根據(jù)鋼絲繩伸長對鋼絲繩使用帶來的危害，分析不同結構鋼絲繩預張拉方法的優(yōu)缺點以及不同用途鋼絲繩對伸長率的要求，介紹目前使用的預張拉工藝，給出不同結構鋼絲繩的伸長率的統(tǒng)計規(guī)律并進行對比。
隨著國內(nèi)鋼絲繩制造行業(yè)的迅速發(fā)展以及國外鋼絲繩對國內(nèi)市場的沖擊，鋼絲繩用戶對鋼絲繩的選擇空間不斷擴大，可比性增強，對鋼絲繩的技術要求越來越高，包括對鋼絲繩的品種結構、強度、涂油種類、結構伸長、使用壽命、價格、售后服務等方面，因此，如何真正提高國內(nèi)鋼絲繩同國外鋼絲繩的競爭優(yōu)勢是目前鋼絲繩生產(chǎn)廠家穩(wěn)定市場、擴大市場、替代國外鋼絲繩的關鍵。筆者認為，要提高鋼絲繩的競爭優(yōu)勢，應提高鋼絲繩的使用壽命，而鋼絲繩自身的伸長特性是影響使用壽命的一個比較重要的因素，尤其是特殊用途的鋼絲繩，對鋼絲繩的伸長要求極為嚴格。對鋼絲繩進行預張拉處理，目的是減少和消除鋼絲繩的結構伸長，提高鋼絲繩的使用壽命，為用戶更好地使用鋼絲繩創(chuàng)造條件。
電梯繩預張拉技術要求
鋼絲繩伸長率要求鋼 絲繩伸長率是衡量鋼絲繩在使用過程中實際伸長的一個重要指標，是影響鋼絲繩使用壽命的關鍵因素。不同用途的鋼絲繩對伸長率的要求不一樣，采取的張拉工藝參數(shù)也不同，因此，結構不同的鋼絲繩伸長率相差較大。各行業(yè)規(guī)范中對特殊用途的鋼絲繩均要求進行張拉處理，如電梯用鋼絲繩、索道用鋼絲繩、摩擦提升用鋼絲繩、吊索用鋼絲繩、皮帶運輸鋼絲繩等，個別鋼絲繩標準中還制定了具體的要求，新版本的電梯鋼絲繩標準中明確規(guī)定了電梯鋼絲繩生產(chǎn)時必須經(jīng)過預變形和后變形，并進行預張拉處理，施加的最大載荷不超出最小破斷拉力的55%a3.2鋼絲繩的張拉工藝要將 鋼絲繩的結構伸長消除到符合使用要求的范圍內(nèi)，必須制定合理的鋼絲繩張拉工藝參數(shù)，電梯繩預張拉工藝參數(shù)主要包括施加載荷大小、穩(wěn)定時間、反復加載卸載次數(shù)。鋼絲繩張拉流程為加載一停留一卸載一測量伸長量，反復循環(huán)張拉，循環(huán)次數(shù)根據(jù)鋼絲繩的需要確定。目前鋼絲繩張拉方式主要有兩種，第一種是大載荷短時間停留的張拉，另一種是小載荷長時間的張拉。但目前鋼絲繩生產(chǎn)廠家進行鋼絲繩張拉時所施加載荷的計算方法不同，有的按鋼絲繩最小破斷拉力的百分比加載，有的按鋼絲繩鋼絲實測破斷拉力總和的百分比加載，國外資料介紹鋼絲繩張拉施加載荷為鋼絲破斷拉力總和的40%~60%，有的鋼絲繩生產(chǎn)廠家按照鋼絲繩最小破斷拉力的50%施加載荷，各生產(chǎn)廠家執(zhí)行的標準不同。在張拉循環(huán)次數(shù)、停留時間的執(zhí)行上各生產(chǎn)廠家也不一樣，每段鋼絲繩有循環(huán)2次、3次的，也有循環(huán)4次的。停留時間有30min的，也有60min的。尤其是特殊用途的鋼絲繩對停留時間的要求更加嚴格，比如用于安裝天然氣管道用的鋼絲繩，在安裝操作規(guī)范中對鋼絲繩的張拉有明確的規(guī)定，并制定了詳細的鋼絲繩張拉操作步驟，張拉工藝參數(shù)非常嚴格，其施加載荷分別為鋼絲繩最小破斷拉力的10%,20%，30%，停留時間有10 min,30min,60min，最后一次30%載荷的停留時間要求達到6h，足以看出此類用途鋼絲繩伸長率的重要性。