Drahtseilprüfung am Kran: Bruch, Verschleiß & Verformung erkennen
📌 Kernaussage: Bei im Betrieb befindlichen Kran-Drahtseilen muss das Seil sofort ausgetauscht werden, wenn einer der folgenden 6 Fälle eintritt: ① Die Anzahl der Drahtbrüche innerhalb einer Schlaglänge erreicht 10 % der Gesamtdrahtzahl (bei 6×37-Konstruktion ca. 19 Drähte); ② Der Verschleiß der äußeren Drahtdurchmesser beträgt ≥ 40 % oder die Nenndurchmesserreduzierung ≥ 7 %; ③ Plastische Verformungen wie Welligkeit, Käfigverformung oder Kernherausdrücken treten auf; ④ Äußere Korrosion zeigt deutliche Lochfraßbildung oder innere Korrosion führt zu Rostpulver-Austritt; ⑤ Das Seil wurde durch Lichtbogeneinwirkung oder Anlassen thermisch beeinträchtigt, sodass sich die Drahtfarbe verändert hat; ⑥ Im Befestigungsbereich des Seilendes treten Drahtbrüche oder schwere Schäden auf. Die tägliche Prüfung umfasst die Sichtprüfung auf Drahtbrüche und Verformungen bei jeder Schicht, die Messung des Durchmessers mit einem Messschieber alle 14 Tage sowie eine jährliche Magnetpulverprüfung (MRT). Die Ausführung erfolgt gemäß Kapitel 6 der Norm GB/T 5972-2016 (Abnahmekriterien) und Anhang A (Prüfprotokoll).
Im industriellen Kranbetrieb ist der Sicherheitszustand des Drahtseils unmittelbar für die Sicherheit von Personal und Anlagen verantwortlich. Statistiken zufolge stehen etwa 30 % der Kranunfälle im Zusammenhang mit dem Versagen von Drahtseilen. Dennoch fehlt vielen Wartungskräften vor Ort ein klares Bewertungskriterium dafür, ab welchem Verschleißgrad ein Drahtseil ausgetauscht werden muss – entweder wird zu früh getauscht und verursacht unnötige Kosten, oder das Seil wird mit Schäden weiterbetrieben und birgt so ein latentes Risiko. Dieser Artikel systematisiert auf Grundlage der Normen GB/T 5972-2016 „Krane – Drahtseile – Wartung, Instandhaltung, Prüfung und Stilllegung" sowie der internationalen Norm ISO 4309:2017 die sechs Arten von Stilllegungskriterien für Drahtseile und die Methoden der täglichen Prüfung. Ziel ist es, dem Leser ein praktikables Sicherheitsmanagementsystem für Drahtseile an die Hand zu geben.
Ab wie vielen Drahtbrüchen muss ein Kran-Drahtseil ausgetauscht werden?
Drahtbrüche sind die häufigste Versagensart von Drahtseilen. Wenn die Anzahl der Drahtbrüche innerhalb einer Schlaglänge (bei Kreuzschlagdrahtseilen in der Regel das 6-fache des Nenndurchmessers, also 6d) 10 % der Gesamtdrahtzahl erreicht, muss das Drahtseil sofort stillgelegt und ersetzt werden.
Am Beispiel der gängigsten Konstruktion 6×37+FC mit insgesamt 222 Drähten: Bei einem Schwellenwert von 10 % gilt das Seil als stillgelegt, sobald innerhalb einer Schlaglänge von 6d 19 bis 22 Drahtbrüche festgestellt werden. Die Schwellenwerte variieren je nach Seilkonstruktion:
6×19+FC-Konstruktion (Gesamtdrahtzahl 114): Stilllegung bei ≥ 12 Drahtbrüchen
6×37+FC-Konstruktion (Gesamtdrahtzahl 222): Stilllegung bei ≥ 19 Drahtbrüchen
8×19+FC-Konstruktion (Gesamtdrahtzahl 152): Stilllegung bei ≥ 16 Drahtbrüchen
35W×7-drehungsarme Konstruktion: Stilllegung bei ≥ 14 Drahtbrüchen (aufgrund nicht sichtbarer Innendrähte strengere Kriterien)
Besonders zu beachten ist, dass Drahtbrüche häufig im Biegebereich konzentriert auftreten, wo das Drahtseil über Rollen und Trommeln läuft. Ursache ist die maximale Zugspannung auf die äußeren Drähte bei der Biegung, die bei wiederholter Biegung zu Ermüdungsbrüchen führt. Bei der Prüfung sollte an der Stelle der stärksten Biegung über der Rolle eine Schlaglänge von 6d markiert und alle sichtbaren Drahtbrüche in diesem Abschnitt gezählt werden. Bei drehungsarmen Drahtseilen sind innere Drahtbrüche schwerer zu erkennen. Zeigt sich eine lokale Durchmesservergrößerung oder ein Austritt von Partikeln zwischen den äußeren Litzen, muss das Seil sofort aufgetrennt und der Innenzustand geprüft werden.
