无损安全检测技术在矿山机械设备安全检测的应用

无损安全检测技术在矿山机械设备安全检测的应用

王方宏

黑龙江龙煤矿业工程设计研究院有限公司黑龙江省鹤岗市154100

摘要：矿山使用的设备仪器都是在环境较为恶劣的条件下进行工作的，设备在使用过程中，通常都是长时间运行并且会产生巨大的冲击载荷。运行时间长和重载的工作环境会产生交变载荷，非常容易使设备自身零件损坏或是将设备自身缺陷扩大，从而造成危险性裂纹。为了防止这类情况的发生，必须对设备仪器进行定期检查。

关键词：无损检测技术；矿山机械设备；检测

引言

无损检测指的是利用光、磁、声等特性，在不破坏设备性能的前提下，检测出被测对象是否存在缺陷，并给出缺陷的位置、大小和一些详细信息，通过分析这些数据来判断被检测对象目前的运行状态。

1无损检测技术的特点

第一，以不破坏原部件为前提，利用材料固有缺陷发生的变化现象，通过分析现象判断构件内部缺陷。

第二，给出多种可以及时准确查询构件缺陷的位置、大小的方法，同时判断其的危害程度。

第三，在矿山设备维修过重中，不仅可以检测出其操作是否符合要求，还能对产品质量进行实时监控。

第四，根据矿山设备的过煤量，对重要部件进行检测诊断，同时对其的使用周期进行评估，防止出现因为设备问题而引发的安全事故。

2超声波探伤（UT）研究及应用

2.1超声波探伤技术的研究

2.1.1轴类缺陷产生机理

引发轴类缺陷的主要原因是，在轴类用钢的冶炼和加工过程中，往往会在轴类的表面和内部产生一些气孔、砂眼、夹杂物和划痕等缺陷。由于这些缺陷的存在，在运行过程中造成了轴类应力集中，在应力集中区域金属的承载能力较小，极易延展出小裂纹，而在裂纹端头又会形成新的应力集中。在连续承载情况下，裂纹不断地扩展，使金属能够传递应力的部分越来越少，直至剩余部分不足以传递载荷时，金属构件彻底崩溃，灾难性事故也就随之发生了。因此可见，轴类事故是遵循“应力集中→裂纹→新的应力集中→裂纹扩大→轴类破坏”的恶性循环过程发展而来，断裂形式大多为疲劳断裂。

2.1.2轴类疲劳断裂过程

主轴的疲劳断裂由以下过程组成：裂纹源形成→疲劳核形成→快速发展期→脆断。

2.2超声波探伤检测发现的缺陷实例

在对大平矿斜向人车主拉杆的超声波探伤中发现一处缺陷，应用各种方法在多个方向检测后，确认其为长度9.7cm、深度2.3cm的裂纹。检测后现场告知矿方，矿里立即停止了人车的运行，及时有效地避免了因主拉杆裂纹断裂造成跑车的安全事故，保证了车上人员的人身安全。

3通风机叶片的渗透探伤（PT）

3.1渗透探伤概述

渗透探伤是将一种含有染料的渗透剂涂覆在零件表面上，在毛细作用下、将渗透剂渗入表面开口缺陷中去，然后去除零件表面上多余的渗透剂，再往零件表面上涂上一薄层显像剂，缺陷中的渗透剂在毛细作用下被显像剂吸附到零件表面上形成缺陷显示。在检测过程中选择了DPT-5系列溶剂去除型着色渗透探伤剂，这种探伤剂是罐装喷剂，具有便于携带、显像快速、灵敏度高、操作方便、成本低等优点。

3.2探伤部位的确定

在仔细分析了叶片的结构后发现，叶片的受力部位和缺陷易产生的部位位于叶片的根部。在这一部位叶片的尺寸较厚，有明显的圆弧过渡区，是最容易产生铸造缺陷的地方：因为风机的叶片和叶轮是用螺丝连接，在风机运行过程中叶片根部所受的扭矩最大，圆弧部位应力较集中。在安装叶片时，工人们使用的工具经常会撞击叶片根部的表面，叶片的脆性使得叶片的表面对撞击的耐性不好，轻微的撞击都会使叶片表面被划伤和碰伤。这些人为的伤痕就是新的应力源，有产生应力裂纹的可能。鉴于以上等原因，规定了叶片根部周围150mm范围内为检测的必检区域，在这个区域包含了尺寸变化最大区、圆弧过渡区、人为应力集中区，其他区域可视具体情况而定，必要时对整个叶片表面进行检测。

