無損檢測技術(shù)在行車鋼絲繩狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

周順輝

（上海通用汽車有限公司，上海 201206）

鋼絲繩作為起重設(shè)備的重要組成部分，由于結(jié)構(gòu)與工況的特殊性，本身應(yīng)屬于易耗品，因此定期更換作法十分普遍。但這種作法可能會造成浪費(fèi)，也可能留下安全隱患。目視檢查難以斷定鋼絲繩內(nèi)部斷絲情況，影響檢查的效果。電磁無損檢測方法的出現(xiàn)為鋼絲繩狀態(tài)檢測提供了一個(gè)新的有效的解決方案。

一、鋼絲繩無損檢測原理及步驟

目前按鋼絲繩檢測原理的不同可分為交流電磁類儀器、直流與永磁類儀器、漏磁類儀器等。其中交流電磁類儀器、直流與永磁類儀器用于測定金屬截面積變化情況。漏磁類儀器可通過數(shù)據(jù)分析，既可以檢測斷絲（LF）情況又可以檢測金屬截面積（LMA）的變化情況。

漏磁類儀器的工作原理（圖1）是使鋼絲繩通過永久磁體進(jìn)行磁化，從而在鋼絲繩上產(chǎn)生暫時(shí)的磁場，而在斷絲的位置由于斷絲的影響使得磁場的磁力線出現(xiàn)泄漏情況，并且這一漏磁場會隨著斷絲數(shù)的增加而增大，利用霍爾元件測試鋼絲繩磁場強(qiáng)度，且對斷絲位置的漏磁場強(qiáng)度通過數(shù)學(xué)建模，并與實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定數(shù)據(jù)比對計(jì)算出斷絲的具體數(shù)量。

鋼絲繩無損檢測步驟：一是儀器標(biāo)定。對不同類型的鋼絲繩需要分別標(biāo)定門限值與截面基準(zhǔn)值。二是現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。合理安排測試位置，減少測試盲區(qū)。三是分析與報(bào)告。通過信號分析判斷斷絲數(shù)，對鋼絲繩狀態(tài)進(jìn)行評估。

二、傳感器的標(biāo)定

鋼絲繩應(yīng)用廣泛，且直徑規(guī)格變化繁多。同為一根斷絲，由于其結(jié)構(gòu)、繩徑及絲徑各不相同，而且斷絲的形式也不盡相同，造成斷絲處的漏磁輸出量也不盡相同，因此對于每種不同鋼絲繩在利用無損檢測技術(shù)測試之前都需要進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定，以便有關(guān)LF和LMA/LF儀器的局部損傷基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，可在最初檢測（新）鋼絲繩的時(shí)候建立。只要可行，檢測同一根鋼絲繩時(shí)，應(yīng)通過調(diào)節(jié)與被檢鋼絲繩相匹配的鋼條或鋼絲上的已知損傷，使產(chǎn)生的幅度彼此相同，如此反復(fù)而設(shè)定。

鋼絲繩的標(biāo)定需要一定的長度，一般要在6m左右，這是由于傳感器在啟動與停止時(shí)不能將該位置的鋼絲繩完全磁化，會產(chǎn)生大的漏磁信號，這就是所謂的端頭效應(yīng)。如果標(biāo)定長度不夠，斷絲信號就會融合在這一信號中，嚴(yán)重干擾信號的判斷。同時(shí)為準(zhǔn)確標(biāo)定鋼絲繩，標(biāo)定從夾頭作起始標(biāo)記點(diǎn)，各斷絲點(diǎn)相距1m左右，分別做出1、3、5、8、10根斷絲，反復(fù)測試、調(diào)整模型參數(shù)，使得標(biāo)定數(shù)據(jù)與實(shí)際的斷絲數(shù)據(jù)一致。

三、鋼絲繩狀態(tài)判斷標(biāo)準(zhǔn)

有許多特征可判斷鋼絲繩的報(bào)廢，如斷絲、繩徑減小、繩芯損壞、內(nèi)外部磨損與腐蝕、變形等情況。電磁無損檢測控制的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，就是上述的斷絲與相對磨損量。其中對于斷絲的報(bào)廢判斷標(biāo)準(zhǔn)在鋼絲繩的檢驗(yàn)與報(bào)廢規(guī)范（ISO4309:1990）中做了規(guī)定，根據(jù)鋼絲繩外層繩股的承載鋼絲數(shù)不同，分別控制1個(gè)捻距（6倍直徑）和5個(gè)捻距（30倍直徑）內(nèi)斷絲的數(shù)量。另外1個(gè)控制方法是結(jié)合斷絲與磨損量的綜合判斷標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)DF＜1時(shí)鋼絲繩則繼續(xù)使用，當(dāng)DF≥1時(shí)則鋼絲繩報(bào)廢。

式中：Rw——鋼絲繩斷絲量的百分比值；

Rpw——斷絲的允許百分比值；

Rp——鋼絲繩金屬截面積減少的百分比值；

Rpd——金屬截面積減少的允許百分比值。

四、案例

2009年7月在對某鋼絲繩進(jìn)行檢測中發(fā)現(xiàn)，該測試區(qū)域內(nèi)鋼絲繩6d（d為鋼絲繩直徑）內(nèi)存在6根斷絲，30d內(nèi)存在9根斷絲。設(shè)備最大起重量15t，鋼絲繩型號DIEPAP825。根據(jù)鋼絲繩的檢驗(yàn)與報(bào)廢規(guī)范（ISO4309:1990），鋼絲繩6d內(nèi)達(dá)到6根斷絲，或30d內(nèi)達(dá)到12根斷絲，應(yīng)對鋼絲繩進(jìn)行報(bào)廢處理。對更換下的鋼絲繩斷絲情況進(jìn)行分析，驗(yàn)證在最大斷絲處6d內(nèi)有6根斷絲，已經(jīng)達(dá)到了需要更換的程度。

五、結(jié)論

利用電磁式無損檢測方法不受潤油脂的影響，可以檢測到鋼絲繩內(nèi)部的斷絲情況，同時(shí)只要傳感器測試安裝位置合理可以將測試的盲區(qū)減少到最小，基本不受設(shè)備運(yùn)行情況的影響。并且在斷絲與繩徑定性分析上的準(zhǔn)確率可以達(dá)到100%，在定量分析中也可取得滿意效果。