根據(jù)鋼絲繩伸長對(duì)鋼絲繩使用帶來的危害，分析不同結(jié)構(gòu)鋼絲繩預(yù)張拉方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及不同用途鋼絲繩對(duì)伸長率的要求，介紹目前使用的預(yù)張拉工藝，給出不同結(jié)構(gòu)鋼絲繩的伸長率的統(tǒng)計(jì)規(guī)律并進(jìn)行對(duì)比。
隨著國內(nèi)鋼絲繩制造行業(yè)的迅速發(fā)展以及國外鋼絲繩對(duì)國內(nèi)市場(chǎng)的沖擊，鋼絲繩用戶對(duì)鋼絲繩的選擇空間不斷擴(kuò)大，可比性增強(qiáng)，對(duì)鋼絲繩的技術(shù)要求越來越高，包括對(duì)鋼絲繩的品種結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、涂油種類、結(jié)構(gòu)伸長、使用壽命、價(jià)格、售后服務(wù)等方面，因此，如何真正提高國內(nèi)鋼絲繩同國外鋼絲繩的競爭優(yōu)勢(shì)是目前鋼絲繩生產(chǎn)廠家穩(wěn)定市場(chǎng)、擴(kuò)大市場(chǎng)、替代國外鋼絲繩的關(guān)鍵。筆者認(rèn)為，要提高鋼絲繩的競爭優(yōu)勢(shì)，應(yīng)提高鋼絲繩的使用壽命，而鋼絲繩自身的伸長特性是影響使用壽命的一個(gè)比較重要的因素，尤其是特殊用途的鋼絲繩，對(duì)鋼絲繩的伸長要求極為嚴(yán)格。對(duì)鋼絲繩進(jìn)行預(yù)張拉處理，目的是減少和消除鋼絲繩的結(jié)構(gòu)伸長，提高鋼絲繩的使用壽命，為用戶更好地使用鋼絲繩創(chuàng)造條件。
電梯繩預(yù)張拉技術(shù)要求
鋼絲繩伸長率要求鋼 絲繩伸長率是衡量鋼絲繩在使用過程中實(shí)際伸長的一個(gè)重要指標(biāo)，是影響鋼絲繩使用壽命的關(guān)鍵因素。不同用途的鋼絲繩對(duì)伸長率的要求不一樣，采取的張拉工藝參數(shù)也不同，因此，結(jié)構(gòu)不同的鋼絲繩伸長率相差較大。各行業(yè)規(guī)范中對(duì)特殊用途的鋼絲繩均要求進(jìn)行張拉處理，如電梯用鋼絲繩、索道用鋼絲繩、摩擦提升用鋼絲繩、吊索用鋼絲繩、皮帶運(yùn)輸鋼絲繩等，個(gè)別鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)中還制定了具體的要求，新版本的電梯鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了電梯鋼絲繩生產(chǎn)時(shí)必須經(jīng)過預(yù)變形和后變形，并進(jìn)行預(yù)張拉處理，施加的最大載荷不超出最小破斷拉力的55%a3.2鋼絲繩的張拉工藝要將 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)伸長消除到符合使用要求的范圍內(nèi)，必須制定合理的鋼絲繩張拉工藝參數(shù)，電梯繩預(yù)張拉工藝參數(shù)主要包括施加載荷大小、穩(wěn)定時(shí)間、反復(fù)加載卸載次數(shù)。鋼絲繩張拉流程為加載一停留一卸載一測(cè)量伸長量，反復(fù)循環(huán)張拉，循環(huán)次數(shù)根據(jù)鋼絲繩的需要確定。目前鋼絲繩張拉方式主要有兩種，第一種是大載荷短時(shí)間停留的張拉，另一種是小載荷長時(shí)間的張拉。但目前鋼絲繩生產(chǎn)廠家進(jìn)行鋼絲繩張拉時(shí)所施加載荷的計(jì)算方法不同，有的按鋼絲繩最小破斷拉力的百分比加載，有的按鋼絲繩鋼絲實(shí)測(cè)破斷拉力總和的百分比加載，國外資料介紹鋼絲繩張拉施加載荷為鋼絲破斷拉力總和的40%~60%，有的鋼絲繩生產(chǎn)廠家按照鋼絲繩最小破斷拉力的50%施加載荷，各生產(chǎn)廠家執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)不同。在張拉循環(huán)次數(shù)、停留時(shí)間的執(zhí)行上各生產(chǎn)廠家也不一樣，每段鋼絲繩有循環(huán)2次、3次的，也有循環(huán)4次的。停留時(shí)間有30min的，也有60min的。