水閘鋼絲繩檢測及維護保養的實踐與探討

涂幸

（安徽省臨淮崗洪水控制工程管理局，安徽 合肥 230088）

0 引言

水閘鋼絲繩作為卷揚式啟閉機和閘門的連接和承力構件，在我國現有的大中型水閘工程中應用較為普遍，定期對其進行檢測，并開展全面的維護保養，可以適當延長其使用壽命。但由于水閘鋼絲繩使用條件及位置特殊，尤其是水下部分維護及檢測難度大，且多使用人工作業，存在部分維護不到位、腐蝕損壞程度難以掌握等問題，影響水閘工程的安全運行以及綜合效益的發揮。

本文結合某大型水閘鋼絲繩檢測案例，分析鋼絲繩出現銹蝕、斷絲以及直徑局部減小等問題的原因，對其日常維護保養提出一些思考和建議，以供參考。

1 案例情況

1.1 工程概況

某水閘工程為I 等大（2）型，開敞式結構，閘底板高程19.70m，閘室順水流方向長24.00m，閘孔總凈寬168m，共14 孔，單孔凈寬12m。采用弧形鋼閘門擋水，閘門尺寸12m×7.92m（寬×高），單扇閘門重38t，配套卷揚式啟閉機，型號為QPQ2×225kN，每臺啟閉機配備2 根結構為鍍鋅6×36SW+IWR 鋼絲繩，每根鋼絲繩長34m，直徑為44mm。

該水閘工程建于2003 年4 月，2005 年5 月完工。自2010 年以來，閘上游水位長期保持在21.00～22.00m，上游水深處于1.3～2.3m。因為閘門需要適時啟閉，鋼絲繩的部分區段會長期處于水下和空氣兩種工作環境交替狀態之中，極易出現腐蝕和銹蝕。由于該工程設計時未設置檢修閘門，管理單位定期對水上鋼絲繩部分進行去污、清洗、潤滑等維護作業，水下部分僅能靠人工潛水摸排對鋼絲繩運行狀況進行定性檢查，無法全面掌握鋼絲繩的實際安全狀況。

1.2 鋼絲繩檢測情況

2022 年4 月，由于河道上游水位較低、汛前雨水較少等原因，管理單位在該水閘工程上游修筑圍堰，將上游積水抽排，組織技術人員對鋼絲繩水下部分進行全面檢查，發現鋼絲繩均存在不同程度的銹蝕，部分吊耳底部鋼絲繩銹蝕較為嚴重，甚至還存在個別斷絲現象。為全面掌握鋼絲繩安全性能情況，管理單位委托有關質量檢測機構對鋼絲繩進行安全性能檢測。

依據《重要用途鋼絲繩》（GB/T 8918-2006）和《起重機鋼絲繩保養、維護、檢驗和報廢》（GB/T 5972-2016）等規定，對鋼絲繩開展了外觀質量和內部質量檢測。

1.2.1 外觀質量檢測

根據現場檢測條件，使用寬坐游標卡尺、直尺等測量工具對鋼絲繩外觀進行檢測，主要采用人工眼看、手摸、尺量等方法，對鋼絲繩是否存在斷絲、繩徑局部減小、斷股、腐蝕、畸形和損傷等情況進行檢查。基于檢查結果進行定性分析診斷，檢測認為鋼絲繩上半部外觀良好，無明顯表面缺陷，無人工接頭，未發現折彎、擠壓、變形、波浪形、畸變、擠出、局部增大、局部減小、扭結、變扁等現象，但鋼絲繩水下部分出現不同程度表面銹蝕、部分斷絲等情況。

外觀質量檢測結果表明鋼絲繩狀況不符合規定要求，達到鋼絲繩報廢基準，建議予以更換。

1.2.2 內部質量檢測

依據《鐵磁性鋼絲繩電磁檢測方法》（GB/T 21837-2008），抽取10 根鋼絲繩使用TCK-BX65 型鋼絲繩探傷儀對其進行無損檢測。并根據公式（1）計算直徑等值減小量。

