通用橋式起重機(jī)起升鋼絲繩斷裂原因探究
作者： admin 編輯： admin 來源：admin 發(fā)布日期：2022-07-31 16:46
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廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司棒線型材廠 廣西柳州 545002 摘要：通用橋式起重機(jī)屬于常見的起重機(jī)械設(shè)施，起升鋼絲繩的重要作用在于起吊大型貨物，并且將貨物運(yùn)送至特定的區(qū)域位置。
廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司棒線型材廠 廣西柳州 545002
摘要：通用橋式起重機(jī)屬于常見的起重機(jī)械設(shè)施，起升鋼絲繩的重要作用在于起吊大型貨物，并且將貨物運(yùn)送至特定的區(qū)域位置。但是橋式起重設(shè)備經(jīng)過頻繁的運(yùn)行后，起升鋼絲繩將會(huì)表現(xiàn)出磨損的趨勢(shì)，或者由于經(jīng)常受到大型貨物的擠壓而產(chǎn)生斷裂后果。因此，對(duì)于通用橋式的大型起重機(jī)應(yīng)當(dāng)明確鋼絲繩出現(xiàn)斷裂的根源，結(jié)合鋼繩斷裂原因來實(shí)施全面的鋼絲繩日常保養(yǎng)與維護(hù)工作。
關(guān)鍵詞：通用橋式起重機(jī)；起升鋼絲繩；斷裂原因
通用橋式起重機(jī)目前已經(jīng)被推廣運(yùn)用于各類工業(yè)產(chǎn)品的加工操作過程，并且能夠運(yùn)用于工程施工現(xiàn)場(chǎng)。橋式起重機(jī)對(duì)于體積較大的工程施工材料以及其他大型物資能夠完成起吊操作與運(yùn)送操作，因此顯示了橋式起重機(jī)的重要價(jià)值。具體在操作橋式起重機(jī)的環(huán)節(jié)中，設(shè)備操作人員務(wù)必密切重視自身的操作安全，對(duì)于起升鋼絲繩應(yīng)當(dāng)經(jīng)常進(jìn)行檢測(cè)，避免鋼絲繩出現(xiàn)斷裂而造成操作人員受到人身傷害的不良后果。
一、通用橋式起重機(jī)起升鋼絲繩的性能檢測(cè)試驗(yàn)
（一）起升鋼絲繩的化學(xué)成分
為了判斷起升鋼絲繩的基本化學(xué)成分構(gòu)成，試驗(yàn)技術(shù)人員選取了斷裂后的鋼絲繩部位，并且置于等離子體的發(fā)射光譜儀下，借助電感耦合裝置來檢測(cè)鋼絲材料的性能。通過實(shí)施上述的材料性能測(cè)試，能夠判斷出鋼絲的材料質(zhì)量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而且具有合格的化學(xué)成分特性數(shù)據(jù)。
（二）起升鋼絲繩的斷口部位宏觀特征
斷裂部位的起升鋼絲繩連接于滑輪吊具，該起重機(jī)械設(shè)施具有370毫米的卷筒直徑長度，并且配備320毫米直徑的三組滑輪設(shè)備。技術(shù)人員通過運(yùn)用目測(cè)的方法，可以觀察到3米左右的斷絲缺陷部位長度，并且肉眼可見十分明顯的斷絲痕跡。同時(shí)，技術(shù)人員還可以觀察到松動(dòng)的緊固螺栓現(xiàn)象，以及松動(dòng)的滑輪組外側(cè)防護(hù)罩現(xiàn)象，經(jīng)過測(cè)量得到12毫米的防護(hù)罩與滑輪組間隔距離大小。對(duì)于滑輪組經(jīng)過拆卸處理后，能夠判斷出摩擦與滑動(dòng)的痕跡非常顯著，尤其是軸承襯套部位具有反復(fù)受到外力摩擦的特征。
下表為起升鋼絲繩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)特性：
