QC Lab：终极强度检测

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QC Lab：终极强度检测

来源：Black Diamond | 作者：himalaya | 发布时间：2018-06-05 | 2090 次浏览 | 分享到:

你是否曾经疑惑过，当机械塞以伞状方式张开放置到裂缝中的时候，它的强度到底有多大？或者是，打上绳结的扁带强度是否受到影响？在今天的QC Lab里，KP和他的团队，用他们最擅长的方式—破坏性检测—为你答疑解惑！来看看我们从终极强度检测中得到的数据和结论吧。

非常感谢为此次QC Lab 检测出谋划策的所有人员。有些点子很棒，有些点子很疯狂，有些我们已经实现，有些还未成型。这里，我们并不深入探索和研究专一的主题；我们只是采取快速简单的做法，用破坏性方式检测一些装备，然后做出不涉及繁琐细节的简单探讨。

我征募了我们的一名质量工程师，以及工厂里的摄影巫师，一起花了好几个小时时间，在我们值得信赖的拉力测试仪上，破坏装备。

这里我们采取的是典型的“非科研”风格，我们的样本数量 n=1，也就是说每个测试只有一个样本数据。虽说我总是声明这只是一种信息性质的数据，仅供探讨之用；但是总有很多数学家、科学家、工程师给我反馈说这个数据没有统计学相关性，因为样本数量太少。

我懂。

如果他们想要对任一款攀登装备做一个全面的科学研究，那可真的是太好了；采集的数据越多，就越可以为所有的新老攀登者提供更好的信息和指导。

关于检测

图片：Andy Earl

我们决定检测一些最基本装备：岩石塞，六角塞，机械塞，扁带，以及保护环。我们探索一下它们的终极断裂强度，看看它们从哪里断裂，并研究一下为什么。

说到攀登装备的终极断裂强度，我们通常考虑的是在野外的典型攀登情景下，加在装备上的负荷；当然，我们也得记住，有时候荷载会超出典型情景的界限。Petzl的朋友刚刚就此议题发布了一篇短文，关于真实使用情形中的真正荷载问题，很值得一读，也可以更好的了解关于攀登装备所需强度的背景知识，这里是链接：

Forces At Work in a Real Fall（冲坠时的受力）

https://www.petzl.com/US/en/Sport/Forces-at-work-in-a-real-fall

岩石塞和六角塞

不同尺寸的岩石塞和六角塞，往往有不同的额定强度。这是因为它们使用的缆索直径不同，以及塞头的不同尺寸导致缆索或尖锐或柔和的弯曲弧度而造成的。有些人问岩石塞一般从哪里断裂，于是我们拉断了几个便于比对。

我们使用了一个标准塞体夹具和六角固定器，形成完美的塞子放置位，然后在另一端扣上铁锁，模拟真实使用场景。

#1 岩石塞–额定强度–2kN

断裂强度3.3kN–塞头端缆索断裂

非常细的缆索，在塞头部位弯曲成细窄半径，所以在这个位置断裂毫不意外。这些超小塞子一般用于器械辅助攀登，它们不会承受超过2千牛的荷载。

#5 岩石塞–额定强度–6kN

断裂强度8.3kN–塞头端缆索断裂

同样的，此次实例中依然是塞头端缆索断裂。这个荷载强度，在实际操作中不太常见，但有可能出现。

#11 岩石塞–额定强度–10kN

断裂强度11.2kN–铁锁端缆索断裂

缆索直径较粗，塞头端弯曲弧度柔和，于是断裂位置转换到了铁锁端较为尖锐弯曲的部位。当然，依然是在超过额定强度的力度下，这个力度，在现实世界的真实攀登序列中也几乎不可能出现。

#4 六角塞–额定强度10kN

断裂强度11.4kN–铁锁端缆索断裂

与上一个塞子情景类似。

#6 六角塞–额定强度10kN

断裂强度11.9kN–铁锁端缆索断裂

如今六角塞都配置了缆索，请注意，一个六角塞，如果与塞子配置同样直径的缆索，那么它也很可能会在同样的荷载强度下断裂。

#6 六角塞–采用 6mm 辅绳悬挂

断裂强度7.4kN–塞头端辅绳断裂

我们的一位制造工程师，挖掘了自己的装备库，发现了一些老旧的六角塞，穿在里面的是辅绳。实际上，在我刚开始攀岩的那些日子，六角塞只有塞头，没有缆索，没有辅绳，什么连接方式都不带。你得自己穿6mm辅绳上去，打上双渔人结。

为了对比强度，我们也按照老法儿实验了一下，看看使用缆索的新派做法是否真的属于明智之举。当然，为了避免毁坏Taylor 的古董装备，我们是从一个全新六角塞上割断缆索，重新套上一根6mm辅绳。毫不奇怪，比使用缆索时强度小多了，辅绳最后被六角塞上的孔洞边缘割断了。

在六角塞上配置缆索，不仅让它更为强韧，而且会更容易放置，具有更好的功能性，也更容易取出，因为缆索相对来说较为硬实。配置软性辅绳的六角塞，像一根湿面条一般松散耷拉，很难操作。

