《重要用途钢丝绳》解读与研讨资料

山西煤矿设备安全技术检测中心

           钢丝绳检验站站长   苏世晨

前   言

    煤炭行业是钢丝绳的重要用户，GB 18—2006《重要用途钢丝绳》实施后对矿井提升钢丝绳的选择、MT 716—2005《煤矿重要用途钢丝绳验收技术条件》的修改、《煤矿安全规程》钢丝绳部分的执行等都有重要的影响。对钢丝绳生产企业的影响更直接且重大。

对GB 18—2006《重要用途钢丝绳》开展学习和研讨，形成广泛共识，对其不合理不完善的地方进行修正，对与煤炭行业标准及《煤矿安全规程》的相关规定不和谐的地方进行协调，这对钢丝绳生产企业、钢丝绳用户和钢丝绳质量检验机构都具有重要意义。基于上述思想。作者通过对GB 18—2006的学习与研究，提出了一些个人见解和同行们开展研讨。欢迎大家积极参与，也希望国家标准化管理委员会和有关领导给予关注和支持。

                                   作者  

2007年09月

网上找的参数（是否是国标未定）

     1.性质变化

    由推荐性国家标准上升为强制性国家标准。地位提高了，约束力加大了。该标准规定2006－09－01实施，但至今已过去1年了，我所见到的钢丝绳产品质量证明书，执行的还都是GB/T 18或MT 716—2005。

2.在钢丝绳的结构上，删除了6×19（b）类、6×37（b）类、18×19等点接触钢丝绳。这是一个很大的技术进步和社会进步，符合科学发展观。由于点接触钢丝绳股中钢丝间的接触应力大，在提升过程中会受到三种弯曲作用，所以耐疲劳性能差，易产生断丝，使用寿命短。呼吁矿井提升钢丝绳不要选用6×19（b）类等点接触钢丝绳已有多年了，但效果不大，在我们检验站占检验总数的80%左右，特别是中、小矿井用的最多。现在有了强制性国标，将6×19（b）类等点接触钢丝绳从法律上请出了重要用途钢丝绳行列。现在的问题是要加大宣传和管理力度，尽快落实。

     3.取消了验收方法中的方法2（测定钢丝破断拉力总和）。本标准的验收方法将GB/T 18—1996的方法1组批规则（即抽样检验）改为逐条进行破断拉力测定，显然检查更严了，工作量更大了。关于需方的验收，比如煤矿，多年来都是委托有资质的钢丝绳检验站进行验收或悬挂前检验，基本上都采用MT 716—2005取样方法2（即测定钢丝破断拉力总和），效果也是好的。因此，我认为将来煤炭行业标准MT 716－2005修改时仍保留两种检验取样方法为好。整绳破断拉力试验是考核钢丝绳捻制质量水平的重要的科学方法，但该方法投资大、成本高、试样制作工艺复杂。因此，可以探讨检查钢丝绳捻制质量水平的其它有效方法，整绳拉伸可用于组批抽样检验和仲裁试验。

4．提高了拆股钢丝的公称抗拉强度级的下限和上限。增加了拆股钢丝强度允差考核，其抗拉强度的下限为钢丝的公称抗拉强度，上限等于公称抗拉强度加表4规定的允差。公称抗拉强度级的提高，说明对制绳用钢丝的原材料质量和制造工艺水平要求高了。强度允差考核对提高钢丝的强度和韧性的均匀性有重要影响。一般情况强度提高韧性会有所下降，因此强度允差取值的科学性和合理性应进一步研究。

5．1670MPa和1870MPa公称抗拉强度级拆股钢丝的弯、扭次数（即韧性指标）采用了相邻较高公称抗拉强度级（1770MPa和1960 MPa）的最小弯、扭次数。显而易见1670 MPa 和 1870MPa两个强度级钢丝的弯、扭韧性指标降低了，如直径2mm，公称抗拉强度1670MPa的钢丝，最小弯曲次数由15次降为14次；扭转次数由27次降为26次。

      6．取消了拆股钢丝抗拉强度、扭转和反复弯曲允许低值钢丝根数的规定和表格，改用“合格条件”规定。这样就取消了拉、弯、扭低值钢丝和低值限的概念，而应用了“不合格钢丝”概念和“不合格钢丝数”判据（或规定）。使用“不合格钢丝”述语，与《煤矿安全规程》中的述语吻合了，使用和交流起来更方便了。“合格条件”规定对钢丝绳质量的要求高了。