式中：Q—直徑減小百分比；

dref—參考直徑；

dm—實測直徑；

d—公稱直徑。

根據《起重機鋼絲繩保養、維護、檢驗和報廢》（GB/T 5972-2016）規定的鋼芯單層股鋼絲繩直徑等值減小報廢基準，當Q ≥7.5%時，鋼絲繩達到報廢程度。

經檢測，發現該閘鋼絲繩直徑有明顯局部減小現象，10 根鋼絲繩中有7 根最大傷值均大于或等于7.5%，達到報廢程度，另外3 根也達到中度、重度程度。

1.2.3 檢測結論

根據外觀質量和內部質量檢測結果分析，該閘鋼絲繩已不符合規定要求，達到鋼絲繩報廢基準，為保障工程運行安全應及時予以更換。

1.3 問題處理及原因分析

1.3.1 外部環境造成的自然損耗

閘門啟閉機鋼絲繩長期處于大氣或浸泡在水下，受高溫潮濕等環境因素以及部分水生物的影響，使鋼絲繩受到腐蝕和銹蝕，雖然采用了鍍鋅工藝,但鋅鍍層在水中微生物的侵蝕、水流的沖刷、鋼絲繩制造安裝應力的逐步釋放等諸多因素作用下,不可避免地受到損傷、腐蝕，造成鋼絲繩直徑減小,降低了鋼絲繩的強度和韌性，通過日常的維護保養可以延長鋼絲繩的使用壽命，降低其損耗程度。但是由于該閘設計時缺少檢修閘門，上游長期擋水，無法將閘門提起對水下部分鋼絲繩予以全面有效的維護保養，導致該部分鋼絲繩損耗較為嚴重。

1.3.2 鋼絲繩養護自動化程度低

目前，國內對水閘鋼絲繩的清洗、維護保養大多采用傳統的人工方式，受鋼絲繩的位置限制，其清洗、維護保養多需要人工輔以腳手架或吊籃，并根據維護具體位置的變化調整腳手架和吊籃，給鋼絲繩維護保養增加了難度，且保養的精細程度受限于工人的經驗，存在一定的不確定性。鋼絲繩水下部分的養護難度更大，若無檢修閘門將水下鋼絲繩提出水面，維護保養質量更加難以保障。隨著各行各業自動化、信息化程度越來越高，鋼絲繩維護保養自動化程度卻依舊不高，自動化養護設備在水利工程領域應用較少。

1.3.3 鋼絲繩檢測手段較為落后

目前，鋼絲繩的日常檢查以人工觀察和手工摸排為主，水下部分檢測難度更大，人工檢繩不僅工作效率低、安全性差、易受人為因素影響，而且無法有效檢查鋼絲繩內部結構產生的變化以及損傷，存在一定的缺陷。鋼絲繩無損探傷技術正在逐漸趨于成熟，在煤炭、冶金等行業得到了較好的實踐，但是有關各類水工設備安全檢測的技術規范和標準中尚未規定如何對承力鋼絲繩內部質量進行檢測和評定，因此無損檢測手段在水利行業的日常管理中還未得到廣泛應用。

2 水閘工程鋼絲繩日常管理的思考與建議

2.1 做好鋼絲繩的日常保養和檢查

堅持“經常養護、隨時維修、養重于修、修重于搶”原則，根據相關規范和標準，定期做好鋼絲繩的日常維護保養工作。定期去除鋼絲繩表面的雜物、污泥，對鋼絲繩進行清洗；在鋼絲繩表面涂抹黃油作為防銹保護；對于長時間浸泡在水下的部分，在鋼絲繩表面包裹保鮮膜或塑料布等保護裝置，逐層纏繞至正常水位值以上。在日常管理中，應將鋼絲繩作為易損部件進行定期檢查，并加強對技術人員的培訓和指導，確保檢查到位、無遺漏。

2.2 完善鋼絲繩維護保養制度

隨著水利工程標準化管理工作的推進，為更好地實行“管養分離”，確保維護保養水平不會“因人而異”，始終保持在同一水平，管理單位需建立鋼絲繩的維護保養標準和流程，進一步規范維護保養程序和要求，確保日常維護保養到位，逐步提升鋼絲繩維護保養水平，從而延長其使用壽命。

2.3 積極引進新技術新設備

隨著科技的不斷進步，信息化管理水平不斷提升，鋼絲繩自動化、智能化養護裝置以及無損檢測手段等設備和技術已日漸成熟，為進一步提高鋼絲繩維護保養和檢測效率及可靠性，解決人工檢測問題，管理單位要主動尋求突破，積極引進新技術和新設備，大力推進管理創新和技術創新，不斷提升鋼絲繩維修保養和無損檢測的自動化、智能化水平，進而有力推進工程精細化管理再上新臺階。

2.4 定期對鋼絲繩進行安全檢測

為確保閘門正常工作，防患于未然，除了對鋼絲繩進行正常的維護、保養以外，對其內部損傷的定期安全檢測也非常重要，通過檢測可及時、有效、準確地判斷鋼絲繩的內、外部缺陷，及早發現安全隱患，及時進行維護或者更換新鋼絲繩，有效保障水閘的安全運行。

3 結論

水閘啟閉機鋼絲繩是水利工程中一個重要的承載構件，對確保閘門正常啟閉起著非常重要的作用，要積極做好鋼絲繩的日常保養和檢查、完善鋼絲繩維護保養制度、積極引進新技術新設備、定期對鋼絲繩進行安全檢測等工作，進一步降低鋼絲繩的損耗程度，延長鋼絲繩使用壽命，促進水閘工程標準化管理水平的提升■