钢丝绳探伤仪发展背景

一．钢丝绳无损检测技术在不断发展

从1906年世界上出现第一台钢丝绳无损检测设备到现在，针对钢丝绳无损检测已经应用过的方法包括：声学检测法、机械检测法、超声波检测法、声发射检测法、电流检测法、电涡流检测法、射线检测法、光学检测法、振动检测法、电磁检测法等。其中只有电磁检测法得到了推广应用。

国外钢丝绳电磁无损检测已发展了一个世纪，已经积累了很多的经验。制造商多集中在发达国家（国外主要仪器厂商见列表）。现在国外钢丝绳无损检测正由早期的检测钢丝绳断丝、磨损、锈蚀等缺陷，向检测钢丝绳金属截面积损失、强度评估和钢丝绳寿命预估方向发展。目前一些发达国家已制定了通过无损检测来判废钢丝绳的规则。并且最新的国际标准ISO4039-2004¹中3.3.3条款明确了钢丝绳无损检测结合人工视觉检查可以确定钢丝绳恶化的面积和程度。

目前美国和法国制定了钢丝绳电磁无损检测方法标准。其中以美国ASTM E1571-01被国外仪器厂家普遍采用，尤其标准中关于LF和LMA检测法的定义、描述和检测方法被国外仪器厂商普遍引用。我国也正在编制《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》的国家标准，该标准是修改采用美国ASTM E1571-01标准。

国内从二十世纪七十年代初推出第一台钢丝绳探伤仪，目前国内先后有十多家单位生产过钢丝绳探伤设备。至今没有形成仪器统一的标准和规范。

随着科技的发展和进步，当前钢丝绳无损检测技术有了很大的进步。检测设备向小型化、简单化、智能化、网络化、多功能化方向发展。

二．钢丝绳无损检测是非常重要和必要的检查方法

钢丝绳有损检测可检测出钢丝绳强度损失和钢丝绳疲劳及材质情况，但仅能反映送检钢丝绳样品，不能反映全绳状况，且无法在线检测。

人工检查简单、直观，对人员要求不高，但很难发现钢丝绳内部缺陷，检查效率低、受人为因数影响大。

无损检测能够检测出钢丝绳内部缺陷，并能定量检测钢丝绳金属横截面积。可实时在线全绳检测，检测效率高，基本不受人为因数影响。结合人工检查和检测数据定量分析可评估钢丝绳损伤程度和强度损失情况，但无损检测还不能完全定量检测断丝数量和断丝截面积减少量，还很难仅通过检测数据，分析出各种缺陷的性质和程度。

三．钢丝绳电磁无损检测设备的种类和特点

1．简单化的仪器设备

这类设备操作简单，对人员基本没有太高要求，比较适合现场检绳人员使用。设备检测效率高，检测精度、准确性低，不能给出全绳的详细检测数据，只能给出简单的损伤或缺陷统计数据，协助检绳人员发现可疑的损伤，不能准确定量和分析损伤性质。这种设备只能提示检绳人员注意，最终钢丝绳损伤到何种程度需要人工核查确认。因此此类有叫电子监测式、也有叫傻瓜式。但目前此类设备存在一个报警门限不好设定的缺陷。容易导致误报和漏报等报警不准情况。

2．智能化的仪器设备

这类设备通过电脑来检测、存储和分析检测数据，操作相对复杂一些，对人员有一定要求，使用人员需要学习如何来分析检测数据。这种设备比较适合有一定电脑知识的绳检人员使用，检测效率高，检测精度、准确性高，能给出全绳的详细检测数据，能自动生成检测报告，并给出损伤或缺陷统计数据。设备分析功能强，能定量检测钢丝绳金属截面积损失，定量分析断丝。还能根据检测曲线的发展趋势，分析钢丝绳损伤发展的速度和趋势，进而准确的预测钢丝绳的使用寿命。

3．网络化的仪器设备

这类设备通过网络对钢丝绳进行远程集中管理和集中检测，将钢丝绳检测作为整个设备监控的一部分，提高了整个设备的安全性。这类设备相当于监测系统的一个前置智能仪器。需要检测时连上网络即可进行检测。操作此设备需要有电脑知识和网络知识，仪器操作相对简单，分析和处理与智能仪器相近。同时还具有简单化仪器的特点。

4．多功能化的仪器设备

    这类设备采用多种传感器和多种方式，尽可能多检测反映钢丝绳损伤状况的信息，通过不同方法和不同传感器优势互补、取长补短，尽可能全面的反映钢丝绳损伤状况，来弥补仪器的局限性，从而达到对钢丝绳科学而准确的检测。目前只有国外有此类仪器。国内还没有开发出此类仪器设备。

