無損檢測(cè)技術(shù)在礦山機(jī)械設(shè)備中的運(yùn)用

■張慧朋，吳忠海 ■河北省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局安全科學(xué)技術(shù)中心，河北 石家莊 050081

我國廣袤的大地中蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源，礦產(chǎn)資源作為保證我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家興盛的基石，受到我國政府和社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。礦山機(jī)械設(shè)備作為開發(fā)和利用礦產(chǎn)資源的有效工具，隨著近年來科技的不斷發(fā)展，被普遍運(yùn)用于各礦山的礦產(chǎn)資源開發(fā)中。礦山機(jī)械設(shè)備規(guī)模大、易損壞的特點(diǎn)經(jīng)常導(dǎo)致礦產(chǎn)開采企業(yè)因?yàn)樵O(shè)備故障發(fā)生事故，無損檢測(cè)技術(shù)作為高效的礦山機(jī)械設(shè)備檢測(cè)技術(shù)，其在礦山機(jī)械設(shè)備檢測(cè)中的運(yùn)用保證了我國礦產(chǎn)開采企業(yè)的生產(chǎn)安全，促進(jìn)了我國礦產(chǎn)開采行業(yè)的健康發(fā)展。

1 無損檢測(cè)技術(shù)概述

1.1 無損檢測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)

無損檢測(cè)技術(shù)就是指在不破壞部件的物理結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的前提下對(duì)其進(jìn)行損傷檢測(cè)的方法。現(xiàn)階段我國礦產(chǎn)開采企業(yè)普遍運(yùn)用的無損檢測(cè)技術(shù)有渦流檢測(cè)法、超聲檢測(cè)法、磁粉檢測(cè)法和滲透檢測(cè)法等，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用于礦山設(shè)備的無損檢測(cè)法還有射線檢測(cè)法、微波檢測(cè)法、光全息檢測(cè)法、聲發(fā)射檢測(cè)法、中子檢測(cè)法以及伽馬線檢測(cè)法等，這些檢測(cè)方法在礦上機(jī)械中的檢測(cè)運(yùn)用需要根據(jù)部件的形狀、位置、材料以及厚薄等特性進(jìn)行合理選擇，無損檢測(cè)法在檢測(cè)過程中不會(huì)對(duì)部件帶來損傷，還能夠精確的發(fā)現(xiàn)部件的受損程度和位置，從而對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的維修或更換。

1.2 無損檢測(cè)法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的礦山機(jī)械檢測(cè)檢修中為了實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備損傷位置的檢查，一般都會(huì)憑借經(jīng)驗(yàn)和維修人員的眼力來避免對(duì)機(jī)械設(shè)備大拆大卸，然而再有經(jīng)驗(yàn)的工人師傅也不可能準(zhǔn)確的辨別出損傷位置，這種老舊的檢測(cè)方法給礦物開采企業(yè)帶來了極大的經(jīng)濟(jì)損失，而且由于機(jī)械設(shè)備拆卸十分麻煩，還會(huì)影響正常的礦產(chǎn)開采進(jìn)度。無損檢測(cè)法在礦山機(jī)械中的運(yùn)用則完全避免了這種情況的發(fā)生，無損檢測(cè)法利用現(xiàn)代的檢測(cè)技術(shù)，不用拆卸機(jī)械設(shè)備就能夠?qū)p傷部位進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，工作人員可以僅僅拆卸和損傷部件有關(guān)的少量部件就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)損傷部件的維護(hù)和更換，這不僅提高了檢修效率保證了開采效率，還能有效避免傳統(tǒng)檢測(cè)法對(duì)設(shè)備進(jìn)行大拆大卸過程中對(duì)相關(guān)部件帶來的機(jī)械損傷和損害。

2 無損檢測(cè)技術(shù)在礦山機(jī)械設(shè)備中的運(yùn)用分析

2.1 滲透檢測(cè)技術(shù)

