淺析井下托輥腐蝕原因及相關解決方案

摘 要：帶式輸送機是現在煤礦企業普遍使用的物料運輸機械，它具有快速、高效、節能等多方面的優點。然而由于帶式輸送機在井下使用過程中噴淋水導致環境潮濕、水質中酸堿性較高、皮帶磨損等多方面的原因，導致托輥的使用性能往往達不大3W小時。文章通過對中國神華神東煤炭集團公司托輥腐蝕較嚴重的兩個礦井進行分析，探討腐蝕的主要原因及相關解決辦法。

關鍵詞：帶式輸送機；托輥；銹蝕

2012年4月經對神東煤炭集團公司大柳塔礦活雞兔井、保德煤礦進行現場調研，發現在用托輥壽命不足3W小時，但腐蝕已經非常嚴重。針對托輥使用腐蝕比較嚴重的這兩個礦井進行現場調查和研究，分析腐蝕原因并提出相應的解決方案，具體情況如下：

1 大礦活井、保德煤礦托輥使用腐蝕調查情況

1.1 大柳塔煤礦活雞兔井、保德礦現場觀察采樣照片。

1.2 大柳塔礦活雞兔主井膠帶機托輥取樣，剖解分析結果：

1）托輥的使用情況

2）ACE托輥設計結構、參數和材料選擇

托輥設計結構形式：見下圖

由設計結構圖看出：ACE托輥共有5道密封設計，其中外密封為4道-接觸式軟密封+外迷宮密封+接觸式柔性密封+內迷宮密封；內密封1道-接觸式柔性密封。另：現場拆分后，密封內油脂充注量較少，（使用10年后）托輥外密封的內迷宮密封基本全污染，但軸承內依然清潔，該密封系統設計在防塵和防水方面做的非常好，但其旋轉阻力相對較大，主要存在筒皮腐蝕現象。

2 托輥表面附著物分析

鋼鐵的銹蝕實際上是“電化學”的范疇，可以簡單的理解為2 Fe+O2+2 H2O=2Fe（OH）2即：鐵和水和氧氣的反應。由于鋼鐵中含有碳，很容易與周圍的環境形成原電池，在原電池中，鐵做負極，里面的碳做正極，空氣里的氧氣參與。碳含量的高低、環境中的濕潤程度、空氣中氧氣的含量是鋼鐵銹蝕的主要原因，同時周圍環境溫度的高低、液相的PH值、氯離子含量也會很大程度影響鋼鐵銹蝕的速度。溫度越高，濕度越大，含氧越多，過酸性、過堿性的環境都會大大加快銹蝕速率。

在礦井開采深度達到1000米以上時，井下的溫度會有所上升，同時如果煤質中含有一定的硫，但在實際生產過程中會由于煤炭開采時降塵用水與煤中的硫混合，會明顯使環境PH值降低，托輥在旋轉工作過程中產生的熱量使工作環境溫度上升至40攝氏度左右時，鋼鐵的銹蝕情況會明顯加劇。

因此根據以上信息得出，若需要井下使用帶式輸送機托輥銹蝕嚴重的問題，首先需要對煤質中的含硫量進行一個詳盡的分析，并對輸送過程中原煤的PH值及周圍環境的PH值進行測定，其次需測定托輥長時間工作過程中筒皮溫度值及周圍環境溫度，最后測定周圍環境的濕度及托輥筒皮的碳含量后進行綜合性的分析。

神東煤炭集團公司大柳塔礦活雞兔井及保德礦相較其他礦井而言水中含硫量偏高（大礦活井煤質本身即為高硫煤，導致水質偏酸性；保德礦水質中含硫量較高），鋼質托輥表面被氧化、腐蝕，金屬氧化物在與皮帶的相對運動過程中不斷脫落出現點蝕現象，表面粗糙度增大，煤塵、帶面與托輥摩擦后脫落的橡膠及托輥筒皮腐蝕后的金屬氧化物混合，經壓力作用板結粘于凹陷處，越積越厚，最多可達5-6毫米。該附著物覆蓋在筒皮上表面，由于附著物相較筒皮而言更容易吸附水分及各種雜質且附著物主要以煤塵（碳）為主，在筒皮與附著物之間形成電化學反應，導致了筒皮的加速腐蝕。

隨著附著物厚度增加，自重加大，加之質地脆硬，托輥在高速運轉過程中，離心力及沖擊力使附著物局部斑落，托輥表面開始出現凹凸不平的現象，該現象也直接導致了托輥轉動不平衡度加大，軸承承受沖擊載荷，使用壽命降低。同時也導致了托輥自身重量增加，增大了整機功率消耗。

而皮帶接頭方式為機械接頭的順槽膠帶機托輥，因表面承受帶卡頭的不斷沖擊，附著物在敲擊振動下產生較少，表面較光滑。

3 相關處理辦法

根據分析結果可知可以對托輥筒皮進行如下處理來避免筒皮的過快銹蝕：

3.1 如原因為周圍環境的PH值過高或過低或者周圍環境濕度過大，可根據現場的實際情況，對托輥筒皮采用耐酸、耐堿涂層或對筒皮進行鍍鋅鈍化等防腐處理，避免環境濕度、PH值導致的金屬銹蝕或直接將托輥筒皮更換為耐腐蝕材料，如16Mn

3.2 如原因為托輥筒皮的碳含量超標導致了托輥筒皮的加速腐蝕，可在托輥筒皮的采購過程中選用低碳鋼管進行處理。

3.3 在帶式輸送機上巷道滴水點位置加裝防水裝置，調整防塵噴淋裝置，盡量減少礦井水與托輥的接觸。

3.4 如原因為托輥長時間工作筒皮溫度升高或周圍工作環境溫度過高，可采用全新的設計方式，降低托輥工作過程中的旋轉阻力，降低無用功產生的高溫對托輥銹蝕的影響。

4 結束語

綜上所述，如若需要解決帶式輸送機托輥的銹蝕問題，選擇更加耐腐蝕的筒皮材料、對筒皮進行防腐處理、優化托輥的設計降低工作中無用功造成的托輥及周圍環境的溫度升高是從根本上一勞永逸的解決托輥筒皮過快銹蝕的基本辦法。

參考文獻

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