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发展蓝色经济 革新钢丝绳技术

发布时间:2019-07-05 21:39 文章来源:未知 文章编辑:admin 点击数:

伴随着世界钢丝绳行业技术的进步,国内钢丝绳生产技术水平、设备制造水平在近几年也同步迅速前行。国家发展蓝色经济的宏观战略在推动海洋工程机械制造业发展的同时,也拉动着


  伴随着世界钢丝绳行业技术的进步,国内钢丝绳生产技术水平、设备制造水平在近几年也同步迅速前行。国家发展蓝色经济的宏观战略在推动海洋工程机械制造业发展的同时,也拉动着线材制品行业的发展,甚至掀起了粗直径与超长(重)钢丝绳扩能改造的投资高潮。

    日前,咸阳宝石钢管钢绳有限企业技术研发中心副主任、中国石油天燃气集团总企业高级技术专家秦万信在接受《中国冶金报》记者采访时表示,可以从加快淘汰多工序交叉捻股钢丝绳、发展平行捻股钢丝绳、过渡使用复合捻股钢丝绳、开发压实股钢丝绳等方面发展高品质钢丝绳,从而优化钢丝绳品种结构。

    加快淘汰多工序交叉捻股钢丝绳

    作为国内行业粗绳标准,黑色冶金行业标准《粗直径钢丝绳》(YB/T5225-1993)中的钢丝绳在结构上以多工序交叉捻股结构为主,大规格时更为明显,如6×37M类、8×37M类、6×61M类、8×61M类;而平行捻股钢丝绳规格明显受限,也没有复合捻股粗绳。由于标准的导向作用,长期以来,多工序交叉捻股钢丝绳占据粗绳市场的主要份额。即使国标《粗直径钢丝绳》(GB/T20067-2006)已明确其为不推荐结构,但在惯性思维的影响下,这种趋势仍在继续。如果将石油钻机井架起升索具用的粗绳由多工序交叉捻股结构变更为复合捻股结构,企业的工艺、工序将有较长一段时间的调整适应期。

    多工序交叉捻股钢丝绳看似简单,但由于组股钢丝层数多,当相邻层钢丝数目相差6根,且采用中心钢丝外其余层别的钢丝直径相等的工艺设计时,生产和使用中频繁出现的跳丝现象已成为影响该结构钢丝绳质量的关键问题之一。尤其是4层钢丝组股,跳丝问题很难解决。多工序交叉捻股钢丝绳最大的缺点是钢丝层间的点接触非常容易产生很难发现的早期疲劳断丝,同时其结构特点也决定了金属填充系数不高,直接影响钢丝绳的破断拉力。

    因此,秦万信认为,多工序交叉捻股钢丝绳被淘汰已是不可挽回的趋势。既然生产粗绳的根本目的是提高破断拉力,就应考虑淘汰影响钢丝绳破断拉力的不合理结构,国标《粗直径钢丝绳》不再推荐使用多工序交叉捻股结构恐怕也是正基于此。

    着力发展平行捻股钢丝绳

    从钢丝绳的发展历史看,早期投入工业使用的钢丝绳是3×4结构,在捻法上为同向捻。随后出现的是由两层钢丝构成的多工序交叉捻股钢丝绳,但并没有达到预期目的;反而是由钢丝绳使用者发明,并被后人称为西鲁式的平行捻股钢丝绳获得了非常好的使用效果。随后出现了平行捻股的另外两种基本形式:填充式和瓦林吞式。

    平行捻股钢丝绳的出现在钢丝绳技术进步史上具有重大意义,其根本原因在于其改善了组股钢丝层与层间的接触形式,从而延长了钢丝绳的使用寿命,当然也增大了钢丝绳的破断拉力。虽然我国多工序交叉捻股钢丝绳长期占据钢丝绳生产、消费市场的主体,但并不意味着它是最合适的工艺。客观而言,这是受国内钢丝绳生产技术水平和装备水平条件所限的结果。

    “钢丝绳强国普通使用平行捻股钢丝绳的事实,提醒国内企业不仅要积极响应加快淘汰多工序交叉捻股钢丝绳的呼吁,而且在粗绳结构上也应该有思维上的突破。”秦万信认为,“不能因为受股机设备条件和大规格钢丝生产技术难度限制,始终跳不出‘平行捻股钢丝绳难生产、钢丝绳柔软性差’的思维怪圈。要从国外钢丝绳生产技术强企的资料中得到启示,不仅普通直径钢丝绳要大力发展平行捻股结构,粗绳也应如此。”

