分享：鋼絲繩整繩破斷力測定方法的修定過程及技術(shù)改進

摘 要:從鋼絲繩檢驗工作的實際出發(fā),指出了ISO３１０８:１９７４中存在的問題,介紹了鋼絲繩整 繩破斷力測定方法國際標準ISO３１０８:２０１７從提出修訂案到完成標準修訂并出版的歷程,以及 ISO３１０８:２０１７的技術(shù)改進.ISO３１０８:２０１７的完成對中國鋼絲繩產(chǎn)品質(zhì)量的提升具有積極作用, 同時提升了中國在國際鋼絲繩檢測領(lǐng)域的影響力和話語權(quán). 

關(guān)鍵詞:鋼絲繩;破斷力;試驗方法;國際標準;標準修訂;技術(shù)改進 

中圖分類號:TG１４１ 文獻標志碼:A 文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０１８)０６Ｇ０４１８Ｇ０３

鋼絲繩是由許多優(yōu)質(zhì)鋼絲捻制成股,再由若干 股鋼絲圍繞繩芯捻制成繩的.鋼絲繩具有很多的特 點:鋼絲繩能夠傳遞長距離的負載;承載的安全系數(shù) 大,使用安全可靠;自重輕,便于攜帶和運輸;能夠承 受多種載荷和交變載荷;具有較高的抗拉強度、抗疲 勞強度和抗沖擊韌性;在高速工作條件下,耐磨、抗 振、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好;能夠在各種有害介質(zhì)的惡劣環(huán)境 中工作;柔軟性好,適宜于牽引、拉拽、捆扎等多方面 用途.由于鋼絲繩的獨特性能,迄今為止國內(nèi)外還 未找到一種更理想的產(chǎn)品來全面或者在某一領(lǐng)域內(nèi) 替代鋼絲繩.因此,鋼絲繩被作為牽引、承載構(gòu)件廣 泛應(yīng)用于煤炭、冶金、石油、交通運輸、港口、高層建 筑、架空索道等關(guān)系國民經(jīng)濟命脈的各個領(lǐng)域[１].

作為一種承載構(gòu)件,在役鋼絲繩因受工況影響, 其強度會不斷降低,甚至發(fā)生斷裂,究其原因是受到 了各種物理和化學損傷.在實際使用中,鋼絲繩除承 受簡單的拉伸、扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力外,還會受到多種復(fù) 雜的應(yīng)力,如鋼絲繩內(nèi)部的擠壓應(yīng)力和相互摩擦力, 隨負載重量不同而承受的沖擊負荷以及交變負荷作 用等,這些不同的應(yīng)力組合都會對鋼絲繩的使用壽命 和疲勞強度產(chǎn)生影響.鋼絲繩的損傷形式和負載能力對設(shè)備完整和人身安全都具有不可忽視的作用,其 使用安全受到用戶及安全管理部門的高度重視[２Ｇ４].

鋼絲繩的整繩破斷力是鋼絲繩最重要的力學性 能指標,用以綜合考核鋼絲繩的質(zhì)量,是鋼絲繩設(shè)計 和應(yīng)用的重要技術(shù)參數(shù).隨著科學技術(shù)的進步和檢 測試驗機水平的提升,鋼絲繩的整繩破斷力越來越 得到廣泛關(guān)注,許多鋼絲繩產(chǎn)品標準也將整繩破斷 力作為重要的考核指標,而將單絲檢驗的總力作為 參考指標.筆者較詳細地介紹了鋼絲繩整繩破斷力 測 定 方 法 國 際 標 準 ISO ３１０８:２０１７Steel Wire Ropes—TestMethod—DeterminationofMeasured BreakingForce(以下簡稱新標準)的修定過程和主 要技術(shù)改進內(nèi)容,以便于相關(guān)行業(yè)人員更好地理解 和執(zhí)行新標準,提升我國鋼絲繩產(chǎn)品的質(zhì)量.

