浅谈超声检测技术在煤矿机械设备安全检测中的实践

代俊伟

摘 要：随着我国工业的不断进步和发展，对煤矿的需求也在与日俱增。煤矿产业已成为我国当前重要产业之一。机械设备在煤矿生产中发挥着巨大的作用，而机械设备长期在恶劣的工作环境中运行往往会使一些零件出现问题，不仅降低了生产效率，还会威胁工作人员的人身安全。本文主要分析了超声检测技术的特点以及在煤矿机械设备安全检测中的常用方式。

关键词：超声检测技术；机械设备零件；特点；方式

1 超声检测的特点

无损检测可以在不损坏检测对象的情况下对工件受损的部位进行检测，这样能够减少设备安全隐患，提高设备质量，从而缩短检修周期。无损检测方法主要包扩超声、渗透、磁粉、射线、涡流等，煤矿在用设备无损检测常用前三种。所有的无损检测方法都具有一定的适用性和局限性。渗透检测成本低、操作简便，但只能检测表面开口的缺陷。磁粉检测主要用于检测铁磁性材料表面和近表面的缺陷，但只能检出缺陷长度，无法检测出缺陷的深度和自身高度，宽而淺的缺陷难检出。

在所有的检测方法当中，超声检测比较简便快捷，并能判断内部缺陷的位置和大小。超声检测仪器具有一定的灵敏性，能够通过较强的穿透性结合实际情况快速检出损伤的部位和程度，评估零件的使用寿命，便于工作人员及时对零件进行维修或更换，有效地减少了技术人员检测的时间，延长了机械设备的使用寿命，为企业节省检测和维修费用。另外，机械设备在过载、使用过度等情况下易造成零件磨损，给安全生产带来巨大隐患。运用超声检测技术在不拆卸设备情况下检测零件的磨损情况，能有效避免零件出现较大损伤而引发安全生产事故，对煤矿安全生产和提高生产效率意义重大。

2 超声检测在煤矿机电设备中的应用

2.1 超声检测大型铸件

在煤矿机械中，铸件类零件主要为空压机曲轮轴等。铸件类零件的形状具有一定的复杂性，其晶体颗粒较大且粗，并且分布不均匀，极易发生散射反应，从而产生草形波纹，增强了干扰能力，使信号强度降低。如果声波频率设置极高，那么干扰的强度会变得更强。因此，在利用超声检测技术进行检测时，超声探测头应当选用直型且频率比较低的探头。

2.2 超声检测大型锻件

锻造类机械零件在制作过程中容易因为其延展性较强而发生开裂或者弯折，使其产生裂纹或者折痕，在受到应力、冲击力或者旋转力的作用时，其凹槽会发生碰撞或者出现滑动的现象。因此，锻造类机械零件容易损坏的位置一般是轴颈、轴肩以及凹槽处。煤矿机械设备中有着较多的锻造类零件，这些零件的结构比较复杂，安装过程也非常困难，很难通过拆解来检测。传统的探测方法即使消耗大量的人力、物力和财力，也不具有较好的检测效果。然而，锻件中多数缺陷有一定规律可循，以平面型缺陷为主，选用超声检测技术来对锻造类零件进行检测，可以解决拆卸不便问题。锻造轴类零件的主要检测方法如图1所示。

第一：利用超声仪的直型探头从轴端面来对整个轴身进行全轴穿透检测，尽可能从两个方向进行检测。对于小尺寸的锻件，可以选用双晶直探头检测。在图中的①位置。

第二：利用斜探头来检测近端面轴颈根部的位置。要结合零件实际损伤情况来确定斜探头的角度，使斜探头能够检测到轴颈部的全部方位。在图中的②位置。

第三：利用小角度纵波斜探头来检测远端面轴颈根部的区域。在图中的③位置。同时用斜探头来进行辅助性的检测。在图中的⑤位置。

3 超声检测焊接件

煤矿机械设备中的焊接件主要是闸盘等。焊接类零件的表面比较容易出现裂痕和劳损。因此，如果要使焊接部位牢固，工作人员必须定期对零件的焊接部位进行检查。目前，煤矿机械设备主要应用超声波探伤仪来检测零件的焊接部位。焊缝的晶粒比较细小，可以选择高频率的斜探头，对于板厚较大，衰减明显的焊缝，应选用较低频率探头。但是超声波探伤仪中的斜型声波探头的角度有一定限制，其声波无法对焊接部位进行全面检测，在检测中会出现大量的盲点，并且超声波波纹在扩散的过程中会降低信号的强度，为准确探测缺陷部位和形态带来了难度。随着科学技术的不断更新和变化，超声检测技术也在不断得到完善，目前，相控阵结合声波的检测方法能更好地解决焊接件检测的问题，它主要通过操作阵列来控制声波的波束，从而实现对于焊接零件的全方位扫描。如图2所示。

这样不但有效提高了声波扫描出图像的清晰度和精细度，也提高了图像的分辨率，控阵结合声波的检测方法也被应用于结构比较复杂的零件当中。

4 检测周期

相关部门应当制定有效的检测周期来保证机械设备在工作中能够正常运转。检测周期的检查内容宜包含有机械设备的耗损情况和运行情况等。拆卸不便的机械进行检测宜运用超声波检测方法来进行，这样可以避免因拆卸给零部带来的损伤，并且能够较准确地找到损伤部位，同时通过检测结果来对检测周期进行适当调整。设备不同，其检测周期也应不尽相同。一些机械长期处于工作状态，那么可以在机械设备维护保养时再对其进行超声检测。另外，煤矿机械设备的工作环境比较恶劣，对于在井下作业的主要机械设备，检测工作可以在其大修时再进行。

5 结语

综上所述，煤矿产业促进了我国经济的发展，对于煤矿机械设备各零部件的安全检测能够保证机械设备的正常运转。随着我国科技的不断发展，超声检测技术在煤矿机械安全检测中的应用能够在不损伤机械设备的情况下对其核心零件进行精密的检测，能够使工作人员及时了解机械设备存在的问题和使用情况，具有一定的安全性和预防性，能更好地为设备采取有效的维护，确保煤矿生产顺利进行，提高企业的经济利益。

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