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機電類特種設(shè)備鋼絲繩安全檢驗技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)
發(fā)布時間：2020-02-17 14:38 文章來源：未知 文章作者：admin 點擊數(shù)：
特種設(shè)備在《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》 中定義為涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設(shè)施和場（廠）內(nèi)專用機動
特種設(shè)備在《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》
中定義為“涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設(shè)施和場（廠）內(nèi)專用機動車輛”。其中“電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設(shè)施和場（廠）內(nèi)專用機動車輛”為機電類特種設(shè)備，鋼絲繩作為這些設(shè)備的重要承載構(gòu)件，其安全性能直接關(guān)系到設(shè)備和人員的安全。
隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，近年來我國在用特種設(shè)備規(guī)模不斷擴大。根據(jù)國家質(zhì)檢總局公布的《2008年全國特種設(shè)備安全狀況》，2008年全國已辦理使用登記的特種設(shè)備數(shù)量達到521.11萬臺，比2007年增加17.
5%。但特種設(shè)備安全形勢依然很嚴峻，2008年共發(fā)生特種設(shè)備事故307起，死亡317人，受傷461人，直接經(jīng)濟損失9789.48萬元，與2007年同期相比，事故總起數(shù)增加20%。其中，起重機械、電梯事故呈高發(fā)態(tài)勢，在307起事故中，起重機械事故54起，電梯事故38起，占事故總數(shù)的30%。
1機電類特種設(shè)備鋼絲繩安全現(xiàn)狀
我國在用機電類特種設(shè)備鋼絲繩安全現(xiàn)狀不容樂觀。根據(jù)2008年公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國在用電梯115.31萬臺，比上年增加25.71%，占在用特種設(shè)備的比重達到22.1%，而2008年電梯事故占特種設(shè)備事故總數(shù)的12.9%，居于八類特種設(shè)備的第二位。我國目前保有大量于上世紀九十年代和本世紀初開始服役的電梯，鋼絲繩的更新成為一個普遍面臨的問題，不加區(qū)別地全部更換無疑耗費巨大。電梯鋼絲繩新裂嚴重威脅著乘客的生命安全。如：據(jù)日本《朝日新聞》報道，日本國土交通省對外公布，2006年日本僅5大電梯公司就發(fā)生42起電梯鋼絲繩部分新裂事故。2006年11月26日，云南省委機關(guān)辦公樓電梯發(fā)生鋼絲繩新裂，造成4人死亡；2007年5月30日，四川某公司貨梯鋼絲繩斷裂，箱體墜落，造成3人死亡。
2008年我國在用起重機械已達到118.
28萬臺，比上年增加23.48%，占在用特種設(shè)備的比重達到22.7%；2008年我國起重機械事故所占比重已達17.6%，是特種設(shè)備中安全事故最集中的領(lǐng)域?！?008年全國特種設(shè)備安全狀況》顯示，因未按規(guī)定檢驗或因客觀原因無法實施檢驗，致使未及時發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備缺陷引發(fā)的事故21起，占事故總起數(shù)的6.8%。其中主要是起重機械鋼絲繩檢驗、維護不當導致鋼絲繩斷裂的問題，經(jīng)統(tǒng)計重機械鋼絲繩新裂事故占全部設(shè)備質(zhì)量事故的40%。如：2008年11月7日，云南昆明市官渡區(qū)子君村經(jīng)濟適用房工地施工單位云南同興建筑實業(yè)（集團）有限公司在起吊鋼筋時鋼絲繩斷裂，將地面的3名工人砸死，1人輕傷。2009年5月24日，武漢市東西湖區(qū)一建筑工地提升機鋼絲繩突然斷裂，吊籠墜落，兩名正在作業(yè)的工人當場死亡。
