浅谈电梯钢丝绳锈蚀、断丝和磨损及其检验

郑基彦（福建省特种设备检验研究院 福州 350008）



浅谈电梯钢丝绳锈蚀、断丝和磨损及其检验

郑基彦
（福建省特种设备检验研究院 福州 350008）

摘 要：在日常电梯检验工作中，遇到大量电梯钢丝绳出现锈蚀、断丝和磨损现象，电梯钢丝绳失效直接影响电梯安全运行，关系到乘客的人身安全，通过分析钢丝绳失效状况，找出钢丝绳锈蚀、断丝和磨损失效机理，针对钢丝绳的报废标准，提出检验方法，促进电梯的安全使用。

关键词：钢丝绳 锈蚀 断丝 磨损 检验 电梯

在电梯的年度定期检验过程中，经常会发现电梯钢丝绳存在失效的情况，可视的失效模式有：锈蚀、断丝和磨损三种。钢丝绳锈蚀的情况在观光电梯和货梯出现的比较多，从机房到井道到处都是红褐色的钢丝绳锈斑；钢丝绳断丝的情况是任何一种电梯都有存在的；钢丝绳磨损的情况是伴随着锈蚀，只要有锈蚀的钢丝绳也就伴随着磨损，钢丝绳磨损在电梯机房就可以清楚看得到，钢丝绳磨损时间久了就会再引起电梯曳引轮的磨损。通过收集过往的电梯检验情况（见表1），可以看出钢丝绳失效情况的严重性。电梯钢丝绳锈蚀、断丝和磨损失效将直接导致电梯安全事故，为了尽可能避免人身事故的发生，应该引起用户、维保及检验相关部门的高度重视，促进电梯的安全使用。

表1　电梯钢丝绳锈蚀、断丝和磨损情况

果岭生活的电梯是观光梯，钢丝绳直径为10mm，使用年限10年，由于房子朝向问题，电梯长期受太阳暴晒，绳芯润滑油已挥发，井道内的钢丝绳表面干燥，生锈，在轿顶与井道内可见很多红褐色锈斑，目前电梯钢丝绳全部更换了。万科金域榕郡的电梯是观光梯和有机房电梯，钢丝绳直径为10mm和12mm两种规格，这个楼盘是新楼盘、精装修楼盘，据维保人员介绍开发商为了赶工期，电梯在装修期间运送各种建筑材料，特别是装修垃圾，造成电梯钢丝绳全是油垢，油垢经电梯维保公司几次清洗，仍是无法彻底根治，就出现了油垢磨料对钢丝绳的磨损。新慧嘉苑的电梯是有机房电梯，使用年限10年，钢丝绳直径为13mm，这个小区的电梯钢丝绳出现两种情况，一种是钢丝绳非常干燥，一种是都是油垢，钢丝绳锈蚀磨损严重。维保和业主反映说钢丝绳质量有问题，在检验过程中发现锈蚀的钢丝绳大部分为点蚀，钢丝绳表面黑斑很多，油垢的钢丝绳似乎是有过量的油从绳芯往向流。大儒世家卧琥的电梯是有机房电梯，钢丝绳直径为8mm，在定期检验过程中发现钢丝绳断丝问题比较突出，个别出现过断股，依据业主和维保公司的反映认为钢丝绳质地偏软，属于疲劳破坏。福抗药业公司的货梯，使用10年，钢丝绳直径为13mm，受药厂的腐蚀气体影响，钢丝绳出现严重锈蚀、断丝和磨损三种情况。

在TSG T7001—2009《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》中，对电梯钢丝绳的检验是综合性、概括性的描述，对检验工作起指导作用。在实际检验工作中，遇到各种各样不同的钢丝绳失效情况，特别是钢丝绳的锈蚀、断丝和磨损三种，如何作出能否继续使用的判断，需要对钢丝绳的失效机理有一定的了解，并在检验过程中不断积累检验经验，综合电梯日常维保和业主使用情况来最终判定钢丝绳是否需要报废更换。

1 钢丝绳锈蚀、断丝和磨损失效机理

电梯钢丝绳锈蚀主要受环境和自身质量两个方面的影响，钢丝绳出现锈蚀后，力学性能降低，钢丝表面形成麻坑，钢丝直径变细或绳股外层钢丝松动、股间松动，以致发生脆性断裂。钢丝绳锈蚀产生的环境因素是酸、碱、盐等物质对钢丝表面的侵蚀，自身因素主要是绳芯缺油。钢丝绳的麻芯是储存着润滑油，对钢丝绳起润滑保护作用的。在高温环境下，如观光电梯受太阳暴晒后，钢丝绳的绳芯润滑油极易干枯，一旦绳芯缺油，钢丝绳在曳引轮上不断地反复旋转，将出现每一丝钢丝都是在相互干摩擦，时间久了，摩擦发热，铁锈铁粉就出来了，四处飞溢。造成绳芯缺油有可能是以下几方面原因：1）钢丝绳质量不好；2）麻芯质量差，储油能力差；3）钢丝绳在新安装电梯时就在户外风吹雨淋，麻芯受到腐蚀；4）使用环境差，机房温度高，使用时间长，使用频率高，使得钢丝绳超负荷运行；5）维护保养不到位，出现锈蚀没有及时保养，钢丝绳使用年限太长没有更换。