尤其是特殊用途的鋼絲繩對(duì)停留時(shí)間的要求更加嚴(yán)格，比如用于安裝天然氣管道用的鋼絲繩，在安裝操作規(guī)范中對(duì)鋼絲繩的張拉有明確的規(guī)定，并制定了詳細(xì)的鋼絲繩張拉操作步驟，張拉工藝參數(shù)非常嚴(yán)格，其施加載荷分別為鋼絲繩最小破斷拉力的10%,20%，30%，停留時(shí)間有10 min,30min,60min，最后一次30%載荷的停留時(shí)間要求達(dá)到6h，足以看出此類用途鋼絲繩伸長率的重要性。3.3鋼絲繩預(yù)張拉的效果鋼絲 繩 預(yù) 張拉處理能夠有效消除鋼絲繩的結(jié)構(gòu)伸長以及鋼絲繩的捻制應(yīng)力，使鋼絲繩中股和鋼絲受力均勻，更主要的是減少用戶在使用鋼絲繩中的調(diào)繩次數(shù)，縮短鋼絲繩能夠穩(wěn)定使用的時(shí)間，大大提高鋼絲繩的使用壽命;同時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)鋼絲繩中由于鋼絲對(duì)焊質(zhì)量不好造成的斷絲。經(jīng)過預(yù)張拉后的鋼絲繩直徑略微縮小，鋼芯鋼絲繩經(jīng)張拉后直徑減小0.2~0.3mm，纖維芯鋼絲繩經(jīng)張拉后直徑減小0.5~1.5mm，尼龍芯鋼絲繩經(jīng)張拉后直徑減小0.3~0.5mm，而且鋼絲繩捻距增大，彈性系數(shù)增加，整繩破斷拉力有明顯提高。但過大的預(yù)張拉載荷使繩股間產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，加載時(shí)容易導(dǎo)致鋼絲磨損斷絲，尤其是纖維芯鋼絲繩易出現(xiàn)單股凸起現(xiàn)象，影響鋼絲繩的耐疲勞性能和使用壽命。
2 鋼絲繩預(yù)張拉方法
根據(jù)資料介紹，國外鋼絲繩行業(yè)使用鋼絲繩預(yù)張拉技術(shù)已經(jīng)有50-60年的歷史了，尤其是國際著名的鋼絲繩生產(chǎn)廠家對(duì)鋼絲繩預(yù)張拉技術(shù)應(yīng)用得更加廣泛，研究得更深人。目前鋼絲繩預(yù)張拉的種類主要有在線張拉(連續(xù)式)和分段張拉(間歇式)兩種方法，最大拉伸力達(dá)到5 000 kN，一次性張拉長度達(dá)到1 000 m，國內(nèi)具備鋼絲繩張拉技術(shù)的生產(chǎn)廠家不斷增加，鋼絲繩張拉設(shè)備和特性各有千秋。鋼絲繩連續(xù)式張拉是通過鋼絲繩合繩機(jī)雙牽引輪之間形成的速度差給鋼絲繩施加不同的張力，達(dá)到鋼絲繩的預(yù)張拉效果，這種鋼絲繩張拉是鋼絲繩合繩及張
拉同時(shí)進(jìn)行，速度快，生產(chǎn)效率高，不用增加獨(dú)立的張拉設(shè)備，而且勞動(dòng)強(qiáng)度低，操作簡單，不需要增加人員。但由于鋼絲繩張拉的特殊性，對(duì)鋼絲繩張拉過程的時(shí)間無法控制，鋼絲繩張拉效果不能保證，鋼絲繩的結(jié)構(gòu)伸長消除得不徹底，尤其是特殊用途的鋼絲繩，對(duì)鋼絲繩的結(jié)構(gòu)伸長量要求非常嚴(yán)格，使用連續(xù)式張拉方法進(jìn)行鋼絲繩張拉，雖然鋼絲繩的施加張力可以在小范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，但對(duì)中大規(guī)格鋼絲繩的張拉來說是不夠的，而且滿足不了鋼絲繩反復(fù)加載、卸載以及恒張力停留的工藝要求，因此，對(duì)伸長率有一定指標(biāo)的特殊鋼絲繩是很難實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于鋼絲繩間歇式張拉來說，既可以進(jìn)行整條電梯繩預(yù)張拉，也可以進(jìn)行分段張拉;施加張力可以根據(jù)鋼絲繩的工藝要求在設(shè)備性能范圍內(nèi)任意調(diào)整;反復(fù)加載和卸載次數(shù)、恒張力停留時(shí)間可以任意設(shè)置;鋼絲繩的伸長量可以準(zhǔn)確測(cè)量統(tǒng)計(jì)，因此，該種鋼絲繩的張拉方法可以通過對(duì)施加張力、反復(fù)加載和卸載次數(shù)、恒張力停留時(shí)間等工藝參數(shù)的設(shè)置，滿足有不同伸長率要求的鋼絲繩需要，具有操作靈活，使用簡單的特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。
3鋼絲繩伸長帶來的危害
