秦宇超

（山西潞安集團(tuán)安全儀器測(cè)試中心， 山西 長(zhǎng)治 046204）

引言

近年來，無損檢測(cè)技術(shù)在各領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。這一技術(shù)的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)就是能對(duì)在用設(shè)備進(jìn)行無損檢測(cè)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)問題。因此，通過對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)的有效應(yīng)用，可更好查找煤礦設(shè)備中存在的安全隱患，為有效排除設(shè)備隱患提供依據(jù)，從而可大大減少煤礦生產(chǎn)中的事故發(fā)生率[1]。

1 無損檢測(cè)技術(shù)種類

1）超聲探傷技術(shù)。具有較強(qiáng)的穿透能力，能夠?qū)^小缺陷進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)缺陷位置的判斷較精確，檢測(cè)儀器具有良好便攜性。但是，超聲探傷的結(jié)果是以波形圖呈現(xiàn)的，需要技術(shù)人員具備過硬的技術(shù)基礎(chǔ)。

2）射線探傷技術(shù)。具有良好的結(jié)果直觀性，能夠通過射線底片直接觀測(cè)工件的缺陷，而且結(jié)果能夠保存下來。但是輻射較大，對(duì)技術(shù)人員的身體健康有一定的傷害。另外，成本較高，對(duì)細(xì)長(zhǎng)裂紋的分辨率較差。

3）滲透探傷技術(shù)。檢測(cè)成本比較低，能夠?qū)τ谛∮?mm的缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)，適用于機(jī)械設(shè)備的表面探傷。但是，不適用于檢測(cè)疏松或多孔類工件。

4）磁粉探傷技術(shù)。適用于檢測(cè)鐵基性材料，儀器使用方便，效率高，費(fèi)用低，適用于檢測(cè)較大設(shè)備的表層缺陷。但是，不便于檢測(cè)內(nèi)部缺陷，另外檢測(cè)時(shí)要打磨表面。

5）渦流探傷技術(shù)。檢測(cè)時(shí)不需要接觸被檢零件，適合對(duì)工件進(jìn)行表面探傷，能夠在狹窄區(qū)域進(jìn)行作業(yè)。但是普及性較差。另外，檢測(cè)結(jié)果易受工件材料的影響。在對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，常用的檢測(cè)（鋼絲繩探傷檢測(cè)）方發(fā)主要有以下兩種：一是超聲波檢測(cè)法，二是滲透檢測(cè)法。對(duì)于設(shè)備內(nèi)部缺陷，往往采用超聲波檢測(cè)法，對(duì)于其他缺陷，則往往采用滲透檢測(cè)法[2]。此外，對(duì)于鋼絲繩檢測(cè)的方法還有一種較為常用的方法，就是對(duì)鋼絲繩進(jìn)行無損檢測(cè)，本質(zhì)就是在對(duì)鋼絲繩使用狀態(tài)不產(chǎn)生影響的情況下，通過相應(yīng)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩的狀態(tài)的判斷。

2 無損檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)

無損檢測(cè)技術(shù)的有效解決了運(yùn)行設(shè)備的質(zhì)量狀態(tài)監(jiān)測(cè)難題，能夠?qū)α慵鸭y等缺陷可能導(dǎo)致的事故進(jìn)行預(yù)防，確保工件或設(shè)備質(zhì)量，使設(shè)備處于安全運(yùn)行狀態(tài)。另外，可以優(yōu)化制造工藝，降低制造成本。無損檢測(cè)技術(shù)有以下特點(diǎn)：

無損檢測(cè)不會(huì)對(duì)被檢零部件的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能產(chǎn)生破壞，也便于技術(shù)人員對(duì)零件進(jìn)行全方位的檢測(cè)；無損檢測(cè)可以用在零件生產(chǎn)和使用的多個(gè)環(huán)境；無損檢測(cè)還可以與其他方式進(jìn)行組合，提高準(zhǔn)確性和可靠性。

3 煤礦設(shè)備的無損檢測(cè)技術(shù)

煤礦設(shè)備檢測(cè)常用的技術(shù)主要有超聲波探傷、滲透檢測(cè)、無損檢測(cè)。

3.1 超聲波探傷

3.1.1 基本原理

超聲波在介質(zhì)中的傳播情況可以說明介質(zhì)是否存在缺陷，一般通過公式t=S/V進(jìn)行斷定。式中：V為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度；S為超聲波在介質(zhì)中的傳播距離；t為超聲波在介質(zhì)中的傳播時(shí)間。

根據(jù)實(shí)際測(cè)得的時(shí)間來判定，傳播距離已知，則可計(jì)算出實(shí)際傳播速度，若該速度與已知速速相同，則被測(cè)介質(zhì)無缺陷，否則，被測(cè)介質(zhì)存在缺陷。圖1所示為智能型超聲波檢測(cè)系統(tǒng)框圖[3]。

