超声波探伤技术在矿山提升设备检测中的应用

高羚

摘 要：矿山提升机长期处于高负荷大强度的恶劣运行环境中，在运行中发生的机械故障不仅仅会造成重大经济损失，严重的会导致大量人员伤亡，只有通过周期性的现场在用检测，对一些机械故障做出早期诊断，同时采取必要的预防措施，才能使之安全运行。该文将应用超声波探伤技术，针对矿山设备安全隐患的检出进行探讨。

关键词：矿山提升设备 超声波探伤技术 检测

中图分类号：TD53 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0060-01

矿井提升机是矿山提升设备的主体，其运行的安全可靠性对矿井的安全有着极其重要的意义。其中提升机的主轴又是提升机的重要组成部分之一，在正常工作中，主轴受到扭转、弯曲、挤压、接触等多种复合应力的作用，同时磨损也是降低主轴寿命、影响安全运转的因素之一。比如，在2006年某煤矿就发生过副井提升机主轴断裂的事故，当时例行维护人员在检修查绳时发现异常声响，通过排查发现主轴双滚筒之间有缝隙存在，其裂缝之大竟然可以容一根棉线垂直通过，轴体几乎已经彻底断开，所幸发现及时，未造成重大事故。

矿山在用提升机的主轴锻件不解体或部分解体超声检测可依据检测标准JB/T 1581-1996《汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声波探伤方法》中规定的方法进行检测，也可依据检测标准GB 6402-2008《钢锻件超声检测方法》中规定的方法进行检测。

1 准备工作

探伤人员必须了解并熟悉被检主轴各项基本情况。内容包括：材料、热处理状态、几何形状与结构、主要几何尺寸、主轴组件的装备结构、主轴的受力状态，探伤现场条件及环境等因素。根据不同型号的提升机和提升绞车的传动结构，受力形式，应力集中的程度不同来选定探伤部位，应选择最有可能发现缺陷的探伤部位作为检测面。一般主轴的联轴器轴变径部位、滚筒的电机端死大边的变径部位、切向键槽的根部易产生横向疲劳裂纹，应作为重点检测区域。在选定的检测部位用棉纱和砂纸等清理污染物、打磨锈蚀等，主轴探伤面的表面粗糙度Ra一般应不大于6.3 m，且不能粘附油漆、锈蚀、焊渣污垢等异物。探头的频率一般应根据被检主轴的金属晶粒度状态来选择。日常探伤检测时一般采用2.5 MHz的探头，粗晶材质一般采用1.25 MHz的探头。标准试块一般选用CS-I、CSK-IA、CSK-IIA、RB-2等型号。探头在主轴裸露部位用直探头全方位扫查，径向探测时的检测方法有大平底调节法和对比试块法。径向厚度S≤3 N（近场区）时才采用试块调整法，S>3 N（近场区）的主轴能采用底波调整法调整探伤灵敏度，如此操作即可不用再考虑耦合误差补偿，也不用考虑主轴材质同标准试块之间的声衰减误差补偿。大平底调节灵敏度时，首先要采用能显示材料组织反射的高灵敏度在主轴各段找出无缺陷反射的部位，然后将该部位的底波幅度调到80%。斜探头检测时的调整时，利用CSK-IIA或者RB-2试块将探伤系统灵敏度调整为Φ2或Φ3水平。

2 检测扫查

2.1 直探头扫查

（1）打开主轴端面端盖（如果条件允许应尽可能将联轴器端也拆开），然后将直探头置于主轴端面做探伤扫查，扫查中需要特别注意轴端周边部位。探头扫查的同时，应密切注意仪器屏幕的波形变化并对有关显示的信息逐一判断。（2）在主轴裸露部位用直探头做周向的全方位扫查。直探头扫查的同时，应密切注意仪器屏幕的波形变化并对有关显示的信息逐一判断。

2.2 斜探头扫查

将斜探头在主轴滚筒内及两滚筒之间的主轴裸露部位做轴向与周向扫查，以尽力检测扫查滚筒大边、轴承座内、联轴器等位置的主轴未裸露部位。

3 判定准则

（1）矿山在用提升机和提升绞车主轴上不允许有疲劳裂纹缺陷的存在，当确认为裂纹回波之后，应做如下处理：

①应尽可能地用磁粉探伤或渗透探伤方法进行验证。②测出裂纹的回波幅度、各项延伸长度、位置及取向。③观察与裂纹回波相对应的主轴上的具体部位，将检测结果按坐标作相应的记录。

（2）矿山在用提升机和提升绞车主轴内部缺陷可依据GB/T 6402-2008《钢锻件超声检测方法》中的结果评定，质量等级验收标准应按产品的技术条件和有关规定选择或经合同双方协商选定；也可依据GB 20181-2006《矿井提升机和矿用提升绞车安全要求》中4.3.9条的规定执行，GB 20181-2006《矿井提升机和矿用提升绞车安全要求》结果评定如下：主轴应进行探伤检查，内部不应有白点和裂纹，其夹杂和非裂纹性缺陷要求如下：在主轴轴心2/3直径范围内的单个、分散性缺陷和密集性缺陷，应符合相关规定；在主轴轴心2/3直径以外范围，允许存在不大于Φ5 mm的当量单个、分散性缺陷6个；允许存在小于Φ4 mm的当量密集性缺陷，但缺陷区面积不应超过被探面积的5%；也可参照JB/T 1581-1996 《汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声波探伤方法》中检测结果评定执行；依据GB/T 6402-2008《钢锻件超声检测方法》结果评定，所要求的质量等级按产品的技术条件、有关规定或供需双方协商选定；参照JB/T1581-1996《汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声波探伤方法》结果评定如下，各类锻件的探伤结果分别按JB/T 7025、JB/T 1265、JB/T 7027、JB/T 7026、JB/T 1267、JB/T 7178中规定进行评定。

4 提升系统其他设备

天轮轴（导向轮轴）不解体或部分解体的超声检测应依据检测标准MT 684-1997《矿用提升容器重要承载件无损探伤方法与验收规范》中规定的方法进行检测；井下架空乘人装置驱动轮与迂回轮主轴的超声检测应依据检测标准JB/T 1581-1996《汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声波探伤方法》中规定的方法进行检测；带式输送机滚筒轴超声检测应依据检测标准GB 6402-2008《钢锻件超声检测方法》中规定的方法进行检测减速器轴检测可依据检测标准JB/T 1581-1996《汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声波探伤方法》中规定的方法进行检测，也可依据检测标准GB 6402-2008 《钢锻件超声检测方法》中规定的方法进行检测。