钻井钢丝绳础知识(程瑞亮)

5、断丝出现增长趋势，应给予充分注意， 加强检查并记录断丝增长情况，辨明规律， 确定报废日期。 6、当钢丝绳某一绳股整股断裂，则不管由 于什么原因、发生在什么部位，都应立即 报废。 7、吊运炽热金属或危险品的钢丝绳，在考 虑磨损或锈蚀所进行的折减后，应按一般 起重机钢丝绳报废断丝数的一半作为报废 的依据
一、钢丝绳基本概念 钢丝绳先由钢丝围绕一根中心钢丝制成绳股， 再由绳股围绕绳芯捻成绳。钢丝绳的绳芯分 为油浸纤维芯、油浸麻绳芯和金属绳芯。绳 芯的作用是支撑绳股、储油，润滑钢丝，减 少钢丝间的磨损，使钢丝受力均匀。石油钻 机钢丝绳的绳芯不允许使用黄麻，因为黄麻 支撑绳股和储油性能差
1、捻向：钢丝捻搓成股与绳股捻搓成绳的方 向通常分为：左旋和右旋 2、捻法：钢丝捻搓成股与绳股捻搓成绳的方 法：顺捻和逆捻 3、点接触与线接触：丝异向捻成股为点接触， 丝同向捻成股为线接触前者略逊于后者， 因线接触的优点：绳的密度大，强度高， 接触应力小，寿命长
2、如果钢丝绳锈蚀或磨损时，按折减后的断丝 数作为判断报废的依据。 3、绳端部及其附近出现断丝，如果绳长允许， 即使数量少，也应将断丝部位切去重新安装， 否则应报废。 4、断丝的局部聚集程度高，例如聚集在小于 一个节距的绳长内，或集中在任一绳股里，即 使断丝数比报废标准规定的数量低，也应予以 报废；
钢丝绳外层绳股的钢丝表面的磨损，是由于 它在压力作用下与滑轮和卷筒的绳槽接触 摩擦造成的。这种现象在吊载加速和减速 运动时，钢丝绳与滑轮接触的部位特别明 显，并表现为外部钢丝磨成平面状。 润滑不足，或不正确的润滑以及还存在灰尘 和砂粒都会加剧磨损。 磨损使钢丝绳的断面积减小因而强度降低。 当外层钢丝磨损达到其直径的40％时，钢 丝绳应报废。 当钢丝绳直径相对于公称直径减小7％或更多 时，即使未发现断丝，该钢丝绳也应报废
7 弹性减小 在某些情况下(通常与工作环境有关)，钢丝绳的 弹性会显著减小，若继续使用则是不安全的。 钢丝绳的弹性减小是较难发觉的，如检验人员 有任何怀疑，则应征询钢丝绳专家的意见。然 而，弹性减小通常伴随下述现象： a.绳径减小； b.钢丝绳捻距伸长； c.由于各部分相互压紧，钢丝之间和绳股之间缺 少空隙； d.绳股凹处出现细微的褐色粉末； 废
钻井钢丝绳基础知识
Basic Knowledge of Drilling Wire Rope
程瑞亮
Associate Professor
目
第一部分
第二部分
录
钻井钢丝绳分类、结构
如何正确选用吊装用钢丝绳
第三部分 钻井钢丝绳的使用、保养要求 第四部分 钢丝绳常见故障分析及处理
第一部分 钢丝绳的分类Biblioteka Baidu结构
5）上绳卡时，注意两绳卡间距离，上卡子时 要正上，卡子的拧紧程度应在拧紧螺母后 钢丝绳被压扁到一定程度。 6）每周应检查一次钢丝绳润滑状态，如无润 滑剂挤出应涂抹润滑脂
第四部分 钢丝绳常见故障分析及处理 一、钢丝绳报废标准 1、断丝的性质和数量 起重机械的总体设计不允许钢丝绳具有无限 长的寿命。 对于6股和8股的钢丝绳，断丝主要发生在外 表。而对于多层绳股的钢丝绳(典型的多股 结构)就不同，这种钢丝绳断丝大多数发生 在内部，因而是“不可见的”断裂。 下表考虑了这些因素，它适用于各种结构的 钢丝绳
9、外部及内部腐蚀 腐蚀在海洋或工业污染的大气中特别容易发 生。它不仅减少了钢丝绳的金属面积从而 降低了破断强度，而且还将引起表面粗糙 并从中开始发展裂纹以至加速疲劳。严重 的腐蚀还会引起钢丝绳弹性的降低。 1）外部腐蚀 外部钢丝的腐蚀可用肉眼观察。当表面出现 深坑，钢丝相当松弛时应报废
2）内部腐蚀 内部腐蚀比经常伴随它出现的外部腐蚀较难发 现。但下列现象可供识别： a.钢丝绳直径的变化。钢丝绳在绕过滑轮的弯 曲部位直径通常变小。但对于静止段的钢丝 绳则常由于外层绳股出现锈积而引起钢丝绳 直径的增加。 b.钢丝绳外层绳股间的空隙减小，还经常伴随 出现外层绳股之间断丝。 如果有任何内部腐蚀的迹象，则应由主管人员 对钢丝绳进行内部检验。若确认有严重的内 部腐蚀，则钢丝绳应立即报废
