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起重机与客运索道用钢丝绳选择及检测的相关标准的应用

2020-01-25 来源:独旅网
起重机与客运索道用钢丝绳选择及 检测的相关标准的应用 王志友杨韵丽鲍琳琳侯振亚尤建阳 辽宁省安全科学研究院 沈阳 1 10004 摘要:介绍了起重机和客运索道钢丝绳选择的相关标准,分析了起重机和客运索道用钢丝绳检验报废标 准,对目前国内近期应用的钢丝绳无损检测标准进行比较,并提供了应用实例。 关键词:钢丝绳;标准;检验;无损检测 中图分类号:TH21,TH235 文献标识码:A 文章编号:1001~0785(2010)04—0029—05 Abstract:This essay introduces standards related to the selection of wire rope for HSe in cranes and passenger rope— ways,analyzes inspection criteria for determining if the wire rope in use of a crane or passenger ropeway should be discar— ded,and then compares various nondestructive detection standards for wire rope currently in use at home.It also provides some application cases of these standards and criteria. Keywords:wire rope;standards;inspection;nondesturctive detection 在起重机和客运索道中钢丝绳是关键受力部 制方式等均发生了较大变化,使用工况也变得愈 件,在实际的生产过程中,因钢丝绳断裂造成的 加复杂,设备本身的科技含量明显增加,这些变 事故屡见不鲜。为保证人民的安全,要求设备在 化促使标准不断细化更新。另外,随着检测技术 正常服役过程中,钢丝绳应具有可靠的安全裕度, 和手段的提高,国家近期出台了有关钢丝绳的检 为此国家出台了一系列相关标准。随着社会的发 测标准。 展,工程技术的不断进步,设备的结构形式、控 特种设备检测人员在对起重机及客运索道进 导向轮阻力根据电机牵引力变化而变化,牵 机系统要求,翻卸效率≥25节/h,满载时加速度 引力增大,导向轮阻力也随之增大。传动装置轴 a=0.124 4 rn/s ),但重车调车机牵引力计算是在 上的质量相对较轻,其转动惯量不考虑。 牵引重量最大的情况下进行的,每经过1个循 匀减速过程采用变频器能耗制动,选用加速 环,牵引重量就会减少,直到最后只牵引1辆重 度可与加速过程的加速度相同。 车。也就是说在电机功率相同的情况下,随着作 3确定传动装置的数量及产生的加速度 业的进行,起动时问将会越来越短,工作效率也 在逐渐提高,从而满足翻车机25节/h的效率 (1)传动装置最小数量 要求 rt1=F3/F2=1.3台 则至少需要2台传动装置。 参考文献 (2)重车调车机产生的加速度 [1]张质文,虞和谦,王金诺,等.起重机设计手册 2台传动装置时起动牵引力产生的加速度a= [M].北京:中国铁道 版社,2001. 0.041 m/s ;3台时rz=0.064 m/s ;4台时a= [2]TB/T 1407--1998列车牵引计算规程[s]. 0.092 m/s ;5台时Ⅱ=0.117 m/s ;6台时a= 作 者:李晶晶 0.143 m/s 。 地 址:湖北省武汉市白沙洲特1号武汉电力设备厂 为了提高效率和节约成本,初步选用5台传 邮 编:430064 动装置。虽然加速度略低于效率要求(根据翻车 收稿日期:2009—08—31 《起重运输机械》 2010(4) 29— 行检验时,首先应判断钢丝绳的选型是否与设备 8918—2()(】6《重要川途钢丝绳》、GB/T 20118— 要求一致,其次要对钢丝绳的安全裕度做出正确 2006《一般用途钢丝绳》及GB/T 2011_2006 的判断。