滲透檢測(cè)法是以毛細(xì)作用原理為基礎(chǔ)的無損檢測(cè)方法，滲透檢測(cè)法在礦山機(jī)械中有著廣泛的應(yīng)用，由于其對(duì)部件表面不可見損傷的檢測(cè)效果明顯，故而廣泛被應(yīng)用于礦山機(jī)械表面檢測(cè)中。滲透檢測(cè)法對(duì)于鋼鐵、有色金屬等常用與礦山機(jī)械的材料損傷能夠簡(jiǎn)單清晰的顯示，從而指導(dǎo)工作人員針對(duì)損傷特點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)和維修。滲透檢測(cè)法在實(shí)施時(shí)會(huì)將設(shè)備表面涂抹熒光染料或有色滲透劑，在毛細(xì)作用下這些染料就會(huì)滲透到設(shè)備部件表面的損傷開口中。干燥后在工件表面涂抹顯色劑，我們就可以在特定的光源下找到損傷位置了。滲透檢測(cè)法無需消耗能源，因此在復(fù)雜的礦山環(huán)境中有著廣泛的應(yīng)用。

2.2 超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)是通過分析超聲波進(jìn)入部件遇到缺陷發(fā)生反射的情況來確定部件內(nèi)部損傷位置。超聲波檢測(cè)不僅能夠清晰的檢測(cè)到部件內(nèi)部的損傷，還能夠準(zhǔn)確顯示出內(nèi)部缺陷的位置和大小，并測(cè)出損傷位置表面的材料厚度。超聲波檢測(cè)法穿透能力極強(qiáng)，普遍被用于超厚部件的損傷檢測(cè)中，隨著超聲波檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，超聲波檢測(cè)設(shè)備越來越輕便安全，而且已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化檢測(cè)。但這種方法對(duì)于檢查形狀復(fù)雜的工件效果并不明顯，而且對(duì)部件表面還有一定的光潔度要求。對(duì)于一些粗晶粒的鑄件和焊縫，因?yàn)槠浞瓷洳ū容^雜亂，故而達(dá)不到檢測(cè)要求。但超聲波檢測(cè)作為現(xiàn)代自動(dòng)化無損傷檢測(cè)的代表技術(shù)，還是具有著廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景，并被礦物開采企業(yè)普遍應(yīng)用于對(duì)礦山機(jī)械的部件檢測(cè)工作中。

2.3 磁粉檢測(cè)技術(shù)

由于礦山機(jī)械對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需要，礦山機(jī)械的設(shè)備部件中大部分都是鐵磁性材料，磁粉檢測(cè)法就是應(yīng)用于這些鐵磁性材料設(shè)計(jì)的高效無損傷檢測(cè)技術(shù)。鐵磁性材料部件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變，產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、大小、形狀和嚴(yán)重程度。磁粉檢測(cè)法能夠有效檢測(cè)出磁性材料表面或近表面的缺陷，并且不受部件大小和幾何形狀的影響，對(duì)于礦山機(jī)械中一些形狀不規(guī)則的特磁性結(jié)構(gòu)功能部件的無損探傷檢測(cè)經(jīng)常會(huì)用這種方法，磁粉探傷法顯示直觀、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)更是受到人們的普遍歡迎和廣泛應(yīng)用。

2.4 渦流檢測(cè)法

渦流檢測(cè)法是根據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)的，我們?cè)诮o線圈通交流電的時(shí)候，會(huì)由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，如果在部件沒有損傷的情況下，這個(gè)電流是沒有變化的，一旦部件內(nèi)部出現(xiàn)損傷，導(dǎo)致電測(cè)感應(yīng)磁感線發(fā)生變化，就會(huì)使線圈電流發(fā)生改變，我們通過觀察電流的變化就能夠判斷出部件損傷的位置。

3 無損檢測(cè)技術(shù)在礦山機(jī)械設(shè)備中的運(yùn)用舉例

3.1 無損檢測(cè)技術(shù)在礦井提升設(shè)備連接件中的探傷檢測(cè)