圖1 智能型超聲波檢測(cè)系統(tǒng)框圖

振蕩激發(fā)電路后，會(huì)產(chǎn)生高頻超聲交流電信號(hào)并進(jìn)行放大，超聲波受到激勵(lì)作用，就會(huì)發(fā)射探頭，實(shí)現(xiàn)了電振蕩信號(hào)向超聲波的轉(zhuǎn)變。通過介質(zhì)傳播作用，接收探頭會(huì)將超聲波轉(zhuǎn)換為高頻電信號(hào)，在通過放大作用，并經(jīng)處理后傳入計(jì)算機(jī)中，最后相關(guān)結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)上。

3.1.2 超聲波探傷的檢測(cè)對(duì)象

對(duì)于提升機(jī)主軸等軸類元件，采用超聲波檢測(cè)方法往往表現(xiàn)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(gè)步驟，一是墩粗，二是拔長(zhǎng)。因此，其缺陷的方向一般與軸長(zhǎng)方向一致，這種情況通過直探頭縱波接觸法周向檢測(cè)。對(duì)于某些無法進(jìn)行周向檢測(cè)的設(shè)備，可以采取從軸端檢測(cè)的方法，但這種檢測(cè)方式只能起一個(gè)輔助檢測(cè)作用，因此，應(yīng)盡可能地采用軸周向檢測(cè)方法。

3.2 滲透探傷

3.2.1 滲透探傷的基本原理

應(yīng)用這種檢測(cè)方法之前，首先要向檢測(cè)處滴加滲透液，由于毛細(xì)現(xiàn)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(huì)存在滲透殘留。通過顯像劑的毛細(xì)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(cè)工作。這種檢測(cè)方法最明顯的優(yōu)勢(shì)是通過非磁性材料來完成檢測(cè)工作的，簡(jiǎn)單易行，費(fèi)用少，檢測(cè)結(jié)果易于解釋[4]。

3.2.2 滲透探傷的檢測(cè)對(duì)象

礦用主要通風(fēng)機(jī)。由于井下的環(huán)境會(huì)引發(fā)空氣的質(zhì)量變差，主要表現(xiàn)為濕度大，酸性強(qiáng)，這種情況下，若通風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，風(fēng)機(jī)葉片就會(huì)受到嚴(yán)重影響，極有可能影響風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。由于風(fēng)機(jī)葉片是通風(fēng)機(jī)的重要元件，因此，對(duì)其進(jìn)行無損檢測(cè)，則會(huì)產(chǎn)生良好的效果。滲透探傷檢測(cè)主要就是檢測(cè)葉片的表面缺陷，但葉片根部向上0.2m的區(qū)域則是重點(diǎn)檢測(cè)之處。

4 鋼絲繩的無損探傷

若鋼絲繩存在探傷，則通過相關(guān)儀器來實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩的狀態(tài)的檢測(cè)，一般以定量的方式進(jìn)行，基于一個(gè)大前提，就是不影響鋼絲繩的使用狀態(tài)，通過相關(guān)有效的檢測(cè)方法，以測(cè)定鋼絲繩的某些特性。檢測(cè)結(jié)果一旦確定，檢測(cè)人員根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，對(duì)鋼絲繩的狀態(tài)做出合理的分析，主要是確定其剩余使用壽命。鋼絲繩狀態(tài)的判定，主要是根據(jù)檢測(cè)儀的檢測(cè)結(jié)果而定，這樣才能對(duì)鋼絲繩的狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的判定。煤礦設(shè)備中鋼絲繩的應(yīng)用非常廣泛，結(jié)合鋼絲繩的具體特點(diǎn)，常用的無損檢測(cè)方法是磁性檢測(cè)方法，一般采用的檢測(cè)裝置的組成部分包括探傷傳感器等[5]。

每次更換鋼絲繩時(shí)，都要記錄相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果，然后將歷次檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，一旦發(fā)現(xiàn)問題，則說明鋼絲繩可能存在故障問題，應(yīng)及時(shí)檢查鋼絲繩的性能參數(shù)，并將檢查出的問題及時(shí)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(cè)技術(shù)是在不影響鋼絲繩使用狀態(tài)條件下進(jìn)行的，往往檢測(cè)效果大大優(yōu)于其他檢測(cè)方法。

5 結(jié)語

煤礦機(jī)械在正常作業(yè)時(shí)難免會(huì)產(chǎn)生各種類型的機(jī)械損傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響煤礦正常生產(chǎn)，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的事故。無損檢測(cè)技術(shù)能夠在不影響大型機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行情況下，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。因此，對(duì)于大型礦用機(jī)械設(shè)備而言，無損檢測(cè)技術(shù)具有良好的適用性。