Page 86 - 理化检验-物理分册 2021年第六期
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李 磊, 等: 起重用钢丝绳断裂原因
表 2 钢丝绳力学性能试验结果 元素存在, 钢丝绳的使用环境不会影响钢丝绳使用。
Tab 2 Mechanical p ro p ertiesofthewirero p e 选取断裂处的钢丝绳伤痕较少处进行钢丝绳力
项目 抗拉强度 / MPa 扭转试验 / 次 弯曲性能 / 次 破断力 / kN 学性能试验, 钢丝绳拆股试验中钢丝抗拉强度、 扭
实测值 1702~2028 27~48 14~16 69.0 ( 断 2 股) 转、 弯折 以 及 钢 丝 绳 整 体 破 断 力 基 本 符 合 GB / T
标准值 ≥1620 ≥24 ≥14 ≥59.6 20118-2017 的要求。钢丝绳服役时的实际载荷为
10kN , 而最小破断拉力为 59.6kN , 使用铝制压制
2 分析与讨论
接头, 钢丝绳的安全系数为 5 , 接头安全系数应 选
钢丝绳断裂的断头基本平齐, 断头附近以及钢 0.9 , 额定工作载荷应为1.09t 。可见, 在现场使用条
丝绳表面磨损严重, 并且有挤碾压的痕迹。部分麻 件下, 钢丝绳承载能力基本满足正常使用要求, 如果
芯已被挤压外露, 有些部位钢丝绳表层股钢丝已压 不是受到摩擦和挤压, 钢丝绳应该是能够满足使用
扁并且磨损几乎近半, 钢丝摩擦处颜色发亮。表明 要求的。
钢丝绳在断裂前以及断裂时受到严重的刮擦和挤压
3 结论及建议
变形。
从钢丝断口来分析, 断口一共分为两类, 一类为 部分钢丝绳受到严重的磨损和剪切挤压变形,
挤压断裂断口, 断口端部发黑, 总计 125 个; 另一类 并引起了温度升高造成组织变化, 导致钢丝绳承载
为颈缩状断口, 总计 97 个, 没有疲劳断口。挤压断 能力降低而失效; 部分钢丝断裂后造成剩余的钢丝
裂的 断 口 约 占 总 断 口 的 56% , 颈 缩 状 断 口 约 占 不足以支 撑 全 部 的 承 载 力, 最 终 导 致 钢 丝 绳 断 裂
44% 。颈缩状断口为塑性断裂, 钢丝挤压断裂的断 失效。
口占 56% , 钢丝挤压断裂后, 近 56% 的钢丝已断, 力 建议检查钢丝绳运作工况中受到较大或集中的
集中于颈缩状断口钢丝( 剩余的 44% ) 上, 不足以支 横向作用力的可能, 一般是一些相关的辅助装置, 比
撑全部的承载力, 进而拉拔断裂。 如注意滑轮以及运作装置是否存在松动、 间隙过大
从钢丝受到挤压摩擦处以及挤压断裂断口处马 以及硬度不匹配等问题, 防止钢丝绳在运行过程中
氏体组织来分析, 进一步表明了钢丝绳在断裂前以 出现跳槽、 卡顿等现象。
及断裂时受到大力碾压变形 [ 2 ] 。钢丝外侧受刮擦、 参考文献:
挤压处钢丝直径明显变小并且变形, 在挤压变形处
以及断口端部存在白色硬化淬火马氏体组织, 马氏 [ 1 ] 杨金艳, 桂旭, 许均渊, 等 . 电梯钢丝绳疲劳断 裂 原 因
体组织的产生是因为钢丝边部受挤压刮擦过程中, 分析[ J ] . 材料保护, 2019 , 52 ( 8 ): 140-143.
[ 2 ] 王新华, 江爱华, 高海生, 等 . 通用桥式起重机 钢 丝 绳
钢丝表面瞬间温度升高, 达到奥氏体化温度, 而钢丝
内部处于常温状态, 这就导致内外温差很大, 也就是 断裂失 效 分 析 [ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册), 2012 , 48
( 4 ): 269-271.
钢丝内部或者空气相当于淬火介质, 将摩擦表面由
[ 3 ] 肖永清 . 起重钢丝绳的失效分析与安全使用[ J ] . 金属
奥氏体快速淬成马氏体组织。这种淬火马氏体是一
制品, 2010 , 36 ( 6 ): 63-67.
种硬 而 脆 的 有 害 组 织, 易 诱 发 裂 纹 导 致 钢 丝 断
[ 4 ] 巴发海, 薛宇 . 起重机钢丝绳断裂失效分 析[ J ] . 机 械
裂 [ 3-5 ] 。该马氏体组织的存在进一步表明了钢丝在
工程材料, 2016 , 40 ( 8 ): 104-106.
断裂前以及断裂时必定受到了大力的挤压和硬磨。 [ 5 ] 桂旭, 杨金艳 . 特种设备用钢丝绳断裂的原因[ J ] . 机
对钢丝断口进行能谱分析, 未见有腐蚀产物的化学 械工程材料, 2019 , 43 ( 8 ): 64-68.
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