钢丝绳的正确选型与使用
2003-05-14 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
近年来，钢丝绳质量事故、质量争议有不断增加的趋势，给钢丝绳生产企业和使用单位均造成了巨大的损失。对于因钢丝绳使用不当造成的质量事故，不少生产企业则不清楚从何处着手进行解决、也没有有效的应对措施。有的生产企业因此失去了用户，有的生产企业因为被拖进了没完没了的官司，有的生产企业则不明不白地赔偿经济损失。因此钢丝绳生产企业应熟练掌握有关钢丝绳选型、使用、维护保养、检查报废等方面的知识和规定，以此指导用户使用，以避免或减少不必要的纠纷或损失。
1、钢丝绳使用中存在的主要问题
1.1选型不合理
在机构磨损是钢丝绳破坏主要原因的使用环境中，某用户选择6*37+NF结构、外层钢丝直径只有φ0.8mm的钢丝绳用于斜井提升，其结果是钢丝绳只使用45天就发生断裂。
在易淋水、酸或碱性高的井筒中，有的用户使用光面钢丝绳用于提升，正常情况能使用一年多的钢丝绳仅用了不到半年就因外层钢丝严重锈蚀、断丝明显增加、绳径变细而不得不被换掉。
1.2检查维护不善
不按安全规程规定定期对钢丝绳及地辊等进行检查维护保养。
矿井提升是用钢丝绳在使用过程中出现锈皮、麻点、麻坑、绳芯干枯无油、钢丝松动、强度损失严重等现象，大多是由于钢丝绳在淋水及腐蚀性环境中使用时没有按规定进行维护保养。
在斜井提升的矿井中，规程要求在轨道中间布置托绳轮（辊）并要求能够灵活转动，但一些矿井托绳（辊）损坏了得不到更换，不转了得不到及时维修，托绳（辊）被磨出沟槽甚至磨透，造成钢丝绳外层钢丝被磨掉大部分，甚至被磨断。
1.3卡阻及刮卡断绳事故
在矿井及建筑行业，由于工作环境恶劣，坚硬的异物很容易掉到卷筒、导向轮中或急停急动时跳出原位而被卡阻或刮卡，造成断绳事故。
1.4安全系数选择不当
有些用户认为：钢丝绳破断拉力有多大，实际工作中就应该能承载多大的负荷并且有较长的使用寿命，因此，也就出现了一些用户选择的安全系数远远低于有关规范或规程规定，甚至承载量基本与钢丝绳破断拉力相当的现象，出现了断绳事故，生产厂却还要赔偿甚至打官司的怪现象。
1.5违章操作
某建筑施工工地操作工为了加快建筑物料运送速度，吊蓝下降任凭其自由下落，待吊蓝即将着地时紧急刹车制动造成断绳事故，建筑公司却认为吊蓝加上两台空车也不过1t，钢丝绳理论承载重量超过4t，发生断绳事故肯定是生产厂钢丝绳产品质量有问题。
2、指导用户使用和处理争议的依据
2.1钢丝绳选型的依据
关于钢丝绳选择在现行标准GB/T8918-1996和《钢丝绳使用安全技术》第二章中均有钢丝绳主要用途推荐表和比较详细的论述，是生产企业及其用户应该遵循的规则，钢丝绳品种繁多，性能多样，外表相似，但“全能”型的钢丝绳还没有，要求破断拉力、柔软性、耐疲劳性、耐磨性、耐腐蚀性、耐挤压性、不旋转性、耐热性能均达到最佳是困难的，现有的技术水平只能满足上述一川或几种性能性能要求。因此，要经济、安全地使用好钢丝绳，就必须从以下几个方面正确地选择使用钢丝绳。
在选择钢丝绳时应根据不同的用途考虑。
（1）钢丝绳破断拉力。在钢丝绳直径和抗拉强度一定的条件下，应选择金属密度系数（即钢丝截面积与绳载面积之比）大的钢丝绳。一般情况下钢丝绳的密度系数的大小顺序为面接触绳大于线接触绳，线接触绳大于点接触绳。
（2）耐疲劳性。一般情况下，面接触绳比线接触绳好，线接触绳比点接触绳好；预张拉绳比非预张拉绳好；相同结构时同向捻比交互捻好；纤维绳芯绳比金属芯绳好。
（3）耐磨性。钢丝绳的表面钢丝与滑轮或卷筒接触面越大，接触应力越小，耐磨性能就越好，因此，耐磨性优劣的顺序为密封绳、异型股绳、多股绳、圆股绳。对于耐外部磨损，外层钢丝直径较粗的有利；对于耐内部磨损，线接触、面接触比点接触优越。
