朱濤 蔣欣峰 胡治家
摘 要:GIS設(shè)備在變電站中占據(jù)重要地位,是主要的承壓設(shè)備,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,通常充有絕緣氣體(一般為SF6),針對GIS設(shè)備外殼制造而言,我國擁有明確的制造規(guī)程,筒體焊接是其外殼制造的主要環(huán)節(jié),焊接施工質(zhì)量關(guān)乎設(shè)備安全運行狀態(tài)。渦流帶電檢測技術(shù)是實現(xiàn)GIS設(shè)備現(xiàn)場筒體焊縫帶電檢測的關(guān)鍵,筆者從渦流檢測技術(shù)入手,就其技術(shù)要點闡述幾點觀點。
關(guān)鍵詞:GIS設(shè)備;焊縫;渦流;帶電;檢測技術(shù)
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.034
GIS設(shè)備(Gas Insulated Switchgear)即氣體絕緣電氣組合設(shè)備,主要包括隔離開關(guān)、斷路器、接地開關(guān)、避雷器等設(shè)備,內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,由于承受電壓較高,普遍內(nèi)置SF6氣體,其外殼通常由鋁合金材料焊接制成。在設(shè)備運行使用過程中,焊縫處受過多種因素影響,可能出現(xiàn)裂縫影響設(shè)備的安全運行,此時就需要應(yīng)用相應(yīng)的檢測技術(shù),對于設(shè)備筒體進行無損檢測。
1 渦流檢測技術(shù)概述
現(xiàn)階段,檢驗焊縫質(zhì)量常用的無損探傷方法主要包括超聲檢測法、磁粉檢測法、射線檢測法以及渦流檢測法等。不同的檢測方法具有不同的應(yīng)用要求和適用領(lǐng)域,就變電站GIS設(shè)備而言,受其現(xiàn)場環(huán)境、設(shè)備材質(zhì)、設(shè)備運行工藝要求等因素限制,射線檢測法、磁粉檢測法以及滲透檢測法均不適用。對比多種檢測方法,渦流檢測法具有相應(yīng)的應(yīng)用優(yōu)勢
(1)檢測原理。渦流檢測技術(shù)主要依靠電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)。當(dāng)通有交流電的線圈附近有導(dǎo)體接近時,導(dǎo)體就會與線圈產(chǎn)生的交變磁場產(chǎn)生相應(yīng)的電磁感應(yīng)作用,并在導(dǎo)體中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流,即渦流。導(dǎo)體受本身電導(dǎo)率、形狀、缺陷等影響因素變化影響,其感應(yīng)電流也會產(chǎn)生相應(yīng)的變化,利用此類變化現(xiàn)象進行導(dǎo)體性質(zhì)判斷,就是渦流檢測技術(shù)。如導(dǎo)體表面存有裂紋,將會影響渦流場的分布和強度,進而引起線圈抗阻和感應(yīng)電壓的變化,相關(guān)人員檢測這一變化,即可了解導(dǎo)體表面的裂紋情況。
(2)檢測探頭的選擇。渦流檢測技術(shù)對于探頭的要求相對較高,這是因為利用渦流技術(shù)進行裂紋檢測,主要適用于表面光滑的材質(zhì),針對GIS設(shè)備這種不可去表層漆層的材料,在實際裂紋檢測中,易出現(xiàn)一些干擾信號,影響檢測準(zhǔn)確性。操作人員在選擇探頭時,應(yīng)優(yōu)先選擇正交橋式線圈探頭,合理調(diào)整工作頻率,增大裂紋信號和提離信號間的相位差,并相對抑制提離信號,從而提高檢測的準(zhǔn)確性。
