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摘要：钢丝绳在起重机系统中应用广泛，其超强的承载和环绕能力为起重机提升系统的运作提供了条件，几乎所有的起重机都需要钢丝绳来承重，因此，钢丝绳在起重机运行中起着关键性的作用。然而钢丝绳的损耗与失效是客观存在的，起重机运行中钢丝绳一旦失效，后果将不堪设想，为了预防钢丝绳直接失效带来的工业损失，有关钢丝绳的失效分析和检测技术的研究值得我们深入探讨。
关键词：起重机；钢丝绳；失效；检测技术
钢丝绳提升系统是起重机械系统中不可或缺且关系到工业生产效率、安全性能和可靠性能的一种重要传动方式。自我国加入WTO以来以及全球经济一体化发展的需求，起重机提升系统也逐渐向高效化、大型化方向发展。与此同时，现有钢丝绳的结构性能和设计方式出现的缺陷阻碍了其发展。美国权威机构对全球8000多家钢丝绳实验室和使用现场的采样分析，大约10%的在用钢丝绳强度损耗超过15%，处于危险状态；有2%的在用钢丝绳强度损耗超过30%，处于极度危险状态。美国还对800多个钢丝绳使用现场采取多种信息资料进行统计分析，结果表明钢丝绳断绳的突发事故为12%，隐患事故为10%。而另外一种情况是，却有70%被更换的钢丝绳仅只出现很小甚至根本没有出现损耗。由此可见，起重机钢丝绳的失效机理研究和钢丝绳的检测尤为重要。
一、起重机钢丝绳
钢丝绳因其自重轻、强度大、承载能力强、工作安全可靠等性能被广泛应用于煤矿、冶金、石油、交通运输、港口运输等国民经济命脉的各个领域中。在役钢丝绳因受工况影响，会导致其强度降低，甚至产生断裂，究其原因是受到各种物理和化学损伤。在实际使用中，钢丝绳除承受简单的拉伸、扭转和弯曲应力外，还同时受到多种复杂的应力，如钢丝绳内部的挤压应力和相互摩擦力，随载荷重量不同而承受的冲击负荷以及交变负荷作用，这些不同的应力组合都会对钢丝绳的使用寿命和疲劳强度产生影响。
二、钢丝绳失效原因分析
钢丝绳由于其自身重量轻、承载能力强，而且利于环绕，使用起来比较可靠，在起重机中发挥着重要作用，被广泛应用于冶金、开矿、运输等工程项目中。在起重机的长久使用过程中，钢丝绳会出现强度降低甚至断裂等失效情况，钢丝绳失效的原因主要来源于两个方面。第一是物理原因，起重机在提升和下降的过程中，钢丝绳需要承受拉伸、扭转、摩擦等作用力，随着提升重物质量的变化，钢丝绳所受到的作用力也相应改变，长久使用对于钢丝绳的磨损很大；
第二是化学原因，由于起重机工作过程中钢丝绳大多暴露在空气中，有些特殊工作环境还会受到水、化学物的影响，使得钢丝绳的氧化加剧，氧化物的附着造成了钢丝绳提升系统的失效。鉴于物理和化学的原因，钢丝绳在起重机长久工作中由于自身的受力和外界环境的影响会逐渐失效，即钢丝绳的寿命是有限的。不同的钢丝绳型号所能承载的重量是不同的，應用的领域也会有所区别，在具体的实践中，我们需要根据工作强度和环境选择合适的钢丝绳，避免起重机超负荷工作，如果起重机超负荷工作的情况，那么钢丝绳的使用寿命将会大大缩短。
三、钢丝绳检测技术
（一）钢丝绳磁检测技术
磁检测技术是一种常用的钢丝绳失效检测技术，根据钢丝绳的磁场分布，可以有效的检测出钢丝绳的缺陷。一般来说，磁检测技术主要是将被测的钢丝绳磁化处理之后，观察检测材料表面的磁场分布，如果钢丝绳材料材质连续、均匀，也就是说完好无损时，钢丝绳材料的磁感应线会被束缚在材料内部，钢丝绳材料表面几乎没有磁场分布；然而当钢丝绳材料存在缺陷时，磁路的磁通变形，磁感应线不在完全束缚于钢丝绳材料内部，而是泄漏到材料表面空间之中，这样的现象出现说明钢丝绳面临失效，当然具体的判别还需要更加精细的仪器。利用磁检测技术的原理，国内外许多专家学者展开了钢丝检测技术的研究，通过霍尔传感元件、感应线圈等元件的应用，一些钢丝无损检测仪器不断地被发明利用。随着现代科技的发展，将微处理器、显示器、通信电路等与霍尔元件、感应线圈结合起来，为钢丝绳检测技术的发展打开了一片新的大门，许多科学技术与磁检测技术原理结合起来，不断地涌现了越来越精密的检测仪器。目前将磁检测技术检测与在线监控系统联系起来，可以实现钢丝的自动检测，一旦发现状况，系统可以自动报警，避免了意外的发生，有效地提高了生产的安全性。磁检测技术还在不断的研究与发展之中，随着科技的更新，未来的磁检测技术还将不断完善。
