加强润滑改善卸船机起升钢丝绳的使用效果

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Po rt Operation 2009 N o 2( Ser ia l N o 184)
加强润滑
改善卸船机起升钢丝绳的使用效果
吴根柱 秦万信
咸阳石油钢管钢绳有限责任公司

要 : 通过分析卸船机钢丝绳外股外层断丝组织, 认为钢 丝绳与滑轮 之间因为 润滑不足引 起短时 静摩擦
导致钢丝表面组织出现 马氏体是引起钢丝绳使用寿命降 低的根源 , 改 善钢丝 绳制造过 程所采 用的油 脂的品 质 , 加 大表面润滑油脂附着量 , 是提高该用途钢丝绳使用寿命的重要技术措施。
港口装卸
2009 年第 2 期 ( 总第 184 期 )
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ影响钢丝绳使用寿命的原因分析
1 . 1 钢丝绳与支撑滑轮间短时静摩擦是导致钢丝 出现早期断裂的重要原因之一 A 港、 C 港反映失效较多的是 6 29F - I W RC, 公称直径 53 mm 钢丝绳外股外层磨损严重。对公 称直径 3 . 00 mm 钢丝进 行组织分 析, 发 现了马氏 体。这与 CASAR 资料给出的情 况相同, 这种情况 在 D 港钢丝绳失效样品中也被发现。 那么, 这种组织究竟是产生于钢丝绳生产过程 , 还是形成于钢丝绳后续使用过程, 根源是什么 , 这是 质量问题分析的根本。 从钢丝绳制造过程看 , 钢丝组织出现马氏体一 般是在热处理工序, 因为只有在该工序才能引起线 坯组织发生明显变化。实际证明, 热处理线坯中出 现马氏体是因为线坯奥氏体化后遇到意外强制冷却 介质所致, 如沾水 , 但马氏体通常只能出现在线坯表 面。由于马氏体组织具有脆性大、 硬度高的性能特 点 , 所以, 即使热处理线坯组织中的马氏体未能在本 工序被及时发现 , 因其无法满足线坯后续连续拉拔 需要, 一定会出现非正常断丝, 故这种组织遗传到成 品钢丝中的可能性不大。 排除了钢丝绳生产过程中钢丝组织出现马氏体 组织的可能性, 那么, 使用过程又是什么原因导致了 这种非正常组织的出现? 从大量钢丝绳失效资料看, 钢丝绳在使用过程中 钢丝出现马氏体组织完全可能。 AP I R P9B - 2005 油 田用钢丝绳和维护的推荐做法 !指出, 钢丝绳与外界 物体摩擦可使其外层钢丝表面过度加热, 由于这些区 域与整体钢丝的面积相比数量很小, 所以就会被相邻 和下方的冷金属迅速淬火而形成马氏体组织, 马氏体 韧性很小, 受到弯曲作用就会立即开裂 , 由高碳钢丝 制成的钢丝绳最容易形成马氏体。在使用中钢丝绳 的外层钢丝的表面出现的马氏体是一种迹象, 表明钢 丝绳的钢丝表面产生了足够的摩擦热 , 以至钢丝表面 的某区域的温度顷刻内上升到了钢的临界温度范围 以上 , 随即, 被加热的表面被钢丝绳周围的冷金属迅 [ 1] 速地冷却, 于是得到了有效的淬火结果 。 虽然从资料看, 基本可以肯定卸船机钢丝绳表面 钢丝出现马氏体组织完全有可能产生于其使用过程, 但为什么这种现象没有在早期产品开发中出现, 而且 又表现出很强的地域性和季节性? 既然肯定了卸船机钢丝绳使用过程中表面钢丝 出现马氏体组织的可能性 , 而且确定了该组织的产 生一定是因为钢丝绳受到了较高的摩擦, 基于减小
, th is pape r g ets a Abstract : By ana lysis on the broken w ires fabrication at outer layer o f the rope in ship unloader cons ideration that the essentia l reason of decrease of the rope s ' serv ice life ti m e is the appearance o f the m artensite on the fabr i cation of the rope at its outer layer resu lted fro m the instantaneous static fr iction be t w een the rope and pu lley wheelw hile the lubrication is no t enough . The key techn icalm easure to enhance the serv ice lifeti m e o f this kind purpose of the rope is to i m prove the qua lity o f the lubricant in the process of m anu factur ing , and to increase the lubricant quantity at the surface .
