遲寶鎖，于海亭，黨帥，范永強(qiáng)

（1.陜北礦業(yè)公司，陜西 榆林 719000；2.陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 神木 719300）

煤礦機(jī)械設(shè)備處于惡劣的環(huán)境下，會(huì)受到粉塵、振動(dòng)的影響，因此設(shè)備運(yùn)行存在隱患。早期發(fā)現(xiàn)隱患對(duì)于保證設(shè)備穩(wěn)定、煤礦的安全生產(chǎn)發(fā)揮著重要作用。無損檢測技術(shù)的應(yīng)用可以針對(duì)設(shè)備隱患實(shí)施預(yù)防。針對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備維修，要注重發(fā)揮無損檢測技術(shù)的優(yōu)勢，以保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

1 無損檢測技術(shù)概述

1.1 內(nèi)涵

無損檢測技術(shù)是指被檢測對(duì)象不受到損傷的條件下，借助熱、聲、光、電、磁等分析材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化或存在的缺陷，以表明零部件發(fā)生損壞的程度、形狀、位置、分布。不同于傳統(tǒng)的檢測方式，無損檢測體現(xiàn)出非破壞性、可靠性、全面性的特點(diǎn)。

1.2 特點(diǎn)

無損檢測技術(shù)不需要改變?cè)O(shè)備原有的結(jié)構(gòu)，借助設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在異常缺陷和物理性變化可能判斷設(shè)備是否存在隱患。無損檢測技術(shù)可以為維修提供更多有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)，有利于及時(shí)找到零部件存在的缺陷。無損檢測技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)械設(shè)備的維修可以明確設(shè)備的鑄造、沖壓、切割等工序是否符合要求。無損檢測技術(shù)可以依據(jù)煤礦設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)、精準(zhǔn)的分析，從而減少一系列維修損失。

2 無損檢測技術(shù)在機(jī)械設(shè)備維修中的應(yīng)用意義

2.1 維修更有針對(duì)性

與傳統(tǒng)模式下的檢測方法相比，無損檢測技術(shù)體現(xiàn)出更高的科技含量，所涉及工程技術(shù)、信息處理等更具有優(yōu)勢，檢測的準(zhǔn)確性得以提升。傳統(tǒng)模式的設(shè)備檢測，需要維修人員將機(jī)械拆解，然后逐一排查零部件，這樣才能獲得準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，這種方法雖然有一定的作用，但是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且準(zhǔn)確性難以保證，程度不高；無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，不需要維修人員拆解設(shè)備，不需要采用逐一排查的方法，向相關(guān)設(shè)備發(fā)射媒介物（如超聲波），再通過媒介物發(fā)生信息的分析，可以確定出受損部位與嚴(yán)重程度。

2.2 適用范圍廣

無損檢測技術(shù)可以適用于多數(shù)煤礦機(jī)械，并且可以機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)檢測。煤礦機(jī)械包括多個(gè)不同的種類，應(yīng)用范圍廣。如果對(duì)于每種機(jī)械設(shè)備都使用相應(yīng)檢測工具，會(huì)導(dǎo)致成本增加，煤炭設(shè)備的管理成本會(huì)較高。無損檢測技術(shù)可以適用于不同類型、不同結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)備，它的檢測原理是借助媒介進(jìn)行檢測的，具有普通適用性，煤礦機(jī)械基本上都可借助無損檢測技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)；無損檢測技術(shù)可以應(yīng)用于煤礦中運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的檢測。機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)聲波產(chǎn)生，可以借助電學(xué)、磁學(xué)進(jìn)行檢測，檢測不需要設(shè)備停機(jī)，不會(huì)影響煤礦開采活動(dòng)造成影響。

3 煤礦機(jī)械維修常用無損檢測技術(shù)

