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钢丝绳检测专题起重机械研究所李剑一.钢丝绳基础知识1.钢丝绳的组成一.钢丝绳基础知识2.钢丝绳的分类按钢丝的接触状态可分为：点接触、线接触、面接触钢丝绳点接触：股内相邻层钢丝之间呈点状接触形式，除中心钢丝外，各层钢丝直径相等，股通过分层捻制形成。线接触：股内相邻层钢丝之间呈线状接触形式，股由不同直径的钢丝一次捻制而成。面接触：股内相邻层钢丝之间呈面状接触形式。一.钢丝绳基础知识一.钢丝绳基础知识按钢丝绳的绕向可分为：右交互捻、左交互捻、右同向捻、左同向捻(1)右交互捻；(2)左交互捻；(3)右同向捻；(4)左同向捻一.钢丝绳基础知识3.钢丝绳的结构尺寸⑴公称直径：钢丝绳的外接圆直径(新绳）一.钢丝绳基础知识直径的测量，应用带有宽钳口的游标卡尺来测量，其钳口宽度最少要足以跨越两个相邻的股一.钢丝绳基础知识⑵股距：沿钢丝绳轴向方向上相邻绳股的间距⑶捻距：同一绳股沿绳芯绕行一周后的轴向距离（在数值上等于股距与绳股数的乘积）6D≠捻距一.钢丝绳基础知识钢丝绳的受力特征钢丝绳受力复杂。受载时，钢丝中产生拉伸应力、弯曲应力、挤压应力（钢丝绳与滑轮、卷筒等接触挤压，钢丝之间相互挤压）以及钢丝绳捻制时的残余应力等。当钢丝绳绕过滑轮时，受有交变应力作用，使金属材料产生疲劳，最后由于钢丝之间的摩擦、钢丝绳与绳糟的摩擦使钢丝磨损而破断。一.钢丝绳基础知识实践证明，新钢丝绳以及处于正常状态的钢丝绳突然断折的现象是极少的。钢丝绳的主要破坏原因是在长期使用中，外层钢丝由于磨损、疲劳或严重变形，导致逐步折断。随着断折数的增加，破断的速度也逐渐加快。当断丝数达到一定限度后，使实际安全系数降低，如继续使用，就有整绳破断的可能。另外，起重作业人员的违规操作和不合理的使用，如经常的超载、歪拉斜吊等，都会致使钢丝绳断裂。一.钢丝绳基础知识4.钢丝绳损伤主要指断丝、磨损、锈蚀、变形（波浪形，笼形畸变，绳股挤出，钢丝挤出，绳径局部增大，扭结，局部被压扁，弯折，过热等）一.钢丝绳基础知识断丝一.钢丝绳基础知识磨损一.钢丝绳基础知识锈蚀一.钢丝绳基础知识波浪形这种变形是钢丝绳的纵向轴线成螺旋线形状，不一定导致降低强度，但变形严重会造成运行中产生跳动，发生不规则的传动，时间长了会引起磨损及断丝。一.钢丝绳基础知识笼形畸变这种变形出现在具有钢芯的钢丝绳上，多在外层绳股发生脱节或者变得内部绳股长的时候发生，应立即报废。多股绳的笼状（鸟笼形）畸变钢芯挤出，通常伴随邻近位置的笼状畸变一.钢丝绳基础知识绳径局部增大扭结一.钢丝绳基础知识局部被压扁弯折一.钢丝绳基础知识根据损伤的性质和特征，通常将钢丝绳的损伤分为两大类，即局部缺陷型（localizedfaults)和截面积损耗型(lossofmetacrosssectionalarea)，分别简称为LF型损伤和LMA型损伤LF型损伤是指在钢丝绳局部产生的损伤，主要包括内外部断丝、锈蚀斑点、局部形状异常等。特点是钢丝绳的金属断面积突然减小。LMA型损伤是指钢丝绳在轴向较长的范围内有效金属断面积的缓慢减小，主要包括磨损、长距离锈蚀、绳径缩细等。特点是钢丝绳的金属断面积在较长范围内的普遍减小。一.钢丝绳基础知识GB∕T21837-2008《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》一.钢丝绳基础知识5.钢丝绳端部固定一.钢丝绳基础知识绳卡固定数量和间距正确错误一.钢丝绳基础知识6.钢丝绳的标记GBT8706-2006《钢丝绳-术语、标记和分类》注：本示例及本标准其他部分各特性之间的间隔在实际应用中通常不留空间。一.钢丝绳基础知识一.钢丝绳基础知识注：交互捻和同向捻类型中的第一个字母表示钢丝在股中的捻制方向，第二个字母表示股在钢丝中的捻制方向一.钢丝绳基础知识电梯钢丝绳：8×19S+NF—13—1500－sZ结构为8×19西鲁式，绳芯为天然纤维芯，直径为13mm，钢丝公称抗拉强度为1500N／mm2，捻制方法为右交互捻的电梯钢丝绳二.