这就要求检验人员在掌握与钢丝绳选择 《平衡用扁钢丝绳》。由于起重机及客运索道所用 有关的标准时,要深入理解钢丝绳的报废标准。 钢丝绳基本不涉及GB/T 201 1_2o06《平衡用扁 因此,掌握相关钢丝绳标准及在用钢丝绳检验方 钢丝绳》,所以,下面只对GB 8918_2o06《重 法的标准,对钢丝绳使用安全性的判断十分必要。 要用途钢丝绳》和GB/T 201 18 006《一般用 1钢丝绳选择标准 途钢丝绳》加以分析。它们的主要区别如表1所 示 按照钢丝绳的用途分类,国家标准分为GB 表1钢丝绳标准有关内容的比较 相关内容 GB 891 8—2006 GB/T 201 l8—20o6 适用范围 装矿井提升、高炉卷扬、大型浇铸、石油钻井、大型吊 机械、繁忙起重、索道、地而缆车、船舶和海J-设施等用 索道等行业使用的各种圆股钢丝绳 、建筑、船舶、渔业、林业、矿井、货运 途的圆股及异形股钢丝绳 从钢丝绳断面结构看均为多股钢丝绳。根据股彤状分 从钢丝绳断向结构看:有单股钢丝绳和多股钢 结构类别 为圆股钢丝绳和异形股钢丝绳2类 丝绳2类 从股的结构形式看均为线接触 从股的结构形式看:分线接触和点接触型2种 原材料 钢丝为符合GB 89182006要求的重要用途钢丝 钢丝 钢丝为符合GB 8918--2006要求的一般用途 (1)钢丝接续时,直径大于0.6 mm的钢丝应 用对焊连接,直径小于或等于0.6 mm的钢丝可 以用插接连接。股在同一次捻制中,各连接点在 股内的距离i>5 m (2)钢丝绳公称直径D范嗣为0.6~60 mm, 其直径偏差要求如下:0.6 mm≤D<4 mnl时,偏 (1)钢丝接续时,要求应用对焊连接。股在同一次捻 差≤8%D;4 mm≤D<6 mm时,偏差≤7%D;6 制中,各连接点在股内的距离≥10 ITI I11Ill≤D<8 inln时,偏差≤6%D;D≥8 mill时有 (2)钢丝绳公称直径D范同为8~64 inm,其直径偏 2种情况,对股全部为钢丝的钢丝绳要求其直径 差:圆股(0~5)%D,异形股(0~6)%D 偏差≤6%D,对带纤维股芯钢丝绳要求其直径偏 钢丝绳不网度≤4%D 差 ̄<7e/cD (3)拆股钢丝:直径范用为6o.6~4.4[ntn.其实测直 对于D≥8 nlm的钢丝绳其不网度的要求:对 径应符合GB/T 8919--1996的有关规定 股全部为钢丝的钢丝绳要求其不圆度偏差≤4% 技术要求 ①抗拉强度:分为1 570 MPa、l 670 MPa、1 770 MPa、 D.对带纤维股芯钢丝绳要求其直径偏差≤6%D 1 870 MPa、1 960 MPa,这 数值是相应钢丝抗托强度的 (3)拆股钢丝:直径范同为0.5~4.4 mm,其 下限,不允许低于此值 实测直径应符合GB/T 8919--1996的有关规定, ②最小反复弯曲次数:存各种参数相同情况下,除个 但允许有超过测量钢丝数3%的钢丝超出上述规 别与GB/T 201 l8—2【)(】6要求相同外,高丁GB/T 201 18— 定 不能超m该规定的50% 2006要求次数 ①抗批强度:1 470 MPa、1 570 MPa、1 670 ③最小扭转次数:高于GB/T 201 l8~2[)06要求次数 MPa、l 770 MPa、1 870 MPa、1 960 MPa、2 160 ④镀锌重量:相同直径,相 级别要求卜,重量大于 MPa,为相应钢丝公称抗拉强度上限 GB/T 201 18—2006的要求 ②最小反复弯曲次数:在各种参数相同情况 下,除个别与GB 8918--2006要求相同外,低于 GB/T 201 18 2006要求次数 ③最小拙转次数:高于GB/T 201l8—2006要 求次数 ④镀锌重量:相同直径,相同级别要求下,重 量小于GB 8918--2006的要求。 