洗質量。

1.2 磷化膜質量差

由于磷化膜在預應力鋼絞線的制作中起著非常重要的作用，其主要是讓鋼絲表面更好地形成磷酸鹽外膜，這種結構層具有不溶于水的特點。再加上，此層外膜還可以在一定程度有效防止金屬出現被腐蝕的情況。但是，在此操作中，一些外界因素會對磷化膜的質量帶來影響。因此，在對其進行酸洗完后，要對其進行水沖洗，主要是將原來表面所殘留的酸液有效洗去，主要是為了預防酸液酸根離子的發生，強化磷化膜的穩定性和保護性。

在對磷化作用進行控制時，還要對磷化液參數進行分析。如果磷化液的酸度等沒有達標，如濃度比較低，就會對預應力鋼絞線表面質量帶來影響。嚴重情況下會導致膜結構較薄，并且所形成的結晶也不夠細致。

如果所應用磷化液的酸度比較高，就會發生結晶困難，磷化膜結晶粗糙疏松，還會在一定程度上促進原料表面鐵出現溶解情況，進而對磷化膜的整體結帶來的影響，并不能對鋼絞線進行有效保護。此外，磷化液的酸度升高，溶液中沉淀增多存在了比較多的廢渣，這就會導致磷化膜的厚度出現不均勻等問題。

2 影響預應力鋼絞線表面質量的關鍵因素

2.1 拉絲潤滑程度的影響

我們所說的拉絲，主要是指通過拉絲模，將盤條進行壓縮和變形，直到其拉拔到工藝要求所需要的尺寸后，才可以停止此制作工作。在這個生產過程中，經常會使用潤滑劑，這會對鋼絲表面的質量帶來影響。在對其原因進行分析時，發現拉絲模具工作錐的角度如果出現問題，就會導致其在具體的拉絲過程中發生質量問題。再加上，鋼絲和模具之間的摩擦力比較大，這會對潤滑劑的滲入帶來影響，進而導致其在拉絲過程中出現比較大的摩擦阻力。

如果不及時處理鋼絲受損等情況，就會導致在其表面以及組織在后期的應用中產生缺陷。此外，在具體的拉絲過程中，由于拉絲的速度比較快，鋼絲和模具之間也非常容易出現高溫高壓的環境，所以這會導致潤滑劑在應用中，非常容易在鋼絲和模具之間形成比較大的結塊，這會大大降低潤滑劑自身的潤滑效果，導致鋼絲在使用時，其表面出現橫裂紋。

2.2 拉拔速度

工作人員在具體的拉絲過程中，要加強對拉絲速度的有效控制，采取措施對其進行科學控制。如果拉絲的速度比較快，就非常容易導致鋼絲表面的溫度不斷升高，進而導致潤滑劑出現焦化，并且模具與鋼絲之間還會形成比較大的結塊，這會在一定程度上大大降低潤滑的效果。因此，在具體的拉絲過程中，一定要嚴格控制其速度，保證足夠的水量對卷筒進行冷卻，提高鋼絲的韌性。

2.3 絞線的儲存環境

除了上述外，絞線的儲存環境也是影響預應力鋼絞線表面質量的關鍵因素。不可以在潮濕的環境，或者是含有腐蝕性氣體的環境下對其進行存放，避免對日后預應力鋼絞線的使用出現問題。如果將預應力鋼絞線存放在濕環境中，就非常容易出現緩慢氧化生銹的過程，讓鋼絲表面自身原有的磷化膜受到破壞，影響了整體的施工質量。

2.4 捻制過程中的問題

在對鋼絞線進行捻制時，工作人員需要在上軸過程中，對過線模、合攏口等進行仔細檢查、如有磨損嚴重、尖銳突起要及時處理或更換。同時要保證矯直輪、導輪沒有刮傷，還需檢查冷卻水槽內部水冷段、氣封段是否在同一水平線上。如果不做好上述工作，就會導致鋼絞線表面出現刮傷，最后只能對其進行作廢處理。

2.5 水冷處理

由于中頻爐回火后的絞線，一般要對其進行水冷處理，主要是為了確保鋼絞線的伸直性以及其在日后使用的安全性。如果其水冷過大，吹刷不凈，就會導致鋼絞線內層中出現水分，這會導致鋼絞線生銹。如果其中的水冷過小，還會對鋼絞線的伸直性變差，用戶在具體的使用中，穿線操作難度過大，或無法穿線。

