矿山企业开展通风机无损检测项目的重要性及检测方法分析

李小红，崔天舒，贺磊

（甘肃华辰检测技术有限公司矿山安全检测室，甘肃 兰州 730000）

矿山企业开展通风机无损检测项目的重要性及检测方法分析

李小红，崔天舒，贺磊

（甘肃华辰检测技术有限公司矿山安全检测室，甘肃 兰州 730000）

本文通过浅析通风机在矿山企业安全生产中的重要作用和无损检测技术的发展现状，结合矿用通风机的结构特点和自身多年的无损检测经验，提出了在通风机主轴检测中利用超声波检测技术和在通风机叶片检测中利用磁粉检测和渗透检测技术的可行性建议。

矿山企业；通风机；无损检测；检测方法

1 通风机在矿山企业安全生产中的重要性

矿井通风分为自然通风和机械式通风。自然通风和机械式通风都是利用空气动力学原理，用风压克服矿井的通风阻力，促使空气加速流动。用于稀释并排出有毒、有害气体和粉尘，确保井下操作人员的呼吸正常，降低矿井中作业区内的温度，防止煤炭发生自燃事故，同时改善井下作业环境。但自然通风一般分压都较小而且不太稳定，难以满足矿井通风的基本要求，因此，我国《煤矿安全规程》第一百二十一条规定：矿井通风必须采用机械式通风。所谓机械式通风就是利用主通风机以抽出式、压人式或抽压混合式等形式促使矿井内空气加速流通，确保矿井通风的一种方法。

煤矿安全生产对主要通风机的要求严格。通风是安全生产的基础，通风状况的好坏直接影响到井下矿工的人生安全和生产效率。而通风机的正常运转是通风系统良好运行的前提和保障。

2 无损检测技术的发展现状

所谓无损检测技术就是在不损坏试件的前提下，借助先进的仪器和设备，利用物理或化学的方法，对试件内部、表面及近表面的结构，性质，状态进行检测的方法。

一般认为，无损检测技术的发展经历三个阶段即：无损探伤、无损检测和无损评价。无损探伤被认为是过去式，无损检测是现在式，而无损评价则是将来式。

其中无损探伤被定格为只检测和发现缺陷，无损检测则被定义为检测和发现缺陷的同时，还能获取一些与检测试件相关的简单信息。而对无损评价的期望就比较高，它要求在发现缺陷的基础上，还要获得与试件相关的综合信息。

在无损检测时代，超声检测 （UT）、射线检测（RT）、磁粉检测（MT）、渗透检验（PT）被认为是开发较早，应用范围较广的检测方法，同时被称为常规四大检测方法。就其各自的检测特点和局限性来分，其中超声检测（UT）和射线检测（RT）主要用于检测试件内部缺陷，磁粉检测（MT）和渗透检验（PT）则主要用于检测试件表面缺陷及近表面缺陷。

目前，在工业、农业、石油、医学、军事和空间科学技术等许多科学领域应用较为广泛的无损检测方法还有涡流检测（ET）、声发射检测（AE）、M-RT检测技术、TOFD检测技术、相控阵检测技术等。

3 通风机主轴的检测方法分析

轴类零件的选材，一般常用以45钢为主。根据不同的工作条件采用不同的热处理方法（如正火、调质、淬火等），来获得期望的强度、韧性和耐磨性。对精度要求低而转速较高的轴类零部件，可选用40Cr等合金材料。

轴类零件的毛坯料一般以圆棒料和锻件为主，只有某些大型的、结构复杂的轴才会选用铸件。通风机主轴一般多以锻件为主，而轴类锻件的锻造工艺却主要以拔长为主。所以在大部分轴类零件中缺陷的取向多与轴类零件轴线平行。

鉴于通风机主轴的选材及缺陷形成的特点结合我公司的检测实际，根据矿井使用通风机的型号不同。一般而言，对于离心式通风机主轴我公司建议以超声波纵波直探头从径向探测为主，同时考虑到其他方向的缺陷形式，因此，还应辅以直探头轴向探测。对于轴流式通风机在使用过程中只能采用超声波纵波直探头从轴向探测（如图1）。