表1 起升鋼絲繩的各類成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）
（三）起升鋼絲繩的力學(xué)特性
在多數(shù)的情況下，起升鋼絲繩最大可以承受1500MPa的外部拉力，因此至少應(yīng)當(dāng)達(dá)到上述的鋼絲抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)人員通過選取鋼絲材料的測(cè)試樣本，并且經(jīng)過嚴(yán)格的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)與拉伸性能檢測(cè)，進(jìn)而得到顯微硬度的相關(guān)測(cè)試數(shù)值[1]。經(jīng)過分析可見，起升鋼絲繩的鋼絲材料達(dá)到最基本的力學(xué)性能要求。因此在鋼絲繩各項(xiàng)性能測(cè)試達(dá)到現(xiàn)行質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，推斷出鋼絲繩產(chǎn)生斷口的重要根源就在于頻繁的外界摩擦作用力影響。
1 斷口部位的力學(xué)特性
鋼絲斷口部位具有特殊的材料力學(xué)特性，技術(shù)人員對(duì)于斷口附近的鋼絲材料進(jìn)行了切割操作，獲得顯微鏡檢測(cè)的鋼絲繩樣本。通過運(yùn)用顯微鏡來掃描斷裂部位的鋼絲繩，能夠觀察到十分顯著的擠壓變形以及材料磨損現(xiàn)象，推斷鋼絲繩的缺陷部位主要由于受到擠壓作用力而形成。在顯微鏡設(shè)備的輔助下，觀察到斷裂區(qū)域的鋼絲繩呈現(xiàn)應(yīng)力拉斷的特征，并且形成了明顯的韌窩區(qū)域。
2 無損探傷的結(jié)論
對(duì)于鋼絲材料實(shí)施無損探傷測(cè)試，首先必須截取特定長度的鋼絲材料，并且將其用作無損檢測(cè)的重要材料樣本。技術(shù)人員通過運(yùn)用上述的探傷檢測(cè)操作方法，最終判斷出鋼絲材料的延伸斷裂部位呈現(xiàn)明顯的缺陷信號(hào)。在顯微鏡的視野下，能夠觀察到出現(xiàn)嚴(yán)重變形與磨損的鋼絲部位整體扭曲，而且鋼絲繩外側(cè)的保護(hù)套也開始出現(xiàn)了松動(dòng)的趨勢(shì)。鋼絲繩由于磨損加速的影響，最終造成載荷作用力較大的區(qū)域部位形成薄弱地帶，導(dǎo)致磨損變形后的鋼絲繩突然斷裂。
3 金相檢驗(yàn)的結(jié)論
金相檢驗(yàn)的技術(shù)手段主要用于判斷鋼絲材料的斷裂面是否存在顯著的化學(xué)侵蝕現(xiàn)象，其中主要包含磨拋光與鑲嵌部位的侵蝕斷裂現(xiàn)象。經(jīng)過金相檢驗(yàn)?zāi)軌蚺袛喑?，斷裂區(qū)域的鋼絲繩部位具有鐵素體與索氏體混合的材料特征，但是上述兩種材料的成分比例都是相對(duì)較低的[2]。鋼絲斷裂面的遠(yuǎn)近部位都呈現(xiàn)近似的顯微組織特性。但是在觀察斷口部位的過程中，發(fā)現(xiàn)了十分顯著的斷口變形與斷口擠壓痕跡，因此判定該斷口部位的重要產(chǎn)生根源就在于外力擠壓。
通過實(shí)施以上的綜合分析與檢測(cè)，對(duì)于起升鋼絲繩出現(xiàn)頻繁磨損最終產(chǎn)生鋼絲材料破碎的現(xiàn)象予以全面的分析。具體在操作起重機(jī)設(shè)施的過程中，相關(guān)負(fù)責(zé)人員由于缺少經(jīng)常維護(hù)起重機(jī)設(shè)備的意識(shí)，因此造成橋式的大型起重機(jī)各個(gè)關(guān)鍵部位產(chǎn)生磨損的后果。為此，技術(shù)人員務(wù)必重視全面保養(yǎng)以及定期維護(hù)大型起重設(shè)施，尤其是對(duì)于磨損頻率較高的起升鋼絲繩以及其他的起升設(shè)備部位應(yīng)當(dāng)實(shí)施定期的設(shè)備潤滑處理，保持起升鋼絲繩的良好性能。