四．钢丝绳无损检测仪器应明确给出LMA和LF参数指标

当前国内很多厂家给出的仪器参数指标大多没有可比性，其主要原因是由于没有统一的标准，所以导致各厂家给出的指标不一致。因此不同仪器之间很难具有可比性，这给用户选择仪器带来了不便。美国E1571-01标准²提出了铁磁性钢丝绳电磁检测的原理和仪器校准和检测要遵循的方法和规范，遵循该标准可以解决不同仪器之间的可比性问题，以及仪器校验问题、现场检测问题和仪器存在的局限性问题。

E1571-01标准第3章定义的LMA检测参数和LF检测参数，是所有钢丝绳电磁无损检测仪器都存在的、反映仪器局限性的两项基本参数指标。与断丝、变形、磨损、锈蚀、疲劳等损伤相关的参数指标都是从LMA和LF检测参数直接或间接分析得出的。这两个参数指标是仪器最基本的参数指标，更有实际应用的意义。因此仪器在给出LMA参数时，必须给出仪器的LMA精度指标。还要给出实际检测钢丝绳时，存在的局限性指标、LMA定量检测指标。在产品标准中还要有相关的检测方法说明。

仪器在给出LF参数时，由于此指标是定性检测，所以可以不给出具体精度，但要给出实际检测钢丝绳时，存在的局限性指标、LF定性检出能力。在产品标准中还要有相关的检测方法说明。

在E1571-01标准中用第6章和第10章两个章节，详细说明了对这两个参数指标的测试方法。同时，第7章也指出了LMA和LF检测的局限性。因此，这两个参数指标既反映了仪器的性能，也反映了仪器的局限性，同时也使得不同仪器之间在同样试验条件下具有了可比性。由此可以看出这两个参数指标是仪器最基础的、有可比性的、反映仪器性能和局限性的重要参数指标。因此，钢丝绳电磁无损检测仪器应该提供这两个参数指标。国外主流产品都有相关的技术参数，如下图1所示方框内技术指标。

有些仪器提供了LMA检测灵敏度和LF检测灵敏度，但没有按E1571-01标准要求进行测试，既没有给出断口的最小宽度，也没有给出适用的范围，这样的指标局限性很大。

一．加强基础设施建设，建立标准的对比试样、测试平台和测试规范

影响检测结果质量的三个要素是：①检测使用的仪器，②操作人员的素质，③检测规程和方法。任何一个要素出了问题，都可能引起严重的后果。

“仪器操作人员”可以按GB/T 9445《无损检测-人员资格鉴定与认证》要求持证上岗。“检测规程和方法”可以参考国家标准《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》中的有关要求去做。如何衡量检测使用的仪器？国内目前还没有相关标准和检验机构，也是目前国内钢丝绳无损检测设备发展比较混乱的重要原因。

随着国家标准《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》的出台，以这个标准为出发点，按照标准中关于LF和LMA检测法的定义、描述和检测方法，在权威机构建立标准的比对试样、测试平台和测试规范。这对确保钢丝绳无损检测设备质量、确保钢丝绳无损检测结果的准确性，确保在用钢丝绳的安全意义重大。同时也是符合仪器厂商、检测机构和最终用户的根本利益。国家应该大力投资加强这类基础设施建设，积极推动标准化进程，以标准规范市场。只有让标准与实践相结合，在实践中不断修改、完善和发展，做到良性循环。

金属制品对比-选购-经验篇：选择便携式钢丝绳探伤仪需要对钢丝绳探伤仪的基本原理要有所了解，需要了解其性能指标是否合理、严谨、可信等等。

如何选择便携式钢丝绳探伤仪

在索道、矿山、冶金、起重、港口、石油、水电和建筑等领域，钢丝绳有着大量的应用。由于钢丝绳检测是一项复杂的工作，多数单位往往难以做到正确的损伤检测，对存在的安全隐患难以及时发现，严重时钢丝绳一旦断裂将危及人身和设备安全。

另一方面，钢丝绳无损检测仍然是一个世界性的难题。这主要表现在：由于受电磁检测方法的局限，断丝数还难以定量检测。一些缺陷还需借助人来分析、判断，才能确定钢丝绳损伤的程度。国内专家对钢丝绳探伤仪的看法也不太一致，目前国家尚未正式出台钢丝绳探伤仪的标准，生产厂商使用的都是企业标准。面对市场上各种品牌的钢丝绳探伤仪，对多数不太了解钢丝绳探伤仪的用户来说往往难以选择。下面提供一些建议仅供参考：

