黃建

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院玉林分院 廣西玉林 537000）

淺談機(jī)電類特種設(shè)備鋼絲繩安全檢驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新

黃建

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院玉林分院 廣西玉林 537000）

近幾年，特種設(shè)備數(shù)量越來(lái)越多，其危險(xiǎn)性也是不斷增加，其事故頻發(fā)都是鋼絲繩斷裂造成的，由此可見(jiàn)，鋼絲繩的安全對(duì)設(shè)備和人們生活的重要性不容忽視。本文就是通過(guò)分析我國(guó)特種設(shè)備的鋼絲繩安全檢測(cè)存在的安全檢驗(yàn)現(xiàn)狀，同時(shí)提出引用先進(jìn)的檢驗(yàn)技術(shù)確保鋼絲繩的安全，從而使鋼絲繩被機(jī)電類特種設(shè)備安全、有效的進(jìn)行使用。

特種設(shè)備；鋼絲繩；安全檢驗(yàn)技術(shù)；發(fā)展與創(chuàng)新

鋼絲繩作為特種設(shè)備承載的主要柔性構(gòu)件，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，特種設(shè)備在我國(guó)人民生活中的作用越來(lái)越明顯。鋼絲繩應(yīng)用的特種設(shè)備主要有電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂(lè)設(shè)備等，它的安全與大量的設(shè)備和人員都緊密相關(guān)。

1 我國(guó)特種設(shè)備的鋼絲繩安全現(xiàn)狀

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特種設(shè)備在生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。同時(shí)這些設(shè)備的重要構(gòu)成部分鋼絲繩的使用數(shù)量也越來(lái)越多，在索道、碼頭、電梯、船廠等設(shè)備生產(chǎn)中發(fā)揮的作用也日益凸顯。近幾年由于特種設(shè)備的事故頻發(fā)，鋼絲繩的安全檢測(cè)問(wèn)題也引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。

1.1 起重機(jī)事故

2004年12月27日，廣西柳州鋼材集團(tuán)公司發(fā)生了起重機(jī)坍塌的事故，造成一人死亡。該公司轉(zhuǎn)爐廠的一臺(tái)安裝完畢但沒(méi)有經(jīng)過(guò)特種設(shè)備檢驗(yàn)的定柱式的旋臂起重機(jī)，進(jìn)行工作的時(shí)候，該定柱式的旋臂起重機(jī)的吊臂整個(gè)斷落，將工人砸死。從事故現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看，定柱式旋臂起重機(jī)的旋臂掉在地上，起重機(jī)的鋼絲繩斷裂，導(dǎo)致起重機(jī)的三腳架與旋臂的連接全部失效斷裂，意外隨之發(fā)生。從這個(gè)意外事件來(lái)看就是缺乏對(duì)鋼絲繩的安全檢驗(yàn)，為了創(chuàng)造安全的生產(chǎn)環(huán)境，需要及時(shí)的對(duì)機(jī)械設(shè)備的部件進(jìn)行安全檢測(cè)。

1.2 電梯事故

隨著生活品質(zhì)的提高，在國(guó)內(nèi)各地區(qū)電梯的應(yīng)用數(shù)量逐漸增加，同時(shí)鋼絲繩安全問(wèn)題的潛在危機(jī)也是日益凸顯出來(lái)。比如在2013年2月26日，株洲城區(qū)一家超市的升降機(jī)鋼絲繩突然斷裂，導(dǎo)致一名女子當(dāng)場(chǎng)身亡。像這樣的事故發(fā)生的頻率隨著電梯數(shù)量增加而越來(lái)越高。借助表1、圖1分析電梯事故發(fā)生的情況。

表1 近4年的電梯平均死亡人數(shù)

圖1 2013年上半年較大事故分布情況

電梯事故起數(shù)占特種設(shè)備安全事故總起數(shù)的30.77%，特種設(shè)備事故起數(shù)的第二位，截至2015年底，全國(guó)電梯總量超過(guò)400萬(wàn)臺(tái)，我國(guó)電梯保有量、年產(chǎn)量、年增長(zhǎng)量均為世界第一。但是，我國(guó)電梯高負(fù)荷、大運(yùn)量、長(zhǎng)周期使用普遍存在，老舊電梯數(shù)量激增，電梯安全主體責(zé)任不能有效落實(shí)，2015年全國(guó)共發(fā)生電梯事故58起，死亡46人。由電梯事故造成的損失，以及電梯事故的分布情況來(lái)看，為了改善這種情況，加強(qiáng)電梯設(shè)備的安全性檢測(cè)是大勢(shì)所趨。

