钢丝绳分类和命名

第４７卷 第２期金　属　制　品２０２１年４月　Ｖｏｌ４７ Ｎｏ２ＭｅｔａｌＰｒｏｄｕｃｔｓＡｐｒｉｌ２０２１ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－４２２６．２０２１．０２．０１４国家标准《钢丝绳失效分析规范》解读

张平萍，　苏建锋，　史铭楷，　尹亚豪（国家金属制品质量监督检验中心，　河南　郑州　４５０００１）摘要：介绍ＧＢ／Ｔ３８８０３—２０２０《钢丝绳失效分析规范》制定任务来源和制定过程、标准制定的目的和意义，重点对适用范围、总体原则和人员能力要求、委托事项、现场勘查、样品及其保护、失效分析项目、失效分析方法、失效分析报告和失效分析残样保存进行解读。关键词：ＧＢ／Ｔ３８８０３—２０２０；钢丝绳；失效分析；程序中图分类号：ＴＧ３５６．４＋５ 文献标识码：Ａ 开放科学二维标识码（ＯＳＩＤ码）：ＩｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎｏｆｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄｏｆＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｐｅｓ

ＺｈａｎｇＰｉｎｇｐｉｎｇ，ＳｕＪｉａｎｆｅｎｇ，ＳｈｉＭｉｎｇｋａｉ，ＹｉｎＹａｈａｏ（ＮａｔｉｏｎａｌＱｕａｌｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎａｎｄＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＭｅｔａｌＰｒｏｄｕｃｔｓ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅＧＢ／Ｔ３８８０３—２０２０Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｐｅｓｔｈｅｓｏｕｒｃｅｏｆｔａｓｋａｎｄｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｐｕｒｐｏｓｅａｎｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｏｆｓｔａｎｄａｒｄ．Ｆｏｃｕｓｏｎｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎｏｆｓｃｏｐｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｇｅｎｅｒａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｐｅｒｓｏｎｎｅｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｓ，ｓｉｔｅｓｕｒｖｅｙｓ，ｓａｍｐｌｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｉｔｅｍｓ，ｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓ，ｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｐｏｒｔｓ，ａｎｄｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｉｄｕａｌｓａｍｐｌｅｓｓｔｏｒａｇｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＢ／Ｔ３８８０３—２０２０；ｗｉｒｅｒｏｐｅ；ｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ；ｐｒｏｇｒａｍ ＧＢ／Ｔ３８８０３—２０２０《钢丝绳失效分析规范》（以下简称本标准）已于２０２０年６月２日由国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会联合发布，并于２０２０年１２月１日实施。本标准填补了国内外钢丝绳失效分析规范的空白，是笔者所在单位３０余载钢丝绳产品失效分析、质量事故争议仲裁检验、司法鉴定分析技术和经验的总结和提炼。本标准对钢丝绳失效、失效分析、断口分析、宏观检查、微观检验等相关术语和定义，失效分析的承担机构和人员能力，失效分析的一般程序和试验方法，失效分析报告的内容以及编写、审核和签发，残样保留等进行了描述和规定。为了使钢丝绳制造单位、使用单位、争议双方当事人、失效分析承担机构、司法或行政监管部门等标准的相关使用方更好地理解和实施本标准，笔者对本标准的编制情况及关键内容进行重点解读。

