章學兵，王 建，周 濤

(國網(wǎng)上海市電力公司青浦供電公司，上海 201799)

2016—2020年，隨著金屬材料專項技術(shù)監(jiān)督工作不斷深化，檢測項目不斷完善，檢測范圍已拓展至配網(wǎng)工程，金屬材料缺陷檢出率顯著降低。當前電網(wǎng)110 kV及以下電壓等級輸變電工程及配網(wǎng)工程的金屬材料專項監(jiān)督工作由所轄地市公司開展，由于地市公司金屬專業(yè)人員的欠缺，金屬專項監(jiān)督工作質(zhì)效不高[1-4]。為提升金屬材料專項監(jiān)督工作成效，對2018—2020年間金屬材料專項監(jiān)督工作中檢出率較高的缺陷進行整合分類，并結(jié)合相關依據(jù)，清晰、直觀地對缺陷進行判定，提升金屬專項監(jiān)督工作的成效，嚴把設備部件入網(wǎng)質(zhì)量，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

1 設備及部件分類

根據(jù)公司110 kV輸變電工程的設計要求，結(jié)合實際工作情況，將110 kV輸變電工程抽檢設備進行匯總整理，抽檢設備及部件共16大類，如圖1所示。

110 kV及以下電壓等級輸電線路工程類型主要有新建、遷改工程，主要抽檢4類設備，如圖2所示。

圖2 110 kV及以下輸電線路工程抽檢設備分類

10 kV配網(wǎng)工程類型主要有新建、遷改、檢修工程，主要抽檢設備7類，如圖3所示。本文所涉及的金屬材料專項監(jiān)督抽檢項目包括但不限于《電網(wǎng)設備電氣性能、金屬及土建專項技術(shù)監(jiān)督工作方案》中所列項目，由于部分抽檢項目為破壞性試驗且試驗要求較高，非專業(yè)人士操作難度較大，所以本文僅針對易于實施且缺陷檢出率較高的項目進行分析。

圖3 10 kV配網(wǎng)工程金屬抽檢設備分類

2 設備檢測與缺陷分類

結(jié)合2018—2020這3年入網(wǎng)設備及部件金屬材料實際抽檢情況，將金屬材料缺陷匯總整理，分為6類，見表1。鍍層及焊接類缺陷占比超過80%。

表1 缺陷分類及主要設備監(jiān)督項目

2.1 材質(zhì)缺陷

材質(zhì)缺陷涉及的設備及部件與檢測依據(jù)見表2。

表2 材質(zhì)缺陷涉及的設備及部件與檢測依據(jù)

變壓器端子箱材質(zhì)要求為06Cr19Ni10的奧氏體不銹鋼或耐蝕鋁合金。測試得到端子箱材質(zhì)的典型缺陷，Cr，Ni含量低于標準要求，Mn含量超標。

開關柜母線穿套安裝板材質(zhì)要求為304及以上牌號的奧氏體不銹鋼。測試得到開關柜母線穿套材質(zhì)的典型缺陷，Cr，Ni含量低于標準要求，Mn含量超標。

配電箱箱體材質(zhì)要求為不銹鋼材質(zhì)。測試得到配電箱箱體材質(zhì)的典型缺陷，Cr，Ni含量低于標準要求，Mn含量超標。

2.2 鍍層類缺陷

鍍層缺陷涉及的設備及部件與檢測依據(jù)見表3。變壓器套管接線端子鍍銀厚度要求不應小于8 μm，鍍銀層典型缺陷是厚度不合格(見圖4)，鍍銀厚度小于4.55 μm；鍍錫層厚度要求不應小于8 μm；鍍錫層典型缺陷是厚度不合格(見圖5)，鍍錫厚度為3.31 μm。

圖4 鍍銀層典型缺陷

圖5 鍍錫層典型缺陷

開關柜觸頭要求鍍銀厚度不小于8 μm，其典型缺陷是鍍銀厚度不合格(見圖6)。采取拆卸后用Fischer XDL230 鍍層測厚儀檢測，檢測值范圍為2.30～5.76 μm，低于標準要求。鍍層缺陷涉及的設備及部件與檢測依據(jù)如表3所示。

表3 鍍層缺陷涉及的設備及部件與檢測依據(jù)

圖6 開關柜觸頭鍍銀典型缺陷

開關柜母線銅排要求搭接面鍍銀厚度不小于8 μm，其典型缺陷是未鍍銀、未壓花、鍍銀層破損、鍍銀厚度不合格，如圖7所示。銅墊片用鍍錫代替鍍銀，搭接面未采用壓花工藝，鍍銀層破損，鍍銀厚度實測值7.41 μm，低于標準要求。

