鋼纜線

鋼纜線是將力學性能和幾何尺寸符合要求的鋼絲按照一定的規則捻制在一起的螺旋狀鋼絲束，鋼纜線由鋼絲、繩芯及潤滑脂組成。鋼纜線是先由多層鋼絲捻成股，再以繩芯為中心，由一定數量股捻繞成螺旋狀的繩。在物料搬運機械中，供提升、牽引、拉緊和承載之用。鋼纜線的強度高、自重輕、工作平穩、不易驟然整根折斷，工作可靠。鋼纜外覆透明絕緣高分子材料，可以防止鋼纜長期再露天環境生產的老化及鏽蝕。鋼纜設計使用壽命長可達30年。 ^[1] 

（1）鋼纜線能夠傳遞長距離的負載

（2）承載安全係數大，使用安全可靠。

（3）自重重量輕，便於攜帶和運輸。

（4）能夠承受多種載荷及變載荷的作用。

（5）具有較高的抗拉強度、抗疲勞強度和抗衝擊韌性。

（6）在高速工作條件下，耐磨、抗震、運轉穩定性好。

（7）耐腐蝕性好，能夠在各種有害介質的惡劣環境中正常工作。

（8）柔軟性能好，適宜於牽引、拉拽、捆紮等多方面的用途。

鋼纜線的生產有拉絲、捻股及合繩三個基本工序。

原材料：這裏説的鋼纜線拉絲是指原材料經過酸洗、磷化、剝殼、開坯，其間進行一次或多次的拔拉，改變其分子機構，使其達到目標直徑的一種工藝手段。

原材料有0.14～10.00mm的黑色金屬和直徑為0.01～16.00mm的有色金屬。

酸洗：用酸液洗去鋼纜線原材料表面鏽蝕物和軋皮的過程，在鋼纜線生產工藝中又叫剝殼，主要把高線的氧化物剝離，以免鐵鏽等雜質影響開坯，損壞拉絲模具。

磷化：通俗的説就是把材料浸入磷酸鹽溶液中，使其表面獲得一層不溶於水的磷酸鹽薄膜的工藝。在一定程度上防止腐蝕。

開坯：通過各種拉制金屬線的模具中心的一定形狀的孔，圓、方、八角或其它特殊形狀。當金屬強行穿過模孔時尺寸、形狀都發生變化。

冷拔絲：普通的圓鋼，讓它通過比它的直徑小一點的孔中強行拉過，則圓鋼直徑就會變小，長度會伸長，不斷重複這樣的加工過程，則圓鋼就會進一步變小。產生這種塑性變形以後的鋼材硬度會增加，塑性會基本消失。不要求塑性，只要求強度的場合，可以使用這樣的鋼材。

回火：因為鋼絲的分子結構已經破壞，只有回火再次還原鋼絲內部的結構。以便於再次拉絲，這樣不易斷裂，而且能拉到我們想要的強度。強度就是我們説的的抗拉強度。強度是拉絲拉出來的，不是熱處理出來的。這就是鋼纜線工藝和機械加工工藝最大的區別了。強度越高，拉力越強，但是韌性越差。所以，在鋼纜線選型上應選擇合適的強度。不能一味高強度。高強度鋼纜線拉力是強的，但是在耐磨度和柔韌性方面比較弱。

捻股的類型、結構和用途鋼纜線的類型、結構、原料和生產工藝取決於用途。一般鋼纜線用直徑0.1～6.0mm圓斷面的碳素鋼絲。捻制密封和半密封鋼纜線時，採用Z形和其他異型鋼絲。鋼纜線的類型按用途分：有懸吊橋樑用繩和礦用捻股、架空索道用承載繩、傳動裝置用牽引繩、電梯用繩、捆紮和拖編貨物用系扎繩等。鋼纜線的品種不斷增多，結構日益複雜，除採用各種塗層鋼絲外，還使用不鏽鋼絲和雙金屬鋼絲。為確保鋼纜線使用的安全性和可靠性,要求鋼纜線有足夠的強度,良好的撓性、捻制的密實性、抗壓性、耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞強度等，其中強度最為重要。

鋼纜線的截面結構有點接觸圓股、線接觸圓股、面接觸圓股、異型股、單層股不旋轉、密封及扁平等。其中面接觸圓股鋼纜線是靠捻股機的牽引力將線接觸繩股通過拔絲模或輥模拔制而成。通過拉模，繩股變形前和變形後的截面捻股中有塗油和鍍層兩種防腐措施。