１ ISO３１０８:１９７４中存在的問題 

ISO３１０８:１９７４SteelWireRopesforGeneral Purposes—Determination of Actual Breaking Load(以下簡稱老標準)是１９７４年制定的.隨著鋼 絲繩生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步,對鋼絲繩檢測的要求也 不斷提高,其中鋼絲繩的實際破斷力是衡量鋼絲繩 質(zhì)量的一個最重要的力學性能指標,但在國際貿(mào)易 中經(jīng)常會因?qū)嶋H破斷力測定方法的差異而引發(fā)大量 貿(mào)易爭議的情況,迫切需要對老標準進行修訂.

根據(jù)最新的國際標準的內(nèi)容要求,ISO３１０８: １９７４存在多項內(nèi)容缺失,需要進行改進,主要包括 術(shù)語與定義、試驗原理、試驗設(shè)備、樣品的制備等. 另外,ISO３１０８:１９７４還存在對檢測設(shè)備的技術(shù)要 求缺失,對試驗速度的要求不合理等問題,因為拉伸 過程中存在鋼絲繩變形等因素,該標準中應(yīng)力速率 控制方 式 實 際 上 很 難 做 到.同 時,對 于 直 徑 大 于 ６０mm 鋼絲繩整繩破斷力的測定,該標準中沒有相 關(guān)規(guī)定.此外,對于試驗中的一些安全要求,該標準 中也沒有具體體現(xiàn). 

２ ISO３１０８:２０１７的完成歷程 

隨著鋼絲繩的不斷發(fā)展,對其性能的要求日益 提高,相應(yīng)的產(chǎn)品標準也必須不斷更新.長期以來 由于國內(nèi)檢測設(shè)備的落后,對鋼絲繩力學性能的檢 測只能拆股進行單絲力學性能檢驗,然后理論計算 整個鋼絲繩的合力,來推算整個鋼絲繩的總拉力,從 而判定整根鋼絲繩的合格與否.由于各國或各個廠 家生產(chǎn)鋼絲繩的工藝和結(jié)構(gòu)并不相同,因而計算得到的總力也存在較大的差異.２００６年以來,上海出 入境檢驗檢疫局對進口鋼絲繩進行整繩拉力試驗, 發(fā)現(xiàn)進口鋼絲繩存在單絲強度合格,而整繩破斷力 不合格或不符合質(zhì)保書要求的情況.為此,就該情 況與相關(guān)出口國的生產(chǎn)廠家進行了多次技術(shù)交流, 發(fā)現(xiàn)不同的國家對鋼絲繩整繩拉伸速率的控制比較 混亂,有的采用應(yīng)變控制方法,有的采用應(yīng)力控制方 法,其實在實際操作中應(yīng)力控制很難做到.在貿(mào)易 糾紛中,都希望能夠找到一個國際的、雙方均可以接 受的方法,當時現(xiàn)行的鋼絲繩破斷力檢測方法國際 標準ISO３１０８ 還是 １９７４ 年版的,距今已有 ４０ 余 年,已無法滿足目前對于鋼絲繩檢測的需求,而我國 的國家標準修改采用ISO３１０８標準,但沒有英文 版,國外并不采納.美國的 ASTM 標準,歐洲人也 不采納.為此,筆者翻閱了大量的技術(shù)標準,就如何 在技術(shù)談判中立于不敗之地,開展了大量的技術(shù)工 作,也為ISO３１０８修訂的前期工作打下了扎實的基 礎(chǔ).２００９年,全國鋼標準化技術(shù)委員會(簡稱鋼標 委會)啟動了 GB/T８３５８－２００６«鋼絲繩破斷拉伸 試驗方法»的修訂工作,作為該標準的主要起草人, 筆者將上?？诎朵摻z繩檢驗的經(jīng)驗、對國際標準的 理解以及與國外專家技術(shù)談判的結(jié)果融入在新的國 家標準中,該國家標準已于２０１４年１０月正式出版, 即GB/T８３５８－２０１４«鋼 絲 繩 實 際 破 斷 力 測 定 方 法».這些技術(shù)工作也為修訂ISO３１０８做了許多的 技術(shù)儲備.