或在轴流式通风机大修时对主轴进行超声波纵波直探头从径向探测，并辅以直探头轴向探测，这样效果会更佳。

图1

4 通风叶片的检测方法分析

风机叶片是风机的主要组成部件之一,因其长时间处于恶劣环境条件之下,其表面受到潮湿环境的锈蚀、同时在与气流、砂砾摩擦和风机的振动的作用下使得叶片产生较小的裂纹。裂纹形成后,将随着风机运行时间的增长,裂纹也会迅速扩展,直至叶片断裂，导致事故的发生。

甘肃华辰检测技术有限公司现已根据无损检测方法和通风机叶片的选材和结构特点适时开展了通风机叶片定期检测项目。

4.1 检测方案的选择

叶片在工作中要承受强大的风载荷、气体冲刷、砂砾摩擦等外界的作用。在各种外加因素的影响下，叶片由于材质老化、受力不均和加工过程中隐含缺陷的扩展都可能产生裂纹,而裂纹的出现一般会分布在叶片的表面,及近表面，且分布没规律。目前,常规的四大无损检测技术中，只有磁粉检测（MT）和渗透检验（PT）适合于检测表面及近表面的缺陷。

根据通风机叶片的选材、结构、及检测环境，综合各种探伤方法的适用性和局限性，我公司建议选择使用磁粉检测和渗透检测相互补充的检测方法。

4.2 两种检测方法比较

磁粉探伤与渗透探伤只能检测试件表面缺陷。下面主要从两种检测方法的适用范围及优缺点来分析和比较。

（1）磁粉检测的适用范围及优缺点。

①适用于检测铁磁性材料(如板材、型材、棒材、管材、焊接件、铸件及锻件)不适用于检测奥氏体不锈钢及其他非铁磁性材料。

②检测灵敏度很高，可以检测表面及近表面的微小缺陷（如长0.1mm、宽为微米级的裂纹和深度为1～2mm的近表面缺陷）、及目视难以发现的其他缺陷。如：白点、折叠、疏松、冷隔气孔和夹杂等缺陷。但不能用于检查内部缺陷。

③检测成本很低，速度很快。但是试件的形状和尺寸对探伤有影响，有时因很难磁化而无法检测，部分磁化后的试件具有较大剩磁需进行退磁处理。

（2）渗透检测的适用范围及优缺点。

①渗透检测可以用于除了疏松多孔性材料外的任何种材料。但它只能检测零件表面开口的缺陷，对表面闭合的缺陷或内部缺陷则无法检测。

②操作简单,不需要复杂设备,可以不用水、电，便于携带。但是材料较贵、成本较高。检测工序多，速度慢。

③形状复杂的试件也可以采用渗透检测，并且一次操作就可以大致做到全面检测。但是试件表面的粗糙度影响大，检测结果受操作人员水平的影响。

④对于同时存在的多个方向的缺陷，渗透检测用一次操作就可以实现。但渗透检测仅显示缺陷的表面分布，无法确定缺陷的实际深度，因而无法对缺陷做出定量评价。

鉴于以上两种检测方法的特点，我公司根据矿井在用通风机的叶片选材及检测现场环境，建议：铝合金及复合材料叶片采用渗透法进行检测，铁磁性风叶优先选择磁粉检测，并辅助以渗透检测，两种方法相互补充进行检测。这样一来检测效果会更佳。

5 结语

无损检测技术在工业上的应用日趋广泛，无损检测技术也层出不穷。建议在检测过程中应结合现场实际情况选择适合的一种或多种检测检验方法。用以确保检测检验工作的合理性和保障被检测设备的正常运行。

[1]王晓霞主编.承压类特种设备无损检测相关知识第二版.

[2]韩正菊.无损检测技术在煤矿通风机叶片上的应用, 中州煤炭总第142期.

[3]陈辉，马侨.风机主轴超声波探伤方法分析和研究.

TD441

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1671-0711（2016）12（上）-0071-02