钢丝绳的润滑

钢丝绳在船舶上被广泛使用，钢丝绳的安全使用是长期以来一直被关注的问题，因钢丝绳润滑不当引起的损伤或断裂从而发生重大事故时有发生。为了确保钢丝绳的安全使用，掌握钢丝绳的正确润滑很有必要，我们一直非常关注发动机以及其他设备的润滑，但钢丝绳润滑这个话题非常容易被忽视，所以我们今天来聊聊钢丝绳的润滑。

 

关键词：绳芯，断裂，锈蚀，报废标准，加油方法

 

1. 钢丝绳的组成结构

 

钢丝绳结构种类繁多，但有一点相同：由很多根单独的钢丝组成，如下图1所示。

 

                          图1：钢丝绳结构剖面图

 

2. 钢丝绳主要损伤原因

 

钢丝绳主要损伤现象有以下六种，即：磨损、疲劳、锈蚀、变形、咬绳、过载。

• 钢丝绳在操作时与其它物体接触并有相对运动，产生摩擦。在机械的、物理的和化学的作用下，钢丝绳的表面也不断磨损。磨损是钢丝绳最常见的损伤方式，一般分为外部磨损、变形磨损和内部磨损三种情况。

• 钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲疲劳和拉伸、扭曲、振动引起的疲劳。

• 钢丝绳一般在露天使用，日晒雨淋会使钢丝绳腐蚀，尤其是海上环境使用的钢丝绳，腐蚀造成的损伤就更严重。

• 很多断绳事故是因为钢丝绳事先受到过变形损伤而没有引起人们的足够重视，结果酿成大祸。

• 钢丝绳咬绳损伤现象一般发生在多层卷绕的起重机卷筒上，尤其是双层卷绕的起重卷筒。

• 钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长，当载荷超过弹性极限时，钢丝绳就可能断裂。

 

如下图2所示的各种类型的钢丝绳损坏的照片

图2：钢丝绳的变形、磨损、腐蚀等

 

由于船舶的特殊工况，锈蚀是最常见的损坏形式之一。如下图3所示，使用了8个月的钢丝绳，因缺乏足够的油膜保护而形成锈蚀，最终报废。一般情况下，我们在检查钢丝绳外观时，仅仅能凭目测观察钢丝绳的表面是否有润滑油或润滑脂覆盖，但钢丝绳内部什么情况就很难去判断。很多情况下，由于润滑油或润滑脂没有渗透到钢丝绳里面而造成从里到外的锈蚀，最终发生断裂。

图3：钢丝绳的锈蚀 

3. 钢丝绳报废标准

 

3.1 断丝数

钢丝绳在任何一段节距内的断丝数达到表1的数值时，应该及时报废、更新。
 

表1：钢丝绳报废断丝数

注：表中断丝数是指细钢丝，粗钢丝每根相当于1.7根细钢丝。一个节距是指每股钢丝绳绕一周的轴向距离。

 

6×19以及6×37是指钢丝绳有几股组成，每股里有多少细钢丝，如下图4所示，各类型钢丝绳的参数。IWRC是英语Iorn Wire Rope Core的缩写，指钢丝绳的绳芯是一根独立的钢丝绳。

图4：钢丝绳参数

 

3.2 锈蚀磨损、断丝数折减
钢丝绳锈蚀或磨损时，应将表1断丝数按表2折减，并按折减后的断丝数报废。

表2：折减系数表（%）

 

3.3 吊运危险品断丝数减半
吊运炽热金属或危险品的钢丝绳的报废断丝数应取一般起重机钢丝绳报废断丝数的一半，其中包括钢丝表面磨蚀进行的折减。

 

3.4 绳端部断丝
当绳端或其附近出现断丝（即使数量少），如果绳长允许，应将断丝部位切去，重新安装。

 

3.5 断丝的局部聚集程度
如果断丝聚集在小于一个节距的绳长内，或集中在任一绳股里，即使断丝数比表1所列数值少，也应予以报废。

 

3.6 断丝的增长率
当断丝数逐渐增加，其时间间隔趋短，应认真检查并记录断丝增长情况，判明规律，确定报废日期。

 

