礦山企業(yè)開(kāi)展通風(fēng)機(jī)無(wú)損檢測(cè)項(xiàng)目的重要性及檢測(cè)方法分析

李小紅，崔天舒，賀磊

（甘肅華辰檢測(cè)技術(shù)有限公司礦山安全檢測(cè)室，甘肅 蘭州 730000）

礦山企業(yè)開(kāi)展通風(fēng)機(jī)無(wú)損檢測(cè)項(xiàng)目的重要性及檢測(cè)方法分析

李小紅，崔天舒，賀磊

（甘肅華辰檢測(cè)技術(shù)有限公司礦山安全檢測(cè)室，甘肅 蘭州 730000）

本文通過(guò)淺析通風(fēng)機(jī)在礦山企業(yè)安全生產(chǎn)中的重要作用和無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合礦用通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和自身多年的無(wú)損檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，提出了在通風(fēng)機(jī)主軸檢測(cè)中利用超聲波檢測(cè)技術(shù)和在通風(fēng)機(jī)葉片檢測(cè)中利用磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)技術(shù)的可行性建議。

礦山企業(yè)；通風(fēng)機(jī)；無(wú)損檢測(cè)；檢測(cè)方法

1 通風(fēng)機(jī)在礦山企業(yè)安全生產(chǎn)中的重要性

礦井通風(fēng)分為自然通風(fēng)和機(jī)械式通風(fēng)。自然通風(fēng)和機(jī)械式通風(fēng)都是利用空氣動(dòng)力學(xué)原理，用風(fēng)壓克服礦井的通風(fēng)阻力，促使空氣加速流動(dòng)。用于稀釋并排出有毒、有害氣體和粉塵，確保井下操作人員的呼吸正常，降低礦井中作業(yè)區(qū)內(nèi)的溫度，防止煤炭發(fā)生自燃事故，同時(shí)改善井下作業(yè)環(huán)境。但自然通風(fēng)一般分壓都較小而且不太穩(wěn)定，難以滿足礦井通風(fēng)的基本要求，因此，我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》第一百二十一條規(guī)定：礦井通風(fēng)必須采用機(jī)械式通風(fēng)。所謂機(jī)械式通風(fēng)就是利用主通風(fēng)機(jī)以抽出式、壓人式或抽壓混合式等形式促使礦井內(nèi)空氣加速流通，確保礦井通風(fēng)的一種方法。

煤礦安全生產(chǎn)對(duì)主要通風(fēng)機(jī)的要求嚴(yán)格。通風(fēng)是安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，通風(fēng)狀況的好壞直接影響到井下礦工的人生安全和生產(chǎn)效率。而通風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是通風(fēng)系統(tǒng)良好運(yùn)行的前提和保障。

2 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

所謂無(wú)損檢測(cè)技術(shù)就是在不損壞試件的前提下，借助先進(jìn)的儀器和設(shè)備，利用物理或化學(xué)的方法，對(duì)試件內(nèi)部、表面及近表面的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的方法。

一般認(rèn)為，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段即：無(wú)損探傷、無(wú)損檢測(cè)和無(wú)損評(píng)價(jià)。無(wú)損探傷被認(rèn)為是過(guò)去式，無(wú)損檢測(cè)是現(xiàn)在式，而無(wú)損評(píng)價(jià)則是將來(lái)式。

其中無(wú)損探傷被定格為只檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)缺陷，無(wú)損檢測(cè)則被定義為檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)缺陷的同時(shí)，還能獲取一些與檢測(cè)試件相關(guān)的簡(jiǎn)單信息。而對(duì)無(wú)損評(píng)價(jià)的期望就比較高，它要求在發(fā)現(xiàn)缺陷的基礎(chǔ)上，還要獲得與試件相關(guān)的綜合信息。

