簡介一般用鋼纜

劉澤山  技師

工程施工中常需要作吊運材料或設備的工作，不論是吊掛或綑綁，一般常常使用到鋼纜。由於使用次數頻繁，關於鋼纜的基本認識，對於施工的安全或可靠度，至關重要。

鋼纜亦稱鋼絲索、鋼繩或是鋼索等，工地習慣稱之為鋼索。鋼索是由數條至數十條鋼線(絲)或稱素線，纏繞組織成一股(strand)，再由數股纏繞成一條鋼索。如圖1(a)是由6股，每股7條鋼線組成的鋼索，以6X7表示[2]。但根據不同的需求，鋼絲與每股皆因纏繞的方式不同，會表現出各種不同的特性。鋼絲與鋼絲間是以點狀接觸者稱為交叉撚，呈面狀接觸者稱為平行撚。交叉撚伸長率較低，平行撚耐磨損；以逆時針方向撚成者稱為S撚，反之則為Z撚。所以分別有鋼絲的S、Z撚與各股組成鋼索時的S、Z撚。合起來就有四種，如圖2所示。如果鋼絲撚法與鋼股撚法相反者，稱正常撚，如ZS或SZ。相同者則稱蘭氏撚(LANG’S LAY)如SS或ZZ。一般在現場看到的以ZS撚者較多，但蘭氏撚較為緊密，較正常撚強度高。

鋼線或鋼絲數量較少時，以單層方式撚成一股。鋼絲數量較多時，則必須纏繞多層。當層數一多時，鋼線間難免會有較大的縫隙，如果分別用不同線徑來做各層的纏繞時，可得較密貼的效果，故又稱緊密型(SEAL TYPE)(圖1 b)。但如果是同層間，以不同線徑的鋼絲纏繞，來達到密實效果者，則稱為華氏型(WARRINGTON TYPE)(圖1c)。如果將同層間較小線徑的鋼絲，改以纖維索(麻芯)填充時，則稱為填充型(FILLER TYPE)(圖1 d)。若將華氏型與緊密型合併，則成為華氏緊密型(圖1 e)。

鋼索按照鋼線的強度，根據CNS[1]分成五種如表1，鋼絲的強度相當的高，所以鋼絲大都經過熱處理或冷加工的方法，來達到高的強度。但是鋼索表現出的卻是柔韌且可彎曲的性質。其主要的原因，就在於鋼絲與鋼絲間，以及每股間的伸縮滑動。所以鋼絲數越多或股數越多者越柔軟，但相對磨損也越快。滑動造成的摩擦會導致鋼索的磨耗，再加上鋼絲間與鋼股間的縫隙，容易造成外界有害物質的滲入，所以鋼絲與鋼股間的潤滑與保護，就相當的重要。

圖1(a)~(e)，中間處並非空心，而是纖維芯或稱麻芯，作為各股線纏繞的中心。一般常見的鋼纜外圍纏繞的股線均為雙數，以使組成的鋼纜較接近圓形。麻芯除了保持各股的相對位置外，並充滿了保護及潤滑的油脂。一般潤滑使用石蠟油(紅色)或瀝青(黑色)一類的物質。在鋼索彎曲或受力伸長時，這些油脂就會因擠壓而向外滲出而起保護作用。當鋼索使用時間一久，當然油脂會逐漸耗盡，就必須以外加的方式，以避免鋼索生鏽及保護鋼索。如果在中心使用了鋼股或鋼索來代替纖維芯時，則稱為鋼纜芯鋼索，CNS以IWRC(Independent Wire Rope Core)表示，例如圖1(f)所示。也有國外規範，會將中心以鋼索取代者，另以IWSC(Independent Wire Strand Core)標示。使用鋼纜芯鋼索，可得較佳的形狀穩定性與較低的伸長率。

鋼索的強度大約等於鋼絲強度的總和除以1.1~1.4。股數越多或採用鋼纜芯鋼索者係數較高。鋼索破壞強度(噸數)在一般情形下，可以直徑(mm)的平方除以20來估算。當然實際使用時，必須除以一定之安全係數。例如作為吊掛使用時規定取安全係數6[5]，所以吊掛用鋼索所能承載的噸數，約等於直徑(mm)的平方除以120。也就是一條12mm的鋼索，可以負擔的吊掛荷重大約為1.2噸。

鋼索受力後不管是S撚或Z撚，基本上都會有旋轉的趨向，股數越多自轉性越大，蘭氏捻又大於正常撚，所以有所謂不自旋鋼索。在多層的鋼索中，將內外層的鋼股撚向相反。但這種方式，雖然可避免掉自旋的問題，但在內部的層與層間會發生一定程度的磨耗，因用目視在外觀上無法檢驗，使用上必須小心。一般檢驗不自旋鋼索，常以聽聲音的方式來辨別，也就是用手去彎曲鋼索，然後聽內部是否有雜音的方式，去辨識內部鋼絲是否有磨損的問題。

鋼索的檢查標準如圖3。其相關安全衛生規定[4]：一、撚間素線有10%以上截斷者；所謂一撚指鋼索一股旋轉360度的長度(六股的話就是六個間隔，照片1))。所以以一條6X7的鋼索來說，在這長度內有5條鋼絲斷掉，鋼索就要廢棄了。二、直徑減少公稱直徑的7%；也就是直徑10mm的鋼索，以游標卡尺量測時，如果只有9.3mm的話，鋼索就不能再使用了。不過請注意，鋼索直徑是以量測外接圓也就是最大的外徑才是正確的(圖4)。三、其他情況如扭結(Kink)、糾纏、嚴重鏽蝕或變形等情形時，使用上都有安全的顧慮。

參考資料

1. 「CNS 941 G3011 鋼纜」，中央標準局，104.7.15。

2. 「松和工業股份有限公司型錄」。

3. 「IOSH安全資料表 鋼纜」，勞動部勞動及職業安全衛生研究所，103.6.10。

4. 「職業安全衛生設施規則」，勞動部，103.7.1。

5. 「起重升降機具安全規則」，勞動部，103.6.25。

表1  鋼纜線種類[1]

照片1  鋼索的外觀及一捻的長度		圖1  (a)6X7的鋼索、(b)緊密型6XS(19)、 (c)華氏型6XW(19)、(d)填充型6XFi(25)、(e)華氏緊密 型6XWS(26)、(f)緊密型鋼纜心IWRC 6XS(19)[2]。
圖2  鋼索的撚法(由左至右ZS,SZ,ZZ,SS)		圖3  鋼索檢查標準
圖4  鋼索直徑的量測方法