一30一 《起重运输机械》 2010(4) 从表中可以看出,GB 8918_2()06《重要用途 起重机及架空索道的工作特点,国家有关部门制 定了相应的检验和报废标准。目前无损检测的检 验方法在钢丝绳检验中得到了广泛应用,最近国 家出台了相应的指导标准。下面对这些标准加以 分析。 钢丝绳》的适用范围具体,对原材料的质量要求 高,制造技术要求更加严格,保证了更好的力学 性能,在重要、恶劣环境中是必须采用的。 起重机钢丝绳的选择应遵循GB/T 381 l一2008 《起重机设计规范》中的有关规定。标准指出:起 重机钢丝绳应符合GB/T 201 18—2O06的要求,并 优先采用线接触型钢丝绳。当起重机进行危险物 GB/T 5972--2006《起重机用钢丝绳检验和报 废实用规范》规定了影响起重机钢丝绳使用安全 程度的项目,其中包括断丝的性质和数量;绳端 品的装卸作业,或吊运大件物品、重要设备,且 起重机的使用对人身安全及可靠性有较高要求时, 应采用GB 8918_2006中规定的钢丝绳,如吊运 熔化或炽热金属的钢丝绳,应采用金属绳 或金 属股芯等有耐高温性能的重要用途钢丝绳。起重 机的承载钢丝绳直径一般不宜小于6 mm。选用线 接触钢丝绳时,对起升高度很大、吊钩组钢丝绳 倍率很小的港口装卸用起重机或建筑塔式起重机, 宜采用多层股不旋转钢丝绳;当钢丝绳在腐蚀性 较大的环境中工作时,应采用镀锌钢丝绳。 客运索道钢丝绳的选择应遵循GB 12352— 2007《客运架空索道安全规范》中的有关规定。 标准指出:客运索道钢丝绳应符合GB 891 8—20(】6 的要求。其中承载索应采用全部由钢丝捻制而成 的整根密封型钢丝绳,不应采用敞开式螺旋型和 有任何类型纤维芯的钢丝绳,钢丝绳符合GB 8918—2006的同时还应符合GB/T 352--2002《密 封钢丝绳》标准。牵引索、平衡索、运载索应选 用线接触、面接触、同向捻带纤维 芒=的股式结构 钢丝绳。张紧索应采用挠性好耐弯曲的钢丝绳, 不宜采用多层的钢丝绳。 上述分析只对标准中有关起重机及客运索道 钢丝绳的选择原则进行说明,至于钢丝绳具体参 数的确定应由设计人员根据钢丝绳工况,依据相 应标准进行选取。 2钢丝绳检验和报废标准 实际使用中的钢丝绳可能会有各种各样的缺 陷,检验人员应该能够根据单个缺陷对钢丝绳性 能的影响以及多种缺陷对钢丝绳造成影响的累加 进行分析,判断它们是否影响到了钢丝绳的安全 使用性能。传统的目测及局部检验方法效率低, 无法对整根钢丝绳进行全面的检验,这让检验 人员很难对钢丝绳的安全性做出准确判断。根据 《起重运输机械》 2010(4) 断丝;断丝的局部聚集;断丝的增加率;绳股断 裂;绳径减小,包括绳芯损坏所致的情况;弹性 降低;外部磨损;外部及内部腐蚀;变形;由于 受热或电弧的作用而引起的损坏;永久伸长的增 加率。标准中给出针对每种缺陷类型的判废准则。 规定了起重机钢丝绳在安装前、安装过程中及安 装就位后正式投入使用前应注意的事项。标准对 钢丝绳的日常维护保养提出具体要求。根据起重 机工作机构特点及起重过程巾钢丝绳可能遇到的 各种工作环境,对钢丝绳的检验周期、检验部位 做出明确规定。在管理上,要求每次检验均应有 可靠的记录。该标准涵盖起重机上使用的钢丝绳 从新绳的接收直至报废伞过程,使检验人员、用 户及主管人员对起重机钢丝绳进行检验时有了可 靠的技术依据。 GB 9075—1988《架空索道用钢丝绳检验和报 废规范》规定了架空索道用钢丝绳的安装、检查、 保养和报废标准。适刚于单线循环式、双线循环 式及往复式客运、货运架空索道Ⅲ钢丝绳,不适 用于临时性货运索道及林业索道用钢丝绳。该标 准的结构体系与GB/T 5972--2006《起重机用钢丝 绳检验和报废实用规范》基本相同,规定了索道 钢丝绳在安装前、安装过稗巾麻注意的事项。提 出了钢丝绳日常维护保养应注意的事项。对钢丝 绳的检验周期、检验部位做 明确规定。该标准 罗列了索道钢丝绳可能出现的缺陷。