港口起重机钢丝绳常见损伤与维护措施

程方洪

（三亚港务局港务公司 海南三亚）

钢丝绳具有强度高、自重轻、弹性好、承载能力强以及在运行和卷绕工作中无噪声、不易骤然整根折断、工作平稳可靠等优点，广泛运用在各类起重机。在港口装卸作业中，人机交叉、昼夜作业，起重机作为装卸作业的主要设备。若钢丝绳因损伤而断裂，则易引起重大的起重伤害事故，危及人员、设备的安全。因此分析钢丝绳损伤原因，提出预防钢丝绳损坏的对策，对加强港口安全生产，提高经济效益起到重要的作用。

一、钢丝绳常见损伤形式分析

1.磨损

（1）外部磨损。钢丝绳外部磨损指钢丝绳外层绳股的钢丝表面的磨损，是由于其在运动过程中，钢丝绳表面与滑轮和卷筒等物体表面接触并产生相对运动，形成摩擦造成的。外部磨损导致钢丝绳径变细，外部的钢丝被磨成平面状，严重时引起钢丝绳表面断丝，降低了钢丝绳安全使用的负载能力。当外部磨损造成钢丝绳实际直径比公称直径减少超过10%或外层钢丝磨损达40%时，即使没出现断丝现象，也应该更换。影响外部磨损的因素：①钢丝绳表面润滑情况。良好的润滑可大大减少钢丝绳外部磨损，润滑不良或钢丝绳表面沾有灰尘和砂砾都会使磨损加剧。②钢丝绳的结构影响。相对而言，线、面接触钢丝绳比点接触型的钢丝绳外部磨损小，而对于相同结构、相同绳径的钢丝绳，钢丝直径大的耐磨性能较好。③滑轮材料的影响。相对金属材料的滑轮，合成材料的滑轮或局部嵌有合成材料的滑轮因摩擦因数低，因此钢丝绳的外部磨损较少。

（2）内部磨损。钢丝绳内部磨损是指钢丝绳的股与股之间、丝与丝之间出现相对滑移产生摩擦，造成钢丝绳的内部磨损。钢丝绳在使用过程中，在卷筒和滑轮组穿绕时，各钢丝的曲率半径不可能相同，造成钢丝绳内股与股、丝与丝的相对滑移。钢丝绳每经过一次穿绕，钢丝绳就由直变弯、再由弯变直，这样反复循环拉升弯曲，深凹处产生应力集中而被折断，形成了内部磨损。影响内部磨损的因素：①滑轮、卷筒的直径。滑轮、卷筒的直径愈小，钢丝绳弯曲应力愈大，绳的内部磨损也愈大。②钢丝绳的结构影响。线、面接触钢丝绳的钢丝单位面积承受的压力比点接触钢丝绳的钢丝小，因此耐磨能力较好。

2.疲劳

钢丝绳的疲劳指钢丝绳在使用过程中，承受弯曲、拉伸、压缩、扭转等力的作用，这些交变载荷和冲击载荷使钢丝绳产生横向和纵向的振动、内部产生摩擦、挤压应力，导致钢丝绳几何形状的破坏和负载能力的下降。按交变应力的不同，疲劳可分为弯曲疲劳、拉压疲劳、扭转疲劳、振动疲劳等。

（1）弯曲疲劳。钢丝绳在使用过程中，反复在卷筒和滑轮组穿绕，钢丝绳由直变弯，再由弯变直。这样反复弯曲，使钢丝绳产生疲劳，韧性下降，最终导致断丝。疲劳断丝往往出现在钢丝绳的外层钢丝上，当断丝数达到GB/T 5972-2009的数量要求时，应予以报废。

