浅谈矿用提升设备的无损检测

浅谈矿用提升设备的无损检测

马丽

四川省科源工程技术测试中心 成都 610091

摘要：矿用提升设备是一种大型机械设备，主要用于提升煤炭、矿石、升降人员、下放材料、工具和设备。由于工作载荷较大，在使用的过程中可能会出现各种各样的问题和缺陷，如果不能及时的发现和处理，有可能在使用时出现故障和事故，导致重大的经济损失和人员的伤亡。为此，本文对矿用提升设备的无损检测进行了深入的探讨。

关键词：矿用提升设备；无损检测；检测方法；

0 引言

无损检测技术的主要内容是在不损害或者不影响被检测对象使用性能并且不伤害被检测对象组织（宏观、微观）的情况下，通过材料内部结构的异常问题或者存在的缺陷进而引起的热、声、光、电、磁等相关的反应，借助物理和化学的方法以及现代化的技术和设备对被检对象进行检测，反映出其表面和内部的结构、缺陷的类型、性质、数量、变化等相关方面信息。主要的无损检测方法有:射线检验、超声检验、磁粉检验、渗透检验、涡流检测，俗称五大常规无损检测方法。

矿用提升设备是矿山的重要设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具，主要用于煤矿、金属矿和非金属矿中提升煤炭、矿石、升降人员、下放材料、工具和设备。提升、压风、通风和排水各设备组成矿井的四大主要系统设备，保证了矿山的安全生产，其中提升设备由于工作载荷较大，在使用的过程中可能会出现各种各样的问题和缺陷，如果不能及时的发现和处理，有可能在使用时出现故障和事故，导致重大的经济损失和人员的伤亡，因此定期进行无损检测以保障提升设备安全运行具有十分重要的意义。

对矿用设备进行无损检测主要是以超声检测和磁粉检测方法为主。矿用提升设备的检测部件主要包括：主轴、天轮轴、导向轮轴、制动盘焊缝、罐笼用销轴等部件。需要严格对各个部件进行无损检测，保障设备的正常运行。

1. 检测标准的选择

在对矿用提升设备检测的过程中需要对设备被检部件的材质、使用实际情况、受力的状况、几何形状、检测部位等信息进行深入的了解，依据设备的不同情况，采取不同的检测方法，保障检测数据的准确性、可靠性。

1.1主轴的检测

在进行主轴检测的过程中，可以使用GB20181-2006《矿井提升机和矿用提升绞车安全要求》中的4.3.9条款的要求作为设备验收的标准，其中主要包含的内容有：第一，在设备使用的过程中不应该出现白点和裂纹缺陷。第二，在设备的主轴轴心2/3的直径范围内所出现的单个、分散性或者是密集性缺陷应当符合相关的标准要求，如表1所示。第三，在主轴轴心2/3直径的范围外，允许存在不大于当量直径5mm的单个或者分散性的缺陷6个，允许存在小于当量直径4mm的密集性缺陷，并且缺陷区面积不应该超过被检测范围面积的5%。

表1 主轴缺陷要求

1.2天轮轴、导向轴的检测

在对天轮轴和导向轮轴检测的过程中，所使用的标准是MT/T684-1997《矿用提升容器重要承载件无损探伤方法和验收规范》。该标准条款6的内容作为检测的验收标准，其中验收的标准内容主要包括“锻件及板材的超声波探伤验收标准”、“轴类零件的超声波探伤验收标准”、“锻件及板件的磁粉探伤验收标准”、“轴类零件的磁粉探伤验收标准”4个相关方面。根据相关的验收标准对设备可能出现的情况进行详细的划分，避免出现缺陷种类混乱，造成检测数据不准确的情况。在对轴类零件的超声波探伤验收标准分类的过程中，可以根据轴向、径向的当量缺陷值进行划分。对于轴类零件的磁粉检测验收的标准，可以根据磁痕显示大小、长度、面积进行划分。

1.3销轴的检测

在对使用过的销轴进行检测的过程中，一般使用的是磁粉检测的标准。在无损检测方法中，针对铁磁性材料表面及近表面的缺陷（如疲劳裂纹等），磁粉检测具有较高的检测灵敏度、显示直观、结果可靠等特点，是一种很有效的检测手段。其验收的标准可以依据JB/T8468-2014《锻钢件磁粉检测》标准中的质量等级进行有效的规范，其中所包含的内容主要有：显示观察的手段、放大的倍数、在验收时需要考虑的最小显示的直径长度、非线状显示下的总面积和单个显示的长度以及显示的类型、线状或者点线状显示下的厚度等相关的内容。

