探伤技术在煤矿设备检测中的重要性

杨昶

摘  要：本文介绍了当前无损探伤检测技术，包括超声、渗透、在用钢丝绳检测等新技术，论述它们的工作原理，合理地应用无损探伤检测技术，能有效避免因煤矿设备引起的安全生产事故发生，发现并排除煤矿在用设备设施安全隐患。

关键词：超声波探伤;渗透探伤;在用钢丝绳检测

0 前言

随着现代工业的发展，对产品质量和结构安全性，使用可靠性提出更高的要求，煤矿现代化建设与生产的加快，煤矿用大型设备的安全问题成为了煤矿安全生产的重中之重。近年来，无损检测技术在各个行业的应用越来越广泛。无损探伤检查技术是通过对在用设备进行无损检测的过程中发现缺陷。例如提升机主轴、天轮主轴、主要通风机主轴、主要通风机叶片及带式传送机主轴、钢丝绳等都是保证在用设备安全运行的重要部件。因此，合理地应用无损检测技术，能有效避免煤矿安全生产事故发生，发现并排除煤矿在用设备设施安全隐患，为全省煤矿企业的安全生产发挥了积极的作用。

1.无损检测

1.1 无损检测的含义

一般而言，无损检测是指在检查机械、材料等内部时，以不损害其使用性能，不影响后续的使用为前提，通过检测其内部异常、缺陷等引起的不必要反应的变化，包括热、光、电等，检测的方式可以是物理手段，也可能为化学手段，通过现代化的技术、设备对其试件内部、表面结构、数量、形状等进行检测。

1.2 无损检测的特点

无损检测具有非破坏性、互容性、动态性、严格性及检验结果存在分歧性。无损检测能够有效的解决设备在运行过程中质量状态检测的问题，从而对于设备可能出现的问题，例如零件出现裂纹、破碎等缺陷，事先能够有所预防，减少安全事故的产生，当然，一定程度上确保了工件能够按时完成，设备质量在极大程度上有所把控，使其能处于相对安全的状态下正常运行。除此之外，无损检测有利于优化制造的工艺流程，降低生产成本。对此，使其具有较好的安全性、可靠性及准确性。在检测过程中不会对其设备、零部件等结构、性能进行破坏，且更便于技术人员在其全方位的检测。并且这项技术能够用于多种环境中，与其他的方式、技术结合起来使用，使效率得到极大的提升，确保准确性的同时也更为可靠。

1.3 无损检测的方法

无损检测有五大常规检测方法，分别是超声波检测法、射线检测法、磁粉检测法、渗透检测法和涡流检测法，而煤矿在用设备的无损检测大多使用的只有超声波检测法、渗透检测法和在用钢丝绳（超声）探伤。超声波检测法（UT）主要是检测内部缺陷，渗透检测法（PT）主要是检测表面开口缺陷。是采用仪器对钢丝绳的状况进行检测，是定量的无损检测。钢丝绳无损检测就是在不破坏钢丝绳使用状态的情况下，应用一定的检测技术和分析方法，对钢丝绳的状态特性加以测定。

1.4 无损检测应用的意义

对于煤矿设备采掘而言，大吨位、大功率、设备价格昂贵等特点，导致在日常对于设备管理上需要投入更大的精力、时间，以提高其使用效率。而无损检测技术则是提高管理水平、经济效益的关键，能够技术的检测设备的情况，及时进行维修，使其故障得到排除，提升设备的使用率，缩短检测所需要的时间，使其成为了检测过程中重要的方法，得到了煤矿开采的大力应用及推广。

1.5 该技术的发展

无损检测技术不在仅限于使用X射线上，我们所熟知电磁波、激光等也是检测的方式之一，目前仍在研究、开发新技术和新方法。当然在日常生活中一些看似传统的方法，也衍射发展出新的技术。譬如胶片射线照相从伽马射线转变为计算器射线照相、计算机层析成像等;超声检测从A型超声从B扫描超声、共振超声转变。

