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锈蚀对钢丝绳强度的影响
发布时间：2022-05-16 14:15 文章来源：未知 文章作者：admin 点击数：
锈蚀对矿井提升钢丝绳强度的影响是很大的，锈蚀断绳直接影响矿井生产和升降人员的生命安全。据一些文献资料报道，英国矿井在15起断绳事故中，因锈蚀断绳造成的事故竞高达13起。
锈蚀对矿井提升钢丝绳强度的影响是很大的，锈蚀断绳直接影响矿井生产和升降人员的生命安全。据一些文献资料报道，英国矿井在15起断绳事故中，因锈蚀断绳造成的事故竞高达13起。又据我所1972年国内断绳事故调查报告记载，在总共50起断绳事故中，锈蚀断绳事故也占10起以上。另外，从锈蚀报废情况看，德意志民主共和国有90%
左右的矿井提升钢丝绳是因锈蚀锁坏而报废的。因此，近年来国内外对矿并提升钢丝绳的锈蚀问题都很重视，本文仅就锈蚀对钢丝绳强度的影响、原因以及防止方法三个方面，论述如下。
一、锈蚀对钢丝绳强度的影响为了便于分析，我们把钢丝绳的锈蚀分为三个等级：
I级一一诱蚀轻微。钢丝变黑、有锈蚀麻点；
Ⅱ级一—锈蚀较重。钢丝表面有锈皮，点蚀出现麻坑；
Ⅲ级一—锈蚀严重。锈蚀麻坑发展成沟纹，钢丝失去原有断面形状，外层钢丝松动。
上述分级是根据外观判断和试验结果提出的，比较粗糙，相邻两级间业没有明显界限，故对具体钢丝绳的判断是有一定误差的。
为了说明锈蚀和锈蚀磨损与钢丝绳强度损失的关系，本文引用了我所的试验结果（见表1）。
试验研究的结果证明，锈蚀与磨损较轻时，强度损失与捻距断丝断面积的百分数相近。而且，捻距内断丝在各股上的分布，对强度损失也有一定影响。如捻距断丝在6股上均匀分布，则钢丝绳的强度损失略低于断丝断面百分数。如断丝集中于1、2股上时，则钢丝绳的强度损失值稍大于断丝断面的百分数。磨损（锈蚀较轻）绳在外层钢丝磨损不大于钢丝直径的50%的情况下，其强度损失与钢丝绳金属断面积的磨损量相近似。大量的矿井（竖井）用绳的实践还说明，对同一条钢丝绳，诱蚀严重段比锈蚀轻微段的强度损失要大的多。如有些绳的锈蚀轻微段，其强度损失为10%左右，而锈蚀严重段则达30%以上。
钢丝绳的直径一般也随锈蚀程度的加重面缩小。但也有些锈蚀和锈蚀磨损都严重的钢丝绳，其绳径缩细不大，而强度损失却很大。有时因钢丝松驰隆起（绳股的层间钢丝出现间隙），绳径变细反而不明显。另外，现场使用经验还表明，锈蚀钢丝绳的使用寿命是较短的。甚至有些优良结构的钢丝绳，由于锈蚀的严重而显示不出其结构的优越性。由于对钢丝绳锈蚀程度掌握的不准，其强度损失往往超过断丝或绳径缩细的报废标准，有些绳的强度损失甚至高达50%以上。
锈蚀不仅对钢丝绳的强度影响很大，而且还引起钢丝绳抗冲击性能下降。钢丝绳是在承受动载荷的情况下进行工作的。钢丝绳使用到后期是否安全，还要看它是否能承受正常状态下的动载荷能力，这项考核是通过冲击试验进行的。
张力与其静拉断力相近，动安全系数近于1，序号3的金属断面损失系数也很大，达30.7%，在动张力系数3.95的多次冲击作用下设有破断。其表面状态没有变化。试验中的最小动安全系数略大于1。其余绳样在受多次冲击后，表面状态没有显著变化，对其最弱部位进行拉断试验，破断力也无明显变化。
但以锈蚀为主要影响的钢丝绳（表2的序号7~11），其试验结果却完全不同。如Ⅲ级锈蚀绳样（表2的序号11），在动张力系数为3.5的冲击作用下破断。破断时，钢丝绳所受张力尚未达到其整体破断拉力值，其动安全系数为1.18。
表2中的冲击试验结果说明：锈蚀轻微钢丝绳的动安全系数大于1是安全的，而锈蚀严重的钢丝绳，尽管动安全系数大于1，也有断绳的可能性。
试验的结果认为，锈蚀较轻的钢丝绳，其钢丝的机械物理性能的变化很小，只要能把断丝查清就可精确地计算出其承载能力。这种钢丝绳的抗冲击能力较大；锈蚀较严重的钢丝绳，其钢丝的机械物理性能变化较大。
根据锈蚀对强度的影响来判断钢丝绳能否继续使用时，应考虑以下三项原则：I级锈蚀对钢丝绳的强度影响不大（强度损失在10%以下），可按其他规定报废，Ⅱ级锈蚀钢丝绳的强度损失在20%以下，应考虑锈蚀的影响，Ⅱ级锈蚀钢丝绳的强度损失在30%