（2）拉压疲劳、扭转疲劳、振动疲劳。起重机在吊运载荷的过程中，频繁启动、制动、起升和下放物件，反复受到拉伸、扭曲、振动等应力的综合作用，当次数超过一定数值后，钢丝绳将出现金属疲劳现象。影响疲劳的因素：①钢丝绳润滑情况。表面经常涂油，润滑良好的钢丝绳的疲劳性能优于不涂油的钢丝绳，这是因为涂油可大大减少钢丝绳的磨损。对于不同绳芯的钢丝绳，因为麻芯钢丝绳比金属芯、尼龙芯钢丝绳柔性好，浸油效果好，能很好的对钢丝绳进行润滑，所以疲劳寿命较高。②钢丝绳的结构影响。线、面接触钢丝绳的疲劳寿命明显高于同规格的点接触钢丝绳。这主要是因为点接触钢丝绳股中，丝与丝之间是点接触状态，钢丝表面承受挤压应力比线、面接触钢丝绳大；而对于不同强度的钢丝绳，因为低强度钢丝绳中钢丝弯曲、扭转性能较好，造成低强度钢丝绳的疲劳寿命较高。③滑轮的影响。滑轮直径增大，增大了弯曲角度，减少了钢丝绳中钢丝的弯曲应力。相对金属材料的滑轮，合成材料的滑轮或局部嵌有合成材料的滑轮改善了与钢丝绳的接触条件，摩擦因数降低，耐疲劳寿命提高。

3.腐蚀

港口所处的环境由于海风、日照、盐雾、高温、高湿等使钢丝绳极易受潮锈蚀，特别是盐雾中的氯离子，对钢丝绳有强烈的腐蚀穿透能力，很容易穿透金属表面的氧化层和防护层，与内部金属发生电化学反应。同时港口在装卸如煤炭、化肥、矿物、石膏、水泥等大宗散装货物时，大量微小固体颗粒、空气中的灰尘和悬浮的物料粉粒极易吸附在钢丝绳表面，使钢丝绳腐蚀，导致钢丝绳表面粗糙，截面积减小，弹性和承受冲击的能力降低。影响腐蚀的因素：①钢丝绳润滑情况。经常对钢丝绳涂油能极大地减少腐蚀对钢丝绳的影响。②钢丝绳的材料影响。镀锌、镀铝等特种钢丝绳因钢丝表面会形成氢氧化锌、氢氧化铝的保护薄膜，能有效防止钢丝绳的腐蚀。

4.变形

钢丝绳失去正常形状而产生可见的畸形称为变形。钢丝绳的变形从外观上区分，主要有3种情况。

（1）扭结。扭结是指钢丝绳在局部扭曲后产生的永久性变形，是由于钢丝绳成环状在不允许绕其轴线转动的情况下被绷紧而造成的一种变形。扭曲的方向与钢丝绳的旋向一致的为正扭结，反之为负扭结。钢丝绳产生扭结后，强度往往显著降低，正扭结的强度只有原强度的60%～80%，负扭结的强度还不到原强度的50%，严重时强度将降低到只有原来的10%。影响扭结的因素：①钢丝绳的结构影响。阻旋转钢丝绳因为在承载时只有很少的旋转量，所以比非阻旋转钢丝绳抗扭结能力强。但是，如果选用抗旋转能力较小的钢丝绳，则可以通过借助旋转接头来产生旋转，以使可能产生的危害降到最小。②操作人员的责任心。当发现钢丝绳出现扭结的迹象时，要立即停止操作，将钢丝绳释放还原，避免造成更严重的破坏。

（2）局部压扁。局部压扁往往是钢丝绳与其他设备不正常接触造成的局部几何形状的变形。一是由钢丝绳在卷筒上卷绕错乱，造成钢丝绳相互挤压变形；二是钢丝绳越过卷筒凸缘及挡绳装置或滑轮槽及挡绳装置，造成钢丝绳的局部轧坏，导致几十甚至上百米的钢丝绳因局部的轧坏而报废。影响局部压扁的因素：①起重设备的技术状况。起重设备是否设置可靠的卷筒、滑轮的挡绳装置，并且卷筒、滑轮的外圈与挡绳装置上的挡绳杆或挡绳板的间隙应不大于钢丝绳公称直径的0.5倍；②操作人员的操作技能。操作人员在操作中要做到稳、准、安全，避免急加速、减速。在释放钢丝绳时，不要将钢丝绳放的过多，以免造成卷筒上钢丝绳松绳，导致起升时钢丝绳在卷筒上卷绕错乱甚至被强拉出卷筒的挡板，使钢丝绳局部轧坏而报废。

