钢丝绳的检测分:有损检测和无损检测两大类。
有损检测主要是针对钢丝绳的弯曲应力、扭转应力、破断拉应力等特性在实验室内进行的破坏性检测,可作新绳采购的参考。 无损检测即非破坏性检测,主要是针对在役钢丝绳的锈蚀、磨损、断丝等情况进行的现场检测,是预测在役钢丝绳剩余寿命的主要依据。 1 国内外行业现状 2.1 国外行业现状 十九世纪末,国际上就开展了钢丝绳无损检测仪的技术研究。二十世纪末,其钢丝绳无损检测技术已趋于成熟并得到了实践应用。 在欧洲,矿井提升钢丝绳是根据专业、的检测机构、具有从业资质的检测人员、利用*的检测仪器对钢丝绳进行定期检测,决定钢丝绳是否继续使用或报废,从而*大限度的、科学合理利用钢丝绳。其钢丝绳无损检测已经发展成一种规范行业,具有专业化的检测单位(如德国DMT中心)、职业化的工作方法(商业检测专业化、流程化、标准化)、科学化的标准规范(如ASNT-TC-1A-1996无损检测人员的鉴定资格及认证)。 2.2 国内行业现状 我国从二十世纪70年代才开始进行钢丝绳无损检测技术的基础研究。现虽已有多家企业生产出,但与国外产品相比,还是有很大差距,主要表现在:①多次检测的重复性差;②检测精度低,误判率高;③宣传和实际使用效果相差甚远。 目前,国内矿山企业主要通过人工目测、手摸和卡尺测量的方法对钢丝绳进行日检。传统钢丝绳检测方法存在的缺陷有:①只能检查出表面缺陷,无法检测出内部断丝;②只能测量局部位置钢丝绳的绳径变化,无法精准的测量整绳金属横截面积的变化;③人工劳动强度大,时间消耗多;④基于主观判断,没有客观的依据和基础。此外,为了保证生产安全,矿井提升钢丝绳是按照《煤矿安全规程》的规定实施定期强制性报废,造成资源的极大浪费。 2 产品概述 3.1 用途及功能 钢丝绳无损检测仪(设备)是一种用于非破坏性、检查在役钢丝绳的仪器(设备),应用于矿井提升机、起重机、电梯、升降机、架空索道、桥梁等领域。 钢丝绳无损检测仪(设备)可以检测圆截面类型的铁基钢丝绳,包括圆股、三角股、异形股等多种结构钢丝绳。该系列产品满足IP54(防尘防水等级)要求,可用于煤矿、石油、采气及其他恶劣环境。 3.2 检测原理 钢丝绳无损检测仪(设备)采用强磁、漏磁原理。钢丝绳采用上等碳素钢作为材料,其具有高磁导率。检测时,采用长久强磁对钢丝绳励磁,钢丝在外加磁场作用下被磁化。 如果钢丝连续、均匀且表面无损伤,则磁感应线被约束在钢丝内部,如下图:
当钢丝表面受损时,如蚀坑、磨损等,在其受损处磁阻增大,磁通减小,造成其内部磁感应线变形、扭曲,大部分磁感应线仍在材料内部,一小部分磁感应线穿过受损表面,从空气中传播。这样,钢丝内部磁通量发生变化。如下图:
如果钢丝出现不连续,比如断丝,则磁力线则只能通过空气传播,在断口处形成漏磁场。当然,其中有部分磁力线会损失,损失程度与断口的距离有关。如下图。通过检测漏磁场的强度大小,反应断丝位置和数量。
综述原理:检测时,先用检测仪使钢丝绳磁饱和,然后,磁头包裹着钢丝绳相对匀速运行。钢丝绳中的断丝、磨损、锈蚀等都会引起磁通量或漏磁量的变化,被霍尔传感器捕捉,转变为电信号,输出模拟信号。内部结构原理如下图:
3.3 检测参数 根据标准ASTM E1571-01《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》规定,钢丝绳无损检测主要有两个检测参数:LMA(金属横截面积损失)和LF(钢丝绳局部损伤)。 LMA(金属横截面积损失)——指钢丝绳的钢丝由于疲劳磨损、腐蚀、挤压等原因造成钢丝金属截面积减小,主要包括锈蚀、磨损、钢丝绳绳径缩小等。侧重考察钢丝绳中金属横截面积的缺损程度。其数值越大,说明金属缺损越严重。 LF(局部损伤)——指钢丝绳局部位置上产生的损伤,侧重考察钢丝的不连续性。主要包括内外部断丝、锈蚀蚀坑、机械损伤等。 3.4 输出形式
图1 典型断丝
图2 典型断丝
典型断丝:如果在某一位置,LMA图中有波峰信号,说明钢丝绳金属面积存在损失;LF图中有对应的波峰、波谷信号,说明该位置出现不连续。那么,该位置一定存在断丝。断丝的数量根据峰值高度来确定(如图1、图2)。
图3 典型磨损 典型磨损:整条绳在A点位置,LMA(金属横截面积损失)值*大,说明该位置钢丝绳磨损*严重(如图3)。 3.5 产品特性 INTRON钢丝绳无损检测仪具有以下特性: LMA和LF双通道同步检测 可实现自动标定 可检测外部和内部缺陷 可实现实时动态输出,方便现场停车检查 具有数据存储器独立下载功能 可实现检测波形同图对比 具有声、光报警功能 可存储*多32000m的钢丝绳检测数据 具有通用的USB数据接口
3.6 规范标准
《国家标准》 GBT 21837-2008 《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》 《煤矿安全规程》 ASTM E1571-01 《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》 GB/T 21837-2008 《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》 MT/T 970-2005 《钢丝绳(缆)在线无损定量检测方法和判定规则》
4 选用意义
4.1 代替目测,降低人工劳动强度。 4.2 可以**测量钢丝绳的金属横截面变化情况。 4.3 对内部、外部缺陷实现定量检测。 4.4 通过定期数据对比,可直观掌握钢丝绳的使用状况和使用规律。 4.5 为钢丝绳的检查提供客观、直观依据。 4.6 应用*钢丝绳无损检测仪器与传统检测方法的对比如下:
序号 对比项目 传统检测方法 应用*仪器
1 作业方式 手摸、目测、卡尺测量 国际*的霍尔传感技术 2 采样密度 间隔检查,易漏检 连续检测,不易漏检 3 人员要求 有检测经验、体能充沛 不受人为因素影响 4 作业难度 裸手检查,环境恶劣 对环境要求低 5 检测结果的可靠性 只能发现明显的外部缺陷 对内外部缺陷均实现定量检测 6 检测结果的系统性 零散记录,可追溯性差 保存所有检测数据,实现可追溯性 7 检测结果的直观性 需要人为记录及分析 从输出波形图可直观了解整绳状况