二、钢丝绳的检查与试验

     1.直径的测量：测量方法依据7.1.1.1,结果判定依据6.2.3.2,即相对公称直径的偏差为：圆股 ； 异形股。不圆度为同一截面相互垂直方向实测直径的差与公称直径之比。测量方法依据7.1.1.1,测量结果判定依据 6.2.3.3,即不大于公称直径的4%。

2.长度测量：测量方法由供需双方协议,以米为单位。测量结果按6.2.4.2规定判定。

3．重量测量：用衡器测量，用kg表示，没有确切的判据。

4．破断拉力测定：测定方法按GB/T 8358的规定。测定结果按6.2.6规定判定。

5．伸长的测量：供需双方协议。

6．不松散检查：检查方法和判定按7.1.6规定。

7．外观检查：检查方法按7.1.7规定，即用手感和目测。检查结果的判定按6.2.规定,即按GB/T 8706中的规定。

以上七个检查与试验项目，除伸长的测量外，其它项目在出厂前的检查中都应该进行，并在产品质量证明书中填写清楚。分析目前的产品质量证明书，缺少的内容有：不圆度、不松散检查、 外观检查。关于不圆度的测量，其方法和位置，我认为应和钢丝绳直径的测量相同，可从所测两个截面中取不圆度大的值考核。7.1.7所说外观检查，具体包含哪些内容？与6.2.所说外观有什么区别？本标准6.1.1和6.2.1.1对股和绳的捻制质量和缺陷也作了规定,其中断丝若是在内部，只用手感和目测就为力了。另外，钢丝绳的检查试验项目中有些没有非常明确的合格条件，如钢丝绳直径上限超标是否判该绳不合格，松散、外观有某些缺陷是否判该绳不合格。另外本标准技术要求中没有规定捻距这个重要技术参数，不知什么原因？关于需方的验收，现实情况是煤矿用户很少有人委托进行验收检验，而基本上是进行悬挂前检验。由于送检的绳样较短，对钢丝绳的检查试验项目主要有直径的测量、测定钢丝破断拉力总和（一般不作整绳破断拉力试验）和不松散检查。关于7.1.1.1条中规定的钢丝绳直径测量,要在绳端头15m外的直线部位上进行,是否合理值得商讨。生产厂供给用户的产品任何部分都应该是合格的，如果距绳端头15m段不保证合格，出厂时应割掉。ISO3154：1988要求在直线部分测量，无距端头15m外的规定。关于钢丝绳公称直径,GB/T 18－1996实施后,很多还仍采用GB 1102—74或YB 829—79中的数值,GB 18－2006实施后,是否还允许这样下去？

三、拆股钢丝试验

1.试验数量：执行7.2.1.1规定。

2．拆股钢丝的试验项目

       根据本标准第7.2规定有：钢丝直径的测量、拉力试验、反复弯曲试验、扭转试验和镀锌层试验五项。

3.合格条件

    本标准7.2.7所说不合格钢丝，我理解应包含上述五个项目或四个项目(对于光面钢丝)中的不合格钢丝。合格条件(指钢丝绳的合格条件)为：

1)初试：任一种直径的不合格钢丝数不得超过一根。(注释：初试即按 第7.2.1.1条所规定的钢丝数量进行的试验)。

2)复试：如果初试不合格,即任一种直径的不合格钢丝数为两根或两根以上,则应对该种直径的其它钢丝逐根进行不合格项目的试验,若不合格的钢丝数不大于同种直径钢丝数的4%(修约成整数)，则该钢丝绳合格。

同一根钢丝有多项不合格时,只按一根计算。

该合格条包含哪几个试验项目不够明确。

4．试验方法和判定

1）钢丝直径的测量方法执行7.2.2，测量结果的判定执行6.3.1，但必需知道钢丝的公称的直径，也就是说必需有产品质量证明书，否则无法判定（即对该项不作判定，有关计算以实测平均直径为准，）

2）钢丝的拉力试验方法执行7.2.3,试验结果的判定执行6.3.3.1和6.3.3.2。

3) 钢丝的反复弯曲试验方法执行7.2.4,试验结果判定执行6.3.4。

4） 钢丝的扭转试验方法执行7.2.5，试验结果的判定执行6.3.5。

5) 镀锌钢丝的镀锌层试验方法执行7.2.6，试验结果的判定执行6.3.6.2(煤矿用户一般不要求该项检验)。

5．关于焊接点问题

7.2.1.1的“焊接点除外”规定概念不明确,可操作性不强。如果遇到了这种情况是重取一段绳样、换一个股、换一根丝还是计算时不计入？根据试验统计可知，有焊点钢丝扭转次数很低，属力学性能不合格的钢丝。焊点除外的规定是否合理值得探讨。ISO3154：1988中无此说法。

