钢丝绳断丝检测仪器评估中标样制作方法研究

　　1　引　言

　　自从1906年世界上第一项钢丝绳无损检测专利在德国批准以来,钢丝绳无损检测技术及仪器受到世界各国研究人员的关注,并得到了广泛的应用和发展。人们利用该仪器对重要场合的钢丝绳进行定期检测,以弥补传统的目视检测方法的不足。经过近百年的发展,钢丝绳无损检测仪器遍布钢丝绳的各应用领域[1]。

　　钢丝绳的失效常会造成事故,相关的国际和国家标准对钢丝绳的报废做出了严格的规定,通常以承载力损失(Loss of Breaking Length,简称LBS)作为判断钢丝绳应否报废的依据,因此,通过钢丝绳的无损检测确定LBS时,检测仪器的精度至关重要。有鉴于此,一些国家的研究机构对多种钢丝绳无损检测仪器的检测能力进行了不同角度的评估[2,3]。钢丝绳无损检测仪器中断丝检测能力的评估,最重要的部分在于钢丝绳标准试样中的断丝配置。

　　美国ASTM在《钢丝绳电磁无损检测通用规范》中规定:“典型断口的长度为1/16、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、16和32英寸(1·6、3·2、6·4、12·7、25·4、50·8、101·6、203·2、406·4和812·8 mm)”[4],但针对具体的测试未做进一步的规定,实际操作时的不确定性很大。在英国健康和安全管理机构(HSE)和南非矿业安全研究指导委员会(SIMRAC)所开展的钢丝绳检测仪器检测能力评估中,标准试样中的断丝配置也没有使用统一的方案[2,3]。

　　本文结合我国钢丝绳无损检测仪器标准的研究成果,提出两种断丝断口宽度配置方案,分析了两种方案的优点和局限性,最后提出了优选钢丝绳试样的方法。

　　2　断丝检测技术及其检测能力

　　漏磁法检测断丝的典型流程如图1所示,其基本工作原理如下:

　　磁化器轴向磁化钢丝绳,使其处于稳定的饱和磁化状态;表面或内部存在的断丝引起钢丝绳局部磁场变化,产生漏磁场;磁场测量器件测量磁场,将漏磁信号转化为电信号;信号处理部分对初始信号进行滤波等初步处理;处理后的信号通过计算机接口进入计算机,分析软件对获得的信息进行分析,给出结论。电信号也可以通过图表记录仪或者其他显示设备显示出来。图2是典型的钢丝绳断丝实测信号。

　　分析表明,影响断丝准确识别的主要因素有:

　　1)磁化能力。仪器的磁化器能否提供稳定的磁场是检测的关键,如果磁化器设计不合理,造成整个测量磁路的不稳定,后续的处理将非常困难。

　　2)磁场的测量方法。常用测磁方法和元件有:感应线圈、霍耳元件和磁通门等,它们各有优缺点,如果处理不当,将会遗漏断丝信号或增加不必要的干扰。