（4）耐剂压性。主要表现在受到横向剂压时钢丝绳抵抗结构变形的能力。一般金属绳芯优于纤维绳芯，股丝少的优于股丝多的，线接触优于点接触，面接触优于线接触，相同结构交互捻优于同向捻。
（5）柔软性。绳径相同时钢丝根数越多，挠性系数（钢丝绳直径与绳中最粗钢丝直径之比）越大，柔软性越好。
（6）耐蚀性。钢丝绳大多在大气环境甚至酸或碱腐蚀性介质中使用，实践证明选择镀锌，锌铝合金，油封防锈，减少绳芯含水率，涂覆尼龙，塑料等防腐措施，将会成倍地提高钢丝绳使用寿命。
（7）结构伸长和弹性模量。在定长使用或绳子调整比较麻烦或困难的场合，应选择结构伸长小、弹性模量较大的钢丝绳。正常情况下金属绳芯钢丝绳结构伸长约为0.1%-0.2%，纤维绳芯钢丝绳为0.5%-0.6%，采用预张拉加工的钢丝绳结构伸长可减少0.1%-0.3%，同时可提高弹性模量。
2.2钢丝绳使用中应遵循的规范
（1）钢丝绳的选择必须符合要求。《煤炭安全规程》第374，376和378条规定了钢丝绳应具备的特性，有关人员必须掌握这些特性，钢丝绳使用前应具备有效的证明文件，新绳到货后进行验收试验，合格后应妥善保管，防止损坏或锈蚀。如果保管期超过一年的钢丝绳，在悬挂前再进行一次试验，合格后方可使用。
（2）坚持日常检查。《煤矿安全规程》第380条规定提升用钢丝绳必须每天检查1次，其它用途钢丝绳至少每周检查1次。对易损坏和断丝或锈蚀较多的一段应停车详细检查。断丝的突出部分应在检查时剪下。检查结果应记入钢丝绳检查记录薄。
（3）实行有效维护。《煤矿安全规程》第387条规定，对使用中的钢丝绳应根据井巷条件和锈蚀情况，至少每月涂油1次。摩擦式提升装置的提升钢丝绳，只准涂、浸专用的钢丝绳油（增摩脂），否则可不涂油，但对不绕过摩擦轮的部分，必须涂防腐油。对使用中钢丝绳的维护，是延长钢丝绳使用寿命、保证安全的重要环节。
（4）坚持定期检查。对使用的钢丝绳进行定期试验，是掌握其使用性能变化的重要手段，必须按规定进行。《煤矿安全规程》第375，377和378条对此做出了明确要求。积累钢丝绳自使用之初直到报废的试验记录、日常检查和维护记录、特殊情况（如过卷、紧急制动和其它事故等）记录，建立钢丝绳使用档案。
（5）严格执行更换标准。《煤矿安全规程》第377，378，379，381，382，383和384条分别从使用中钢丝绳安全系数、不合格钢丝断面积比例、使用期限、一个捻距内断丝断面积比例、直径减小量、遭受卡罐突然停止等猛烈拉力和锈蚀情况等方面规定更换钢丝绳的标准，必须严格执行。
（6）《煤矿安全规程》第346，357，385，386，392-399和463条分别对钢丝绳使用配套装置及其它事项做出了明确规定，也是钢丝绳生产企业应该熟悉和掌握的使用知识。
2.3冲击载荷危害大
下面就1.5中问题举例说明其危害。假设6 19+NF-20mm钢丝绳悬挂长10m，静载重物2t，自由落体5m，那么钢丝绳受到了冲击载荷如下：冲击载荷计算公式W2=W1 （1+a/g） ，其中W1=2 103kg, ≈83.3 106Pa=8.5 103kgf/mm2,S0=151mm2,L0≈5 103mm，h=1 104mm。代入得：W2=2000 51.67kg其冲击载荷为静载荷的近51.67倍，钢丝绳被拉断就不难理解。
3、结语
钢丝绳生产企业应熟悉钢丝绳应用行业的规范、规程，特别是技术人员、销售人员和售后服务人员还应掌握钢丝绳使用中损伤和破坏后钢丝断口鉴别和分析方法；一旦出现上述和其它使用中质量事故，能够鉴别和分析钢丝绳破坏的原因。将目前较为普遍的价格竞争变为优质产品和优良服务的竞争；变目前单纯的产品推介和感情联络为全方位的用户服务，尤其对那些不太熟悉钢丝绳使用知识的客户，帮助他们从钢丝绳的合理选型开始，传授钢丝绳的使用、维护、保养检查知识，并指导其进行操作。
