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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)
發(fā)布時間：2020-02-17 14:38 文章來源：未知 文章作者：admin 點(diǎn)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(xiǎn)性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施和場（廠）內(nèi)專用機(jī)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(xiǎn)性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施和場（廠）內(nèi)專用機(jī)動車輛”。其中“電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施和場（廠）內(nèi)專用機(jī)動車輛”為機(jī)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(jì)的迅猛發(fā)展，近年來我國在用特種設(shè)備規(guī)模不斷擴(kuò)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(dá)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(yán)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(jì)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(jī)械、電梯事故呈高發(fā)態(tài)勢，在307起事故中，起重機(jī)械事故54起，電梯事故38起，占事故總數(shù)的30%。
1機(jī)電類特種設(shè)備鋼絲繩安全現(xiàn)狀
我國在用機(jī)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(jì)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(dá)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(jì)九十年代和本世紀(jì)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(fèi)巨大。電梯鋼絲繩新裂嚴(yán)重威脅著乘客的生命安全。如：據(jù)日本《朝日新聞》報(bào)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(jī)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(jī)械已達(dá)到118.
28萬臺，比上年增加23.48%，占在用特種設(shè)備的比重達(dá)到22.7%；2008年我國起重機(jī)械事故所占比重已達(dá)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(yàn)或因客觀原因無法實(shí)施檢驗(yàn)，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(jī)械鋼絲繩檢驗(yàn)、維護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致鋼絲繩斷裂的問題，經(jīng)統(tǒng)計(jì)重機(jī)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(jì)適用房工地施工單位云南同興建筑實(shí)業(yè)（集團(tuán)）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(jī)鋼絲繩突然斷裂，吊籠墜落，兩名正在作業(yè)的工人當(dāng)場死亡。
我國客運(yùn)索道目前仍是新興產(chǎn)業(yè)，
2008年在用客運(yùn)索道為793條，為我國的山地客運(yùn)、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(yùn)行環(huán)境之中，自然侵蝕情況嚴(yán)重，而我國客運(yùn)索道目前已集體進(jìn)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(jī)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?yàn)楦鞣N載荷而承受高強(qiáng)度的力學(xué)作用，從投入運(yùn)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(dǎo)致整繩新裂的嚴(yán)重的后果。鋼絲繩結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、運(yùn)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(dǎo)致了鋼絲繩在使用過程中“隱患、浪費(fèi)、低效”的問題。日本國土交通省正在研究將電梯鋼絲繩部分?jǐn)嗔炎鳛榉梢?guī)定的“與重大事故密切關(guān)聯(lián)”的事項(xiàng)并將對其的報(bào)告義務(wù)化。日本電梯協(xié)會對前面提及的42起電梯鋼絲繩部分?jǐn)嗔训氖鹿试蜻M(jìn)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(fù)雜。其中，金屬疲勞是導(dǎo)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?yàn)槭艿綇澢?、拉伸、扭轉(zhuǎn)等純力學(xué)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(qiáng)，危險(xiǎn)征兆相當(dāng)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(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
綜上所述，鋼絲繩安全隱患具有“復(fù)雜性、潛伏性、內(nèi)部性”的特征，是名副其實(shí)的“隱患”。對運(yùn)行過程安全隱患的預(yù)防預(yù)控，必須依靠科學(xué)可靠的無損檢測技術(shù)手段。
3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
整整一個世紀(jì)以來，世界各國科技工作者一直在探索檢驗(yàn)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(yàn)分為外部檢驗(yàn)和內(nèi)部檢驗(yàn)。外部檢驗(yàn)是指觀察鋼絲繩表面的腐蝕、變形等外部缺陷，用游標(biāo)卡尺測量鋼絲繩直徑減小量來檢驗(yàn)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(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)。從鋼絲繩檢驗(yàn)和報(bào)廢的經(jīng)驗(yàn)，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(yàn)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(xiǎn)地步也是如此，所以，鋼絲繩內(nèi)部檢驗(yàn)非常必要。傳統(tǒng)內(nèi)部檢驗(yàn)的方法是：將兩個適當(dāng)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(jìn)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(yàn)方法缺點(diǎn)較多，如無法檢驗(yàn)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(jìn)行檢查；操作不當(dāng)可能會導(dǎo)致鋼絲繩結(jié)構(gòu)破壞；由于內(nèi)部損傷隱蔽性更大，檢驗(yàn)人員受經(jīng)驗(yàn)制約，不一定能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)缺陷等。因此，鋼絲繩內(nèi)部檢驗(yàn)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(jià)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(xué)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)磁勵磁技術(shù)條件下的電磁檢測探頭，實(shí)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(wù)機(jī)構(gòu)和工業(yè)現(xiàn)場得到了部分推廣和應(yīng)用。然而，強(qiáng)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(jìn)行準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)準(zhǔn)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(biāo)。
中國煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)其技術(shù)等級遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于西方發(fā)達(dá)國家的同類標(biāo)準(zhǔn)，而標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(zhǔn)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(rèn)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(dǎo)致的實(shí)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(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求的鋼絲繩安全使用與合理更新的科學(xué)依據(jù)，是有效預(yù)防鋼絲繩斷繩事故、合理降低鋼絲繩用繩成本和科學(xué)提高鋼絲繩運(yùn)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(yuǎn)程監(jiān)測的鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)，首次實(shí)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(xiǎn)構(gòu)件”鋼絲繩，進(jìn)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(shí)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(shí)時監(jiān)測鋼絲繩的安全狀態(tài)，可靠預(yù)防鋼絲繩的斷繩事故，科學(xué)降低鋼絲繩的用繩成本，有效提高鋼絲繩的運(yùn)行效率的更加方便、可靠、高效和智能化的高科技檢測手段。