鋼絲繩無損檢測的重要性和可行性.doc

Vol.25 No.3Sep. 2015江 漢 石 油 科 技JIANGHAN PETROLEUM SCIENCE AND TECHNOLIGY第25卷 第3期2015年9月鋼絲繩無損檢測的重要性和可行性肖金品，夏正國(中國石化江漢油建工程有限公司，湖北潛江 433123)摘 要：長期以來，鋼絲繩檢測問題始終是各企業(yè)設(shè)備管理的 “盲點(diǎn)”。鋼絲繩也成為企業(yè)安全生產(chǎn)的重大隱患，多年來事故不斷。通過對鋼絲繩檢測問題的分析，淺述了鋼絲繩無損檢測的重要性和可行性，通過對江漢油田鋼絲繩無損檢測情況的調(diào)研，描述了油田當(dāng)前的現(xiàn)狀，提請相關(guān)部門關(guān)注。關(guān)鍵詞： 鋼絲繩檢測；鋼絲繩無損檢測；江漢油田鋼絲繩檢測隨著工業(yè)迅速發(fā)展，鋼絲繩在各個(gè)領(lǐng)域大量地使用，因鋼絲繩的質(zhì)量問題和使用問題發(fā)生的事故甚至死人傷人的重大事故，給人民的生命及財(cái)產(chǎn)造成了很大的損失，每年在媒體上有較多的報(bào)道，石油石化系統(tǒng)也多有發(fā)生。因鋼絲繩發(fā)生的安全事故有較多的原因，其主要的原因是鋼絲繩在使用前后沒有進(jìn)行專用的儀器檢測，只靠人工用目視檢查的方法，鋼絲繩絞線內(nèi)斷絲沒有儀器是檢查不出來的。所以本文對鋼絲繩無損檢測的重要性和可行性進(jìn)行探討。1 開展鋼絲繩檢測的必要性和重要性鋼絲繩作為起重、運(yùn)輸、提升及承載等重大裝備與重要設(shè)施中的主要組件，被廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、建筑、水利、旅游、港口碼頭、交通運(yùn)輸、航空航天、石油鉆探、軍事工業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。在礦井提升運(yùn)輸設(shè)備中，鋼絲繩的使用十分普遍。長期以來，由于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、惡劣的使用環(huán)境和損傷的不可修復(fù)性(不可逆損傷)，鋼絲繩的使用和管理始終是各企業(yè)設(shè)備管理的難點(diǎn)，甚至是“盲點(diǎn)” 。鋼絲繩也成為企業(yè)安全生產(chǎn)的重大隱患，多年來事故不斷。但是，與各系統(tǒng)多年來鋼絲繩事故頻發(fā)形成鮮明對比的是，鋼絲繩的使用與管理多年來始終在低水平、低層次上徘徊，造成各行業(yè)提升設(shè)備中鋼絲繩安全使用問題依然十分嚴(yán)重。鋼絲繩業(yè)已成為事故頻發(fā)的重大危險(xiǎn)源，鋼絲繩疲勞、斷絲、磨損、銹蝕等技術(shù)缺陷業(yè)已成為難測難防的重大隱患。鋼絲繩的應(yīng)用性研究表明：(1)有鋼絲繩的設(shè)備運(yùn)行，鋼絲繩損傷幾乎不可避免?！罢！笔褂玫匿摻z繩仍然屢屢發(fā)生斷裂事故，就是因?yàn)榉e累的損傷使得鋼絲繩實(shí)際上并非想象中那樣安全。(2)有鋼絲繩的設(shè)備運(yùn)行，鋼絲繩強(qiáng)度已處在未知的低點(diǎn)受載荷作用與環(huán)境影響，鋼絲繩的力學(xué)性能將在磨合期后持續(xù)退化，而最可怕是難以掌握退化已經(jīng)到了何種程度。(3)有鋼絲繩的設(shè)備運(yùn)行，鋼絲繩安全始終令人心懸一“線” ，即便無故障運(yùn)行了100h，也不能保證下一分鐘仍是安全可靠；即便看起來完好無缺，也不能保證運(yùn)行絕對安全；即便完全采用新繩，也還是可能存在質(zhì)量缺陷導(dǎo)致的不安全。事實(shí)表明，由于鋼絲繩自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、運(yùn)行環(huán)境的多樣性以及檢測方法的局限性，大量在用鋼絲繩并無良好的安全保障，并連帶反映出“隱患、浪費(fèi)、低效” 同時(shí)存在的三大矛盾，從此可看出，如何保障鋼絲繩安全可靠，如何用科學(xué)的方法檢測判斷鋼絲繩的缺陷，做到安全第一，正確檢測，科學(xué)評估，降低成本，無損檢測是首選的科學(xué)的鋼絲繩檢測方法。（略）35 從鋼絲繩內(nèi)部開始的斷絲斷股極易導(dǎo)致斷繩事故2007年12月19日，作為湖北省某重點(diǎn)交通工程的在建荊岳長江公路大橋27號橋墩施工現(xiàn)場起重鋼纜斷裂，導(dǎo)致5人溺亡。