3.7 整股断裂
钢丝绳某一绳股整股断裂，应予报废。

 

3.8 磨损
当外层钢丝磨损达40%，或由于磨损引起钢丝绳直径减小7%。

 

3.9 腐蚀
当钢丝表面出现腐蚀深坑，或由于绳股生锈引起绳径增加或减小。

 

3.10 绳芯损坏
由于绳芯损坏引起绳径显著减小、绳芯外露、绳芯挤出。

 

3.11 变形
钢丝绳变形是指钢丝绳失去正常形状产生可见畸变，从外观上看可分为以下几种：波浪形，笼形畸变，绳股挤出，钢丝挤出，绳径局部增大，扭结，局部被压扁，弯折。

  

4. 钢丝绳为什么需要润滑

 

尽管钢丝绳在制造时施加过润滑剂，但钢丝绳性能以及安全性的保证与工作期间适当的、正确的润滑密切相关。由于钢丝绳的特殊工况，以下几方面是考虑钢丝绳润滑的因素。

 

4.1磨损

• 钢丝绳的相互摩擦，如有油膜保护可以减少磨损程度

• 在受载条件下变形

• 在经过滑轮以及滚筒时弯曲变形

• 钢丝绳在滚筒上受力时相互挤压变形

 

4.2疲劳

• 反复地弯曲以及拉伸受力

• 钢丝绳断丝或者单股变形

 

4.3 腐蚀

• 主要是水/酸/海水导致的锈蚀

• 制成的绳股里的每条钢丝都成螺旋形，因而留下一系列螺栓形管状的空隙，这些空隙必须填满润滑剂以抵抗腐蚀。

 

4.4钢丝绳绳芯的保护

• 很多情况下，钢丝绳的损坏都是从内部的绳芯开始的

• 纤维绳芯在制造时应在油中适当浸泡，这比制造好后浸泡在加热的润滑脂里更有效

• 绳芯的润滑油在负载时会被挤出

 

切记：钢丝绳不可在无油的状态下使用，不经润滑的钢丝绳会严重影响钢丝绳的寿命。

 

钢丝绳在日常加油时普遍存在的问题主要有：

 

• 有些部位的钢丝绳加油不方便，容易被遗漏

• 用刷子、抹布和手套加油，人力成本高，风险大，效率低，而且容易发生浪费

• 润滑油仅在表面形成油膜 ，水蒸气可以渗透到油膜内部，当温度变化会产生冷凝水，锈蚀从内部开始

• 钢丝绳表面看上去润滑很好，但内部已经生锈腐蚀，钢丝绳寿命减短，而且带来潜在的危险性

5. 钢丝绳的润滑方法

 

钢丝绳的润滑方法或称加油方法一般有以下几种：

• 涂刷 – 人工方式，效率低

• 倾倒 – 人工方式，效率低，比较浪费

• 油浴 – 浸入加热的滑油中可以达到良好的渗透

• 滴加润滑或加压润滑 – 定期补充 

• 钢丝绳专用加油装置 – 高效方便

• 喷涂 – 对垂直快速运动的钢丝绳效果比较好

 

倾倒方式加油适用于钢丝绳移动比较缓慢,在绳子和滑轮接触处倾倒，在绳子离开滑轮后，使用抹布让滑油分布均匀以及去除多余的滑油。

图5：倾倒加油

 

油槽或称油浴方式加油适合于水平或者倾斜度不大移动的钢丝绳，并且需要进行对润滑剂加热处理。

图6：油槽加油

 

使用专用加油装置的优点是效率高，润滑比较彻底、可以让润滑油渗透到钢丝绳绳芯，并且在加油前可以将钢丝绳上黏附的杂质去除。

 

图7：钢丝绳专用加油装置

 

6. 结束语

 

上述简单讲述了钢丝绳的结构、损坏类型以及报废标准，钢丝绳的润滑要求、特点以及润滑方法。后续会介绍钢丝绳的润滑剂要求，特点以及钢丝绳日常维护保养时需要注意的问题。

在【钢丝绳的润滑 – 上】我们简单介绍了钢丝绳的结构、损坏类型和报废标准，钢丝绳润滑的要求、特点以及各种润滑方法，现在我们就接着聊一下钢丝绳润的润滑剂应有的性能和特点，以及在钢丝绳的日常维护保养时需要注意的地方。

