专利名称：一种复合结构捻制的钢丝绳的制作方法
技术领域：
本实用新型 涉及钢丝绳技术领域，特别涉及一种复合结构捻制的钢丝绳，用于油 田井架起升专用的钢丝绳。
背景技术：
目前，油田井架起升作为油田特殊作业，在油田钻井开始和结束时，用来起升井架 的一种特殊作业。由于井架自身质量大，为减轻起升设备的自重，要求起升的设备滑轮系统 尽可能小，因此要求钢丝绳具有良好的柔软性和较高的破断拉力。另外，井架起升时两根钢 丝绳同时使用，要起升平稳，要求钢丝绳结构稳定，伸长率小。由于该作业仅在每口井的开 始和结束时使用，钢丝绳使用频率小，周期长，因此要求钢丝绳必须具有良好抗腐蚀性能， 以便长时间放置后再次使用。我国油田井架起升用钢丝绳传统的结构是6X61 (M)-FC，该结构钢丝绳易出现跳 丝、股丝松动、结构稳定性差、钢丝绳破断拉力低等缺陷。由于该结构股各层钢丝之间呈交 叉捻接触状态，丝与丝之间接触面积小，接触应力大，因而钢丝绳的安全性能和使用寿色比 较低。同时由于6X61 (M)-FC结构钢丝绳中，股属于多工序交叉捻制，其主股需四次捻制， 不但生产周期长，效率低，而且在生产外层股时，内层股极易分层，出现股丝松捻现象，需要 将内层股放置在专用翻身架上不定期加捻才能完成生产。在合绳时，钢丝绳绳面跳丝缺陷 时有发生，产品合格率很低。使用该结构钢丝绳不但给油田带来较大损失，经常使用不到8次后就报废；而且 由于钢丝绳存在表面跳丝等缺陷，钢丝绳加工成索具后，多次由于表面缺陷给安全生产带 来很大隐患而停止使用，我国出口国外的钻机多次因井架起升大绳出现表面缺陷而影响钻 井正常使用，不但给用户而且给钢丝绳生产厂家带来巨大的经济损失。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种复合结构捻制的钢丝绳，即6X97SWSNS-FC复合 结构钢丝绳作为油田井架起升专用，提高钢丝绳结构稳定性和柔软性能，同时使钢丝绳金 属密度和承载能力有较大提高，增加钢丝绳的破断拉力；并延长钢丝绳使用寿命和作业安 全性。本实用新型采用的技术方案是复合结构捻制的钢丝绳，主要由6根复合结构股 绳和1根纤维绳芯组成，6根复合结构股绳是由内层的49SWS和外层的48S复合而成，股绳 共有97根钢丝，即股绳是在1根中心丝的外部捻制6层钢丝。结构为6X97SWSNS-FC。所述的股绳的结构为97WSNS(1-8-8+8-16/24-24)复合结构。即股绳的内部有捻 制的49SWS(1-8-8-8+8-16)结构股绳，在49SWS(1-8-8-8+8-16)结构股绳的外部有二次捻 制的两层平行捻钢丝。49SWS (1-8-8-8+8-16)结构股绳由1根中心钢丝、8根内层钢丝、8根 次内层钢丝、8根次外层大丝、8根次外层小丝和16根外层钢丝在筐蓝式捻股机上一次捻制 成型。在49SWS(1-8-8-8+8-16)结构股绳外部有24根内层钢丝和24根外层股外层钢丝。49SWS(1-8-8-8+8-16)结构股绳与外层股内层钢丝之间为点、线复合接触；外层股内层钢 丝与外层股外层钢丝之间为线接触。复合结构捻制的钢丝绳的表示“6X97SWSNS-FC”和股绳“1-8-8-8+8-16/24-24” 和股绳“49SWS (1-8-8-8+8-16) ”的表示方法是采用国家标准规定的《钢丝绳-术语、标记和 分类》的表示方法，本领域技术人员能理解。股绳的制备方法股绳分两次捻制，第一次是捻制49SWS (1-8-8-8+8-16)结构股 绳，第二道工序是以第一次捻制的股为中心，外层再捻制两层钢丝，每层钢丝24根，外层钢 丝及次外层钢丝接触方式西鲁式。