机械塞

不同尺寸的机械塞有不同的额定强度。不同风格的机械塞，也会有不同的额定强度，并且会以不同的方式断裂。绝大多数人没见过以终极断裂强度检测机械塞（拉断它们！），所以我们决定以不同的放置方式拉断几个给大家看。

心疼吗？

破坏之王KP可不是浪得虚名，

他的工作间里有无数的装备残骸！

#1 Camalot–额定强度14kN

–以50%收缩状态检测

断裂强度15.5kN–大拇指环处缆索断裂

一个非常漂亮的红色机械塞，用教科书式的放置方式进入检测。在通常的攀登情形下，我们几乎不可能出现这个范围的荷载，如果真的出现，可能有更大的麻烦在等着你了。

很多人疑惑，为什么我们在机械塞上配置了双厚度的扁带？让我来告诉你。

其实我以前在

QC Lab: Reslinging Camalots and C3s

https://www.blackdiamondequipment.com/en_US/qc-labreslinging-camalots-and-c3s.html

这篇文章里阐释过，

双厚度的扁带能均匀分配荷载，防止缆索紧缩掐挤，割断扁带。同时还可以防止缆索在承受冲坠时被扭曲，从而让机械塞强度更大。

#1 超轻机械塞–额定强度 12kN

–以50%收缩状态检测

断裂强度18kN–销钉处缆索断裂

超轻机械塞，断裂的位置跟C4机械塞不同。超级强韧的Dynex 内核，环绕塞头处细窄半径的销钉，这里成为破坏性测试时最薄弱的地方。

#1 机械塞–额定强度 14kN

–以伞状张开（被动方式）检测，50%间距

断裂强度15.2 kN–齿轮片损毁

在我超过25年的攀登生涯中，从来没有以伞状方式放置机械塞；如果有谁打算这么做，事实证明其强度是相当可观的。在被动放置方式下，双轴机械塞不仅强韧结实，同时还提供更大的齿轮片范围。

#1 机械塞–额定强度 14kN

–以伞状张开（被动方式）检测，间距较窄

断裂强度15.4kN–大拇指环处缆索断裂

我们检测了另一个机械塞，依然是被动方式放置，但间距较窄。其失效模式很典型：大拇指环处缆索断裂。当然，如果你要以伞状方式放置机械塞，间距越窄越好。

扁带圈：钢索 VS 尼龙 VS Dynex

从前，大家都是自己打结做扁带圈。如今，机制扁带圈更为常见，通常它们采用尼龙或者 Dyneema/Spectra/Dynex（其实这些都是同一种东西）制作。

现在我们以拉拔检测方式，展示扁带圈的终极断裂强度；期间你可以看到不同材质的不同延展性和它们是如何断裂的；另外，我们也用了一个“钢质缆索圈”作为对比。我们使用12毫米销钉，以避免检测过程中出现铁锁断裂的潜在可能性。

3/16”钢缆，双型锻接头–60cm

断裂强度 27.1kN–铁锁端缆索断裂

重量：154g

这个只是作为参考，以及进行强度和弹性的对比。

18mm 尼龙扁带圈–机制

–60cm–额定强度–22kN

断裂强度27.2 kN–销钉处扁带断裂

重量：37g

尼龙扁带圈比钢缆的弹性好多了。

10mm Dynex 扁带圈–机制

–60cm–额定强度 22kN

断裂强度 27.4kN–销钉处扁带断裂

重量：20g

人们说Dynex 跟钢缆一样结实。在此次检测中，这个结论是正确的。这条60厘米的机制10毫米Dynex 扁带圈，重量大约只有20克，断裂强度却超过了27千牛。作为比照，3/16”钢缆的重量是154克，在差不多同样的力度下—27千牛多一点—被拉断；而60厘米机制18毫米扁带圈重量是36克，断裂强度也是27千牛多一点。

强度/重量比

拉伸量（荷载 VS 位移）

从曲线图中可以看出，钢缆直到在27千牛断裂之前，没有拉伸太多，也就1英寸多一点。Dynex 拉伸量是钢缆的几乎四倍，在同样的荷载下断裂。是的，Dynex 比钢缆延展性好。然后再看看尼龙，它的拉伸量是Dynex 的两倍，钢缆的八倍，断裂强度都差不多。

这就是为什么我们要根据使用目的来选择最恰当的装备。

轻装快进的项目，可以采用Dynex，你得甘愿承受系统中较高的荷载，因为Dynex 弹性缓冲没那么好。如果对重量没那么计较，如果你希望整个系统能更多吸收冲击能量，那么请选择更具弹性的装备。

扁带圈：有问题的扁带圈

18mm 尼龙扁带圈，有个小洞–机制

–60cm–额定强度–22kN

断裂强度19.4kN–孔洞处断裂

这次的检测很有趣，因为大大出乎我们的意料。这条扁带是从我的办公室翻出来的，没人知道它的来历，干什么的，或者使用历史之类的。在把它放进拉力测试仪的时候，我们发现上面有个很小的，但肉眼可见的小孔，直径大概1毫米吧。我们觉得这没什么，尼龙的弹性很好嘛，它应该能支撑到额定的22千牛吧。所以，当它在19千牛爆裂，并伴随砰的一声巨响，甚至吓到了旁边的人群时，我们真的有点惊讶。

