無損檢測技術在礦山機械設備中的運用

■張慧朋，吳忠海 ■河北省安全生產監督管理局安全科學技術中心，河北 石家莊 050081

我國廣袤的大地中蘊藏著豐富的礦產資源，礦產資源作為保證我國經濟發展和國家興盛的基石，受到我國政府和社會各界的廣泛關注。礦山機械設備作為開發和利用礦產資源的有效工具，隨著近年來科技的不斷發展，被普遍運用于各礦山的礦產資源開發中。礦山機械設備規模大、易損壞的特點經常導致礦產開采企業因為設備故障發生事故，無損檢測技術作為高效的礦山機械設備檢測技術，其在礦山機械設備檢測中的運用保證了我國礦產開采企業的生產安全，促進了我國礦產開采行業的健康發展。

1 無損檢測技術概述

1.1 無損檢測技術的理論基礎

無損檢測技術就是指在不破壞部件的物理結構和機械結構的前提下對其進行損傷檢測的方法。現階段我國礦產開采企業普遍運用的無損檢測技術有渦流檢測法、超聲檢測法、磁粉檢測法和滲透檢測法等，隨著技術的不斷發展，應用于礦山設備的無損檢測法還有射線檢測法、微波檢測法、光全息檢測法、聲發射檢測法、中子檢測法以及伽馬線檢測法等，這些檢測方法在礦上機械中的檢測運用需要根據部件的形狀、位置、材料以及厚薄等特性進行合理選擇，無損檢測法在檢測過程中不會對部件帶來損傷，還能夠精確的發現部件的受損程度和位置，從而對其進行有針對性的維修或更換。

1.2 無損檢測法的應用優勢

傳統的礦山機械檢測檢修中為了實現對機械設備損傷位置的檢查，一般都會憑借經驗和維修人員的眼力來避免對機械設備大拆大卸，然而再有經驗的工人師傅也不可能準確的辨別出損傷位置，這種老舊的檢測方法給礦物開采企業帶來了極大的經濟損失，而且由于機械設備拆卸十分麻煩，還會影響正常的礦產開采進度。無損檢測法在礦山機械中的運用則完全避免了這種情況的發生，無損檢測法利用現代的檢測技術，不用拆卸機械設備就能夠對損傷部位進行準確的判斷，工作人員可以僅僅拆卸和損傷部件有關的少量部件就能夠實現對損傷部件的維護和更換，這不僅提高了檢修效率保證了開采效率，還能有效避免傳統檢測法對設備進行大拆大卸過程中對相關部件帶來的機械損傷和損害。

2 無損檢測技術在礦山機械設備中的運用分析

2.1 滲透檢測技術

滲透檢測法是以毛細作用原理為基礎的無損檢測方法，滲透檢測法在礦山機械中有著廣泛的應用，由于其對部件表面不可見損傷的檢測效果明顯，故而廣泛被應用于礦山機械表面檢測中。滲透檢測法對于鋼鐵、有色金屬等常用與礦山機械的材料損傷能夠簡單清晰的顯示，從而指導工作人員針對損傷特點進行修補和維修。滲透檢測法在實施時會將設備表面涂抹熒光染料或有色滲透劑，在毛細作用下這些染料就會滲透到設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。滲透檢測法無需消耗能源，因此在復雜的礦山環境中有著廣泛的應用。

2.2 超聲波檢測技術

超聲波檢測是通過分析超聲波進入部件遇到缺陷發生反射的情況來確定部件內部損傷位置。超聲波檢測不僅能夠清晰的檢測到部件內部的損傷，還能夠準確顯示出內部缺陷的位置和大小，并測出損傷位置表面的材料厚度。超聲波檢測法穿透能力極強，普遍被用于超厚部件的損傷檢測中，隨著超聲波檢測技術的發展，超聲波檢測設備越來越輕便安全，而且已經基本實現了自動化檢測。但這種方法對于檢查形狀復雜的工件效果并不明顯，而且對部件表面還有一定的光潔度要求。對于一些粗晶粒的鑄件和焊縫，因為其反射波比較雜亂，故而達不到檢測要求。但超聲波檢測作為現代自動化無損傷檢測的代表技術，還是具有著廣泛的應用和發展前景，并被礦物開采企業普遍應用于對礦山機械的部件檢測工作中。