在無(wú)損檢測(cè)時(shí)代，超聲檢測(cè) （UT）、射線檢測(cè)（RT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢驗(yàn)（PT）被認(rèn)為是開(kāi)發(fā)較早，應(yīng)用范圍較廣的檢測(cè)方法，同時(shí)被稱為常規(guī)四大檢測(cè)方法。就其各自的檢測(cè)特點(diǎn)和局限性來(lái)分，其中超聲檢測(cè)（UT）和射線檢測(cè)（RT）主要用于檢測(cè)試件內(nèi)部缺陷，磁粉檢測(cè)（MT）和滲透檢驗(yàn)（PT）則主要用于檢測(cè)試件表面缺陷及近表面缺陷。

目前，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、石油、醫(yī)學(xué)、軍事和空間科學(xué)技術(shù)等許多科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的無(wú)損檢測(cè)方法還有渦流檢測(cè)（ET）、聲發(fā)射檢測(cè)（AE）、M-RT檢測(cè)技術(shù)、TOFD檢測(cè)技術(shù)、相控陣檢測(cè)技術(shù)等。

3 通風(fēng)機(jī)主軸的檢測(cè)方法分析

軸類(lèi)零件的選材，一般常用以45鋼為主。根據(jù)不同的工作條件采用不同的熱處理方法（如正火、調(diào)質(zhì)、淬火等），來(lái)獲得期望的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。對(duì)精度要求低而轉(zhuǎn)速較高的軸類(lèi)零部件，可選用40Cr等合金材料。

軸類(lèi)零件的毛坯料一般以圓棒料和鍛件為主，只有某些大型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸才會(huì)選用鑄件。通風(fēng)機(jī)主軸一般多以鍛件為主，而軸類(lèi)鍛件的鍛造工藝卻主要以拔長(zhǎng)為主。所以在大部分軸類(lèi)零件中缺陷的取向多與軸類(lèi)零件軸線平行。

鑒于通風(fēng)機(jī)主軸的選材及缺陷形成的特點(diǎn)結(jié)合我公司的檢測(cè)實(shí)際，根據(jù)礦井使用通風(fēng)機(jī)的型號(hào)不同。一般而言，對(duì)于離心式通風(fēng)機(jī)主軸我公司建議以超聲波縱波直探頭從徑向探測(cè)為主，同時(shí)考慮到其他方向的缺陷形式，因此，還應(yīng)輔以直探頭軸向探測(cè)。對(duì)于軸流式通風(fēng)機(jī)在使用過(guò)程中只能采用超聲波縱波直探頭從軸向探測(cè)（如圖1）。

或在軸流式通風(fēng)機(jī)大修時(shí)對(duì)主軸進(jìn)行超聲波縱波直探頭從徑向探測(cè)，并輔以直探頭軸向探測(cè)，這樣效果會(huì)更佳。

圖1

4 通風(fēng)葉片的檢測(cè)方法分析

風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)機(jī)的主要組成部件之一,因其長(zhǎng)時(shí)間處于惡劣環(huán)境條件之下,其表面受到潮濕環(huán)境的銹蝕、同時(shí)在與氣流、砂礫摩擦和風(fēng)機(jī)的振動(dòng)的作用下使得葉片產(chǎn)生較小的裂紋。裂紋形成后,將隨著風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng),裂紋也會(huì)迅速擴(kuò)展,直至葉片斷裂，導(dǎo)致事故的發(fā)生。

甘肅華辰檢測(cè)技術(shù)有限公司現(xiàn)已根據(jù)無(wú)損檢測(cè)方法和通風(fēng)機(jī)葉片的選材和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適時(shí)開(kāi)展了通風(fēng)機(jī)葉片定期檢測(cè)項(xiàng)目。

4.1 檢測(cè)方案的選擇

葉片在工作中要承受強(qiáng)大的風(fēng)載荷、氣體沖刷、砂礫摩擦等外界的作用。在各種外加因素的影響下，葉片由于材質(zhì)老化、受力不均和加工過(guò)程中隱含缺陷的擴(kuò)展都可能產(chǎn)生裂紋,而裂紋的出現(xiàn)一般會(huì)分布在葉片的表面,及近表面，且分布沒(méi)規(guī)律。目前,常規(guī)的四大無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中，只有磁粉檢測(cè)（MT）和滲透檢驗(yàn)（PT）適合于檢測(cè)表面及近表面的缺陷。