额外的收获：

1. 绝不要盲目相信从KP办公室拿到的任何东西。

2. 检查装备是个好习惯。

3. 即使是非常微小、看上去毫不可疑的问题，也会大大影响强度、耐久度等等。

4. 如果你在检测之前发现不对劲的地方，那么一定先拍个照—我们就没拍，太倒霉了。

18mm 尼龙扁带圈–我们专门戳了个洞–机制

–额定强度–22kN

断裂强度16.7 kN–孔洞处断裂

基于前面的检测，我们试图重现一次，于是在一条扁带上戳了个洞。这个洞要稍微大一点，而且有点烂稀稀的。这一次，毫不意外的，它没有达到额定强度就断裂了。

⚠️再次重申：使用之前请检视你的装备。如果有任何疑虑，最好淘汰更换。

扁带圈：打结的扁带圈

机制扁带圈必须达到22千牛的强度，才能通过CE 标准的认证。不过有些人依然喜欢购买扁带，自行打结制作扁带圈。而另一些时候，身处野外，你不得不割断扁带圈，以便围绕树木或石头制作保护点。所以，我们也检测了一些打结的扁带圈的强度。

18mm 尼龙扁带圈–割断后用水结连接

断裂强度20.1kN –绳结处断裂

不出意料，它比机制扁带圈的断裂强度小，在绳结处断裂也很正常。绝大部分情况下，绳结是最薄弱的环节。

10mm Dynex - 水结

7.7kN时出现滑动

这就是为什么不建议大家购买 Dynex/Dyneema/Spectra 扁带自行打结的原因。这种材质非常滑溜，绳结很难固定卡紧。

⚠️提醒：不要采用自行打结的方式制作 Dynex 扁带圈！

10mm Dynex - 水结

7.8kN时出现滑动

为了确认一下，我们使用了另外一条样本，打结检测。结论相同：不要采用自行打结的方式制作Dynex 扁带圈！

随意的一条扁带 - 水结

断裂强度13.9kN

其实各种像扁带一样的东西很多，有时候是否“强韧结实”并不那么明显。

我又一次从办公室的地板上捡了一条扁带。我不知道它从哪里来，或者说以前做什么用的，可能是背包束带，或者滑雪裤的腰带，或者什么什么的。我们打了个水结，它承受的荷载大约14千牛。还不错，但比18毫米尼龙打结制作的扁带圈和机制扁带圈差得远。

⚠️提醒：不要盲目相信任何“看上去”像攀登扁带的东西。

保护环

安全带上的保护环非常结实。很久以前我们做过关于保护环的检测

QC Lab: Strength of Worn Belay Loops。

https://www.blackdiamondequipment.com/en_US/experience-story?q=qc%20lab%20belay%20loops&format=landing&cid=qc-lab-strength-of-worn-belay-loops

随着CE 对安全带标准的完善，不再有专门针对保护环的检测。在检测过程中，保护环是整个安全带系统的一部分，必须能承受15千牛的荷载。

绝大部分Black Diamond 的安全带，在保护环上有一层保护性扁带，保护里层的套结加固缝线免于磨损；所以，在对保护环进行破坏性测试的时候，其实是保护层首先剥离。

这个情形看上去真的很酷！于是我们拉断了几个保护环。

保护环–额定强度–15kN

样本1–断裂强度22.9kN–套结加固线处断裂

样本 2–断裂强度21.9kN–套结加固线处断裂

保护性覆盖层首先噼啪开裂，在较低荷载下砰地断裂，但整个保护环的终极断裂强度，远远超过实地典型使用所需的强度。

主要收获

小号岩石塞没有大号岩石塞结实，缆索会断裂。
不要在六角塞上穿辅绳使用，这样很难放置，而且辅绳在较低荷载下就会被割断。
C4机械塞会在大拇指环处断裂，双厚度扁带可以有效防止被缆索割断。
超轻机械塞会在塞头附近的铆钉处断裂。
双轴机械塞，以伞状方式放置式依然很强韧。
Dynex 真的像钢索一般结实。
尼龙的弹性比Dynex 好。
小洞、小破损也会严重削弱扁带强度。请留意检视装备。
打结的尼龙扁带圈可以使用。
不要用Dynex 材质打结制作扁带圈，它会在较低荷载下开始滑动。
即使一条带子“看上去”很像结实的扁带，事实可能并不如此。
保护环非常结实。
不要相信从KP 办公室拿到的任何东西。

祝各位安全攀登！

关于Kolin Powick（KP）

KolinPowick（KP）是来自加拿大卡尔加里的机械工程师。他在工程领域有着近20年的经验，2002年出任Black Diamond 的全球质量总监。Kolin 负责监督所有对Black Diamond 装备进行的检测，包括从原型试制阶段到一直持续的最终产品随机抽样测试。如果你有什么技术问题想请教KP，发邮件至：askkp@bdel.com，他会尽量回复。

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