超聲檢測技術(shù)在煤礦機(jī)械檢測中的實踐

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摘要：隨著我國工業(yè)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，對煤礦的需求也在與日俱增。煤礦產(chǎn)業(yè)已成為我國當(dāng)前重要產(chǎn)業(yè)之一。機(jī)械設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用，而機(jī)械設(shè)備長期在惡劣的工作環(huán)境中運(yùn)行往往會使一些零件出現(xiàn)問題，不僅降低了生產(chǎn)效率，還會威脅工作人員的人身安全。本文主要分析了超聲檢測技術(shù)的特點以及在煤礦機(jī)械設(shè)備安全檢測中的常用方式。

關(guān)鍵詞：超聲檢測技術(shù)；機(jī)械設(shè)備零件；特點；方式

1超聲檢測的特點

無損檢測可以在不損壞檢測對象的情況下對工件受損的部位進(jìn)行檢測，這樣能夠減少設(shè)備安全隱患，提高設(shè)備質(zhì)量，從而縮短檢修周期。無損檢測方法主要包擴(kuò)超聲、滲透、磁粉、射線、渦流等，煤礦在用設(shè)備無損檢測常用前三種。所有的無損檢測方法都具有一定的適用性和局限性。滲透檢測成本低、操作簡便，但只能檢測表面開口的缺陷。磁粉檢測主要用于檢測鐵磁性材料表面和近表面的缺陷，但只能檢出缺陷長度，無法檢測出缺陷的深度和自身高度，寬而淺的缺陷難檢出。在所有的檢測方法當(dāng)中，超聲檢測比較簡便快捷，并能判斷內(nèi)部缺陷的位置和大小。超聲檢測儀器具有一定的靈敏性，能夠通過較強(qiáng)的穿透性結(jié)合實際情況快速檢出損傷的部位和程度，評估零件的使用壽命，便于工作人員及時對零件進(jìn)行維修或更換，有效地減少了技術(shù)人員檢測的時間，延長了機(jī)械設(shè)備的使用壽命，為企業(yè)節(jié)省檢測和維修費用。另外，機(jī)械設(shè)備在過載、使用過度等情況下易造成零件磨損，給安全生產(chǎn)帶來巨大隱患。運(yùn)用超聲檢測技術(shù)在不拆卸設(shè)備情況下檢測零件的磨損情況，能有效避免零件出現(xiàn)較大損傷而引發(fā)安全生產(chǎn)事故，對煤礦安全生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率意義重大。

2超聲檢測在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

2.1超聲檢測大型鑄件

在煤礦機(jī)械中，鑄件類零件主要為空壓機(jī)曲輪軸等。鑄件類零件的形狀具有一定的復(fù)雜性，其晶體顆粒較大且粗，并且分布不均勻，極易發(fā)生散射反應(yīng)，從而產(chǎn)生草形波紋，增強(qiáng)了干擾能力，使信號強(qiáng)度降低。如果聲波頻率設(shè)置極高，那么干擾的強(qiáng)度會變得更強(qiáng)。因此，在利用超聲檢測技術(shù)進(jìn)行檢測時，超聲探測頭應(yīng)當(dāng)選用直型且頻率比較低的探頭。

