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備運轉所需的重要常耗材料,不僅是因為鋼絲繩本身價值較高,而且其穩定性等性能直接影響碼頭作業的安全性和計劃執行情況。

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驗表明,現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:結構變形(如股塌陷)損壞、鋼絲繩銹蝕損壞和斷絲超標損壞。

(1)結構變形結構變形多表現為繩股塌陷和繩芯捻出(見圖1)這種損壞多出現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,碼頭設備較多采用麻芯鋼絲繩,由于其結構穩定性差,容易出現繩股塌陷和繩芯捻出等問題。某公司與國內鋼絲繩供應廠商探討改用鋼芯鋼絲繩可能性,認為鋼芯鋼絲繩結構穩定,各股間受力均勻,不易產生變形,可以**減少內部磨損,而且由于材質和潤滑油品及潤滑方式改進,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象極少出現,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,鋼絲繩使用的穩定性顯著提高。

(2)鋼絲繩銹蝕損壞這種損壞多表現為內部銹蝕、返銹,以及因銹蝕造成斷絲等問題(見圖2)。這種情況在國產鋼絲繩中尤其明顯,主要原因是鋼絲繩的潤滑不好。究其產生的根源,有實際使用方面的問題,主要是對鋼絲繩的潤滑保養不夠。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,反復多次后其機械性能急劇下降,從而出現斷絲。其中,鋼絲繩因內部絲與絲之間的潤滑不良而引發的內部斷絲是非常隱秘的,*容易引發突然斷繩事件,造成重大事故。所以,找到適合現場操作的專業潤滑油、或方便可行的潤滑方式以解決鋼絲繩后期保養是該公司寄厚望于業內同行們交流經驗、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量對鋼絲繩潤滑及使用的穩定性及壽命的影響更大?，F在,國內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,但各家的油品質量有較大差異,國內廠商所用油品較國外廠商的要差是不爭的事實。過去之所以多用麻芯繩主要是為了含油多,能保證潤滑,但事實上由于油品滴點較低,夏天容易被甩出,將設備弄得很臟,且不能長久保持,使用2~3個月后鋼絲繩就出現銹跡?，F在使用鋼芯繩,油品問題就更為重要,如果潤滑不好,尤其是內部潤滑不良出現內部斷絲,不易被查出,很可能釀成重大事故。另外,由于港口的作業環境及天氣、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。筆者認為這和潤滑油的適應能力有很大關系,為此建議鋼絲繩供應廠商應多進行研究,針對不同天氣、環境加注不同潤滑油以適應各港口特殊要求。另一個重要的問題是供應廠商要加強售后服務,包括后期涂刷、補充潤滑油的配套工作,盡可能提升鋼絲繩使用壽命和穩定性。

(3)斷絲超標損壞斷絲超標一般是指一捻距內斷絲超過總絲數10%或單股斷絲超過5%時,鋼絲繩就達到報廢標準(見圖3)。產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,上文已進行分析,實際上銹蝕斷絲是潤滑不良造成機械性能下降,經過滑輪再反復彎折時產生的斷絲,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,造成抗拉強度降低而產生的斷絲;疲勞斷絲是指鋼絲繩經過滑輪時反復彎曲,鋼絲繩機械性能下降產生的斷絲。

 在早期實際使用中發現,95%以上正常使用的鋼絲繩是由于疲勞斷絲超標而報廢的,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遠大于抗疲勞性能,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,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時,磨損也接近報廢標準,這樣就可以提升鋼絲繩的使用壽命。筆者與同事們進行鋼絲繩選型調整,用6×36SW結構的鋼絲繩替代過去使用的6×29FI結構的鋼絲繩,增加鋼絲數量,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,以求達到疲勞損壞和磨損報廢在時間上的平衡。目前不少供應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際使用結果,若越過平衡點就會較快出現磨損或拉伸斷絲等情況。此外,實踐證明,碼頭設備中盡量采用光繩,并且在安全系數得到保證的前提下,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。當然,增添新設備時,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。

除上述使用經驗外,另一個重要的認識是影響鋼絲繩使用**的因素是供應廠商的制作水平。進口鋼絲繩在同等的抗拉強度下,鋼絲繩彎曲性能和抗疲勞能力明顯優于國內鋼絲繩,這是業內同行眾所周知的,近幾年國外又推出更為耐用的鋼絲繩產品O國內產品應該說也有一定的進步,但由于基礎材料水平及對鋼絲繩研發投入較小等原因,依然存在技術落后、質量不穩定等問題。