事故調(diào)查表明，斷裂鋼纜由12股鋼筋組成，直徑19.5mm,承載能力20t,剛剛投入使用一個(gè)半月，施工例行檢查并未發(fā)現(xiàn)鋼纜出現(xiàn)異常情況。江西漂塘鎢礦曾對更換下來的自用鋼絲繩進(jìn)行解剖分析，總繩長250m,外觀檢驗(yàn)具有13根表面斷絲，然而經(jīng)過解剖詳細(xì)檢查，內(nèi)部斷絲竟達(dá)到134處，一個(gè)捻距內(nèi)的斷絲最多達(dá)到11根。綜上所述，我國鋼絲繩使用的安全現(xiàn)狀仍舊存在共性隱患，鋼絲繩監(jiān)管和檢測任道而重遠(yuǎn)。關(guān)注設(shè)備安全，應(yīng)為能有效識別和定量分析鋼絲繩內(nèi)外部各種安全隱患的鋼絲繩無損檢測技術(shù)提供研究、開發(fā)、應(yīng)用和推廣的寬闊舞臺(tái)。（略）5 江漢油田目前鋼絲繩的使用范圍和起重設(shè)備數(shù)量51 江漢油田目前鋼絲繩的使用范圍主要在鉆井、井下、運(yùn)輸、四機(jī)廠、鋼管廠、鹽化工、油建等生產(chǎn)單位。供應(yīng)處自用量很小但年采購量大，建筑公司使用的鋼絲繩由下屬的外承包單位管理。52 江漢油田2011年鋼絲繩用量在供應(yīng)處調(diào)研時(shí)，供應(yīng)處采購部門提供了數(shù)據(jù)，2011年供應(yīng)處采購的鋼絲繩1800t。其中鉆井用38mm的468t，井下35mm的102t，鋼絲繩生產(chǎn)廠家為咸陽鋼絲繩廠。主要單位的起重設(shè)備數(shù)量(粗略統(tǒng)計(jì))見表1。53 江漢油田目前鋼絲繩和吊鉤的檢測情況江漢油田目前鋼絲繩和吊鉤的檢測情況大致分為特種設(shè)備用和非特種設(shè)備用鋼絲繩特種設(shè)備用鋼絲繩和非特種設(shè)備上的鋼絲繩兩大類。531 特種設(shè)備用鋼絲繩特種設(shè)備上用的鋼絲繩，如桁吊、汽車吊、電梯所用的鋼絲繩由局特檢站，電梯由荊州和潛江兩家單位負(fù)責(zé)檢查，并出具了相應(yīng)的檢測報(bào)告。檢查周期：汽車吊1年，桁吊2年；檢查方法：外觀檢查、測量鋼絲繩直徑、儀器檢查；儀器檢查：使用儀器檢查，檢查比例大約30據(jù)查，檢驗(yàn)報(bào)告上使用儀器除有游標(biāo)卡尺外，少量報(bào)告出現(xiàn)過；鋼絲繩檢測儀型號：KST-2(GS一2)，該儀器由局特檢站2001年購置，其生產(chǎn)廠家為鞍山市安全報(bào)警器材有限公司；屬于特種設(shè)備上的吊鉤，由局特檢站負(fù)責(zé)檢查。非特種設(shè)備上的吊鉤由各單位自檢。532 非特種設(shè)備上的鋼絲繩和吊鉤非特種設(shè)備上的鋼絲繩和吊鉤，均未使用儀器進(jìn)行檢查。由各單位自檢自查，并有相應(yīng)的規(guī)章制度。如井下作業(yè)所用的鋼絲繩一般情況下，使用一個(gè)月就報(bào)廢。鉆井一公司在井臺(tái)上所用的鋼絲繩，每打10口井鋼絲繩就報(bào)廢，供應(yīng)處制定了專門的吊索具使用安全管理規(guī)定，還制作了PPT幻燈供管理人員學(xué)習(xí)。54 有關(guān)鋼絲繩和吊鉤使用檢驗(yàn)的法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)55 存在的問題551 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落后，未及時(shí)更新，作廢的標(biāo)準(zhǔn)仍在使用在調(diào)研中了解到，部分單位對鋼絲繩和吊鉤的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)了解不多，有的甚至在使用已作廢的標(biāo)準(zhǔn)。如GB/F 59722009起重機(jī)鋼絲繩保養(yǎng)、維護(hù)、安裝、檢驗(yàn)和報(bào)廢于2009年12月15日發(fā)布，2010年7月1日實(shí)施，但我們看到的是有些單位仍在使用GB 597286標(biāo)準(zhǔn)，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求相差太大了。又如強(qiáng)制性國標(biāo)GB 60672010起重機(jī)械安全規(guī)程，已取代了GB 606785起重機(jī)械安全規(guī)程。