1．对钢丝绳探伤仪的基本原理要有所了解。

目前，国内、外钢丝绳探伤仪的检测原理基本上都是采用电磁检测方法，将钢丝绳充磁，通过对钢丝绳缺陷处的漏磁或磁通的变化来检测钢丝绳的损伤。如：断丝、磨损、锈蚀、变形等。

美国ASTM E1571-2001《铁磁性钢丝绳电磁检查方法》标准的第3章明确给出了如下定义：

3.2.1 双功能仪器——一种钢丝绳NDT检测设备，它可以在一条通道上检测并显示金属横截面上的变化，而在另一条通道上检测并显示局部损伤，这种装置可以是纸带图形记录仪或者其它合适的设备。

3.2.2 局部损伤（LF）——钢丝绳上不连续的缺陷点，比如钢丝绳上的断裂点、锈蚀点、磨损槽以及在其它的物理条件下造成的能降低钢丝绳整体性能的局部变化。

3.2.3 金属横截面积损失（LMA）——一种衡量金属横截面积损失的相对比较测量方法，用仪器测出一个参考点，即可以代表金属最大横截面的点，用被测点与之比较即可。

该标准第4章进一步指出：在恒定磁场中，测量主磁通变化的磁通检测法可用于测定金属横截面积变化（输出为LMA曲线）；测量由钢丝绳中不连续（例如断丝）所引起的漏磁场的漏磁检测法可用于测定局部损伤（输出为LF曲线）。其中只有LMA的检测结果与金属横截面积损失程度满足线性关系，可以实现定量检测。

2．性能指标是否合理、严谨、可信。

由于国家尚未正式出台钢丝绳探伤仪的标准，因此各个生产厂商给出的性能指标一般都不太相同，用户难以横向比较。用户可以参考国标GB/T21837-2008《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》的要求。我们建议钢丝绳电磁检测设备应提供以下参数指标：

◆局部损伤（LF）检测灵敏度：是衡量LF检测局限性的重要指标。

◆金属截面积损失（LMA）检测灵敏度：是衡量LMA检测局限性的重要指标。

◆金属截面积损失（LMA）重复误差：是衡量LMA定量检测重复性的重要指标，是LMA示值误差的一部分。

◆金属截面积损失（LMA）线性误差：是衡量LMA定量检测线性度的重要指标，是LMA示值误差的一部分。

◆钢丝绳金属横截面积损失（LMA）示值误差（简称LMA示值误差）：是衡量仪器在量程范围内LMA显示误差的重要指标。该指标是依据GB/T21837-2008，采用钢条对比式样，运用抽取钢条或钢丝来减少金属截面积的方法得出LMA示值误差。LMA示值误差是用来衡量仪器本身检测LMA的精度。

◆钢丝绳金属横截面积损失线性误差（简称钢丝绳LMA线性误差）：LMA示值误差检测的不是钢丝绳上实际的损伤，因此该指标只是用来衡量仪器本身检测LMA的精度，不能作为检测钢丝绳LMA的精度指标；要检测钢丝绳的LMA，钢丝绳LMA线性误差最具有实际的意义，但该指标还要给出定量检测LMA线性误差所对应的LMA缺陷长度（或断口长度），这一指标是衡量仪器检测钢丝绳LMA的重要定量指标。

◆检测钢丝绳直径范围：检测钢丝绳直径的上限和下限指标。

◆检测钢丝绳速度范围：检测钢丝绳速度的上限和下限指标。

另一个简单的方法：是看仪器给出的性能指标是否科学合理、严谨、可信。比如：准确性和重复性（有的叫准确率或测量误差）是钢丝绳探伤仪最重要也是最基本的指标。在给出这些指标的同时，还应给出适用的检测条件，如绳径范围、绳速范围、损伤类型和状况等。只有这样得出的性能指标才是有实际意义的，只在特定情况下得出的结论不具有通用性，也就不合理、不严谨、不可信。

再有就是要看性能指标是不是在钢丝绳上检测得出的，在钢管、钢棒等均匀材质得出的结果，往往与在实际钢丝绳上得出的结果相差较大。

最后也是最重要的一点，有些厂商为了吸引用户而夸大钢丝绳探伤仪的检测能力和性能指标，用户购买实际使用以后，发现达不到厂商的承诺，甚至误报和漏报，进而对钢丝绳探伤仪产生了怀疑。