2检测方法

2.1超声波检测方法。主要有穿透法探伤和反射法探伤两种方式。穿透法探伤使用两个探头，一个用来发射超声波，一个用来接收超声波。检测时，两个探头分置在工件两侧，根据超声波穿透工件后能量的变化来判别工件内部质量。反射法探伤高频发生器产生的高频脉冲激励信号作用在探头上，所产生的波向工件内部传播，如工件内部存在缺陷，波的一部分作为缺陷波被反射回来，发射波的其余部分作为底波也将反射回来。根据发射波、缺陷波、底波相对于扫描基线的位置可确定缺陷位置;根据缺陷波的幅度可确定缺陷的大小;根据缺陷波的形状可分析缺陷的性质;如工件内部无缺陷，则只有发射波和底波。超声波检测方法使用的重点是检测工件的表面不能有污物，应该尽量保持工件表面干净。

超声波检测方法主要检测提升机主轴、天轮主轴、主要通风机主轴及带式传送机主轴。因为轴类零件的锻造工艺是先墩粗再拔长，内部缺陷的大致方向为平行于轴的长度方向，所以主要采用直探头纵波接触法周向检测。由于设备安装条件的限制，不能进行周向检测的，应从轴端进行检测，但轴端面检测只能作为辅助扫查方式，条件允许的情况下应尽量对轴周向全面扫查。

典型缺陷事例：2010年6月检测人员在宝鸡北马坊煤矿针对矿用设备提升机主轴无损探伤检测，因为该提升机曾经被拉动移位，在超声检测时仪器在检测到中部发出报警，进过几次检测，确认该主轴有裂隙缺陷，随时断裂发生事故，后督促矿方立即进行改换，避免了事故的发生。

图1.1阴影部分为提升机主轴超声波无损检测的扫查部位。

2.2渗透检测检测方法。主要是利用毛细现象使渗透液渗入缺陷，经清洗剂清洗使表面渗透液清除，而缺陷中的渗透液残留，再利用显像剂的毛细管作用吸附出缺陷中残留的渗透液而达到检验缺陷的目的。液体渗透检测方法的主要优点是它能用于非磁性材料，成本低、轻便，而且检测结果容易解釋。

矿用主要通风机是矿井通风最重要的设备，它关系着整个煤矿的安全。井下复杂的环境使空气质量很差（湿度大，酸性强），在如此恶劣的情况下长时间运行对风机叶片的损害相当大，极有可能影响风机的正常运行。风机叶片作为通风机的关键部件，叶片的无损检测也很重要。表面缺陷的检测是叶片检测的主要手段，重点检测部位在叶片根部向上200mm范围内。

典型缺陷事例：2009年7月份在铜川玉华煤矿针对矿用主扇进行渗透探伤，该主扇在之前检测风机调节叶片角度时，因长期没有松动螺丝导致扭不动了，工人就使用大铁锤对叶片进行了敲打，强行使它转动，在场的技术人员就有些担心叶片损伤，进行了叶片渗透探伤，果然经过现场探伤人员的检测，结论是一片叶片有裂纹缺陷，随即也就就行了更换。

图1.2阴影部分为主扇叶轮叶片渗透探伤部位。

2.3 在用钢丝绳探伤。是采用仪器对钢丝绳的状况进行检测，是定量的无损检测。钢丝绳无损检测就是在不破坏钢丝绳使用状态的情况下，应用一定的检测技术和分析方法，对钢丝绳的状态特性加以测定。从整个钢丝绳无损检测的过程看，人根据检测仪的检测结果，结合人的经验知识，对钢丝绳进行判定，决定钢丝绳的剩余使用寿命及报废时间。其中，钢丝绳检测仪的检测结果是最根本的，只有准确获取钢丝绳损伤缺陷的状态，才能判定钢丝绳的使用是否符合标准。

煤矿设备中钢丝绳的应用最多，最重要。根据煤矿用钢丝绳的特点，检测钢丝绳的基本原理采用磁性无损检测方法，检测装置主要有探伤传感器，信号预处理器、模数转换器、采样控制器、计算机分析处理系统等几个主要组成部分。通过这几个部分来完成在线钢丝绳的检测。

中心检测队伍首例检测是2011年7月在澄合矿务局王村煤矿的提升机检测中，该矿使用摩擦式提升机无极绳提升，在挂绳前没有检测钢丝绳，又不放心钢丝绳的情况，当时就行了钢丝绳无损探伤检测，结论是完好。

