支柱绝缘子检测通用工艺设计.docx
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支柱绝缘子检测通用工艺设计
安徽津利能源科技发展有限责任公司企业标准
电网在役支柱瓷绝缘子及瓷套超声波检测通用工艺
文件编码:
Q/JLKJ-ZDTY-006JJ文件版本：
2014版
发布日期：
2014年2月20日实施日期：
2014年3月1日
姓名
签字
日期
受控分发章
编写
樊传琦
审核
樊传琦
批准
余新海
分发：
金属检测部
原件存档处：
质量安全管理部
此文件产权属安徽津利能源科技发展有限责任公司所有，未经许可，任何人不得以任何方式外传，否则追究相应责任。
修改认定页
序号
原版本号
现版本号
修改章节号
修改日期
生效日期
目次
前言4
前言4
1适用范围5
2编写依据5
3人员要求5
4检测前准备5
5小角度纵波法7
6爬波法检测10
7双晶横波检测法13
8使用注意事项14
9维护和保养15
10环境及职业安全健康控制措施15
前言
为了规范检测活动的实施过程，特制定本通用工艺
本标准由公司金属检测部提出并归口。
电网在役支柱瓷绝缘子及瓷套超声波检测通用工艺
1适用范围
本通用工艺适用于发电厂、变电站（所）、换流站、串补站户内和户外外径不小于φ80mm高压支柱瓷绝缘子及径小于φ150mm的断路器、CT、PT（含CVT）、避雷器等设备瓷质外套的超声波检测。
本通用工艺也适用于发供电行业设备安装和检修时的检测。
2编写依据
《产品使用说明书》
《支柱瓷绝缘子及瓷套超声波检测》
《电网在役支柱瓷绝缘子及瓷套超声波检测》
3人员要求
3.1操作数字超声仪的检测人员都应经过专业培训，并持有电力部颁发的Ⅰ级或Ⅰ级以上
的超声波检验支柱瓷绝缘子及瓷套人员资格证书。
3.2操作人员应熟悉所用设备的基本结构、各部分的作用及本规程。
3.3操作人员应熟悉设备的各部分的作用及本规程。
3.4作好设备的维护保养工作，使之处于完好状态。
4检测前准备
4.1检测前准备：
应充分了解设备的名称、，支柱瓷绝缘子及瓷套的外形结构型式、尺寸、材质等；查阅制造厂出厂和安装时有关质量资料；查看被检支柱瓷绝缘子及瓷套的产品标识，如无，则做好不易去除的唯一性编号标识等。
4.2耦合剂应具有良好的透声性能和润湿能力，且对工件无害，对工艺无害，对工艺无影响,易清除。
4.3检测区域的确定：
主要检测区域是上、下瓷件端头与法兰胶装整个区域，重点是法兰口内外3mm与瓷体相交的区域，如图1-1所示。
（a）爬波探头检测支柱瓷绝缘子表面缺陷；（b）纵波斜入射探头检测支柱瓷绝缘子内部及对称外表面缺陷；（c）双晶横波斜探头检测瓷套内部及内壁缺陷
4.3声速测定：
声速测定方法如下：
（1）采用卡尺测量支柱瓷绝缘子
（2）采用千分尽测量支柱瓷绝缘子或瓷伞裙厚度
（3）采用5MHzΦ8mm直探头，测定被测点实际厚度，将厚度值输入仪器，将无缺陷处第一和二次反射波调节到80%屏高，并将回波限制在闸门内，仪器将自动进行测试并显示出声速值，也可采用其它有效方法进行声速测定。
4.4扫查方式：
将探头置于支柱瓷绝缘子或瓷套的伞裙与法兰间，探头前沿对准法兰侧，并保证探头与检测面的良好耦合。
扫查速度不应超进150mm/s（当采用自动报警装置扫查时不受此限制），扫查覆盖率应大于探头直径的10%
采用爬波检测时，探头庆尽可能向法兰侧前移，保持稳定接触，作周向360°扫查。
采用纵波斜探头或双晶横波探头检测时，在移动范围许可的情况下，探头可作前后移动，进行周向360°扫查
4.5检测方法的选择：
支柱绝缘子及瓷套的超声波检测采用下述三种方法，当用一种方法探伤时如发现缺陷，可选用另一种方法验证，也可用参考试块作比对试验，以提高检测结果的准确性，检测方法选择如下：
（1）支柱绝缘子及瓷套法兰胶装区表面和近表面缺陷的检测采用爬波法；
（2）支柱绝缘子内部和对称侧表面或近表面缺陷的检测采用小角度纵波斜入射法；
