TCK創(chuàng)造鋼絲繩無損檢測新技術(shù)

 

    北京 2008-04-17(中國商業(yè)電訊)--特種設(shè)備是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)備,與人民群眾生活密切相關(guān)。隨著社會經(jīng)濟(jì)與工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展,近年來我國在用特種設(shè)備規(guī)模不斷擴(kuò)大,每年凈增長近30萬臺(套)。根據(jù)2007年6月公布的“特種設(shè)備**狀況白皮書”,2006年底在用特種設(shè)備已達(dá)到403.73萬臺(套),突破400萬關(guān)口。 

    以防止和減少事故為目標(biāo),國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于“十一五”之初提出:2007~2010年,我國特種設(shè)備萬臺事故起數(shù)要力爭從0.8起控制到0.5起以下,萬臺死亡人數(shù)要力爭從1.0人控制到0.8人以下;到2020年我國特種設(shè)備**水平要力爭達(dá)到或接近發(fā)達(dá)國家水平。 

    鋼絲繩是設(shè)備承載所必須的主要柔性構(gòu)件,在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到廣泛采用,使用量巨大。在《特種設(shè)備**監(jiān)察條例》所定義的“涉及生命**、危險性較大的鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施”等特種設(shè)備中,后四類(所謂機(jī)電類設(shè)備)均大量使用了鋼絲繩。鋼絲繩的性能、質(zhì)量時刻關(guān)系到大量設(shè)備和人員的**。 

    一、我國特種設(shè)備鋼絲繩**狀況 

    1、 電梯行業(yè) 

    根據(jù)國家公布統(tǒng)計數(shù)據(jù),電梯事故起數(shù)占特種設(shè)備**事故總起數(shù)的7.5%18.3%,2007年上半年達(dá)到16.9%,接近歷史高點;每年電梯事故死亡人數(shù)占全部事故死亡人數(shù)的6%13.1%。 

    鋼絲繩**對在用電梯的運(yùn)行關(guān)重要,日本近期的電梯危機(jī)事件就證實了這一點。2006年日本五大電梯公司發(fā)生了42起電梯鋼絲繩斷裂事故。日本國土交通省因此決定對占到日本在用電梯近9成的52萬部電梯進(jìn)行緊急檢查,并起動了將電梯鋼絲繩斷裂作為法律規(guī)定的“與重大事故密切關(guān)聯(lián)”事項、以及對其報告義務(wù)化的研判進(jìn)程。 

    電梯已經(jīng)成為人民生活不可或缺的代步工具,但電梯鋼絲繩**卻十分令人堪憂: 

    2002年10月24日,沈陽某高層住宅樓電梯鋼絲繩斷裂死亡3人,重傷1人; 
    2004年12月8日,西安某展廳封頂儀式因升降機(jī)鋼絲繩斷裂死亡6人,傷16人; 
    2006年11月26日,云南昆明某機(jī)關(guān)辦公樓電梯鋼絲繩斷裂死亡4人; 
    2007年5月30日,四川內(nèi)江市某公司電梯鋼絲繩斷裂死亡3人; 

    2、 起重機(jī)械行業(yè) 

    2006年,我國在冊起重機(jī)械達(dá)到82.36萬臺,占全部特種設(shè)備的比重達(dá)到20.4%;每年起重機(jī)械事故起數(shù)占所有特種設(shè)備**事故總起數(shù)的22.1%44.5%,是**事故的高發(fā)區(qū)和重災(zāi)區(qū)。 

    2007年上半年,我國起重機(jī)械部件失效導(dǎo)致事故共13起,占特種設(shè)備事故總數(shù)的35.14%,其中鋼絲繩突然斷裂事故竟達(dá)7起。經(jīng)主管部門對2007年5月份一個月的事故進(jìn)行初步分析,因設(shè)備質(zhì)量問題引發(fā)的事故占33.3%,其中起重機(jī)械鋼絲繩斷裂事故占全部設(shè)備質(zhì)量事故的40%。 

    2001年4月30日,哈爾濱某工程施工現(xiàn)場起重機(jī)鋼絲繩斷裂死亡4人,重傷1人,直接經(jīng)濟(jì)損失65萬元; 
    2004年6月5日,甘肅莊浪縣某公司起重機(jī)鋼絲繩斷裂死亡5人; 
    2005年4月26日,西藏日喀則區(qū)施工工地起重鋼絲繩斷裂死亡3人死亡,重傷1人; 
    2006年10月30日,廣州某體育館工地因高空鋼纜斷裂死亡4人; 
    2007年3月12日,湖北宜昌某施工工地因吊欄鋼絲繩斷裂死亡4人; 

