礦山企業開展通風機無損檢測項目的重要性及檢測方法分析

李小紅，崔天舒，賀磊

（甘肅華辰檢測技術有限公司礦山安全檢測室，甘肅 蘭州 730000）

礦山企業開展通風機無損檢測項目的重要性及檢測方法分析

李小紅，崔天舒，賀磊

（甘肅華辰檢測技術有限公司礦山安全檢測室，甘肅 蘭州 730000）

本文通過淺析通風機在礦山企業安全生產中的重要作用和無損檢測技術的發展現狀，結合礦用通風機的結構特點和自身多年的無損檢測經驗，提出了在通風機主軸檢測中利用超聲波檢測技術和在通風機葉片檢測中利用磁粉檢測和滲透檢測技術的可行性建議。

礦山企業；通風機；無損檢測；檢測方法

1 通風機在礦山企業安全生產中的重要性

礦井通風分為自然通風和機械式通風。自然通風和機械式通風都是利用空氣動力學原理，用風壓克服礦井的通風阻力，促使空氣加速流動。用于稀釋并排出有毒、有害氣體和粉塵，確保井下操作人員的呼吸正常，降低礦井中作業區內的溫度，防止煤炭發生自燃事故，同時改善井下作業環境。但自然通風一般分壓都較小而且不太穩定，難以滿足礦井通風的基本要求，因此，我國《煤礦安全規程》第一百二十一條規定：礦井通風必須采用機械式通風。所謂機械式通風就是利用主通風機以抽出式、壓人式或抽壓混合式等形式促使礦井內空氣加速流通，確保礦井通風的一種方法。

煤礦安全生產對主要通風機的要求嚴格。通風是安全生產的基礎，通風狀況的好壞直接影響到井下礦工的人生安全和生產效率。而通風機的正常運轉是通風系統良好運行的前提和保障。

2 無損檢測技術的發展現狀

所謂無損檢測技術就是在不損壞試件的前提下，借助先進的儀器和設備，利用物理或化學的方法，對試件內部、表面及近表面的結構，性質，狀態進行檢測的方法。

一般認為，無損檢測技術的發展經歷三個階段即：無損探傷、無損檢測和無損評價。無損探傷被認為是過去式，無損檢測是現在式，而無損評價則是將來式。

其中無損探傷被定格為只檢測和發現缺陷，無損檢測則被定義為檢測和發現缺陷的同時，還能獲取一些與檢測試件相關的簡單信息。而對無損評價的期望就比較高，它要求在發現缺陷的基礎上，還要獲得與試件相關的綜合信息。

在無損檢測時代，超聲檢測 （UT）、射線檢測（RT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢驗（PT）被認為是開發較早，應用范圍較廣的檢測方法，同時被稱為常規四大檢測方法。就其各自的檢測特點和局限性來分，其中超聲檢測（UT）和射線檢測（RT）主要用于檢測試件內部缺陷，磁粉檢測（MT）和滲透檢驗（PT）則主要用于檢測試件表面缺陷及近表面缺陷。

目前，在工業、農業、石油、醫學、軍事和空間科學技術等許多科學領域應用較為廣泛的無損檢測方法還有渦流檢測（ET）、聲發射檢測（AE）、M-RT檢測技術、TOFD檢測技術、相控陣檢測技術等。

3 通風機主軸的檢測方法分析

軸類零件的選材，一般常用以45鋼為主。根據不同的工作條件采用不同的熱處理方法（如正火、調質、淬火等），來獲得期望的強度、韌性和耐磨性。對精度要求低而轉速較高的軸類零部件，可選用40Cr等合金材料。

軸類零件的毛坯料一般以圓棒料和鍛件為主，只有某些大型的、結構復雜的軸才會選用鑄件。通風機主軸一般多以鍛件為主，而軸類鍛件的鍛造工藝卻主要以拔長為主。所以在大部分軸類零件中缺陷的取向多與軸類零件軸線平行。

鑒于通風機主軸的選材及缺陷形成的特點結合我公司的檢測實際，根據礦井使用通風機的型號不同。一般而言，對于離心式通風機主軸我公司建議以超聲波縱波直探頭從徑向探測為主，同時考慮到其他方向的缺陷形式，因此，還應輔以直探頭軸向探測。對于軸流式通風機在使用過程中只能采用超聲波縱波直探頭從軸向探測（如圖1）。