钢丝绳检测方法1.宏观外部检查观察钢丝绳表面的腐蚀、变形等外部缺陷，用游标卡尺测量钢丝绳直径减小量来检验其磨损程度，并且检查钢丝绳的可见断丝数是否超过报废标准二.钢丝绳检测方法2.内部检验和无损探伤⑴传统内部检验将两个适当尺寸的夹钳相100-200mm牢固地夹在钢丝绳上，朝着与钢丝绳捻向相反方向对夹钳施力，外层绳股便会散开脱离绳芯，再用探针清除钢丝绳内部的碎屑后进行观测。操作时用力必须适度，以避免绳股被过度移位造成永久变形。缺点：操作繁琐，效率低：不便对全长各个部位进行检查：操作不当会导致钢丝绳结构破坏：由于内部损伤隐蔽性大，不能准确发现缺陷。二.钢丝绳检测方法⑵无损探伤使用钢丝绳探伤仪，使钢丝绳断丝、磨损或腐蚀等缺陷通过磁通量的变化，造成磁场泄漏，通过对布置适当的传感器来感应空间磁场的变化及总磁通量的变化，对钢丝绳内部的缺陷做出分析和判断。优点：能准确发现钢丝绳内、外部缺陷，灵敏度高；更经济，避免定期换绳；操作方便。三．电梯用钢丝绳检验TSGT7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则》中第5.1项悬挂装置、补偿装置的磨损、断丝、变形等情况（C类项）检验内容与要求：出现下列情况之一时，悬挂钢丝绳和补偿钢丝绳应当报废：①出现笼状畸变、绳芯挤出、扭结、部分压扁、弯折；②断丝分散出现在整条钢丝绳，任何一个捻距内单股的断丝数大于4根；或者断丝集中在钢丝绳某一部位或一股，一个捻距内断丝总数大于12根（对于股数为6的钢丝绳）或者大于16根（对于股数为8的钢丝绳）；③磨损后的钢丝绳直径小于钢丝绳公称直径的90%。采用其他类型悬挂装置的，悬挂装置的磨损、变形等应当不超过制造单位设定的报废指标检验方法：(1)用钢丝绳探伤仪或者放大镜全长检测或者分段抽测；测量并判断钢丝绳直径变化情况。测量时，以相距至少1m的两点进行，在每点相互垂直方向上测量两次，四次测量值的平均值，即为钢丝绳的实测直径；（测量应在于钢丝绳端头15m外的平直部位上进行；无载荷、5%或10%的最小破断拉力下测量）（参照GB8903-2005《电梯用钢丝绳》）(2)采用其他类型悬挂装置的,按照制造单位提供的方法进行检验三．电梯用钢丝绳检验其他类型悬挂装置三．电梯用钢丝绳检验其他类型悬挂装置三．电梯用钢丝绳检验其他类型悬挂装置三．电梯用钢丝绳检验其他类型悬挂装置三．电梯用钢丝绳检验其他类型悬挂装置此种悬挂装置必须经过国家质检总局特种设备安全技术委员会电梯分委会的等效安全评价，并获得国家质检总局的许可，方可投入使用电梯用钢丝绳安全使用要求：⑴定期润滑（采用具有一定摩擦系数并有较强粘附性的专用润滑脂）⑵曳引轮槽的磨损及几何尺寸三．电梯用钢丝绳检验钢丝绳磨损目前通过检测钢丝绳的直径来确定磨损程度，但钢丝绳绳径变细实际有正常变细和磨损变细两类。正常变细指新绳悬挂初期，因受拉力使绳径之间以及股内各层钢丝之间的接触更加紧密，使绳径变细。当绳径变细达到钢丝绳的公称直径，则出现暂时的稳定，这一期间很短，绳径变细速度较快，但钢丝绳的有效金属截面积没有减小，故不影响钢丝绳的强度。磨损变细指钢丝绳使用一段时间后，钢丝将被磨损，导致钢丝绳的有效金属截面积减小，强度随之下降。四．起重机械用钢丝绳检验四．起重机械用钢丝绳检验四．起重机械用钢丝绳检验钢丝绳是起重机械的重要零件之一。它具有强度高、挠性好、自重轻、运行平稳、极少突然断裂等优点，因而广泛用于起重机的起升机构、变幅机构、牵引机构，也可用于旋转机构。它还用作张紧绳、捆绑物件的司索绳、、缆索起重机的承载绳等。钢丝绳是采用优质碳素钢经多次冷拔、热处理等工艺先制成高强度钢丝，用钢丝和绳芯捻成绳股，再用若干绳股围绕绳芯捻制成绳的。但起重钢丝绳频繁用于各种作业场所，易磨损、受高温烘烤、腐蚀等，如果钢丝绳的选择、维护、保养和使用不当，容易发生钢丝绳断裂，造成死亡事故或重大险情。因此正确使用钢丝绳十分重要。