(圖:鋼絲繩整繩破斷拉力影響因素及質(zhì)量檢測)
鋼絲繩是先由多層鋼絲捻成股,再以繩芯為中心,由一定數(shù)量股捻繞成螺旋狀的繩。按照不同的分類標準可以分為不同的類別,例如,按照材質(zhì)可分為碳素鋼鋼絲繩和不銹鋼鋼絲繩,按照捻制方法可分為單股繩、雙捻繩和三捻繩等。由于鋼絲繩具有較高的抗拉強度、抗疲勞強度和抗沖擊韌性,能夠承受多種載荷及變載荷的作用,被廣泛應(yīng)用于冶金、機械、建筑、運輸、航海和航空航天、石油和海洋工作等諸多領(lǐng)域。
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在實際應(yīng)用中,受多種因素影響,鋼絲繩發(fā)生破斷導(dǎo)致事故的情況時有發(fā)生,甚至給相關(guān)方造成嚴重損失。為了保障鋼絲繩使用的安全性,防止因破斷而造成嚴重事故,有必要對鋼絲繩破斷拉力影響因素進行分析,并對鋼絲繩進行科學(xué)的質(zhì)量檢測。
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破斷拉力影響因素
鋼絲繩發(fā)生破斷通常是受多種因素的影響,包括自身質(zhì)量、使用方法、環(huán)境、承重等,而就其自身質(zhì)量而言,通過試驗所測得鋼絲繩整繩破斷拉力的大小也同樣有多種影響因素。
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1、鋼絲繩中鋼絲的抗拉強度
鋼絲繩承載能力的獲得來自于單根鋼絲承載能力的集合,鋼絲繩中所用鋼絲的抗拉強度直接影響鋼絲繩的整繩破斷拉力。通常而言,鋼絲抗拉強度越高,鋼絲繩的破斷拉力也會越高,二者成正向關(guān)系。
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2、鋼絲繩繩芯材質(zhì)
鋼絲繩的繩芯主要分纖維芯和金屬繩芯兩大類,不同的材質(zhì)對于鋼絲繩整體性能的作用有所差別。纖維芯可以儲存較多的潤滑脂,能夠更好地對鋼絲繩起到潤滑作用,金屬繩芯鋼絲繩更耐磨、抗擠壓,破斷拉力也相對較高。
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3、鋼絲繩的捻制均勻性
鋼絲繩在捻股、合繩等環(huán)節(jié),鋼絲或股的張力大小、張力均勻與否對鋼絲繩整繩破斷拉力也有較大影響。如果未能有效控制張力大小,造成鋼絲在股中或股在繩中松緊不一致,使各部分受力不均,從而導(dǎo)致鋼絲繩整繩破斷拉力較低。
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4、鋼絲繩的結(jié)構(gòu)
鋼絲繩的結(jié)構(gòu)也是影響鋼絲繩破斷拉力的主要因素之一。鋼絲繩按股中相鄰層鋼絲之間的接觸狀態(tài)分為點接觸、線接觸或面接觸等類別,每種類別內(nèi)部鋼絲間受力方式有所區(qū)別。例如,線接觸類鋼絲繩為平行捻制,內(nèi)外層鋼絲互相接觸在一條螺旋線上,當(dāng)處于受力狀態(tài)時,其鋼絲之間的接觸應(yīng)力較于點接觸類鋼絲繩小得多,具有更大的承受載荷的能力,因此在使用條件相同情況下,線接觸鋼絲繩使用壽命比點接觸鋼絲繩長。
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5、其他影響因素
鋼絲繩內(nèi)部結(jié)構(gòu)受力較為復(fù)雜,除了以上影響因素,鋼絲繩整繩破斷拉力還受到自身其他多種因素的影響。在對其破斷拉力進行深入分析時,應(yīng)根據(jù)實際綜合多種影響因素進行判斷,對于檢測試驗所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果,也應(yīng)考慮鋼絲繩破斷拉伸試驗的夾持方式等外部因素,以更準確掌握鋼絲繩整繩破斷拉力。
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質(zhì)量檢測
根據(jù)《鋼絲繩通用技術(shù)條件》(GB/T 20118-2017),對于鋼絲繩破斷拉力的測試,可采用實測破斷拉力的方法進行。在具體試驗操作時,可用合金澆鑄法、樹脂澆注法、套管壓制法、直接夾持法和纏繞法等方法進行試驗。本文以樹脂澆注法為例,對鋼絲繩實際破斷拉力測定進行闡述。
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(1)試樣制備
去掉端部捆扎之前,在距離試樣兩端一個夾持長度處分別用低碳鋼絲將鋼絲繩牢固捆扎,且捆扎長度及數(shù)量應(yīng)符合規(guī)范要求。逐一打開繩股及股中鋼絲呈帚頭狀,在任何情況下不能對鋼絲進行矯直,允許彎成鉤形。對于纖維芯類鋼絲繩,應(yīng)從帚頭根部去掉纖維繩芯。采用合適的方法對帚頭鋼絲進行清洗,將清洗干凈的帚頭裝入模具中調(diào)正,然后將調(diào)制好的樹脂混合液緩慢注入模具中,并用細鋼絲攪動以排除澆注體內(nèi)的空氣,直至注滿為止,并需將澆注完成后的試樣放置一定時間使樹脂完全固結(jié)。
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(2)試驗過程
確保試驗環(huán)境溫度符合要求,將試樣安裝于試驗機上,并保證試樣軸線與試驗機夾頭軸線重合。先將試樣置于上下鉗口座內(nèi),并讓下鉗口座內(nèi)的試樣懸空,調(diào)整試驗機零點后再進行拉伸試驗。整個過程中應(yīng)平穩(wěn)加載,可根據(jù)試驗力值大小控制合適的加載速度,且力值增加的速率應(yīng)符合相關(guān)要求。根據(jù)試樣破斷位置及實測破斷拉力對試驗有效性進行判斷,如果試驗無效,應(yīng)重新取樣進行試驗。需要注意的是,試驗過程中應(yīng)采取有效措施,防止鋼絲繩試樣發(fā)生旋轉(zhuǎn),以免因此影響整個試驗結(jié)果的準確性。
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結(jié)語
鋼絲繩的破斷拉力大小是鋼絲繩性能的重要判斷依據(jù),也是其質(zhì)量檢測過程中需加以重視的方面。鋼絲繩性能能否長期保持安全穩(wěn)定,除了與其自身質(zhì)量密不可分,也與日常使用過程中對鋼絲繩的愛護和保養(yǎng)有直接關(guān)系。在鋼絲繩使用與存放過程中,應(yīng)盡量避免與鋒利及重型物體碰撞,防止與電焊機接觸,在高溫環(huán)境使用時應(yīng)采取隔熱措施,并經(jīng)常對鋼絲繩進行檢查,以確保其安全性。
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