電梯維保行業(yè)惡性競(jìng)爭(zhēng)，劣幣驅(qū)逐良幣，維保工作不到位，導(dǎo)致電梯事故和故障時(shí)有發(fā)生。今天，電梯產(chǎn)品占全國(guó)總量65%以上的10家企業(yè)參加這次活動(dòng)，在電梯行業(yè)試點(diǎn)推進(jìn)企業(yè)維保標(biāo)準(zhǔn)自我聲明和服務(wù)質(zhì)量公開(kāi)承諾，促進(jìn)企業(yè)誠(chéng)信體系建設(shè)和電梯行業(yè)健康發(fā)展。

1.3 游樂(lè)設(shè)施事故

針對(duì)已經(jīng)發(fā)生的西安秦嶺歡樂(lè)世界游樂(lè)設(shè)施甩落游客，北京香山游客乘纜車(chē)墜亡事件。引發(fā)安全問(wèn)題的原因就包括一些游樂(lè)場(chǎng)所，為了追求驚險(xiǎn)刺激，不斷的創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)形式，不斷地突破人類生理極限參數(shù)，一些新技術(shù)缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)，從而增加了風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，安全性降低。

2 電梯鋼絲繩安全隱患分析

2.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)降低

鋼絲繩在設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中，由于各種負(fù)荷而承擔(dān)著高強(qiáng)度的力學(xué)作用，從它開(kāi)始進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候就伴隨著潛在的安全隱患。比如：磨損、斷絲、銹蝕等缺陷的積累，容易導(dǎo)致整個(gè)鋼絲繩斷裂的情況發(fā)生。鋼絲繩的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，使用設(shè)備的多樣性以及檢測(cè)方法比較落后，從而使鋼絲繩的安全檢測(cè)精確度較低，在使用過(guò)程中出現(xiàn)隱患、低效等問(wèn)題。

鋼絲繩內(nèi)外部的斷絲現(xiàn)象，絕大部分僅僅因?yàn)槭艿綇澢?、拉伸、扭轉(zhuǎn)等純力學(xué)作用而產(chǎn)生。疲勞不僅會(huì)形成大量斷絲、斷股，甚至?xí)查g形成整繩斷裂，這已被國(guó)內(nèi)外技術(shù)專家所共識(shí)。

2.2 磨損情況嚴(yán)重

鋼絲繩屬于典型的不旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，內(nèi)層繩股的負(fù)重大，易失效；鋼絲繩斷口顯示內(nèi)股呈現(xiàn)粉碎性疲勞斷裂（低周疲勞）。很多斷繩事故顯示，在用鋼絲繩疲勞損傷的產(chǎn)生基本無(wú)法避免，潛伏性很強(qiáng)，危險(xiǎn)征兆相當(dāng)隱避，暴發(fā)速度卻往往很高。

3 鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新

在很長(zhǎng)一段時(shí)間，世界各地的高科技工作者在鋼絲繩的安全檢測(cè)的方法探究中，嘗試多種方法來(lái)確保鋼絲繩的安全系數(shù)最大，同時(shí)也可以增加鋼絲繩的使用時(shí)間。無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都發(fā)現(xiàn)了鋼絲繩無(wú)損的檢測(cè)方式，主要有磁和電磁檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法，光學(xué)檢測(cè)法等，但是真正投入應(yīng)用的只有電磁檢測(cè)技術(shù)，其他的無(wú)損檢測(cè)方法只是局限在實(shí)驗(yàn)室的探究。

雖然電磁檢驗(yàn)技術(shù)已相對(duì)成熟，但是它依然有很多不足和局限性，都不能實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩的剩余利用能力和質(zhì)量的安全檢測(cè)。其中存在的問(wèn)題分為以下幾個(gè)問(wèn)題：