3.3鋼絲繩預張拉的效果鋼絲 繩 預 張拉處理能夠有效消除鋼絲繩的結構伸長以及鋼絲繩的捻制應力，使鋼絲繩中股和鋼絲受力均勻，更主要的是減少用戶在使用鋼絲繩中的調(diào)繩次數(shù)，縮短鋼絲繩能夠穩(wěn)定使用的時間，大大提高鋼絲繩的使用壽命;同時，可以發(fā)現(xiàn)鋼絲繩中由于鋼絲對焊質(zhì)量不好造成的斷絲。經(jīng)過預張拉后的鋼絲繩直徑略微縮小，鋼芯鋼絲繩經(jīng)張拉后直徑減小0.2~0.3mm，纖維芯鋼絲繩經(jīng)張拉后直徑減小0.5~1.5mm，尼龍芯鋼絲繩經(jīng)張拉后直徑減小0.3~0.5mm，而且鋼絲繩捻距增大，彈性系數(shù)增加，整繩破斷拉力有明顯提高。但過大的預張拉載荷使繩股間產(chǎn)生較大的接觸應力，加載時容易導致鋼絲磨損斷絲，尤其是纖維芯鋼絲繩易出現(xiàn)單股凸起現(xiàn)象，影響鋼絲繩的耐疲勞性能和使用壽命。
2 鋼絲繩預張拉方法
根據(jù)資料介紹，國外鋼絲繩行業(yè)使用鋼絲繩預張拉技術已經(jīng)有50-60年的歷史了，尤其是國際著名的鋼絲繩生產(chǎn)廠家對鋼絲繩預張拉技術應用得更加廣泛，研究得更深人。目前鋼絲繩預張拉的種類主要有在線張拉(連續(xù)式)和分段張拉(間歇式)兩種方法，最大拉伸力達到5 000 kN，一次性張拉長度達到1 000 m，國內(nèi)具備鋼絲繩張拉技術的生產(chǎn)廠家不斷增加，鋼絲繩張拉設備和特性各有千秋。鋼絲繩連續(xù)式張拉是通過鋼絲繩合繩機雙牽引輪之間形成的速度差給鋼絲繩施加不同的張力，達到鋼絲繩的預張拉效果，這種鋼絲繩張拉是鋼絲繩合繩及張
拉同時進行，速度快，生產(chǎn)效率高，不用增加獨立的張拉設備，而且勞動強度低，操作簡單，不需要增加人員。但由于鋼絲繩張拉的特殊性，對鋼絲繩張拉過程的時間無法控制，鋼絲繩張拉效果不能保證，鋼絲繩的結構伸長消除得不徹底，尤其是特殊用途的鋼絲繩，對鋼絲繩的結構伸長量要求非常嚴格，使用連續(xù)式張拉方法進行鋼絲繩張拉，雖然鋼絲繩的施加張力可以在小范圍內(nèi)進行調(diào)整，但對中大規(guī)格鋼絲繩的張拉來說是不夠的，而且滿足不了鋼絲繩反復加載、卸載以及恒張力停留的工藝要求，因此，對伸長率有一定指標的特殊鋼絲繩是很難實現(xiàn)的。對于鋼絲繩間歇式張拉來說，既可以進行整條電梯繩預張拉，也可以進行分段張拉;施加張力可以根據(jù)鋼絲繩的工藝要求在設備性能范圍內(nèi)任意調(diào)整;反復加載和卸載次數(shù)、恒張力停留時間可以任意設置;鋼絲繩的伸長量可以準確測量統(tǒng)計，因此，該種鋼絲繩的張拉方法可以通過對施加張力、反復加載和卸載次數(shù)、恒張力停留時間等工藝參數(shù)的設置，滿足有不同伸長率要求的鋼絲繩需要，具有操作靈活，使用簡單的特點。其缺點是生產(chǎn)效率低，勞動強度大。
3鋼絲繩伸長帶來的危害