 

关键词：黏附力，渗透能力，防锈，油膜修复能力，过量润滑，定期加油

1. 钢丝绳润滑剂应有的性能

 

钢丝绳润滑剂需要具有以下一些性能：

1. 能黏附在钢丝绳上，不会被轻易擦掉，并在温度变化时不影响润滑效果。这种黏附性能还对防止卷扬鼓轮打滑有一定作用，特别对提升缆绳的附着摩擦力起重要的作用。

2. 良好的流动和渗透能力，能迅速渗入钢丝绳内部以及衬芯进行润滑和防锈，并防止细菌在纤维上滋生。

3. 较高的油膜强度，能在极重载荷下抵抗相互接触钢丝之间存在的极高压力

4. 有较高的内聚力，能减少润滑油的滴落，并避免运动时被离心力甩掉。

5. 不能含有引起锈蚀的成分，以致使钢丝锈蚀。钢丝绳润滑油的主要功能是防止其锈蚀。

6. 自动修复的能力强，钢丝绳工作时不断在弯曲变形，致使其表面油膜也在不断受到扩展或者挤压。这要求油膜较柔和，并有较高温润性才不致出现断裂，即使发生断裂也较易自动修复。

7. 能抵抗冲洗或乳化，有助于在水、湿条件下减少润滑油损失和防止锈蚀和腐蚀。船用钢丝绳有时会需要镀锌处理以防锈。

8. 如果润滑油需要用溶剂稀释以进行喷涂，则在溶剂蒸发之后，润滑油应能迅速黏着并抵抗流失。

9. 如为重质油脂须加热使用时，则在涂敷后，应能固化，以提供光滑而均匀的油膜。

10. 不会在低温下变硬而剥落，也不会在高温下变稀而滴落。

 

2. 钢丝绳润滑剂的组成特点

 

钢丝绳润滑剂一般是沥青基或者矿脂基的化合物，含有防锈成份，增加了金属渗透性和润湿性的特殊添加剂。一般来说钢丝绳的润滑剂属于半流体状态，有时也会用到脂类。钢丝绳润滑剂有时会添加石墨或者二硫化钼来增加抗磨保护能力。

 

有些钢丝绳润滑剂在使用时可以用溶剂稀释或者加热 (便于用油浴或喷涂方式加油)，具体使用方法和建议可以咨询润滑剂供应商。

有时我们为了简化品种会使用一种润滑脂作为船上的通用润滑脂，并用于开式齿轮以及钢丝绳。有些滑油供应商会针对不同的应用来推荐不同类型的润滑剂产品，虽然品种多了，但为了保证设备的操作性能和安全性来说还是值得的。

 

下表1是船上常用的通用润滑脂，开式齿轮专用润滑脂以及钢丝绳专用润滑脂之间各方面性能的对比，加号越多说明这方面的能力越强。

 

表1：常用润滑脂的区别

 

针对钢丝绳润滑的特点，我们提供了专业产品Mobilarma 798（产品如图1所示）。该产品主要有以下特点：

• 可以形成黏附力很强的油膜以防止盐分、水气以及微酸环境的侵蚀

• 高速运动时能防止甩脱

• 油膜可进行自我修复，不会剥落

• -35℃的低温可塑性, 不会在低温下变硬而剥落

• 63℃的滴点, 使用中减少滴落带来的损耗以及污染（前提是不要过量润滑）

• 加油后钢丝绳外表的透明度比较好，便于观察钢丝绳的状况

• 很好地黏附于各绳股间，在钢丝绳弯曲时也能提供很好的润滑

• 和钢丝绳绳芯材料的相容性

• 可以加热到65℃-80℃进行涂刷、喷涂、油浴或利用专用工具加油，以增加产品的渗透性

 

图1：Mobilarma 798

注意：为防止假冒伪劣产品造成的损害，请从厂家指定的渠道购买，具体信息可以咨询美孚工作人员。

该产品在移动式吊车上进行了多年的测试，最终将钢丝绳的更换周期延长了4倍，大大减少了人工维护、钢丝绳费用以及设备故障的成本支出。在大量的港口吊装机械和船舶上广泛应用的案列中也得到很好的印证，为广大用户节省了宝贵的成本。