1.4制动盘焊缝的检测

在对制动盘焊缝检测时可以使用GB/T11345-2013《焊缝无损检测超声检测技术检测等级和评定》的相关内容作为其检测操作的方法标准，通过对设备的有效检测，对最大反射波幅度超过评定线的缺陷进行评定，对判定为裂纹等危害性的缺陷，无论它的波幅或者尺寸有多大，都视为危害性、不允许存在的缺陷。

2. 检测方法部位的选择

在役设备无损检测的过程中，设备的各个部位存在安装、连接后拆分困难的问题，所以检测主要是以局部检测为主，为检测提供便利。

2.1提升机主轴的无损检测，检测裸露在外面的轴类部位

提升机主轴裸露在外面的轴类部位主要包括：支座和滚筒侧、滚筒内部、支座和联轴器之间，其中滚筒内部的检测位置是比较难进的部位，很多提升机的滚筒两侧位置都是以密闭的方式运行的。

很多轴类工件的制作是先进行墩粗再对其拔长，因此其内部存在的缺陷主要走向为平行于轴的长度方向，就是所说的纵向方向，所以在对其检测的过程中主要采用的的方式为超声波纵波检测为主横波检测为辅的检测方式，即主要为直探头做周向扫查，必要时辅以斜探头。对于设备主轴直径较大的，在选择探头时可以选择直径为20mm，频率2.5MHz的直探头，可以有效的降低检测过程中主轴晶粒粗大所带来的干扰，进而有效的保障检测数据的准确性。在进行设备检测前，可以利用试块来有效的调节仪器和探头的组合性能，其中调试的内容主要包括水平线性误差、垂直线性误差、盲区、分辨力、灵敏度余量等相关的内容，在保证了系统灵敏度都能符合检测要求的情况下，再进行后续的检测。

2.2制动盘焊缝的检测

制动盘焊缝属于平板对接焊缝，可以使用超声波横波检测的方式，检测的技术可以使用B级，进行单面双侧检测，对制动盘焊缝上的裂纹、未焊透、未熔合、夹杂、气孔等缺陷的位置以及可能出现裂纹的部位进行检测。在检测时可以选用折射角为45°，晶片尺寸10 mm×10 mm，频率为2.5MHz的斜探头。在对其检测之前，可以在试块上先使用直径为3mm的横孔作为基准，制作距离波幅曲线，测试探头的前沿、k值等方面的数据。完成系统灵敏度调节上，再对制动盘焊缝进行检测。

2.3提升机天轮轴、导向轮轴的检测

提升机天轮轴、导向轮轴的检测和提升机主轴的检测类似，都是采用直探头对裸露的位置进行检测，使用的标称频率一般选择2.5MHz。二者不同的地方是提升机天轮轴、导向轮轴的直径较小，检测时需要声程大于等于探头的3倍近场区，直径14mm的直探头，其3倍近场区为62.3mm，直径为20mm的直探头的3倍近场区为127.1mm，所以检测时探头多数选择直径为14mm的直探头，且天轮轴存在台阶，台阶的宽度较小，只能容下直径不大于14mm的探头。同样，对天轮轴、导向轮轴进行检测前，需要先进行系统灵敏度调节，方可再对被检对象进行检测，由于被检对象直径较小，通常选用曲率试块进行系统灵敏度调节，曲率试块根据所检对象曲率进行选择。

2.4销轴的检测

对于销轴的检测可以选择在一侧端面和径向检测两方面。在对其安装使用前，通过周向检测为主，其检测的方法和检测主轴、天轮轴的方法一致。在进行在役检测的过程中，销轴的部件多数都是不可拆分的，所以只能通过一侧端面进行超声检测，由于销轴的端面很小，所以选择探头时一般选用直径≤14mm的直探头进行检测。在对使用过的并拆卸了的销轴检测的过程中，需要深入的检测销轴的应力疲劳裂纹，可以选择磁粉检测的方式，对销轴的表面和近表面的缺陷进行检测，选择磁粉检测的原因是由于磁粉检测出表面微小裂纹的检出率要高于超声检测。同时在检测的过程中，可以使用交直流电磁轭探伤仪，触头的间距为75～200mm，使用湿法连续法检测，将黑磁膏和水进行充分混合，配置为浓度在10～25g/L左右的磁悬液。如果条件允许，可采用固定式的磁粉探伤机进行直接通电法和线圈法，且选用荧光磁悬液进行检测，针对疲劳裂纹的检测灵敏度更高，亦可进行批量检测。

结语：

总而言之，定期对矿用提升设备进行无损检测是很有必要的，无损检测技术对于设备的安全运行起着很重要的作用。在检测过程中，我们需要针对具体的检测对象选择合适的无损检测标准和方法，保证检测数据的准确性、可靠性，依据实际情况，提出合理化建议，进而有效的保障矿井的安全生产。

参考文献：

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