２０１３年９月,筆者在國際標準化鋼絲繩技術(shù)委 員會ISO/TC１０５的年會上,作了修訂ISO３１０８鋼 絲繩整繩破斷力測定試驗方法的提案.該提案得到 了與會所 有 國 際 專 家 的 肯 定,大 家 一 致 同 意 啟 動 ISO３０１８修訂程序.２０１４年１０月１４日的國際標 準日,批準成立了ISO/NP３１０８工作組,筆者是該 項目負責人,ISO３１０８的修訂工作正式啟動,參與 修訂的國家有美國、英國、德國、意大利、比利時、日 本、韓國等,其中著名的企業(yè)有英國的布頓公司、比 利時的貝爾卡特、日本的東京制繩、德國的凱撒公司 等.２０１５年５月,在鋼標委會力學與工藝試驗方法 分技術(shù)委員會的指導(dǎo)下,國內(nèi)成立了鏡像工作組,工 作組由國內(nèi)的鋼絲繩企業(yè)、檢測機構(gòu)、試驗機廠家、 高校以及科研院所等組成.隨后上海出入境檢驗檢 疫局工業(yè)品中心完成了工作組草案稿(WorkDraft, WD).２０１５年８月２５日于在英國倫敦英國標準協(xié) 會(BSI)總部召開ISO/TC１０５ 的 ２０１５ 年會上對ISO３１０８進行了審定,同意該標準進入委員會草案 (CommitteeDraft,CD)階段.２０１６年４月,經(jīng)技術(shù) 委員 會 投 票 同 意,ISO ３１０８ 正 式 進 入 CD 階 段. ２０１６年１０月６－７日,由美國標準化技術(shù)委員會承 辦的ISO/TC１０５２０１６年會在美國芝加哥舉行,大 會一 致 同 意 該 標 準 跳 過 國 際 標 準 草 案 (Draft InternationStandard,DIS)階段,直接進入最終國際 標 準 草 案 (Final DraftInternational Standard, FDIS)階段.２０１７年１０月２５日,該標準出版發(fā)行, 成為正式的國際準標(InterantionalStandard,IS). 通過３a(年)的努力,ISO３１０８:２０１７ 經(jīng)過反復(fù)討 論、投票和修訂,廣泛吸收國際專家的６６條建議后 圓滿完成修訂.

３ ISO３１０８:２０１７的主要技術(shù)改進 

(１)明確規(guī)定了樣品的制備方案,增加了樣品 制備的術(shù)語與定義,詳細介紹了樣品制備的要求和 步驟.主要有合金澆注法、樹脂澆注法[５]、套管壓制 法、直接夾持法、纏繞法等[６].樣品的制備情況對檢 測結(jié)果的影響很大,因此規(guī)范樣品的制備,對減少對 于檢測結(jié)果的爭議是十分必要的,可以有效降低貿(mào) 易雙方的爭議.在國際貿(mào)易中,這一點尤其重要, 可以有效地保護國內(nèi)貿(mào)易人的利益免受損失,維護 國家和國內(nèi)貿(mào)易人的經(jīng)濟利益. 

(２)增加了安全條款.由于鋼絲繩的直徑越來 越大,試驗過程中所需要的試驗力也越來越大,試驗 過程中危險因素則越來越多,新標準中增加了安全 的保護要求,對試驗機企業(yè)提出了新的要求,減少了 檢測過程中的危險因素,有利于試驗機產(chǎn)品的升級. 

(３)增加了試驗機的要求.對試驗機提出了相 關(guān)技術(shù)要求,有利于減少對檢測結(jié)果的爭議,降低貿(mào) 易爭議的風險[７]. 

(４)試驗速度的調(diào)整.試驗速度的大小,會影 響最終的檢測結(jié)果,另外要便于試驗人員的操作,便 于試驗人員掌握檢測技術(shù),保證試驗結(jié)果的穩(wěn)定性 和可靠性.因此,在新版標準中對試驗速度作了新 的規(guī)定. 

