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        TCK創造鋼絲繩無損檢測新技術

         

            北京 2008-04-17(中國商業電訊)--特種設備是國民經濟建設的重要基礎設備,與人民群眾生活密切相關。隨著社會經濟與工業技術的迅猛發展,近年來我國在用特種設備規模不斷擴大,每年凈增長近30萬臺(套)。根據2007年6月公布的“國內特種設備安全狀況白皮書”,至2006年底國內在用特種設備已達到403.73萬臺(套),首次突破400萬關口。 

            以防止和減少事故為目標,國家質量監督檢驗檢疫總局于“十一五”之初提出:2007~2010年,我國特種設備萬臺事故起數要力爭從0.8起控制到0.5起以下,萬臺死亡人數要力爭從1.0人控制到0.8人以下;到2020年我國特種設備安全水平要力爭達到或接近發達國家水平。 

            鋼絲繩是設備承載所必須的主要柔性構件,在國民經濟各領域得到廣泛采用,使用量巨大。在《特種設備安全監察條例》所定義的“涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施”等特種設備中,后四類(所謂機電類設備)均大量使用了鋼絲繩。鋼絲繩的性能、質量時刻關系到大量設備和人員的安全。 

            一、我國特種設備鋼絲繩安全狀況 

            1、 電梯行業 

            根據國家公布統計數據,電梯事故起數占特種設備安全事故總起數的7.5%至18.3%,2007年上半年達到16.9%,接近歷史高點;每年電梯事故死亡人數占全部事故死亡人數的6%至13.1%。 

            鋼絲繩安全對在用電梯的運行至關重要,日本近期的電梯危機事件就證實了這一點。2006年日本五大電梯公司發生了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52萬部電梯進行緊急檢查,并起動了將電梯鋼絲繩斷裂作為法律規定的“與重大事故密切關聯”事項、以及對其報告義務化的研判進程。 

            電梯已經成為人民生活不可或缺的代步工具,但電梯鋼絲繩安全卻十分令人堪憂: 

            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鋼絲繩斷裂死亡6人,傷16人; 
            2006年11月26日,云南昆明某機關辦公樓電梯鋼絲繩斷裂死亡4人; 
            2007年5月30日,四川內江市某公司電梯鋼絲繩斷裂死亡3人; 

            2、 起重機械行業 

            2006年,我國在冊起重機械達到82.36萬臺,占全部特種設備的比重達到20.4%;每年起重機械事故起數占所有特種設備安全事故總起數的22.1%至44.5%,是安全事故的高發區和重災區。 

            2007年上半年,我國起重機械部件失效導致事故共13起,占特種設備事故總數的35.14%,其中鋼絲繩突然斷裂事故竟達7起。經主管部門對2007年5月份一個月的事故進行初步分析,因設備質量問題引發的事故占33.3%,其中起重機械鋼絲繩斷裂事故占全部設備質量事故的40%。 

            2001年4月30日,哈爾濱某工程施工現場起重機鋼絲繩斷裂死亡4人,重傷1人,直接經濟損失65萬元; 
            2004年6月5日,甘肅莊浪縣某公司起重機鋼絲繩斷裂死亡5人; 
            2005年4月26日,西藏日喀則區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、 客運索道行業 

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

            二、“生命線”上的隱患——鋼絲繩運行技術難點解析 

            鋼絲繩業已成為事故頻發的重大危險源,鋼絲繩疲勞、斷絲、磨損、銹蝕等技術缺陷業已成為難測難防的重大隱患,鋼絲繩應用中普遍存在“隱患、浪費、低效”同在的三大矛盾。 

            1、 鋼絲繩安全,始終是設備監管的難點甚至是盲區。 

            由于缺少科學可靠的檢測手段,鋼絲繩使用過程始終潛伏著安全隱患。根據國家安全生產管理總局統計,2004~2005年國內煤礦共發生提升運輸事故1065起,死亡1142人,其中斷繩事故占據相當大的比例。港口方面,上海港務局曾對管轄范圍內近幾年的機損事故進行統計分析,結果顯示33%的事故為鋼絲繩斷繩。 

            2、鋼絲繩使用成本,因安全檢測不到位和無條件定期換繩而形成巨大浪費。 

            美國統計表明:70%以上被強制更換的鋼絲繩很少或基本上沒有強度損耗。日本在另一項統計中表明:被強制更換的鋼絲繩中,一半以上的強度仍處于新繩強度的90%以上,還有不少超過100%,即處于磨合期。 

            3、鋼絲繩運行效率,因強制停機檢測和落后的人工檢測方式而被大大降低。 

            為了保證安全,鋼絲繩用戶必須對特種設備鋼絲繩專門進行日常停機檢測。因為鋼絲繩的用量巨大和低效率的檢測方法,只好犧牲正常的設備運轉時間,停機待產成為普遍現象,尤其是礦山、港口等重要行業,因此造成的產能瓶頸制約嚴重,減產減收數額可觀。 