我國客運索道目前仍是新興產(chǎn)業(yè)，
2008年在用客運索道為793條，為我國的山地客運、江河擺渡、景區(qū)旅游等事業(yè)發(fā)揮著重要的作用。鋼絲繩新裂對索道安全構(gòu)成巨大危害。索道本身處于相對惡劣的運行環(huán)境之中，自然侵蝕情況嚴重，而我國客運索道目前已集體進入故障易發(fā)期和多發(fā)期，近年來陸續(xù)出現(xiàn)事故征侯。國內(nèi)外因索道鋼絲繩斷裂造成特別重大的事故已屢見不鮮。
2機電類特種設(shè)備鋼絲繩安全隱患的成因分析
鋼絲繩在使用過程中主要因為各種載荷而承受高強度的力學作用，從投入運行開始就伴隨產(chǎn)生各種缺陷。如疲勞、斷絲、磨損、銹蝕、脆變和形變等，缺陷的積累最終導致整繩新裂的嚴重的后果。鋼絲繩結(jié)構(gòu)的復雜性、運行環(huán)境的多樣性以及檢測方法的局限性，使得對鋼絲繩缺陷的檢測非常困難，并因此導致了鋼絲繩在使用過程中“隱患、浪費、低效”的問題。日本國土交通省正在研究將電梯鋼絲繩部分斷裂作為法律規(guī)定的“與重大事故密切關(guān)聯(lián)”的事項并將對其的報告義務化。日本電梯協(xié)會對前面提及的42起電梯鋼絲繩部分斷裂的事故原因進行了調(diào)查：年久老化的為15起，異物混入的為7起，安裝時造成鋼絲繩損傷的為4起，生銹、異常磨損的各2起，原因不明的12起。由此可見造成鋼絲繩斷裂的具體原因多樣并復雜。其中，金屬疲勞是導致斷絲增多，引發(fā)在用鋼絲繩新裂的最常見隱患。鋼絲繩內(nèi)外部的新絲現(xiàn)象，絕大部分僅僅是因為受到彎曲、拉伸、扭轉(zhuǎn)等純力學的作用，對鋼絲性能的直接影響就是產(chǎn)生金屬疲勞，這已是國內(nèi)外技術(shù)專家的共識。疲勞在積累過程中很難被檢測，然而積累到一定程度常常迅速形成密集的斷絲，在來不及被發(fā)現(xiàn)和處理的情況下造成斷繩。在用鋼絲繩疲勞損傷的產(chǎn)生基本無法避免，潛伏性很強，危險征兆相當隱避，暴發(fā)速度卻往往很高。從斷絲開始，在鋼絲繩主要從內(nèi)部崩漬。
3機電類特種設(shè)備鋼絲繩安全檢驗技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新
綜上所述，鋼絲繩安全隱患具有“復雜性、潛伏性、內(nèi)部性”的特征，是名副其實的“隱患”。對運行過程安全隱患的預防預控，必須依靠科學可靠的無損檢測技術(shù)手段。
3機電類特種設(shè)備鋼絲繩安全檢驗技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新
整整一個世紀以來，世界各國科技工作者一直在探索檢驗鋼絲繩的各種方法，努力使鋼絲繩既延長壽命，又要確保在發(fā)生新裂之前被及時地更換下來。通常，對鋼絲繩的檢驗分為外部檢驗和內(nèi)部檢驗。外部檢驗是指觀察鋼絲繩表面的腐蝕、變形等外部缺陷，用游標卡尺測量鋼絲繩直徑減小量來檢驗其磨損程度，并目測檢查鋼絲繩的可見斷絲數(shù)是否超過報廢標準。從鋼絲繩檢驗和報廢的經(jīng)驗，鋼絲繩內(nèi)部損傷主要由于腐蝕和正常的疲勞造成，這是許多鋼絲繩失效的首要原因。通常的外部檢驗發(fā)現(xiàn)不了內(nèi)部損傷的程度，甚至到了迫近斷裂的危險地步也是如此，所以，鋼絲繩內(nèi)部檢驗非常必要。傳統(tǒng)內(nèi)部檢驗的方法是：將兩個適當尺寸的夾鉗相隔100~