3.1 應(yīng)用超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測，也稱為“超聲波無損探傷”，其作用原理是使用人耳無法直接辨識(shí)的超頻聲波(頻率通常為20Hz)來設(shè)備進(jìn)行探傷。超聲波體現(xiàn)良好的方向性，并且具有較強(qiáng)的穿透性，聲波具有較高的能量。超聲波在傳播中如果遇到不同的介質(zhì)分界面，會(huì)發(fā)生反射。借助這一特性可以對(duì)機(jī)械設(shè)備中的微小損傷進(jìn)行有效探測。在實(shí)施檢測時(shí)，超聲波探頭要與待檢設(shè)備保持良好的接觸性。在檢測操作時(shí)，要保證中間不能有空氣，可以借助耦合劑進(jìn)行輔助排空探頭與零部件之間存在的空氣。探頭可以向零部件發(fā)出超聲探波，如果遇到缺陷界面后會(huì)發(fā)生反射，反射信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)化可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)后，傳輸?shù)教囟ㄑb置進(jìn)行分析處理。超聲波檢測技術(shù)體現(xiàn)出檢測精準(zhǔn)度高的優(yōu)勢，最小可以檢測1mm級(jí)的表面損傷，但其缺陷只能適用于機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部缺陷，檢測無法針對(duì)設(shè)備的表面缺陷。

3.2 應(yīng)用磁粉檢測技術(shù)

磁粉檢測技術(shù)是借助漏磁原理對(duì)機(jī)械設(shè)備實(shí)施探傷的。操作時(shí)，檢測人員先借助磁場磁化鐵磁性材料，如果鐵磁性材料的表面或近表面區(qū)域有損傷存在，磁場磁力線會(huì)變得不連續(xù)，有變形產(chǎn)生漏磁場。在磁場中加入配置好的磁懸液，漏磁場區(qū)域會(huì)吸附磁粉，磁痕可肉眼可辨。通過對(duì)磁痕的分析可以判定出工件表面或近表面是否有缺陷存在。通常來說，磁粉檢測技術(shù)更加適用于檢測鐵磁性零部件表面或近表面存在微小損傷。某煤礦使用磁記憶檢測對(duì)掩護(hù)式液壓支架底座進(jìn)行檢測，檢測針對(duì)焊縫、鉸鏈座周邊200mm，經(jīng)過分析認(rèn)定窩底焊縫有2處裂紋，限位塊焊縫有2處裂紋，銷孔有1處裂縫，限位快變形。

3.3 應(yīng)用滲透檢測技術(shù)

此技術(shù)的應(yīng)用是利用液體具有虹吸效應(yīng)對(duì)檢測零部件表面損傷加以鑒定。滲透檢測法可以細(xì)分為著色法與熒光法。當(dāng)前普通采用著色法。檢測中應(yīng)用著色法需要采用3種不同的化學(xué)制劑，分別為清洗劑、滲透劑、顯影劑。實(shí)施無損檢測時(shí)，先要使用清洗劑全面清洗檢測零部件的表面，然后向其表面均勻噴灑滲透劑并靜置，以保證滲透劑可以完全滲透以檢測零部件的表面，再使用清洗劑清洗檢測零部件的表面，然后借助顯影劑進(jìn)行顯影。常用白色顯影劑，如果檢測到零部件表面有損傷存在，滲透劑會(huì)滲透于裂紋內(nèi)部，顯影劑會(huì)吸出，會(huì)顯示出痕跡，肉眼可以看到。滲透檢測技術(shù)的應(yīng)用不僅可以檢測鐵磁性材料，對(duì)于非鐵磁性材料也可以加以檢測。這種技術(shù)的局限性只能對(duì)工件表面損傷進(jìn)行檢測，對(duì)近表面與內(nèi)部損傷難以檢測。