    3、 客運(yùn)索道行業(yè) 

    截止2006年底共有在用架空索道與客運(yùn)纜車、滑雪場地牽拖索等836條。1999年10月3日,貴州馬嶺河客運(yùn)索道繩斷廂落,造成了一次死亡14人,傷22人的國內(nèi)特大**事故。 

    二、“生命線”上的隱患——鋼絲繩運(yùn)行技術(shù)難點解析 

    鋼絲繩業(yè)已成為事故頻發(fā)的重大危險源,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,鋼絲繩應(yīng)用中普遍存在“隱患、浪費(fèi)、低效”同在的三大矛盾。 

    1、 鋼絲繩**,始終是設(shè)備監(jiān)管的難點甚是盲區(qū)。 

    由于缺少科學(xué)可靠的檢測手段,鋼絲繩使用過程始終潛伏著**隱患。根據(jù)國家**生產(chǎn)管理總局統(tǒng)計,2004~2005年煤礦共發(fā)生提升運(yùn)輸事故1065起,死亡1142人,其中斷繩事故占據(jù)相當(dāng)大的比例。港口方面,上海港務(wù)局曾對管轄范圍內(nèi)近幾年的機(jī)損事故進(jìn)行統(tǒng)計分析,結(jié)果顯示33%的事故為鋼絲繩斷繩。 

    2、鋼絲繩使用成本,因**檢測不到位和無條件定期換繩而形成巨大浪費(fèi)。 

    美國統(tǒng)計表明:70%以上被強(qiáng)制更換的鋼絲繩很少或基本上沒有強(qiáng)度損耗。日本在另一項統(tǒng)計中表明:被強(qiáng)制更換的鋼絲繩中,一半以上的強(qiáng)度仍處于新繩強(qiáng)度的90%以上,還有不少超過,即處于磨合期。 

    3、鋼絲繩運(yùn)行效率,因強(qiáng)制停機(jī)檢測和落后的人工檢測方式而被大大降低。 

    為了保證**,鋼絲繩用戶必須對特種設(shè)備鋼絲繩專門進(jìn)行日常停機(jī)檢測。因為鋼絲繩的用量巨大和低效率的檢測方法,只好犧牲正常的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時間,停機(jī)待產(chǎn)成為普遍現(xiàn)象,尤其是礦山、港口等重要行業(yè),因此造成的產(chǎn)能瓶頸制約嚴(yán)重,減產(chǎn)減收數(shù)額可觀。 

    4、 隱患是萬惡之源,看不見的隱患比看得見的隱患更危險。 

    先是疲勞。鋼絲繩內(nèi)外部的斷絲現(xiàn)象,絕大部分僅僅因為受到彎曲、拉伸、扭轉(zhuǎn)等純力學(xué)作用而產(chǎn)生。疲勞不僅會形成大量斷絲、斷股,甚會瞬間形成整繩斷裂,被全球無損探傷界認(rèn)為是大的公害、待解的難題。 

    其次,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19.5毫米,承載能力20噸,剛剛投入使用一個半月,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鋼絲繩進(jìn)行解剖分析,總繩長250米,外觀檢驗具有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,一個捻距內(nèi)的斷絲多達(dá)到11根。 

    三、鋼絲繩無損檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 

    整整一個世紀(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。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)依然限于實驗室研究。 

    1986年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施了一個鋼絲繩缺陷電磁檢測技術(shù)的十年研究計劃,通過強(qiáng)磁勵磁技術(shù)條件下的電磁檢測探頭,實現(xiàn)了對鋼絲繩顯著缺陷的定性及半定量檢測。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。然而,強(qiáng)磁無損探傷技術(shù)仍然具有明顯的局限和不足,由于以下幾方面的問題,終未能完成評估鋼絲繩剩余承載能力和使用壽命的檢測目標(biāo)。 

    1、對LF的檢測能力:強(qiáng)磁探傷儀要求被測損傷造成的軸向間隙≥10mm。這一技術(shù)指標(biāo)意味著間隙<10mm的各種損傷均不能被強(qiáng)磁探傷儀檢出。 

    2、對LMA的檢測能力:強(qiáng)磁探傷儀目前的分辨能力可在50mm的軸向長度上進(jìn)行損傷的定量分析,損傷長度<50mm時,其分辨能力大大降低。 

    3、強(qiáng)磁探傷儀采用的磁感應(yīng)線圈和霍爾元件傳感器靈敏度低、穩(wěn)定性差,檢測結(jié)果不可靠。 

    4、強(qiáng)磁探傷儀儀器笨重,通過能力差:以檢測φ36mm鋼絲繩的探傷儀為例,強(qiáng)磁探傷儀探頭重量均處于12~25kg,十分笨重。同時,因靈敏度低而必須貼近鋼絲繩表面才能檢測,遇到鋼絲繩翹絲、松股、或嚴(yán)重變形將立時受阻,甚危及檢測人員與檢測設(shè)備的自身**。 