2.6 包裝流程不規范

在對鋼絞線進行包裝時，通常會應用三層包裝的形式。首先是包裝材料，主要是做好三合一塑料編織布的纏繞覆膜工作。同時，此材料可以在隔離有害物的時候，保障其價格的合理性，實現對鋼絞線的多層包裝，主要是為了避免在具體的運輸中，或者是在儲存中出現鋼絞線表面等磕損問題。然而，在具體的裝卸中，還要加強對重點內容的控制，主要是為了預防鋼絞線的外包裝等受到影響。

3 生產方面造成預應力鋼絞線斷裂的原因分析

3.1 原料缺陷

3.1.1 盤條中心疏松或縮孔

鋼坯在連鑄過程中，因為外部的鋼液冷凝速度快于內部，所以基本上內部鋼液尚未完全凝固的時候，外部的剛液就已經完全凝固了，在這種情況下，內部凝固以后縮小的這部分體積無法得到及時、有效的補充，會造成中心疏松或是縮孔的情況。因為盤條存在中心疏松或縮孔的情況，因此在受到外力作用的時候，應力會較為集中，影響預應力鋼絞線的使用安全。

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3.1.2 出現組織缺陷

預應力鋼絞線原料盤條生產工藝中，加熱爐溫度、吐絲溫度、風冷輥道冷速等都是影響盤條生產質量的重要因素，一旦在這些方面出現問題，就會造成原料盤條質量不達標，出現網碳、馬氏體等組織缺陷，將這樣的盤條用于拉絲生產中，會在組織缺陷處，發生斷絲。

3.2 表面橫裂紋引起的斷絲

用半成品的鋼絲進行鋼絞線生產的時候容易產生表面橫裂紋，這些存在于鋼絞線表面的橫裂紋會在受到張拉力作用的時候，引發斷絲。造成橫裂紋出現的原因主要有以下三個方面。①鋼絞線原料盤條的酸洗磷化處理質量差。因為酸洗磷化的質量沒能得到保證，所以會造成盤條表面有氧化鐵皮的殘留，無法牢固地吸附磷化膜。使鋼絲在拉拔過程中潤滑條件變差，模具與鋼絲直接接觸，經過拉拔會在鋼絲的表面留下微小的裂紋。在后續的張拉施工過程中，這些裂紋受到張拉力的作用，會進一步擴展，直至造成鋼絞線的斷絲。②因為盤條表面有折疊、結疤、尺寸超差等的缺陷等的缺陷，所以在拉拔的時候，這些存在缺陷的盤條在模具中會出現變形不均，或對金屬沿變形方向連續性造成破壞的現象，導致橫裂紋的出現。③潤滑劑潮濕。包裝防潮性能差、儲存環境空氣濕度大、拉絲機模盒漏水等的情況都會造成潤滑劑潮濕。如果潤滑劑是潮濕的，那么在進行拉拔的時候，就會出現潤滑劑粘附在磷化盤條或鋼絲表面的情況，造成潤滑劑的失效，出現“叫模”，最終導致被拉拔的鋼絲表面和拉絲模具間的摩擦力出現起伏，鋼絲表面出現橫裂紋。

3.3 盤條接頭斷裂

對符合標準要求的盤條接頭進行連續地冷拉變形操作以后，捻制合股、進行穩定化處理就成了預應力鋼絞線。要想滿足建筑工程項目的需求，保證現代化生產的連續性，就需要在進行拉拔操作的時候，利用電阻焊接的方式將不同盤卷的盤條連接在一起。但是焊接的接頭部分比較容易出現斷絲，具體原因有以下幾種。①焊接的過程中帶入了氧化的夾雜物，導致焊接位置的脆性變大，降低了韌性水平。②焊接的時候，焊接工人的經驗主義思想比較嚴重，大都憑借經驗進行焊接擠壓力度的判斷，用肉眼對焊接情況、回火溫度等進行觀察，所以焊接擠壓力度不足、焊接和回火溫度不到標準的情況屢見不鮮，造成了焊接不牢或組織轉變不完全等的一系列焊接問題，最終導致了預應力鋼絞線的斷絲。③焊接時，焊接區域的溫度過高，對已經經過表面處理的盤條表面磷化膜造成了極大的損壞，導致后期進行拉拔的時候，焊接區的表面缺乏適宜的潤滑效果，出現表面缺陷。

