起重机用钢丝绳的损伤及防治方法

起重机用钢丝绳的损伤及防治方法

李增林

中国电建集团青海工程有限公司 青海省西宁市 810000

摘要：起重机设备运行过程中，需保证钢丝绳的整体运行安全性与可靠性，以保证起重机的运行可行性。本文重点对起重机用钢丝绳的损伤问题进行分析，并对其损伤防治方法进行探讨。

关键词：起重机；钢丝绳；损伤剖析；防治方法

引言：

起重机用钢丝绳损伤问题不容忽视，一旦出现钢丝绳断裂问题，将引发较大的安全事故。为保证钢丝绳的整体运行安全性，需针对可能出现的损伤采取有效防治措施，主动规避损伤风险发生。

一、起重机钢丝绳磨损问题与防治方法

钢丝绳运行过程中，将与其他物体表面产生直接接触，在表面摩擦的作用下，使得钢丝绳出现不同程序磨损，如钢丝绳的外部磨损、变形磨损、内部磨损等，都将影响到钢丝绳的整体运行可靠性。

（一）外部磨损

起重机用钢丝绳应用时，需与滑轮槽、卷筒壁、钩头等表面产生一定摩擦，即钢丝绳的外部磨损，随着外部磨损的不断加剧，使得钢丝绳的绳径不断缩小，导致钢丝绳的整体运行可靠性下降。通过对钢丝绳的外部磨损进行深入分析可知，外部磨损问题的出现，导致承受载荷的钢丝截面积减少，同时钢丝绳的破断载荷也出现下降^[1]。

通过测试可知，钢丝绳直径的减小率与破断载荷降低率具有函数关系。其中，钢丝绳的单周磨损最为严重，为主动规避该问题的加剧，需将单周磨损的钢丝，合理转变为全周钢丝，进而保证钢丝的均匀磨损，以提高钢丝绳的整体使用寿命与安全。起重机用钢丝绳时，中期进行换头处理，可将钢丝绳的寿命延长30%到40%。

（二）变形磨损

在振动与碰撞的作用下，导致钢丝绳出现一定磨损，即钢丝绳变形磨损，该种损伤出现在钢丝绳局部区域。如钢丝绳的卷筒表面受到撞击后，起重机用钢丝绳则会出现缠绕现象，由于滑轮与卷筒中心出现偏斜，导致钢丝绳出现咬绳现象，加剧钢丝绳的变形磨损。

通过对变形磨损进行深度分析后可知，钢丝绳局部由于挤压出现变形，导致钢丝绳横断面，在挤压处向两旁伸展形成翅形。基于外表进行观察可知，钢丝绳宽度出现扩展，使得钢丝绳局部挤压处的钢丝表面材质硬化，导致钢丝易出现断丝隐患。

3. 内部磨损

钢丝绳在经过卷筒与滑轮时，将承担全部载荷，由于每根钢丝绳的曲率半径存在微小差异，在钢丝绳弯曲过程中，每根钢丝之间将产生相互作用力，使得钢丝出现一定滑移，如相邻股钢丝产生局部压痕深凹。随着反复作用力的影响，导致部分钢丝超出疲劳应力而出现断裂，使得钢丝绳出现内部断裂。

通过对内部磨损问题进行分析可知，一般情况下，钢丝绳的表面压力与钢丝压力成正比关系。当张力相同时，由于受压面积的差异，局部面积的承压出现不同。基于钢丝绳受压磨损进行分析可知，采取线接触钢丝绳比点接触钢丝绳更加具有可行性。与此同时，钢丝绳的弯曲程度、运动速度等因子，都会对钢丝绳的内部磨损产生一定影响。为主动规避该类损伤，可采取面接触类型钢丝绳，有效抑制钢丝绳的内部磨损。

二、起重机钢丝绳疲劳损伤问题与防治方案

（一）弯曲疲劳

钢丝绳重复使用过程中，将在滑轮与卷筒中不断弯曲，高频率的弯曲导致钢丝绳出现疲劳，影响到钢丝绳韧性下降，导致钢丝绳出现断裂故障。通过对弯曲疲劳问题进行深入分析可知，疲劳断裂最易出现在弯曲程序最严重的一侧钢丝表面。钢丝绳一旦出现断丝问题，说明钢丝绳已经接近设计使用寿命，需及时对起重机钢丝绳进行更换，避免出现重大生产事故^[2]。

（二）拉伸、扭曲、振动疲劳

起重机钢丝绳启动与停止操作时，钢丝绳的承受载荷将出现一定变化，由于变化载荷的出现导致钢丝绳出现金属疲劳。钢丝绳运行过程中，将受到拉伸、扭曲、振动疲劳的影响，导致钢丝绳的使用寿命缩短。

