重要用途鋼絲繩的失效分析.pdf

1、鋼絲繩使用非常普遍，在起重，機械，建筑，工程，礦山及日常乘坐的電梯中，都起著重要作用。在使用過程中鋼絲繩受到拉伸、彎曲等作用，鋼絲繩與卷筒等其它材料或鋼絲繩的股及鋼絲之間互相產(chǎn)生摩擦，鋼絲繩表面會逐漸產(chǎn)生磨損或斷絲現(xiàn)象。當磨損和斷絲達到一定程度后，鋼絲繩就無法保證安全性。
　　為保證鋼絲繩的安全使用，對鋼絲繩進行檢測是非常必要的。鋼絲繩檢測一般分為懸掛前新繩檢測，在用繩質(zhì)量檢測及斷裂鋼絲繩失效原因分析，斷裂鋼絲繩的失效分析是檢測中

2、的重點和難點。
　　本文通過OM、SEM、EDS等分析技術對鋼絲繩的疲勞行為特征和損傷機理進行系統(tǒng)的研究。對鋼絲繩的維氏硬度、化學成分、鋼絲斷口處金相顯微組織及斷口宏觀形貌等方面進行研究，判斷鋼絲繩中鋼絲發(fā)生損傷及斷裂的原因，為鋼絲繩的生產(chǎn)及應用提供一定的理論依據(jù)及實踐參考。
　　對規(guī)格型號為32 NAT6×37+IWR的石油鉆井用鋼絲繩分析表明：（1）能譜顯示非金屬夾雜物主要為氧化鐵和氧化亞鐵。這兩種鐵的氧化物夾雜破壞了金

3、屬的連續(xù)性，受工作環(huán)境的影響以及工作應力和外部磨損的作用，由鋼絲磨損處的非金屬夾雜聚集區(qū)萌生裂紋，并擴展、斷裂。（2）顯微組織為索氏體+珠光體+點、條狀鐵素體，在斷口橫截面心部區(qū)域內(nèi)有小塊狀馬氏體存在。
　　對25噸門機提升機用規(guī)格型號為326×29 F-EPIWRC1770 U SZ的鋼絲繩分析表明：（1）外層股內(nèi)層絲的 Mn含量偏低，說明鋼絲繩采用了混鋼號鋼絲捻制成繩。（2）鋼絲表面酸浸顯示存在橫向裂紋、麻點和麻面等缺陷。橫向

4、裂紋出現(xiàn)后在使用過程中鋼絲將進入快速的斷裂過程，有麻點在鋼絲繩提升重物的過程中會有明顯的應力集中，其也會作為斷裂源擴展最終導致整根鋼絲的斷裂。
　　煤礦主井斜坡巷道提升用規(guī)格型號為34 NAT6V×19+FC1670的鋼絲繩和25噸門機提升機用鋼絲繩，兩者金相組織均為索氏體+點、條狀滲碳體或索氏體+點、條狀鐵素，斷口處局部受到了擠壓磨損，磨損處的白亮硬化層是鋼絲繩在使用過程中受到強烈的擠壓和摩擦使鋼絲局部溫度瞬時超過相變溫度，隨后

5、快速冷卻產(chǎn)生的硬脆馬氏體組織，硬而脆的馬氏體組織在鋼絲繩運行中尤其是彎曲時極易出現(xiàn)裂紋并導致整根鋼絲的斷裂。
　　石油鉆井用鋼絲繩和煤礦主井斜坡巷道提升用鋼絲繩以及25噸門機提升機用鋼絲繩，三者斷口形貌和表面損傷表明鋼絲斷口大多數(shù)為平齊斷口和斜斷口，無縮頸特征，斷口邊緣處有磨損損傷痕跡，且磨損處有變色現(xiàn)象，具有疲勞斷裂特征，即具備裂紋萌生的疲勞源區(qū)、疲勞裂紋擴展區(qū)以及最后的終斷區(qū)。疲勞裂紋源在鋼絲表面損傷缺陷處，并且擴展區(qū)有疲勞輝