4 無損檢測技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備維修舉例

4.1 設(shè)備缺陷的檢測

由于超聲波傳播于不同介質(zhì)中體現(xiàn)出重要的特點(diǎn)，借助超聲波的這個(gè)優(yōu)勢，可以將其應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備的缺陷檢測，以確定設(shè)備是否存在隱患。傳動(dòng)軸是煤礦機(jī)械設(shè)備中常用的關(guān)鍵零部件，其能否可以正常運(yùn)行關(guān)系到設(shè)備的可靠運(yùn)行，為此，煤礦機(jī)械設(shè)備維修中要重點(diǎn)檢測。針對(duì)傳動(dòng)軸的檢測，可以借助超聲波實(shí)施無損檢測。軸類檢測應(yīng)用常用的方法是脈沖反射法。超聲波發(fā)出后進(jìn)入被測軸內(nèi)，然后接收從待軸反射出的回波，可以判斷軸是否存在缺陷。超聲波檢測可以分為垂直探傷法、斜角探傷法。針對(duì)鑄件、鍛件、板材、復(fù)合材料的檢測多采用垂直探傷法。斜角探傷法多用于設(shè)備中焊縫缺陷的檢測。超聲波探傷技術(shù)具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可以探測構(gòu)件中存在的不連續(xù)性缺陷，可以提供不連續(xù)三維位置的具體信息，可以提供用以缺陷評(píng)估的數(shù)據(jù)信息。比如可以檢測焊縫的缺陷，傳動(dòng)軸、螺栓、材料夾層的缺陷等。其應(yīng)用特點(diǎn)為：（1）適用多數(shù)材料，厚度范圍廣泛。（2）可以表明缺陷的位置、尺寸、深度、性質(zhì)，能準(zhǔn)確判斷。（3）對(duì)于人身、材料不會(huì)造成損害。（4）檢測設(shè)備便于攜帶，成本低，操作方便靈活、及時(shí)。（5）需要操作人員具有較高的知識(shí)水平和專業(yè)技能。

4.2 故障振動(dòng)的檢測

煤礦開采使用許多大型機(jī)械設(shè)備，需要保證設(shè)備的可靠性。傳統(tǒng)方法檢測設(shè)備是否存在缺陷需要在停機(jī)時(shí)拆解，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且影響煤礦的連續(xù)生產(chǎn)。故障振動(dòng)的檢測技術(shù)的應(yīng)用可以消除傳統(tǒng)檢測模式存在的缺陷。設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，變速器內(nèi)齒輪處于持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)中，處于互相咬合狀態(tài)下。機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)會(huì)呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化。由于齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在扭轉(zhuǎn)受力，使得軸承、齒輪會(huì)產(chǎn)生軸向振動(dòng)，最終發(fā)生振動(dòng)問題。變速器的安全穩(wěn)定運(yùn)行存在隱患。從振動(dòng)的發(fā)生情況可以看出，振動(dòng)信號(hào)通常來自機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部，特別是齒輪的咬合是引發(fā)振動(dòng)的主要來源。無損檢測技術(shù)應(yīng)用于變速器的故障檢測具有實(shí)用性。在具體的檢測操作中，維修人員可以將軸承座作為檢測變速器箱故障的測量點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)操作時(shí)，檢測出振動(dòng)信號(hào)包含齒輪的嚙合頻率、轉(zhuǎn)動(dòng)頻率等。通常條件下，齒輪振動(dòng)信號(hào)體現(xiàn)出頻率調(diào)制的特點(diǎn)，還體現(xiàn)出幅值調(diào)制系統(tǒng)。如果有故障存在，嚙合諧譜與頻率會(huì)發(fā)生改變，調(diào)制信號(hào)可以顯示出來。

5 無損檢測技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備維修要注意的問題

5.1 制定完善的檢測標(biāo)準(zhǔn)