在礦山機(jī)械設(shè)備中，無損檢測(cè)技術(shù)在上山設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用是十分廣泛的。上山設(shè)備由于承載著人員、設(shè)備材料、礦產(chǎn)運(yùn)輸?shù)闹匾饔茫ＷC其機(jī)械設(shè)備的工作安全性和工作穩(wěn)定性對(duì)保證礦山正常的生產(chǎn)和人員設(shè)備安全具有重要意義。由于經(jīng)常承重作用，在礦井提升機(jī)的連接部件中銷軸、馬鐙、連桿以及吊鉤等構(gòu)件經(jīng)常會(huì)發(fā)生損壞，不僅會(huì)影響礦山的正常生產(chǎn)，甚至還會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅。因此定期對(duì)這些部件進(jìn)行有效的更換是保證礦區(qū)安全生產(chǎn)的重要保證，為了節(jié)約資源，避免將未受傷的部件當(dāng)做廢棄部件處理，我們可以定期對(duì)這些部件進(jìn)行無損檢測(cè)，運(yùn)用到這些形狀不規(guī)則且個(gè)頭較小的部件的無損探傷技術(shù)主要有磁粉檢測(cè)法和滲透檢測(cè)法，另外對(duì)于比較粗壯的軸類端面也可以選擇超聲波檢測(cè)法以詳細(xì)分析軸類部件的損傷情況。

3.2 無損檢測(cè)技術(shù)在傳動(dòng)軸類部件中的探傷檢測(cè)

傳動(dòng)軸類是礦山機(jī)械設(shè)備中的重要傳動(dòng)部件，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了礦山機(jī)械設(shè)備的使用和應(yīng)用領(lǐng)域之中。目前礦山的提升機(jī)主軸和天輪軸都運(yùn)用了傳動(dòng)軸技術(shù)，雖然傳動(dòng)軸能夠提供較高的動(dòng)能，但由于這些重要的承重部件需要長(zhǎng)期的運(yùn)行和工作，因此傳動(dòng)軸的內(nèi)部極易因?yàn)闄C(jī)械疲勞導(dǎo)致疲勞裂縫的產(chǎn)生，一旦不能對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行有效的處理，導(dǎo)致傳動(dòng)軸斷裂，很容易導(dǎo)致安全事故發(fā)生。而在礦山機(jī)械設(shè)備的安檢中，將無損檢測(cè)技術(shù)中的超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用其中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)傳動(dòng)軸斷裂的有效預(yù)防，通過對(duì)軸的具體形狀的判斷，確定缺陷的位置和情況，最大限度的減少事故的發(fā)生。

3.3 對(duì)通風(fēng)扇頁面的無損檢測(cè)

礦山中的通風(fēng)系統(tǒng)是保證礦井中人員安全和設(shè)備工作的重要系統(tǒng)，由于其擔(dān)負(fù)著輸送新鮮空氣并排除廢棄的作用，因此其運(yùn)行也是24小時(shí)從不間斷的。由于礦井內(nèi)部空氣質(zhì)量差而且粉塵較多，因此經(jīng)常容易導(dǎo)致通風(fēng)扇液面因?yàn)殇P蝕或者撞擊發(fā)生損壞。一旦通風(fēng)機(jī)葉片出現(xiàn)問題，會(huì)給礦區(qū)的生產(chǎn)帶來極大的影響，因此我們需要定期對(duì)通風(fēng)機(jī)扇面進(jìn)行檢測(cè)。依照通風(fēng)機(jī)葉片的形狀與材質(zhì)，往往要選用磁粉檢測(cè)或者滲透檢測(cè)的方法，為風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行檢測(cè)。而對(duì)于鐵磁性材料的葉片需要優(yōu)先選擇磁粉檢測(cè)。而對(duì)于那些鋁合金材質(zhì)的非鐵磁性材料的葉片，要對(duì)其進(jìn)行滲透檢測(cè)。

［1］郝利嘉.常用無損檢測(cè)技術(shù)在礦山設(shè)備中的應(yīng)用測(cè)［J］.山西科技，2012(2):121～122.

［2］劉云濤，楊亞靜，倪國葳，秦春霞.淺談無損檢測(cè)技術(shù)［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(18).