四．起重机械用钢丝绳检验起重机常用钢丝绳结构形式四．起重机械用钢丝绳检验四．起重机械用钢丝绳检验明确起重机的总体设计不允许钢丝绳有无限长的使用寿命《起重机械定期检验（首检）项目、内容、要求和方法》B6.1总要求（磨损、变形、缺损）中b)钢丝绳：检验内容与要求：钢丝绳不应有扭结、压扁、弯折、断股、笼状畸变等变形现象；钢丝绳径局部严重减小；钢丝绳外部磨损减小量不大于公称直径的7%；钢丝绳断丝数不应超过附表规定的数据。(GB/T5972-2006《起重机用钢丝绳检验和报废实用规范》)检验方法：测量钢丝绳直径应使用卡尺测量钢丝绳的外接圆直径报废标准参照GB/T5972-2009《起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废》第3.5项四．起重机械用钢丝绳检验用于特殊场合钢丝绳的要求⑴吊运炽热和熔融金属的起重机械钢丝绳选用了适用于高温场合的钢丝绳，必要时检查其生产许可证⑵防爆起重机应有防止钢丝绳脱槽的无火花材料制造的装置⑶用于特殊场合钢丝绳的报废a.吊运炽热金属、熔融金属或者危险品的起重机械用钢丝绳的报废断丝数达到GB/T5972-2006《起重机用钢丝绳检验和报废实用规范》的规定钢丝绳断丝数的一半（包括钢丝绳表面腐蚀进行的折减）b.防爆型起重机钢丝绳有断丝TSGQ7015-2008《起重机械定期检验规则》五．钢丝绳检验案例某索道钢丝绳编接长度内发现的问题五．钢丝绳检验案例GB12352-2007《客运架空索道安全规范》第10.3.3.6项“钢丝绳编结完毕张紧后，编结插入点之间直径增大量不得超过钢丝绳实际直径的5%，绳股插入点钢丝绳直径增大量，脱挂索道不得超过钢丝绳公称直径的10%，其他索道不得超过钢丝绳公称直径的15%”此处位于5#–6#编接点之间，钢丝绳公称直径为42mm,该处实测直接为46.8mm,42.3mm,39.4mm(46.8-42)÷42≈0.11428≈11.4%＞允许直径增大量5%六.无损探伤基础知识1.定义无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段2.种类及适用范围常用的无损探伤方法有：磁粉探伤（简称MT）、渗透探伤（简称PT）、射线探伤（简称RT）、超声波探伤（简称UT）其中MT和PT主要用于探测试件表面缺陷，RT和UT主要用于探测试件内部缺陷，。其他的无损检测方法还有涡流检测（简称ET）、声发射检测（简称AE）等。六.无损探伤基础知识3.钢丝绳探伤检测目前国内外主要有以下几种检测方法：⑴超声波检测法⑵红外线检测法⑶射线检测法⑷声发射检测法⑸涡流检测法⑹电磁检测法前五种或因成本太高，可靠性太差，可操作性不强等原因未推广。电磁检测法特点：⑴原理简单⑵成本低廉⑶适用范围广（比较适用于检测由导磁性能良好的碳素钢制成的钢丝绳，对各种绳径、丝径、扭向的使用中的钢丝绳检测都能得到满意的结果。对钢丝绳内部和外部的断丝、锈蚀、磨损和因其它原因造成的钢丝绳金属截面积变化，都能检查出来，无检测死区六.无损探伤基础知识国外钢丝绳无损检测仪器六.无损探伤基础知识国产钢丝绳无损检测仪器六.无损探伤基础知识无损检测结果显示六.无损探伤基础知识4.钢丝绳无损电磁监测工作原理利用钢丝绳是导磁体这一特点，当钢丝绳快速通过传感器时，传感器中永久磁钢轴向深度磁化钢丝绳，当钢丝绳磁化到饱和状态后，钢丝绳的断丝，磨损等缺陷同步产生漏磁场和磁通变化，在钢丝绳的损伤处部分磁通泄露到钢丝绳以外的空间中，钢丝绳内部的剩余磁通量减少，由阵列广角霍尔元件组转换成电压变化值，通过AD接口，进行模数转换，并将数字信号压缩然后输入PC电脑。基于三维数学模型的软件实时解压处理。以明确的定量数值显示钢丝绳内外断丝、锈蚀、磨损、金属截面积变化，按现行标准提出钢丝绳安全性和使用寿命的诊断评估报告。七.KTS-4型钢丝绳探伤仪的运用七.KTS-4型钢丝绳探伤仪的运用主机七.KTS-4型钢丝绳探伤仪的运用测试探头电源线、数据线七