200mm牢固地夾在鋼絲繩上，朝著與鋼絲繩拾向相反方向?qū)A鉗施力，外層繩股便會散開脫離繩芯，再用探針清除鋼絲繩內(nèi)部的碎屑后進行觀測。操作時，用力必須適度，以避免繩股被過度移位造成永久變形。傳統(tǒng)內(nèi)部檢驗方法缺點較多，如無法檢驗繩股內(nèi)層絲損傷狀況；操作較繁瑣，效率低，不便對全長各個部位進行檢查；操作不當可能會導致鋼絲繩結(jié)構(gòu)破壞；由于內(nèi)部損傷隱蔽性更大，檢驗人員受經(jīng)驗制約，不一定能準確發(fā)現(xiàn)缺陷等。因此，鋼絲繩內(nèi)部檢驗必須采用無損檢測技術(shù)。無損檢測技術(shù)是利用物質(zhì)的某些物理性質(zhì)因存在缺陷或組織結(jié)構(gòu)上的差異使其物理量發(fā)生變化這一現(xiàn)象，在不損傷被檢物使用性能及形態(tài)的前提下，通過測量這些變化來了解和評價被檢測的材料、產(chǎn)品和設(shè)備構(gòu)件的性質(zhì)、狀態(tài)、質(zhì)量或內(nèi)部結(jié)構(gòu)等的一種特殊的檢測技術(shù)。國內(nèi)外已有的鋼絲繩無損檢測技術(shù)方法包括了磁或電磁檢測法、超聲波檢測法、聲發(fā)射檢測法、電渦流檢測法、射線檢測法、光學檢測法等。直到近年，除了電磁檢測技術(shù)之外，其余無損檢測技術(shù)依然限于實驗室研究。1986年至1996年期間，以加拿大礦業(yè)能源技術(shù)中心為主的研究小組通過強磁勵磁技術(shù)條件下的電磁檢測探頭，實現(xiàn)了對鋼絲繩顯著缺陷的定性及半定量檢測，以此為原型的檢測儀器近年在國內(nèi)外一些技術(shù)服務機構(gòu)和工業(yè)現(xiàn)場得到了部分推廣和應用。然而，強磁無損探傷技術(shù)仍然具有明顯的局限和不足，突出表現(xiàn)為對鋼絲繩的表面損傷有了一定的檢測能力，而對鋼絲繩的內(nèi)部損傷則無法進行準確的定量檢測，尤其是對鋼絲繩影響最大的疲勞損傷則根本無法檢測，因此不能實現(xiàn)準確評估被測鋼絲繩的剩余承載能力和使用壽命的檢測目標。
中國煤炭行業(yè)標準MT/T970-2005《鋼絲繩（纜）在線無損定量檢測方法和判定規(guī)則》，由國家發(fā)改委于2006年1月17日公告發(fā)布，并于2006年7月1日正式執(zhí)行。這是世界第一部帶有判定規(guī)則的鋼絲繩檢測方法標準其技術(shù)等級遠遠高于西方發(fā)達國家的同類標準，而標準所依據(jù)的技術(shù)基礎(chǔ)是一種全新的鋼絲繩弱磁檢測技術(shù)。弱磁檢測技術(shù)，是由我國科技人員成功發(fā)現(xiàn)空間磁場態(tài)勢的運動變化規(guī)律，在鐵磁性物質(zhì)無損探傷領(lǐng)域取得的重大創(chuàng)新成果，成為目前世界上唯一能夠準確評估鋼絲繩剩余承載能力和使用壽命的無損探傷技術(shù)。該技術(shù)以國際公認的鋼絲繩安全承載能力的校核原則為檢測依據(jù)，能夠通過對鋼絲繩內(nèi)外部斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種損傷導致的實際承載金屬有效截面積損失率的定量檢測，正確評估被測鋼絲繩的剩余承載能力和使用壽命，為重要的鋼絲繩用戶提供符合相關(guān)標準和規(guī)范要求的鋼絲繩安全使用與合理更新的科學依據(jù)，是有效預防鋼絲繩斷繩事故、合理降低鋼絲繩用繩成本和科學提高鋼絲繩運行效率的高科技保障。在弱磁檢測核心技術(shù)的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的新型的固定安裝、遠程監(jiān)測的鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)，首次實現(xiàn)了對鋼絲繩的在線監(jiān)視、遙感遙測和區(qū)域集中控制，是針對重大技術(shù)裝備和設(shè)施的“高度危險構(gòu)件”鋼絲繩，進行全程全方位在線監(jiān)測和分析管理的創(chuàng)新技術(shù)體系。鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)，成功地實現(xiàn)了對重大裝備鋼絲繩全程及全方位的在線自動監(jiān)測，是幫助廣大用戶實時監(jiān)測鋼絲繩的安全狀態(tài)，可靠預防鋼絲繩的斷繩事故，科學降低鋼絲繩的用繩成本，有效提高鋼絲繩的運行效率的更加方便、可靠、高效和智能化的高科技檢測手段。