圖為起重機(jī)鋼絲繩斷裂部位的外觀
二、分析通用橋式起重機(jī)起升鋼絲繩的斷裂原因
技術(shù)人員對(duì)于斷裂破碎的起升鋼絲繩實(shí)施了成分檢測(cè)，可以推斷出該鋼絲繩的主體結(jié)構(gòu)具有相對(duì)良好的鋼絲材料性能。并且經(jīng)過全面的顯微檢測(cè)，判斷出鋼絲繩的主體部位符合顯微硬度與化學(xué)成分的基本標(biāo)準(zhǔn)。然而由于大型貨物的頻繁擠壓作用，導(dǎo)致起升鋼絲繩無法承受反復(fù)的摩擦力與擠壓作用力，最終造成顯微結(jié)構(gòu)組織產(chǎn)生破碎的現(xiàn)象。同時(shí)，來自于外界的較大荷載力也會(huì)造成鋼絲繩出現(xiàn)加速磨損的后果。
吊鉤設(shè)備屬于起升鋼絲繩的重要連接部位，并且配備滑輪組的滑動(dòng)起升裝置。吊鉤滑輪一旦呈現(xiàn)出松弛的狀況，那么將會(huì)造成滑輪槽與鋼絲繩分離的情況，導(dǎo)致軸承襯套脫出鋼絲繩的現(xiàn)象。與滑輪槽與鋼絲繩之間的作用力大小相比，與滑輪槽分離后的鋼絲繩將會(huì)獨(dú)自承受較大的運(yùn)行摩擦阻力，導(dǎo)致磨損與擠壓的現(xiàn)象加劇。此外，加速鋼絲繩磨損與擠壓的重要根源還在于繩索與滑輪的曲率數(shù)值較大，造成外部作用力的荷載呈現(xiàn)過大的趨勢(shì)。
經(jīng)過以上的綜合分析，可以得知起升鋼絲繩在加速磨損的趨勢(shì)下，非常容易造成鋼絲繩呈現(xiàn)整體斷裂的狀態(tài)。因此對(duì)于起升鋼絲繩在實(shí)施日常保養(yǎng)的環(huán)節(jié)中，相關(guān)技術(shù)人員務(wù)必重視滑輪邊緣部位與防護(hù)罩間隔位置的靈活調(diào)整，避免鋼絲繩由于承受過大的外界阻力而導(dǎo)致脫離防護(hù)罩。并且，技術(shù)人員對(duì)于滑輪組應(yīng)當(dāng)經(jīng)常進(jìn)行全面的潤滑處理，避免滑輪組由于過大的滑輪摩擦阻力而導(dǎo)致滑輪安全性能受到損失的后果。
下表為起重機(jī)起升鋼絲繩的力學(xué)特性：
表2 起重機(jī)起升鋼絲繩的力學(xué)特性
結(jié)束語：
經(jīng)過分析可以判斷出，通用橋式起重機(jī)本身具有大型的機(jī)械體積結(jié)構(gòu)，因此決定了橋式起重機(jī)的機(jī)械內(nèi)部構(gòu)成相對(duì)較為復(fù)雜。作為關(guān)鍵性的起重設(shè)備部位而言，起升鋼絲繩必須具備良好的承載力性能，確保承受特定重量范圍的大型貨物，而不至于突然產(chǎn)生鋼絲繩斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。為此，相關(guān)負(fù)責(zé)人員有必要經(jīng)常檢測(cè)大型起重設(shè)備，確保橋式起重機(jī)的良好安全性能，嚴(yán)格杜絕起升鋼絲繩出現(xiàn)破碎或斷裂的安全事故。
參考文獻(xiàn)：
[1]王新華,江愛華,高海生.通用橋式起重機(jī)鋼絲繩斷裂失效分析[J].理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè)),2018,48(04):269-271.
[2]王新華,江愛華,齊凱.通用橋式起重機(jī)起升鋼絲繩斷裂原因分析[J].金屬熱處理,2017,36(S1):370-372.
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