浅析井下托辊腐蚀原因及相关解决方案

　　2012年4月经对神东煤炭集团公司大柳塔矿活鸡兔井、保德煤矿进行现场调研，发现在用托辊寿命不足3W小时，但腐蚀已经非常严重。针对托辊使用腐蚀比较严重的这两个矿井进行现场调查和研究，分析腐蚀原因并提出相应的解决方案，具体情况如下：

　　1大矿活井、保德煤矿托辊使用腐蚀调查情况

　　1.1大柳塔煤矿活鸡兔井、保德矿现场观察采样照片。

　　1.2大柳塔矿活鸡兔主井胶带机托辊取样，剖解分析结果：

　　1）托辊的使用情况

　　2）ACE托辊设计结构、参数和材料选择

　　托辊设计结构形式：见下图

　　由设计结构图看出：ACE托辊共有5道密封设计，其中外密封为4道-接触式软密封+外迷宫密封+接触式柔性密封+内迷宫密封；内密封1道-接触式柔性密封。另：现场拆分后，密封内油脂充注量较少，（使用10年后）托辊外密封的内迷宫密封基本全污染，但轴承内依然清洁，该密封系统设计在防尘和防水方面做的非常好，但其旋转阻力相对较大，主要存在筒皮腐蚀现象。

　　2托辊表面附着物分析

　　钢铁的锈蚀实际上是"电化学"的范畴，可以简单的理解为2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2即：铁和水和氧气的反应。由于钢铁中含有碳，很容易与周围的环境形成原电池，在原电池中，铁做负极，里面的碳做正极，空气里的氧气参与。碳含量的高低、环境中的湿润程度、空气中氧气的含量是钢铁锈蚀的主要原因，同时周围环境温度的高低、液相的PH值、氯离子含量也会很大程度影响钢铁锈蚀的速度。温度越高，湿度越大，含氧越多，过酸性、过碱性的环境都会大大加快锈蚀速率。

　　在矿井开采深度达到1000米以上时，井下的温度会有所上升，同时如果煤质中含有一定的硫，但在实际生产过程中会由于煤炭开采时降尘用水与煤中的硫混合，会明显使环境PH值降低，托辊在旋转工作过程中产生的热量使工作环境温度上升至40摄氏度左右时，钢铁的锈蚀情况会明显加剧。

　　因此根据以上信息得出，若需要井下使用带式输送机托辊锈蚀严重的问题，首先需要对煤质中的含硫量进行一个详尽的分析，并对输送过程中原煤的PH值及周围环境的PH值进行测定，其次需测定托辊长时间工作过程中筒皮温度值及周围环境温度，最后测定周围环境的湿度及托辊筒皮的碳含量后进行综合性的分析。

　　神东煤炭集团公司大柳塔矿活鸡兔井及保德矿相较其他矿井而言水中含硫量偏高（大矿活井煤质本身即为高硫煤，导致水质偏酸性；保德矿水质中含硫量较高），钢质托辊表面被氧化、腐蚀，金属氧化物在与皮带的相对运动过程中不断脱落出现点蚀现象，表面粗糙度增大，煤尘、带面与托辊摩擦后脱落的橡胶及托辊筒皮腐蚀后的金属氧化物混合，经压力作用板结粘于凹陷处，越积越厚，最多可达5-6毫米。该附着物覆盖在筒皮上表面，由于附着物相较筒皮而言更容易吸附水分及各种杂质且附着物主要以煤尘（碳）为主，在筒皮与附着物之间形成电化学反应，导致了筒皮的加速腐蚀。

　　随着附着物厚度增加，自重加大，加之质地脆硬，托辊在高速运转过程中，离心力及冲击力使附着物局部斑落，托辊表面开始出现凹凸不平的现象，该现象也直接导致了托辊转动不平衡度加大，轴承承受冲击载荷，使用寿命降低。同时也导致了托辊自身重量增加，增大了整机功率消耗。

　　而皮带接头方式为机械接头的顺槽胶带机托辊，因表面承受带卡头的不断冲击，附着物在敲击振动下产生较少，表面较光滑。

　　3相关处理办法

　　根据分析结果可知可以对托辊筒皮进行如下处理来避免筒皮的过快锈蚀：

　　3.1如原因为周围环境的PH值过高或过低或者周围环境湿度过大，可根据现场的实际情况，对托辊筒皮采用耐酸、耐碱涂层或对筒皮进行镀锌钝化等防腐处理，避免环境湿度、PH值导致的金属锈蚀或直接将托辊筒皮更换为耐腐蚀材料，如16Mn

　　3.2如原因为托辊筒皮的碳含量超标导致了托辊筒皮的加速腐蚀，可在托辊筒皮的采购过程中选用低碳钢管进行处理。

　　3.3在带式输送机上巷道滴水点位置加装防水装置，调整防尘喷淋装置，尽量减少矿井水与托辊的接触。

　　3.4如原因为托辊长时间工作筒皮温度升高或周围工作环境温度过高，可采用全新的设计方式，降低托辊工作过程中的旋转阻力，降低无用功产生的高温对托辊锈蚀的影响。

　　4结束语

　　综上所述，如若需要解决带式输送机托辊的锈蚀问题，选择更加耐腐蚀的筒皮材料、对筒皮进行防腐处理、优化托辊的设计降低工作中无用功造成的托辊及周围环境的温度升高是从根本上一劳永逸的解决托辊筒皮过快锈蚀的基本办法。

　　参考文献

　　[1]丁仕亮.金属材料及热处理.北京：机械工业出版社，2009，08.

　　[2]徐晓刚.化工腐蚀与防护.高职高专毓系列教材：中国石化出版社，2009，6.

　　[3]赵麦群，雷阿丽.金属的腐蚀与防护.