煤礦機(jī)械設(shè)備維修采用無損檢測技術(shù)，會(huì)涉及許多零部件信息，如果缺少完備的機(jī)械設(shè)備診斷標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)增加診斷的難度。煤炭企業(yè)生產(chǎn)中，需要使用多樣化的機(jī)械設(shè)備，種類繁多，各有不同的作用，只有把握其運(yùn)行規(guī)律與特點(diǎn)，才能保證診斷方案的可行性。比如，煤礦開采用中篩分設(shè)備與輸送設(shè)備存在很大的差異，其傳動(dòng)原理是明顯不同的，對(duì)于兩種設(shè)備要有不同的診斷標(biāo)準(zhǔn)。診斷標(biāo)準(zhǔn)的確定要結(jié)合設(shè)備的使用條件與運(yùn)行規(guī)律。但是，不同類型的煤礦機(jī)械存在共性之處，比如，設(shè)備體積大、組成零部件多等，這些特點(diǎn)都可以成為評(píng)判診斷標(biāo)準(zhǔn)的直接依據(jù)。針對(duì)診斷標(biāo)準(zhǔn)的確定，也可以結(jié)合國內(nèi)外同行的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，以保證無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的適用性。比如，借助滲透的方法對(duì)煤礦刮板機(jī)推移橫梁的檢測，首先，要確保液態(tài)化染料可以滲入缺口中，然后加入適當(dāng)?shù)娘@像劑，這樣可以有效檢測出缺損的部位。而針對(duì)焊縫的檢測，選擇射線檢測較為適合。穿透材料時(shí)，x射線、r射線由于材料的厚度、密度不同，也是有區(qū)別的。

5.2 結(jié)合實(shí)際選擇適合檢測方式

無損檢測技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)械設(shè)備維修還要結(jié)合實(shí)際，技術(shù)的選擇要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇和考慮。在具體檢測時(shí)，為了保證檢測結(jié)果的可靠性，在檢測前要全面考查檢測零部件的材質(zhì)、形狀、結(jié)構(gòu)、外形尺寸等，要在全面分析設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合不同無損檢測技術(shù)的特點(diǎn)選擇適合的方法。在實(shí)施無損檢測操作時(shí)，要考慮到任何一種無損檢測方法都具有局限性不是萬能的，在使用時(shí)要發(fā)揮每種檢測方式的優(yōu)勢。無損檢測技術(shù)的應(yīng)用還確?？茖W(xué)合理。在具體操作時(shí)除了無損檢測技術(shù)之外，還可以結(jié)合其他檢測技術(shù)，以保證檢測操作的精準(zhǔn)度。比如借助超聲波檢測裂紋缺陷受到靈敏度高低影響，可以發(fā)揮射線檢測的優(yōu)勢，在綜合化應(yīng)用不同方法的基礎(chǔ)上，以確保檢測結(jié)果的有效性與準(zhǔn)確性。

5.3 檢測時(shí)機(jī)的選擇

在對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備庫無損檢測時(shí)，要結(jié)合可能存在的缺陷確定檢測時(shí)機(jī)。比如超聲波應(yīng)用于零部件的探傷，如果針對(duì)并未加工的鍛件，由于耦合性較差，并對(duì)探傷作業(yè)會(huì)產(chǎn)生不利影響。針對(duì)這種情況，檢測前先要對(duì)鍛件進(jìn)行精磨，然后鉆孔后再進(jìn)行探傷，這種處理方式能內(nèi)部損壞加以有效的探測，但是會(huì)設(shè)備造成一定的損失。因此在具體檢測時(shí)要有效把握檢測時(shí)機(jī)。對(duì)于探傷處理，通常選擇在粗加工后，精加工之前。此外，無損檢測時(shí)機(jī)的選擇要考慮到不同鋼材焊后的差異性。比如碳素鋼、有色金屬、不銹鋼等可以在焊后冷卻之后便可以實(shí)施檢測，但是針對(duì)低合金鋼的檢測要在焊后24h之后才可以進(jìn)行。在檢測技術(shù)應(yīng)用中，無損檢測技術(shù)的應(yīng)用要正確判斷和把握檢測時(shí)機(jī)，這也是檢測人員要掌握的專業(yè)技能。

6 結(jié)語

煤礦企業(yè)存在大量的機(jī)械設(shè)備，設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行是保證穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)。因此，機(jī)械設(shè)備維修發(fā)揮著重要的作用。無損檢測技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備維修，為有效識(shí)別設(shè)備故障創(chuàng)造了有利條件。在技術(shù)的應(yīng)用中，結(jié)合煤礦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，選擇相應(yīng)的方法，以保證檢測效果，為提前消除設(shè)備隱患創(chuàng)造有利條件。