信息摘要：
汽車起重機（俗稱汽車吊）廣泛應(yīng)用于運輸、建筑、礦山及筑路工程中，用來裝卸大型零件、包裝件和建筑構(gòu)件等。鋼絲繩是汽車起重機作業(yè)的關(guān)鍵部件，其中鋼絲繩的安裝、使用和維
汽車起重機（俗稱汽車吊）廣泛應(yīng)用于運輸、建筑、礦山及筑路工程中，用來裝卸大型零件、包裝件和建筑構(gòu)件等。鋼絲繩是汽車起重機作業(yè)的關(guān)鍵部件，其中鋼絲繩的安裝、使用和維護均有一定的要求。只有嚴(yán)格按照要求操作，才能避免鋼絲繩的使用壽命過短，否則鋼絲繩不僅損耗快，而且會帶來嚴(yán)重的安全隱患。
某建筑工地的汽車起重機在起吊鋼筋材料時，連接副鉤的鋼絲繩突然發(fā)生斷裂。該鋼絲繩型號為14
NAT4Vx39S+5FC1870，直徑為14mm，光面繩，4股右交互捻制，每股39根鋼絲（外層為15根1.0mm大絲，內(nèi)層為24根0.7mm小絲及纖維芯），共5根纖維芯，公稱抗拉強度為1870MPa，為找出鋼絲繩斷裂原因，防止類似事件發(fā)生，對其進行了失效分析。
1理化檢驗及結(jié)果
1.1宏觀形貌尺寸測量
鋼絲繩結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。在現(xiàn)場，對汽車起重機上的鋼絲繩分別截取斷口至吊鉤段、斷口另一側(cè)的中間段和后端未斷裂的鋼繩各約10m進行試驗分析。吊鉤端斷裂鋼繩樣品斷口距離吊鉤為13.3~15.9m，鋼繩4股鋼絲斷裂位于不同位置截面，如圖2所示。對鋼絲繩進行觀察，可見鋼絲繩斷口附近表面存在明顯磨損及斷絲，磨損表面呈平面狀，并有明顯金屬光澤，如圖3所示。鋼絲繩不同部位存在明顯的陳舊斷絲及磨損現(xiàn)象，其中1#段鋼絲繩距離吊鉤7.1m處在0.8m長度范圍內(nèi)可見6根外層大絲和l根內(nèi)層小絲斷絲，且小絲斷口位于股溝處（圖4）；距離吊鉤7.7m處0.6m長度范圍內(nèi)可見7根外層大絲斷絲，3根內(nèi)層小絲斷絲，且有1根大絲和3根小絲斷口位于股溝處（圖5）；局部存在鋼絲變形（圖6），鋼絲繩芯部纖維芯已成腐爛狀（圖7）。汽車起重機副鉤固定滑輪前方的防脫螺栓可見明顯彎曲變形、磨損及擠壓痕跡，如圖8和圖9所示。
對3段鋼絲繩直徑及每股鋼繩分別抽取兩根外層大絲和內(nèi)層小絲采用游標(biāo)卡尺進行尺寸測量。測量結(jié)果顯示：鋼絲繩大絲的最小直徑僅為0.84mm，鋼絲直徑等值減小量達16%。鋼絲繩的最小外徑為13.60mm，鋼絲直徑等值減小量達2.9%。可見鋼絲繩存在不同程度的明顯磨損。
2原因分析
從宏觀分析可知，該鋼絲繩投入使用年限不詳，在斷裂的鋼絲繩表面有嚴(yán)重磨損及局部變形，局部存在嚴(yán)重集中斷絲現(xiàn)象，其中距離吊鉤7.7m處60mm長度范圍內(nèi)可見7根外層大絲斷絲和3根內(nèi)層小絲斷絲，且有1根大絲和3根小絲斷口位于股溝處。
鋼絲繩局部斷絲數(shù)量已超出GB/T5972-2016標(biāo)準(zhǔn)
6.2.1，可見斷絲報廢基準(zhǔn)（在一個鋼絲繩捻距（大約為6d的長度，此處6d為84mm）內(nèi)出現(xiàn)兩個或更多斷絲）。從尺寸測量可知，鋼絲繩的表面存在不同程度的磨損，鋼絲繩大絲的最小直徑僅為0.84mm，鋼絲直徑等值減小量達16%，鋼絲繩的最小外徑為13.60mm，鋼絲繩直徑等值減小量達
2.9%。從破裂拉伸試驗結(jié)果可知，鋼絲繩破斷拉力最小值僅為104kN，低于標(biāo)準(zhǔn)最小破斷拉力的要求。
從金相分析可知，鋼絲繩鋼絲的顯微組織為索氏體+少量珠光體，沿鋼絲長度方向呈纖維狀，部分鋼絲斷口存在明顯頸縮，鋼絲局部產(chǎn)生了橫向裂紋。從掃描電鏡斷口形貌分析可知，鋼絲繩捻制彎曲外凸位置因磨損呈柳葉狀平面，并有摩擦溝狀劃痕及孔洞損傷；鋼絲繩鋼絲斷裂部分存在明顯杯錐形頸縮現(xiàn)象，具有拉伸斷裂特征。潤滑不良導(dǎo)致鋼絲繩內(nèi)部鋼絲間摩擦因數(shù)增大，使鋼絲微動磨損速率加快有磨損痕跡。
綜上分析，鋼絲繩與滑輪前方螺栓等物體發(fā)生摩擦和擠壓后，產(chǎn)生了明顯磨損及局部變形，局部存在集中斷絲及開裂，鋼絲繩局部集中斷絲數(shù)量已超出GB/T5972-2016標(biāo)準(zhǔn)報廢基準(zhǔn)，嚴(yán)重削弱了鋼絲繩的承載能力。汽車起重機進行起吊作業(yè)時，鋼絲繩承受吊裝物重量和移動時的瞬間沖擊力等，最終導(dǎo)致鋼絲繩因承載能力不足而發(fā)生斷裂12.5]。
3結(jié)語
汽車起重機鋼絲繩鋼絲存在嚴(yán)重磨損、局部存在集中斷絲及開裂，局部斷絲數(shù)量已超出GB/T5972-2016標(biāo)準(zhǔn)報廢基準(zhǔn)，導(dǎo)致鋼絲繩因局部承載能力不足而發(fā)生斷裂。建議加強對汽車起重機鋼絲繩的維護保養(yǎng)，并定期進行檢查，對達到報廢基準(zhǔn)的鋼絲繩進行及時更換。
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