6．“合格条件”举例分析并与《煤矿安全规程》2006比较

例1  28NAT6×7＋FC钢丝绳

股外层丝共36根，钢丝公称直径为3.0mm,断面积为245.47 mm2；

股中心丝共6根.钢丝公称直径为3.2mm，断面积为48.25mm2；

上述42根钢丝的总断面积为302.72 mm2。

根据7.2.7 b)，股外层钢丝的不合格钢丝数（设只考虑拉、弯、扭三项试验）的极限值为36×4%=1.44根,修约成整数为1根。可见对于6×7结构的钢丝绳,不合格钢丝数只允许1根，若有2根就判钢丝绳不合格了,因此就不需要复试了。

按《煤矿安全规程》的要求,拉、弯、扭三项试验的不合格钢丝的断面积与钢丝总断面积之比提人时必须＜6%、提物时必须＜10%,允许的股外层丝不合格钢丝数分别为：

302.72×0.06/7.069=2.57(根)修约成整数为2根； 

302.72×0.1/7.069=4.28(根),修约成整数为4根。

从该例可见，GB18—2006的合格条件高于《煤矿安全规程》，而且GB 18—2006合格条件的考核项目可能比《煤矿安全规程》多。

例2  26NAT6×19S＋FC钢丝绳 

股外层丝共54根，钢丝公称直径为2.1mm,断面积为187.03mm2；

股内层丝共54根，钢丝公称直径为1.2mm。断面积为61.07mm2；

股中心丝共6根，钢丝公称直径为2.4mm，断面积为27.14mm2；

上述114根钢丝的总断面积为275.24 mm2。

根据7.2.7 b)，设股内、外层两种直径不合格钢丝的根数都达到了极限值(4%),则有：

股外层丝为54×4%=2.16=2(根)(修约成整数)，断面积为.6.93mm2；

股内层丝为54×4%=2.16=2(根)(修约成整数)，断面积为2.26mm2

允许不合格钢丝总数为4根,断面积为9.19mm2；

9.19/275.24=3.34%＜6%，可用矿井提人。

按《煤矿安全规程》第402条规定,新绳悬挂前提人时,允许的不合格钢丝的断面积 ＜275.24×0.06=16.514 mm2：

1设都为外层丝,则允许的不合格钢丝数为

＜16.514/3.4=4.77=4(根) (修约成整数)；

②设都为内层丝,则允许的不合格钢丝数为

＜16.514/1.131=14.60=14(根) (修约成整数)

该例题说明：GB 18—2006的合格条件高于《煤矿安全规程》规定。

例3  18×7＋FC钢丝绳

设除股中心丝外,其它钢丝的直径相同,计算面积时忽略股中心丝加粗。

按GB 18—2006允许的不合格钢丝数（不计股中心丝）为：

18×6×0.04=4.32=4(根)(修约成整数)。

《煤矿安全规程》允许的不合格钢丝数（不含股中心丝）为：

18×7×0.06=7.56=7(根)(修约成整数)。

例4   28NAT6V×30＋FC钢丝绳

       股结构为(6+12+12)，有两种丝径(股芯丝视为不承载钢丝),内层丝直径为1.2mm,外层丝直径为2.0mm。

按GB 18—2006合格条件规定,内、外层钢丝允许的不合格钢丝数分别为：72×0.04=2.88=2(根) (修约成整数),合计4根。

按《煤矿安全规程》2006规定（设用于提人），计算如下：

钢丝总断面积=307.62mm2。

允许不合格钢丝断面积＜307.62×0.06=18.45 mm2。

设不合格钢丝都为外层丝,其数量为：

＜18.45/π=5.87=5(根) (修约成整数)

根据上述例题的计算分析,可推断：GB 18－2006拆股钢丝试验的合格条件高于《煤矿安全规程》的有关规定。或者说GB 18－2006的合格条件高于MT 716－2005的合格条件。

四、钢丝绳力学性能的考核

1.钢丝绳的公称抗拉强度的考核

考核方法依据7.4规定。

FO=                 （1）

计算出来的,可以说是理论值。

设实测破断拉为Fm，显然有：

Fm≥F0

检验中发现有些生产厂的产品质量证明书存在这样的问题,即根据Fm查表应取R0=1670MPa,而实际填写的是1570 MPa，这样做是否允许？

2.钢丝绳的公称抗拉强度与钢丝的公称抗拉强度之关系考核

考核方法依据7.4.1规定。下面就两个相关问题进行研讨：

1）本标准未说明确定拆股钢丝公称抗拉强度的方法。

GB/T 18－1996第7.3.6.2条所述实测平均抗拉强度下靠公称抗拉强度的方法是否还适用？能否越级下靠？

2）按GB 18－2006生产的钢丝绳,其产品质量证明书应分别写明钢丝绳的公称抗拉强度和钢丝的公称抗拉强度,否则7.4.2不好执行.