钢丝绳乱绳问题的解决方法 钢丝绳或许是任何提升设备最重要的元件，必须正确无误地卷绕到绞车卷筒上，才能顺利地进行作业。带有绳槽的卷筒有助于将钢丝绳整齐地卷绕，避免钢丝绳乱绳。钢丝绳的卷绕，要尽量平滑，这样才能发挥钢丝绳的性能，延长使用寿命。 钢丝绳卷绕在卷筒上的理想形式是一定要开始于卷筒的一端，每当卷筒旋转一圈时，新卷绕的钢丝绳恰好落在下面一层钢丝绳的绳股之间。当钢丝绳卷绕到卷筒的另一端（或法兰）时，钢丝绳开始卷绕第二层，然后再整齐地卷绕到它最先开始的法兰处。 当卷筒上有几层钢丝绳时，上层钢丝绳有可能挤压下层钢丝绳。若上层绳股与下层绳股成一定角度，问题尤其严重。 卷筒上若有为钢丝绳导向的绳槽，将有助于卷绕顺利进行。绞车卷筒基本有两种绳槽形式，一是螺旋式的，一是折线式的。 螺旋式绳槽就像一条螺旋线，或者像螺栓的螺纹线。螺旋式绳槽有助于引导钢丝绳整齐地卷绕在卷筒上，避免钢丝绳的损坏。然而，这种几何形状绳槽的问题是，当钢丝绳到达卷筒的一端时，虽然第一层能够整齐地卷绕在整个卷筒上，但不能引导第二层钢丝绳沿着卷筒整齐地绕回，相反，第二钢丝绳自然地按一定的角度压在下面一层钢丝绳上。解决这一问题的办法是在端部法兰上增加一个凸台。即使这样，螺旋式绳槽也不适用于两层以上钢丝绳的卷绕方式。早在上世纪50年代，Frank LeBus就设计了解决这个老问题的方案。Frank LeBus是一位向油田提供设备的美国人，1937年他利用一根绳槽导杆解决了提升卷筒卷绕钢丝绳的问题，并获得了专利。后来他对这个专利进行了改进，称为LeBus双折线卷绕系统。该系统的几何形状与众不同，除了两处是折线外，绳槽与卷筒的法兰（边缘）平行。 折线绳槽意味着第二层钢丝绳没有与第一层钢丝绳交叉，它大部分卧在下面一层钢丝绳所形成的绳槽中。它把卷绕钢丝绳交叉的长度减少到卷筒圆周长度的20%左右，而剩下的80%则与内层钢丝绳一样平行于卷筒的法兰。 折线绳槽使各层之间的负荷均匀分布，实践证明大大延长了钢丝绳的寿命。事实上，试验表面可延长钢丝绳寿命500%以上。减少钢丝绳的损坏就是提高安全性，并且减少了机械的停工时间。 折线绳槽卷筒一般常称之为Lebus卷筒，这种几何形状的绳槽则称之为Lebus绳槽，是以它的发明人命名的。从技术角度上来讲，这种称谓是不正确的，因为Frank的孙子Charles拥有的Lebus国际公司今天仍然存在，并一直生产绞车卷筒和相关卷绕钢丝绳的设备。它的总部设在美国得克萨斯州的longview市，在德国、英国和日本均有姊妹公司。Lebus国际公司今天仍然生产与其名称相同的设备，而其他的公司也生产自己的折线绳槽卷筒。称呼这些卷筒为Lebus卷筒就像称呼所有的履带挖掘机为卡特彼勒挖掘机一样，是不合适的。 折线绳槽卷筒的缺点在于，它比较复杂，所以比螺旋绳槽卷筒的价格贵一点。然而，这额外的费用因节省钢丝绳而很快地得到补偿，因为钢丝绳价格很贵，并且更换新的钢丝绳也占用了生产时间。 折线绳槽卷筒也需要一定的作业条件。这些条件中最重要的一个条件是钢丝绳的偏角，它是钢丝绳从卷筒到第一个固定滑轮之间的角度，一般来讲，这个偏角不应大于1.5°，并且不应小于0.5°。虽然有些公司稍有差异（大约有0.25°的变化），但记住这个通用的数据是有好处的。最佳的偏角还取决于负荷、钢丝绳结构和提升速度。这一偏角表明，卷筒距离滑轮每10m，钢丝绳距离卷筒中点的距离不应大于260mm（两法兰之间为520mm)。 应用螺旋绳槽的卷筒，偏角可达3o，因为绳槽与法兰就有一个角度，只卷绕一层钢丝绳问题不大。如果第二层有这样大的一个偏角，那么钢丝绳将会因折弯过大而留下间隙，这会损坏钢丝绳。对于在卷筒上只有一层钢丝绳的作业来讲，螺旋绳槽通常是最好的选择。在多层钢丝绳作业方面，折线绳槽具有更高的效率。 对于折线绳槽卷筒来说，若其偏角超过推荐的范围，可以利用一个称之为角度补偿器的特殊装置进行补偿。 对于多层卷绕的钢丝绳作业，重要的是第一层钢丝绳的卷绕应在拉力下进行，避免内层钢丝绳松弛，被外层钢丝绳挤压或捻压到槽壁上而损坏。 一般钢丝绳拉得愈紧，卷绕得愈好。据LeBus推荐，钢丝绳应承受至少2%的破坏载荷或10%的作业载荷。当然对于安全系数和钢丝绳的设计来说，必须做好承受破坏载荷的准备工作。但是向专家咨询，决不是一个坏主意。 折线绳槽卷筒的设计和制造，要满足提升作业的特殊要求，绳槽的型式要适应钢丝绳的长度、直径和结构类型。 在某些作业方面，省钱的办法是采用一台光卷筒和一个带有折线绳槽的外衬套，将衬套横向切成两部分，用螺栓或焊接将其固定到或焊到光卷筒上。如果将来采用不同类型或规格的钢丝绳的话，可将衬套取下，用为新钢丝绳设计的衬套取代旧衬套。 资料： Lebus钢丝绳卷筒 在1937年，油田设备供应商Frank LeBus在提升卷筒上用了一个绳槽导杆解决了卷绕钢丝绳的导向问题，并获得了专利。在上个世纪50年代，他改进了绳槽的几何形状，终于发明了Lebus双折线卷绕系统，该系统至今仍是最有效和最完美的方法，能够确保卷筒上的多层卷绕钢丝绳完全平滑地卷入和卷出卷筒，并且可极大地延长钢丝绳的寿命。试验已经表明，采用与钢丝绳规格相匹配的绳槽，Lebus卷筒可延长钢丝绳寿命500%以上。 今天，Lebus这个词常常被不正确地用来指所有折线绳槽的卷筒。实际上，只有Lebus生产的卷筒或衬套才能真正称得上是Lebus卷筒 国外折线绳槽卷绕技术的发展和应用现状