Relevante Normengrundlage: GB/T 5972-2016 legt in Abschnitt 6.2 die Stilllegungsanzahl für Drahtbrüche fest und gibt detaillierte Bewertungstabellen nach Seilkonstruktion und Triebwerksgruppe an. Für Drahtseile von Hubwerk und Wippwerk gilt die halbe Standardanzahl: Bei 6×37-Konstruktion ist ein Austausch ab ≥ 10 Drahtbrüchen in Betracht zu ziehen.
Ab welchem Durchmesserverschleiß darf ein Kran-Drahtseil nicht mehr verwendet werden?
Die Durchmesserreduzierung des Drahtseils ist ein weiteres häufiges Stilllegungskriterium. Gemäß GB/T 5972-2016 muss das Seil stillgelegt werden, wenn die Nenndurchmesserreduzierung mehr als 7 % beträgt oder der Verschleiß der äußeren Drahtdurchmesser 40 % des ursprünglichen Durchmessers überschreitet.
Zur Messung des Drahtseildurchmessers ist ein Messschieber mit einer Genauigkeit von 0,02 mm zu verwenden. An einem geraden Seilabschnitt sind mindestens 3 Positionen auszuwählen; an jeder Position wird der Durchmesser in zwei zueinander senkrechten Richtungen gemessen. Der Mittelwert aus 6 Messwerten ergibt den tatsächlichen Durchmesser. Wichtig: Die Messstellen dürfen nicht im Bereich von Seilverbindungen oder Seilklemmen liegen. Bevorzugt sind die Abschnitte zu wählen, die am häufigsten über Rollen und Trommeln laufen.
Das technische Team von Kelude hat aus der Praxis ein 3-stufiges Warnsystem für den Durchmesserverschleiß entwickelt:
① Durchmesserreduzierung < 3 %: Normalbetrieb, Überwachung des Trends im Rahmen der täglichen Prüfung
② Durchmesserreduzierung 3 %–5 %: Verstärkte Überwachung (Prüfintervall auf wöchentlich verkürzen), Verschleißursache analysieren, Ersatzseil vorbereiten
③ Durchmesserreduzierung 5 %–7 %: Kritischer Bereich erreicht – Austausch planen, bis zum Seilwechsel nur mit reduzierter Last betreiben
Der Verschleiß der äußeren Drähte äußert sich häufig als „Abflachung" der Drahtoberfläche – das Ergebnis langfristiger Gleitreibung zwischen Draht und Seilrille der Rolle bzw. Trommelrille. Bei stark verschlissenen oder zu eng dimensionierten Seilrillen wird der Außenverschleiß des Drahtseils zusätzlich beschleunigt. Daher sollte bei Auffälligkeiten stets auch der Zustand der Rillen an Rollen und Trommeln geprüft werden.
Darüber hinaus ist auch eine „scheinbare Durchmesservergrößerung" kritisch zu bewerten. Ergibt die Messung eine Zunahme des Durchmessers (mehr als 3 % über dem Nenndurchmesser), kann dies auf gequollene oder verrottete Seele oder auf durch innere Drahtbrüche verdrängtes Seilkernmaterial hindeuten. In diesem Fall ist das Seil sofort aufzutrennen und zu prüfen.