（3）瓷套内部和内壁缺陷的检测采用双晶斜探头横波法。
5小角度纵波法
探头的选择：
根据被检支柱瓷绝缘子的直径选择相应规格的探头。
5.1探头的选择：
小角度纵波单晶斜探头。
在移动范围许可的情况下，宜选择较大角度折射角探头，探头的选择见下表。
支柱瓷绝缘子规格，mm
Φ80~Φ120
Φ120~Φ160
Φ160~Φ200
＞Φ200
探头晶片尺寸
，mm×mm
8×10
8×10
8×10
8×10
探头频率，MHz
5
5
5
2.5
探头纵波折射角βL
18°~15°
18°~12°
15°~10°
12°~8°
5.2扫描时基线比例的调整
扫描时基线比例按深度定位法调整。
扫描比例依据直径和选用的探头角度来确定，最大检测范围应至少达到时基线满刻度的60%。
5.3扫查灵敏度调整
采用校准试块调整扫查灵敏度。
将探头置于试块上，找出试块上深40mm、Φ1横通孔最强反射波，调到80%波高，此灵敏度相当于外径40mm支柱瓷绝缘子的扫查灵敏度。
支柱瓷绝缘子的外径每增大10mm，扫查灵敏度提高增益2dB，当支柱瓷绝缘子声速小于6100/s时，应在外径差补偿的基础上再提高增益2dB~4dB。
5.4缺陷的检测
对缺陷进行定量（最大把射波幅及指示长度）和位置来测定。
缺陷的定量测定方法如下：
（1）找到缺陷反射波最大波高，根据调整扫查灵敏度的方法，与相近声程Φ1mm横通孔进行当量比较，判定为不小于Φ1mm横通孔进行当量或不大于Φ1mm横通孔进行当量，记录为Φ1±（）dB
（2）移动探头，如缺陷波连续存在，采用半波高度法测定缺陷的指示长度，并做好良录。
（3）采用小角纵波斜入射法检测时，应对用半波高度法（6）测出的缺陷指示长度进行修正，缺陷指示长度值按下式计算：
L=（1-2H/D）L0
5.5缺陷指示长度的测定：
缺陷长度的测定分为绝对灵敏度法和相对灵敏度法。
绝对灵敏度法是一种以缺陷最大回波高度为基准的测长方法。
绝对灵敏度测长的方法是当发现缺陷回波时，找到时回波下降的相对于最大高度的某一确定值，记下此时的探头位置，再沿着相反方向移动探头，使缺陷回波下降到与另一侧同样高度时，记下探头的位置。
量出两个位置间探头移动的距离，即为缺陷的指示长度。
相对灵敏度法指的是6dB法或半波高度法。
6dB法测长的方法：
检测中发现缺陷时，找到缺陷最大回波高度，并将缺陷最大回波高度调整至基准波高（如垂直满刻度的80%）。
然后将基准波提高增益6dB。
以缺陷最大回波高度点为起始点，沿缺陷长度方向分别向两侧移动探头，当缺陷回波高度降至基准高度时，记录探头位置，测量出两侧探头中心位置之间的距离即为缺陷的指示长度，图1-4为6dB法的示意图（通常采用比较简便的半波高度法进行测长，操作方法是找到缺陷最大回波高度后，沿缺陷长度方向向两侧移动探头，当缺陷回波高度降低一半时，标记探头位置，测量两侧探头中心位置之间的距离，即为缺陷的指示长度）。
支柱瓷绝缘子缺陷长度的测定一般采用半波高度法。
图1-46dB法测量缺陷长度
5.6回波分析：
如显示仅有孤立底波，无杂波，波型清晰，应判定无缺陷，如图1-5所示。
图1-5支柱瓷绝缘子内部无缺陷扫查图
（a）支柱瓷绝缘子检测示意图；（b）A扫查图；（c）B扫查图
支柱瓷绝缘子内部晶粒粗大时，探头扫查时会出现草状反射波（在检测灵敏度下一般波高＜30%屏高），探头稍作移动，反射波会立即下降或消失，此时应判定为晶粒反射波。
支柱瓷绝缘子内部存在夹杂物、气孔及裂纹等缺陷，底波出现点状或丛状反射波，底波也可能会降低，此时应判定为缺陷波，如图1-6所示
图1-6支柱瓷绝缘子内部点状缺陷反射波
（a）支柱瓷绝缘子内部点状缺陷的检测示意图；（b）A扫查图；（c）B扫查图
在支柱瓷绝缘子探测面的对应侧表面存在裂纹时，底波前会出现裂纹波，随着裂纹水深度的增大，裂纹波与底波的间距增大，且底波会降低，如图1-7所示。
图1-7支柱瓷绝缘子对称面缺陷反射波
（a）支柱瓷绝缘子对称面缺陷的检测示意图；（b）A扫查图；（c）B扫查图
