吊装用钢丝绳断裂失效分析

《吊装用钢丝绳断裂失效分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、吊装用钢丝绳断裂失效分析张杰深圳市特种设备安全检验研宄院摘要：通过宏观检查并利用体式显微镜SM、扫描电子显微镜SEM、能谱仪EDS等检测分析仪器，对吊装用钢丝绳断裂进行失效分析。结果表明：部分钢丝在断裂前受到严重的挤压磨损，导致其屮一些钢丝有效承载面积减小其至断裂，最终剩余钢丝由于承载力不足在大应力条件下发生过载断裂；由于该股钢丝绳处于外层，并且表面受损情况严重，因而优先断裂。关键词：钢丝绳;断裂;挤压磨损;有效承载面积;收稿日期：2017-09-20Received：2017-09-20钢丝绳具

2、有强度高、韧性好、自重轻、运行平稳、承载能力大等优点，作为提升、牵引、承载的重要构件，广泛用于冶金、矿山机械、煤炭、石油、客运索道、建筑等行业。但钢丝绳属于易损部件，在实际使用过程中，每年都会发生多起由于钢丝绳突然断裂造成的事故。2016年4月20日，吊装作业人员在进行平台套管吊装作业时，发现套管一端位置的钢丝绳有断股现象。该股位于最外层（见图1）,当时起吊重量为4.5T。钢丝绳编号：160102120;型号:LSJ01C;规格:6X37+FC-22（锌）:长度:10.0m;安全工作载荷49.Ik

3、N。该钢丝绳属于单层股钢丝绳，外股数为6,每个外层股的钢丝总数为37根，公称直径为22mm，由一层股围绕一个纤维绳芯螺旋捻制而成，钢丝表而镀锌。该钢丝绳所挂铭牌显示检验日期为2016年1月11日，安全色标为绿色，在有效期内，于2016年4刀16从库房领出开始使用。图1钢丝绳宏观形貌下载原图1实验室检验1.1宏观检查钢丝绳断口宏观形貌如图2、图3所示。钢丝绳断口参差不齐;钢丝表面有金属光泽，部分位置表面附有油垢；肉眼观察，钢丝表面较为完整，未发现严重磨损痕迹，断口附近未发现有断丝现象。图2钢丝绳断口

4、宏观形貌下载原图图3钢丝绳表面形貌下载原图将钢丝绳断口截取下来，清洗表面油污，干燥后，置于体式显微镜下进行观察。钢丝断口上附有不同程度的铁锈、垢，部分钢丝断口附近受到不同程度的挤压磨损。断U形状不一，在此以断U形状为出发点，将钢丝绳断U主要分为单斜断口、双斜断口、颈缩断口等三类，见图4~图6。其中单斜断口与双斜断口表面存有挤压磨损损伤，对所有的断口进行统计，结果见表1。图4单斜断1_1（断U处挤压磨损损伤）下载原图阁5双斜断口（断口处挤压磨损损伤）下载原阁图6颈缩断门卜载原图表1断门类型统计下载原

5、表1.2断口微观检验选取具有代表性的断口进行清洗、干燥后，置于扫描电镜下进行观察。1.2.1颈缩断口钢丝断口具有颈缩特征，断口呈完整杯锥状，见图7。图中A区为杯部，具有纤维状特征，为起裂源处，是在正应力作用下的塑形变形。A区高倍形貌见图8，该处微观形貌均为等轴韧窝。图屮B区为瞬断区，该区是在剪应力作用K发生的快速断裂。图7低倍形貌图下载原图阁8A区高倍形貌下载原阁图9中，钢丝断口的起裂源位于钢丝中心部位。中心部位放大形貌可以看出，断U上存在大量的等轴韧窝，见图10。断U上方存在一层较厚的覆盖物。该

6、覆盖物为钢丝断裂后经挤压、磨损等变形后造成的。能谱分析知该覆盖物主要为金属氧化物，能谱分析结果见图11，由此可推断出该断门为陈旧断门，该根钢丝在整股钢丝绳断裂前已经发生断裂。图9低倍形貌下载原图图10中心区域高倍形貌下载原图图11覆盖物能谱分析结果下载原图1.2.2单斜断口该类钢丝断口一侧受到严重的挤压磨损损伤，见图12。侧面受挤压磨损面放大形貌见图13。断U有缩颈现象，钢丝起裂源位于钢丝中心部位，中心部位的纤维形貌为等轴韧窝。图12低倍形貌下载原图图13损伤处高倍形貌下载原图1.2.3双斜断口图

7、14中，钢丝断口两侧受到严重的挤压变形，最后断裂区位于断口的一端，见图中C区，此断口为拉断断口。C区高倍形貌见图15,其微观形貌均为呈一定方向性的拉长韧窝。图14低倍形貌下载原图2断裂原因分析从宏观检査结果来看:发生断裂的钢丝绳断口参差不齐，表明绳股钢丝不是同时断裂的，部分钢丝在事发前已断裂;根据钢丝绳断门形状的差异，将钢丝绳断门主要分为单斜断口、双斜断口、颈缩断口等三类，对钢丝绳断口类型进行统计，其中颈缩断口数量为20个，占总断口数量的54.05%;单斜断口数量为6个，占总断U数量的16.22%

8、;双斜断U数量为11个，占总断U数量的29.73%,说明该股钢丝绳断裂前表面受到严重损伤。从扫描电子显微镜观察结果可以看出，该股钢丝初性较好，断门上无放射区出现，断口起裂源为于断口中心区域，具有纤维状特征，其纤维形貌为等轴韧窝，断口边缘区域为最后瞬断区;钢绳中存有陈旧断口存在，印证了钢丝不是同时断裂;部分钢丝受到严重的挤压磨损损伤，造成钢丝有效承载面积减少。综合以上检测结果和分析，该钢丝绳在最后一次使用前，己有多数钢丝己发生断裂，即使未断的钢丝也因挤压磨损而使有效承载面积减小。当吊