            4、 隱患是萬惡之源,看不見的隱患比看得見的隱患更危險。 

            首先是疲勞。鋼絲繩內外部的斷絲現象,絕大部分僅僅因為受到彎曲、拉伸、扭轉等純力學作用而產生。疲勞不僅會形成大量斷絲、斷股,甚至會瞬間形成整繩斷裂,被全球無損探傷界認為是*大的公害、待解的難題。 

            其次,鋼絲繩內部開始的斷絲斷股極易導致斷繩事故。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號橋墩施工現場起重鋼纜斷裂,導致5人溺亡。事故調查表明,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現鋼纜出現異常情況。江西漂塘鎢礦曾對更換下來的鋼絲繩進行解剖分析,總繩長250米,外觀檢驗具有13根表面斷絲,然而經過解剖詳細檢查,內部斷絲竟達到134處,一個捻距內的斷絲*多達到11根。 

            三、鋼絲繩無損檢測技術的現狀與發展趨勢 

            整整一個世紀以來,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、聲發射檢測法、電渦流檢測法、射線檢測法、光學檢測法等。直到近年,除電磁檢測技術之外,其余無損檢測技術依然限于實驗室研究。 

            1986年至1996年期間,以加拿大礦業能源技術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的十年研究計劃,通過強磁勵磁技術條件下的電磁檢測探頭,實現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外一些技術服務機構和工業現場得到了部分推廣和應用。然而,強磁無損探傷技術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。 

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

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

            3、強磁探傷儀采用的磁感應線圈和霍爾元件傳感器靈敏度低、穩定性差,檢測結果不可靠。 

            4、強磁探傷儀儀器笨重,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、或嚴重變形將立時受阻,甚至危及檢測人員與檢測設備的自身安全。 

            四、TCK鋼絲繩弱磁檢測新方法的技術貢獻 

            TCK弱磁檢測技術,是由TCK科技人員成功發現空間磁場態勢的運動變化規律,在鐵磁性物質無損探傷領域建樹的重大**成果。TCK弱磁檢測技術的誕生,經歷了近20年的苦心研究,一舉攻克了傳統檢測方法無法解決的百年技術難題,是世界上唯壹能夠準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備,成為中國創造的國際優越技術。TCK弱磁檢測技術集中表現為三大**和兩大突破: 

            1、創立"空間磁場矢量合成"新理論; 
            2、發現"弱磁檢測"新方法; 
            3、發明"竇氏元件"傳感器新技術。 

            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、在工況現場條件下準確評估被測鋼絲繩的剩余承載能力和使用壽命。 

            尤如天文學中“日心說”替代了“地心說”,鋼絲繩檢測領域內,TCK“空間磁場矢量合成新原理”替代了傳統的“漏磁場原理”;TCK開創的“弱磁檢測方法”替代了傳統的“強磁檢測方法”;TCK的“竇氏元件傳感器技術”替代了傳統的“霍爾元件和感應線圈傳感器技術”; 

            據專家論證,TCK的**成果,首次完成了對鋼絲繩從“定性檢測”到“定量檢測”的本質性跨躍,產品性能**次真正滿足了各種工況的現場使用要求,因此也在全球范圍內**次具備了大規模投入使用的基本條件。 

         

         

         
            TCK鋼絲繩無損探傷儀以國際公認的鋼絲繩安全承載能力的校核原則為檢測依據,能夠通過對在線鋼絲繩內外部斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種損傷導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標準和規范要求的鋼絲繩安全使用與合理更新的科學依據,是有效預防鋼絲繩斷繩事故、合理降低鋼絲繩用繩成本和科學提高鋼絲繩運行效率的高科技保障。 

            日前,TCK在弱磁檢測核心技術的基礎上研制開發了鋼絲繩在線自動監測系統,**次在世界范圍內成功地實現了對重大裝備鋼絲繩全程及全方位的在線自動監測。該系統能實時監測鋼絲繩的安全狀態,可靠預防鋼絲繩的斷繩事故,科學降低鋼絲繩的用繩成本,有效提高鋼絲繩的運行效率,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)    TCK鋼絲繩在線自動監測系統在特種設備安全監控中應用廣泛,例如:可建立針對電梯鋼絲繩的社區集中監測系統,針對起重機械鋼絲繩的廠(場)區或城建集中監測系統,甚至針對索道、橋梁鋼絲繩的國內集中監測系統,通過這些技術手段,將可以在一個共性的高度危險部位——承載鋼絲繩的運行環節,徹底消除事故隱患,科學節約用繩成本,有效提高生產效率,也必將促進我國特種設備安全技術與監管水平快速躍上一個新的高度。 

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