鋼絲繩使用的安全性是人們長期以來一直關(guān)心的問題,因鋼絲繩的損傷或破斷而產(chǎn)生的重大事故時有發(fā)生.為了確保使用中鋼絲繩的安全運(yùn)行,掌握鋼絲繩的損傷規(guī)律及防治方法很有必要.就起重機(jī)上使用的鋼絲繩而言,規(guī)格品種繁多,使用千差萬別,但一般隨著使用時間的持續(xù),都會出現(xiàn)損傷現(xiàn)象.筆者通過多年工作實(shí)踐的總結(jié),歸納起主要損傷現(xiàn)象有以下六種,即:磨損,疲勞,銹蝕,變形,咬繩,過載.

　　1 磨損
　　鋼絲繩在操作時與其它物體接觸并有相對運(yùn)動,產(chǎn)生摩擦.在機(jī)械的,物理的和化學(xué)的作用下,鋼絲繩的表面也不斷磨損.磨損是鋼絲繩最常見的損傷方式,一般分為外部磨損,變形磨損和內(nèi)部磨損三種情況.圖1所示為單絲磨損的幾種斷面形狀.
　　1.1外部磨損
　　鋼絲繩在使用過程中其外周與滑輪槽,卷筒壁,鉤頭等物體表面接觸而引起的磨損屬于外部磨損.在外部磨損后繩徑將變細(xì),外周表面的細(xì)鋼絲被磨平.圖2是鋼絲繩表面磨損的兩種類型.
　　鋼絲繩的外部磨損使承受載荷的鋼絲截面積減小,鋼絲繩的破斷載荷也相應(yīng)降低.圖3是通過試驗(yàn)得到的鋼絲繩直徑減小率與破斷載荷降低率的關(guān)系曲線.由曲線可以看出,單周磨損較全周磨損更惡劣,所以應(yīng)盡可能使單周磨損的鋼絲改為全周均勻磨損.在鋼絲繩的全長范圍內(nèi),應(yīng)盡可能地做到均勻磨損.如起重機(jī)鋼絲繩在使用中期換頭,一般可延長鋼絲繩使用壽命30%～40%.
　　1.2變形磨損
　　由于振動,碰撞造成的鋼絲繩表面撞損,叫做變形磨損,這是一種局部磨損現(xiàn)象.如卷筒表面的鋼絲繩受到其它物體的撞擊,起重機(jī)起升鋼絲繩相互打纏,或者由于滑輪與卷筒中心偏斜而產(chǎn)生的咬繩現(xiàn)象,都會使鋼絲繩產(chǎn)生變形磨損.如把磨損后的表面細(xì)鋼絲剖開,變形磨損和外部磨損的區(qū)別如圖1所示.這種變形磨損因局部擠壓而變形,其鋼絲橫斷面在擠壓處向兩旁伸展成翅形.從外表看,鋼絲寬度擴(kuò)展,雖鋼絲繩截面積減小不多,但局部擠壓處的鋼絲表面材質(zhì)硬化了,極易斷絲.
　　1.3內(nèi)部磨損
　　在使用過程中,鋼絲繩經(jīng)過卷筒或滑輪時所承受的全部負(fù)荷壓在鋼絲繩的一側(cè),各根細(xì)鋼絲的曲率半徑不可能完全相同.同時,由于鋼絲繩的彎曲,鋼絲繩內(nèi)部各根細(xì)鋼絲就會相互產(chǎn)生作用力并且產(chǎn)生滑移,這時股與股之間接觸應(yīng)力增大,使相鄰股間的鋼絲產(chǎn)生局部壓痕深凹.當(dāng)反復(fù)循環(huán)拉伸彎曲時,在深凹處則產(chǎn)生應(yīng)力集中而被折斷,構(gòu)成了內(nèi)部磨損.通常細(xì)鋼絲表面的壓力與鋼絲繩的壓力成正比,在張力相同情況下,由于受壓面積不同,單位面積承受的壓力也不同.從表面受壓磨損來看,采用線接觸鋼絲繩比采用點(diǎn)接觸鋼絲繩有利,采用面接觸鋼絲繩比采用線接觸鋼絲繩更有利.此外,鋼絲繩的彎曲程度,運(yùn)動速度,對鋼絲繩的內(nèi)部磨損均有影響.很明顯,選擇線接觸或者面接觸類型的鋼絲繩是減少內(nèi)部磨損的有效途徑.