摩擦的考虑, 笔者在未深入现场调查之前, 首先决定 采取提高卸船机钢丝绳制造过程使用润滑油脂质量 与加大表面润滑油脂附着量的办法。在确认采用该 措施后钢丝绳在 F 港显示取得明显成效的情况下, 对其进行了走访, 目的是了解改进钢丝绳制造过程 润滑效果提高其使用寿命的根源 , 同时查找导致钢 丝绳使用过程中表面钢丝组织出现马氏体所受到的 较高摩擦 , 为今后产品质量持续改进提供技术支持。 笔者在 F 港了解到 , 出于多 种考虑, 原 设备随 机配置钢丝绳使用过程中的喷油润滑 ( 使用具有很 强渗透能力的钢丝绳专用维护润滑油脂 )装置已由 过去的连续使用, 到后来的间断使用, 直至目前彻底 不用 , 只是根据对钢丝绳表面观察补加普通润滑油 脂, 也就是说钢丝绳在使用过程中维护润滑条件已 发生了显著变化。使用过程中钢丝绳能够获得润滑 效果的好坏将在很大程度上取决于制造期间的润滑 ( 有时称之为初次润滑 ) 。在演示作业过程中, 笔者 对钢丝绳经过滑轮时的情况进行观察时注意到, 靠 近绞车房依靠钢丝绳带动而转动且只对钢丝绳起支 撑作用的滑轮 ( 钢丝绳在该滑轮上不形成围包角 ), 由于自身转动惯量较大 ( 用户也认为该滑轮外径偏 大、 重量偏重 ) , 在钢丝绳由静到动和钢丝绳运动出 现换向时 , 在一定时间内绳动而其仍处于静止状态, 这就意味着, 在此短暂时间内, 钢丝绳与滑轮间的摩 擦已不再是正常的滚动摩擦而是滑动摩擦。显然, 在 钢丝绳运行过程中, 其与该滑轮间短时存在很大摩 擦。现场作业人员也清楚告知, 偏磨与断丝主要集中 在滑轮处于静止状态时运行经过滑轮段的钢丝绳。 在现场找到了钢丝绳受到意 外强力摩擦的部 位, 通过对钢丝绳表面磨损情况的比较 , 结合钢丝绳 使用寿命改进的实际 , 验证了通过加强钢丝绳制造 过程的润滑, 减小其与匹配滑轮摩擦来防止使用过 程中马氏体组织产生的技术措施的正确性。 在另外几个港口见到的情况也完全相同, 故在 后续钢丝绳生产过程中将加强润滑作为保证卸船机 钢丝绳重要的通用技术措施。 1 . 2 钢丝绳出厂润滑不良对其使用过程中早期断 丝具有重要影响 1 . 2 . 1 使用不合适油品影响钢丝绳使用寿命 回想卸船机钢丝绳开发历史 , 笔者注意到, 最早 为 A 港生产卸船机钢丝绳时 采用的普通润滑 ∀ ∀ ∀ 合股过程淋油加合绳过程淋油, 润滑油脂为国内某 炼化企业生产钢丝绳专用表面脂 ( 该油脂在本企业 已使用数年 )。当时虽然产品使用效果令用户很满 意, 但钢丝绳在使用过程中润滑油脂相对原使用进 23
参 考文献 [ 1] [2 ] 管彤贤 . 21 世纪集装 箱机械 的技术 进步 [ J]. 起重运 输机械 , 2003( 4): 7- 9. 熊奇 , 唐冬汉 . 超级电容器在混 合电动车上 的研究进 展 [ J]. 中山大学学报 : 自然科学版 , 2003 ( S1): 130 133. [ 3] 符 敦 鉴 . 高 新 技 术 在 集 装 箱机 械 上 的 开 发 和 应 用 ( 四 ) [ J]. 中国港口 , 2003( 10): 14- 15.
