嘉兴秀洲区工地钢丝绳破断实验 极限载荷实验 断裂失效分析

摘要:论述了造成钢丝绳失效的主要原因:磨损、疲劳、锈蚀等五大类。提出在使用过程中避免失效的措施。　　关键词:钢丝绳;失效;措施　　abstraet:therearefivemaineausesofineffeetivenessofwireropes，suehaswearandtear，fatigue，rustspot，ete.themeasuresneededtoavoidineffeotiv

　　摘要:论述了造成钢丝绳失效的主要原因:磨损、疲劳、锈蚀等五大类。提出在使用过程中避免失效的措施。

　　关键词:钢丝绳;失效;措施

　　abstraet:therearefivemaineausesofineffeetivenessofwireropes，suehaswearandtear，fatigue，rustspot，ete.themeasuresneededtoavoidineffeotivenessintheuseofwireropearepoin*edoutinthispaper.

　　keywords:wirerope;ineffeetiveness:measures

　　钢丝绳广泛应用于起重吊装及操作系统，许多时候使用环境较为恶劣，且由于其使用中的受力状态较为复杂，因而极易造成钢丝材质疲劳损伤，寿命缩短。因此研究钢丝绳失效的原因，采取适当的维护措施，将有助于延长其使用寿命提高其安全性。

　　1钢丝绳失效原因分析

　　钢丝绳寿命主要取决于钢丝绳使用过程中强度下降的快慢，当强度降到极限时即失效。

　　1.1钢丝绳磨损严重

　　钢丝绳磨损是钢丝绳常见的损伤方式，是造成钢丝绳失效的重要原因。由于钢丝绳在操作时与其他物体接触并有相对运动，产生摩擦。在机械的、物理的和化学的作用下，钢丝绳的表面也不断磨损。钢丝磨损一般分为:a.外部磨损;b.变形磨损;c.内部磨损三种情况，

　　1)外部磨损(纯机械磨损)。钢丝绳在使用过程中，由于与滑轮、卷筒、钩头、地面岩石等物体表面接触而产生的钢丝磨损。在外部磨损后绳径将变细，外周表面的细钢丝被磨平。图2是钢丝绳表面磨损的两种类型。，钢丝绳失效原因分析钢丝绳寿命主要取决于钢丝绳使用过程中强度下降的快慢，当强度降到极限时即失效。

　　2)变形磨损(局部磨损)。变形磨损是就钢丝绳在某一段的局部磨损而言，由于振动、碰撞造成的钢丝绳表面撞损。如卷筒表面的钢丝绳受到其他物体的撞击，起重机起升钢丝绳相互打缠，钢丝绳在滑轮上剧烈振动、冲击，或者由于滑轮与卷筒中心偏斜而产生的咬绳现象所造成的。这种变形磨损是局部挤压变形，其钢丝横断面是挤压处向两旁伸展成翅形，从外观看钢丝宽度扩展，钢丝截面积并末显著减少，但局部挤压处钢丝材质硬化，极易造成断丝。

　　3)内部磨损。钢丝绳在使用过种程中，经过卷筒或滑轮时，钢丝绳所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧，各根细钢丝的曲率半径不可能完全相同，同时由于钢丝的弯曲，股中钢丝产生滑移，这时股与股之间接触应力增大，而使相邻股间的钢丝产生局部压痕深凹，当反复循环拉伸弯曲时，在深凹处则产生应力集中而被折断，形成内部磨损。内部磨损钢丝断口呈齿形，表面圆滑凹形。

　　1.2钢丝绳疲劳

　　钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲疲劳和拉伸、扭曲、振动引起的疲劳。钢丝绳疲劳破坏的过程是:在循环载荷作用下，绳中钢丝的局部高应力处，弱的及应力较大的钢丝内部晶粒上形成微裂纹，然后裂纹慢慢发展，终导致疲劳断丝。所以，疲劳破坏经历了裂纹形成、扩展和突然断裂三个阶段。

　　l)弯曲疲劳。

　　钢丝绳重复通过滑轮或卷筒中挠上挠下，无数次的弯曲，容易使钢丝产生疲劳，韧性下降，而内部钢丝之间互相挤压出现细微变形也会产生弯曲应力，导致断丝。钢丝绳弯曲疲劳对破断拉力有一定的影响，当出现根疲劳断丝时，点接触钢丝绳破断拉力下降4%一8%，线接触钢丝绳下降约12%。通常情况下，疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已经接近使用后期。

　　2)拉伸、扭曲、振动引起的疲劳。钢丝绳在起动和制动的始末，捆扎钢丝绳在承受载荷的前后，变化的拉神应力会引起金属疲劳。此外，钢丝绳经常受到扭曲和振动也是产生疲劳的原因。疲劳损伤的原理是在变应力的作用下，细钢丝表面首先由于各种滑移形成初始裂纹，然后裂纹在切应力的作用下反复塑性变形，使裂纹扩展直至断裂，疲劳引起的断丝一般断口平齐，多半出现在表层钢丝上。他们很有规律。

　　1.3钢丝绳锈蚀严重

　　钢丝绳一般在露天使用，日晒雨淋会使钢丝绳腐蚀，尤其是在有害气体与恶劣环境下使用的钢丝绳，腐蚀造成的损伤就更严重。因腐蚀而受损的钢丝绳表面存在氧亲和性的差异，使表面的某一局部金属成为阳极，另一邻近的局部金属成为阴极，形成了大量的小电池。在小电池的作用下，表面便形成很多圆形腐蚀坑，并逐步加深。这些坑就成了应力集中点、疲劳裂纹的源泉。与此同时，腐蚀使钢丝绳的截面积减小、弹性和承受冲击的能力降低。

　　在实际使用中锈蚀对钢丝绳力学性能影响远远超过断丝和磨损的影响。为便于说明问题，粗略将钢丝绳的锈蚀程度分为三个等级:i级锈蚀轻微，钢丝变黑，有锈皮或少量细小点蚀;11级锈蚀较重，有较厚锈皮，点蚀出现麻坑;111级锈蚀严重，点蚀发展成沟纹，外层钢丝松动，甚至钢丝失去原有截面积。曲线关系图