电梯钢丝绳断丝是电梯在使用过程中常见的一种现象，最主要的是疲劳断丝。由于电梯使用的环境和频率等条件的差异，钢丝绳断丝原因是多种多样。1）超载断丝，在写字楼的电梯经常超载运行，钢丝绳超负荷承载，可能出现超载断丝。2）磨损断丝，钢丝绳同曳引轮和导向轮之间磨擦打滑造成，随着使用时间的长久，不可避免的出现磨损断丝。3）疲劳断丝，电梯使用年限久的或者导向轮节径比较小的，特别高速电梯，容易出现疲劳断丝。4）锈蚀断丝，使用环境特别差的电梯特别是有腐蚀性气体影响的地方经常会出现锈蚀断丝。5）剪切断丝，钢丝绳在井道或者滑轮间受到与电梯无关的尖锐物件剪切、挤压或者坚硬物体打击造成。

电梯钢丝绳的磨损主要有磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损三种形式［1］。电梯用钢丝绳基本都是麻芯钢丝绳，麻芯一般用剑麻、黄麻或其它麻类制成，对钢丝绳起储油润滑和防腐作用，在钢丝绳加工前麻芯必须经过浸油，含油量为12% ～15%。新出厂的钢丝绳表面，厂家为了防止钢丝绳在运输、储存过程中生锈，都会在钢丝绳表面涂上工业凡土林油或专用的防护油脂。电梯钢丝绳在运行过程中，由于建筑垃圾、装修粉尘、铁屑容易粘结于钢丝绳上，并与钢丝绳表面的油脂混合，就极其容易形成油垢。油垢含有大量碾碎性磨粒，如沙子、铁粉、石英等，它们是高硬度颗粒，是一种磨料。油垢对钢丝绳造成的磨损就是磨料磨损。油垢不仅破坏油膜，阻碍油脂与钢丝绳的接触，磨料中细小颗粒嵌入钢丝绳内部，当钢丝绳受力伸缩时这些硬颗粒对钢丝起到磨损破坏作用。由于电梯钢丝绳高速运行，在导向轮之间不断高速弯曲、挤压、使磨粒在钢丝之间摩擦形成集中应力，使钢丝表面产生塑性变形，形成疲劳磨损。另外，油垢由于龟裂还起到吸水作用使钢丝锈蚀，油垢中的酸性物质促进钢丝绳生锈，对钢丝绳产生酸性腐蚀，形成腐蚀磨损。例如在一些精装修楼盘的电梯，装修粉尘吸附到钢丝绳表面后，在绳芯润滑油的作用下，形成油垢，随着电梯的不断运行，各种磨料进入钢丝绳各个股间和绳芯，当维保人员用煤油进行除垢后，装修垃圾再次入侵钢丝绳，使钢丝绳的磨料磨损越变越复杂，腐蚀磨损也伴随其中。所以钢丝绳在使用过程中出现油垢之后，如果既不对钢丝绳除垢，也不涂油，则钢丝绳在疲劳、磨损、锈蚀等的综合作用下会很快失效。

2 电梯钢丝绳的检验及钢丝绳无损探伤

电梯检规［2］对于电梯悬挂钢丝绳和补偿钢丝绳报废已有明确的规定，在日常定期检验工作中，如何进行操作，以下分享几点经验做法。

电梯钢丝绳在检验过程中应该认真仔细检查以下各方面内容：1）检查断丝的根数、部位和一个捻距内断丝情况；2）检查电梯钢丝绳的张力，张力不均容易引起钢丝绳磨损，各绳张力相互差值不应超过5%；3）观察钢丝绳直径变化情况，是否有笼状畸变、绳芯挤出、扭结、部分压扁、弯折情况；4）检查钢丝绳的润滑、清洁情况；5）检查绳头及其组合情况，绳头是否松动，螺母固定情况；6）要特别注意钢丝绳的磨损、锈蚀的检查。