两道工序之间两层钢丝的接触状态为点接触(即第一道 工序外层16根钢丝和第二道工序内层24根钢丝为点、线复合接触，属于复合结构捻，用符 号N表示)。为保证整根股中97根钢丝紧密接触，股绳生产中不出现跳丝及股丝松动等缺陷， 要求内层股径在理论计算的基础上直径加大1.5%。为保证钢丝绳使用过程中受力均勻 一致，要求外层股外层钢丝的捻角为18.3°，第一道工序生产的内层股外层钢丝的捻角为 18. 5°。纤维绳芯是由普通5根纤维绳在筐蓝式合绳机上捻制的纤维绳芯(按其工艺特 点，也可以叫做麻缆)。纤维绳芯的结构为1-4。由1根中心纤维绳和4根外围纤维绳组成。 纤维绳缆中各纤维呈不规则状态。为保证麻芯有足够的支撑作用，并使钢丝绳在预张拉后 伸长量较小，纤维绳芯捻制时必须使用后变形器和定径辊，保证其有足够的强度和硬度。针对油田井架起升的特殊作业方式及对产品性能的要求，设计出一种复合结构捻 制的钢丝绳来替代6X61-FC,采用平行捻代替交叉捻，减少股绳生产工序，提高各层钢丝的 结构稳定性为总体思路；用两次平行捻股绳进行组合设计的方法，经研究、开发和多次现场 试验，开发出了针对油田井架起升作业用的6 X 97SWSNS-FC新型特殊复合结构钢丝绳。本实用新型的有益效果本实用新型复合结构捻制的钢丝绳与普通钢丝绳相比 主要有以下优点复合结构捻制的钢丝绳具有良好的稳定性能和柔软性能，钢丝绳中丝与 丝之间基本上呈平行捻状态接触，金属密度增加，承载能力提高，钢丝绳的破断拉力明显增 加。由于钢丝之间呈平行捻接触状态，钢丝之间接触面积大，接触应力小，抗疲劳性能好，因 而钢丝绳使用寿命长。其次由于钢丝之间呈线接触状态，股结构稳定好，其使用的安全性能 明显提高，适合70. Omm以上规格的钢丝绳。(1)钢丝绳破断拉力高，比6X61 (M)结构钢丝绳高10% ；(2)钢丝绳结构紧密，稳定性好；(3)钢丝绳的柔软性优；(4)钢丝绳结构伸长小；(5)钢丝绳抗疲劳性能及使用寿命高，比6X61 (M)结构钢丝绳使用寿命高40%以上。
图1是本实用新型复合结构捻制的钢丝绳结构横剖面示意图。图2是钢丝股的结构横剖面示意图。图中，1-股绳，2-纤维绳芯，1. 1-中心钢丝，1.2-内层钢丝，1.3-次内层钢丝，1. 4-次外层大丝，1. 5-次外层小丝。1. 6-外层钢丝，1. 7-外层股内层钢丝，1. 8-外层股外 层钢丝。
具体实施方式
实施例1 以一根结构为6X97SWS+FC，直径为76. Omm的复合结构捻制的钢丝绳为
例，对本实用新型作进一步详细说明。参阅图1。本实用新型复合结构捻制的钢丝绳，股绳由6根直径25. Omm股绳1的 围绕1根纤维芯2捻制(右交互捻)而成。6根复合结构股绳1是由内层的49SWS和外层 的48S复合而成，股绳1共有97根钢丝，即股绳1是在1根中心丝的外部捻制6层钢丝。结 构为 6X97SWSNS-FC。所述的股绳1的结构为97WSNS(1-8-8+8-16/24-24)复合结构，由97根钢丝分两 道工序捻制而成。即先捻制内层股，股绳直径为15. 9mm的49SWS(1-8-8-8+8-16)结构股 绳，再在49SWS(1-8-8-8+8-16)结构股绳的外部捻制外层股内层钢丝1. 7与外层股外层钢 丝 1. 8。第一道工序捻制49SWS (1-8-8-8+8-16)结构股绳直径为15. 9_。有1根中心钢丝 1. 1直径为2. 00mm、8根内层钢丝1. 2直径为1. 17mm、8根次内层钢丝1. 3直径为2. 30mm、8 根次外层大丝1. 