2.2超聲檢測大型鍛件

鍛造類機(jī)械零件在制作過程中容易因為其延展性較強(qiáng)而發(fā)生開裂或者彎折，使其產(chǎn)生裂紋或者折痕，在受到應(yīng)力、沖擊力或者旋轉(zhuǎn)力的作用時，其凹槽會發(fā)生碰撞或者出現(xiàn)滑動的現(xiàn)象。因此，鍛造類機(jī)械零件容易損壞的位置一般是軸頸、軸肩以及凹槽處。煤礦機(jī)械設(shè)備中有著較多的鍛造類零件，這些零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，安裝過程也非常困難，很難通過拆解來檢測。傳統(tǒng)的探測方法即使消耗大量的人力、物力和財力，也不具有較好的檢測效果。然而，鍛件中多數(shù)缺陷有一定規(guī)律可循，以平面型缺陷為主，選用超聲檢測技術(shù)來對鍛造類零件進(jìn)行檢測，可以解決拆卸不便問題。鍛造軸類零件的主要檢測方法如圖1所示。第一：利用超聲儀的直型探頭從軸端面來對整個軸身進(jìn)行全軸穿透檢測，盡可能從兩個方向進(jìn)行檢測。對于小尺寸的鍛件，可以選用雙晶直探頭檢測。在圖中的①位置。第二：利用斜探頭來檢測近端面軸頸根部的位置。要結(jié)合零件實際損傷情況來確定斜探頭的角度，使斜探頭能夠檢測到軸頸部的全部方位。在圖中的②位置。第三：利用小角度縱波斜探頭來檢測遠(yuǎn)端面軸頸根部的區(qū)域。在圖中的③位置。同時用斜探頭來進(jìn)行輔助性的檢測。在圖中的⑤位置。

3超聲檢測焊接件

煤礦機(jī)械設(shè)備中的焊接件主要是閘盤等。焊接類零件的表面比較容易出現(xiàn)裂痕和勞損。因此，如果要使焊接部位牢固，工作人員必須定期對零件的焊接部位進(jìn)行檢查。目前，煤礦機(jī)械設(shè)備主要應(yīng)用超聲波探傷儀來檢測零件的焊接部位。焊縫的晶粒比較細(xì)小，可以選擇高頻率的斜探頭，對于板厚較大，衰減明顯的焊縫，應(yīng)選用較低頻率探頭。但是超聲波探傷儀中的斜型聲波探頭的角度有一定限制，其聲波無法對焊接部位進(jìn)行全面檢測，在檢測中會出現(xiàn)大量的盲點，并且超聲波波紋在擴(kuò)散的過程中會降低信號的強(qiáng)度，為準(zhǔn)確探測缺陷部位和形態(tài)帶來了難度。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新和變化，超聲檢測技術(shù)也在不斷得到完善，目前，相控陣結(jié)合聲波的檢測方法能更好地解決焊接件檢測的問題，它主要通過操作陣列來控制聲波的波束，從而實現(xiàn)對于焊接零件的全方位掃描。如圖2所示。這樣不但有效提高了聲波掃描出圖像的清晰度和精細(xì)度，也提高了圖像的分辨率，控陣結(jié)合聲波的檢測方法也被應(yīng)用于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件當(dāng)中。

4檢測周期

相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)制定有效的檢測周期來保證機(jī)械設(shè)備在工作中能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。檢測周期的檢查內(nèi)容宜包含有機(jī)械設(shè)備的耗損情況和運(yùn)行情況等。拆卸不便的機(jī)械進(jìn)行檢測宜運(yùn)用超聲波檢測方法來進(jìn)行，這樣可以避免因拆卸給零部帶來的損傷，并且能夠較準(zhǔn)確地找到損傷部位，同時通過檢測結(jié)果來對檢測周期進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。設(shè)備不同，其檢測周期也應(yīng)不盡相同。一些機(jī)械長期處于工作狀態(tài)，那么可以在機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)時再對其進(jìn)行超聲檢測。另外，煤礦機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境比較惡劣，對于在井下作業(yè)的主要機(jī)械設(shè)備，檢測工作可以在其大修時再進(jìn)行。

5結(jié)語

綜上所述，煤礦產(chǎn)業(yè)促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于煤礦機(jī)械設(shè)備各零部件的安全檢測能夠保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著我國科技的不斷發(fā)展，超聲檢測技術(shù)在煤礦機(jī)械安全檢測中的應(yīng)用能夠在不損傷機(jī)械設(shè)備的情況下對其核心零件進(jìn)行精密的檢測，能夠使工作人員及時了解機(jī)械設(shè)備存在的問題和使用情況，具有一定的安全性和預(yù)防性，能更好地為設(shè)備采取有效的維護(hù)，確保煤礦生產(chǎn)順利進(jìn)行，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

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作者:代俊偉 單位:寧夏煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心