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GB/T15360-1994 岸边集装箱起重机试验方法

GB/T15361-1994 岸边集装箱起重机技术条件

钢丝绳在卷筒上的缠绕

钢丝绳在卷筒上的缠绕无非单层和多层的区别，单层容易控制，而多层就比较难，尤其是多层后的乱绳问题。

是不是就没有办法呢？答案是肯定有办法。请耐心看下去。

钢丝绳或许是任何提升设备最重要的元件，必须正确无误地卷绕到绞车卷筒上，才能顺利地进行作业。带有绳槽的卷筒有助于将钢丝绳整齐地

卷绕，避免钢丝绳乱绳。钢丝绳的卷绕，要尽量平滑，这样才能发挥钢丝绳的性能，延长使用寿命。

钢丝绳卷绕在卷筒上的理想形式是一定要开始于卷筒的一端，每当卷筒旋转一圈时，新卷绕的钢丝绳恰好落在下面一层钢丝绳的绳股之间。当

钢丝绳卷绕到卷筒的另一端（或法兰）时，钢丝绳开始卷绕第二层，然后再整齐地卷绕到它最先开始的法兰处。

当卷筒上有几层钢丝绳时，上层钢丝绳有可能挤压下层钢丝绳。若上层绳股与下层绳股成一定角度，问题尤其严重。

卷筒上若有为钢丝绳导向的绳槽，将有助于卷绕顺利进行。绞车卷筒基本有两种绳槽形式，一是螺旋式的，一是折线式的。

螺旋式绳槽就像一条螺旋线，或者像螺栓的螺纹线。螺旋式绳槽有助于引导钢丝绳整齐地卷绕在卷筒上，避免钢丝绳的损坏。然而，这种几何

形状绳槽的问题是， 当钢丝绳到达卷筒的一端时， 虽然第一层能够整齐地卷绕在整个卷筒上， 但不能引导第二层钢丝绳沿着卷筒整齐地绕回， 相反，

第二钢丝绳自然地按一定的角度压在下面一层钢丝绳上。解决这一问题的办法是在端部法兰上增加一个凸台。即使这样，螺旋式绳槽也不适用于两

层以上钢丝绳的卷绕方式。早在上世纪 50 年代， Frank LeBus 就设计了解决这个老问题的方案。 Frank LeBus 是一位向油田提供设备的美国人，

1937 年他利用一根绳槽导杆解决了提升卷筒卷绕钢丝绳的问题，并获得了专利。后来他对这个专利进行了改进，称为 LeBus 双折线卷绕系统。该

系统的几何形状与众不同，除了两处是折线外，绳槽与卷筒的法兰（边缘）平行。