疲劳损伤问题的出现，主要是在变应力的作用下，导致钢丝表面出现不同滑移裂纹，不同滑移裂纹在切应力的作用下，对裂纹进行反复塑性，直到钢丝出现断裂问题。通过对疲劳断裂的钢丝绳进行观察可知，断裂面非常平齐，说明疲劳断裂的规律性。

（三）疲劳损伤防治

起重机用钢丝绳时，为有效规避疲劳损伤问题的出现，应当基于起重机的运行工作需求，合理对卷筒与滑轮直径进行加大处理，设计人员进行滑轮布局时，需避免钢丝绳出现反向弯曲现象，因为钢丝绳的反向弯曲损伤破坏值，为同向弯曲的疲劳损伤两倍。鉴于疲劳损伤问题不可规避，为有效延长钢丝绳的使用寿命，应当根据起重机设备的应用场景，选择合适性能的钢丝绳，充分发挥出钢丝绳的工作效能。

三、起重机钢丝绳锈蚀损伤问题与防治措施

（一）锈蚀损伤

起重机用钢丝绳一般处于露天环境下，没有对钢丝绳进行有效保护，长时间的外界环境侵蚀，导致钢丝绳出现腐蚀问题。若周边存在有害气体或恶劣极端环境，将导致钢丝绳的锈蚀问题加剧。钢丝绳受到长期锈蚀后，钢丝绳表面存在氧亲和性的差异，导致钢丝绳表面的某一局部金属呈现阳极，而邻近区域的局部金属呈现阴极，进而形成电化学腐蚀的条件。在电化学腐蚀作用下，钢丝绳的表现形成很多圆形腐蚀坑，并导致腐蚀坑的不断加深。腐蚀坑的出现，为钢丝绳应力集中、疲劳裂纹提供了基础。同时，锈蚀损伤问题的存在，导致钢丝绳的截面积减少、弹性、冲击力承受等综合能力下降，无法发挥出钢丝绳预期设计效用，影响到起重机设备的整体使用安全性与可靠性。

（二）防治措施

为有效规避钢丝绳锈蚀损伤问题，工作人员进行针对性防护时，可进行涂油处理，通过涂油处理可对钢丝绳进行有效润滑，避免外界环境对钢丝绳产生锈蚀。如新生产的钢丝绳进行保护时，需涂抹12%到15%的油脂，以保证钢丝绳得到有效保护。通过实验可发现，钢丝绳进行油脂涂抹处理后，钢丝绳的断丝发生率直接下降一半，而没有涂抹油脂保护的钢丝绳，实际使用寿命将缩短一半以上，若后续没有进行有效的油脂保护，将导致钢丝绳出现严重的断丝问题。

部分起重机的运行环境恶劣，给钢丝绳运行造成直接影响。为有效保证钢丝绳的整体运行安全性与可靠性，工作人员可对特种钢丝绳进行镀锌、镀铝处理，避免钢丝绳直接暴露在空气中，加剧钢丝绳的锈蚀。因为，钢丝绳若长期处于空间环境下，将降低钢丝绳的使用寿命，而在镀锌、镀铝的处理下，可使得钢丝绳表面产生氢氧化铝、氢氧化锌的保护薄膜，可有效保护钢丝绳，避免钢丝绳出现腐蚀问题，为起重机的安全稳定运行提供基础保障。

四、起重机钢丝绳变形损伤问题与防治方案

（一）变形损伤

在钢丝绳运行过程中，受到外力后会出现一定变形，导致钢丝绳出现自转，导致钢丝绳扭结，长时间的扭结问题存在，直接影响到钢丝绳的使用寿命与安全，需对其问题进行主动防治。

（二）防治方案

为避免起重机钢丝绳出现变形损伤，可选择不旋转的钢丝绳，避免钢丝绳出现扭结问题，影响到钢丝绳的整体使用寿命与安全。同时，工作人员可在钢丝绳的自由端设置转子，以规避钢丝绳出现扭结问题。为避免出现重大安全事故，需增强工作人员的责任心，及时发现钢丝绳扭结现象，及时停止操作，对钢丝绳进行有效处理。

五、结束语

综上，文中对起重机用钢丝绳的损伤问题进行解析，并针对具体的损伤问题，提出相关防治措施，以规避损伤问题的发生，提高起重机设备的整体运行可靠性与安全性。由于文章篇幅局限，笔者仅针对部分钢丝绳损伤问题进行探讨，如锈蚀、疲劳损伤、磨损、变形等，为有效提高钢丝绳的使用寿命与安全，需对钢丝绳损伤问题进行深入研究，以解决更多现实问题。

参考文献：

[1]邓海燕.起重机用钢丝绳国家标准解读[J].金属制品,2020,46(01):49-54.

[2]李虎.起重机钢丝绳防斜拉方法研究与探讨[J].技术与市场,2019,26(11):93+95.