5.6小角度纵波检测结果评定：
根据缺陷当量的大小、密集程度和缺陷的指示长度进行评定。
（1）凡判定为裂纹的缺陷波为不合格。
（2）单个缺陷波大于或等于Φ1横通孔当量，判定为不合格。
（3）单个缺陷波小于Φ1横通孔当量，且指示长度不小于10mm，判定为不合格。
（4）单个缺陷波小于Φ1横通孔当量，呈现多个（不小于3个）反射波或林状反射波，判定为不合格。
（5）对称面缺陷应采用爬波验证，以爬波检测为主要依据进行判定。
6爬波法检测
6.1探头的选择：
使用并联式结构爬波探头。
探头频率为2.5MHz,晶片尺寸选用10mm×12mm双晶片，移动范围较小时采用8mm×10mm或6mm×10mm双晶片探头。
在探头移动范围许可的情况下，宜选择较大晶片探头。
探头移动时要求保持与检测面良好吻合，应选用与试件曲面相匹配的探头。
一般可在支柱瓷绝缘子及瓷套直径变化20mm范围内选用一种规格弧度的探头，但仅允许曲率半径大的探头探测曲率半径小一档的试件（一档为20mm）。
探头的弧面直径分为100mm、120mm、140mm、160mm、180mm、200mm、220mm、以及平面等8种规格。
6.2扫描时基线比例的调整：
扫描时基线比例按声程定位法调整，将时基线最大量程调整为60mm即可。
6.3距离—波幅曲线（DAC曲线）的绘制：
爬波检测需要制作距离—波幅曲线，用于调整或校验检测灵敏度和缺陷的定量。
距离—波幅曲线（DAC曲线）的绘制方法：
将探头置于校准试块上，找出距探头前端面10mm、深度5mm的模拟裂纹，测得最强反射波，调到80%屏高，然后依次测出距离分别为20mm、30mm、40mm、50mm处模拟裂纹波高，在示波屏上绘制出一条距离—波幅曲线，如图1-8所示。
图1-6支柱瓷绝缘子对称面缺陷反射波
6.4扫查灵敏度调整：
采用校准试块调整扫查灵敏度。
将探头的圆弧面置于试块上，找出距探头前端10mm、深度5mm的模拟裂纹的最强反射波，调整去到80%屏高，作为检测灵敏度。
再根据实测的声速确定扫查灵敏度，具体如下：
在检测灵敏度下，当声速为6700/s时，增益为0，此时，检测灵敏度就是扫查灵敏度，而每当声速下降100m/s时，需要在检测灵敏基础上提高增益2dB作为扫查灵敏度。
检测灵敏度即为支柱瓷绝缘子或瓷套外壁1mm深度模拟裂纹的等效灵敏度。
6.5缺陷的检测：
缺陷定量测定。
凡超过距离—波幅曲线高度的反射波均判定为缺陷波。
缺陷最大反射波幅与距离—波幅曲线高度的差值，记为DAC±（）dB。
低于距离—波幅曲线高度的反射波采用半波高度（6dB）法测定其指示长度。
（2）缺陷位置测定。
根据探头在探测面上的位置和最高反射波在示波屏上的水平位置来确定缺陷的周向和轴向位置，并做好记录。
6.6爬波回波分析：
爬波检测会出现一些非缺陷固有回波，主要是各种轮廓回波，如有时试件表面壁一些稍深的刻槽、压痕、刀痕、折痕、波纹等都会产生干扰信号，如图1-7所示。
此类信号在屏幕上显示为林状波群，虽然反射波不强，但足以干扰判伤，极易被认为粗晶粒反射波，需注意识别。
试件表面的耦合剂过多时，爬波在探头前端面的油滴也会产生反射信号，这种信号在擦去表面油滴后即消失，或用沾油的手指拍打表面想起应部位观察波幅变化来进行判断。
检测中还会出现因瓷表面的凹凸不平导致声束入射方向的改变而引起一些特殊的干扰回波，需要引起注意。
图1-7瓷套菱型槽（深度约为0.8mm）探头扫查时满屏的林状波
支柱瓷绝缘子或瓷套反射回波主要特征如下：
（1）如支柱瓷绝缘子或瓷套的表面或近表面无缺陷时，示波屏显示基本无反射波，如图1-8所示。
（2）如支柱瓷绝缘子或瓷套被检部位的表面或近表面存在气孔、烧结形成的凹坑、碰损或裂纹等缺陷时，会出现点状或丛状反射波，此时，应与绘制的距离—波幅曲线进行比较，波高超出曲线的应判定为缺陷波，如图1-9和图1-10所示。
（3）如支柱瓷绝缘子或瓷套外壁存在裂纹时，裂纹波前基本无杂波，移动探头，距离裂纹越近，反射波高越强。
