摘 要:從鋼絲繩檢驗(yàn)工作的實(shí)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(biāo)準(zhǔn)ISO３１０８:２０１７從提出修訂案到完成標(biāo)準(zhǔn)修訂并出版的歷程,以及 ISO３１０８:２０１７的技術(shù)改進(jìn).ISO３１０８:２０１７的完成對(duì)中國鋼絲繩產(chǎn)品質(zhì)量的提升具有積極作用, 同時(shí)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(yàn)方法;國際標(biāo)準(zhǔn);標(biāo)準(zhǔn)修訂;技術(shù)改進(jìn) 

中圖分類號(hào):TG１４１ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):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(diǎn):鋼絲繩能夠傳遞長距離的負(fù)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(yùn)輸;能夠承 受多種載荷和交變載荷;具有較高的抗拉強(qiáng)度、抗疲 勞強(qiáng)度和抗沖擊韌性;在高速工作條件下,耐磨、抗 振、運(yùn)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(dú)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(yùn)輸、港口、高層建 筑、架空索道等關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)命脈的各個(gè)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(qiáng)度會(huì)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(xué)損傷.在實(shí)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(huì)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(fù)載重量不同而承受的沖擊負(fù)荷以及交變負(fù)荷作 用等,這些不同的應(yīng)力組合都會(huì)對(duì)鋼絲繩的使用壽命 和疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響.鋼絲繩的損傷形式和負(fù)載能力對(duì)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(xué)性 能指標(biāo),用以綜合考核鋼絲繩的質(zhì)量,是鋼絲繩設(shè)計(jì) 和應(yīng)用的重要技術(shù)參數(shù).隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和檢 測試驗(yàn)機(jī)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(biāo)準(zhǔn)也將整繩破斷 力作為重要的考核指標(biāo),而將單絲檢驗(yàn)的總力作為 參考指標(biāo).筆者較詳細(xì)地介紹了鋼絲繩整繩破斷力 測 定 方 法 國 際 標(biāo) 準(zhǔn) ISO ３１０８:２０１７Steel Wire Ropes—TestMethod—DeterminationofMeasured BreakingForce(以下簡稱新標(biāo)準(zhǔn))的修定過程和主 要技術(shù)改進(jìn)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(biāo)準(zhǔn),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(biāo)準(zhǔn))是１９７４年制定的.隨著鋼 絲繩生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步,對(duì)鋼絲繩檢測的要求也 不斷提高,其中鋼絲繩的實(shí)際破斷力是衡量鋼絲繩 質(zhì)量的一個(gè)最重要的力學(xué)性能指標(biāo),但在國際貿(mào)易 中經(jīng)常會(huì)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(duì)老標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂.

根據(jù)最新的國際標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求,ISO３１０８: １９７４存在多項(xiàng)內(nèi)容缺失,需要進(jìn)行改進(jìn),主要包括 術(shù)語與定義、試驗(yàn)原理、試驗(yàn)設(shè)備、樣品的制備等. 另外,ISO３１０８:１９７４還存在對(duì)檢測設(shè)備的技術(shù)要 求缺失,對(duì)試驗(yàn)速度的要求不合理等問題,因?yàn)槔? 過程中存在鋼絲繩變形等因素,該標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)力速率 控制方 式 實(shí) 際 上 很 難 做 到.同 時(shí),對(duì) 于 直 徑 大 于 ６０mm 鋼絲繩整繩破斷力的測定,該標(biāo)準(zhǔn)中沒有相 關(guān)規(guī)定.此外,對(duì)于試驗(yàn)中的一些安全要求,該標(biāo)準(zhǔn) 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(duì)其性能的要求日益 提高,相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)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(duì)鋼絲繩力學(xué)性能的檢 測只能拆股進(jìn)行單絲力學(xué)性能檢驗(yàn),然后理論計(jì)算 整個(gè)鋼絲繩的合力,來推算整個(gè)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(gè)廠 家生產(chǎn)鋼絲繩的工藝和結(jié)構(gòu)并不相同,因而計(jì)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(yàn)檢疫局對(duì)進(jìn)口鋼絲繩進(jìn)行整繩拉力試驗(yàn), 發(fā)現(xiàn)進(jìn)口鋼絲繩存在單絲強(qiáng)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(jìn)行了多次技術(shù)交流, 發(fā)現(xiàn)不同的國家對(duì)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(shí)在實(shí)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(gè)國際的、雙方均可以接 受的方法,當(dāng)時(shí)現(xiàn)行的鋼絲繩破斷力檢測方法國際 標(biāo)準(zhǔn)ISO３１０８ 還是 １９７４ 年版的,距今已有 ４０ 余 年,已無法滿足目前對(duì)于鋼絲繩檢測的需求,而我國 的國家標(biāo)準(zhǔn)修改采用ISO３１０８標(biāo)準(zhǔn),但沒有英文 版,國外并不采納.美國的 ASTM 標(biāo)準(zhǔn),歐洲人也 不采納.為此,筆者翻閱了大量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),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(shí)的基 礎(chǔ).２００９年,全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(簡稱鋼標(biāo) 委會(huì))啟動(dòng)了 GB/T８３５８－２００６«鋼絲繩破斷拉伸 試驗(yàn)方法»的修訂工作,作為該標(biāo)準(zhǔn)的主要起草人, 筆者將上海口岸鋼絲繩檢驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)、對(duì)國際標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)中,該國家標(biāo)準(zhǔn)已于２０１４年１０月正式出版, 即GB/T８３５８－２０１４«鋼 絲 繩 實(shí) 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(chǔ)備.

