钢丝绳分析.doc

门座起重机钢丝绳断裂分析作者:来源:广东省特协(特种设备》2010年7月第1期发布时间:2010年10月20日点击数:243一、基本情况某单位的门起重机,要船舱里起吊卷钢板约3米高度时,主钢丝绳和吊钩钢丝绳都发生断裂。,当时门机额定档是25~22。在事故了现场了解到,主钢丝绳断裂处与吊钩上防转球沿绳距离约56米;吊钩钢丝断裂在绳卡处。主钢丝绳结构为18×7+FC,外径32毫米,钢丝类别光面,公称抗拉强度1672MPa。钢丝绳的使用寿命与报废有企业内部标准,该使用单位规定起重机主钢丝绳更换时间为7~12个月,更换工作量为25万吨。为防止意外,有定期检查制度。该钢丝绳断裂前起重累计已达22万吨,属老龄化绳,列为加强监控使用的对象。为分析断裂原因,断裂钢丝绳及新钢丝绳用气割取样,在华南理工大学进行检测、试验和分析。二、-化学检验与分析(1)化学成分分析分别在断裂的主钢丝绳和吊钩钢丝绳的内股取钢丝样,用Dv6E型光电直读光谱仪(发射光谱法)进行成分检验。结果表明,断裂主钢丝绳钢丝化学成分符合70优质碳素结构钢成分;断裂吊钩钢丝绳钢丝化学成分符合75优质碳素结构钢成分。(2)金相组织与硬度金相样品取自断裂钢丝绳外股和内股的钢丝,磨制纵向和横向截面的金相磨面。金相检查结果显示主绳钢丝的金相组织是索氏体+铁素体;显微硬度平均值460HV100gf附,硬度比一般70钢的索氏体硬度高,原因是冷拉形变硬化,金相可见冷拉变形组织;钢材夹杂物2级,在允许范围内。吊钩钢丝绳钢丝的金相组织是索氏体,显微硬度平均值443HV100gf,与75优质碳素钢相符。,,分别编号为:旧1、旧2和旧3;,分别编号为:新1、新2和新3。六段样品进行整绳拉断和拆股钢丝拉断两项试验。整绳拉断的钢丝绳编号分别为:旧1、旧2、新1和新2共四段;拆股钢丝拉断的编号分别为:旧3和新3,分别各取2股。试验按国家标准GB/T8358-1996《钢丝绳破断拉伸试验方法》进行。整绳试样拉断后的外貌(见图1)。判据按国家标准GB/T8918-2006,旧2、新l和新2三段整绳、旧3拆股单根钢丝的抗拉强度都符合1670级直径32毫米钢丝绳的要求。旧1样品的数据无效,因散股影响了数据真实性;新3拆股单根面丝抗拉强度不符合1670级要求。图1 整绳试样拉断后的状态新3拆股有5根面丝的抗拉强度不合格,但有三根接近1370~1620的上限值(1610、1620、1610三根),只有二根是显著低于1620数值,因此可以认为钢丝绳的面丝抗拉强度只是偏低。面丝的抗拉强度偏低,在金相组织上反映有铁素体存在。此外,旧钢丝比新钢丝的抗拉强度高,因使用中有形变硬化。断口:拆股单根钢丝拉伸断口,杯状断口约占90%,45%角度断口约占10%。整条绳拉伸断口(也就是每根钢丝的断口)除少数几根外,主要是韧性的杯状断口。(a)上,外股损伤基本上是磨损,如箭头A所指长弧形凹陷,这种凹陷表面光亮,有条纹,是由摩擦引起。主钢丝绳内股外表面的损伤有磨损和断裂,如图2(b)和图2(a)下,箭头B所指为内股外表面被外股磨损所致的凹陷:箭头C所指,长弧形凹陷处断裂,这里内股表面普遍可见的损伤,很多根钢丝都断成数段。吊钩钢丝绳内股外表面损伤(见图3)所示,箭头A指等轴凹陷刻痕,箭头B指长弧形凹陷,这种凹陷表面条纹,颜色较暗,具有摩擦痕迹特征。断裂落地的一段主钢丝绳,靠近断裂的部位与远离断裂部位外表相比,前者的损伤严重,后者损伤随距离断裂部位越远损伤程度越小。同样,吊钩绳也是靠近断口外伤严重,而远离断口外伤轻些。 ,清洗干净后按失效分析程序进行研究。(1)粗视分析(用目视和普通3~5倍放大镜)①主钢丝绳钢丝断口形态有五种类型(如图4)。 (a)杯状断口,有明显缩颈,它是正应力引起的断裂特征; (b)一定角度的断口,它是切应力(或扭转)引起的断裂特征; (c)平直断口,但有轻微缩颈,它具有一定的脆断倾向性(约占外股钢丝的一半); (d)劈开+杯状断口(约占外股钢丝8%),它是纵向疲劳断口; (e)横向疲劳断口,在内股的疲劳断口占内股总钢丝数量的80%。而且同一根丝两端都是疲劳断口的也不少。②吊钩钢丝绳钢丝断口形态有三种类型(如图5)(a)杯状断口(约占外股钢丝绳数量的80%); (b)呈一定角度的断口; (c)磨损断口,磨损呈长弧月牙形+小杯状断口。磨损型断口,外股有31个,内股有2个。根据统计,类似图5(c)所示断口的钢丝数量达到33根,大部分在外股,内股只有2根。在钢丝绳断