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支柱绝缘子及瓷套超声波探伤工艺方法


发布时间:2018/3/17 【字号: | | 打印本文

支柱绝缘子及瓷套是发电厂和变电站运行的重要组成设备,起着支撑导线和绝缘作用,由于支柱绝缘子是高温烧结成的电瓷产品,如果在制作过程中配方不当,工艺流程中原料混合不均匀,均易形成瓷件内部缺陷,由于没有固有的形变能且韧性极低,在长期承受运行中的机械负荷,以及大风、雨雪等,从而使附加应力增大,若支柱绝缘子存在微小缺陷,就可能造成破坏。因此,为确保北京军区电网的安全运行,北京军区***先生、华海恒辉赵继珍先生共同协作,开展了对支柱绝缘子的超声探伤检测研究,制定了《北京军区瓷瓶工艺的研究》,对防止运行中突然断裂具有重要意义。 1.1支柱绝缘子及瓷套的组织特点 成品绝缘子及瓷套是采用白瓷、金具和水泥等多种材料组合而成的,瓷体主要由粘土长石石英等铝硅酸盐原件混合配制,加工成一定形状后,在高温下烧结成的无机绝缘材料,瓷表面复盖了一层玻璃质平滑薄层釉。 陶瓷一般是通过将粉未原料成型,烧结而成的。经过这些工艺所制得的陶瓷,是由于许多微晶聚集的多晶体构成,这就不可避免的存在着晶界。晶界不仅在陶瓷烧结过程中起着重要作用,而且还对烧结体物理、化学性能有很大影响。 陶瓷的微观结构如图1(a)所示,是由微晶、晶界、晶界析出物、晶界气孔、晶粒内析出物、晶粒内气孔等构成的。构成陶瓷主成分的微晶尺寸,一般由1微米至几十微米,结晶轴方是任意的,微晶直径与原料颗粒直径、杂质、烧结条件有关。陶瓷晶界有位错、空孔等晶格缺陷和晶格畸变存在。因而杂质容易集中,形成图1(b)、(c)、(d)所示的晶界偏析层、层状析出物等。 1.2晶界偏析层一般将在晶界由偏析的杂质离子所形成的层称为晶界偏析层。晶界偏析层厚度由20埃至1微米。在晶界,因为形成远远超过一般固溶界限的固溶。所以,可以发现与结晶内部晶相明显不同的物质。 1.3 层状析出物在含有杂质特别多而超过固溶界限时,杂质作为另外的结晶相在晶界析出。这种析出物有层状和粒状之分。层状析出物通常由液相烧结所造成。晶界析出物的溶点比陶瓷的烧结时温度低,产生液相烧结。在液相的浸润性良好时,完全浸透微晶晶界,各个微晶被液相包围,形成层状偏析层。 (a)陶瓷的典型微观结构:(b)晶界偏析层;(c)层状析出物;(d)粒状析出物 1.4粒状析出物杂质的量超过结晶固溶量,其熔点比烧结温度高时,杂质呈粒状在晶界析出。MgO作为添加剂可用于透明氧化铝陶瓷,但如添加量较多,则会在晶界析出MgAL2O4,从而降低透光性。由此可以看出陶瓷材料的特点是显微组织复杂且不均匀。 传统检测方法存在的问题和本课题研究方向 2.1传统方法中有采用爬波等进行支柱绝缘子探伤的报导,从实际需要检测的部位分析: 1.由于支柱绝缘子与瓷套重点探测的部位恰为铸铁法兰与瓷体相交附近的区域,该区域的显著特点是水平跨距较小,约为15mm~50mm。此处一般有砂层覆盖,当扣除探头无法放置的砂层过渡区后,串连式爬波探头需要的最小跨距至少为20mm,由于探头表面积大,因此需要瓷体无变形无砂粒平稳面积较大,否则将导致接触不良,影响缺陷定量。 爬波虽对近表面缺陷有检出能力,但对支柱绝缘子内部缺陷以及瓷套的内壁裂纹均无法检出,因此,不能依此对被检工件作全面评价。 当采用爬波检查发现了缺陷信号,难于确定缺陷的性质。 2.2 亦有采用纵横波等进行支柱绝缘子探伤的介绍,因受检测位置影响,仅可供部分瓷件的个别部位检查,无法做到全面有效检验。且至今未见有关于专用标准试块,探头的研制,裂纹的定性、定量、定位的工艺方法研究以及在役带电检查方面的介绍。 2.2.1国内外亦有采用红外线,紫外线,激光等对绝缘子进行带电巡查的介绍,它们对瓷绝缘子串和支柱绝缘子的上部能见部分可能有效,原因之一是上部的感应电压高,但因受绝缘子表面的污秽程度,负荷、检测位置、辐射角度,方向、距离,天气,大气吸收,以及仪器等因素的综合影响,还不能使他们成为独立的无损检测方法应用于支柱绝缘子的检测。而本课题的研究重点是探测支柱绝缘子与瓷套埋藏在沿圆周铸铁法兰内侧或与瓷体相交的砂层下的裂纹,实践证明采用红外线,紫外线,激光等方法无法检测到这一部位。
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