鋼絲繩在集裝箱碼頭中的使用

鋼絲繩之所以是集裝箱碼頭設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所需的重要常耗材料,不僅是因?yàn)殇摻z繩本身價值較高,而且其穩(wěn)定性等性能直接影響碼頭作業(yè)的安全性和計(jì)劃執(zhí)行情況。

1.鋼絲繩正常使用中的損壞
岸邊裝卸橋與輪胎龍門吊的長期使用經(jīng)驗(yàn)表明,現(xiàn)在集裝箱裝卸碼頭鋼絲繩在正常使用中損壞的原因主要有3種:結(jié)構(gòu)變形(如股塌陷)損壞、鋼絲繩銹蝕損壞和斷絲超標(biāo)損壞。

(1)結(jié)構(gòu)變形結(jié)構(gòu)變形多表現(xiàn)為繩股塌陷和繩芯捻出(見圖1)這種損壞多出現(xiàn)于麻芯或纖維芯鋼絲繩。過去出于對鋼絲繩柔性和繩芯含油能力等因素的考慮,碼頭設(shè)備較多采用麻芯鋼絲繩,由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差,容易出現(xiàn)繩股塌陷和繩芯捻出等問題。某公司與國內(nèi)鋼絲繩供應(yīng)廠商探討改用鋼芯鋼絲繩可能性,認(rèn)為鋼芯鋼絲繩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,各股間受力均勻,不易產(chǎn)生變形,可以**減少內(nèi)部磨損,而且由于材質(zhì)和潤滑油品及潤滑方式改進(jìn),在柔性和潤滑性能上與過去的麻芯鋼絲繩相差不多,可以滿足使用要求。該公司于2002年底開始**試用鋼芯鋼絲繩自此上述形式的損壞現(xiàn)象極少出現(xiàn),可以說從根本上解決了這一問題。通過一段時間的試用后,從2004年起用鋼芯鋼絲繩替代麻芯鋼絲繩,鋼絲繩使用的穩(wěn)定性顯著提高。

(2)鋼絲繩銹蝕損壞這種損壞多表現(xiàn)為內(nèi)部銹蝕、返銹,以及因銹蝕造成斷絲等問題(見圖2)。這種情況在國產(chǎn)鋼絲繩中尤其明顯,主要原因是鋼絲繩的潤滑不好。究其產(chǎn)生的根源,有實(shí)際使用方面的問題,主要是對鋼絲繩的潤滑保養(yǎng)不夠。常用鋼絲繩中原有的潤滑油氣溫低時功能下降,尤其在北方寒冷的天氣中,幾乎無法使用,而常溫使用的普通潤滑油又不具備很好的附著性和滲透性,往往只能進(jìn)行表面潤滑,且保持時間較短。在不具備良好潤滑的狀況下,鋼絲繩通過滑輪時,絲與滑輪、絲與絲之間的元油滑動使溫度急劇上升,反復(fù)多次后其機(jī)械性能急劇下降,從而出現(xiàn)斷絲。其中,鋼絲繩因內(nèi)部絲與絲之間的潤滑不良而引發(fā)的內(nèi)部斷絲是非常隱秘的,*容易引發(fā)突然斷繩事件,造成重大事故。所以,找到適合現(xiàn)場操作的專業(yè)潤滑油、或方便可行的潤滑方式以解決鋼絲繩后期保養(yǎng)是該公司寄厚望于業(yè)內(nèi)同行們交流經(jīng)驗(yàn)、共同解決的問題。此外,鋼絲繩廠商制造過程中的加油方式及油品質(zhì)量對鋼絲繩潤滑及使用的穩(wěn)定性及壽命的影響更大。現(xiàn)在,國內(nèi)外廠商都比較重視這個問題,在鋼絲繩的制造過程中,從合股開始淋油一直到合繩,潤滑方式都已趨于合理,但各家的油品質(zhì)量有較大差異,國內(nèi)廠商所用油品較國外廠商的要差是不爭的事實(shí)。過去之所以多用麻芯繩主要是為了含油多,能保證潤滑,但事實(shí)上由于油品滴點(diǎn)較低,夏天容易被甩出,將設(shè)備弄得很臟,且不能長久保持,使用2~3個月后鋼絲繩就出現(xiàn)銹跡?，F(xiàn)在使用鋼芯繩,油品問題就更為重要,如果潤滑不好,尤其是內(nèi)部潤滑不良出現(xiàn)內(nèi)部斷絲,不易被查出,很可能釀成重大事故。另外,由于港口的作業(yè)環(huán)境及天氣、粉塵等影響各不相同,同一種鋼絲繩在不同港口使用情況差異很大。筆者認(rèn)為這和潤滑油的適應(yīng)能力有很大關(guān)系,為此建議鋼絲繩供應(yīng)廠商應(yīng)多進(jìn)行研究,針對不同天氣、環(huán)境加注不同潤滑油以適應(yīng)各港口特殊要求。另一個重要的問題是供應(yīng)廠商要加強(qiáng)售后服務(wù),包括后期涂刷、補(bǔ)充潤滑油的配套工作,盡可能提升鋼絲繩使用壽命和穩(wěn)定性。