3.4 捻制斷絲

于預應力鋼絞線制作工藝而言，最關鍵的就是捻制。因為捻制問題導致鋼絞線斷絲的情況主要有以下幾種。①捻制時七個工字輪的放線力度存在差異，致使由七根鋼絲捻制而成的鋼絞線出現松緊程度不一致的情況，讓受力不均勻，容易因為張力集中在其中一根鋼絲而發生斷絲情況。②壓線模的直徑超出正常標準，導致無法為七根鋼絲提供足夠的壓緊力，合股時無法有效定型，難以保證中心絲被外層的六根鋼絲緊緊圍繞，六根鋼絲的受力不均勻，張力容易集中在其中一根鋼絲上，導致斷線。③用于進行捻制的配線單的邊絲直徑不統一、部分鋼絲直徑不符合標準，導致斷絲。④在開啟捻股機的時候，存在工字輪焊接完成以后未被收緊的現象，導致在慣性的作用下焊頭被直接拽斷，留下斷絲隱患。

3.5 穩定化處理工藝

鋼絞線于中頻爐進行穩定化處理的時候，由于鋼絞線是帶著張力回火的，因此在溫度和張力都比較高的情況下，容易造成鋼絲斷線，且若是斷線以后操作人員沒能及時發現并處理，還會造成七根鋼絲全部斷線的情況。若是穩定化處理的時候，溫度和張力都比較低，那么就會導致鋼絞線的定型以及屈服力等達不到實驗標準。因此，只有把控好穩定化處理的溫度和張力大小，才能有效降低鋼絞線斷絲情況的發生。

3.6 預處理工藝

在進行線材預處理的時候，受到酸洗時間過長、酸液溫度不適宜、酸液溫度過高等原因的影響，會導致酸洗反應過程中產生的氫氣以原子的狀態擴散至金屬的內部，而含碳量較高的線材具有極強的“氫脆”敏感性，因而會在拉絲過程中出現斷絲的情況。

3.7 不可控因素

4 進行預應力鋼絞線質量控制和斷絲解決的具體措施

4.1 做好保護工作

在進行線材生產、打包和叉運工作的時候，需要安排專門的管理人員進行監督，強化對線材表面保護的力度，防止在這些方面造成線材表面的硬擦傷。對于用于吊運盤條的C 形鉤以及叉車的鏟齒，要安排檢查人員做好檢查工作，保證這些設備的棱角倒圓，在使用這些設備的時候，要加派人手，做好協調工作，避免在鏟齒和C 形鉤進退的過程中和盤條產生快速摩擦。另外，要做好工作要求，讓吊運工人明確不能拖拽散卷的工作規范，防止盤條和地面、車壁等發生摩擦。

4.2 強化對鋼水純凈度的檢查力度

在進行線材生產的時候，需要進一步強化對鋼水純凈度的檢查力度，做好對鋼水內非金屬夾雜物的形態和數量的控制工作，有效避免夾雜物偏聚現象，防止產生大顆粒夾雜物。與此同時，還要對線材生產的連鑄工藝參數進行深層次的優化，做好對連鑄坯中心偏析的嚴格控制。

4.3 拉拔工藝的優化

在拉拔工藝制定的時候，需要從多方面入手進行考慮，保證工藝內容的規范性、嚴謹性。制作的時候，要把總變形量、拉拔道次、線材的塑性情況以及加工的硬化性能等，作為各個道次壓縮率、模具工作區角度的確定標準，并對模具工作區長度進行計算，用以保證內在和表面的質量符合標準。于預應力鋼絞線而言，一般情況下分配壓縮率的方法是，第一道次相對較小，第二道次較大，然后依次減小。在進行拉絲模工作區錐角確定時，取決于本道次的壓縮率及鋼絲直徑，原則上不高于14°。

4.4 焊接工藝優化

關于焊接技術，需要對現有的焊接技術進行優化，將焊接的標準、要求等以文字形式落實下來。而后，需要加強對焊接工人的選拔和培訓力度，提升焊接工人的操作規范性，同時安排管理人員對焊接工人進行監督管理，將焊接工人的表現情況、操作規范性等和他們的業績掛鉤，防止焊接工人在工作的過程中憑借經驗主義工作，有效避免因為人為因素導致的、焊接工作出現組織缺陷和局部性接觸不良現象的出現。

其次，要進行對生產工藝的優化，進行工藝操作的規范。強化預處理過程中，要保證線材表面的氧化鐵皮能夠被消除干凈，且線材表面具備良好的潤滑涂層。在拉拔的時候，要安排工人提高攪拌和添加拉絲粉的頻率，以確保有符合標準的潤滑效果。此外，還要將“三孔一直線”的標準有效地落實到模具、卷筒位置匹配工作中，保證拉絲模具有光滑的表面，并且直徑大小在規定范圍之內。

