钢丝绳安全使用说明书.docx
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钢丝绳安全使用说明书
石油钢丝绳安全使用说明书
前言
本说明书，专为油田石油开采作业用钢丝绳编写。
旨在保证作业人员的人身和生产安全。
钢丝绳是一种柔性的机械零件。
它是由一种或数种不同直径、具有特殊技术要求的钢丝，按照一定的方式组合而成。
由于钢丝绳在使用中安全性非常重要，又有品种繁多、性能复杂、外表相似的特点。
在使用过程中常常担负着拉曳和改变力之传递方向的责任，一旦出现问题，将会造成生产事故，严重时会引发安全事故。
因此，在选择钢丝绳直径、钢丝绳破断拉力（强度）、结构、捻法等相关技术参数时，应根据其最终失效形式，选择适用的钢丝绳。
一、钢丝绳简介
钢丝绳一般情况下是由绳芯和一定数量的股，按照一定的排列方式，经过捻制而成。
见图1。
图1
1、钢丝绳的标记代号
钢丝绳的标记代号就是钢丝绳的名字。
为了准确表达钢丝绳的性能和具备的特点，并且让每一个人看到它，都能明白其含义，必须统一钢丝绳的标记代号。
目前，流行的钢丝绳标记方法有两类：
一类是按照国际标准进行标识（GB8707/ISO3578）：
顺序如下：
直径、表面状态、结构、绳芯的材料及形式、钢丝力学性能等级、捻法、钢丝绳最小破断拉力、长度或单位长度重量、执行标准。
钢丝绳标记示例：
32NAT6×26SW＋FC1770/重要用途ZS5983891000GB8918-1996
其含义为：
32指钢丝绳直径为32mm；NAT代表光面钢丝绳；6×26SW＋FC代表钢丝绳由6根26丝西鲁瓦林吞结构的股合成，绳芯材料为纤维；ZS为右交互捻；598为破断拉力；389为每百米绳重；1000代表钢丝绳长度；GB8918-1996代表执行标准。
或：
32NAT6×26SW＋FC1770/重要用途ZS1000GB8918-1996
其含义为：
32指钢丝绳直径为32mm；NAT代表光面钢丝绳；6×26SW＋FC代表钢丝绳由6根26丝西鲁瓦林吞结构的股合成，绳芯材料为纤维；ZS为右交互捻；1000代表钢丝绳长度；GB8918-1996代表执行标准。
另外一类是按照欧美标准进行标识：
（如API-9A）
由于欧美是钢丝绳的发源地，对钢丝绳性能和制造技术的研究具有独到之处，是世界上钢丝绳生产和新结构研究的先行者。
按照其相关的钢丝绳标准供应钢丝绳时一般都是按照其规范进行标注。
欧美国家对钢丝绳的标注与ISO略有区别，主要是力学性能的等级和捻法所选字母不同，在长度单位上采用英制。
如美国标准API-9A。
标注示例：
32NAT6×19S+IWRCEIPSRL1200API-9A
其含义为：
32指钢丝绳直径为32mm；NAT代表光面钢丝绳；6×19S＋IERC代表钢丝绳由6根19丝西鲁吞结构的股合成，绳芯为绳式钢芯；RL为右交互捻；1200代表钢丝绳长度；API-9A代表执行标准。
常见钢丝绳代号的含义
代号
意义
相关标准
NAT
光面钢丝绳
GB8918、API-9A
ZAA
A种镀锌
ZAB
AB种镀锌
ZBB
