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(jī)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(guò)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(huì)逐漸產(chǎn)生磨損或斷絲現(xiàn)象。當(dāng)磨損和斷絲達(dá)到一定程度后，鋼絲繩就無(wú)法保證安全性。
　　為保證鋼絲繩的安全使用，對(duì)鋼絲繩進(jìn)行檢測(cè)是非常必要的。鋼絲繩檢測(cè)一般分為懸掛前新繩檢測(cè)，在用繩質(zhì)量檢測(cè)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(cè)中

2、的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　本文通過(guò)OM、SEM、EDS等分析技術(shù)對(duì)鋼絲繩的疲勞行為特征和損傷機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的研究。對(duì)鋼絲繩的維氏硬度、化學(xué)成分、鋼絲斷口處金相顯微組織及斷口宏觀形貌等方面進(jìn)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(yīng)用提供一定的理論依據(jù)及實(shí)踐參考。
　　對(duì)規(guī)格型號(hào)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(yīng)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(kuò)展、斷裂。（2）顯微組織為索氏體+珠光體+點(diǎn)、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(duì)25噸門機(jī)提升機(jī)用規(guī)格型號(hào)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(shuō)明鋼絲繩采用了混鋼號(hào)鋼絲捻制成繩。（2）鋼絲表面酸浸顯示存在橫向裂紋、麻點(diǎn)和麻面等缺陷。橫向

4、裂紋出現(xiàn)后在使用過(guò)程中鋼絲將進(jìn)入快速的斷裂過(guò)程，有麻點(diǎn)在鋼絲繩提升重物的過(guò)程中會(huì)有明顯的應(yīng)力集中，其也會(huì)作為斷裂源擴(kuò)展最終導(dǎo)致整根鋼絲的斷裂。
　　煤礦主井斜坡巷道提升用規(guī)格型號(hào)為34 NAT6V×19+FC1670的鋼絲繩和25噸門機(jī)提升機(jī)用鋼絲繩，兩者金相組織均為索氏體+點(diǎn)、條狀滲碳體或索氏體+點(diǎn)、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(guò)程中受到強(qiáng)烈的擠壓和摩擦使鋼絲局部溫度瞬時(shí)超過(guò)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(yùn)行中尤其是彎曲時(shí)極易出現(xiàn)裂紋并導(dǎo)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(jī)提升機(jī)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(wú)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(kuò)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(kuò)展區(qū)有疲勞輝