Die 6 Stilllegungskriterien für Kran-Drahtseile im Überblick
| Aussonderungsart | Beurteilungsnorm(GB/T 5972-2016) | Prüfverfahren undFrequenz |
|---|---|---|
| Drahtbruch über Grenzwert | 6dDrahtbrüche innerhalb Schlaglänge≥10%Gesamtdrahtzahl | Sichtprüfung je Schicht+Zählung halbmonatlich |
| DurchmesserVerschleiß | Nenn-Durchmesserreduzierung≥7% | halbmonatlichMessschieberMessung |
| KorrosionKorrosion | Tiefe der Oberflächenkorrosion≥0.5mmoderLitzeLockerung | Sichtprüfung halbmonatlich+Hilfslichtquelle |
| plastischVerformung | Welligkeit/Käfigverformung/Kernherausdrücken/Quetschung | Sichtprüfung des gesamten Seils je Schicht |
| Hitzeschaden | AnlassenFarbe/Zunder/LichtbogenbrandAbschrecken | Sichtprüfung je Schicht+Spezialprüfung nach Schweißarbeiten |
| Seilendschaden | BefestigungEnde2dDrahtbrüche oder starke Quetschung im Bereich | halbmonatliche Demontage und Prüfung der Seilklemmen |
Korrosion und plastische Verformung von Kran-Drahtseilen: Erkennung und Bewertung
Korrosion gilt als „schleichender Killer" für Drahtseile – insbesondere in feuchten oder säurehaltigen Umgebungen wie Chemieanlagen, Hafenterminals und Beizanlagen beschleunigt sich die Korrosionsrate um ein Vielfaches. Die Norm GB/T 5972-2016 unterscheidet zwischen äußerer und innerer Korrosion, die getrennt bewertet werden.
Die Bewertungskriterien für äußere Korrosion sind vergleichsweise eindeutig:
① Deutliche oxidationsbedingte Narbenbildung auf der Drahtoberfläche, Narbentiefe ≥ 0,5 mm
② Aufrauung und Auflockerung der Drahtoberfläche durch Korrosion; Rostpulver lässt sich mit dem Fingernagel abkratzen
③ Verringerung der Spalte zwischen den Litzen durch Korrosionsprodukte, wodurch der Seildurchmesser scheinbar „zunimmt"
Die Erkennung innerer Korrosion ist anspruchsvoller und zugleich tückischer. Wenn beim Biegen des Drahtseils rotbraunes Rostpulver aus den Litzenzwischenräumen austritt oder der Seildurchmesser lokal deutlich zunimmt, ist von einer schweren inneren Korrosion auszugehen. In diesem Fall kann die Bruchkraft des Drahtseils bereits um mehr als 30 % abgesunken sein – das Seil ist unverzüglich auszumustern.
Plastische Verformungen hingegen sind ein „Ausschlusskriterium": Tritt eine der folgenden Verformungsarten auf, wird das Drahtseil ohne Berücksichtigung weiterer Kennwerte sofort stillgelegt:
① Welligkeit: Die Seilachse weist eine regelmäßige wellenförmige Biegung auf; die Differenz zwischen Wellenberg und Wellental übersteigt 1/3 des Seildurchmessers
② Käfigverformung: Die äußeren Litzen lösen sich vom Seilkern und bilden eine käfigartige Aufweitung; der Durchmesser nimmt lokal um ≥ 5 % zu
③ Austreten von Seilkern oder Litzen: Der Seilkern wird zwischen den Litzen sichtbar, oder äußere Litzen wölben sich vor und trennen sich vom Seilverband
④ Lokale Quetschung: Der Seilquerschnitt wird elliptisch; das Verhältnis von Längsachse zu Querachse beträgt ≥ 1,2
⑤ Torsion: Das Drahtseil erleidet durch übermäßige Verdrehung eine bleibende, nicht rückgängig zu machende Strukturschädigung
Das Kundendienst-Team von Kelude hat bei regelmäßigen Inspektionen festgestellt, dass Käfigverformungen häufig nach Schlaglasten auftreten – etwa beim abrupten Abheben schwerer Lasten oder bei Notbremsungen. Es wird empfohlen, nach jedem derartigen Belastungsereignis eine gezielte Sonderprüfung durchzuführen.