B种镀锌
S
股为西鲁结构
W
股为瓦林吞结构
SW
股为西鲁瓦林吞复合结构
SWS
股为西鲁瓦林吞西鲁复合结构
Fi
股为填充结构
ZZ
右同向捻
GB8918
SS
左同向捻
ZS
右交互捻
SZ
左交互捻
RL
右交互捻
API-9A
LL
左交互捻
RLL
左同向捻
LLL
右交互捻
IWRC
绳式钢芯
GB8918、API-9A
IWS
股式钢芯
FC
纤维芯
NF
天然纤维芯
SF
合成纤维芯
PPC
聚丙稀纤维芯
PRT
预变形或不松散
API-9A
NP
松散
2、在选择和订购钢丝绳时需要确定下列一些参数。
钢丝绳直径、钢丝绳力学性能和整绳破断拉力、钢丝绳结构、钢丝绳捻法、表面状态、应力状态（是否要求不松散）、执行标准、包装类型等。
二、钢丝绳储运及保管
钢丝绳的安全存放和转运是以后钢丝绳安全使用的前期保证。
钢丝绳转运和存放要注意防尘、防锈、防火、防撞击。
三、钢丝绳测量
钢丝绳应按照右下图进行测量。
四、钢丝绳使用中应该注意的有关事项
1．卷筒的缠绕方向决定了钢丝绳的捻向
钢丝绳捻向根据卷筒的缠绕方向来定。
钢丝绳在使用时缠绕方向对钢丝绳的寿命影响很大，所以要按照卷筒的旋向正确领用钢丝绳。
钢丝绳的缠绕方向见下图。
如果钢丝绳捻向不正确，钢丝绳在缠绕过程中就会出现解捻（松劲）现象。
导致钢丝绳使用时承载能力下降，磨损加快。
2．正确为钢丝绳解卷
钢丝绳解卷是使用前必须进行的工作。
在实际操作中，往往因为解卷时的不正确操作，使钢丝绳附加上有害应力，出现钢丝绳扭结的现象，甚至影响到钢丝绳使用寿命。
正确的解卷方法见下图。
下图为不正确的操作方法：
3．切断钢丝绳：
当切断钢丝绳时，应注意对钢丝绳的头部进行必要的绑扎，以免绳股弹出伤及人身。
4．缠绕钢丝绳时必须紧密平整有序
钢丝绳在多数情况下，都是要缠绕在卷筒上使用的。
特别是对于多层缠绕的工作条件，更应该注意钢丝绳的排列应该确保平整、紧密、有序，尽可能使咬绳现象降低到最低程度。
5．注意定期对钢丝绳进行全面地检查
定时对钢丝绳进行检查很重要，在许多的行业中都对钢丝绳安全检查进行了详细的规定。
这样的规定是非常有必要的，因为这样做可以在一定程度上保证操作者的人身安全。
检查的部位包括钢丝绳的工作段有无严重的变形、磨损和断丝。
6．定期检查与钢丝绳运行相关的设备部件
钢丝绳在使用过程中由于要受到循环载荷的作用，一直处于加速、匀速、减速、停止等运行状态之下。
因此，钢丝绳会产生自身的抖动，在钢丝绳所经过的部位，都会因其运动状态的变化，加剧摩擦。
如果其间有某些部件运行状态不良，就会对钢丝绳产生强烈的摩擦，导致钢丝绳表面温度急剧升高，对钢丝绳的性能产生极大的影响。
要定期对卷筒和滑轮的槽型和轮槽直径进行检查。
轮槽直径=钢丝绳名义直径×6%。
B为良好工作状态。
C为较差工作状态，可降低寿命约70%。
A为最差工作状态，使用中不允许出现。
API—9B中规定常用钢丝绳与其相应的滑轮和卷筒的轮槽半径如下表：
钢丝绳直径
最小轮槽半径
新轮槽最小半径
最大轮槽半径
英制in.
公制mm
英制in.
公制mm
英制in.
公制mm
英制in.