K ey w ords: sh ip unloader; stee lw ire rope; lubrication 卸船机钢丝绳根据应用部位可分为俯仰钢丝 绳、 起升钢丝绳、 抓斗钢丝绳和小车牵引钢丝绳。其 中俯仰钢丝绳使用周期最长 , 小车牵引钢丝绳规格 最小, 起升钢丝绳和抓斗钢丝绳 ( 本文称其为卸船 机钢丝绳, 起升钢丝绳报废后其不经常经过滑轮段 的部分通常继续被用做抓斗钢丝绳 ) 规格最大且更 换最为频繁。一般情况下 , 起升钢丝绳和抓斗钢丝 绳结构、 规格保持一致。 目前卸船机使用的钢丝绳从组绳股数看有 6 股 和 8 股两种结构 , 按组绳股结构特性分平行捻股和 压实股 , 有的还使用填塑工艺。卸船机钢丝绳早期 ( 3) RTG 无法将能量反馈到电网 , 由于电容器 可以迅速放出大电流 , 在 RTG 电气系统中并入超级 电容, 会缓和对柴油机的冲击和对电网的扰动。 以进口品牌为主, 主要有韩国 DSR、 英国 BRIDON、 德国 CASAR、 日本 TOKYO、 日本 TESAC, 目前国内 产品则占据主要份额。 本公司提供给港口的钢丝绳 ( 本文主要指起升 钢丝绳 )服役过程中, 在某些特殊时间段 , 质量不稳 定现象时有发生, 主要是 钢丝绳磨损不均 ( 用户称 之为偏磨 ) , 与之相应断丝现象比较严重。 在卸船机钢丝绳市场开发过程中, 从销售部门 得到的信息看 , 质量不稳定现象全部集中在北方地 区, 并以冬季多发。钢丝绳损坏形式是偏磨严重并 伴随早期断丝。 其他工程机械中也有较大的推广应用价值。
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口钢丝绳滴落现象严重, 用户要求改进油脂质量, 以 利于清洁生产。 在对油品特性认识并不十分到位和缺乏进口钢 丝绳油脂的情况下, 选择了突出防腐保护性能而润滑 性能相对欠缺的进口沥青基钢丝绳表面脂, 从应用情 况看 , 虽然较好地解决了钢丝绳使用过程中的润滑油 脂滴落现象, 但其本身属性决定了该润滑油脂不可能 为钢丝绳经过匹配滑轮时起到良好的润滑作用。另 外, 这种润滑油脂的流动性很差, 尤其是在冬季, 股中 充填润滑油脂很难渗透到钢丝绳表面。也就是说 , 沥 青基表面脂在冬季, 其对钢丝绳使用过程中所能起到 的润滑效果将显著降低, 甚至丧失润滑功能, 这正是 变更油脂后冬季钢丝绳使用寿命突然降低的重要原 因, 而且得知该港继续使用日本和国内另一企业涂覆 非沥青基表面润滑油脂钢丝绳在使用过程中基本没 有出现类似问题的客观现象, 也印证了上述分析。笔 者也特别注意到 , A 港用户已开始对 # 笨重 ∃的且只对 钢丝绳运行起支撑作用的滑轮进行了减重处理。综 合多方信息, 决定放弃采用沥青基表面脂, 选择适应 温度范围更加宽泛的进口钢丝绳润滑油脂。从实施 效果看, 既较好地解决了钢丝绳使用过程中油脂滴落 的问题, 又有效地减小了钢丝绳和匹配滑轮间的摩 擦, 使其寿命回到正常水平。 使用沥青基表面脂钢丝绳之所以在南方地区没 有暴露出明显的质量问题 , 是因为两方面的原因: 其 一 , 钢丝绳因为使用环境温度相对较高, 沥青基表面 脂流动性明显相对北方冬季要好得多 ; 其二, 南方地 区港口对钢丝绳使用过程的维护润滑很重视 , 高渗 透能力的维护润滑油脂的使用 , 在一定程度上弥补 了沥青基表面脂润滑性先天之不足。 