（二）钢丝非磁检测技术
除了磁检测技术以外，钢丝检测还有很多非磁检测方法，其中以声发射检测技术、声发射——超声检测法和电流检测法三种为主要检测法。其中电流检测法由于采用的是电源管理芯片的方法，受到了许多学者的关注，相关的研究起步也相对较早，电流检测的方式虽然起步较早，但是在研究与应用中遇到了很大的困难，有关实践应用还有待进一步研究。声发射技术将钢丝绳失效前的AE信号进行捕捉，通过实验发现利用这个临界的AE信号进行报警是行得通的，当然后续还做了许多的实验，其中依旧存在一些问题，具体的应用还需要不断的深入研究。声发射——超声检测技术（AU）结合了声发射检测技术的优点，利用压电换能器产生的力波与材料之间的相互作用，将波型输出到传感器，目前这种方式还需要更加深入的研究，对于复合钢丝材料的结构损伤检测来说是一种有效的方法。
四、结束语
钢丝绳在使用中存在强烈的挤压摩擦损伤和相变硬化，导致部分受损钢丝横截面积减小，承载能力降低，继而发生过载导致钢丝断裂，最终导致钢丝绳整体过载断裂。建议在使用钢丝绳时，应严格按照钢丝绳操作规范执行操作任务；新钢丝绳要在低速、中载条件下运行一段时间，使新钢丝绳适应使用状态后，再逐步提高钢丝绳运行速度和加大提升载荷；使用过程中应及时检查，发现超出标准规定数量的断丝或严重磨损时，应及时更换钢丝绳。
参考文献：
[1]吕晓晖.起重机钢丝绳失效分析与检测技术[D].杭州电子科技大学，2014.
[2]倪忠进.钢丝绳力学特性及失效机理研究[D].昆明理工大学，2008.
（作者单位：江苏省特种设备安全监督检验研究院徐州分院）
关键词：起重机；钢丝绳；失效；检测技术
钢丝绳提升系统是起重机械系统中不可或缺且关系到工业生产效率、安全性能和可靠性能的一种重要传动方式。自我国加入WTO以来以及全球经济一体化发展的需求，起重机提升系统也逐渐向高效化、大型化方向发展。与此同时，现有钢丝绳的结构性能和设计方式出现的缺陷阻碍了其发展。美国权威机构对全球8000多家钢丝绳实验室和使用现场的采样分析，大约10%的在用钢丝绳强度损耗超过15%，处于危险状态；有2%的在用钢丝绳强度损耗超过30%，处于极度危险状态。美国还对800多个钢丝绳使用现场采取多种信息资料进行统计分析，结果表明钢丝绳断绳的突发事故为12%，隐患事故为10%。而另外一种情况是，却有70%被更换的钢丝绳仅只出现很小甚至根本没有出现损耗。由此可见，起重机钢丝绳的失效机理研究和钢丝绳的检测尤为重要。
一、起重机钢丝绳
钢丝绳因其自重轻、强度大、承载能力强、工作安全可靠等性能被广泛应用于煤矿、冶金、石油、交通运输、港口运输等国民经济命脉的各个领域中。在役钢丝绳因受工况影响，会导致其强度降低，甚至产生断裂，究其原因是受到各种物理和化学损伤。在实际使用中，钢丝绳除承受简单的拉伸、扭转和弯曲应力外，还同时受到多种复杂的应力，如钢丝绳内部的挤压应力和相互摩擦力，随载荷重量不同而承受的冲击负荷以及交变负荷作用，这些不同的应力组合都会对钢丝绳的使用寿命和疲劳强度产生影响。
二、钢丝绳失效原因分析
