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钢丝绳分析
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:
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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、检验与结果
-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。

从断裂主钢丝绳距断口约3米远处开始截取三段试样,,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1 370~1620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。

主钢丝绳外表损伤见图2(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