e.虽未发现断丝，但钢丝绳明显的不易弯曲和直径 减小比起单纯是由于钢丝磨损而引起的也要快得 多。这种情况会导致在动载作用下突然断裂，故 应立即报
8、外部及内部磨损 产生磨损的两种情况： a.内部磨损及压坑 这种情况是由于绳内各个绳股和钢丝之间的 摩擦引起的，特别是当钢丝绳经受弯曲时 更是如此。 b.外部磨损
第三部分 钻井钢丝绳的使用、保养要求 1）钢丝绳在滚筒上要规则排列，不得在钢丝绳缠 乱情况下承受负荷。 2）钢丝绳的直径应与滑轮绳槽相匹配，滑轮绳槽 半径应略大于钢丝绳半径 3）滑轮或滚筒直径与钢丝绳直径的比例要合理， 因为钢丝绳经过滑轮时不但承受弯曲交变应力而 且承受弯曲阻力，所以钢丝绳所通过的轮径越小， 钢丝绳受力越大，其寿命越短。 4）切割钢丝绳时应先用软铁丝缠好两端，再用氧 气切割或用剁绳器切断钢丝绳。
2、绳端断丝 当绳端或其附近出现断丝时，即使数量很少也表明 该部位应力很高，可能是由于绳端安装不正确造 成的，应查明损坏原因。如果绳长允许，应将断 丝的部位切去重新合理安装。 3、 断丝的局部聚集 如果断丝紧靠一起形成局部聚集，则钢丝绳应报废。 如这种断丝聚集在小于6d的绳长范围内，或者集 中在任一支绳股里，那么，即使断丝数比表列的 数值少，钢丝绳也应予报废
4、断丝的增加率 在某些使用场合，疲劳是引起钢丝绳损坏的 主要原因，断丝则是在使用一个时期以后 才开始出现，但断丝数逐渐增加，其时间 间隔越来越短。在此情况下，为了判定断 丝的增加率，应仔细检验并记录断丝增加 情况。判明这个“规律”可用来确定钢丝 绳未来报废的日期。 5、 绳股断裂 如果出现整根绳股的断裂，则钢丝绳应报废
5、按钢丝的断面形状分为：用圆形钢丝制成 的钢丝绳和用异型钢丝制成的钢丝绳 6、按其结构型式可分为：普通型、外粗型、 填充型和异型
第二部分 如何正确选用吊装用钢丝绳
吊装用钢丝绳的选择主要根据被吊对象的吨 位来确定。钻井常用钢丝绳的规范如下 一、钻井大绳的选择 大绳的直径与最大钩载有关，钻机不同，最 大钩载不同，与之匹配的大绳直径不同。 钻井大绳多用6股19丝左旋逆捻钢丝绳，钢 丝绳直径一般为φ22~φ38mm。各种钻井 的大绳直径国际已形成标准
4、捻角：丝相对于股的轴线或股相对于绳的 轴线之间的夹角。捻角越大，钢丝绳的柔性 越大，但钢丝绳的实际强度与钢丝总和的理 论强度相差较大（强度损失大）。捻角小， 则钢丝绳的刚度大。 5、丝径：在一个股上丝径的布置应内细外粗。 内层用细丝，柔性大，耐疲劳。外层丝径大， 强度高
二、钢丝绳分类 1、按捻向和捻法分：可将钢丝绳分为4种：左旋顺 捻钢丝绳；右旋顺捻钢丝绳，左旋逆捻钢丝绳， 右旋逆捻钢丝绳 2、按钢丝绳的断面形状分：有圆形钢丝绳和扁形 刚钢丝绳。 3、按钢丝绳股的断面形状分：有圆形股和异形股； 异形股又可分为：三角股、扁形股等。 4、按钢丝绳股内各层钢丝互接触的状态分：点接 触钢丝绳、线接触钢丝绳(包括点线接触刚钢丝 绳 )。
三、磨损和腐蚀 钢丝与滑轮和卷筒的绳槽接触摩擦，会引起 外层股的钢丝表面磨损成平面状。绳股和钢 丝之间的摩擦会引起内部磨损。由于环境及 维护等原因引起钢丝表面粗糙锈蚀、沾染灰 尘和砂粒以及润滑缺陷，会使磨损和锈蚀加 剧，导致钢丝绳的断面面积减小、强度降低。 当有以下情况时，钢丝绳应该报废。
6、由于绳芯损坏而引起的绳径减小 当钢丝绳的纤维芯损坏或钢芯(或多层结 构中的内部绳股)断裂而造成绳径显著 减小时，钢丝绳应报废。 微小的损坏，特别是当所有各绳股中应 力处于良好平衡时，用通常的检验方 法可能是不明显的。然而这种情况会 引起钢丝绳的强度大大降低。所以， 有任何内部细微损坏的迹象时，均应 对钢丝绳内部进行检验予以查明。一 经证实损坏，则该钢丝绳就应报废
二、钢丝绳的断丝数达到报废标准 钢丝绳的各种损坏一般都要表现在断丝上， 断丝的数目往往是判断钢丝绳是否报废的重要依 据。断丝的原因有拉断、扭转、疲劳、磨损和锈 蚀等。在检查断丝数时，还应综合考虑断丝的部 位、局部聚集程度和断丝的增长趋势，以及该钢 丝绳是否用于危险品作业等因素。 1、钢丝绳在任何一段节距（指每股钢丝绳 缠绕一周的轴向距离）内的断丝数达到规定的数 值，应报废。