钢丝绳由于其自身重量轻、承载能力强，而且利于环绕，使用起来比较可靠，在起重机中发挥着重要作用，被广泛应用于冶金、开矿、运输等工程项目中。在起重机的长久使用过程中，钢丝绳会出现强度降低甚至断裂等失效情况，钢丝绳失效的原因主要来源于两个方面。第一是物理原因，起重机在提升和下降的过程中，钢丝绳需要承受拉伸、扭转、摩擦等作用力，随着提升重物质量的变化，钢丝绳所受到的作用力也相应改变，长久使用对于钢丝绳的磨损很大；
第二是化学原因，由于起重机工作过程中钢丝绳大多暴露在空气中，有些特殊工作环境还会受到水、化学物的影响，使得钢丝绳的氧化加剧，氧化物的附着造成了钢丝绳提升系统的失效。鉴于物理和化学的原因，钢丝绳在起重机长久工作中由于自身的受力和外界环境的影响会逐渐失效，即钢丝绳的寿命是有限的。不同的钢丝绳型号所能承载的重量是不同的，應用的领域也会有所区别，在具体的实践中，我们需要根据工作强度和环境选择合适的钢丝绳，避免起重机超负荷工作，如果起重机超负荷工作的情况，那么钢丝绳的使用寿命将会大大缩短。
三、钢丝绳检测技术
（一）钢丝绳磁检测技术
磁检测技术是一种常用的钢丝绳失效检测技术，根据钢丝绳的磁场分布，可以有效的检测出钢丝绳的缺陷。一般来说，磁检测技术主要是将被测的钢丝绳磁化处理之后，观察检测材料表面的磁场分布，如果钢丝绳材料材质连续、均匀，也就是说完好无损时，钢丝绳材料的磁感应线会被束缚在材料内部，钢丝绳材料表面几乎没有磁场分布；然而当钢丝绳材料存在缺陷时，磁路的磁通变形，磁感应线不在完全束缚于钢丝绳材料内部，而是泄漏到材料表面空间之中，这样的现象出现说明钢丝绳面临失效，当然具体的判别还需要更加精细的仪器。利用磁检测技术的原理，国内外许多专家学者展开了钢丝检测技术的研究，通过霍尔传感元件、感应线圈等元件的应用，一些钢丝无损检测仪器不断地被发明利用。随着现代科技的发展，将微处理器、显示器、通信电路等与霍尔元件、感应线圈结合起来，为钢丝绳检测技术的发展打开了一片新的大门，许多科学技术与磁检测技术原理结合起来，不断地涌现了越来越精密的检测仪器。目前将磁检测技术检测与在线监控系统联系起来，可以实现钢丝的自动检测，一旦发现状况，系统可以自动报警，避免了意外的发生，有效地提高了生产的安全性。磁检测技术还在不断的研究与发展之中，随着科技的更新，未来的磁检测技术还将不断完善。
（二）钢丝非磁检测技术
除了磁检测技术以外，钢丝检测还有很多非磁检测方法，其中以声发射检测技术、声发射——超声检测法和电流检测法三种为主要检测法。其中电流检测法由于采用的是电源管理芯片的方法，受到了许多学者的关注，相关的研究起步也相对较早，电流检测的方式虽然起步较早，但是在研究与应用中遇到了很大的困难，有关实践应用还有待进一步研究。声发射技术将钢丝绳失效前的AE信号进行捕捉，通过实验发现利用这个临界的AE信号进行报警是行得通的，当然后续还做了许多的实验，其中依旧存在一些问题，具体的应用还需要不断的深入研究。声发射——超声检测技术（AU）结合了声发射检测技术的优点，利用压电换能器产生的力波与材料之间的相互作用，将波型输出到传感器，目前这种方式还需要更加深入的研究，对于复合钢丝材料的结构损伤检测来说是一种有效的方法。
四、结束语
钢丝绳在使用中存在强烈的挤压摩擦损伤和相变硬化，导致部分受损钢丝横截面积减小，承载能力降低，继而发生过载导致钢丝断裂，最终导致钢丝绳整体过载断裂。建议在使用钢丝绳时，应严格按照钢丝绳操作规范执行操作任务；新钢丝绳要在低速、中载条件下运行一段时间，使新钢丝绳适应使用状态后，再逐步提高钢丝绳运行速度和加大提升载荷；使用过程中应及时检查，发现超出标准规定数量的断丝或严重磨损时，应及时更换钢丝绳。
参考文献：
[1]吕晓晖.起重机钢丝绳失效分析与检测技术[D].杭州电子科技大学，2014.
[2]倪忠进.钢丝绳力学特性及失效机理研究[D].昆明理工大学，2008.
（作者单位：江苏省特种设备安全监督检验研究院徐州分院）