矿用钢丝绳无损检测

矿用钢丝绳无损检测

摘要：矿用钢丝绳作为矿井提升、运输及承载设备中的关键零机构，其安全性极为重要。本文以矿用钢丝绳为研究对象，简述矿用钢丝绳无损检测的意义,分析了矿用钢丝绳的结构、缺陷类型及报废标准，针对矿用钢丝绳的局部LF缺陷，简述了矿用钢丝绳漏磁检测原理和合适的励磁技术，根据磁荷分析理论和磁场矢量叠加基本原理，采用局部缺陷LF法对钢丝绳断丝漏磁理论进行了分析，最后阐述了矿用钢丝绳漏磁检测系统的构成。

关键词：矿用钢丝绳断丝漏磁检测

Nondestructive Testing for Mine Wire Rope Abstract：Mine wire rope, as key transport and hoist equipment in the production of mine, whose safety is very important. This paper, takes the mine wire rope as the object of study, describes the significance of nondestructive testing of mine wire rope, analyzes its structure, fault types and scrapped rules. In the light of the Localized Fault of the steel rope, researches the principle and appropriate excitation technique of magnetic leakage detection for mine steel wire rope, according to the analysis of the basic theory of the principle of magnetic charge and the magnetic field vector superposition, uses the Localized Fault method to analyzes the broken wires of wire rope magnetic flux leakage theory. and

finally elaborates the framework of the wire rope magnetic leakage detection system.

Keywords: mine wire rope broken wire nondestructive testing

1.前言

1.1矿用钢丝绳无损检测的意义

钢丝绳是一种重要的绕性构件，因其具有较高的抗拉强度和抗疲劳强度、自重轻、弹性好、工作平稳可靠、承受动载和过载能力强以及在高速工作条件下运行和卷绕无噪声等诸多优点，在矿产、冶金、交通、建筑等国民经济主要行业和部门的提升、运输及牵引等设备中得到广泛的应用，如各类矿井提升机、起重机、货运客运索道、电梯、等都大量地使用钢丝绳。钢丝绳无损检测是指在不破坏钢丝绳的使用状态的情况下，应用一定的无损检测手段来检测其状态特性，根据设备的检测结果，并按一定的评价准则对其分析评价从而推测其剩余使用寿命及报废时间。

钢丝绳作为一种工程承载构件[1]，它在使用过程中，由于种种原因必然会出现疲劳、锈蚀、磨损甚至骤断等失效，其承载能力及可靠性直接决定着设备及人身安全。特别是近年来，因钢丝绳的制造工艺发生改变，应用于煤矿矿井提升的钢丝绳更容易发生一些不易被检测人员发觉的失效，以至于悲剧发生。如，2003年1-5月，全国煤炭系统钢丝绳问题所造成的重、特大恶性事故就多达215起，死亡223人；2004年，攸县黄丰桥镇码井煤矿因断绳事故造成1死1亡。之

所以造成这样的悲剧，其中一方面[2]是因为当前缺乏一种可靠的钢丝绳状态检测手段和评价标准，另一方面是由于现代监测仪器的准确性和可靠度不足。研究表明所有在役钢丝绳中有少部分处于危险运行状态，极危险状态工作很少，而大部分被更换下来的钢丝绳的强度损耗很少。这不仅报废了仍有实用价值的钢丝绳而造成巨大的浪费，而且不能及时检测出钢丝绳严重损伤的部位以导致安全隐患。因此研究一套先进的矿用钢丝绳无损检测仪器具有很重要的意义。

1.2我国矿用钢丝绳无损检测的发展现状

相对于世界水平，我国矿用钢丝绳无损检测技术起步晚，国内自行开发研制的钢丝绳探伤仪一般是单因素（主要针对钢丝）的检测装置[2]。华中科技大学[3]80年代初开始研究钢丝绳在线检测，他们采用漏磁通法，以永磁铁对钢丝绳励磁，用集成霍尔元件对钢丝绳周围各个方向的磁场信号测量，用编码盘控制采样的间距，用计算机对数据处理，并对钢丝绳的励磁磁路信号处理等进行了大量的研究。如他们研制成功的GDJY-B型钢丝绳断丝定量检测、MTC-94型钢丝绳探伤仪，能定性地检测钢丝绳的局部缺陷。由于采用计算机提高了仪器的智能化水平，实现了钢丝绳检测信号的等距离采样，对断丝信号特征的提取、断丝检测信号定量识别进行了有效的探索。该技术在实际推广运用中取得了良好的成效。另外，洛阳TCK钢丝绳检测技术有限公司所研制成了TCK钢丝绳探伤仪定量检测系统，采用弱磁检测技术，相对于传统的强磁检测技术是一大突破。

2.矿用钢丝绳的结构及常见的失效形式

2.1矿用钢丝绳的结构组成

煤矿用钢丝绳是采用高强度优质碳素钢，由细圆钢经多次冷拔、热处理得到直径为0.1-5mm的高强度钢丝制成的。

钢丝绳的结构如图2.1所示，它是由一定数量的钢丝按照一定的方向绕股芯捻制成绳股，一定数量的绳股再按照一定的方向绕绳芯捻制成钢丝绳。

图2.1

绳股是构成钢丝绳的主要单元，它主要有圆股、三角股、椭圆股、扁带股、单捻股。绳芯主要用来填充中央断面和存储润滑油，增加钢丝绳的挠性，保持钢丝绳形状的稳定性[3]。

矿用钢丝绳的横截断面如图2.2所示，