根據(jù)通風(fēng)機(jī)葉片的選材、結(jié)構(gòu)、及檢測(cè)環(huán)境，綜合各種探傷方法的適用性和局限性，我公司建議選擇使用磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)相互補(bǔ)充的檢測(cè)方法。

4.2 兩種檢測(cè)方法比較

磁粉探傷與滲透探傷只能檢測(cè)試件表面缺陷。下面主要從兩種檢測(cè)方法的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)分析和比較。

（1）磁粉檢測(cè)的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)。

①適用于檢測(cè)鐵磁性材料(如板材、型材、棒材、管材、焊接件、鑄件及鍛件)不適用于檢測(cè)奧氏體不銹鋼及其他非鐵磁性材料。

②檢測(cè)靈敏度很高，可以檢測(cè)表面及近表面的微小缺陷（如長(zhǎng)0.1mm、寬為微米級(jí)的裂紋和深度為1～2mm的近表面缺陷）、及目視難以發(fā)現(xiàn)的其他缺陷。如：白點(diǎn)、折疊、疏松、冷隔氣孔和夾雜等缺陷。但不能用于檢查內(nèi)部缺陷。

③檢測(cè)成本很低，速度很快。但是試件的形狀和尺寸對(duì)探傷有影響，有時(shí)因很難磁化而無(wú)法檢測(cè)，部分磁化后的試件具有較大剩磁需進(jìn)行退磁處理。

（2）滲透檢測(cè)的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)。

①滲透檢測(cè)可以用于除了疏松多孔性材料外的任何種材料。但它只能檢測(cè)零件表面開(kāi)口的缺陷，對(duì)表面閉合的缺陷或內(nèi)部缺陷則無(wú)法檢測(cè)。

②操作簡(jiǎn)單,不需要復(fù)雜設(shè)備,可以不用水、電，便于攜帶。但是材料較貴、成本較高。檢測(cè)工序多，速度慢。

③形狀復(fù)雜的試件也可以采用滲透檢測(cè)，并且一次操作就可以大致做到全面檢測(cè)。但是試件表面的粗糙度影響大，檢測(cè)結(jié)果受操作人員水平的影響。

④對(duì)于同時(shí)存在的多個(gè)方向的缺陷，滲透檢測(cè)用一次操作就可以實(shí)現(xiàn)。但滲透檢測(cè)僅顯示缺陷的表面分布，無(wú)法確定缺陷的實(shí)際深度，因而無(wú)法對(duì)缺陷做出定量評(píng)價(jià)。

鑒于以上兩種檢測(cè)方法的特點(diǎn)，我公司根據(jù)礦井在用通風(fēng)機(jī)的葉片選材及檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，建議：鋁合金及復(fù)合材料葉片采用滲透法進(jìn)行檢測(cè)，鐵磁性風(fēng)葉優(yōu)先選擇磁粉檢測(cè)，并輔助以滲透檢測(cè)，兩種方法相互補(bǔ)充進(jìn)行檢測(cè)。這樣一來(lái)檢測(cè)效果會(huì)更佳。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用日趨廣泛，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也層出不窮。建議在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇適合的一種或多種檢測(cè)檢驗(yàn)方法。用以確保檢測(cè)檢驗(yàn)工作的合理性和保障被檢測(cè)設(shè)備的正常運(yùn)行。

[1]王曉霞主編.承壓類(lèi)特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)相關(guān)知識(shí)第二版.

[2]韓正菊.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在煤礦通風(fēng)機(jī)葉片上的應(yīng)用, 中州煤炭總第142期.

[3]陳輝，馬僑.風(fēng)機(jī)主軸超聲波探傷方法分析和研究.

TD441

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1671-0711（2016）12（上）-0071-02