与GB/T 5972--2006《起重机用钢丝绳检验和报废实用规 范》相比,该标准针对各种缺陷对钢丝绳安全程 度影响的判断方法与前者不尽相同,陔标准将断 丝的性质和数量、绳端断丝、内部及外部磨损、 内部及外部腐蚀、变形等缺陷均视为是钢丝绳断 面的缩小,L大j为金属断面缩小意味着承载能力的 降低。标 巾对钢丝绳断面缩小值进行限定,以 此作为判断钢丝绳安全性的依据。由于上述因素 31— 产生的钢丝绳断面的缩小采用目测或卡尺测量很 难发现,因此,标准中提倡采用无损检测的方法 对钢丝绳进行检验,明确规定客运索道用钢丝绳 必须进行无损检测检查。 检测定量检测方法及判定规则。适用于矿用钢丝 绳(缆)、起重机钢丝绳(缆)、装卸钢丝绳 (缆)、人员和货物运输用钢丝绳(缆)、结构支索 系、架空索缆的在线无损定量检测方法和判定规 则。该标准技术等级高于美国及欧洲发达国家的 标准,标准所依据的技术基础是TCK弱磁检测技 术。该标准的出台,标志着我国的钢丝绳检测标 准和检测技术处于国际领先水平。标准要求检测 3检验方法的标准 钢丝绳的检验方法有人工目视检验和仪器检 验2种。人工目视检验是传统的检验方法,这一 方法由专职检测人员定时对使用中的钢丝绳进行 观察,采用卡尺测量绳径,手摸或肉眼寻找缺陷。 很明显,人工目视检查方法效率低,受人为因素 影响大,很难检查内部损伤和钢丝绳损伤的发展 速度,不能定量检测钢丝绳金属截面积损失,也 就很难根据人工检验结果预估钢丝绳的强度和预 测钢丝绳使用寿命。因此,只能采取定期或提前 报废等措施来保证钢丝绳不发生断裂等安全事故。 这样虽然能减少钢丝绳断裂事故,但同时也带来 钢丝绳的很大浪费,并且定期换绳未必就能保证 钢丝绳安全使用,因为设备、环境、载荷以及其 他突发事件都有可能影响和缩短钢丝绳的使用寿 命,导致钢丝绳强度过早损失而造成钢丝绳断裂。 仪器检验是采用无损检测的方法,直接对使 用中的钢丝绳损伤情况进行测试。通过对钢丝绳 断丝、磨损、锈蚀、疲劳等项目的检测,以推断 钢丝绳的残余强度和寿命,是一种较为科学的方 法,可靠性较高。 国内外钢丝绳无损检测方法主要有以下几种: 超声检测法、声发射检测法、激光全息检测法、 射线检测法、涡流检测法、工业CT检测法和磁检 测法。在实际应用中,只有磁检测法在检测钢丝 绳缺陷方面取得一定的进展,是目前较为成熟的 检测方法,被公认为最可靠的钢丝绳检测方法。 其他方法存在的主要问题有,检测方法本身的局 限性,无法适用于钢丝绳的检测;或者是检测性 能差,不能对钢丝绳的各种缺陷进行全面检测, 造成检验结果可信度不高。 MT/T 970--2005《钢丝绳(缆)在线无损定 量检测方法和判定规则》为煤炭行业标准,由中 国煤炭工业协会科技发展部提出,归口于煤炭行 业煤矿专用设备标准化技术委员会。于2006年7 月1日执行。 该标准规定了铁磁性钢丝绳(缆)在线无损 一32~ 装置金属有效截面积损失的百分数测量的最大误 差为±0.5%0,目前国内外达到该精度要求的检验 装置很少。 该标准将检测方法分为比较检测法和即时检 测法。依据钢丝绳投入使用的时间、钢丝绳承载 情况,制定了钢丝绳的检测规则。标准要求以被 测钢丝绳实测金属有效截面积损失量相对于钢丝 绳标称有效截面积的百分比为判断依据,对在线 钢丝绳的安全性进行判断。标准中给出定量化的 判定规则。 GB/T 21837--2008《铁磁性钢丝绳电磁检测 方法》于2008年1月1日实施,要求对铁磁性钢 丝绳无损检验过程应按照该标准进行。下面对该 标准加以分析。 该标准将钢丝绳缺陷归结为2类:局部损伤 (LF)和金属横截面积损失(LMA)。LF主要包括 内外部断丝、锈蚀斑点、局部形状异常等。LMA 是指造成钢丝绳横截面上金属截面积总和减小的 损伤。主要包括疲劳、磨损、腐蚀、挤压、划伤 等原因造成钢丝绳的钢丝截面积的缩小。标准中 对电磁、磁通、漏磁和剩磁类仪器的工作原理进 行说明,同时,对4种检测方法的固有局限性进 行了客观详细的分析,这方便了用户合理选择检 测设备。需要指出的是4种方法中唯有剩磁类仪 器可以同时检验LF和LMA 2种缺陷。该标准要求 进行检验前,必须对检验仪器进行校准。校准试 样有钢丝绳对比试样和钢条对比试样2种。