公制mm
1/2
13
0.256
6.5
0.265
6.73
0.275
6.99
9/16
14.5
0.288
7.32
0.298
7.57
0.309
7.85
5/8
16
0.32
8.13
0.331
8.41
0.344
8.74
3/4
19
0.384
9.75
0.398
10.11
0.413
10.49
7/8
22
0.448
11.38
0.464
11.79
0.481
12.22
1
26
0.513
13.03
0.53
13.46
0.55
13.97
11/8
29
0.577
14.66
0.596
15.14
0.619
15.72
11/4
32
0.641
16.28
0.663
16.84
0.688
17.48
13/8
35
0.705
17.91
0.729
18.52
0.756
19.2
11/2
38
0.769
19.53
0.795
20.19
0.825
20.96
注：
当钢丝绳轮槽半径达到上表规定的最大和最小值时，滑轮必须更换或修理。
7．适时进行钢丝绳维护与保养
在钢丝绳使用过程中，要始终保持良好的润滑状态。
钢丝绳在使用过程中要经过滑轮组，在滑轮上要产生摩擦和弯曲变形，这些作用都会造成钢丝绳发热，如果这些热量不能及时被散发，热量的积蓄会使钢丝绳的温度迅速升高，过高的温度会使力学性能下降，降低钢丝绳使用的安全性。
在钢丝绳中保持良好的润滑条件，可以大大降低这种影响。
这是由于钢丝绳润滑油具有减磨和吸收部分热量的功效，能够使钢丝绳在使用中产生的热量及时得到发散，使钢丝绳中的钢丝保持良好的性能。
8．固定钢丝绳时要尽量避免造成伤害
钢丝绳固定时应谨慎操作，不能因钢丝绳固定给钢丝绳造成伤害。
严禁用坚硬的铁器在钢丝绳表面击打，造成钢丝绳受伤。
如果用绳卡固定钢丝绳时，应注意绳卡的安装方向和间距。
9．使用过程中要适时对钢丝绳进行清洗和保养
钢丝绳中的油脂除了能够防腐和降低磨损外，使用中还能够吸收一部分热量，有效地降低因发热给钢丝绳带来的性能影响。
因此，钢丝绳中的含有足够的油脂，对钢丝绳的安全运行作用非常大。
10．扭结或打结使用时破断拉力降低情况
钢丝绳打扭或打结时，其破断拉力将会降低。
具体见下图。
五、钢丝绳的失效与更换
钢丝绳在使用中属于一种易损件，由于安全原因应对其进行规定的检查。
钢丝绳使用时都要经过磨损、疲劳、锈蚀，或者受到意外伤害包括不正确地使用，最终失效。
出现下列情况，钢丝绳必须更换：
1.正常失效
1.1磨损：
钢丝绳在使用过程中由于摩擦原因直径减小。
按照钢丝绳公称直径计算，如果磨损量达到钢丝绳公称直径的7%，钢丝绳应该立即更换。
1.2疲劳：
钢丝绳服役时间达到规定期限，或者钢丝绳的断丝在短时间内增加速度加快，钢丝绳应该立即更换。
在发现断丝后，需要确认断丝的性质和数量，并在检查记录上注清。
6股和8股钢丝绳断丝常发生在外部，多股不旋转钢丝绳和钢芯钢丝绳的断丝常发生在内部。
v断丝的性质指钢丝的断口形貌。
v如果断丝在短时间内突然增加则应立即更换钢丝绳。
（多层股只考虑外层股、填充丝和钢芯不考虑）
v断丝局部集中：
如果断丝紧靠在一起形成局部聚集，钢丝绳应报废。
v断丝的增加率：
主要由疲劳引起。
钢丝绳外层钢丝断裂极限数量
外层绳股承载钢丝数量
钢丝绳结构举例
起重机械用钢丝绳可见断丝数量
机构工作级别
机构工作级别
M1和M2
M3、M4、M5、M6、M7、M8
交捻
顺捻
交捻
顺捻
长度范围
长度范围
6d
30d
6d
30d
6d
30d
6d
30d
≤50
6×7
2
4
1
2
4
8
2
4
51~75
6×12
3
6
2
3
6
12
3
6
76~100
18×7
4
8
2
4
8
15
4
8
101~120
6×19类
5
10
2
5
10
19
5
10
121~140
6
11
3
6
11
22
6
11
141~160
6×24、8×19
6
13
3
6
13
26
6
13
161~180
6×30
7
14
4
7
14
29
7
14
181~200
6×31、8×25
8
16
4
8
16
32
8
16
201~220
6×37类
8
18
4
9
18
38
9
18
221~240
6×37b