2.3 磁粉檢測技術

由于礦山機械對結構強度的需要，礦山機械的設備部件中大部分都是鐵磁性材料，磁粉檢測法就是應用于這些鐵磁性材料設計的高效無損傷檢測技術。鐵磁性材料部件被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發生局部畸變，產生漏磁場，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，從而顯示出不連續性的位置、大小、形狀和嚴重程度。磁粉檢測法能夠有效檢測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，對于礦山機械中一些形狀不規則的特磁性結構功能部件的無損探傷檢測經常會用這種方法，磁粉探傷法顯示直觀、操作簡單的特點更是受到人們的普遍歡迎和廣泛應用。

2.4 渦流檢測法

渦流檢測法是根據電磁感應原理設計的，我們在給線圈通交流電的時候，會由于電磁感應產生電流，如果在部件沒有損傷的情況下，這個電流是沒有變化的，一旦部件內部出現損傷，導致電測感應磁感線發生變化，就會使線圈電流發生改變，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 無損檢測技術在礦山機械設備中的運用舉例

3.1 無損檢測技術在礦井提升設備連接件中的探傷檢測

在礦山機械設備中，無損檢測技術在上山設備檢測中的應用是十分廣泛的。上山設備由于承載著人員、設備材料、礦產運輸的重要作用，保證其機械設備的工作安全性和工作穩定性對保證礦山正常的生產和人員設備安全具有重要意義。由于經常承重作用，在礦井提升機的連接部件中銷軸、馬鐙、連桿以及吊鉤等構件經常會發生損壞，不僅會影響礦山的正常生產，甚至還會導致安全事故的發生，給人們的生命和財產帶來嚴重威脅。因此定期對這些部件進行有效的更換是保證礦區安全生產的重要保證，為了節約資源，避免將未受傷的部件當做廢棄部件處理，我們可以定期對這些部件進行無損檢測，運用到這些形狀不規則且個頭較小的部件的無損探傷技術主要有磁粉檢測法和滲透檢測法，另外對于比較粗壯的軸類端面也可以選擇超聲波檢測法以詳細分析軸類部件的損傷情況。

3.2 無損檢測技術在傳動軸類部件中的探傷檢測

傳動軸類是礦山機械設備中的重要傳動部件，目前已經被廣泛應用到了礦山機械設備的使用和應用領域之中。目前礦山的提升機主軸和天輪軸都運用了傳動軸技術，雖然傳動軸能夠提供較高的動能，但由于這些重要的承重部件需要長期的運行和工作，因此傳動軸的內部極易因為機械疲勞導致疲勞裂縫的產生，一旦不能對這種現象進行有效的處理，導致傳動軸斷裂，很容易導致安全事故發生。而在礦山機械設備的安檢中，將無損檢測技術中的超聲波檢測技術應用其中，能夠實現對各個傳動軸斷裂的有效預防，通過對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生。

3.3 對通風扇頁面的無損檢測

礦山中的通風系統是保證礦井中人員安全和設備工作的重要系統，由于其擔負著輸送新鮮空氣并排除廢棄的作用，因此其運行也是24小時從不間斷的。由于礦井內部空氣質量差而且粉塵較多，因此經常容易導致通風扇液面因為銹蝕或者撞擊發生損壞。一旦通風機葉片出現問題，會給礦區的生產帶來極大的影響，因此我們需要定期對通風機扇面進行檢測。依照通風機葉片的形狀與材質，往往要選用磁粉檢測或者滲透檢測的方法，為風機葉片進行檢測。而對于鐵磁性材料的葉片需要優先選擇磁粉檢測。而對于那些鋁合金材質的非鐵磁性材料的葉片，要對其進行滲透檢測。

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

［2］劉云濤，楊亞靜，倪國葳，秦春霞.淺談無損檢測技術［J］.科技創新導報，2010(18).