    实际上,目前ISO17983规定平行捻股组股钢丝数最多可达85根,显然可以实现通过增加平行捻股组股钢丝数目,增加钢丝绳柔软性的目的。企业要实现这一目标,需要多线架捻股机。而这一问题在近几年国内一些具有较强技术实力企业的钢丝绳扩能改造中得到了解决,效果显著。

    德国尤尼陆博(UNIROPE)给出石油钻机井架起升索具钢丝绳最大规格为101.6mm,并限定钢丝绳结构为6×36类。英国布顿(BRIDON)海洋工程6×36类DIAMOND BLUE钢丝绳,最大规格更是达到127mm。而按ISO17983规定,这类钢丝绳股外层钢丝最多只能到18根,组股钢丝最多只能到57根,计算股径约为32mm。如果单纯从组外层钢丝直径、组股钢丝数看,可能会认为平行捻股钢丝绳因为柔软性差而不好用(注:国内石油钻机生产企业选择石油钻机井架起升索具钢丝绳结构时往往把钢丝绳的柔软性作为非常重要的考虑因素)。但事实并非如此,大家一方面要承认UNIROPE和BRIDON的技术实力,但是也要明确如果钢丝绳使用者一味强调钢丝绳的某一特性,或钢丝绳制造者过多考虑自身生产技术条件,那么选择的或制造的钢丝绳并不一定能获得预期效果。钢丝绳自身不同性能间会相互影响,因此根据实际情况进行合理取舍十分重要。

    复合捻股钢丝绳属过渡产品

    虽然平行捻股钢丝绳凭借其相对多工序交叉捻股钢丝绳,在延长钢丝绳使用寿命上表现出明显的结构优势,从而得到迅速发展,并成为钢丝绳结构的主流。正如没有万能的钢丝绳而只有相对合适的钢丝绳一样,要想彻底放弃前者却并不容易。也正因为如此,才产生了在一定程度上能够兼顾两种结构特性的钢丝绳———多工序复合捻股钢丝绳。

    在国内,粗绳选择复合捻股结构往往是不得已而为之,其中受生产条件影响的可能性较大。因为如果企业选择平行捻结构,就会面临大规格钢丝难生产的问题、须要增加股机线架数,并导致设备体积过于庞大和生产效率过低的问题。而要解决这些问题,对大多数钢丝绳制造企业而言并非易事,这在客观上就成就了复合捻股钢丝绳存在的价值。但从长远角度看,这种结构属过渡结构,不应长期占据粗绳结构的主流位置,其存在空间将受到平行捻股钢丝绳的不断挤压。

    积极开发压实股钢丝绳

    压实股钢丝绳的出现是建立在平行捻股钢丝绳的基础上的。目前高端粗直径与超长(重)钢丝绳主要应用的领域是大型浮吊、海上铺管船、钻井平台和大型起重安装机械,出于对设备轻型化角度考虑,国内用户在订货时虽然不一定明确要求钢丝绳选择压实股结构,但会对钢丝绳提出的高破断拉力的要求,使压实股结构成为必选,并且已呈现出明显的常态化趋势。国内钢丝绳企业要想在上述具有可观容量、高附加值产品市场与国外强企分庭抗礼,就须要研究高技术含量的压实股钢丝绳制造技术。

    一是研究压实股非抗旋转粗绳。虽然目前粗绳标准针对的是多股非抗旋转钢丝绳,且不涉及压实股结构。然而,标准的这种规定并没有限制压实股多股非抗旋转钢丝绳在市场的使用,压实股钢丝绳甚至是某些场合的最佳选择。该钢丝绳被加拿大、美国、英国等国的企业普遍推荐用于露天电铲,钢丝绳直径上限达到76mm。近期,国内对部分粗直径与超长(重)压实股钢丝绳市场需求见表左。

    事实越来越清楚表明,开发高端粗直径与超长(重)钢丝绳市场,一定要考虑到压实股结构。紧盯捻制股结构是必要的,但也是很不够的,因为其往往无法满足用户对钢丝绳最小破断拉力的要求。

    二是研究压实股多层股粗绳。虽然目前多股粗绳标准不涉及多层股结构,但浮吊、钻井船、海上铺管船等高端市场对多层股粗绳表现出了明显的需求,不仅有捻制结构,还包括压实股结构,并且压实股钢丝绳越来越受到德国迪帕(DIEPA)、英国布顿(BRIDON)、韩国大象牌(KISWIRE)、意大利耐得力(REDAELLI)等世界钢丝绳生产技术强企的高度关注,结构上也是标准结构与非标结构并举,甚至非标结构占据的比重更大。生产难度极大的多层股粗绳正在成为或者已成为一些实力强大企业着力发展的特色品质,同时带动了股、绳设备的大型化趋势。


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