分享：钢丝绳破断拉力测定方法新旧国家标准及国际标准的对比

GB/T 8358—1987国家标准的名称是《钢丝绳破断拉伸试验方法》,该标准于2006年和2014年修订了两次,并将标准名称修订为《钢丝绳实际破断拉力测定方法》,2023年又对该标准进行了修订,标准名称修正为《钢丝绳破断拉力测定方法》,并于2023年5月23日发布,2023年12月1日开始实施。钢丝绳具有较高的抗拉强度、抗疲劳强度和抗冲击韧性,能够承受多种载荷及变载荷的作用,广泛应用于冶金、机械、建筑、运输、航海、航空航天、石油、海洋工作等诸多领域[1]。在实际应用中,受多种因素的影响,钢丝绳发生破断导致事故的情况时有发生,甚至给相关方造成严重损失。为了保障钢丝绳使用的安全性,防止因破断而造成严重事故,钢丝绳破断拉力的科学测定尤为重要[2]。 

GB/T 8358—2023（以下简称新版标准）参考了ISO 3108：2017《钢丝绳 试验方法 破断拉力的测定》,在术语定义、试样制备、结果判定、安全等方面比GB/T 8358—2014（以下简称旧版标准）有技术改进。虽然新版标准的前言对上述修订内容进行了一些描述,但不够详细。笔者所在单位主持了ISO 3108：2017国际标准的制定,该国际标准已经被英国、德国、韩国和巴西等国家等同采用为国家标准。笔者详细介绍了修订内容的技术要点,以帮助广大检测人员正确理解标准,准确掌握相关技术要点,为提高试验的有效性和获得稳定可靠的试验结果打下扎实的基础。同时,文章有助于口岸检测机构更加有效地对进口钢丝绳进行质量监管,真正发挥其把关服务的作用。 

1.   术语和定义

新版国家标准共有9个术语,新增加的3个术语和定义是：最小破断拉力、实测破断拉力和灌浆料浇注法,并对合金浇铸法、树脂浇注法、套管压制法和缠绕法4个术语的描述进行了部分修订,使其更加简要,具体如表1所示。 

灌浆料浇注法是GB/T 8358—2023标准提出的一种制样方法,具体制备方法在附录A中详细描述。 

2.   试样

2.1   试样长度

新旧版国家标准对试样长度的要求与ISO 3108：2017国际标准一致。 

2.2   试样制备

新标准参考国际标准,对不同制样方法的应用范围进行了规定,如表2所示。 

GB/T 8358—2023简化了合金浇铸法和树脂浇注法试样制备的流程,合金浇铸法参考GB/T 30588《钢丝绳绳端 合金熔铸套接》、树脂浇注法参照YB/T 4615—2017《钢丝绳绳端树脂套接》的规定。ISO 3108：2017中合金浇铸法和树脂浇注法均参照ISO 17558：2013《钢丝绳 套接法 熔融金属和树脂套接》标准执行。 

（1）直接夹持法。直接夹持法简单快捷,也是最常用的试验方法之一,常被有经验的检测人员采用,但直接夹持法对钢丝绳表面的损伤也比较大,因而直接夹持法一般适用于单股钢丝绳。对于其他结构的钢丝绳,如果钢丝绳断裂位置在有效部位,也可采用直接夹持法。为防止钢丝绳的表面损伤,试验人员一般使用衬垫材料（软金属如铝片、铜片等）。 

（2）缠绕法。缠绕法的优点是不需要对试样进行复杂而繁琐的加工,夹持的效果也比较好。但是,对于大直径的钢丝绳,其缠绕轮的直径也要求很大,由于国家标准对试样最小试验长度有规定,因此采用缠绕法适用于直径不大于20 mm的钢丝绳[3]。 

（3）灌浆料浇注法。① GB/T 50448—2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》表4.1.1中灌浆料的种类有4类（新版国家标准中引用标准号GB/T 50488—2015有误,正确为GB/T 50448—2015）,不同的种类对应的技术指标不同,浇注及养护的要求不同,冬天试验与夏天试验要求不一样,因此灌浆料浇注法需要专业技术人员进行指导方能实施。② 冬天对灌浆料抗压强度的要求明显高于夏天。③ 根据GB/T 50448—2015 附录A3.1的要求,试样制备时间远大于55 h,制备完成后还要完成抗压试验,达到GB/T 50448—2015表4.1.1及表4.1.2的要求,冬天采用该方法制备试样的时间更长,人员要求更高。④ 需专业设备、场地和模具,以满足制样的要求。⑤ 抗压强度试验的仪器需满足GB/T 17671—2021《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》中5.6.6节和5.6.7节的规定,测定方法按照GB/T 17671—2021中10.2节的方法进行操作,结果判定按11.2节的方法进行计算和报告。⑥ 由于试验设备的技术发展,对于直径小于20 mm的钢丝绳,采用直接夹持法或套管压制法具有快速、高效、稳定性好等优点。除非大批量的钢丝绳测试,灌浆料浇注法有一定的应用范围。 

2.3   试验设备

GB/T 8358—2023增加了试验设备测力系统的校准规程,同时明确了安全防护装置的要求。新版标准仅对试验设备提出了安全防护装置的要求,但ISO 3108：2017的安全性要求更加全面,对人员、设备以及整个试验过程都要求有足够的安全措施,确保试验的安全顺利完成[4],具体如表3所示。因此,将来在国家标准修订时,应按照国际标准的要求,对整个试验全过程的安全措施制订一个要求,确保人员安全。 

3.   试验结果

GB/T 8358—2023对判断试验结果是否有效规定为“距离夹头6d或50 mm（两者取其小者）内破断”改为“距离夹头6d内破断”,d为钢丝绳直径,与ISO 3108：2017标准一致,各标准试验结果判定规则如表4所示。 

对钢丝绳破断拉力测试断距规定合理性的研究认为：旧版国家标准的有效性判定距离弱化了制样因素对钢丝绳破断拉力降低的影响。其实钢丝绳最终承载力主要靠单个捻距长度钢丝绳承担,因此,在钢丝绳破断拉力测定时,其断裂位置距离夹头的最小距离为一个钢丝绳捻距是科学的,其大致等于6d[5]。欧盟标准、ASTM标准、日本标准的有效性判定距离均为6d,新版标准采用这一技术要求,有利于我国钢丝绳的出口,也避免钢丝绳破断拉力测定的质量异议,同时也避免了进口钢丝绳在实际应用中因结果判定产生的国际贸易纠纷。 

4.   结论

钢丝绳整绳破断拉力试验新旧版国家标准和国际标准主要有以下的技术变化。 

（1）新版标准增加了最小破断拉力、实测破断拉力、灌浆料浇注法等3个术语,对合金浇铸法、树脂浇注法、套管压制法和缠绕法等4个术语进行了简化。 

（2）增加了对试验设备安全的要求。 

（3）试验结果有效性判据更改为“距离夹头6d内破断”,与国际标准、欧盟标准、ASTM标准、日本标准一致。 

（4）ISO 3108：2017国际标准安全性要求更加全面,对人员、设备以及整个试验过程都要求有足够的安全措施,以确保试验的安全顺利完成。 

（5）新版标准提出的灌浆料浇注法耗费时间长、工艺复杂、适用范围小。

文章来源——材料与测试网