鋼絲繩失效原因分析及檢測注意事項
2021.08.15
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作者：中鋼國檢
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問題回復：
實踐證明，鋼絲繩的工作條件對其壽命影響極大，由于鋼絲繩一般都圍繞多種滑輪運動，又承受很大的牽引力及繩與繩之間的摩擦力，工作時會經常處于彎曲、變形狀態(tài)，直接影響了鋼絲繩的使用壽命。
鋼絲繩在使用過程中受到交變應力的作用，加上自身結構特點以及鋼材物理特性的影響，鋼絲受到軸向應力的作用會發(fā)生彈性伸長變形。雖然股內鋼絲的變形可以看成是同步的，但股與股之間卻存在相互微小的錯動。因此，鋼絲繩中鋼絲實際上是處于微動磨損環(huán)境，微動疲勞也可以視作微動磨損與疲勞共同作用的結果，是鋼絲繩失效的主要原因。
疲勞是造成鋼絲繩失效的另一個主要原因，鋼絲在很高的交變接觸應力作用下，摩擦表面將產生疲勞裂紋，裂紋不斷擴展，最終導致金屬顆粒從金屬表層脫落形成許多點蝕，從而造成疲勞磨損，直至相互連通造成鋼絲發(fā)生疲勞斷裂。
并且，鋼絲繩內部鋼絲表面的磨損與銹蝕往往共同發(fā)生，并且會相互影響，其交替作用加速了鋼絲間的磨損和老化。
對于普通的微動疲勞現象而言，在脫層階段的早期不會產生擴展性的微裂紋。隨著脫層階段的延續(xù)，脫層材料不斷增多并氧化，磨蝕坑的尺寸也在增大，蝕坑底部會逐漸變得低洼不平并產生較大的塑性變形，由此而產生較大的應力集中，導致疲勞裂紋在坑底部萌生。
鋼絲繩結構及使用過程中受力的復雜性使其微動狀況十分復雜，鋼絲周向的表面刮傷在彎曲應力作用下，極有可能演變?yōu)槠谖⒘鸭y并沿鋼絲徑向擴展，從而降低鋼絲繩使用壽命。
鋼絲繩內部鋼絲之間摩擦力的存在，造成了鋼絲表面微動損傷的發(fā)生，鋼絲表面在摩擦力作用下逐步發(fā)生塑性變形、加工硬化、劃傷、微動磨損和銹蝕，從而導致鋼絲繩失效的結果。
疲勞微裂紋的萌生、擴展與受力有直接的因果關系，使用時，鋼絲繩中的鋼絲要同時承受拉應力、鋼絲間的接觸應力及摩擦力、扭轉應力、圍繞滑輪彈性變形時的彎曲應力以及與滑輪間的摩擦力等。
應力集中會促進疲勞微裂紋的萌生與擴展，使用中的彎曲應力增大也會提高疲勞微裂紋向鋼絲徑向擴展的幾率和速率。所以，避免應力集中和減小彎曲應力可以減緩疲勞斷裂，延長鋼絲繩的使用時間。
通過對失效鋼絲繩拆股檢驗并對斷口進行分析，失效鋼絲繩內部鋼絲表面均存在不同程度的磨損斑點，斑跡明顯處還伴隨有裂紋。由于鋼絲繩內層絲上磨損點數多，磨損深度大，往往在內層絲上先發(fā)生斷裂，且不會立即在外層顯現出來。很多失效鋼絲繩的表面外層基本無損傷，內層卻磨損、斷絲較嚴重，所以發(fā)生的較為隱蔽，如果不通過專業(yè)的檢測根本無法及時發(fā)現。
需要注意的是，雖然鋼絲繩的失效分析需要通過對鋼絲繩力學性能、繩芯及油脂性能、拆股鋼絲化學成分及鍍層性能等指標進行檢測，但只通過檢測并不一定能滿足鋼絲繩失效分析的需求。如果必要且具備相應條件時，還應該進行現場勘察，并對以下事項進行必要的查看、問詢、資料調閱、測量、拍照、記錄：
1、失效發(fā)生的時間、地點、使用環(huán)境、失效過程及失效前的異常現象等；
3、鋼絲繩產品質量證明書、驗收檢驗報告、安裝記錄等技術文件；
4、鋼絲繩產品使用設計規(guī)范或規(guī)程；
5、鋼絲繩日常使用、檢查、維護、保養(yǎng)等記錄；
7、與鋼絲繩接觸的卷筒、輪滑、支撐輥、連接等裝置的特征參數及現狀。
對鋼絲繩失效分析了解之后，才能在使用過程中更好的把控鋼絲繩的狀態(tài)，及時發(fā)現存在的問題，保證使用的安全性。
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