２０１３年９月,筆者在國際標(biāo)準(zhǔn)化鋼絲繩技術(shù)委 員會(huì)ISO/TC１０５的年會(huì)上,作了修訂ISO３１０８鋼 絲繩整繩破斷力測定試驗(yàn)方法的提案.該提案得到 了與會(huì)所 有 國 際 專 家 的 肯 定,大 家 一 致 同 意 啟 動(dòng) ISO３０１８修訂程序.２０１４年１０月１４日的國際標(biāo) 準(zhǔn)日,批準(zhǔn)成立了ISO/NP３１０８工作組,筆者是該 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,ISO３１０８的修訂工作正式啟動(dòng),參與 修訂的國家有美國、英國、德國、意大利、比利時(shí)、日 本、韓國等,其中著名的企業(yè)有英國的布頓公司、比 利時(shí)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(biāo)委會(huì)力學(xué)與工藝試驗(yàn)方法 分技術(shù)委員會(huì)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(jī)構(gòu)、試驗(yàn)機(jī)廠家、 高校以及科研院所等組成.隨后上海出入境檢驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)協(xié) 會(huì)(BSI)總部召開ISO/TC１０５ 的 ２０１５ 年會(huì)上對(duì)ISO３１０８進(jìn)行了審定,同意該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入委員會(huì)草案 (CommitteeDraft,CD)階段.２０１６年４月,經(jīng)技術(shù) 委員 會(huì) 投 票 同 意,ISO ３１０８ 正 式 進(jìn) 入 CD 階 段. ２０１６年１０月６－７日,由美國標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)承 辦的ISO/TC１０５２０１６年會(huì)在美國芝加哥舉行,大 會(huì)一 致 同 意 該 標(biāo) 準(zhǔn) 跳 過 國 際 標(biāo) 準(zhǔn) 草 案 (Draft InternationStandard,DIS)階段,直接進(jìn)入最終國際 標(biāo) 準(zhǔn) 草 案 (Final DraftInternational Standard, FDIS)階段.２０１７年１０月２５日,該標(biāo)準(zhǔn)出版發(fā)行, 成為正式的國際準(zhǔn)標(biāo)(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(jìn) 

(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(xì)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(duì)檢 測結(jié)果的影響很大,因此規(guī)范樣品的制備,對(duì)減少對(duì) 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(diǎn)尤其重要, 可以有效地保護(hù)國內(nèi)貿(mào)易人的利益免受損失,維護(hù) 國家和國內(nèi)貿(mào)易人的經(jīng)濟(jì)利益. 

(２)增加了安全條款.由于鋼絲繩的直徑越來 越大,試驗(yàn)過程中所需要的試驗(yàn)力也越來越大,試驗(yàn) 過程中危險(xiǎn)因素則越來越多,新標(biāo)準(zhǔn)中增加了安全 的保護(hù)要求,對(duì)試驗(yàn)機(jī)企業(yè)提出了新的要求,減少了 檢測過程中的危險(xiǎn)因素,有利于試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品的升級(jí). 

(３)增加了試驗(yàn)機(jī)的要求.對(duì)試驗(yàn)機(jī)提出了相 關(guān)技術(shù)要求,有利于減少對(duì)檢測結(jié)果的爭議,降低貿(mào) 易爭議的風(fēng)險(xiǎn)[７]. 

(４)試驗(yàn)速度的調(diào)整.試驗(yàn)速度的大小,會(huì)影 響最終的檢測結(jié)果,另外要便于試驗(yàn)人員的操作,便 于試驗(yàn)人員掌握檢測技術(shù),保證試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性 和可靠性.因此,在新版標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)試驗(yàn)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(duì)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(diǎn).從而保證了檢測結(jié)果的唯一性和有 效性. 

(６)根據(jù)ISO 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容要求,增加了試驗(yàn)原理這一條款. 

(７)根據(jù)鋼絲繩的發(fā)展,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的檢測范圍作 了擴(kuò)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(gè)國際標(biāo)準(zhǔn),成功地將中國國 家標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容引入到國際標(biāo)準(zhǔn)中,維護(hù)了中 國的利 益,同 時(shí) 也 學(xué) 習(xí) 吸 收 了 國 外 先 進(jìn) 技 術(shù) 和 理念. 

(２)在本次國際標(biāo)準(zhǔn)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(jī)構(gòu)和試驗(yàn)機(jī)生 產(chǎn)廠家的利益訴求,使得標(biāo)準(zhǔn)的前期調(diào)研工作獲得 了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn);另一方面,也使得將 重視國際標(biāo)準(zhǔn)的意識(shí)在標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)檢疫局作為該標(biāo)準(zhǔn)的承擔(dān)單位,同 時(shí)又是中國最大口岸的檢測機(jī)構(gòu),國門產(chǎn)品質(zhì)量把 關(guān)的第一哨,具有很強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)研制階段,進(jìn)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(jī)構(gòu)和試 驗(yàn)機(jī)廠家的能力,使得標(biāo)準(zhǔn)出版后,國內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè) 完全可以按照國際標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行自己產(chǎn)品的檢 驗(yàn),國內(nèi)試驗(yàn)機(jī)行業(yè)也充分了解了國際標(biāo)準(zhǔn)的要求, 及時(shí)改進(jìn)了試驗(yàn)機(jī)的相關(guān)性能,使得新的試驗(yàn)機(jī)完 全滿足對(duì)鋼絲繩產(chǎn)品的檢測需求.

參考文獻(xiàn): 

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

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[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)