[发明专利]用于合成绳非破坏性试验的方法和适用于其中的绳

说明书

在使用期间，绳的性能降低。在一些应用中，例如当绳用作系泊缆时，绳遭遇拉-拉疲劳。即绳经受张力的循环提高和降低，且发现这有害地影响绳的性能。在其它应用中，例如当绳用于滑车上时，绳遭遇弯曲疲劳。即绳的性能在绳重复地经受弯曲时劣化。

绳使用者的一个关键顾虑是确定应替换绳的时间。然而，替换绳需要大量的成本和努力。不仅新绳的成本需要计算在内，而且还有与使用绳的装置停工时间有关的成本和与替换有关的劳动成本。因此，太快地，即基本在其寿命结束以前替换绳是不理想的。另一方面，绳破裂或者失效的情况是不可接受的，需要预防。

因此，在绳领域内，开发了在其使用时测试绳的性能，容许绳使用者确定应替换绳的时间的方法。在其使用时测试绳的性能在本领域中称为非破坏性试验。

本领域中已知的第一非破坏性试验是磁场试验，其中使待测试对象进入磁场，并通过绳中的磁漏面积检测缺陷的存在。另一方法是涡电流试验，其中使交变电流通过线圈，从而产生磁场。当线圈置于导电材料附近时，改变磁场引起材料中的电流。这些电流在密闭回路中行进并称为涡电流。涡电流产生其自身的磁场，可测量其并用于确定绳中缺陷的存在。

尽管上述方法显示出其在钢索中的价值，它们不能直接用于合成绳，因为它们依赖于绳的磁和导电性能。合成绳原则上在大量应用中替换钢索是非常有吸引力的，因为它们具有大量优点，包括对相同强度而言较轻的重量、对腐蚀的不敏感性和较低的维护需要。然而，对于用于高风险应用中的合成绳，要求测试使用中绳性能的方法的有效性。

合成绳的非破坏性试验方法是已知的。US 6,886,666描述了金属和合成承载元件的非破坏性试验。承载元件包含第一结构材料(其可以为合成纤维)和至少一种具有第二材料的元件，所述第二材料具有与第一材料不同的特性。

第二材料用于检测承载元件上的应变。

使用由不同材料制成的示踪纤维的缺点是用于评估承载元件的状况的示踪纤维固有地具有不同于第一结构材料的特性。

为克服该缺点，有利的是在绳内使用第二材料以评估绳的状况，所述第二材料具有或多或少与第一材料相同的特性和性能(例如关于绳中的机械性能和行为)。

本发明提供这种方法。

本发明涉及用于合成绳非破坏性试验的方法，其中使使用中的绳经受X射线、太赫兹、永磁场或电磁分析以测定图案，将分析结果与通过分析测定的标准图案对比，且对比结果用于确定绳是否适用，其中绳包含至少两类纤维，其中第一纤维类型具有与第二纤维类型的密度不同的密度，且其中第二纤维类型具有与第一纤维类型相同的聚合物材料，但具有高密度或低密度材料。

本发明还涉及适用于本发明方法中的绳，其中绳包含至少两类纤维，其中第一纤维类型具有与第二纤维类型的密度不同的密度，且其中第二纤维类型具有与第一纤维类型相同的聚合物材料，但具有高密度或低密度材料。

在一个实施方案中，标准图案和使用中绳的图案衍生自与绳结构有关的重复振荡图案，且两个图案之间的对比为通过使用绳导致的与绳结构有关的重复振荡图案变化的度量。这可如下阐明。大体上存在两类不同的绳，即平行绳，其中绳股平行排列，和结构绳，其中绳中的绳股通过机织、编织、加捻、搓扭、绞合、其组合以及本领域中已知的其它方法结合。在这些方法中，绳股形成绳中的规则振荡图案，其中确切的图案取决于所述绳的结构。

在生产以后，绳中的振荡图案在绳长度上是规则的。在使用期间，绳中的振荡图案可能发生变化。它们可例如通过将绳拉伸而拉长，或者它们可能由于绳用于滑车或其它设备上而变得不规则。因此，衍生自与绳结构有关的重复振荡图案的标准图案与衍生自使用中绳的图案之间的差可用作关于绳变化的指示，和关于使用期间绳劣化的指示。

在另一实施方案中，图案不直接衍生自绳中第二纤维类型的结构，而是它衍生自检测方法的信号输出(例如衍生自图像处理或尖峰分析)。该输出可例如为衍生自测量信号的信号图案、光谱或图像、信号振幅或频率变化，其由X射线、电磁、永磁场或太赫兹技术得到。可将该信号图案与新绳的信号图案对比。例如，第二纤维类型的破损会中断测量信号，因此存在除新的未破裂绳外的另一图案。该实施方案的优点是本发明方法也可用于包含平行绳股的绳，例如所谓的UD绳(单向绳)。

在一个实施方案中，图案衍生自X射线透射数据。X射线透射的使用是有利的，尤其是因为它熟知用于其它应用以及用其可达到的技术中。另外，通过X射线透射得到的图案可直接显示绳的重复振荡图案。通过X射线透射产生的数据分析依赖于密度差的检测。于是，绳对用于本发明方法中的合适性可通过提高绳中第一与第二纤维类型之间的密度差改进。