3.1 LF定量判斷很難

LF定量檢測(cè)的主要是根據(jù)鋼絲繩斷裂的根數(shù)來(lái)判斷的，但是在實(shí)際生產(chǎn)中，鋼絲繩斷裂的數(shù)量是很難判定的數(shù)值，現(xiàn)在普遍的檢測(cè)方法主要是在霍爾元件的漏磁通法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行斷絲的檢測(cè)。其判斷的依據(jù)是鋼絲繩斷裂后向外擴(kuò)散的漏磁通的大小。從物理學(xué)的角度來(lái)看，斷絲在截面的位置決定了單根斷絲漏磁通的大小，其中鋼絲直徑的大小、磁化的飽和程度以及鋼絲繩制作的受力結(jié)構(gòu)等眾多不確定因素，如果鋼絲繩斷裂的數(shù)量比較少，但是分布位置較多，就很難對(duì)其安全性進(jìn)行判斷。

3.2 LMA值判定值復(fù)雜

LMA檢測(cè)結(jié)果主要是指探頭長(zhǎng)度導(dǎo)致的鋼絲繩金屬截面出現(xiàn)的缺陷均值，現(xiàn)在對(duì)損傷的最大定量分析的數(shù)值范圍主要是在以50mm為準(zhǔn)，但是當(dāng)損傷的長(zhǎng)度小于50mm的時(shí)候，鋼絲繩出現(xiàn)問(wèn)題的可能性就會(huì)被忽視，國(guó)外的一些專家認(rèn)為獲得精確的定量值來(lái)判斷鋼絲繩斷裂是不可能的。

3.3 傳感器的靈敏度較低

強(qiáng)磁探傷儀主要是借助磁感應(yīng)線圈來(lái)完成檢測(cè)，但是在實(shí)際操作過(guò)程中，檢測(cè)速度對(duì)輸出的信號(hào)產(chǎn)生了不良影響，如果使用霍爾元件，磁感應(yīng)的靈敏度就很低，當(dāng)相同的量級(jí)的干擾信號(hào)出現(xiàn)，就會(huì)難以分辨和獲得真實(shí)的檢測(cè)信號(hào)。

3.4 檢測(cè)性能不穩(wěn)定

由于強(qiáng)磁探傷儀的組成材料自身就存在很大的不確定性，霍爾元件輸出的信號(hào)受多種因素影響，比如環(huán)境溫度和結(jié)果應(yīng)力等，另一方面后面的信號(hào)多其放大工藝的溫度也會(huì)出現(xiàn)變化，所以容易使儀器檢測(cè)的結(jié)果出現(xiàn)問(wèn)題，可靠性低。

3.5 穿透力較弱

強(qiáng)磁探測(cè)儀由于其傳感器的靈敏度較低，只有緊貼鋼絲繩才可以對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，從而使被測(cè)鋼絲繩的自由運(yùn)動(dòng)的間隙減小，如果出現(xiàn)鋼絲繩翹絲、松股和變形的情況，就會(huì)影響它的使用狀況，同時(shí)也會(huì)對(duì)檢測(cè)人員和檢測(cè)設(shè)備造成安全威脅。

3.6 儀器不方便生產(chǎn)操作

勵(lì)磁裝置是強(qiáng)磁探傷儀的重要組成部分，由于這個(gè)裝置本身體積就比較大，檢測(cè)的探頭也會(huì)隨鋼絲繩的繩徑變大而變重。以檢測(cè)繩徑大小為45mm的探傷儀為例，探頭的重量大約在20～36kg之間，由于體積較大，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中的難度加大，同時(shí)也對(duì)儀器的運(yùn)輸、攜帶、安裝和維護(hù)造成了不利影響。

4 總結(jié)

面對(duì)當(dāng)前鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀與國(guó)家特種設(shè)備安全管理目標(biāo)的不對(duì)稱，探索和創(chuàng)新科學(xué)的鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)新方法成為形勢(shì)的需要和歷史的必然。以技術(shù)上的創(chuàng)新成果為契機(jī)，自主創(chuàng)新、安全生產(chǎn)、節(jié)能減排、和諧社會(huì)等一系列政策精神，成為關(guān)系國(guó)計(jì)民生，引導(dǎo)全社會(huì)共同關(guān)注的時(shí)代主題。

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TU85

A

1004-7344（2016）04-0239-02

2016-1-13

黃 建（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事電梯、起重機(jī)等機(jī)電特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)工作。