逄贵杰

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300450）

0 引言

吊机是海上石油平台的核心设备之一，油田正常生产所涉及的人员、生产物资、生活物资绝大多数均需通过吊机完成运输，其安全可靠性至关重要。吊机钢丝绳在运行过程中长期受到弯曲、拉伸等交变应力及钢丝绳之间相对摩擦的影响，如果维护管理不到位，将会严重影响其使用寿命，甚至影响吊装作业安全。

1 海上石油平台吊机简介

以242HX243-00_YQHG2240-20 t-15 m（5 t-37 m）型电液吊机为例进行研究，该吊机工作环境温度为-14.5～33.5 ℃，湿度为64%～94%，停放时允许最大风速为33.9 m/s，适合在高湿度、高盐度的海洋环境下使用。

吊车工作原理就是动力源（柴油机或电机）驱动液压泵产生液压能，液压马达驱动绞车做旋转运动。钢丝绳通过绞车、滑轮组、楔形块实现大钩、副钩、吊臂的上下运动。钢丝绳要求非旋转和镀锌防腐，并依据API Spec 2C 和API Spec 9A 的规范选用合适的安全系数。

2 钢丝绳故障实例分析

2.1 钢丝绳跳绳导致钢丝绳报废

（1）故障现象。吊车司机在使用小钩吊装货物过程中，发现钢丝绳突然卡滞并听见异常响声，随即停止吊货并通知机械师，此时货物已吊至半空中。机械师检查发现小钩定滑轮组1#滑轮钢丝绳发生跳绳（图1），钢丝绳卡死在两个滑轮中间，滚筒处钢丝绳有一整股断丝（图2），货物重约2 t，小钩已无法动作。

图1 钢丝绳跳绳

（2）处置措施。此时吊机小钩已无法动作，吊车司机操作吊机回转将货物吊至靠近平台位置，下放吊机大钩，人员将吊机大钩挂至货物上，起升大钩并将小钩脱钩，利用大钩将货物放置到平台甲板上。

（3）原因分析。导致钢丝绳跳绳的原因一般有以下方面：①防跳绳装置失效，为了防止钢丝绳运行过程中跳出滑轮槽，一般在滑轮组处安装防跳绳装置，若防跳绳装置变形或安装距离过大，就容易发生跳绳现象；②天气海况影响，海上风力较大或涌浪大时，船舶靠泊时经常产生上下晃动，钢丝绳瞬间松弛，造成钢丝绳脱出绳槽[1]；③操作不当，操作者操作过快（突然启动或紧急制动）产生较大惯性力，也容易导致钢丝绳跳绳脱出绳槽。

经过调查，此次吊装事故的原因为海况影响，吊装时海面涌浪较大，吊车司机对海况的变化预估不足，与船员缺少有效沟通。

2.2 钢丝绳出现断丝

（1）故障现象。在进行吊机日常维护和保养过程中，检查发现吊车大钩钢丝绳存在断丝现象（图3）。

图3 钢丝绳出现断丝

（2）处理措施。钢丝绳出现断丝，可参照标准GB/T 5972—2016《起重机 钢丝绳 保养、维护、检验和报废》中6.2.1 可见断丝报废基准，判断该钢丝绳是否达到报废标准。若未达到报废标准，应该在断丝处做标记，勤检查钢丝绳断丝变化，若达到报废标准应停止使用，尽快更换。

（3）原因分析。钢丝绳断丝是由多种原因引起的，主要有以下方面：①机械磨损，指钢丝绳在使用过程中被切削下来的磨损，它是由于滑轮的缺陷、滚筒的缺陷和钢丝绳相互之间的磨损产生的，随着时间的推移钢丝就会被磨断；②弯曲变形，钢丝绳缠绕滑轮和滚筒时会产生弯曲，随着弯曲次数的增加，钢丝绳表面出现疲劳裂纹，裂纹逐渐扩展就会产生断丝；③拉力破断，当货物重量超过额定载荷或经常性冲击载荷时钢丝绳就容易出现断丝；④润滑不良，受到腐蚀的钢丝绳强度和柔韧度都会降低，易出现断丝，针对海上湿度、风力、温差大等天气特点，应选择润滑油的适应温度在-30～60 ℃，这种润滑油有较好的粘附性能。

2.3 钢丝绳打扭

（1）故障现象。吊机主钩钩头是一个动滑轮，正常状态下，穿过动滑轮两侧钢丝绳相互平行。当两侧钢丝绳扭结到一起时，就发生钢丝绳打扭（图4）。

图4 大钩钩头钢丝绳正常与扭结状态

（2）处理措施。钢丝绳出现打扭时，应及时把钢丝绳绳头拆掉，释放钢丝绳应力，进行破劲。在订购时应选择抗扭结性能好、捻向与滚筒相匹配的钢丝绳。

（3）原因分析。钢丝绳打扭一般是因为新更换的钢丝绳使用一段时间后应力集中，导致钢丝绳出现打扭现象[2]。

2.4 钢丝绳限位重锤铁链卷入滑轮导致钢丝绳损坏

（1）故障现象。维修人员更换小钩限位开关重锤后，在使用吊机小钩正常作业时，限位开关重锤的铁链随钢丝绳上升，铁链被卷入了滑轮里（图5），导致钢丝绳断丝损坏（图6）。

图5 限位开关重锤铁链卷进滑轮里

图6 钢丝绳断丝损坏

（2）处理措施。鉴于钢丝绳及滑轮已损坏，需要更换新钢丝绳及滑轮。

（3）原因分析。导致此次吊装事故的原因分析：①新更换的重锤太轻，容易发生晃动缠绕；②新的重锤铁链安装方式存在缺陷，仅有一个固定点，极易造成铁链扭转缠绕钢丝绳（旧的重锤是两个固定点）。

此起事故凸显出使用更新换代的备品、备件时，要更加慎重，多与厂家进行沟通，更换完毕后要进行多次试运行。

3 钢丝绳维护管理要点

针对以上故障案例，结合工作经验总结出以下管理要点。

3.1 对维保人员要求

（1）加强新购钢丝绳的源头管控，对钢丝绳要登记造册，钢丝绳应有产品合格证书、技术资料和使用说明书，禁止使用无证钢丝绳。

（2）要建立钢丝绳信息台账以便于管理，台账要包括规格型号、更换时间、维护保养日期、检查情况、检查人员等。

（3）钢丝绳日常保养的好坏，直接关系到吊车的使用安全，也决定钢丝绳的使用寿命。钢丝绳的日常维护与保养应严格按照日检、周检、月检和年检的内容进行。每年对钢丝绳进行全长度检查和保养，辅助实施钢丝绳内部探伤检查。

（4）结合海上平台环境特点及使用状况，对未达到报废标准的钢丝绳，一般建议每5年（可根据运转时间及检验结果适当延长）更换钢丝绳。

3.2 对使用人员要求

（1）作业前做好检查，操作过程中遇到异常情况，应仔细排查原因，不要继续操作吊机，防止造成二次伤害。

（2）钢丝绳在吊装货物时，严禁斜拉歪拽，严禁超载使用。

（3）吊机操作时要平稳，禁止突然启动及紧急制动，避免因惯性太大造成吊车晃动使得钢丝绳跳槽[2]。

4 结论

吊机是海上油气生产设施的关键设备，也是重点管控的特种设备。钢丝绳是吊装作业安全与否的关键部件之一，因此做好钢丝绳的管理至关重要。对于易损型号的钢丝绳要提前做好备品管理，以提高吊机的可靠性与安全性。