3.3渗透探伤步骤及注意事项

叶片渗透探伤的步骤一般为：（1）表面处理；（2）清洗剂预清洗；（3）渗透剂渗透（同时用标准试块检测灵敏度）；（4）显像；（5）观察；（6）后清洗。检测中的注意事项：（1）通风机为长时运转机械，由于受到抽出的气体中煤尘、水分的影响，叶片表面通常有煤泥层附着，只用水和清洗剂难以符合要求，对此我们可以采取机械方法小心清理其表面；（2）如需把叶片拆卸进行渗透探伤，在拆卸过程中必须轻拿轻放，以此避免风机运行时因叶片碰撞变形而出现大幅度振动现象；（3）因为渗透剂含有微毒，在检测过程中要保证现场通风良好，避免检测人员中毒。

3.4渗透探伤其他应用实例

大隆矿主井提升机滚筒内部发现有两处裂纹，矿方采用在裂纹可见顶端处打孔以防止裂纹继续发展。在提升机运行一段时间后发现裂纹继续扩大，后经过打孔处理也未能阻止裂纹发展。经过对其进行渗透探伤，确定了这两处裂纹的最前端及其发展方向，后经处理未再发展。

4无损检测应用注意的问题

4.1完善矿山机械设备无损检测技术评估和测定工作

进行评估和测定工作必须要有正确的理论标准和依据。我国在机械和铁路等方面对颁布了无损检测技术的相关标准，但是对于矿山机械设备的无损检测和评估，并没有什么实质性标准要求。比如经常使用的钻机钻杆设备，使用钻机钻杆的无损检测技术一般是参考《矿用反井钻机钻杆失效技术条件》的标准执行。因为行业与行业之间存在差异，制定的标准要求也不一样，所以必须要深入研究和探索矿山设备无损检测的使用要求和范围，完善矿山机械设备无损检测技术评估和测定工作，将零部件实效的评判原则作为设备检测和评价的依据。

4.2创建全面为矿山机械设备良好服务的无损检测技术网络平台

目前应该凝聚团队力量和团队精神，制定出较为先进的网络系统方法，创建一个全方位、自上而下的网络工作系统。对无损检测技术在未来的发展方向做一个总的规划目标，选择可以提高矿山生产效率的研究课题，鼓励无损检测技术人员能够冲破工作难关，深入研究当前无损检测设备中存在的问题。除此之外，还应该为无损检测技术人员创造一个较好的交流平台，实现工作人员之间的互帮互助、相互促进，使无损检测技术在已有的水平上再提高一个层次。

4.3开发出适合矿山机械设备无损检测的设备仪器

目前使用的无损检测仪器大都是将微型计算机作为平台，采集和整理数据，将过程控制、记录存储、信息处理等工作程序融为一体，这样的检测仪器可靠性高、灵敏度也高。矿山机械设备工作环境存在易燃易爆气体的安全隐患，因此必须要求矿用设备防爆性能好，但是目前使用的无损检测设备都不符合该项要求。所以必须结合矿山工作的实际环境，开发出适合矿山机械设备无损检测仪器。

结语

通过研究和应用此科学准确、简便有效的无损探伤技术，对集团内各个矿井及其他矿山和省内金属非金属矿山设备的重要承载零部件进行安全探伤检测，有效地遏制预防了各类主轴开断裂、悬挂装置断裂、叶片断裂等机械事故带来的恶性安全生产事故的发生，对保证矿山安全生产具有非常重要的现实意义。

例如：大平矿人车主拉杆一处缺陷，三台子矿山天轮轴一处缺陷，大隆矿主井提升机滚筒内部发现有两处裂纹等设备零部件安全检测中探测到的缺陷，如不能及时发现后果不堪设想，正是由此研究的应用，以科学可靠的技术手段来保障矿山机械安全运行，从而为矿山全面安全生产做出贡献，取得了很好的安全效益和经济效益。近年来创直接经济效益达100余万元，并填补了无损检测技术在铁煤集团矿井机械设备在役无损检测技术上的空白，提高了铁煤集团监督检测中心安全检测公司的检测水平。

参考文献

[1]庞旭.无损检测技术应用在煤矿机械设备维修中的应用探索[J].教育教学论坛,2016,（40）:141-142.

[2]葛鸿广.探究煤矿机械安检与无损检测[J].内蒙古煤炭经济,2015,（04）:32-39.

[3]项光辉.无损检测技术在矿山机械安全检查中的应用[J].江西煤炭科技,2004,（04）:20-21.