探傷技術在煤礦設備檢測中的重要性

楊昶

摘 ?要：本文介紹了當前無損探傷檢測技術，包括超聲、滲透、在用鋼絲繩檢測等新技術，論述它們的工作原理，合理地應用無損探傷檢測技術，能有效避免因煤礦設備引起的安全生產(chǎn)事故發(fā)生，發(fā)現(xiàn)并排除煤礦在用設備設施安全隱患。

關鍵詞：超聲波探傷;滲透探傷;在用鋼絲繩檢測

0 前言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品質量和結構安全性，使用可靠性提出更高的要求，煤礦現(xiàn)代化建設與生產(chǎn)的加快，煤礦用大型設備的安全問題成為了煤礦安全生產(chǎn)的重中之重。近年來，無損檢測技術在各個行業(yè)的應用越來越廣泛。無損探傷檢查技術是通過對在用設備進行無損檢測的過程中發(fā)現(xiàn)缺陷。例如提升機主軸、天輪主軸、主要通風機主軸、主要通風機葉片及帶式傳送機主軸、鋼絲繩等都是保證在用設備安全運行的重要部件。因此，合理地應用無損檢測技術，能有效避免煤礦安全生產(chǎn)事故發(fā)生，發(fā)現(xiàn)并排除煤礦在用設備設施安全隱患，為全省煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)發(fā)揮了積極的作用。

1.無損檢測

1.1 無損檢測的含義

一般而言，無損檢測是指在檢查機械、材料等內(nèi)部時，以不損害其使用性能，不影響后續(xù)的使用為前提，通過檢測其內(nèi)部異常、缺陷等引起的不必要反應的變化，包括熱、光、電等，檢測的方式可以是物理手段，也可能為化學手段，通過現(xiàn)代化的技術、設備對其試件內(nèi)部、表面結構、數(shù)量、形狀等進行檢測。

1.2 無損檢測的特點

無損檢測具有非破壞性、互容性、動態(tài)性、嚴格性及檢驗結果存在分歧性。無損檢測能夠有效的解決設備在運行過程中質量狀態(tài)檢測的問題，從而對于設備可能出現(xiàn)的問題，例如零件出現(xiàn)裂紋、破碎等缺陷，事先能夠有所預防，減少安全事故的產(chǎn)生，當然，一定程度上確保了工件能夠按時完成，設備質量在極大程度上有所把控，使其能處于相對安全的狀態(tài)下正常運行。除此之外，無損檢測有利于優(yōu)化制造的工藝流程，降低生產(chǎn)成本。對此，使其具有較好的安全性、可靠性及準確性。在檢測過程中不會對其設備、零部件等結構、性能進行破壞，且更便于技術人員在其全方位的檢測。并且這項技術能夠用于多種環(huán)境中，與其他的方式、技術結合起來使用，使效率得到極大的提升，確保準確性的同時也更為可靠。

1.3 無損檢測的方法

無損檢測有五大常規(guī)檢測方法，分別是超聲波檢測法、射線檢測法、磁粉檢測法、滲透檢測法和渦流檢測法，而煤礦在用設備的無損檢測大多使用的只有超聲波檢測法、滲透檢測法和在用鋼絲繩（超聲）探傷。超聲波檢測法（UT）主要是檢測內(nèi)部缺陷，滲透檢測法（PT）主要是檢測表面開口缺陷。是采用儀器對鋼絲繩的狀況進行檢測，是定量的無損檢測。鋼絲繩無損檢測就是在不破壞鋼絲繩使用狀態(tài)的情況下，應用一定的檢測技術和分析方法，對鋼絲繩的狀態(tài)特性加以測定。

1.4 無損檢測應用的意義

對于煤礦設備采掘而言，大噸位、大功率、設備價格昂貴等特點，導致在日常對于設備管理上需要投入更大的精力、時間，以提高其使用效率。而無損檢測技術則是提高管理水平、經(jīng)濟效益的關鍵，能夠技術的檢測設備的情況，及時進行維修，使其故障得到排除，提升設備的使用率，縮短檢測所需要的時間，使其成為了檢測過程中重要的方法，得到了煤礦開采的大力應用及推廣。

1.5 該技術的發(fā)展

無損檢測技術不在僅限于使用X射線上，我們所熟知電磁波、激光等也是檢測的方式之一，目前仍在研究、開發(fā)新技術和新方法。當然在日常生活中一些看似傳統(tǒng)的方法，也衍射發(fā)展出新的技術。譬如膠片射線照相從伽馬射線轉變?yōu)橛嬎闫魃渚€照相、計算機層析成像等;超聲檢測從A型超聲從B掃描超聲、共振超聲轉變。