鋼絲繩由于其生產(chǎn)特性、自身結構和材料性能，在使用過程中必然伴隨著變形和伸長。鋼絲繩的伸長有彈性伸長和結構伸長，彈性伸長的大小主要取決于鋼絲繩的結構及各組成元素的性能(強度、捻距、鋼芯、纖維芯等)。當施加載荷消除后，其彈性伸長可以恢復，這種彈性伸長對鋼絲繩的使用危害不太大，危害最大的是鋼絲繩結構伸長。結構伸長是鋼絲繩中絲與絲、股與股、內(nèi)外層繩之間的間隙及捻制應力、直徑、捻距等因素在鋼絲繩受到交變載荷作用下發(fā)生變化產(chǎn)生的，當施加載荷消除后該結構伸長不能恢復，也就是發(fā)生了塑性變形。因此，由于鋼絲繩結構伸長的原因對鋼絲繩的使用存在極大的危害，主要反映在鋼絲繩的使用長度發(fā)生變化，不能正常運行，造成鋼絲繩經(jīng)常進行長度調(diào)整，尤其在鋼絲繩使用的初級階段情況更嚴重，一個月內(nèi)有時需要調(diào)整2~3次。比如，電梯鋼絲繩的結構伸長會影響電梯的停留的高度，不能保證電梯橋廂平層的準確性，既不安全又耽誤時間;礦井摩擦提升用鋼絲繩的結構伸長造成礦車不能準確到達規(guī)定的位置而無法進行提升，影響生產(chǎn)效率;索道用鋼絲繩、吊索用鋼絲繩、皮帶運輸鋼絲繩等，都因為鋼絲繩的結構伸長而無法滿足相應行業(yè)對鋼絲繩使用的規(guī)范要求，因此鋼絲繩生產(chǎn)廠家通過預張拉技術對鋼絲繩進行處理，減少或徹底消除鋼絲繩的結構伸長是非常重要的。
4 鋼絲繩的伸長率對比不同的鋼絲繩結構，其結構伸長率不同。
鋼絲繩的伸長率與預張拉技術算并經(jīng)生產(chǎn)統(tǒng)計驗證，不同結構圓股鋼絲繩伸長率對比不同結構三角股鋼絲繩伸長率對比鋼絲繩伸長率/%。多層股鋼絲繩注 :鋼絲繩結構中FC,SF,IWR,T分別表示天然劍麻纖維芯、合成纖維芯、鋼芯、面接觸鋼絲繩。圓股鋼絲繩采用天然劍麻纖維芯時，多層股鋼絲繩的伸長率最小，線接觸鋼絲繩的伸長率次之，點接觸鋼絲繩的伸長率最大;鋼絲繩采用合成纖維芯時，點接觸鋼絲繩的伸長率比線接觸鋼絲繩的伸長率大;如鋼絲繩采用鋼芯，八股鋼絲繩的伸長率大于六股鋼絲繩，面接觸鋼絲繩的伸長率大于普通鋼絲繩。不同結構三角股鋼絲繩伸長率不同，對于三角股鋼絲繩而言，天然劍麻纖維芯鋼絲繩的伸長率大于合成纖維芯鋼絲繩。不論是圓股鋼絲繩還是三角股鋼絲繩(不包括多層股鋼絲繩)，其伸長率均勻的變化符合鋼絲繩股中鋼絲數(shù)量越多伸長率越大的原則。通過對部分鋼絲繩用戶的跟蹤、了解，鋼絲繩經(jīng)過預張拉處理后使用效果非常明顯，尤其是提升用三角股鋼絲繩、索道用鋼絲繩，經(jīng)過預張拉處理的鋼絲繩在使用過程中達到穩(wěn)定使用的時間比未預張拉處理的鋼絲繩縮短2~3個月，調(diào)繩次數(shù)減少1~3次，但同國外鋼絲繩相比較，還有一定的差距，國內(nèi)同類鋼絲繩達到穩(wěn)定使用時間比國外鋼絲繩多2~3個月，調(diào)繩次數(shù)多1~2次。經(jīng)過以上的分析、比較，由于鋼絲繩自身的結構區(qū)別以及鋼絲繩的捻制工藝參數(shù)、張拉工藝參數(shù)、繩芯的不同，導致各種結構鋼絲繩伸長率有明顯的差距，尤其同國外鋼絲繩的差距更大，因此，了解、研究鋼絲繩的伸長變化對指導鋼絲繩的使用和深人研究鋼絲繩的使用壽命都有特殊的意義。