陶瓷絕緣子的超聲波探傷

原理篇內(nèi)容： 1.1超聲波探傷原理 1.2陶瓷絕緣子的超聲波探傷1.1超聲波探傷原理1.1.2頻率f、聲速c、波長λ超聲波在工件中傳播的3個(gè)物理量：頻率、聲速、波長聲波在工件中的傳播，頻率主要由探頭決定。例如型號(hào)為2.5P20的探頭發(fā)射的超聲波，頻率為2.5MHz。聲速的大小取決于材料，例如鋼的縱波聲速為5900m/s、陶瓷的縱波聲速為5300～6900m/s波長＝聲速/頻率。波長的大小影響到可以探測的最小缺陷。1.1.3探傷的5個(gè)組成要素儀器：電子設(shè)備，提供發(fā)射脈沖去激勵(lì)探頭，接收/放大/顯示信號(hào)探頭：核心為壓電晶片，發(fā)射/接收超聲波試塊：探傷的基本原理是將試塊上的人工傷與實(shí)際被檢測的工件，對(duì)比。工藝/標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)范探傷的方法/步驟等檢測人員1.1.4探頭的結(jié)構(gòu)1.1.5壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)指的是壓電晶體材料受到交變電壓的作用時(shí)產(chǎn)生交變應(yīng)變的現(xiàn)象。這時(shí)電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。（超聲波發(fā)射的原理）正壓電效應(yīng)是指壓電晶體材料在交變拉壓應(yīng)力作用下，其表面產(chǎn)生交變電壓的現(xiàn)象。這時(shí)聲能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋＃ǔ暡ń邮盏脑恚?.1.7聲束的方向性直聲束斜聲束1.1.9缺陷的位置（直聲束）S：聲程C：聲速（材料的特性，鋼縱波5900m/s、瓷的縱波聲速5300～6900m/s）t:時(shí)間（聲時(shí)），從儀器的計(jì)時(shí)電路獲取1.1.11缺陷的大小-大缺陷缺陷大于聲束寬度半波法1.1.12相同位置、不同大小的缺陷缺陷位置相同的情況下，面積大的反射的回波幅度高1.1.13相同大小、不同位置的缺陷缺陷大小相同，位置不同的情況下，反射回波的幅度構(gòu)成DAC曲線1.1.14DAC曲線DAC曲線：距離波幅曲線，表示某一大小的缺陷在不同的聲程位置上波幅的變化曲線（在試塊上制作）。通過這條曲線，可以判定被檢測到的缺陷相對(duì)于這條曲線的當(dāng)量。1.2陶瓷絕緣子的超聲波探傷1.2.2支柱絕緣子斷裂事故分布特點(diǎn)1）2000年、2001年偏多，有逐年上升趨勢2）北方多于南方，東北（寒冷地區(qū))偏多3）運(yùn)行年限分布均勻，不足2年的占6.4％，不足5年的占22.6％，不足10年的占41.1％4）集中在220KV、110KV、66KV電壓等級(jí)5）隔離開關(guān)占81％、母線占13.9％6）折斷占35.5％，開裂占62％7）低強(qiáng)瓷（4KN）斷裂的多，高強(qiáng)瓷（8KN及以上）斷裂的少---數(shù)據(jù)來源文件【2002】116號(hào)1.2.3斷裂原因內(nèi)因：原材料、燒結(jié)工藝導(dǎo)致的絕緣子強(qiáng)度偏低外因：作用在支柱絕緣子水泥膠裝部位的因力現(xiàn)象：支柱絕緣子斷裂部位95％以上在法蘭口內(nèi)30mm到第一傘裙之間1.2.5應(yīng)力水泥膨脹應(yīng)力：膠裝水泥中的氧化鎂、三氧化硫、氧化鉀超標(biāo)，防水處理措施不當(dāng)，遇水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致體積膨脹。溫差引起的應(yīng)力：鑄鐵法蘭膨脹系數(shù)14*10（-6）/℃、瓷膨脹系數(shù)3.5*10（-6）/℃、北方地區(qū)晝夜溫差大，溫度變化時(shí)，例如溫度降低時(shí)，鑄鐵收縮大于瓷的收縮冰凍應(yīng)力：膠裝部位滲水，冰凍后產(chǎn)生較大的冰凍應(yīng)力操作應(yīng)力：安裝方式不當(dāng)1.2.6檢測方法1：爬波爬波：表面下縱波探頭接觸面的弧度絕緣子的結(jié)構(gòu)（形狀、幾何尺寸等）影響支柱絕緣子的超聲波檢測．為獲得良好的聲耦合狀態(tài)，如圖中所示，需要將探頭的接觸面加工出一定的弧度：電瓷材料的分類絕緣子的材質(zhì)（顯微組織、密度、力學(xué)性能等）影響支柱絕緣子的超聲波檢測．電瓷材料的種類，包括普通瓷、高強(qiáng)瓷，兩者之間的聲速存在較大的差異。普通瓷聲速通常在5200m/s－6000m/s左右，而高強(qiáng)瓷的聲速通常在6000m/s6800m/s。不同廠家、或者同一廠家不同批次的瓷件，均存在差異。爬波是以第一臨界角入射的表面下縱波。根據(jù)SNELL公式，不同聲速的瓷件要求探頭斜塊的入射角不同。根據(jù)實(shí)際的檢測效果，將探頭分為P型、G型兩種，P型（拼音Pu）用于檢測普通瓷，而G型（拼音：Gao）用于檢測高強(qiáng)瓷。探頭的晶片大小、頻率在高壓支柱瓷絕緣子第一瓷沿距法蘭口距離允許的情況下，盡量選用晶片尺寸大的探頭。提高靈敏度和檢測速度。通常的晶片大小如：7mm×10mm～8mm×12mm。在保證系統(tǒng)靈敏度的情況下，探頭頻率一般在2MHz~5MHz范圍內(nèi)選擇，宜選用2.5MHz探頭。探頭標(biāo)牌探頭的信息標(biāo)注于標(biāo)牌上，包括型號(hào)（如PR50）、類型（如爬波探頭）、探頭序列號(hào)。例如：探頭型號(hào)列表型號(hào)適用瓷件接觸面弧度直徑（mm）

頻率（MHz）

縱向尺寸（mm）

PR50普通瓷

Φ100mm以下

2.511PR60Φ101--120mm

PR70Φ121—140mm

PR80Φ141--160mm

PR100Φ161mm以上

GR50高強(qiáng)瓷