有关索道用钢丝绳无损检测的思考.docx

关于索道用钢丝绳无损检测的思考选煤科王永焰摘要：本文介绍了钢丝绳无损检测的原理，检测过程中的局限性，优缺点阐述了钢丝绳管理的国内外现状，钢丝绳管理的科学的方法对科学合理的钢丝绳管理提出了解决方案与发展思路1国内钢丝绳检测的现状1．百年难题钢丝绳检测是一个百年未过关的难题，自从1906年南非发明了第一台电磁钢丝绳检测仪后，科学家一直在苦苦探索随着科学技术的发展，近十余年来，人们确认应用漏磁和磁通原理是检测铁磁性钢丝绳的最好方法2．偏门专业钢丝绳检测又是一个十分偏门的专业，中国唯有华中理工设置了该专业的博士站由于各种设备起重机选用钢丝绳的安全系数很大，加之钢丝绳的生产制造成本不高，世界各国对该专业的科研投入极少极少至今国外只有23家公司研发生产钢丝绳检测仪，国内也仅有三家3．三家公司上世纪六十年代，我国就开始研发钢丝绳的检测，九十年代诞生了多家公司生产钢丝绳检测仪，经过大浪淘沙，坚持至今的唯有三家公司：序号公司名称成立时间型号产品名称原理背景1XX（XX）全安报警器材公司1992年KST电脑智能钢丝绳探伤仪磁通感应线圈单片机美国2XX逖悉开（涧西、先导、新导）钢丝绳检测技术公司1993年2005年TCK钢丝绳损伤定量检测系统剩磁、磁通门单片机加拿大3XX且华虚拟仪器技术公司（XX交大、华中理工、清华和中科院、煤科院、船舶院）1994年MTC钢丝绳电脑探伤仪漏磁、磁通霍尔元件计算机俄国德国美国2钢丝绳无损检测的基本原理从1906 年世界出现第一台钢丝绳探伤仪到现在,理论上探讨过的钢丝绳无损检测方法很多,包括超声波、声发射、电涡流、射线、光学与磁检测法等,其中只有磁检测法得到了实践和推广，其它方法或因检测信号易受干扰,检测结果难以记录;或因设备费用太高,检测局限性太大,均未推广应用。

目前，钢丝绳无损检测方法主要包括：截面积损失法LMA（loss of metallic cross-sectional area）和局部损伤法LF（local flaw）截面积损失：通过传感器头，磁化一段钢丝绳能通过霍尔效应传感器，有效的测定轴向钢丝绳中的总磁通传感器输出的是电信号，在磁回路可感应X围内，其输出的电压与金属截面积变化成正比该方法用于测定金属截面积变化（LMA），主要用于检测断丝，磨损，锈蚀等钢丝绳截面积总和变化的缺陷图1局部损伤：永磁体提供恒定的磁通，通过传感器头来此换一段钢丝绳，钢丝绳中的不连续（如断丝）所引起的漏磁，能用不同传感器（如霍尔效应传感器）来检测传感器输出的是电信号，并被记录用于测定LF但它不能明确给出有关损伤的确切数量信息，只能给出钢丝绳中断丝、内腐蚀和磨损等是否存在的提示性信息图23钢丝绳无损检测的局限性虽然钢丝绳无损检测在索道安全运行的过程中，能对钢丝绳的损伤做出判断，在消除事故隐患、科学节约用绳成本上起到关键作用，但是受原理和外部条件的制约，钢丝绳无损检测也存在着局限性：3.1检测原理造成局限性对于钢丝绳无损检测存在其固有的局限性，LMA法其灵敏度随探伤离钢丝绳表面的深度增大和断丝处断口的减小而降低，LF法不易辨别出较细的断丝、小断口断丝或接近于多断丝处的单根断丝。

