煤矿综采设备的腐蚀机理及其防腐蚀对策

赵秀龙

【摘 要】分析了煤矿综采设备的特征和煤矿综采设备的腐蚀机理,并提出腐蚀机理及防腐蚀对策,为煤矿综采设备的良好运行和安全运行提供一些建议. 【期刊名称】《机械管理开发》 【年(卷),期】2016(000)004 【总页数】2页(P142-143)

【关键词】煤矿生产;综采设备;防腐蚀;腐蚀机理;对策 【作 者】赵秀龙

【作者单位】山西西山煤电股份有限公司西铭矿,山西太原030052 【正文语种】中 文 【中图分类】TD421.8

煤矿综采设备的良好运行和安全运行对建设高效矿井以及提升煤炭开采效率具有重要的作用。在煤矿综采设备日常运行过程中，造成失效的重要原因就是腐蚀。随着当前我国煤矿采煤机械化程度越来越高，煤矿综采设备腐蚀问题也越来越备受关注。煤矿开采所处的环境十分潮湿和阴暗，并且矿井水质成分十分复杂，井下采煤设备常常会发生严重的腐蚀现象。因此，明确煤矿综采设备的腐蚀机理，探讨煤矿综采设备的防腐蚀对策十分有必要。

煤矿综采设备与其他设备不同，综采设备具有显著的特征。第一，购置煤矿综采设备需要花费大量的资金。煤矿综采设备趋于现代化，而现代化设备的装机功率大、

结构十分复杂、性能高级、技术十分先进，导致煤矿综采设备的制作成本和设计成本均很高。第二，煤矿综采设备一旦发生故障，将会给企业带来巨大的经济损失。现代煤矿综采设备的生产效率很高，工作量巨大，所以，只要综采设备发生故障，就会导致煤矿生产被迫中断为企业带来很大的经济损失。例如，山西焦煤集团中普通中型综采工作面，产量达到百万吨，日产煤5 000 t，若该工作面停产，山西焦煤集团一天就会损失500万元。第三，为了使煤矿综采设备的性能得以充分发挥，保证设备良好运转，在生产过程中，需要连续不断、大量投入资金，因为综采设备的装机容量比较大，综采工作面设备的功率高达上千千瓦，综采设备能源消耗巨大，导致企业需要支出高额的费用来维持设备运转。第四，设备事故后果严重。由于煤矿综采设备在高负荷、高速以及高压情况下运行，并且设备事故发生具有突然性，所以很难事前预测，一旦发生事故，将导致设备损坏以及人员伤亡。 2.1 高煤矿粉尘环境腐蚀机理

在采煤工作面中，会有大量固体悬浮物存在和附着，这些固体悬浮物的主要成分为煤粉，也含有少量岩粉[1]。这些固体悬浮物会在潮湿的空气中黏附在设备表面上，如图1所示的锈蚀皮截面照片。 2.2 高矿化度矿井水腐蚀机理

溶解性总固体质量浓度大于1 000 mg/L的矿井水就是高矿化度矿井水。在我国煤矿开采过程中，高矿化度矿井水的全盐量通常为1 000～3 000 mg/L，少量矿井水的全盐量高于4 000 mg/L。对我国山西地区某煤矿的矿井水水质进行分析，该煤矿矿井水矿化度达到4 973 mg/L。矿井水矿化度越高，越容易形成水垢。水垢以及污物在煤矿综采设备的表面进行黏附和沉积，最终生成硫酸亚铁，腐蚀煤矿综采设备。

2.3 酸碱度矿井水腐蚀机理

矿井水酸碱度不同，煤矿综采设备的腐蚀机理也不同[2]。在酸性的矿井水条件之

下，综采设备腐蚀属于氢去极化腐蚀。在氧化性比较弱或者非氧化性酸中，钢铁材料的腐蚀均表现为均匀腐蚀。我国大多数煤矿矿井水均呈弱碱性或者中性，在氧去极化腐蚀中，氧的溶解度比较低，在煤矿综采设备钢铁材料没有钝化的前提下，单纯氧去极化腐蚀的速度比较小，但是氢去极化腐蚀速度却高很多。 2.4 设备磨损腐蚀机理

综采设备的某些部件在服役时会由于相对运动而发生表面摩擦，如液压支架销轴等。摩擦表面会因为变形而暴露出新的表面，促使腐蚀程度更深，速度更快，这种磨损腐蚀是典型常见的腐蚀。由于磨损以及腐蚀这两个过程相互促进，导致其破坏速度明显高于单纯腐蚀。

我国矿井水净化处理技术起始于20世纪70年代末，存反渗透、混凝沉淀过滤、混凝沉淀、沉淀等，是重要的煤矿综采设备防腐蚀措施。该技术能够结合悬浮物特征，对悬浮物进行沉淀和混凝。处理酸性矿井水可以运用微生物法、中和法、湿地生态工程处理法等。在我国高矿化度矿井水处理过程中，反渗透和电渗析是常用的两种方法。而在材料方面，可以运用更加环保的耐蚀涂层，常用的煤矿综采设备表面防腐蚀手段包括防腐涂料、电镀锌、热喷涂、QPQ、热浸锌、激光熔覆等，通常情况下会根据实际情况来选择适合的材料对煤矿综采设备零部件表面进行防腐蚀保护。

如果机械的零构件较小，如胶管连接头、控制阀或者U形销等，一般在制备工作中可以选用不锈钢等具有较好耐腐蚀性的材料。而有些零构件会在使用过程中可能受到摩擦磨损，如链条、销轴等钢制件，对于此类零构件则可以采取表面处理的方式，例如QPQ盐浴复合处理或热浸锌等。实践证明，将原有的普通圆环链替换为热浸锌刮板输送机链条，可以使那些由于腐蚀所造成的断链事故发生几率明显降低。值得注意的是，处理上述问题的办法一般只能采取气割手段，因而也会给撤除及日常维修工作带来安全隐患。如果在上述条件下采用热浸锌销轴来替代普通的结构钢

销轴，则可以较为彻底地解决上述问题。对QPQ盐浴复合处理技术能够使金属表面的抗蚀性与耐磨性得以大幅提升，属于金属表面强化改性的一类新的技术。在近些年来，对QPQ盐浴复合处理技术应用于煤矿综采设备方面的研究较多，如采用激光熔覆耐蚀合金或镀硬铬等方式对液压立柱进行防腐处理等，但是仍存在一定的缺陷，如激光熔覆工艺的成本仍然较高，而镀硬铬技术的镀层较薄且不利于环保等。另外，涂料防腐也是比较传统且最为常用的防腐技术之一。综采工作面属于重腐蚀环境，如果采用涂料防腐，富锌涂料则是较好的选择。

煤矿综采设备零部件被腐蚀，导致设备整体功能失效，对煤矿生产安全构成严重的威胁。无论如何，煤矿综采设备的防腐蚀工作属于系统性、持久性的工程，需要结合不同煤矿矿井环境，分析煤矿综采设备腐蚀机理，结合具体腐蚀机理以及煤矿矿井实际情况，选择适宜的防止煤矿综采设备腐蚀的措施。

【相关文献】

[1]马海洲，吕振雷.煤矿设备管理系统中的自适应直觉模糊推理数据挖掘方法［J］.煤炭技术，2014，33（3）:205-206.

[2]李建宇.浅析煤矿设备配件管理系统的设计与开发[J].中国高新技术企业（中旬刊），2014（9）:33-34.