2檢測方法

2.1超聲波檢測方法。主要有穿透法探傷和反射法探傷兩種方式。穿透法探傷使用兩個探頭，一個用來發(fā)射超聲波，一個用來接收超聲波。檢測時，兩個探頭分置在工件兩側，根據(jù)超聲波穿透工件后能量的變化來判別工件內(nèi)部質量。反射法探傷高頻發(fā)生器產(chǎn)生的高頻脈沖激勵信號作用在探頭上，所產(chǎn)生的波向工件內(nèi)部傳播，如工件內(nèi)部存在缺陷，波的一部分作為缺陷波被反射回來，發(fā)射波的其余部分作為底波也將反射回來。根據(jù)發(fā)射波、缺陷波、底波相對于掃描基線的位置可確定缺陷位置;根據(jù)缺陷波的幅度可確定缺陷的大小;根據(jù)缺陷波的形狀可分析缺陷的性質;如工件內(nèi)部無缺陷，則只有發(fā)射波和底波。超聲波檢測方法使用的重點是檢測工件的表面不能有污物，應該盡量保持工件表面干凈。

超聲波檢測方法主要檢測提升機主軸、天輪主軸、主要通風機主軸及帶式傳送機主軸。因為軸類零件的鍛造工藝是先墩粗再拔長，內(nèi)部缺陷的大致方向為平行于軸的長度方向，所以主要采用直探頭縱波接觸法周向檢測。由于設備安裝條件的限制，不能進行周向檢測的，應從軸端進行檢測，但軸端面檢測只能作為輔助掃查方式，條件允許的情況下應盡量對軸周向全面掃查。

典型缺陷事例：2010年6月檢測人員在寶雞北馬坊煤礦針對礦用設備提升機主軸無損探傷檢測，因為該提升機曾經(jīng)被拉動移位，在超聲檢測時儀器在檢測到中部發(fā)出報警，進過幾次檢測，確認該主軸有裂隙缺陷，隨時斷裂發(fā)生事故，后督促礦方立即進行改換，避免了事故的發(fā)生。

圖1.1陰影部分為提升機主軸超聲波無損檢測的掃查部位。

2.2滲透檢測檢測方法。主要是利用毛細現(xiàn)象使?jié)B透液滲入缺陷，經(jīng)清洗劑清洗使表面滲透液清除，而缺陷中的滲透液殘留，再利用顯像劑的毛細管作用吸附出缺陷中殘留的滲透液而達到檢驗缺陷的目的。液體滲透檢測方法的主要優(yōu)點是它能用于非磁性材料，成本低、輕便，而且檢測結果容易解釋。

礦用主要通風機是礦井通風最重要的設備，它關系著整個煤礦的安全。井下復雜的環(huán)境使空氣質量很差（濕度大，酸性強），在如此惡劣的情況下長時間運行對風機葉片的損害相當大，極有可能影響風機的正常運行。風機葉片作為通風機的關鍵部件，葉片的無損檢測也很重要。表面缺陷的檢測是葉片檢測的主要手段，重點檢測部位在葉片根部向上200mm范圍內(nèi)。

典型缺陷事例：2009年7月份在銅川玉華煤礦針對礦用主扇進行滲透探傷，該主扇在之前檢測風機調節(jié)葉片角度時，因長期沒有松動螺絲導致扭不動了，工人就使用大鐵錘對葉片進行了敲打，強行使它轉動，在場的技術人員就有些擔心葉片損傷，進行了葉片滲透探傷，果然經(jīng)過現(xiàn)場探傷人員的檢測，結論是一片葉片有裂紋缺陷，隨即也就就行了更換。

圖1.2陰影部分為主扇葉輪葉片滲透探傷部位。

2.3 在用鋼絲繩探傷。是采用儀器對鋼絲繩的狀況進行檢測，是定量的無損檢測。鋼絲繩無損檢測就是在不破壞鋼絲繩使用狀態(tài)的情況下，應用一定的檢測技術和分析方法，對鋼絲繩的狀態(tài)特性加以測定。從整個鋼絲繩無損檢測的過程看，人根據(jù)檢測儀的檢測結果，結合人的經(jīng)驗知識，對鋼絲繩進行判定，決定鋼絲繩的剩余使用壽命及報廢時間。其中，鋼絲繩檢測儀的檢測結果是最根本的，只有準確獲取鋼絲繩損傷缺陷的狀態(tài)，才能判定鋼絲繩的使用是否符合標準。

煤礦設備中鋼絲繩的應用最多，最重要。根據(jù)煤礦用鋼絲繩的特點，檢測鋼絲繩的基本原理采用磁性無損檢測方法，檢測裝置主要有探傷傳感器，信號預處理器、模數(shù)轉換器、采樣控制器、計算機分析處理系統(tǒng)等幾個主要組成部分。通過這幾個部分來完成在線鋼絲繩的檢測。

中心檢測隊伍首例檢測是2011年7月在澄合礦務局王村煤礦的提升機檢測中，該礦使用摩擦式提升機無極繩提升，在掛繩前沒有檢測鋼絲繩，又不放心鋼絲繩的情況，當時就行了鋼絲繩無損探傷檢測，結論是完好。

