吊車鋼絲繩破斷原因

鋼絲繩的檢測和福爾摩斯的偵察有許多相似的地方。一根鋼絲繩斷了，造成了很大的損失。鋼絲繩的使用者，也許還有法庭的法官要弄清除它是被「**」(外部因素)的還是「自殺」（如由於多層纏繞造成）的。

首先，他們要搞清楚這件事是如何發生的和為什麼會發生（好奇心也是乙個理由）。其次，要給出造成鋼絲繩破斷的原因，以防止將來發生類似的事故。第三，是經濟方面的原因，因為鋼絲繩的破斷一定會造成巨大的損失，必須有人為此買單。

檢測工作不一定只是針對破斷的鋼絲繩，分析報廢的鋼絲繩也可以得到許多有用的資訊，如起重機的狀況、執行方式、鋼絲繩的狀況等。通過分析這些資訊，有經驗的檢查員會對起重機或鋼絲繩的設計提出合理的建議，或改善維修方法及提高安全性的建議。

檢測鋼絲繩所用的工具要比福爾摩斯用的工具複雜些。檢查指紋的粉末被換成了槽紋規、數字卡尺、加速表、角度計、數碼照相機和膝上型電腦，放大鏡則換成了電子掃瞄顯微鏡。

造成鋼絲繩失效的原因有很多，本文和以後的文章中將逐一做簡單的說明。

機械磨損

機械磨損是由於機械的研磨使鋼絲繩的材料被切削下來的磨損。。表面經過鍛打的鋼絲繩可靠性特別高。

由於同滑輪、捲筒或相鄰繩股的接觸，銅絲繩在使用初期直徑減小得非常快。隨著磨損的增加，鋼絲繩表面的接觸面將會加大。鋼絲繩直徑減小的速度會放慢。

只要由於磨損造成直徑減小的速度比疲勞裂紋傳播的速度快，鋼絲繩就不會產生疲勞破壞。直徑減小的速度放慢後，鋼絲繩就會產生疲勞破壞。

不要將機械磨損和塑性磨損混淆起來。塑性磨損是材料的變形或位移(沒有或只有很少材料損失)。

彎曲疲勞破斷

鋼絲繩的彎曲疲勞產生於繩股纏繞滑輪時或接觸和脫離單層捲筒時。疲勞裂紋一般出現在外層鋼絲與滑輪或捲筒表面的接觸點上或鋼絲之間的交叉點上。隨著彎曲次數的增加，裂紋逐漸擴充套件最後鋼絲沿與其軸線垂直的平面斷裂。

疲勞斷裂經常發生在彎曲的內側面（臨滑輪接觸的點)上，很少發生在彎曲的外側面(彎曲應力量高的點）上。鋼絲繩的抗疲勞強度隨著外層鋼絲數量的增加和鋼絲直徑的減小而增加．所以抗疲勞強度是隨鋼絲繩的磨損情況而變化的。鋼絲繩的耐用程度也是隨著滑輪或捲筒直徑的加大、或單繩拉力的減少而增加。

磨損和腐蝕會加快裂紋的形成和擴充套件的速度。所以，具有良好潤滑的鋼絲繩和使用中定期潤滑鋼絲繩會降低繩股之間的摩擦，因而提高鋼絲繩的抗疲勞強度。

腐蝕損壞

腐蝕是金屬和氧發生反應造成的。鋼絲繩的腐蝕分為兩類：一類是空氣造成的腐蝕(呈現出均勻的鐵鏽)；另一類是區域性的腐蝕，如孔蝕(表面塗層損壞和脫落的地方出現深坑)。

受到腐蝕的鋼絲繩強度和柔韌度都會降低，受到腐蝕的表面將產生疲勞裂紋。如果這些地方區域性應力較高會使裂紋加速擴充套件。這種現象被稱為應力腐蝕。

被腐蝕的金屬量是氧氣能夠侵蝕到的面積的函式。鋼絲繩的表面積是同直徑鋼柱表面積的16倍，所以受到腐蝕的速度相對較快。

減少暴露的表面積可以減少腐蝕量，如通過鋼絲繩的鍍鋅或厚鍍鋅能做到這一點。鋼絲繩的鋼芯可以通過塗塑來保護，內部和外部的潤滑同樣可以減少或防止腐蝕發生。

鋼受到腐蝕時會膨脹，所以，鋼絲繩用過一段時間後如果直徑加大，則意味著其內部有腐蝕發生。靜止的鋼絲繩(如懸掛用的鋼絲繩或跨在鞍座上或平衡滑輪上的那段鋼絲繩)比運動的鋼絲繩更容易被腐蝕。

拉力破斷

當軸向載荷超過鋼絲的破斷載荷時，鋼絲會發生破斷。拉力破斷一般伴隨有破斷處的鋼絲延展和直徑減小形成乙個典型的「杯錐狀」斷口。

每一根鋼絲繩的破斷都會伴有部分數量鋼絲的拉力破斷。鋼絲的拉力破斷並不表明鋼絲繩的破斷是由於超載造成的。鋼絲繩的強度也許由於長時間的疲勞斷裂已經被削弱，沒有斷裂的鋼絲再也承受不住載荷的力量，因而發生拉力破斷。

只有當拉力破斷和剪力共同作用的有效金屬斷面大大超過鋼絲繩金屬截面的50％時，才會出現鋼絲繩由於超載而發生的破斷。

剪力破斷

剪力破斷是大軸向載荷和垂直於鋼絲軸向的壓力共同作用下造成的，破斷面與鋼絲的軸線呈45°角。鋼絲受到剪力時．在比純拉力破斷低很多的拉力作用下就會發生破斷。

如果鋼絲繩由於超載而斷裂，很大百分比的鋼絲破斷是剪力破斷。這是由一在大軸向載荷的作用下，鋼絲繩的直徑將減小，相互交叉的鋼絲受到擠壓。

如果鋼絲繩由於跳出滑輪或卡住而發生破斷，大部分鋼絲將呈現出典型的45°角的斷面。

剪力破斷時，斷面看上去相當平滑，斷面邊緣直徑有一點減小，縮口同拉力延展造成的杯錐狀斷剛口相比也要小的多。鋼絲的剪力破斷大都伴有磨損、塑性變形或疲勞破壞。