10
19
5
10
19
38
10
19
241~260
10
21
5
10
21
42
10
21
261~280
11
22
6
11
22
45
11
22
281~300
12
24
6
12
24
48
12
24
＞300
6×61
0.04n
0.08n
0.02n
0.04n
0.008n
0.16n
0.04n
0.08n
注：
.摘自GB5972—86
．d代表钢丝绳直径。
.M为工作条件。
下标数字从小到大代表工作条件从差到好。
2.非正常失效
2.1绳端断丝：
该类断丝不管数量多少其主要成因是应力引起。
应重新安装绳卡或重新做头。
2.2绳股断裂：
报废。
2.3绳芯引起的绳径减小：
由于磨损或绳芯支撑差造成的直径显著减小，钢丝绳应与报废。
2.4绳端断丝：
发生在钢丝绳固定端，该类断丝不管数量多少其主要成因是应力引起，主要是做头或绳卡夹持不正。
应重新安装绳卡或重新做头。
2.5断丝局部集中：
如果断丝紧靠在一起形成局部聚集，钢丝绳应报废。
2.6断丝的增加率：
主要由疲劳引起。
2.7绳股断裂：
由于磨损或长期处于较高的接触应力状态之下，导致钢丝绳整股断裂。
出现绳股断裂时，钢丝绳报废。
2.8绳芯原因引起的绳径减小：
由于绳芯磨损或支撑不足造成的直径显著减小，钢丝绳应与报废。
2.9弹性降低：
当钢丝绳的弹性减小时，若继续使用是不安全的。
一般情况下这种变化是不易发现的，如检查人员对钢丝绳有怀疑，可以向有关专家进行咨询。
弹性降低常伴随以下现象：
a）绳径减小
b）捻距伸长
c）钢丝或绳股之间缺少空隙
d）绳股凹处出现细微的褐色粉末
e）虽然未发现断丝，但钢丝绳明显的不易弯曲和直径减小比起单纯的由于钢丝磨损而引起的还要快的多。
这种情况会导致钢丝绳在动载作用下突然断裂，应立即报废。
2.10外部及内部磨损
a）内部磨损及压坑：
此情况是由于钢丝绳内股或钢丝之间的摩擦引起的，特别是弯曲部位。
b）外部磨损：
产生于钢丝绳的股表面，是由于在压力的作用下与滑轮和卷筒的绳槽接触摩擦引起的。
这种现象在吊载加速和减速运动时，钢丝绳与滑轮接触的部位更加明显，其表现为外部的钢丝磨成平面。
v润滑不足或不正确的润滑以及工作环境中存在灰尘和沙砾都会加剧磨损。
v磨损使钢丝绳的金属面积减小而降低破断拉力。
当外层钢丝的磨损达到其直径的40%时钢丝绳应予以报废。
v当钢丝绳直径相对于公称直径减小7%或者更多时，即使没有发现断丝，也应该将此绳报废。
2.11外部及内部腐蚀：
在海洋或工业污染的大气中特别容易发生。
它不仅减小了钢丝绳的金属面积而降低其破断拉力，还能引起表面粗糙并发展为裂纹加速疲劳。
严重的腐蚀还会引起钢丝绳弹性降低。
a）外部腐蚀：
外部的腐蚀是可以发现的。
当表面出现麻坑，钢丝出现松弛时应该对其进行报废。
b）内部腐蚀：
一般较难发现。
当出现下列现象时应对钢丝绳进行内部检查。
v钢丝绳直径变化。
经常运动的直径减小，而不动的地方略有增粗。
v外层股的间隙减小，还伴有股间断丝。
2.12变形
a）波浪形：
钢丝绳沿轴向呈螺旋状。
严重时会在运动时产生跳动造成不规则传动，引发磨损和断丝。
判定失效的方法是在25d的范围内，弦高≥4d/3时应予以报废。
b）笼状畸变：
相邻层股间分离。
c）绳股挤出：
由于各股不能平衡受力。
d）钢丝挤出：
由冲击载荷引发。
e）绳径局部增大：
通常由绳芯畸变形成。
f）扭结：
由附加应力造成。
当扭结严重时，钢丝绳的破断拉力将大打折扣，应立即报废。
g）绳径局部减小：
通常与绳芯断裂有关。
严重时应立即更换新钢丝绳。
h）部分压扁：
由机械事故造成。
严重时（dmin≤2/3dmax）应立即报废。
i）弯折：
在外界影响下形成的轴线夹角，应予以报废。
见下图右。
j）由于受热或电弧的作用引起的损坏：
有焊疤或火色的钢丝绳应立即报废。
六、结束语
钢丝绳是一种易耗品，它的使用寿命的长短，不仅和制造质量相关，也和科学地使用相关。
希望我们编写的使用说明能够为您安全使用钢丝绳和降低使用成本有所帮助。
科学用绳，做到“优绳善用”。
咸阳石油钢管钢绳有限责任公司
技术服务部
2004年2月11日
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