再者如對以下標(biāo)準(zhǔn)了解的人也不多。GBT 89182006重要用途鋼絲繩GBT 201 182006一般用途鋼絲繩GBT 100512010起重吊鉤SYT 66662006石油天然氣工業(yè)用鋼絲繩的選用和維護(hù)的推薦作法SYT 5170-2008石油天然氣工業(yè)用鋼絲繩JBT 105592006起重機(jī)械無損檢測鋼焊縫超聲檢測GBT 218372008鐵磁性鋼絲繩電磁檢測方法552 檢測方法落后，范圍和數(shù)量有限特種設(shè)備上用的鋼絲繩，使用儀器檢測的充其量占30；非特種設(shè)備上用的鋼絲繩，尚未使用儀器檢測，如鉆井和井下由各單位自檢，按規(guī)定的使用時(shí)間和使用頻次報(bào)廢，完全缺乏科學(xué)的依據(jù)。局內(nèi)檢查基本上局限于外觀，檢測方法多為目視觀察。553 江漢油田大量的吊索具未進(jìn)行無損檢測江漢油田大量的吊、索具在規(guī)定的使用時(shí)問內(nèi)，雖然進(jìn)行了外觀檢查，對保障安全起到了一定的作用，但欠科學(xué)性。一是未做到物盡其用，加大了成本。二是存在安全隱患，鋼絲繩內(nèi)斷絲和吊鉤細(xì)小的裂紋，必須用無損檢測才能查得出來的。6 鋼絲繩無損檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢整整一個(gè)世紀(jì)以來，世界各國科技工作者一直在探索檢測鋼絲繩的各種方法，努力使鋼絲繩既延長壽命，又要確保在發(fā)生斷裂之前被及時(shí)地更換下來。國內(nèi)外已有的鋼絲繩無損檢測方法包括了磁或電磁檢測法、超聲波檢測法、聲發(fā)射檢測法、電渦流檢測法、射線檢測法、光學(xué)檢測法等。直到近年，除電磁檢測技術(shù)之外，其余無損檢測技術(shù)依然限于實(shí)驗(yàn)室研究。1986年至1996年期間，以加拿大礦業(yè)能源技術(shù)中心為主的研究小組實(shí)施了一個(gè)鋼絲繩缺陷電磁檢測技術(shù)的十年研究計(jì)劃，通過強(qiáng)磁勵(lì)磁技術(shù)條件下的電磁檢測探頭，實(shí)現(xiàn)了對鋼絲繩顯著缺陷的定性及半定量檢測，并通過對鋼絲繩斷繩事故的深層原因連續(xù)深入分析以及對檢測儀器的機(jī)理研究，定義了目前普遍采用的鋼絲繩性能檢測指標(biāo)：LF(即鋼絲繩局部缺陷)和LMA(即鋼絲繩金屬截面積損失)。以此為原型的檢測儀器近年在國內(nèi)外一些技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)和工業(yè)現(xiàn)場得到了部分推廣和應(yīng)用。為了確保鋼絲繩安全、可靠、高效運(yùn)行，迫切需要一種能夠?qū)︿摻z繩各種損傷實(shí)施定量定性無損檢測的高精確度和高適用性技術(shù)設(shè)備。TCK.W弱磁檢測技術(shù)，是由洛陽TCK.W科技人員成功發(fā)現(xiàn)空間磁場態(tài)勢的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律，在鐵磁性物質(zhì)無損探傷領(lǐng)域建樹的重大創(chuàng)新成果。TCK.W弱磁檢測技術(shù)的誕生，經(jīng)歷了近20年的苦心研究，一舉攻克了傳統(tǒng)檢測方法無法解決的百年技術(shù)難題，成為中國創(chuàng)造的國際領(lǐng)先技術(shù)，由TCK.W鋼絲繩檢測技術(shù)有限公司擁有全部知識產(chǎn)權(quán)，并已形成目前世界上唯一能夠準(zhǔn)確評估被測鋼絲繩剩余承載能力和使用壽命的無損檢測設(shè)備。7 結(jié)語(1)鋼絲繩無損檢測的目的是確保鋼絲繩的安全使用，以及在安全使用的前提下盡量減少因過早報(bào)廢而產(chǎn)生的浪費(fèi)，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。(2)多年的研究和實(shí)踐使鋼絲繩無損檢測技術(shù)取得了較大發(fā)展，檢測精度和檢測設(shè)備的靈敏度及可靠性大大提高，探傷理論的研究也取得了卓有成效的進(jìn)展，然而這一現(xiàn)狀和鋼絲繩無損檢測的最終目標(biāo)距離尚遠(yuǎn)。(3)鋼絲繩缺陷的定性檢測已經(jīng)比較可靠，但因鋼絲繩損傷的多樣性