值得说明的是, 虽然使用沥青基表面脂卸船机钢 丝绳在南方港口使用看似质量稳定, 但这并不意味着 生产该地区卸船机钢丝绳使用该性质油脂具有合理 性, 一旦维护润滑欠缺, 就会带来产品性能状态的波 动。根据相关资料, 对处于相对静止状态、 突出对钢 丝绳的防腐需要时, 使用沥青基表面脂油相对比较合 理, 沥青基表面脂使用有很强的针对性 , 其用途不像 突出润滑特性的非沥青基表面脂使用那样广泛。 1 . 2 . 2 油脂涂覆量不够影响钢丝绳的耐磨损性 虽然在卸船机钢丝绳生产中采用了突出润滑特 性的非沥青基表面脂以减轻钢丝绳与匹配轮槽间的 摩擦并收到良好效果, 然而, 在增加合绳淋油时, 仍然 考虑到尽可能避免因为钢丝绳表面附着润滑油脂因 量过大仍存滴落的可能性, 故对钢丝绳淋油并不十分 充分。从实际跟踪情况看, 经过滑轮段钢丝绳磨损仍 24
关键词 : 卸船机; 钢丝 绳; 润滑
I mprovem en t of SteelW ire R op e Service in Sh ip U n loader by Enhancing Lub rication
X ia nyang Petro leu m Steel Tube & W ire Rope Co . , L td . W u G enzhu Q in W anxin
周思亮 : 430063 , 武汉市武昌区和平大道 1 040号 收稿日期 : 2009 - 02- 19 DO I : 10 . 3963 / . j issn: 1000- 8969. 2009 . 02 . 009
3 结论及展望
理论上 , 因 RTG 每一次工作循环都存在势能反 馈 , 即提升机构的下降 , 从这点来看, 超级电容技术 在 RTG 上的应用比在汽车中应用节能效果要明显 得多。 将超级电容技术用于港口机械是目前业内研究 的热点 , 因为超级电容不仅能应用到固定式港口机 械中, 还能在流动机械中减少其大负载下起制动时 对内燃机的冲击以及对整个电网的扰动。该技术在 22
在使用中钢丝绳的外层钢丝的表面出现的马氏体是一种迹象表明钢丝绳的钢丝表面产生了足够的摩擦热以至钢丝表面的某区域的温度顷刻内上升到了钢的临界温度范围以上随即被加热的表面被钢丝绳周围的冷金属迅速地冷却于是得到了有效的淬火结果虽然从资料看基本可以肯定卸船机钢丝绳表面钢丝出现马氏体组织完全有可能产生于其使用过程但为什么这种现象没有在早期产品开发中出现而且又表现出很强的地域性和季节性既然肯定了卸船机钢丝绳使用过程中表面钢丝出现马氏体组织的可能性而且确定了该组织的产生一定是因为钢丝绳受到了较高的摩擦基于减小portopration20091no12seria口钢丝绳滴落现象严重用户要求改进油脂质量在对油品特性认识并不十分到位和缺乏进口钢丝绳油脂的情况下选择了突出防腐保护性能而润滑性能相对欠缺的进口沥青基钢丝绳表面脂从应用情虽然较好地解决了钢丝绳使用过程中的润滑油脂滴落现象但其本身属性决定了该润滑油脂不可能为钢丝绳经过匹配滑轮时起到良好的润滑作用这种润滑油脂的流动性很差尤其是在冬季充填润滑油脂很难渗透到钢丝绳表面
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