对正常环境下的电梯钢丝绳主要用肉眼观察，钢丝绳直径常用游标卡尺测量。通常以相距1m～2m的两点进行，在每点相互垂直方向上分别测量三次，取测量值的平均值为钢丝绳的实测直径。当发现钢丝绳有断丝时，就必须用放大镜对钢丝绳单股一个捻距内断丝数进行计数，然后再检查断丝部位是否分布在整根钢丝绳，还是个别地方。检验人员和维保人员可以站在轿顶，由维保人员以最慢的电梯检修速度行走，用放大镜检查每一根钢丝绳。注意观察钢丝绳断丝的断口情况，其断口呈现杯状塑性收缩应为超载造成的；其断丝分布在表面，断口扁平，而且使用年限比较久，这种情况应该为磨损断丝；在钢丝绳最外层，断口形状平齐应为疲劳断丝；在使用环境特别差的电梯，出现断口不整齐，呈钎尖状应为锈蚀断丝；其断口呈剪切状基本上是因受外力影响造成的剪切断丝。最终由这些断丝的综合情况判定钢丝绳是否更换。

对钢丝绳粘满油垢的电梯，在检验过程中要更加细心仔细，要求维保人员进行配合处理，首先钢丝绳位置要选择在油垢最多的地方和电梯停靠在基站时钢丝绳靠近导向轮最多的地方，用破布把表层的油垢擦干净，然后用煤油进行清洗，对钢丝绳进行观察分析，是否存在磨料磨损、腐蚀磨损和疲劳磨损三种情况。对磨料磨损严重的又无法用肉眼判断报废的情况，必须借助无损探伤仪等工具对钢丝绳进行详细验证检查。

对整根存在锈蚀的钢丝绳，首先要测量其钢丝绳直径，然后检查断丝和锈蚀情况。当发现钢丝绳直径变化大，有扭结变形、断丝或者严重生锈的时候，特别是油垢严重的钢丝绳、受外界环境影响腐蚀与锈蚀严重的钢丝绳，无法用肉眼判断其是否有缺陷时，无法判断其内部状况，就应该利用钢丝绳无损探伤仪器进行检测，作出综合判断结果。

如对福抗药业的一台货梯钢丝绳利用EMT-C智能钢丝绳探伤仪进行无损检测的结果（见图1和表2）。通过仪器的测量可以轻松判定这台货梯的钢丝绳需要报废。无损探伤检测可以从钢丝绳的有缺陷的位置、宽度、断丝数、磨损量、腐蚀程度、变形量各个角度反映出来，便于检验作出是否报废的判断。

图1　钢丝绳无损检测曲线

纵坐标：左侧是LF曲线及LF补偿曲线——指钢丝绳断丝、锈蚀、变形所引起的局部损伤。

右侧是LMA曲线——指钢丝绳横截面积损失。

表2　钢丝绳局部缺陷统计表

LF门槛：0.186 V Lma门槛：5.00 % 钢丝绳单丝LMA：0.192 %（注：表2为检测的部分数据）

检测结果：1）检测钢丝绳长度：38.76m。2）钢丝绳金属断面积减少最大差值：15.30%，位置：7.28m。一个捻距（78mm）内最大断丝数：24根，位置：16.04m，已超过允许的最大值：16根。该钢丝绳应报废。

3 结束语

钢丝绳是电梯当中一个重要组件，承受电梯轿厢内所有载重量和轿厢及其附件的自身重量，钢丝绳质量的好坏直接影响到电梯的安全性能。在日常维护保养中、在日常检查中，我们应该尽可能发现问题，分析出钢丝绳是哪一种失效方式，针对钢丝绳存在锈蚀、断丝和磨损不同情况，采取相应的维护措施。只要对电梯钢丝绳进行科学地保养，合理地润滑，是可以延长钢丝绳使用寿命的。

参考文献

［1］ 徐文娟，李广录，陈洪玉，等.油垢磨料形成机制及其对钢丝绳磨损作用机制分析［J］.润滑与密封，2008，33（12）：55-57.

［2］ TSG T7001—2009 电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯［S］.

［3］ 毛怀新.电梯与自动扶梯技术检验［M］. 北京：学苑出版社，2001.

［4］ 郑群.电梯曳引钢丝绳的选择和检查维护［J］.机电技术，2008，31（2）：43-47.

Discussion on the Elevator Wire Rope Rust， Broken Wires and Wear and its Inspection

Zheng Jiyan
（Fujian Special Equipment Inspection and Research Institue Fuzhou 350008）

AbstractIn the daily elevator inspection work， a large number of elevator wirerope rust， broken wire and wear phenomenon is encountered. The failure of the elevator wirerope directly affects the safety of the elevator operation， the passenger's personal safety. Through the analysis of wirerope failure， the failure mechanism of rust，broken wires and the wear of the elevator wirerope is found. Based on the scrap standard of wirerope， this paper put forward the elevator wirerope testing method， promotes the safe use of the elevator.

KeywordsA wire rope Rust Broken wire Wear Test Elevator

中图分类号：X941

文献标识码：B

文章编号：1673-257X（2016）05-0030-03

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.05.006

作者简介：郑基彦（1971～），男，本科，高级工程师，电梯、起重机械检验师，从事起重技术和起重机械与电梯等机电类检验工作。

收稿日期：（2015-10-24）