5 提高預應力鋼絞線表面質量的相關措施

5.1 優化預應力鋼絞線施工的流程

工作人員在對預應力鋼絞線進行施工時，要加強對其質量的嚴格控制。一般情況下要做好兩個方面的內容。①要對預應力鋼束進行優化，保證孔道位置的準確性，避免其在施工中出現纏攪等現象。同時準確的孔道位置，不僅可以避免預應力鋼束出現攪纏等情況，還能夠強化預應力鋼絞線結構的穩定性，讓其一直處于比較好的受力狀態，進而達到更好地預先設計效果。②在施工時，要采取措施實現對鋼束井字架位置的固定。最后，要實現對預應力鋼絞線張拉內容的有效控制，明確張拉順序，一定要嚴格按照具體的設計規則，避免構件截面出現受力偏大的情況態。

此外，多排的預應力鋼束如果一起張拉時，一定要對稱進行。加強對其長度的有效控制。首先，在張拉前需要檢查混凝土的抗壓強度，并且在張拉的時候，要嚴格結合設計的要求以及有關的規范所執行。一般情況下，張拉需要采用雙控，實現對伸長量和預應力鋼絞線表面質量的綜合性控制。③在應用預應力鋼絞線時，如果其夾持不緊，就會出現滑絲，并且處理方法主要為壓力機，要立即回油，及時更換工具式的夾片。在具體的檢查中，需要明確錨具錐孔和夾片間的具體情況，及時清除的錨墊板中的雜物，然后對預應力鋼絞線進行重新張拉。如果其中存在滑絲現象，需要采取科學的措施對鋼絞線和錨具等進行檢測，避免在具體的施工中出現質量問題。

5.2 了解預應力鋼絞線施工的內容，加強溝通

如果在具體的施工中，波紋管出現了破損和漏漿等情況，就會對鋼絞線的應用帶來影響，進而導致摩擦力不斷增大。在對其處理方法進行分析時，主要為：反復對其進行多次張拉，然后持荷一段時間后，更好地克服其中的摩擦力，當預制T 梁的時候，需要采取措施及時清孔。同時，孔道摩阻會導致伸長量偏小，所以在具體的施工中還要加強對此部分的處理。工作人員在開始張拉的時候，需要將鋼絞線拉到5.0MPa，等到其回油到油壓表后，其讀數為零，這個時候要對其進行分級張拉。

在此過程中，還需要結合具體的要求對預應力鋼絞線表面進行處理，明確其生產制造的流程，避免張拉等操作對整體施工的影響。因此，在具體的張拉過程中，要及時觀察預應力鋼絞線在應用中的情況，加強對各項數據的整合。此外，相關的政府部門要加強與大跨度橋梁承建方之間的溝通和交流，在此基礎上建立完善的監管機制。同時，還要分級對預應力鋼絞線的具體施工進行優化和管理。

在對預應力鋼絞線進行采購時，需要結合具體的程序，對其進行采購。同時，預應力鋼絞線在入孔前，需要對孔道進行全面嚴格檢查。在此過程中，還要了解施工中的問題，對預應力鋼絞線的表面進行有效處理，定期對他們進行相關的教育，為預應力鋼絞線的有效應用提供條件。

5.3 創新預應力鋼絞線設計方式

預應力鋼絞線作為施工中的關鍵組成部分之一，要想強化其在施工中的應用效果，不僅需要結合具體的實際情況分析影響施工效果的影響，還需要創新預應力鋼絞線表面設計方式，加強對牽引裝置等機器的有效應用。在此過程中，工作人員需要結合設計圖的具體要求，及時切割預應力鋼絞線。

同時，還要結合機器的應用要求，對預應力鋼絞線表面進行有效處理，強化此材料的穩定性。此外，還要結合預應力鋼絞線的實際股數和形狀等，對孔位進行選擇，在此基礎上加強對牽引裝置的科學應用，創新設計方式，及時擺脫人工穿束等情況對施工質量的影響，為日后的順利施工提供條件。

6 結語

影響預應力鋼絞線張拉質量的因素有很多，要想保證預應力鋼絞線的質量，有效避免斷絲現象的發生，應該立足于現階段會造成斷絲的諸多原因，做好線材的保護工作、進行生產工藝的優化，從每一個細節做起。相信只要能夠將工作落實到實處，從細節出發，定能夠有效提高生產效率，保證生產質量，獲得企業的健康長遠發展。