在之后的省內(nèi)檢測摩擦式提升機無極繩提升時鋼絲繩都采用這種方法，現(xiàn)在有五對礦井在使用。通過使用鋼絲繩在線檢測儀，成功的對鋼絲繩的繩徑、斷絲進行了全面檢查，檢測結果經(jīng)過與標準比對，其繩徑收縮面積未超過標準。鋼絲繩內(nèi)、外部均無斷絲，符合標準，這種檢測方法可以直觀的判斷鋼絲繩的面積收縮程度，可以直觀檢測出鋼絲繩中鋼絲完好情況，以判定使用中的鋼絲繩是否符合標準。

如果能夠通過儀器將每次更換鋼絲繩后的檢測結果與歷史檢測結果相比較，如果發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象則提醒鋼絲繩使用人員檢查提升系統(tǒng)的性能參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)問題并加以解決，從而達到延長鋼絲繩使用壽命的目的，采用這種措施往往比鋼絲繩使用后期通過儀器檢測延長鋼絲繩使用壽命更為有效，更容易達到鋼絲繩的科學使用和管理。

3 無損探傷在實際中的運用

3.1 鋼絲繩不僅是運輸過程中的材料，也是關乎員工生命安全的保障，在煤礦開采過程中，可謂是礦井的生命線，直接關系到設備、人員的安全，一旦在運行過程中發(fā)生短繩事故，則會造成重大的影響，因此為了減少、避免這類安全事故，就需要采取有效的防御多是，通過在線實施的檢測，讓鋼絲繩能夠在無損的情況下得到檢測。

無損探傷技術對于鋼絲繩的檢測可以做到實時的現(xiàn)實鋼絲繩內(nèi)部、外部的情況，包括銹蝕、磨損、金屬截面發(fā)生的數(shù)值變化，通過行業(yè)標準，及時提出預警，診斷報告，從而采取解決措施，確保鋼絲繩能夠在運作過程中得到快速診斷，減少測量時間的同時也能順利的進行生產(chǎn)，改善了效率低、受人為因素影響、內(nèi)部損失無法判斷等問題。當然采用無損探傷儀器，可以將鋼絲繩的安全等級進行提升，實現(xiàn)生產(chǎn)、檢測同步進行，并且能夠減少為檢測鋼絲繩的開機能耗，科學、有效的提升了鋼絲繩的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。

3.2 礦山機械作業(yè)中的機械損傷是一個事關安全的重要問題，解決這一問題不僅要分析礦山機械損傷產(chǎn)生的原因，還要針對具體原因研究相應的處理辦法。礦用大型機械設備主軸超聲波無損檢測的材料費、工時費大概需約3000元。一臺通風機葉片滲透探傷，材料費、工時費也是大約需3000元。但一次事故的損失難以估量。由此可見對礦用大型機械設備進行無損檢測探傷的重要性。作為檢測人員應積極運用新技術，新工藝，提高煤礦在用設備的性能，是設備能在安全范圍內(nèi)更好的為煤礦生產(chǎn)服務。將各類無損探傷檢測方法運用到礦山機械的檢測當中，根據(jù)檢測結果發(fā)現(xiàn)機械損傷問題，重視問題，解決問題。要全面地、系統(tǒng)地、精確地檢測出結構損傷，徹底解決礦山機械的安全問題還有很長的路要走。

4無損檢測在維修過程中的應用

4.1 不斷完善診斷的標準

對于檢測過程中可能出現(xiàn)的情況，且檢測涉及到的數(shù)量、信息較多，因此只有完善煤礦設備的診斷標準，才能從根本上減輕診斷工作的難度。在開采過程中，機械種類較多，在分工上各司其職，因此在檢測時需要對其進行區(qū)分，給出正確的診斷方案，促進項目的正常運行。當然可以在制定時借鑒優(yōu)秀的經(jīng)驗技術，通過頭腦風暴的方式，確保無損檢測能夠高質量、高準確的完善檢測工作。

4.2 不斷的研制新的無損檢測設備

隨著經(jīng)濟、社會的進步，機械技術的提升，要求具有高精度的檢測方式，對此無損檢測設備也應當隨之進行升級，提升檢測的效率、速度及精度是設備發(fā)展的方向，通過設備為機械正常運行提供信息采集、信息處理、儲存和控制等，讓兩者能夠密切合作，保障機械的工作速度，在短時間內(nèi)能夠分析出機械可能出現(xiàn)的故障、危害，進而保障機械的壽命更長，減少項目運作過程中的成本，使其無損技術得到更多人的認可。

5 總結

機械在長時間運作過程中難免會出現(xiàn)不同的損傷，輕者影響生產(chǎn)的進度，重則引導不良的影響，造成人員、財產(chǎn)的損傷，使其不能正常的生產(chǎn)。對此進行合理、有效的檢測，在不影響機械、設備運作的同時進行檢測，且對此的影響得到極大程度的降低，無損探傷技術能夠較好的完成這一項工作，但仍需要不斷的改善、探索，使其具有更高的適用性，高性能的作用。

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