（3）波浪形变形。波浪形变形是指钢丝绳无论在承载还是在卸载状态下，其纵向轴线呈螺旋线形状的变形。波浪形变形不一定产生强度的损失，但变形严重时，可能产生跳动造成钢丝绳传动不规则。长期工作之后，会引起磨损加剧和断丝。

二、防治措施

1.合理选择钢丝绳

针对港口作业强度大、连续作业、人机交叉等作业特点，为确保安全生产，因此要优先选用强度高、安全系数大的线、面接触钢丝绳。港口起重机用钢丝绳的使用实践证明，线接触钢丝绳的使用寿命比点接触钢丝绳长2～3倍。对多层卷绕的，优先选用产生扭曲变形小的钢绳芯钢丝绳。

为有效降低起升作业时旋转载荷造成的危害，应选用在承载时只有很少旋转量的阻旋转钢丝绳。如选用非阻旋转钢丝绳时，则需要在钢丝绳的自由端设置旋转接头来产生旋转，将旋转载荷造成的危害降到最小。

2.正确储存和安装钢丝绳

钢丝绳应储存在凉爽、干燥的仓库内，避免阳光曝晒，而且要加垫垫高，不与地面直接接触。如果放在户外，则钢丝绳应用防雨布覆盖。

钢丝绳在释放、安装过程中应尽量避免砂粒等污物粘在钢丝绳表面，以减少钢丝绳的损伤。当钢丝绳从卷盘或绳卷展开时，应该逐圈展开，并应采取措施避免绳的打结、扭曲或弯折现象，卷入卷筒要防止乱绳。钢丝绳安装后，起重机应用≥10%的额定载荷进行运转操作，确保钢丝绳稳定就位。

3.加强卷筒、滑轮、钢丝绳的检修和保养

（1）卷筒。应每月1次对卷筒和卷筒上钢丝绳尾端的固定情况进行检查，当卷筒出现裂纹或者卷筒壁厚磨损达壁厚的20%以上时，卷筒应报废。

（2）滑轮。加强对滑轮的检查，滑轮绳槽应光洁平滑，不得有损伤钢丝绳的缺陷。当滑轮出现裂纹、滑轮绳槽不均匀磨损达3 mm以上及绳槽壁厚磨损达原壁厚的20%等情况时，则应报废。经常检查滑轮防脱绳装置是否完好，防脱绳装置上的挡绳杆或挡绳板与滑轮最外缘的间隙，不应超过钢丝绳公称直径的0.5倍。

（3）钢丝绳。应经常涂抹润滑油，保持良好的润滑状态。应加强检验，每个工作日应尽可能对钢丝绳可见部位进行外观观察，及时发现一般的损坏和变形。每月至少1次的定期检验，定期检验应尽量做到全长检查，重点对起重机钢丝绳使用受载最频繁的区段实施。如：钢丝绳尾端的固接部位、通过滑轮组或绕过滑轮的绳段、绕过平衡滑轮和卷筒上的绳段、由于外界因素（如舱口、缘围等）可能引起钢丝绳磨损的部位。

4.加强操作人员的教育培训

操作人员必须持证上岗，操作中要严格遵守起重机安全操作规程。每年至少1次对操作人员进行岗位技能培训，提高操作人员的操作技能。加强操作人员的工作责任心，落实好交接班制度，养成班前检查、班中注意观察、班后复查的良好习惯。