Prüfnormen für die Seilendbefestigung und dreistufige tägliche Inspektion im Überblick
| Prüfgegenstand | Norm/Methode | Aussonderungskriterium |
|---|---|---|
| Seilklemmenbefestigung(≥3Stück) | Abstand der Seilklemmen6~7d,UKlemme am kurzen Ende | Lockerung der Seilklemme≥1Stück oder Drahtbruch im2dinnerhalb |
| KeilklemmverbindungBefestigung | Passspiel zwischen Keil und Hülse≤0.5mm | Keillockerung oder Drahtbruch am Seilende |
| Verguss mit LegierungBefestigung | VerbindungAußenfläche ohneRiss,Konuspassung | AuftretenRissoder Herausgleiten der Drähte aus der Konushülse |
| tägliche Sichtprüfung je Schicht | ≤0.3m/sPrüfung des gesamten Seils bei langsamer Fahrt | Feststellung von Drahtbrüchen,Verformungsofortige Markierung |
| Präzisionsmessung halbmonatlich | Messschieber≥3Stelle6Mittelwert aus Richtungen | Durchmesserreduzierung≥5%Voralarm,≥7%Aussonderung |
| jährlichzerstörungsfreie Prüfung | MRTMagnetpulverprüfungoderElektromagnetischPrüfgerät | Metallverlust im QuerschnittLMA≥6%Aussonderung |
Beurteilung von Lichtbogenschäden und thermischen Schäden an Kranseilen
Thermische Schäden an Drahtseilen werden im Betrieb oft übersehen, sind jedoch äußerst gefährlich. Die Drähte eines Drahtseils erhalten ihre hohe Festigkeit (üblicherweise 1570–1960 MPa) durch eine kontrollierte Kühlung und Wärmebehandlung. Einwirkung von externer Hitze führt zu irreversiblen Gefügeveränderungen im Drahtmaterial und damit zu einem erheblichen Festigkeitsabfall. Sowohl die Norm GB/T 5972-2016 als auch die ISO 4309:2017 – Norm für die Seilinspektion – führen thermische Schäden als eigenständigen Aussonderungsgrund auf.
Lichtbogenschäden sind die häufigste Form thermischer Schäden vor Ort. Wenn beim Elektroschweißen die Masseklemme (Erdungsklemme) unsachgemäß positioniert ist und der Schweißstrom über das Drahtseil einen Stromkreis bildet, entstehen auf der Seiloberfläche Lichtbogenpunkte. Die lokale Temperatur an diesen Punkten kann über 3000 °C erreichen. Der Draht wird kurzzeitig austenitisiert und bildet nach schneller Abkühlung ein sprödes, hartes Martensitgefüge. Die Zugfestigkeit kann dadurch um mehr als 50 % reduziert werden.
Ob ein Drahtseil einen Lichtbogenschaden erlitten hat, lässt sich anhand von drei Merkmalen feststellen:
① Auf der Drahtoberfläche erscheinen kreisförmige oder elliptische Anschmelzungen mit einem Durchmesser von 1–3 mm, deren Ränder erstarrte Schmelzstruktur aufweisen.
② Um die Anschmelzungen herum zeigt sich ein blau-violetter Anlassring (bereits Temperaturen von ca. 300–400 °C können die Drahteigenschaften verschlechtern).
③ Unter einer Lupe ist die Oberfläche im Anschmelzbereich rau und weist ein feines Netzwerk aus Rissen auf.
Die Beurteilung von Anlassschäden basiert auf der Farbveränderung der Drahtoberfläche: strohgelb (ca. 230 °C), braun (ca. 270 °C), blau (ca. 300 °C), grauschwarz (über ca. 400 °C). Sobald eine deutliche Anlassverfärbung am Draht sichtbar ist, muss das Seil sofort ausgesondert werden, unabhängig davon, ob die Anzahl der Drahtbrüche den Grenzwert überschreitet.
Kelude Schwerindustrie legt in ihren Herstellungs- und Wartungsverfahren für Krane fest: Vor Schweißarbeiten an der Stahlkonstruktion des Krans muss das Drahtseil zuverlässig von der Stahlkonstruktion isoliert werden (z. B. durch Ummantelung mit Isoliermaterial oder vorübergehendes Entfernen). Die Verbindungslinie zwischen dem Anlegepunkt der Schweißerdungsklemme und der Schweißposition darf nicht über das Drahtseil führen.