　　2 疲勞
　　鋼絲繩在使用過程中主要承受彎曲疲勞和拉伸,扭曲,振動引起的疲勞.
　　2.1彎曲疲勞
　　鋼絲繩重復(fù)通過滑輪或卷筒中撓上撓下,無數(shù)次的彎曲,容易使鋼絲產(chǎn)生疲勞,韌性下降,最終導(dǎo)致斷絲.而疲勞斷絲出現(xiàn)在股的彎曲程度最厲害的一側(cè)外層鋼絲上.通常情況下,疲勞斷絲的出現(xiàn)意味著鋼絲繩已經(jīng)接近使用后期.
　　試驗(yàn)表明,鋼絲繩的彎曲疲勞壽命與D/d比值(即卷筒直徑D與鋼絲繩直徑d的比值),安全系數(shù)和鋼絲繩結(jié)構(gòu)均有密切的關(guān)系.
　　2.2拉伸,扭曲和振動引起的疲勞
　　起重機(jī)鋼絲繩在起動和制動的始末,捆扎鋼絲繩在承受載荷的前后,變化的拉伸應(yīng)力會引起金屬疲勞.此外,鋼絲繩經(jīng)常受到扭曲和振動也是產(chǎn)生疲勞的原因.
　　疲勞損傷的原理是在變應(yīng)力的作用下,細(xì)鋼絲表面首先由于各種滑移形成初始裂紋,然后裂紋尖端在切應(yīng)力的作用下反復(fù)塑性變形,使裂紋擴(kuò)展直至斷裂.其疲勞引起的斷絲一般斷口平齊,多半出現(xiàn)在表層鋼絲上,它們很有規(guī)律.
　　2.3防止鋼絲繩疲勞損傷的途徑
　　1)在條件許可的情況下,應(yīng)盡可能使卷筒和滑輪的直徑加大.
　　2)在安排滑輪布局時,應(yīng)盡量避免使鋼絲繩反向彎曲,如圖4所示.試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,反向彎曲的破壞約為同向彎曲的2倍.
　　3)盡可能選擇結(jié)構(gòu)好的鋼絲繩,如WS,TX型等線接觸鋼絲繩.使用這些鋼絲繩能成倍地提高使用壽命.

　　3 銹蝕
　　鋼絲繩一般在露天使用,日曬雨淋會使鋼絲繩腐蝕,尤其是在有害氣體與惡劣環(huán)境下使用的鋼絲繩,腐蝕造成的損傷就更嚴(yán)重.因腐蝕而受損的鋼絲繩表面存在氧親和性的差異,使表面的某一局部金屬成為陽極,另一鄰近的局部金屬成為陰極,形成了大量的小電池.在小電池的作用下,表面便形成很多圓形腐蝕坑,并逐步加深.這些坑就成了應(yīng)力集中點(diǎn),疲勞裂紋的源泉.與此同時,腐蝕使鋼絲繩的截面積減小,彈性和承受沖擊的能力降低.
　　防止鋼絲繩銹蝕損傷的方法有兩種,一種是勤涂油,對于經(jīng)常處于運(yùn)動狀態(tài)的鋼絲繩涂油是必不可少的.新鋼絲繩麻芯一般含有12%～15%的油脂,而報廢的鋼絲繩在損耗最大的部位僅含2.4%的油脂,在同一根鋼絲繩的繩端,即使沒有經(jīng)過滑輪也仍含有12.7%～14.5%的油脂.試驗(yàn)表明,涂油鋼絲繩在試驗(yàn)后期發(fā)生的斷絲約為不涂油的半數(shù).一根鋼絲繩最初的含油量只能維持壽命的40%,其后如不加油則斷絲急劇增加.二是對使用環(huán)境惡劣,相對運(yùn)動較少的鋼絲繩可選擇鍍鋅,鍍鋁等特種鋼絲繩.這些鋼絲繩暴露在大氣中的鍍鋅或鍍鋁表面會形成氫氧化鋅和氫氧化鋁薄膜,能有效地防止鋼絲繩的腐蝕.