另外由于该产品出色的防锈能力，在船上存储备件时，可以考虑在备件表面涂抹薄薄一层该产品，可以起到非常好的防锈保护，在使用前将油脂擦除即可。

 

3. 钢丝绳的日常维护保养

 

3.1 钢丝绳的存放和搬运

钢丝绳装卸时，应按照木轴表面的吊装标识进行吊装，以免造成木轴及包装损坏或刮伤钢丝绳表面。钢丝绳应置于干燥通风处存放，切勿雨淋或与酸、碱等腐蚀性物质接触。

 

理想的搬运方法如下图2所示，这样能放开绳子的扭力，钢丝绳不至于在使用中受力而炸开。

图2：钢丝绳的搬运

 

3.2 钢丝绳的清理

 

定期清理钢丝绳外表污垢，以减少摩擦损耗，清理钢丝绳时需要注意以下几点：

• 可以用油软化钢丝绳来处理钢丝绳表面的硬垢

• 不要使用清洗剂一类的液体对钢丝绳进行清洗，否则会影响绳芯中的油脂含量及油脂成份，进而影响到钢丝绳的正常使用

• 用毛刷、棉纱、压缩空气等对钢丝绳的表面进行清理，在钢丝绳清理干净后，要用钢丝绳专用润滑脂及时对钢丝绳表面进行适量涂油处理

• 在清理后需要立即晾干

• 市面上有些专用的清理、加油一体化的设备，如下图3所示

 

图3：钢丝绳清理、加油一体化工具

 

3.3 钢丝绳的润滑

 

除了在【钢丝绳的润滑 – 上】中提到的加油方法，钢丝绳在加油时需要注意以下几点：

 

• 由于钢丝绳是由多根钢丝组成，工作状态下钢丝绳的弯曲所产生的钢丝相对滑移会产生很大的摩擦力，需要选用专用的钢丝绳润滑剂，能保证钢丝绳与导轮摩擦力的前提下减少钢丝之间的摩擦力，有效延长钢丝绳的使用寿命。

• 应在干燥的钢丝绳上加油，钢丝绳表面油脂应薄而均匀

• 避免过量的润滑，过量润滑会使钢丝绳与滑轮之间的摩擦力得不到保证，并且会造成过量的润滑剂在钢丝绳运动时滴落在甲板或海面上。之前碰到很多案列，都是由于过量加油，导致油脂滴落的现象，所以加油量很重要，需要根据供应商的建议用适量的润滑剂以及正确的方法进行加油即可

• 定期加油（一般3个月加一次油，请参考OEM建议，如下图4中麦基嘉的建议）

图4：厂家建议的加油和检查周期

使用专业加油工具和人工加油的区别可以参考下图5的效果，人工方法刷油的最大问题是容易过量加油造成不必要的浪费和环境污染（滴落或甩落）。

图5：不同方法加油效果区别

3.4 钢丝绳其他方面的维护建议

 

针对非润滑引起的磨损／疲劳损伤，建议检查：

• 避免不必要的弯曲钢丝绳

• 滑轮的滑槽和钢丝绳直径的匹配

o  钢丝绳直径大于滑轮槽，容易导致钢丝绳的挤压变形

o  钢丝绳直径小于滑轮槽，滑槽不能为钢丝绳提供很好的支撑

• 一般情况下磨损和速度成比例，需要根据钢丝绳的实际工况来制定检查和加油周期

• 定期检查断丝、磨损以及腐蚀情况，如有必要及时更换钢丝绳，以避免故障和事故的发生。

 

4. 结束语

 

通过两篇文的简单介绍，我们了解了钢丝绳的结构、损坏类型和报废标准，钢丝绳润滑的要求、特点和润滑方法，钢丝绳润滑剂的特点以及钢丝绳日常维护保养时需要注意的问题，希望可以在钢丝绳润滑方面有新的认识，以帮助船员以有效的方法和合适的润滑剂来更好的保护船上的钢丝绳，减少钢丝绳损坏带来的损失。