    四、TCK鋼絲繩弱磁檢測新方法的技術(shù)貢獻(xiàn) 

    TCK弱磁檢測技術(shù),是由TCK科技人員成功發(fā)現(xiàn)空間磁場態(tài)勢的運(yùn)動變化規(guī)律,在鐵磁性物質(zhì)無損探傷領(lǐng)域建樹的重大**成果。TCK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,是世界上能夠準(zhǔn)確評估被測鋼絲繩剩余承載能力和使用壽命的無損探傷設(shè)備,成為中國創(chuàng)造的技術(shù)。TCK弱磁檢測技術(shù)集中表現(xiàn)為三大**和兩大突破: 

    1、創(chuàng)立"空間磁場矢量合成"新理論; 
    2、發(fā)現(xiàn)"弱磁檢測"新方法; 
    3、發(fā)明"竇氏元件"傳感器新技術(shù)。 

    基于以上研究成果,TCK一舉攻克了困擾世界無損探傷界的兩大百年難題: 

    1、對鋼絲繩內(nèi)外部疲勞、斷絲、磨損、銹蝕等各種損傷的量化檢測; 
    2、在工況現(xiàn)場條件下準(zhǔn)確評估被測鋼絲繩的剩余承載能力和使用壽命。 

    尤如天文學(xué)中“日心說”替代了“地心說”,鋼絲繩檢測領(lǐng)域內(nèi),TCK“空間磁場矢量合成新原理”替代了傳統(tǒng)的“漏磁場原理”;TCK的“弱磁檢測方法”替代了傳統(tǒng)的“強(qiáng)磁檢測方法”;TCK的“竇氏元件傳感器技術(shù)”替代了傳統(tǒng)的“霍爾元件和感應(yīng)線圈傳感器技術(shù)”; 

    據(jù)專家論證,TCK的**成果,完成了對鋼絲繩從“定性檢測”到“定量檢測”的本質(zhì)性跨躍,產(chǎn)品性能次真正滿足了各種工況的現(xiàn)場使用要求,因此也在全球范圍內(nèi)次具備了大規(guī)模投入使用的基本條件。 

 

 

 
    TCK鋼絲繩無損探傷儀以公認(rèn)的鋼絲繩**承載能力的校核原則為檢測依據(jù),能夠通過對在線鋼絲繩內(nèi)外部斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種損傷導(dǎo)致的實際承載金屬有效截面積損失率的定量檢測,正確評估被測鋼絲繩的剩余承載能力和使用壽命,為重要的鋼絲繩用戶提供符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求的鋼絲繩**使用與合理更新的科學(xué)依據(jù),是有效預(yù)防鋼絲繩斷繩事故、合理降低鋼絲繩用繩成本和科學(xué)提高鋼絲繩運(yùn)行效率的高科技保障。 

    日前,TCK在弱磁檢測核心技術(shù)的基礎(chǔ)上研制開發(fā)了鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng),次在世界范圍內(nèi)成功地實現(xiàn)了對重大裝備鋼絲繩全程及全方位的在線自動監(jiān)測。該系統(tǒng)能實時監(jiān)測鋼絲繩的**狀態(tài),可靠預(yù)防鋼絲繩的斷繩事故,科學(xué)降低鋼絲繩的用繩成本,有效提高鋼絲繩的運(yùn)行效率,為鋼絲繩用戶提供了更加方便、可靠、高效和智能化的高科技管理手段。

 

 

 

(TCK鋼絲繩在線自動檢測系統(tǒng))    TCK鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)在特種設(shè)備**監(jiān)控中應(yīng)用廣泛,例如:可建立針對電梯鋼絲繩的社區(qū)集中監(jiān)測系統(tǒng),針對起重機(jī)械鋼絲繩的廠(場)區(qū)或城建集中監(jiān)測系統(tǒng),甚針對索道、橋梁鋼絲繩的集中監(jiān)測系統(tǒng),通過這些技術(shù)手段,將可以在一個共性的高度危險部位——承載鋼絲繩的運(yùn)行環(huán)節(jié),徹底消除事故隱患,科學(xué)節(jié)約用繩成本,有效提高生產(chǎn)效率,也必將促進(jìn)我國特種設(shè)備**技術(shù)與監(jiān)管水平快速躍上一個新的高度。 

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