左右，应以锈蚀报废。其它因素可作参考。
二、锈蚀的原因
1、氧化锈蚀与特殊介质锈蚀氧化锈蚀和特殊介质锈蚀是指这两种蚀锈对钢丝表面（不包括钢丝间接触部分）的锈蚀。金属与周围介质发生化学反应时，则产生金属损失。如钢丝表面与空气中的氧化合而逐渐形成褐色或灰黑色氧化膜覆盖层。氧化膜厚度的增长速度随时间的指数规律减小”因此，氧化锈蚀的速度很慢，它与介质中的含氧量和润滑条件有关。在空气和比较纯净的“湿气或淋水中运行的矿井提升钢丝绳易发生此种锈蚀。这种损失率很小。
特殊介质锈蚀是指钢丝绳与酸、碱、盐等特殊介质作用下发生的锈蚀。其锈蚀机理与氧化锈蚀相似，但锈蚀速度较快。钢丝的锈蚀速度随腐蚀性介质的增加而变快。这种酸、碱、盐的金属化合物是脆性的，易被磨失和脱落。钢丝表面呈现均布的点状锈痕，随时间的增长蚀点加深、加大，逐渐由麻点形成麻坑。麻坑连成麻沟后，引起钢丝绳机械物理性能突变，钢丝绳的强度损失可达30~40%，甚至更大。这就是前面所讲的级锈蚀。矿井多属此类锈蚀。
2、锈蚀磨损
锈蚀磨损是指动态锈蚀和磨损，是股间和钢丝间接触部分的锈蚀和磨报情况。由于钢丝是在拉伸、弯曲、扭转和挤压应力等变动载荷下工作，因而钢丝间经常处于相对滑动状态，故又称这种摩擦为微动腐擦。由于锈蚀在微动摩擦面处常出现据红色或黑色腐蚀物。在钢丝间挤压应力较大情况下，摩擦表面出现较集中的小席坑，也叫点或粘着磨损。锈蚀的钢丝在腐蚀物和磨屑的研廊下，其锈蚀磨损率迅速增加。在振动应力作用下，微动磨损处还可形成应力集中点，进而出现疲劳裂纹，引起钢丝破断。这些现象在点接触交又捻纲丝绳上表现得尤为明显。微动磨损量随钢丝绳的载荷加大而增加。
3、电化学腐蚀
有些钢丝的早期疲劳破断，是由于钢丝表面的损伤发展形成的。钢丝表面的划痕或小的裂痕以及其它损伤的产生原因很多，有的在捻制过程中，有的在运搬过程中，也有的在运行过程中造成。由于裂痕底部的应力集中，当在含有某种介质的潮湿气体或水分浸入裂痕中时，划痕或裂痕的壁就
图1中a、b两条钢丝绳，从外观看外层钢丝的磨力损量差不多，但钢丝的实际断面损失和拉断力却相差很大。因此，加强日常涂油可大大减轻钢丝间的锈蚀磨损。
3）可减少绳芯油的流失，亚能经常补充绳芯油量。钢丝绳在张力和弯曲应力的反复作用下，麻芯不断受到挤压，麻芯中的油脂不断被挤出、汲回。如外部无油时，麻芯油脂则逐渐流失，造成麻芯无油腐烂。及时涂油可减少麻芯油脂的自由流失，业能适当补充麻芯油，保证钢丝绳的正常防腐润滑。
4）防止外界潮湿气体和水分的浸入。涂油时应注意除掉油垢，涂在钢丝绳上的油，经过一定时间，由于煤尘和其它杂质的粘附而逐渐硬化失效，形成一种油垢。如再在其上部涂油则不能发挥其润滑和防腐作用。油垢不仅阻碍新油与钢丝接触，而且还对钢丝绳起很坏的磨料作用，加速钢丝间的磨损。油垢硬化后出现龟裂则不起防水作用。因此，出现油兵后在涂油前应进行清2、改善矿并条件
这里主要指改善矿井的湿度、淋水、腐蚀性强的特殊介质含量以及井筒中水管路漏水等不利条件。经验证明，水管漏水使提升经常停车的相对绳段的锈蚀加剧，因而应及时处理。如平顶山五矿副井（竖井）原井简淋水量较大，钢丝绳因锈蚀较重，使用寿命不到两年，而消除淋水后，钢丝绳的使用寿命达5年左右。
3、选用镀锌钢丝绳
在钢丝绳锈蚀严重的矿井中，如经过处理或加强维护后，仍得不到防诱效果时，可选用镀锌钢丝绳。镀锌钢丝绳具有良好的防锈蚀性能。表3中为阜新矿务局五龙矿东风井多绳提升绞车的用绳情况。
选用镀锌绳是会大大降低钢丝绳的各种强度损失和提高其使用寿命的。
四、结论
1、钢丝绳的锈蚀是对其安全运转威胁最大的原因之一。锈蚀严重的钢丝绳，不仅其强度严重下降，其抗冲击性能也明显下降，其危害性大于断丝或磨损。应予以特别重视；
2、在钢丝绳制造和使用过程中，应尽量避免使钢丝绳受到划伤和其它损伤；3、对井筒中影响钢丝绳锈蚀的不利因素，进行及时处理和涂油，可增强其耐锈蚀、耐磨损和耐疲劳性能，提高钢丝绳的使用寿命。