4直径为2. 10mm、8根次外层小丝1. 5直径为1. 60mm和16根外层钢丝1. 6 直径为2. 45mm，在筐蓝式捻股机上一次捻制成型。在捻制时使用专用的分线盘和3个大小 不同逼丝环一次捻制，逼丝环孔型尺寸，由内到外分别是5. 0mm、9. 30mm和12. 8mm。第二道工序在49SWS (1-8-8-8+8-16)结构股绳外部捻制48S结构股，即24根内层 钢丝1. 7丝径为2. 23mm和24根外层钢丝1. 8丝径为2. 70mm。49SWS (1-8-8-8+8-16)结构 股绳与外层股48S的内层钢丝1.7之间接触状态并为点、线复合接触；第二道捻股工序中内 层钢丝1. 7与外层股外层钢丝1. 8之间为西鲁式线接触。复合结构捻制的钢丝绳的直径为 76. 0mm。在股绳生产时，必须使用筐蓝式捻股机，内层股放置在可以翻身的放线架上，以防 止生产外层股时，在中心位置的内层股松捻起包。1根纤维绳芯2的直径为37. 5mm，捻向左。纤维绳芯是由1根直径为14. 8mm的左 捻纤维芯为中心，外面再捻制4根直径为15. 4mm的右捻纤维芯，在合绳机上一次捻制成直 径为37. 5mm的左捻纤维绳芯，其捻距为140mm。纤维绳芯捻制时不进行预变形处理，但使用 后变形器和定径辊，保证整个纤维绳股间紧密接触。
权利要求一种复合结构捻制的钢丝绳，主要由6根复合结构股绳(1)和1根纤维绳芯(2)组成，其特征在于6根复合结构股绳(1)是由内层的49SWS和外层的48S复合而成，股绳(1)共有97根钢丝，即股绳(1)是在1根中心丝的外部捻制6层钢丝，结构为6×97SWSNS-FC。
2.根据权利要求1所述的复合结构捻制的钢丝绳，其特征是所述的股绳 (1)的结构为97WSNS(1-8-8+8-16/24-24)复合结构，即股绳(1)的内部有捻制的 49SWS(1-8-8-8+8-16)结构股绳，在49SWS结构股绳的外部有二次捻制的两层平行捻钢丝 (48S/24-24) ,49SWS (1-8-8-8+8-16)结构股绳由1根中心钢丝(1. 1)、8根内层钢丝(1. 2)、 8根次内层钢丝(1.3)、8根次外层大丝(1.4)、8根次外层小丝(1.5)和16根外层钢丝 (1.6)在筐蓝式捻股机上一次捻制成型，在49SWS (1-8-8-8+8-16)结构股绳外部有24根内 层钢丝(1.7)和24根外层股外层钢丝(1. 8), 49SWS (1-8-8-8+8-16)结构股绳与外层股内 层钢丝(1. 7)之间为点、线复合接触；外层股内层钢丝(1. 7)与外层股外层钢丝(1. 8)之间 为线接触。
专利摘要复合结构捻制的钢丝绳，油田井架起升专用。特征是主要由6根复合结构股绳和1根纤维绳芯组成，6根复合结构股绳是由内层的49SWS和外层的48S复合而成，股绳共有97根钢丝，即股绳是在1根中心丝的外部捻制6层钢丝。钢丝绳结构为6×97SWSNS-FC。效果是结构稳定、金属填充系数大、破断拉力高、柔软性优、伸长率小等特点。钢丝绳在使用过程中，在槽底直径10倍钢丝绳公称直径滑轮上能够顺利缠绕，且包角≥180°。钢丝之间接触面积大，接触应力小，因而钢丝绳具有良好的抗疲劳性能。当钢丝绳受到负荷时能够使各层钢丝所受的力大致相等，因而显著延长钢丝绳使用寿命。
文档编号D07B1/10GK201627105SQ20102004691
公开日2010年11月10日 申请日期2010年1月14日 优先权日2010年1月14日
发明者康先智, 支宇堃, 王强, 秦万信, 许恩荣 申请人:咸阳宝石钢管钢绳有限公司