塗油：所有鋼纜線都必須塗油。纖維芯浸油，要求油脂能夠保護纖維芯不腐爛、不鏽蝕鋼絲,滋潤纖維，並從內部潤滑鋼纜線。表面塗油使繩股中所有鋼絲表面都均勻地塗上一層防鏽潤滑油脂，其中對摩擦提升和礦水大的礦井用繩，要塗增磨和抗水性強的黑油油脂；其他用途則塗成膜性強、防鏽性能好的紅油油脂，並要求油層薄，便於在操作過程中保持清潔。

鍍層：有鍍鋅、鍍鋁、塗尼龍或塑料等。鍍鋅又分鋼絲先鍍後拔的薄鍍層和鋼絲拔後鍍鋅的厚鍍層，厚鍍層的機械性能比光面鋼纜線有所降低，宜在嚴重腐蝕環境中使用。鍍鋁鋼纜線比鍍鋅鋼纜線更耐腐蝕、耐磨、耐熱，主要用於漁業拖網船舶及含H₂S的礦井等，採用先鍍後拔法生產。塗尼龍或塑料的鋼纜線分塗繩和塗股後合繩兩種。前者用於靜索，後者用於動索。

卷線工序：將鋼絲線盤，重新卷在捻股機的工字輪上；也可將鋼絲從拔絲機後直接捲到工字輪上。捻股將鋼絲捻成繩股。捻股機有筐籃式、軸管式、無管式和雙捻機等。

在合繩機上將繩股圍繞繩芯中心線作螺旋線排列生產鋼纜線的工藝過程。合繩要嚴格按照鋼纜線製造工藝規定進行。合繩機選定後，應認真選配合繩用股，股的規格、結構、捻向、長度等應滿足鋼纜線製造卡片的要求。股選定後，將載股工字輪安裝在合繩機的工字輪輪架上。合繩工序中工字輪的安裝、股的穿線方法、捻制參數的調整及捻制操作與捻股時的相同。合繩與捻股相比，僅在捻制工藝上有所不同。鋼纜線的捻制分為單捻鋼纜線的捻制、雙捻鋼纜線的捻制和三捻鋼纜線的捻制3種類型。

單捻鋼纜線捻制方法和捻制工藝與相同結構的股的捻制方法和捻制工藝基本相同，區別僅在於在單捻鋼纜線中，圍繞繩芯外的各捻制層的鋼絲捻向是交替變化的，捻向則按外層鋼絲的捻向確定。密封鋼纜線屬單捻鋼纜線，捻制方法與捻制圓股單捻鋼纜線相似，其不同點在於，捻制時必須保證繩芯外的異形鋼絲大面始終朝向鋼纜線的外表面。密封鋼纜線繩芯外異形鋼絲的捻制一般在專用設備上完成。

雙捻鋼纜線通常由2、3、4、6、7、8根股捻制而成。最多可達到36股，品種多，結構較複雜，是應用最廣泛的鋼纜線。應用最普遍的是由6根股組成的雙捻鋼纜線。中細規格的雙捻鋼纜線可採用管式捻股機捻制。粗規格鋼纜線，特別是同向捻鋼纜線（見鋼纜線捻法），採用筐籃式合繩機捻制。異形股鋼纜線可採用專用設備捻制，也可在普通合繩機上將圓形股變形成異形股後捻製成鋼纜線。面接觸鋼纜線可採用異形鋼纜線捻製法製造，也可採用塑性壓縮法制造。塑性壓縮法是在捻股時將圓形股經受拉拔或輥壓，使股中鋼絲產生塑性變形，改變股內鋼絲的接觸狀態，然後用這種股捻製成鋼纜線。三捻鋼纜線的捻制與雙捻鋼纜線的捻制相同，只是捻制次數增加了。

所有鋼纜線都應捻製成不鬆散的。鋼纜線的不鬆散性能通過合繩時對捻制股進行預變形實現。金屬繩芯的鋼纜線也可以採用熱處理方法獲得不鬆散性能。為了改善鋼纜線的力學性能和不鬆散性能，除合繩時對股進行預變形外，捻股和合繩時還廣泛採用股矯直工藝，以消除鋼纜線的捻制應力。

在合繩機的牽引輪和收線裝置之間設有鋼纜線塗油槽，對鋼纜線塗油。鋼纜線塗油後經排線機構均勻地纏繞在收線機構的工字輪上。捻制完畢後，鋼纜線的繩頭用軟鋼絲紮緊並固定在工字輪輪盤上。 ^[2] 