(５)增加了檢測結(jié)果的判定條款.該條款的加 入是革命性的,對鋼絲繩斷裂位置的測量是判定檢 測結(jié)果是否有效的唯一判據(jù),徹底地避免了貿(mào)易雙 方爭議的焦點.從而保證了檢測結(jié)果的唯一性和有 效性. 

(６)根據(jù)ISO 標準內(nèi)容要求,增加了試驗原理這一條款. 

(７)根據(jù)鋼絲繩的發(fā)展,對標準的檢測范圍作 了擴大,將 直 徑 大 于 ６０ mm 的 鋼 絲 繩 納 入 檢 測 范圍[８]. 

４ 結(jié)束語 

(１)ISO３１０８:２０１７是中國鋼絲繩行業(yè)測試領(lǐng) 域主持制/修訂的第一個國際標準,成功地將中國國 家標準主要技術(shù)內(nèi)容引入到國際標準中,維護了中 國的利 益,同 時 也 學 習 吸 收 了 國 外 先 進 技 術(shù) 和 理念. 

(２)在本次國際標準的修訂過程中,中國相應(yīng) 成立了鏡像工作組的做法是非常有益的.一方面, 收集了大量的中國生產(chǎn)企業(yè)、檢測機構(gòu)和試驗機生 產(chǎn)廠家的利益訴求,使得標準的前期調(diào)研工作獲得 了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實踐經(jīng)驗;另一方面,也使得將 重視國際標準的意識在標準的研制過程中不斷地影 響到企業(yè)中去,并得到企業(yè)相關(guān)人員的高度重視. 上海出入境檢驗檢疫局作為該標準的承擔單位,同 時又是中國最大口岸的檢測機構(gòu),國門產(chǎn)品質(zhì)量把 關(guān)的第一哨,具有很強的公信力,使得國外的供應(yīng)商 不斷重視輸往中國鋼絲繩產(chǎn)品的質(zhì)量. 

(３)在本次國際標準研制階段,進行了充分的 調(diào)研工作,綜合考慮了國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)、檢測機構(gòu)和試 驗機廠家的能力,使得標準出版后,國內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè) 完全可以按照國際標準的要求進行自己產(chǎn)品的檢 驗,國內(nèi)試驗機行業(yè)也充分了解了國際標準的要求, 及時改進了試驗機的相關(guān)性能,使得新的試驗機完 全滿足對鋼絲繩產(chǎn)品的檢測需求.

參考文獻: 

[１] 徐濤,徐臻,黃志偉,等．鋼絲繩外觀缺陷對其力學性 能影響的研究[J]．物理測試,２０１１,２９(２):３９Ｇ４４． 

[２] 吳益文,黃志偉,沈宏,等．鋼絲繩整繩破斷試驗影響 因素探討[J]．物理測試,２０１１,２９(２):２３Ｇ２５． 

[３] 巴發(fā)海,李玲．港口橋吊用鋼絲繩斷絲分析[J]．機械 工程材料,２０１０,３３(１２):９０Ｇ９３．

[４] 吳偉．鋼絲繩整繩破斷力新舊國家標準的對比分析 [J]．理化檢驗(物理分冊),２０１６,５２(９):６１０Ｇ６１３． 

[５] ISO １７５５８:２００６ Steel wire ropes—Socketing procedures—Moltenmetalandresinsocketing[S]． 

[６] ISO １７８９３:２００４ Steel wireropes—Vocabulary, designationandclassification[S]． 

[７] ISO ７５００Ｇ１:２０１５ Metallic materials—Calibration andverificationofstaticuniaxialtesting machines— Part １: Tension/compression testing machines— Calibrationand verification oftheforceＧmeasuring system[S]． 

[８] ISO２４０８:２０１７ Steelwireropes—Requirements[S]．

文章來源——材料與測試網(wǎng)