煤礦機械設備的無損檢測技術

秦宇超

（山西潞安集團安全儀器測試中心， 山西 長治 046204）

引言

近年來，無損檢測技術在各領域中得到了廣泛應用。這一技術的一個明顯優勢就是能對在用設備進行無損檢測，進而發現問題。因此，通過對無損檢測技術的有效應用，可更好查找煤礦設備中存在的安全隱患，為有效排除設備隱患提供依據，從而可大大減少煤礦生產中的事故發生率[1]。

1 無損檢測技術種類

1）超聲探傷技術。具有較強的穿透能力，能夠對較小缺陷進行檢測，對缺陷位置的判斷較精確，檢測儀器具有良好便攜性。但是，超聲探傷的結果是以波形圖呈現的，需要技術人員具備過硬的技術基礎。

2）射線探傷技術。具有良好的結果直觀性，能夠通過射線底片直接觀測工件的缺陷，而且結果能夠保存下來。但是輻射較大，對技術人員的身體健康有一定的傷害。另外，成本較高，對細長裂紋的分辨率較差。

3）滲透探傷技術。檢測成本比較低，能夠對于小于1mm的缺陷進行準確探測，適用于機械設備的表面探傷。但是，不適用于檢測疏松或多孔類工件。

4）磁粉探傷技術。適用于檢測鐵基性材料，儀器使用方便，效率高，費用低，適用于檢測較大設備的表層缺陷。但是，不便于檢測內部缺陷，另外檢測時要打磨表面。

5）渦流探傷技術。檢測時不需要接觸被檢零件，適合對工件進行表面探傷，能夠在狹窄區域進行作業。但是普及性較差。另外，檢測結果易受工件材料的影響。在對煤礦機械設備進行檢測時，常用的檢測（鋼絲繩探傷檢測）方發主要有以下兩種：一是超聲波檢測法，二是滲透檢測法。對于設備內部缺陷，往往采用超聲波檢測法，對于其他缺陷，則往往采用滲透檢測法[2]。此外，對于鋼絲繩檢測的方法還有一種較為常用的方法，就是對鋼絲繩進行無損檢測，本質就是在對鋼絲繩使用狀態不產生影響的情況下，通過相應的技術來實現對鋼絲繩的狀態的判斷。

2 無損檢測技術的特點

無損檢測技術的有效解決了運行設備的質量狀態監測難題，能夠對零件裂紋等缺陷可能導致的事故進行預防，確保工件或設備質量，使設備處于安全運行狀態。另外，可以優化制造工藝，降低制造成本。無損檢測技術有以下特點：

無損檢測不會對被檢零部件的結構和力學性能產生破壞，也便于技術人員對零件進行全方位的檢測；無損檢測可以用在零件生產和使用的多個環境；無損檢測還可以與其他方式進行組合，提高準確性和可靠性。

3 煤礦設備的無損檢測技術

煤礦設備檢測常用的技術主要有超聲波探傷、滲透檢測、無損檢測。

3.1 超聲波探傷

3.1.1 基本原理

超聲波在介質中的傳播情況可以說明介質是否存在缺陷，一般通過公式t=S/V進行斷定。式中：V為超聲波在介質中的傳播速度；S為超聲波在介質中的傳播距離；t為超聲波在介質中的傳播時間。

根據實際測得的時間來判定，傳播距離已知，則可計算出實際傳播速度，若該速度與已知速速相同，則被測介質無缺陷，否則，被測介質存在缺陷。圖1所示為智能型超聲波檢測系統框圖[3]。

圖1 智能型超聲波檢測系統框圖

振蕩激發電路后，會產生高頻超聲交流電信號并進行放大，超聲波受到激勵作用，就會發射探頭，實現了電振蕩信號向超聲波的轉變。通過介質傳播作用，接收探頭會將超聲波轉換為高頻電信號，在通過放大作用，并經處理后傳入計算機中，最后相關結果顯示在計算機上。

3.1.2 超聲波探傷的檢測對象

對于提升機主軸等軸類元件，采用超聲波檢測方法往往表現出較好的效果。軸類元件的鍛造方式不同于其他元件，一般分為兩個步驟，一是墩粗，二是拔長。因此，其缺陷的方向一般與軸長方向一致，這種情況通過直探頭縱波接觸法周向檢測。對于某些無法進行周向檢測的設備，可以采取從軸端檢測的方法，但這種檢測方式只能起一個輔助檢測作用，因此，應盡可能地采用軸周向檢測方法。

3.2 滲透探傷

3.2.1 滲透探傷的基本原理

應用這種檢測方法之前，首先要向檢測處滴加滲透液，由于毛細現象，滲透液滲入缺陷，然后通過清洗劑來完成表面的清除工作，最后缺陷中會存在滲透殘留。通過顯像劑的毛細管作用將其中殘留的滲透液吸附出來，這樣就完成了缺陷的檢測工作。這種檢測方法最明顯的優勢是通過非磁性材料來完成檢測工作的，簡單易行，費用少，檢測結果易于解釋[4]。

3.2.2 滲透探傷的檢測對象

礦用主要通風機。由于井下的環境會引發空氣的質量變差，主要表現為濕度大，酸性強，這種情況下，若通風機運行時間較長，風機葉片就會受到嚴重影響，極有可能影響風機的正常運行。由于風機葉片是通風機的重要元件，因此，對其進行無損檢測，則會產生良好的效果。滲透探傷檢測主要就是檢測葉片的表面缺陷，但葉片根部向上0.2m的區域則是重點檢測之處。

4 鋼絲繩的無損探傷

若鋼絲繩存在探傷，則通過相關儀器來實現對鋼絲繩的狀態的檢測，一般以定量的方式進行，基于一個大前提，就是不影響鋼絲繩的使用狀態，通過相關有效的檢測方法，以測定鋼絲繩的某些特性。檢測結果一旦確定，檢測人員根據以往的經驗知識，對鋼絲繩的狀態做出合理的分析，主要是確定其剩余使用壽命。鋼絲繩狀態的判定，主要是根據檢測儀的檢測結果而定，這樣才能對鋼絲繩的狀態進行準確的判定。煤礦設備中鋼絲繩的應用非常廣泛，結合鋼絲繩的具體特點，常用的無損檢測方法是磁性檢測方法，一般采用的檢測裝置的組成部分包括探傷傳感器等[5]。

每次更換鋼絲繩時，都要記錄相應的檢測結果，然后將歷次檢測結果進行對比分析，一旦發現問題，則說明鋼絲繩可能存在故障問題，應及時檢查鋼絲繩的性能參數，并將檢查出的問題及時處理，這樣才能最大程度地增加鋼絲繩的使用頻次。這種檢測技術是在不影響鋼絲繩使用狀態條件下進行的，往往檢測效果大大優于其他檢測方法。

5 結語

煤礦機械在正常作業時難免會產生各種類型的機械損傷，嚴重時會影響煤礦正常生產，甚至會引發嚴重的事故。無損檢測技術能夠在不影響大型機械設備正常運行情況下，對其進行檢測。因此，對于大型礦用機械設備而言，無損檢測技術具有良好的適用性。