圖7 開關柜母線銅排典型缺陷

隔離開關觸頭要求動、靜觸頭接觸部位應整體鍍銀，并且鍍銀厚度大于20 μm，其典型缺陷是動、靜觸頭未整體鍍銀，如圖8所示。

圖8 隔離開關動、靜觸頭典型缺陷

站用變銅排包括母線銅排及接地銅排，鍍錫層厚度要求不應小于8 μm，其典型缺陷是母線銅排鍍錫厚度不合格。鍍錫實測值為6.68 μm，低于標準要求。

穿墻套管接線端子要求鍍錫厚度不應小于8 μm，其典型缺陷是鍍錫厚度不合格。鍍錫實測值為0.25 μm，遠低于標準要求。

GIS跨接銅排要求鍍錫厚度不應小于8 μm，其典型缺陷是鍍錫厚度不合格。鍍錫實測值為3.31 μm，低于標準要求。

GIS殼體要求防腐層厚度不應小于90 μm，其典型缺陷是防腐層破損、厚度不合格。防腐層實測值為56.5 μm，低于標準要求。

變壓器油箱漆膜層要求漆膜應均勻，無流掛、發(fā)花、針孔、開裂和剝落，其典型缺陷是開裂，如圖9所示。

圖9 變壓器油箱漆膜典型缺陷

隔離開關支架要求鍍鋅厚度不應小于86 μm，其典型缺陷是漏鍍、生銹，不符合要求，如圖10所示。

圖10 隔離開關支架漏鍍及生銹

框架式電容器殼體要求防腐層厚度不應小于120 μm，其典型缺陷是防腐層厚度不合格。防腐層厚度實測值為37.5 μm，低于標準要求。

電纜橋架、消防管道、接地網(wǎng)要求鍍鋅厚度不應小于86 μm，接地網(wǎng)典型缺陷是漏鍍、鍍鋅厚度不合格。鍍鋅實測值為59.1 μm，低于標準要求。

封閉母線橋、小電阻接地成套裝置、電能表屏及一體化(智能)電源系統(tǒng)要求防腐層厚度不應小于120 μm，封閉母線橋的典型缺陷是防腐層厚度不合格。防腐層實測值為20.4 μm，遠低于標準要求。

鋼管桿要求鍍鋅厚度不應小于86 μm，鍍鋅層質(zhì)量滿足要求，其典型缺陷是漏鍍、起皮、結(jié)瘤、積鋅，如圖11所示。

圖11 鋼管桿鍍鋅層典型缺陷

配電變壓器要求防腐層質(zhì)量滿足要求，其典型缺陷是漏涂、起皮，如圖12所示。

圖12 配電變壓器防腐層典型缺陷

2.3 焊接類缺陷

焊接缺陷涉及的設備及部件與檢測依據(jù)見表4。焊縫氣孔及錯位如圖13所示。

圖13 焊縫氣孔及錯位

表4 焊接缺陷涉及的設備及部件與檢測依據(jù)

變壓器油箱、儲油柜、散熱器焊縫要求應100%進行目視檢測，焊縫表面應飽滿，無裂紋、無氣孔、無焊瘤、無夾渣，焊縫高度符合圖紙要求；其典型缺陷是密集氣孔、焊瘤，如圖14所示。

圖14 油箱焊縫密集氣孔及焊瘤

框架式電容器箱殼焊縫要求外觀應無裂紋、未熔合、氣孔、深度大于1 mm 的咬邊，其典型缺陷是未熔合、氣孔，如圖15所示。

圖15 框架式電容器箱殼焊縫典型缺陷

鋼管桿縱向焊縫應滿足二級焊縫的要求，其典型缺陷是未焊透、氣孔，如圖16所示。

圖16 鋼管桿縱向焊縫典型缺陷

配電變壓器箱體焊縫質(zhì)量要求焊接應不得發(fā)生虛焊、裂縫及其他任何缺陷，其典型缺陷是氣孔、焊瘤，如圖17所示。

圖17 配電變壓器焊縫典型缺陷

2.4 壓接與厚度類缺陷

壓接及厚度類缺陷實際檢出率非常低，無典型缺陷，本文不做詳細說明。

2.5 腐蝕防護類缺陷

腐蝕防護缺陷涉及的設備及部件與檢測依據(jù)見表5。

表5 腐蝕防護缺陷涉及設備和部件與檢測依據(jù)

柱上斷路器傳動機構(gòu)典型缺陷是傳動桿、連桿銹蝕，如圖18所示。

圖18 柱上斷路器傳動機構(gòu)典型缺陷

配變低壓保護開關箱傳動機構(gòu)典型缺陷是傳動銷銹蝕，如圖19所示。

圖19 配變低壓保護開關箱傳動銷銹蝕

絕緣子緊固螺栓典型缺陷是戶外用不銹鋼螺栓銹蝕，如圖20所示。

圖20 絕緣子緊固螺栓銹蝕

3 缺陷分析與質(zhì)量提升措施

3.1 缺陷分析

(1)材質(zhì)及腐蝕防護。材質(zhì)及腐蝕防護類缺陷主要是Cr，Ni，Mn這3種元素含量不符合標準要求，Cr元素能提高鋼材強度、硬度，促進鋼的回火脆性；Cr元素能在鋼表面生成一層保護性的氧化膜，該氧化膜和鋼牢固結(jié)合，腐蝕過程受到阻滯[2]；Ni元素使得鋼的硬度和韌性達到平衡；由于Ni元素價格相對較高，有些廠家為降低生產(chǎn)成本，就會采用Mn代Ni的非標不銹鋼來代替標準3系不銹鋼，這種非標不銹鋼耐蝕性能較差，防腐效果達不到要求。