(3)斷絲超標(biāo)損壞斷絲超標(biāo)一般是指一捻距內(nèi)斷絲超過總絲數(shù)10%或單股斷絲超過5%時,鋼絲繩就達(dá)到報廢標(biāo)準(zhǔn)(見圖3)。產(chǎn)生斷絲的原因主要有銹蝕斷絲、磨損斷絲和疲勞斷絲等。銹蝕斷絲主要是潤滑不好造成的斷絲,上文已進(jìn)行分析,實(shí)際上銹蝕斷絲是潤滑不良造成機(jī)械性能下降,經(jīng)過滑輪再反復(fù)彎折時產(chǎn)生的斷絲,也可視為疲勞斷絲的一個特例;磨損斷絲是鋼絲繩外層鋼絲磨損,造成抗拉強(qiáng)度降低而產(chǎn)生的斷絲;疲勞斷絲是指鋼絲繩經(jīng)過滑輪時反復(fù)彎曲,鋼絲繩機(jī)械性能下降產(chǎn)生的斷絲。

 在早期實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn),95%以上正常使用的鋼絲繩是由于疲勞斷絲超標(biāo)而報廢的,報廢時外層鋼絲磨損量較小。由此可見,在集裝箱碼頭使用時,鋼絲繩的剛性和耐磨性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抗疲勞性能,眾所周知,這兩組性能是相互制約的,提高剛性和耐磨性能的同時就會損失一些抗疲勞性能,如果能找到兩者的平衡點(diǎn),就可以有效地延長鋼絲繩的壽命,也就是說,理想的情況是在鋼絲繩疲勞斷絲超標(biāo)時,磨損也接近報廢標(biāo)準(zhǔn),這樣就可以提升鋼絲繩的使用壽命。筆者與同事們進(jìn)行鋼絲繩選型調(diào)整,用6×36SW結(jié)構(gòu)的鋼絲繩替代過去使用的6×29FI結(jié)構(gòu)的鋼絲繩,增加鋼絲數(shù)量,減小外層鋼絲直徑,降低鋼絲繩一定量的抗磨抗拉性能,提高其彎曲性能,以求達(dá)到疲勞損壞和磨損報廢在時間上的平衡。目前不少供應(yīng)廠商推出更為耐用的8股鋼絲繩,也是基于此種考慮,但考察新型鋼絲繩能否更接近疲勞與磨損間的平衡也要看實(shí)際使用結(jié)果,若越過平衡點(diǎn)就會較快出現(xiàn)磨損或拉伸斷絲等情況。此外,實(shí)踐證明,碼頭設(shè)備中盡量采用光繩,并且在安全系數(shù)得到保證的前提下,選用破段拉力較小的鋼絲繩,也是提高鋼絲繩的彎曲性能、延長鋼絲繩的使用壽命的有效辦法。當(dāng)然,增添新設(shè)備時,要求廠方制作盡可能大的滑輪,對鋼絲繩壽命的提高也有很大好處。

除上述使用經(jīng)驗(yàn)外,另一個重要的認(rèn)識是影響鋼絲繩使用**的因素是供應(yīng)廠商的制作水平。進(jìn)口鋼絲繩在同等的抗拉強(qiáng)度下,鋼絲繩彎曲性能和抗疲勞能力明顯優(yōu)于國內(nèi)鋼絲繩,這是業(yè)內(nèi)同行眾所周知的,近幾年國外又推出更為耐用的鋼絲繩產(chǎn)品O國內(nèi)產(chǎn)品應(yīng)該說也有一定的進(jìn)步,但由于基礎(chǔ)材料水平及對鋼絲繩研發(fā)投入較小等原因,依然存在技術(shù)落后、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。