作者简介
姜海峰：1972年生，助理工程师，淮北矿务钢丝绳厂线材车间主任。
刘其奎：1970年生，工程师，淮北矿务局钢绳厂生产厂长。
1、钢丝绳使用中存在的主要问题
1.1选型不合理
在机构磨损是钢丝绳破坏主要原因的使用环境中，某用户选择6*37+NF结构、外层钢丝直径只有φ0.8mm的钢丝绳用于斜井提升，其结果是钢丝绳只使用45天就发生断裂。
在易淋水、酸或碱性高的井筒中，有的用户使用光面钢丝绳用于提升，正常情况能使用一年多的钢丝绳仅用了不到半年就因外层钢丝严重锈蚀、断丝明显增加、绳径变细而不得不被换掉。
1.2检查维护不善
不按安全规程规定定期对钢丝绳及地辊等进行检查维护保养。
矿井提升是用钢丝绳在使用过程中出现锈皮、麻点、麻坑、绳芯干枯无油、钢丝松动、强度损失严重等现象，大多是由于钢丝绳在淋水及腐蚀性环境中使用时没有按规定进行维护保养。
在斜井提升的矿井中，规程要求在轨道中间布置托绳轮（辊）并要求能够灵活转动，但一些矿井托绳（辊）损坏了得不到更换，不转了得不到及时维修，托绳（辊）被磨出沟槽甚至磨透，造成钢丝绳外层钢丝被磨掉大部分，甚至被磨断。
1.3卡阻及刮卡断绳事故
在矿井及建筑行业，由于工作环境恶劣，坚硬的异物很容易掉到卷筒、导向轮中或急停急动时跳出原位而被卡阻或刮卡，造成断绳事故。
1.4安全系数选择不当
有些用户认为：钢丝绳破断拉力有多大，实际工作中就应该能承载多大的负荷并且有较长的使用寿命，因此，也就出现了一些用户选择的安全系数远远低于有关规范或规程规定，甚至承载量基本与钢丝绳破断拉力相当的现象，出现了断绳事故，生产厂却还要赔偿甚至打官司的怪现象。
1.5违章操作
某建筑施工工地操作工为了加快建筑物料运送速度，吊蓝下降任凭其自由下落，待吊蓝即将着地时紧急刹车制动造成断绳事故，建筑公司却认为吊蓝加上两台空车也不过1t，钢丝绳理论承载重量超过4t，发生断绳事故肯定是生产厂钢丝绳产品质量有问题。
2、指导用户使用和处理争议的依据
2.1钢丝绳选型的依据
关于钢丝绳选择在现行标准GB/T8918-1996和《钢丝绳使用安全技术》第二章中均有钢丝绳主要用途推荐表和比较详细的论述，是生产企业及其用户应该遵循的规则，钢丝绳品种繁多，性能多样，外表相似，但“全能”型的钢丝绳还没有，要求破断拉力、柔软性、耐疲劳性、耐磨性、耐腐蚀性、耐挤压性、不旋转性、耐热性能均达到最佳是困难的，现有的技术水平只能满足上述一川或几种性能性能要求。因此，要经济、安全地使用好钢丝绳，就必须从以下几个方面正确地选择使用钢丝绳。
在选择钢丝绳时应根据不同的用途考虑。
（1）钢丝绳破断拉力。在钢丝绳直径和抗拉强度一定的条件下，应选择金属密度系数（即钢丝截面积与绳载面积之比）大的钢丝绳。一般情况下钢丝绳的密度系数的大小顺序为面接触绳大于线接触绳，线接触绳大于点接触绳。
（2）耐疲劳性。一般情况下，面接触绳比线接触绳好，线接触绳比点接触绳好；预张拉绳比非预张拉绳好；相同结构时同向捻比交互捻好；纤维绳芯绳比金属芯绳好。
（3）耐磨性。钢丝绳的表面钢丝与滑轮或卷筒接触面越大，接触应力越小，耐磨性能就越好，因此，耐磨性优劣的顺序为密封绳、异型股绳、多股绳、圆股绳。对于耐外部磨损，外层钢丝直径较粗的有利；对于耐内部磨损，线接触、面接触比点接触优越。
（4）耐剂压性。主要表现在受到横向剂压时钢丝绳抵抗结构变形的能力。一般金属绳芯优于纤维绳芯，股丝少的优于股丝多的，线接触优于点接触，面接触优于线接触，相同结构交互捻优于同向捻。