五、最小钢丝破断拉力总和与钢丝绳最小破断拉力的换算系数的理论计算公式

为了讨论方便,最小钢丝破断拉力总和用符号Fh表示,换算系数用Kh表示,则根据定义有：          

                  （2）

根据GB/T 8706－1988第15.2.3条规定：最小钢丝破断拉力总和(即钢丝计算破断拉力总和)为钢丝绳中钢丝(不计强度的除外)总横截面积与钢丝公称抗拉强度的乘积,用公式表示,可简写为：

                （3）

式中： Fh—最小钢丝破断拉力总和,单位kN；

R0—钢丝公称抗强度，单位MPa；

S—钢丝绳中（承载）钢丝的总横截面积,单位mm2。

说明：用（3）式计算Fh时设钢丝绳中钢丝的公称抗拉强度R0相同.若绳中有两种以上直径钢丝且采用两个相邻的公称抗拉强度时,应分组计算。            

将（1）式和（3）式代入（2）式，则有：

                       Kh=                （4）

     设GB 18－2006 附录A给出的Kh 值为标准值，用公式（4）计算出的Kh值为计算值，下面举例列表对部分钢丝绳的换算系数Kh的计算值与标准值进行比较分析（举例的钢丝绳的技术参数大部分取自钢丝绳产品质量证明书,且其产品标准基本上都是GB/T 18－1996）。

Kh计算值与Kh标准值比对表（续）

钢丝绳结构

从上面部分钢丝绳的Kh计算值和标准值的比对可见，大部分钢丝绳的计算值略大于标准值，采用标准值进行FO和 Fh间的换算是可行的。致于Kh计算值和Kh标准值哪个更准确，需经过大量实验统计资料来检验，希望同行们注意积累这方面的数据并进行交流。

六、关于煤矿重要用途钢丝绳的验收检验

现行煤炭行业标准MT 716－2005的验收检验规则有两种取样方法，见6.2.1条和6.2.2条。而煤炭行业有质资的钢丝绳检验站通常都是采用取样方法2,即测定钢丝破断拉力总和。采用方法2符合《煤矿安全规程》第402条和第400条的规定。第402条规定是通过对拆股钢丝拉、弯、扭三项力学性能试验的结果来判定钢丝绳的力学性能是否合格,也就是说第402条规定了钢丝绳的力学性能检验方法及合格条件。而第400条规定了钢丝绳的安全系数最低值及计算方法，即钢丝绳的安全系数等于实测的合格钢丝拉断力的总和与其所承受的最大静拉力之比。

GB 18－2006实施后,要求MT 716－2005必须修改,我个人认为验收方法仍保留两种方法,而力学性能试验一般会采用取样方法2。但检验项目及合格条件会综合GB 18－2006的7.1和7.2的有关规定。采用测定钢丝破断拉力总和方法进行验收时,钢丝的公称抗拉强度由实测平均抗拉强度下靠确定；钢丝绳的实测破断拉力由实测破断拉力总和除以换系数Kh确定,并查表确定钢丝绳的公称抗拉强度。将检验结果与产品质量证明书所给钢丝绳的公称抗拉强度比对,如果符合7.4.1的规定说明钢丝绳的捻制质量正常，钢丝绳的力学性能考核合格；如果捻制质量不好,产品质量证明书中的钢丝绳实测破断拉力和钢丝绳的公称抗拉强度必然下降,则将不符合7.4.1规定,则钢丝绳的力学性能考核不合格。通过上述分析,我认为需方的验收检验可以采用测定钢丝破断拉力总和的方法。

后 语

GB 9818－2006的实施时间已过去1年了,但我还没有见到按该标准生产的钢丝绳。有的生产厂认为该标准存在不少问题,难执行。我个人认为,该标准存在的最大问题是7.2.6条规定的合格条件太高，与我国的原材料质量和制造技术水平可能不太符合。另外取消了验收方法中的方法2,也有些脱离实际，不受欢迎。标准的提升,就像人走路上台阶一样,如果台阶的高差太大了,可能跨不上去,因此,新标准能否得到实施、何时落实实施、如何实施等还存在很多问号，还有很多工作等待人们去作。

我认为标准也是一种产品,也有质量问题和是否符合国情等问题,希望有关部门能开启一扇门,让关心标准的人们能够有地方发表自已的意见和看法，推动标准的完善与发展。

    错误和不妥之处欢迎批评指正。