或在軸流式通風機大修時對主軸進行超聲波縱波直探頭從徑向探測，并輔以直探頭軸向探測，這樣效果會更佳。

圖1

4 通風葉片的檢測方法分析

風機葉片是風機的主要組成部件之一,因其長時間處于惡劣環境條件之下,其表面受到潮濕環境的銹蝕、同時在與氣流、砂礫摩擦和風機的振動的作用下使得葉片產生較小的裂紋。裂紋形成后,將隨著風機運行時間的增長,裂紋也會迅速擴展,直至葉片斷裂，導致事故的發生。

甘肅華辰檢測技術有限公司現已根據無損檢測方法和通風機葉片的選材和結構特點適時開展了通風機葉片定期檢測項目。

4.1 檢測方案的選擇

葉片在工作中要承受強大的風載荷、氣體沖刷、砂礫摩擦等外界的作用。在各種外加因素的影響下，葉片由于材質老化、受力不均和加工過程中隱含缺陷的擴展都可能產生裂紋,而裂紋的出現一般會分布在葉片的表面,及近表面，且分布沒規律。目前,常規的四大無損檢測技術中，只有磁粉檢測（MT）和滲透檢驗（PT）適合于檢測表面及近表面的缺陷。

根據通風機葉片的選材、結構、及檢測環境，綜合各種探傷方法的適用性和局限性，我公司建議選擇使用磁粉檢測和滲透檢測相互補充的檢測方法。

4.2 兩種檢測方法比較

磁粉探傷與滲透探傷只能檢測試件表面缺陷。下面主要從兩種檢測方法的適用范圍及優缺點來分析和比較。

（1）磁粉檢測的適用范圍及優缺點。

①適用于檢測鐵磁性材料(如板材、型材、棒材、管材、焊接件、鑄件及鍛件)不適用于檢測奧氏體不銹鋼及其他非鐵磁性材料。

②檢測靈敏度很高，可以檢測表面及近表面的微小缺陷（如長0.1mm、寬為微米級的裂紋和深度為1～2mm的近表面缺陷）、及目視難以發現的其他缺陷。如：白點、折疊、疏松、冷隔氣孔和夾雜等缺陷。但不能用于檢查內部缺陷。

③檢測成本很低，速度很快。但是試件的形狀和尺寸對探傷有影響，有時因很難磁化而無法檢測，部分磁化后的試件具有較大剩磁需進行退磁處理。

（2）滲透檢測的適用范圍及優缺點。

①滲透檢測可以用于除了疏松多孔性材料外的任何種材料。但它只能檢測零件表面開口的缺陷，對表面閉合的缺陷或內部缺陷則無法檢測。

②操作簡單,不需要復雜設備,可以不用水、電，便于攜帶。但是材料較貴、成本較高。檢測工序多，速度慢。

③形狀復雜的試件也可以采用滲透檢測，并且一次操作就可以大致做到全面檢測。但是試件表面的粗糙度影響大，檢測結果受操作人員水平的影響。

④對于同時存在的多個方向的缺陷，滲透檢測用一次操作就可以實現。但滲透檢測僅顯示缺陷的表面分布，無法確定缺陷的實際深度，因而無法對缺陷做出定量評價。

鑒于以上兩種檢測方法的特點，我公司根據礦井在用通風機的葉片選材及檢測現場環境，建議：鋁合金及復合材料葉片采用滲透法進行檢測，鐵磁性風葉優先選擇磁粉檢測，并輔助以滲透檢測，兩種方法相互補充進行檢測。這樣一來檢測效果會更佳。

5 結語

無損檢測技術在工業上的應用日趨廣泛，無損檢測技術也層出不窮。建議在檢測過程中應結合現場實際情況選擇適合的一種或多種檢測檢驗方法。用以確保檢測檢驗工作的合理性和保障被檢測設備的正常運行。

[1]王曉霞主編.承壓類特種設備無損檢測相關知識第二版.

[2]韓正菊.無損檢測技術在煤礦通風機葉片上的應用, 中州煤炭總第142期.

[3]陳輝，馬僑.風機主軸超聲波探傷方法分析和研究.

TD441

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1671-0711（2016）12（上）-0071-02