（5）柔软性。绳径相同时钢丝根数越多，挠性系数（钢丝绳直径与绳中最粗钢丝直径之比）越大，柔软性越好。
（6）耐蚀性。钢丝绳大多在大气环境甚至酸或碱腐蚀性介质中使用，实践证明选择镀锌，锌铝合金，油封防锈，减少绳芯含水率，涂覆尼龙，塑料等防腐措施，将会成倍地提高钢丝绳使用寿命。
（7）结构伸长和弹性模量。在定长使用或绳子调整比较麻烦或困难的场合，应选择结构伸长小、弹性模量较大的钢丝绳。正常情况下金属绳芯钢丝绳结构伸长约为0.1%-0.2%，纤维绳芯钢丝绳为0.5%-0.6%，采用预张拉加工的钢丝绳结构伸长可减少0.1%-0.3%，同时可提高弹性模量。
2.2钢丝绳使用中应遵循的规范
（1）钢丝绳的选择必须符合要求。《煤炭安全规程》第374，376和378条规定了钢丝绳应具备的特性，有关人员必须掌握这些特性，钢丝绳使用前应具备有效的证明文件，新绳到货后进行验收试验，合格后应妥善保管，防止损坏或锈蚀。如果保管期超过一年的钢丝绳，在悬挂前再进行一次试验，合格后方可使用。
（2）坚持日常检查。《煤矿安全规程》第380条规定提升用钢丝绳必须每天检查1次，其它用途钢丝绳至少每周检查1次。对易损坏和断丝或锈蚀较多的一段应停车详细检查。断丝的突出部分应在检查时剪下。检查结果应记入钢丝绳检查记录薄。
（3）实行有效维护。《煤矿安全规程》第387条规定，对使用中的钢丝绳应根据井巷条件和锈蚀情况，至少每月涂油1次。摩擦式提升装置的提升钢丝绳，只准涂、浸专用的钢丝绳油（增摩脂），否则可不涂油，但对不绕过摩擦轮的部分，必须涂防腐油。对使用中钢丝绳的维护，是延长钢丝绳使用寿命、保证安全的重要环节。
（4）坚持定期检查。对使用的钢丝绳进行定期试验，是掌握其使用性能变化的重要手段，必须按规定进行。《煤矿安全规程》第375，377和378条对此做出了明确要求。积累钢丝绳自使用之初直到报废的试验记录、日常检查和维护记录、特殊情况（如过卷、紧急制动和其它事故等）记录，建立钢丝绳使用档案。
（5）严格执行更换标准。《煤矿安全规程》第377，378，379，381，382，383和384条分别从使用中钢丝绳安全系数、不合格钢丝断面积比例、使用期限、一个捻距内断丝断面积比例、直径减小量、遭受卡罐突然停止等猛烈拉力和锈蚀情况等方面规定更换钢丝绳的标准，必须严格执行。
（6）《煤矿安全规程》第346，357，385，386，392-399和463条分别对钢丝绳使用配套装置及其它事项做出了明确规定，也是钢丝绳生产企业应该熟悉和掌握的使用知识。
2.3冲击载荷危害大
下面就1.5中问题举例说明其危害。假设6 19+NF-20mm钢丝绳悬挂长10m，静载重物2t，自由落体5m，那么钢丝绳受到了冲击载荷如下：冲击载荷计算公式W2=W1 （1+a/g） ，其中W1=2 103kg, ≈83.3 106Pa=8.5 103kgf/mm2,S0=151mm2,L0≈5 103mm，h=1 104mm。代入得：W2=2000 51.67kg其冲击载荷为静载荷的近51.67倍，钢丝绳被拉断就不难理解。
3、结语
钢丝绳生产企业应熟悉钢丝绳应用行业的规范、规程，特别是技术人员、销售人员和售后服务人员还应掌握钢丝绳使用中损伤和破坏后钢丝断口鉴别和分析方法；一旦出现上述和其它使用中质量事故，能够鉴别和分析钢丝绳破坏的原因。将目前较为普遍的价格竞争变为优质产品和优良服务的竞争；变目前单纯的产品推介和感情联络为全方位的用户服务，尤其对那些不太熟悉钢丝绳使用知识的客户，帮助他们从钢丝绳的合理选型开始，传授钢丝绳的使用、维护、保养检查知识，并指导其进行操作。
作者简介
姜海峰：1972年生，助理工程师，淮北矿务钢丝绳厂线材车间主任。
刘其奎：1970年生，工程师，淮北矿务局钢绳厂生产厂长。