鋼絲繩由于其生產(chǎn)特性、自身結(jié)構(gòu)和材料性能，在使用過程中必然伴隨著變形和伸長。鋼絲繩的伸長有彈性伸長和結(jié)構(gòu)伸長，彈性伸長的大小主要取決于鋼絲繩的結(jié)構(gòu)及各組成元素的性能(強(qiáng)度、捻距、鋼芯、纖維芯等)。當(dāng)施加載荷消除后，其彈性伸長可以恢復(fù)，這種彈性伸長對(duì)鋼絲繩的使用危害不太大，危害最大的是鋼絲繩結(jié)構(gòu)伸長。結(jié)構(gòu)伸長是鋼絲繩中絲與絲、股與股、內(nèi)外層繩之間的間隙及捻制應(yīng)力、直徑、捻距等因素在鋼絲繩受到交變載荷作用下發(fā)生變化產(chǎn)生的，當(dāng)施加載荷消除后該結(jié)構(gòu)伸長不能恢復(fù)，也就是發(fā)生了塑性變形。因此，由于鋼絲繩結(jié)構(gòu)伸長的原因?qū)︿摻z繩的使用存在極大的危害，主要反映在鋼絲繩的使用長度發(fā)生變化，不能正常運(yùn)行，造成鋼絲繩經(jīng)常進(jìn)行長度調(diào)整，尤其在鋼絲繩使用的初級(jí)階段情況更嚴(yán)重，一個(gè)月內(nèi)有時(shí)需要調(diào)整2~3次。比如，電梯鋼絲繩的結(jié)構(gòu)伸長會(huì)影響電梯的停留的高度，不能保證電梯橋廂平層的準(zhǔn)確性，既不安全又耽誤時(shí)間;礦井摩擦提升用鋼絲繩的結(jié)構(gòu)伸長造成礦車不能準(zhǔn)確到達(dá)規(guī)定的位置而無法進(jìn)行提升，影響生產(chǎn)效率;索道用鋼絲繩、吊索用鋼絲繩、皮帶運(yùn)輸鋼絲繩等，都因?yàn)殇摻z繩的結(jié)構(gòu)伸長而無法滿足相應(yīng)行業(yè)對(duì)鋼絲繩使用的規(guī)范要求，因此鋼絲繩生產(chǎn)廠家通過預(yù)張拉技術(shù)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行處理，減少或徹底消除鋼絲繩的結(jié)構(gòu)伸長是非常重要的。
4 鋼絲繩的伸長率對(duì)比不同的鋼絲繩結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)伸長率不同。
鋼絲繩的伸長率與預(yù)張拉技術(shù)算并經(jīng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證，不同結(jié)構(gòu)圓股鋼絲繩伸長率對(duì)比不同結(jié)構(gòu)三角股鋼絲繩伸長率對(duì)比鋼絲繩伸長率/%。多層股鋼絲繩注 :鋼絲繩結(jié)構(gòu)中FC,SF,IWR,T分別表示天然劍麻纖維芯、合成纖維芯、鋼芯、面接觸鋼絲繩。圓股鋼絲繩采用天然劍麻纖維芯時(shí)，多層股鋼絲繩的伸長率最小，線接觸鋼絲繩的伸長率次之，點(diǎn)接觸鋼絲繩的伸長率最大;鋼絲繩采用合成纖維芯時(shí)，點(diǎn)接觸鋼絲繩的伸長率比線接觸鋼絲繩的伸長率大;如鋼絲繩采用鋼芯，八股鋼絲繩的伸長率大于六股鋼絲繩，面接觸鋼絲繩的伸長率大于普通鋼絲繩。不同結(jié)構(gòu)三角股鋼絲繩伸長率不同，對(duì)于三角股鋼絲繩而言，天然劍麻纖維芯鋼絲繩的伸長率大于合成纖維芯鋼絲繩。不論是圓股鋼絲繩還是三角股鋼絲繩(不包括多層股鋼絲繩)，其伸長率均勻的變化符合鋼絲繩股中鋼絲數(shù)量越多伸長率越大的原則。通過對(duì)部分鋼絲繩用戶的跟蹤、了解，鋼絲繩經(jīng)過預(yù)張拉處理后使用效果非常明顯，尤其是提升用三角股鋼絲繩、索道用鋼絲繩，經(jīng)過預(yù)張拉處理的鋼絲繩在使用過程中達(dá)到穩(wěn)定使用的時(shí)間比未預(yù)張拉處理的鋼絲繩縮短2~3個(gè)月，調(diào)繩次數(shù)減少1~3次，但同國外鋼絲繩相比較，還有一定的差距，國內(nèi)同類鋼絲繩達(dá)到穩(wěn)定使用時(shí)間比國外鋼絲繩多2~3個(gè)月，調(diào)繩次數(shù)多1~2次。經(jīng)過以上的分析、比較，由于鋼絲繩自身的結(jié)構(gòu)區(qū)別以及鋼絲繩的捻制工藝參數(shù)、張拉工藝參數(shù)、繩芯的不同，導(dǎo)致各種結(jié)構(gòu)鋼絲繩伸長率有明顯的差距，尤其同國外鋼絲繩的差距更大，因此，了解、研究鋼絲繩的伸長變化對(duì)指導(dǎo)鋼絲繩的使用和深人研究鋼絲繩的使用壽命都有特殊的意義。