Prüfintervalle und Dokumentationspflichten für die tägliche Drahtseilprüfung
Neben der Kenntnis der Aussonderungskriterien ist der Aufbau eines systematischen täglichen Prüfregimes entscheidend. Gemäß Anhang A der Norm GB/T 5972-2016 und den Anforderungen zu Nutzung und Wartung der Kran-Konstruktionsnorm DIN 15018 (ersetzt DIN 15018) wird die Drahtseilprüfung in drei Stufen unterteilt:
Stufe 1: Tägliche Sichtprüfung durch den Bediener
Vor jeder Schicht führt der Bediener das Hubwerk mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 0,3 m/s und prüft das Drahtseil über seine gesamte Länge visuell. Besondere Aufmerksamkeit gilt: sichtbare Drahtbrüche, Austritt des Seils aus der Seilrille der Rolle, Lockerung der Seilendbefestigung. Bei Feststellung von Anomalien ist dies sofort zu dokumentieren und zu melden; ein Betrieb mit defektem Seil ist nicht zulässig.
Stufe 2: Regelmäßige Messprüfung alle 14 Tage
Durchgeführt durch qualifiziertes Wartungspersonal. Umfang:
① Messung des Drahtseildurchmessers mit einem Messschieber (Mittelwert aus ≥ 3 Messstellen × 2 Richtungen)
② Markierung einer Schlaglänge (6d) in vermutlich stark verschlissenen Bereichen und Auszählung der Drahtbrüche
③ Prüfung des Verschleißes an Rolle und Trommelrillen
④ Prüfung des Befestigungszustands der Seilendverbindungen
Die Ergebnisse sind im „Prüfprotokoll für Drahtseile" festzuhalten.
Stufe 3: Jährliche zerstörungsfreie Prüfung
Mittels Magnetpulverprüfung (MRT) oder elektromagnetischem Prüfgerät wird das Drahtseil über seine gesamte Länge zerstörungsfrei geprüft, um die LMA-Kurve (Querschnittsverlustrate) zu erfassen. Wenn die LMA ≥ 6 % beträgt, ist das Seil auch ohne äußerlich sichtbare Drahtbrüche oder Verschleiß auszusondern, da innere Drähte bereits gebrochen sein können.
Kelude Schwerindustrie empfiehlt, für Krane der Triebwerksgruppe A6~A8 (schwerer/sehr schwerer Betrieb) die zerstörungsfreie Prüfung des Drahtseils auf alle sechs Monate zu verkürzen. Für Drahtseile, die in Hochtemperaturumgebungen wie bei Metallurgiekränen eingesetzt werden, ist eine umfassende Prüfung vierteljährlich durchzuführen.
📖 Weiterführende Literatur:
Interpretation der Norm ISO 4309:2017 – Wartung, Inspektion und Aussonderung von Kranseilen — Seilprüfung und Aussonderungsbeurteilung aus internationaler Normperspektive
Norm GB/T 5972 – Wartung, Inspektion, Prüfung und Aussonderung von Kranseilen — Vollständige Interpretation der nationalen Kernnorm
Interpretation der Norm GB/T 29086-2012 – Seilendbefestigungen für Krane — Konstruktions- und Prüfanforderungen für 3 Befestigungsarten
Technische Spezifikation für Montage & Inbetriebnahme von Kran-Hubwerken — Leitfaden zu Trommelparametern und Abnahme der Schrägstellungskorrektur
Norm GB/T 30220 – Bremsen für Krane — Sicherheitsorientiertes Zusammenwirken von Bremse und Drahtseil
Häufige Fragen zur Kranseilprüfung
F: Welche Unterschiede gibt es bei den Aussonderungskriterien für äußere und innere Drahtbrüche an Kranseilen?
A: Äußere Drahtbrüche können direkt visuell ausgezählt werden. Das Kriterium ist erreicht, wenn innerhalb einer Schlaglänge (6d) die Anzahl der Brüche ≥ 10 % der Gesamtdrahtzahl beträgt. Innere Drahtbrüche (häufig bei drehungsarmen Seilen wie der Konstruktion 35W×7) sind nicht direkt sichtbar. Sie werden durch indirekte Signale erkannt: lokale Durchmesservergrößerung ≥ 3 %, Austritt von Drahtbruchstücken oder Rostpulver zwischen den Litzen, plötzliche „Versteifung" des Seils im Betrieb (schwieriger zu biegen). Treten diese Signale auf, ist das Seil zu öffnen und zu prüfen. Die Anzahl der inneren Drahtbrüche wird nach denselben Kriterien wie für äußere Brüche bewertet. Referenz: GB/T 5972-2016, Abschnitt 6.3.3 und ISO 4309:2017, Abschnitt 5.4.