图1-8瓷套表面无缺陷时显示
（a）瓷套的检测示意图；（b）A扫查图；
图1-9支柱瓷绝缘子表面裂纹反射波
（a）支柱瓷绝缘子表面缺陷的检测示意图；（b）A扫查图；
图1-10瓷套表面裂纹反射波
（a）瓷套表面缺陷的检测示意图；（b）A扫查图；
6.7爬波检测结果评定：
根据缺陷的性质、波幅的大小、指示长度进行评定。
（1）凡判定为裂纹的缺陷波为不合格。
（2）凡反射波幅超过距离—波幅曲线高度的缺陷波，判为不合格。
（3）反射波幅等于或低于距离—波幅曲线高度，且指示长度不小于10mm，判为不合格。
7双晶横波检测法
7.1探头的选择：
瓷套内部和内壁缺陷的检测采用双晶横波斜探头，选择0.75、频率为5MHz的横波斜探头，晶片尺寸为8mm×10mm（双晶），并将探头端面加工成弧面，以确保探头移动时良好吻合，根据在役瓷套直径变化范围，探头弧面规格分为Φ160、Φ180、Φ200、Φ220和平面探头5种。
在役瓷套壁厚一般为20～60mm，属于薄壁，瓷套固定封闭，无法实测壁厚，声速难以界定，帮采用校准试场声速作为参考声速，即将声速定为6350/s。
7.2扫描时基线比例按深度定位法将时间轴（最大量程）调整为60mm。
7.3扫查灵敏度的调整：
采用校准试块调整检测灵敏度，规定如下。
（1）瓷套壁厚不大于30mm，将校准试块深度20mm的Φ1横通孔反射波高调整到80%波高，增益2dB。
（2）瓷套壁厚大于30mm，将校准试块深度40mm的Φ1横通孔反射波高调整到80%波高，增益4dB。
7.4扫查方式和缺陷大小及位置的测定参照小角度纵波检测法。
7.5回波分析
（1）如瓷套内壁厚度所对应的显示屏刻度位置上未出现反射波，应判定内部和内壁无缺陷，如图1-14
图1-14瓷套内部或内部缺陷的扫查图
（a）瓷套内部或内部无缺陷的检测示意图；（b）A扫查图；
（2）如瓷套内部存在孔渣及裂纹等缺陷，瓷套内壁厚度所对应的显示屏刻度位置前会出现点状或从状反射波，应判定内部有缺陷，如图1-15所示
图1-15瓷套内部缺陷波的扫查图
（a）瓷套内部缺陷的检测示意图；（b）A扫查图；
（2）如套内壁厚度所对应的显示屏刻度位置上出现反射波，应判定此瓷套内壁有缺陷，如图1-16所示
图1-15瓷套内部缺陷波的扫查图
（a）瓷套内部缺陷的检测示意图；（b）A扫查图；
7.6检测结果评定：
双晶横波检测结果评定参照小角度纵波检测结果评定。
8使用注意事项
8.1拆卸电池时必须先要关机，以免损坏仪器。
8.2关机后必须停5秒钟以上的时间后，方可再次开机。
切忌反复开关电源开关。
8.3连接通讯电缆和打印机电缆时，必须在关电的状态下操作。
8.4应避免强力震动，冲击和强电磁场的干扰。
8.5不要长期置于高温，潮湿和有腐蚀气体的地方。
8.6按键操作时，不宜用力过猛，不宜用沾有油污和泥水的手操作仪器键盘，以免影
响键盘的使用寿命。
8.7仪器出现故障时，请立即与本公司联系，切勿自行打开机壳修理。
9维护和保养
9.1探伤仪使用完毕，应对仪器的外表进行清洁，然后放置于室内干燥通风的地方。
9.2探头连线，打印电缆，通讯电缆等切忌扭曲重压；在拔、插电缆连线时，应抓住
插头的跟部，不可抓住电缆线拔、插或拽等。
9.3探伤仪长期不使用时，应先给电池充满电，关断电源开关。
9.4为保护探伤仪及电池，至少每个月要开机通电一到两个小时，并给电池充电，以免
仪器内的元器件受潮和保养电池，延长电池的使用寿命。
9.5探伤仪在搬运过程中，应避免摔跌及强烈振动，撞击和雨雪淋溅。
以免影响仪器的
使用寿命。
10环境及职业安全健康控制措施
10.1工作结束后清理工件表面的耦合剂。
10.2工作结束后，将废弃物带离现场。
10.3旧电池由公司统一回收交给办公室。
10.4充电后及时关闭电源，节约用电。
10.5工作应配带手套注意使用保护措施。
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