(2)鍍層。鍍層類缺陷主要是鍍銀層、鍍錫層、鍍鋅層及漆膜層表面質(zhì)量和鍍層厚度不合格；鍍銀層、鍍錫層目的是增強部件抗腐蝕性、增加硬度、提高導電率及防止磨損；有分、合操作的觸頭類部件對耐磨性能要求較高；銅排搭接面壓花工藝目的是增加有效接觸，降低接觸電阻，提高導電率，從而降低溫升；鍍鋅及漆膜目的主要是增加部件防腐性能，尤其是戶外用設備及部件，鍍鋅層及漆膜層表面質(zhì)量會直接影響防腐效果；所以不同的標準對于不同鍍層的相同要求是連續(xù)完整、均勻一致。

鍍層類缺陷產(chǎn)生原因有：環(huán)保、成本、技術(shù)三個方面環(huán)保方面主要是因為鍍層形成過程中對環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，一般鍍層廠家地址偏遠，無形中增加了運輸成本；成本方面主要是銀、錫、鋅原材料的價格較高，鍍層厚度無法精確控制，鍍層厚度增加的同時也增加了成本；技術(shù)方面主要是因為電鍍電流與時間控制不精準、熱鍍前處理及后處理措施不完善、漆膜表面處理不達標、安裝運輸過程中保護措施不到位等。

(3)焊接。焊接類缺陷主要是未焊透、未熔合、氣孔、焊瘤；未焊透減少焊接接頭有效截面面積，使焊接接頭承載能力下降，引起應力集中，嚴重降低疲勞強度，容易產(chǎn)生裂紋，是一種危險性缺陷[3]；未熔合是一種典型的面積型缺陷，未熔合處的應力集中情況變得嚴重，其危害程度僅次于裂紋；氣孔會減少焊接接頭有效截面面積，增加應力集中，特別對彎曲和沖擊韌性影響很大，連續(xù)氣孔還破壞焊縫致密性，破壞焊接結(jié)構(gòu)。

焊接類缺陷產(chǎn)生原因主要是兩個方面：焊工和焊接工藝；焊工方面主要是焊接人員技能水平不足，對自動化焊接設備性能參數(shù)不熟練；焊接工藝方面主要是坡口形式不合理、裝配間隙過大、焊接區(qū)域不清潔、焊接參數(shù)選擇不當、焊接速度過快等。

3.2 質(zhì)量提升措施

將金屬專項監(jiān)督開展階段前移，從規(guī)劃可研階段對設備及部件提出要求，在設備采購階段加強對設備及部件金屬材料監(jiān)督檢測，尤其是對關鍵元素進行檢測；在設備驗收階段前完成設備及部件材質(zhì)、鍍層抽檢工作，確保在設備安裝階段不發(fā)生金屬材質(zhì)方面的問題。

設備及部件在鍍銀、鍍錫過程中要加強溶液成分、電鍍工藝規(guī)范及鍍前預處理三方面質(zhì)量把關[4]，安裝與運輸過程中要加強鍍層防破損工作，對鍍層進行包裹，防止破損及氧化。

焊縫抽檢要在鍍鋅前完成，焊接人員要持證上崗，焊接要嚴格按照焊接工藝要求進行施焊，涉及第三方無損檢測的要現(xiàn)場見證，監(jiān)督焊縫質(zhì)量。

鍍鋅工藝要按照標準要求嚴格執(zhí)行，做好鍍前處理和鍍后處理，鍍前處理要清除表面油污、氧化膜等；鍍后處理要對制品進行化學處理(銨化)和物理處理(涂油防護、整形等)。

4 結(jié)語

(1)材質(zhì)類缺陷多發(fā)生于設備采購階段，由于是外委采購，缺少監(jiān)督檢測措施，進而出現(xiàn)非標牌號代替標準牌號。

(2)鍍層類缺陷多發(fā)生在設備制造階段，鍍銀、鍍錫則是通過專業(yè)廠家進行電鍍，受到環(huán)保、成本及技術(shù)方面的限制，以及安裝運輸過程中不規(guī)范操作，導致鍍層質(zhì)量不合格。鍍鋅也是通過專業(yè)廠家進行鍍鋅，設備表面未清潔、溶液池雜質(zhì)含量過高及鍍后未處理都會造成鍍鋅質(zhì)量不合格。

(3)焊接類缺陷多發(fā)生在設備制造階段，焊工技能水平不足、焊接工藝未嚴格執(zhí)行、趕工程進度等是造成焊縫質(zhì)量缺陷的主要原因。