性能指标不能只看厂家的说明，而要看相关部门的检测报告。目前钢丝绳探伤仪国内还没有归口管理，也就是国家还没有授权检验单位和管理部门。有些仪器厂家出据的检测报告是委托一些行业的检验机构做的检测报告，由于国家没有授权，因此检测报告的权威性很难保证。因为委托检测只对委托检测的项目负责，至于委托检测的项目是否科学合理，检验机构是不服责任的。因此检测报告只是反映委托检测项目的性能指标，并不能代表仪器就能满足用户要求。

3．选择仪器首先要看重复性，其次才是检测的灵敏度和精度。

重复性是一个仪器最基本的要求，如果仪器重复性不好，即在同样的钢丝绳损伤下，不同时间、不同地点、不同人员检测出来的结果不一样，这样的仪器就算灵敏度和精度再高也很难使用。

在重复性满足要求的情况下，就要比较仪器的精度和灵敏度。另外还要看仪器的检测功能，仪器能够检测的损伤种类越多，越方便分析损伤性质。目前多数采用LMA和LF联合检测法来检测不同的损伤。

直接检测钢丝绳直径的方法目前还不成熟。

4．仪器检测结果要具有客观性和可比性。

仪器标定和检测应尽量不受人为和环境因数影响，这样检测的结果才更客观、准确。另一方面，钢丝绳损伤情况非常复杂，只给出检测结论是不够的，保存检测原始数据是非常必要的。原始数据的显示形式一般采用曲线形式，曲线可以直观反映损伤的类型、分布和程度。如图三所示，可以非常直观地看到钢丝绳前部的两处磨损的位置和程度（LMA），另外还有两处断丝

5．不要迷信数字处理，正确定位钢丝绳探伤仪的能力。

钢丝绳探伤仪可以在LMA曲线和LF曲线上反映出钢丝绳的断丝、磨损、锈蚀、松股和变形等损伤。但到目前为至，还没有一个很好的数学模型，可以解决上述所有损伤的自动认别和定量指示。

当然，为了使仪器更容易使用，对检测数据做一些必要的处理和分析，甚至直接给出损伤的性质和程度也是必要的。如图五所示是一个损伤智能分析统计及结果显示窗口。但用户应该认识到任何数字处理只能减少信息量，不可能增加信息量。这就意味着：智能分析处理会过滤掉大量的信息，也难以避免的会有一些有用的信息，造成错判、漏判。任何损伤智能分析只是一个辅助分析的手段，用户不要迷信数据处理，更不能完全依赖仪器给出的简单结论，对关键性的损伤必须人工核实

好的钢丝绳探伤仪必须能够最大限度的记录下钢丝绳的所有信息，包括检测原始数据和运行状态，具有曲线缩放、移动、测量、对比分析、损伤智能认别的能力，还要有实时显示和损伤定位的能力，以便于绳检人员对钢丝绳损伤做出正确判断。

6．售后服务和技术支持非常重要。

钢丝绳检测是一项复杂的工作，购买了钢丝绳探伤仪仅仅是有了检测的工具，要想使用好这个工具还必须有专业的检测人员和损伤分析、评估人员。一个优秀的钢丝绳损伤分析和评估人员需要有扎实的理论基础和长期的实践经验，目前多数用户缺少这样的人员。能否为用户培养出合格的检测与评估人员，是对生产厂家的售后服务和技术支持的一个考验。

另一方面，用户也要对钢丝绳无损检测有一个正确和全面的认识，要对钢丝绳探伤仪有一个正确的定位。钢丝绳检测是一项复杂的工作，钢丝绳损伤种类多，仅凭仪器检测有时还是不够的：ISO4309-起重机钢丝绳检验和报废规范中对钢丝绳的检测项目多达11项（断丝的性质和数量，端部的断丝，断丝的附近组合，断丝的增长率，单股的断裂，绳径的减少，弹性降低，外部和内部磨损，外部和内部腐蚀，变形，由于热量或电弧引起的损坏，永久性延伸的增加率）。目前无损检测能够做到断丝、变形、松股定性和定位检测、对磨损和锈蚀能够定量检测，对钢丝绳的直径、弹性、接头和端部无法检测，还达不到ISO4309中对钢丝绳检测的全部要求，所以人工检查还是必要的。

自称钢丝绳探伤仪可以解决钢丝绳全部检测要求的人，一定不是一个懂技术的专业人员。同时也要看到：钢丝绳无损检测确实要比单纯人工的检查可靠的多，而且效率高、准确性高。这为逐步建立钢丝绳检测数据库和专家诊断系统提供了前提条件，有利于使钢丝绳检测更加科学、准确、公正和权威，为科学决策提供可靠依据。逐步建立行业规范和国家标准来引导市场的健康发展，加强与用户、厂家以及科研院、所和学校的合作，共同建立起一套科学合理的检测方法和标准。