GB/T 8358—1987國家標準的名稱是《鋼絲繩破斷拉伸試驗方法》,該標準于2006年和2014年修訂了兩次,并將標準名稱修訂為《鋼絲繩實際破斷拉力測定方法》,2023年又對該標準進行了修訂,標準名稱修正為《鋼絲繩破斷拉力測定方法》,并于2023年5月23日發布,2023年12月1日開始實施。鋼絲繩具有較高的抗拉強度、抗疲勞強度和抗沖擊韌性,能夠承受多種載荷及變載荷的作用,廣泛應用于冶金、機械、建筑、運輸、航海、航空航天、石油、海洋工作等諸多領域[1]。在實際應用中,受多種因素的影響,鋼絲繩發生破斷導致事故的情況時有發生,甚至給相關方造成嚴重損失。為了保障鋼絲繩使用的安全性,防止因破斷而造成嚴重事故,鋼絲繩破斷拉力的科學測定尤為重要[2]。

GB/T 8358—2023（以下簡稱新版標準）參考了ISO 3108：2017《鋼絲繩 試驗方法 破斷拉力的測定》,在術語定義、試樣制備、結果判定、安全等方面比GB/T 8358—2014（以下簡稱舊版標準）有技術改進。雖然新版標準的前言對上述修訂內容進行了一些描述,但不夠詳細。筆者所在單位主持了ISO 3108：2017國際標準的制定,該國際標準已經被英國、德國、韓國和巴西等國家等同采用為國家標準。筆者詳細介紹了修訂內容的技術要點,以幫助廣大檢測人員正確理解標準,準確掌握相關技術要點,為提高試驗的有效性和獲得穩定可靠的試驗結果打下扎實的基礎。同時,文章有助于口岸檢測機構更加有效地對進口鋼絲繩進行質量監管,真正發揮其把關服務的作用。

1. 術語和定義

新版國家標準共有9個術語,新增加的3個術語和定義是：最小破斷拉力、實測破斷拉力和灌漿料澆注法,并對合金澆鑄法、樹脂澆注法、套管壓制法和纏繞法4個術語的描述進行了部分修訂,使其更加簡要,具體如表1所示。

灌漿料澆注法是GB/T 8358—2023標準提出的一種制樣方法,具體制備方法在附錄A中詳細描述。

2. 試樣

2.1 試樣長度

新舊版國家標準對試樣長度的要求與ISO 3108：2017國際標準一致。

2.2 試樣制備

新標準參考國際標準,對不同制樣方法的應用范圍進行了規定,如表2所示。

GB/T 8358—2023簡化了合金澆鑄法和樹脂澆注法試樣制備的流程,合金澆鑄法參考GB/T 30588《鋼絲繩繩端 合金熔鑄套接》、樹脂澆注法參照YB/T 4615—2017《鋼絲繩繩端樹脂套接》的規定。ISO 3108：2017中合金澆鑄法和樹脂澆注法均參照ISO 17558：2013《鋼絲繩 套接法 熔融金屬和樹脂套接》標準執行。

（1）直接夾持法。直接夾持法簡單快捷,也是最常用的試驗方法之一,常被有經驗的檢測人員采用,但直接夾持法對鋼絲繩表面的損傷也比較大,因而直接夾持法一般適用于單股鋼絲繩。對于其他結構的鋼絲繩,如果鋼絲繩斷裂位置在有效部位,也可采用直接夾持法。為防止鋼絲繩的表面損傷,試驗人員一般使用襯墊材料（軟金屬如鋁片、銅片等）。

（2）纏繞法。纏繞法的優點是不需要對試樣進行復雜而繁瑣的加工,夾持的效果也比較好。但是,對于大直徑的鋼絲繩,其纏繞輪的直徑也要求很大,由于國家標準對試樣最小試驗長度有規定,因此采用纏繞法適用于直徑不大于20mm的鋼絲繩[3]。

（3）灌漿料澆注法。① GB/T 50448—2015《水泥基灌漿材料應用技術規范》表4.1.1中灌漿料的種類有4類（新版國家標準中引用標準號GB/T 50488—2015有誤,正確為GB/T 50448—2015）,不同的種類對應的技術指標不同,澆注及養護的要求不同,冬天試驗與夏天試驗要求不一樣,因此灌漿料澆注法需要專業技術人員進行指導方能實施。② 冬天對灌漿料抗壓強度的要求明顯高于夏天。③ 根據GB/T 50448—2015 附錄A3.1的要求,試樣制備時間遠大于55h,制備完成后還要完成抗壓試驗,達到GB/T 50448—2015表4.1.1及表4.1.2的要求,冬天采用該方法制備試樣的時間更長,人員要求更高。④ 需專業設備、場地和模具,以滿足制樣的要求。⑤ 抗壓強度試驗的儀器需滿足GB/T 17671—2021《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》中5.6.6節和5.6.7節的規定,測定方法按照GB/T 17671—2021中10.2節的方法進行操作,結果判定按11.2節的方法進行計算和報告。⑥ 由于試驗設備的技術發展,對于直徑小于20mm的鋼絲繩,采用直接夾持法或套管壓制法具有快速、高效、穩定性好等優點。除非大批量的鋼絲繩測試,灌漿料澆注法有一定的應用范圍。

2.3 試驗設備

GB/T 8358—2023增加了試驗設備測力系統的校準規程,同時明確了安全防護裝置的要求。新版標準僅對試驗設備提出了安全防護裝置的要求,但ISO 3108：2017的安全性要求更加全面,對人員、設備以及整個試驗過程都要求有足夠的安全措施,確保試驗的安全順利完成[4],具體如表3所示。因此,將來在國家標準修訂時,應按照國際標準的要求,對整個試驗全過程的安全措施制訂一個要求,確保人員安全。

3. 試驗結果

GB/T 8358—2023對判斷試驗結果是否有效規定為“距離夾頭6d或50mm（兩者取其小者）內破斷”改為“距離夾頭6d內破斷”,d為鋼絲繩直徑,與ISO 3108：2017標準一致,各標準試驗結果判定規則如表4所示。

對鋼絲繩破斷拉力測試斷距規定合理性的研究認為：舊版國家標準的有效性判定距離弱化了制樣因素對鋼絲繩破斷拉力降低的影響。其實鋼絲繩最終承載力主要靠單個捻距長度鋼絲繩承擔,因此,在鋼絲繩破斷拉力測定時,其斷裂位置距離夾頭的最小距離為一個鋼絲繩捻距是科學的,其大致等于6d[5]。歐盟標準、ASTM標準、日本標準的有效性判定距離均為6d,新版標準采用這一技術要求,有利于我國鋼絲繩的出口,也避免鋼絲繩破斷拉力測定的質量異議,同時也避免了進口鋼絲繩在實際應用中因結果判定產生的國際貿易糾紛。

4. 結論

鋼絲繩整繩破斷拉力試驗新舊版國家標準和國際標準主要有以下的技術變化。

（1）新版標準增加了最小破斷拉力、實測破斷拉力、灌漿料澆注法等3個術語,對合金澆鑄法、樹脂澆注法、套管壓制法和纏繞法等4個術語進行了簡化。

（2）增加了對試驗設備安全的要求。

（3）試驗結果有效性判據更改為“距離夾頭6d內破斷”,與國際標準、歐盟標準、ASTM標準、日本標準一致。

（4）ISO 3108：2017國際標準安全性要求更加全面,對人員、設備以及整個試驗過程都要求有足夠的安全措施,以確保試驗的安全順利完成。

（5）新版標準提出的灌漿料澆注法耗費時間長、工藝復雜、適用范圍小。

文章來源——材料與測試網