在之后的省内检测摩擦式提升机无极绳提升时钢丝绳都采用这种方法，现在有五对矿井在使用。通过使用钢丝绳在线检测仪，成功的对钢丝绳的绳径、断丝进行了全面检查，检测结果经过与标准比对，其绳径收缩面积未超过标准。钢丝绳内、外部均无断丝，符合标准，这种检测方法可以直观的判断钢丝绳的面积收缩程度，可以直观检测出钢丝绳中钢丝完好情况，以判定使用中的钢丝绳是否符合标准。

如果能够通过仪器将每次更换钢丝绳后的检测结果与历史检测结果相比较，如果发现异常现象则提醒钢丝绳使用人员检查提升系统的性能参数，及时发现问题并加以解决，从而达到延长钢丝绳使用寿命的目的，采用这种措施往往比钢丝绳使用后期通过仪器检测延长钢丝绳使用寿命更为有效，更容易达到钢丝绳的科学使用和管理。

3 无损探伤在实际中的運用

3.1 钢丝绳不仅是运输过程中的材料，也是关乎员工生命安全的保障，在煤矿开采过程中，可谓是矿井的生命线，直接关系到设备、人员的安全，一旦在运行过程中发生短绳事故，则会造成重大的影响，因此为了减少、避免这类安全事故，就需要采取有效的防御多是，通过在线实施的检测，让钢丝绳能够在无损的情况下得到检测。

无损探伤技术对于钢丝绳的检测可以做到实时的现实钢丝绳内部、外部的情况，包括锈蚀、磨损、金属截面发生的数值变化，通过行业标准，及时提出预警，诊断报告，从而采取解决措施，确保钢丝绳能够在运作过程中得到快速诊断，减少测量时间的同时也能顺利的进行生产，改善了效率低、受人为因素影响、内部损失无法判断等问题。当然采用无损探伤仪器，可以将钢丝绳的安全等级进行提升，实现生产、检测同步进行，并且能够减少为检测钢丝绳的开机能耗，科学、有效的提升了钢丝绳的使用寿命，降低了生产成本。

3.2 矿山机械作业中的机械损伤是一个事关安全的重要问题，解决这一问题不仅要分析矿山机械损伤产生的原因，还要针对具体原因研究相应的处理办法。矿用大型机械设备主轴超声波无损检测的材料费、工时费大概需约3000元。一台通风机叶片渗透探伤，材料费、工时费也是大约需3000元。但一次事故的损失难以估量。由此可见对矿用大型机械设备进行无损检测探伤的重要性。作为检测人员应积极运用新技术，新工艺，提高煤矿在用设备的性能，是设备能在安全范围内更好的为煤矿生产服务。将各类无损探伤检测方法运用到矿山机械的检测当中，根据检测结果发现机械损伤问题，重视问题，解决问题。要全面地、系统地、精确地检测出结构损伤，彻底解决矿山机械的安全问题还有很长的路要走。

4无损检测在维修过程中的应用

4.1 不断完善诊断的标准

对于检测过程中可能出现的情况，且检测涉及到的数量、信息较多，因此只有完善煤矿设备的诊断标准，才能从根本上减轻诊断工作的难度。在开采过程中，机械种类较多，在分工上各司其职，因此在检测时需要对其进行区分，给出正确的诊断方案，促进项目的正常运行。当然可以在制定时借鉴优秀的经验技术，通过头脑风暴的方式，确保无损检测能够高质量、高准确的完善检测工作。

4.2 不断的研制新的无损检测设备

随着经济、社会的进步，机械技术的提升，要求具有高精度的检测方式，对此无损检测设备也应当随之进行升级，提升检测的效率、速度及精度是设备发展的方向，通过设备为机械正常运行提供信息采集、信息处理、储存和控制等，让两者能够密切合作，保障机械的工作速度，在短时间内能够分析出机械可能出现的故障、危害，进而保障机械的寿命更长，减少项目运作过程中的成本，使其无损技术得到更多人的认可。

5 总结

机械在长时间运作过程中难免会出现不同的损伤，轻者影响生产的进度，重则引导不良的影响，造成人员、财产的损伤，使其不能正常的生产。对此进行合理、有效的检测，在不影响机械、设备运作的同时进行检测，且对此的影响得到极大程度的降低，无损探伤技术能够较好的完成这一项工作，但仍需要不断的改善、探索，使其具有更高的适用性，高性能的作用。

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