F: Kann ein Kranseil nach Erreichen der Aussonderungskriterien mit reduzierter Last weiterverwendet werden?
A: Nein. Das Versagen eines Drahtseils tritt oft plötzlich ein; es gibt keine sichere Grundlage für einen „schrittweisen Lastabbau und verlängerten Einsatz". Eine Überschreitung der zulässigen Drahtbruchzahl zeigt an, dass die Gesamttragfähigkeit des Seils nicht mehr zuverlässig ist. Eine weitere Verwendung kann zu einem plötzlichen Bruch führen. Die Norm GB/T 5972-2016, Abschnitt 4.1, fordert ausdrücklich: Sobald ein Seil als aussonderungspflichtig beurteilt wird, ist es sofort außer Betrieb zu nehmen und durch ein neues Seil zu ersetzen. Wirtschaftlich betrachtet betragen die Anschaffungskosten eines Drahtseils in der Regel 1 %–3 % des gesamten Kranwertes. Ein durch verzögerten Austausch verursachter Unfall verursacht Schäden, die die Kosten für ein neues Seil bei weitem übersteigen. Kelude Schwerindustrie empfiehlt, den Beschaffungsprozess bereits bei Erreichen der 5 %-Vorwarnschwelle einzuleiten, um sicherzustellen, dass das neue Seil vor der Aussonderung verfügbar ist.
F: Was kostet der Austausch des Hubseils eines 5-Tonnen-Elektroseilzugs und nach welchen Kriterien wird es ausgesondert?
A: Ein 5t-Elektroseilzug verwendet üblicherweise ein Drahtseil vom Typ 6×37+FC mit einem Durchmesser von 13–15 mm. Die Aussonderungskriterien sind identisch: innerhalb einer Schlaglänge (6d) ≥ 19 Drahtbrüche oder eine Durchmesserreduzierung ≥ 7 % (d. h. eine Reduzierung um ca. 0,9–1,0 mm). Preislich liegt ein Hubseil für einen CD1-Elektroseilzug mit 5t Tragfähigkeit und 6m Hubhöhe bei ca. 180–300 CNY pro Stück (für gängige inländische Marken), inklusive Endbearbeitung (Seilklemmen oder Keilklemmverbindung). Die Original-Hubseile von Kelude Schwerindustrie verwenden hochfesten, verzinkten Draht der Stufe 1960 MPa. Sie werden vor Auslieferung vorgereckt, um Strukturdehnungen zu eliminieren, und bieten eine um mehr als 30 % längere Lebensdauer als normale Drahtseile.
F: Warum führt übermäßiger Verschleiß der Seilrille der Rolle zu vorzeitigem Versagen des Drahtseils?
A: Zwischen der Seilrille der Rolle und dem Drahtseil besteht eine Passungsbeziehung. Wenn der Radius R der Rillensohle auf weniger als das 1,05-fache des Seilradius r abgenutzt ist (d. h. R < 1,05r), ändert sich die Kontaktart des Seils in der Rille von „Flächenkontakt" zu „Punktkontakt". Die Kontaktspannung steigt stark an, was zu beschleunigtem Verschleiß der äußeren Drähte führt. Zudem verursacht ein ungleichmäßiger Rillenverschleiß Torsion und einseitigen Verschleiß des Seils im Betrieb. Die Norm DIN 15018 (ersetzt DIN 15018) legt fest, dass der Rillenradius R = (0,53–0,56) × Nenndurchmesser d des Drahtseils betragen soll. Wenn die Wandstärke der Rille um 20 % des ursprünglichen Maßes abgenutzt ist, sollte die Rolle ausgetauscht werden. Der Kundendienst von Kelude Schwerindustrie empfiehlt: Beim Austausch des Drahtseils sollte die Seilrille der Rolle gleichzeitig geprüft werden. Bei einem Rillenverschleiß ≥ 5 % des Drahtseildurchmessers sollte die Rolle ebenfalls ersetzt werden.