标准 规定了对比试样的制作要求和用于仪器校准的规 程,保证了有效地验证仪器的适用性和局限性。 钢丝绳对比试样模拟的是LF和LMA,可用于校准 各类仪器。钢条对比试样模拟的是LMA,主要用 于校准磁通和电磁类仪器。 该标准的出台将会更好地规范和指导国内钢 丝绳电磁检测技术的应用和钢丝绳电磁探伤设备 《起重运输机械》 2010(4) 的发展。 丝绳长约6 010 113。检验仪器为TCK钢丝绳无损探 4钢丝绳在线无损定量检测实例 伤仪。选择该仪器的原因是:检测技术国际领先, 能够通过对在线钢丝绳内外断丝、磨损、锈蚀、 2008年9月4日,我院依据MT/T 970--2005 疲劳等各种损伤导致的实际承载金属有效截面积 对辽宁省千山大佛索道钢丝绳进行了检验。索道 损伤率的定量测量,正确评估被测钢丝绳的剩余 上下基站水平距离近270 m,高差约89 m,运载钢 承载能力和使用寿命。检验结果如表2所示。 表2辽宁省千山大佛索道钢丝绳无损检测结果 概 况 主要参数 检测结果 检验类别 委托检验 钢丝绳代号 06×36~042 检测起始位置 距钢丝绳接头起始处 检验地点 千山大佛索道站 钢丝绳捻距 , 实际检测长度/m 569.5 定量判断钢丝绳金属有效截面积 钢丝绳直径/mm 42 最大损伤量 9.32% 检测目的 当量损失 安装日期 2003正 最大损伤位置/m 967.5 MT/T 970--2005((钢丝绳(缆)在线 弱磁加载日期 2008年9月4日 损伤数量合计 80 无损定量检测方法和判定规则》 检测日期 2008年9月4日 损伤捻距合计 80 检测依据 GB 8918--2006 检测基准/m 270 《重要用途钢丝绳》 检测结论 换绳 判定上限 10% GB 9075--1988中规定,在各种缺陷影响下, 在200d(d为钢丝绳直径)长度时,最大允许的 参考文献 金属断面缩小值为10%。该规定符合MT/T 970~ [1]吴鸿启,刘京本.客运架空索道安全技术[M].北京: 2005中的判定规则。所以,可以把MT/T 970~ 人民交通出版社,1996. 2005作为检测依据。这也是判定上限10%的由来。 [2]王福绵.起重机械技术检验[M].北京:学苑出版 由于损伤量9.32%接近10%,所以结论为近期 社,2000. 换绳。 [3]GB 8918--2006重要用途钢丝绳[S]. [4]GB/T 20118—2006一般用途钢丝绳[S]. 5 结论 [5]GB/T 5972--2006起重机用钢丝绳检验和报废实用 规范『S1. (1)判断选择的钢丝绳是否符合要求时,起 [6]GB/T 3811—2008起重机设计规范[s]. 重机判断依据应以GB/T 381 l_2008、GB 8918— [7]GB 9075--1988架空索道用钢丝绳检验和报废规范 2006或GB/T 201 18—2o06为准。客运索道判断依 [S]. 据应以GB 12352--2007和GB 8918--2006为准。 [8]GB 12352--2007客运架窄索道安全技术[S]. (2)对发现的缺陷是否会破坏钢丝绳的安全 [9]MT/T 970--2005钢丝绳(缆)在线无损定量检测方 裕度的判断,起重机应以GB/T 5972--2006为准, 法和判定规则[s]. 客运索道应以GB 9075--1988为准。在采用无损 [1O]GB/T 21837--2008 铁磁性钢丝绳电磁检测方法 r ] 检测方法时,可以MT/T 970--2005为准。 (3)在对起重机、客运索道钢丝绳检验时, 作 者: 王志友 如果是铁磁性钢丝绳,建议采用磁检测无损方法 地 址: 辽宁省沈阳市和平区j==好街67号 进行检验,此时检验应按照GB/T 21837--2008的 邮 编: 1l0OO4 要求进行。 收稿日期: 2oo9—1O一16 《起重运输机械》 2010(4) 33— 

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