(3)研制對比試塊。對比試塊是指用于提高檢測結(jié)果準(zhǔn)確度、調(diào)節(jié)渦流檢測設(shè)備靈敏度以及確定檢測驗收水平的元件。在制作對比試塊過程中,應(yīng)保障試塊與被檢元件材質(zhì)相同。就一般情況而言,常使用鋁合金材料制造對比試塊,操作人員還應(yīng)注意試塊表層漆層以及相應(yīng)的焊接材質(zhì),均應(yīng)與實際設(shè)備元件相同。操作人員應(yīng)利用電火花人工在對比試塊表面制造出相應(yīng)的人工刻槽。如某變電站在運行工作過程中發(fā)現(xiàn)DIS設(shè)備筒體焊縫處出現(xiàn)表面裂縫若干,長度15.0mm~278.9mm不等。操作人員結(jié)合現(xiàn)場檢測實際需求,只做了四塊對比試塊,分別為母材刻槽對比試塊、焊縫橫向缺陷靈敏度刻槽對比試塊、焊縫熱影響區(qū)缺陷靈敏度刻槽對比試塊、以及焊縫縱向缺陷靈敏度刻槽對比試塊。四種對比試塊的人工刻槽規(guī)格均為0.5*1.0*2.0mm。
(4)波形分析。針對不同的對比試塊進行渦流檢測,可得其相應(yīng)的波形圖,如圖一所示。對比不同波形圖的波形差異,即可得出相應(yīng)的檢測結(jié)論。有波形圖分析可得,圖(a)中的缺陷波靈敏度在四塊試塊中最高,波形不具備寬度,與焊縫干擾角相差最大,約相差20°;由圖(b)、(c)分析可得,導(dǎo)體焊縫縱向缺陷及橫向缺陷,在焊波的影響下,其靈敏度有所降低,與母材相比降低2dB,波形具有一定寬度;在進行焊縫熱影響區(qū)相應(yīng)的缺陷檢測時,操作人員除保障探頭與焊縫平行外,還需進行橫向掃查。受探頭尺寸影響,在實際檢測過程中,易遺漏焊縫邊緣處的缺陷;由圖(d)可得,熱影響區(qū)具有最低的檢測靈敏度,波形寬度最大,具有15.0°左右的相差角。如焊縫焊高大于2.50mm時,靈敏度再次降低4dB,波形變寬明顯。
(5)確定靈敏度。靈敏度調(diào)節(jié)相關(guān)工作,具體由操作人員控制探頭在對比試塊表面,通過掃查相應(yīng)的人工刻槽完成,在掃查過程中,信號會隨著刻槽深度的不斷加深二增大。本組檢測中選用1.0mm深的人工刻槽,如將該刻槽信號增幅調(diào)整至滿屏高度約為50.0%。在實際檢測應(yīng)用過程中,操作人員需結(jié)合現(xiàn)場GIS設(shè)備焊縫缺陷波和結(jié)構(gòu)波的角度,以及通過渦流檢測得出的缺陷埋藏深度等因素,合理選擇檢測設(shè)備工作頻率,以增強檢測效果。操作人員在檢測過程中,應(yīng)重點控制探頭依照可能出現(xiàn)裂紋缺陷的走向,進行探頭踢動,檢測方向移動關(guān)乎于檢測的可靠性。并且操作人員應(yīng)充分考慮到線圈與缺陷夾角對檢測結(jié)果的而影響,在實際檢測過程中,進行45°角的掃查。
2 現(xiàn)場檢測
對比渦流檢測試驗,在實際現(xiàn)場應(yīng)用過程中,利用正交橋式平探頭進行裂紋檢測,實際效果良好,可較為準(zhǔn)確的檢測出設(shè)備筒體裂紋缺陷信息,具有較高的實際應(yīng)用價值。
3 結(jié)語
綜上所述,GIS設(shè)備作為變電主要承壓設(shè)備,在實際運行工作過程中,如其設(shè)備筒體焊縫處出現(xiàn)裂紋缺陷,應(yīng)優(yōu)先選用渦流檢測技術(shù)進行檢測,以滿足設(shè)備實際檢測需求。在檢測過程中,操作人員應(yīng)重點控制探頭選擇、波形分析等檢測環(huán)節(jié),規(guī)范檢測操作,以提高檢測靈敏度,從而提高渦流檢測的準(zhǔn)確度,保障后續(xù)工作的順利進行。
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