对于钢丝绳的金属学性质的变化，如脆化、疲劳无法做出判定对于索道用钢丝绳来说，钢丝绳出现的损伤、断丝，主要集中出现在表面丝，表面丝均为粗丝，因此索道用钢丝绳无损检测漏检主要集中在小断口断丝或者断口未打开的情况如（图3），目前仪器很难采集到此类损伤的信号，无法对此类损伤做出判定对于聚集性断丝数量判断也存在局限，如果断丝的断口未打开、断口间距较小或者其它特殊情况，LMA和LF值都会受到影响，不易判断聚集性断丝数量因此对于聚集性断丝，或者波形显示断口较长的钢丝绳要进行实际目测检查，防止误判断丝数，而达到报废标准造成危险图3断丝断口未打开的情况3.2钢丝绳探伤易受干扰由于仪器的传感器采用霍尔元件，在工作时易受电磁受干扰当进行钢丝绳无损检测的时候，附近出现较强的电磁信号时，检测波形会出现较大的波动（如图4），这对结果分析产生很大的影响，无法通过波形做出具体的判断如在XX某索道进行钢丝绳无损检测时，在仪器正常标定后，所采集到的信号出现异常波动，在停机检查后，判断仪器受到干扰经了解在钢丝绳检测处（索道驱动上站）附近建有一座微波站，怀疑此为干扰源该索道长度较长，将检测位置转为下站，重新进行标定检测，数据波形显示正常。

因此在无损检测过程中应关闭或远离可能对无损检测有干扰的无线信号源,如尽量避免在检测仪附近使用无线对讲机，关闭无线广播系统等如果在检测过程中，发现检测波形有异常现象，在确定仪器正常的情况下，寻找并关闭干扰源，或者做好屏蔽设施图4受到干扰后的波形3.3 钢丝绳接头位置的检测由于索道运载索是一个循环的无极绳，存在至少一个接头，而钢丝绳接头是整根钢丝绳最为薄弱的地方，对于钢丝绳接头的无损检测可以得到钢丝绳接头编接长度、接头插入段长度、编接点分布、是否存在断丝等信息（图5），但无法对钢丝绳的编接质量做出具体判定因为钢丝绳接头部分的结构复杂，波形有很大的干扰，无损检测无法对钢丝绳接头部分的松丝、断丝数量判断，但是通过经验可以总体看出钢丝绳接头编接质量，如果发现问题应进行目测检查，防止因误判造成钢丝绳的隐患因此对于索道用钢丝绳接头的检查，不能仅仅依靠无损检测来判断，结合目测检查显得更为重要图5接头部分波形4钢丝绳更换时间的判断钢丝绳无损检测是判断钢丝绳使用情况的重要手段，但是如何判断一根钢丝绳是否达到使用极限或者接近极限，则是需要相当丰富的经验来判断按照索道用钢丝绳检验和报废规X中提出报废标准来看，按照断丝情况，索道用钢丝绳在正常情况极少因断丝达极限而报废的，因为大多索道对钢丝绳维护保养比较重视。

索道用钢丝绳的报废主要原因是出现疲劳，无损检测是无法检测出钢丝绳的疲劳情况，所以只能通过钢丝绳的断丝增加率来判断钢丝绳是否疲劳或者接近疲劳当一根钢丝绳使用超过五年，而且每次无损检测结果断丝数量都要增加，那就要缩短检测时间，加强对钢丝绳监控，当随着时间增加，钢丝绳断丝的增加数量随着上升的话，那判断钢丝绳接近疲劳，需要更换因此钢丝绳的更换要通过钢丝绳的断丝数、断丝增加率、使用时间以与波形变化来综合判断5 钢丝绳管理的发展方向索道钢丝绳作为索道管理的重点，既有安全要求也有经济效益要求钢丝绳无损检测的目的是确保钢丝绳的安全使用，钢丝绳缺陷的定性检测已经比较可靠,但因钢丝绳损伤的多样性、复杂性和外界干扰的影响,要定量地确定检测信号和钢丝绳损伤之间的关系仍然很困难因此在无损检测中，要对钢丝绳数据的分析，了解所用仪器的局限，在特殊情况要和目测观察结合起来，避免造成漏判、误判，结合钢丝绳使用时间、周围环境、使用状况预测出钢丝绳更换时间钢丝绳的更换要通过钢丝绳的断丝数、断丝增加率、使用时间以与波形变化来综合判断作为钢丝绳的管理我们要正确处理好安全与效益的关系，在充分保证安全的前提下，应科学合理延长钢丝绳的使用寿命。

通过分析钢丝绳使用中存在的不安全现象，采取相应的方法和措施，可以延长钢丝绳使用寿命，并实现钢丝绳经济效益最大化的6 / 6。