由於鋼纜線獨特性能，迄今為止國內外還未找到一種更理想的產品來全面或在一個領域內替代鋼纜線，因而，鋼纜線在冶金、礦山、石油天然氣鑽採、機械、化工、航空航天等領域成為必不可少的部件或材料，其質量也被國內多個行業所關注，並投入大量人力、物力進行鋼纜線使用研究和產品開發工作，對鋼纜線的結構選擇、日常使用、維護保養、更換報廢等各個環節制定了很多規程和細則。 ^[3] 

當繩端或其附近出現斷絲時，即使數量很少也表明該部位應力很高，可能是由於繩端安裝不正確造成的，應查明損壞原因。如果繩長允許，應將斷絲的部位切去重新合理安裝。

如果斷絲緊靠一起形成局部聚集，則鋼纜線應報廢。如這種斷絲聚集在小於6d的繩長範圍內，或者集中在任一支繩股裏，那麼，即使斷絲數比表列的數值少，鋼纜線也應予報廢。

在某些使用場合，疲勞是引起鋼纜線損壞的主要原因，斷絲則是在使用一個時期以後才開始出現，但斷絲數逐漸增加，其時間間隔越來越短。在此情況下，為了判定斷絲的增加率，應仔細檢驗並記錄斷絲增加情況。判明這個“規律”可用來確定鋼纜線未來報廢的日期。

如果出現整根繩股的斷裂，則鋼纜線應報廢。

當鋼纜線的纖維芯損壞或鋼芯（或多層結構中的內部繩股）斷裂而造成繩徑顯著減小時，鋼纜線應報廢。

微小的損壞，特別是當所有各繩股中應力處於良好平衡時，用通常的檢驗方法可能是不明顯的。然而這種情況會引起鋼纜線的強度大大降低。所以，有任何內部細微損壞的跡象時，均應對鋼纜線內部進行檢驗予以查明。一經證實損壞，則該鋼纜線就應報廢。

在某些情況下（通常與工作環境有關），鋼纜線的彈性會顯著減小，若繼續使用則是不安全的。

鋼纜線的彈性減小是較難發覺的，如檢驗人員有任何懷疑，則應徵詢鋼纜線專家的意見。然而，彈性減小通常伴隨下述現象：

1.繩徑減小

2.鋼纜線捻距伸長

3.由於各部分相互壓緊，鋼絲之間和繩股之間缺少空隙

4.繩股凹處出現細微的褐色粉末

5.雖未發現斷絲，但鋼纜線明顯的不易彎曲和直徑減小比起單純是由於鋼絲磨損而引起的也要快得多。這種情況會導致在動載作用下突然斷裂，故應立即報廢。

產生磨損的兩種情況：

1.內部磨損及壓坑

這種情況是由於繩內各個繩股和鋼絲之間的摩擦引起的，特別是當鋼纜線經受彎曲時更是如此。

2.外部磨損

鋼纜線外層繩股的鋼絲表面的磨損，是由於它在壓力作用下與滑輪和捲筒的繩槽接觸摩擦造成的。這種現象在吊載加速和減速運動時，鋼纜線與滑輪接觸的部位特別明顯，並表現為外部鋼絲磨成平面狀。

潤滑不足，或不正確的潤滑以及還存在灰塵和砂粒都會加劇磨損。

磨損使鋼纜線的斷面積減小因而強度降低。當外層鋼絲磨損達到其直徑的40%時，鋼纜線應報廢。

當鋼纜線直徑相對於公稱直徑減小7%或更多時，即使未發現斷絲，該鋼纜線也應報廢。

腐蝕在海洋或工業污染的大氣中特別容易發生。它不僅減少了鋼纜線的金屬面積從而降低了破斷強度，而且還將引起表面粗糙並從中開始發展裂紋以至加速疲勞。嚴重的腐蝕還會引起鋼纜線彈性的降低。

外部腐蝕：外部鋼絲的腐蝕可用肉眼觀察。當表面出現深坑，鋼絲相當鬆弛時應報廢。

內部腐蝕：內部腐蝕比經常伴隨它出現的外部腐蝕較難發現。但下列現象可供識別：

1.鋼纜線直徑的變化。鋼纜線在繞過滑輪的彎曲部位直徑通常變小。但對於靜止段的鋼纜線則常由於外層繩股出現鏽積而引起鋼纜線直徑的增加。

2.鋼纜線外層繩股間的空隙減小，還經常伴隨出現外層繩股之間斷絲。

如果有任何內部腐蝕的跡象，則應由主管人員對鋼纜線進行內部檢驗。若確認有嚴重的內部腐蝕，則鋼纜線應立即報廢。 ^[3]