摘要：在工业无损检测中，超声波是应用较为广泛的一种方式。近年来，电力系统支柱绝缘子在具体应用中经常会发生断裂的问题，并对电网运行的稳定性以及安全性产生影响。而通过超声波对绝缘子进行检测，则是一种十分有效且可靠的方式。本文将就超声无损检测及其在电力绝缘子探伤中的应用进行深入的研究。
关键词：超声无损检测；电力绝缘子探伤；应用
在工业探伤中，超声波具有较广的应用范围，如焊缝、机械零件以及不同尺寸锻件的检测等。物理性能方面，通过超声波的应用则能够对材料强度、晶粒度以及厚度等做好检测，且都能获得较为精确的检测结果。
1、超声检测方法的分类
1．1按超声探伤的连续性分类
超声波检测以其连续性可分为3类。即脉冲波、连续波和调频波㈣。其中以脉冲波应用最为广泛，原理是向工件中发射频率不变且不连续的超声波．根据回波在时间轴上的位置和幅值判断工件中缺陷的深度和大小。连续波则为发射频率不变连续的超声波。根据工件的回波强度变化判断工件中有无缺陷。该法不能确定缺陷位置，基本被淘汰，但在超声测厚中仍有应用。调频波是发射频率周期变化的连续波．根据发射波与反射波的差频变化判断工件中是否存在缺陷。该法只适用于检测与探测面平行的缺陷，基本被取代。
1．2按波型分类
超声检测中主要应用到的波型。其中以纵波应用最为广泛，且在检测中的其余波型多为纵波以不同人射角度入射到界面处产生波型转换得到。在支柱绝缘子超声检测中，综合检测部位的探头可移动范围、表面粗糙度及波型的有效探测范围等因素。应用最多的是纵波和爬波两种波型。
1.3按缺陷显示方式分类
探伤按照显示方式可为3种类型：A型为一种波型显示，横坐标表示声波传播时间，纵坐标表示反射波幅度，由反射波在时间轴上的位置和幅值估算缺陷的深度和大小；B型为一种图像显示，探头发射超声声束在水平方向上快速电子扫描．逐次获得其不同位置的深度方向上的反射回波，当一帧扫描完成，便可得到一幅垂直平面二维超声断层图像，该法又称之为线扫描断层图像法；C型为一种图像显示．横纵坐标靠机械扫描来代表探头在被测工件表面的位置，换能器接收的信号幅值以光点辉度表示。屏幕上的显示为工件内部缺陷的平面图，因此不能显示缺陷的深度。
2、支柱绝缘子检测研究
2.1横波探测法
在该方式中，通过有机玻璃楔块的应用使纵波以倾斜的方式射到界面之上，当入射角处于第一以及第二临界角范围当中时，被检测材料则会获得单一征的折射横波。对于该波来说，其在绝缘子中具有着较小的声速，同同频率的纵波相比，具有着更小的波长，并因此具有了较高的检测灵敏度。通过最伞盘以及铸铁法兰的测量可以了解到，对于无角度绝缘子来说其范围一般在20～40mm之间，而具有角度的绝缘子，其范围则在40～80mm之间。经过计算可以了解到，以横波方式进行检测，对于有角度的绝缘子不能够获得好的检测效果，而对于无角度的绝缘子，横波探头则不能够对铸铁法兰外露以及附近区域进行探测，即不适合对该类型的支柱瓷绝缘子进行检测。同时，由于横波在波长方面较小，在屏幕上则具有着较多的杂波，对缺陷波时间进行判断时，需要更多的时间，并因此在瓷瓶探伤中不经常对该种方式进行应用，重要应用在特种设备行业以及绝缘瓷套管材以及焊接头的检测工作当中。
2.2纵波检测法
对于该方式来说，其又可以细分为小角度以及直射法这两种。对于直射法来说，是纵波探头以0°入射角进行检测，在检测过程中，其折射角为0，且在绝缘子内部也不会发生波型的转换情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该种方法在实际应用中对目标内部存在的气孔以及空隙等具有着较为敏感的特征，而在裂纹等线性缺陷方面则不是很敏感，尤其当检测波同裂纹呈现出一定的角度时，则很可能因此发生漏检问题。对于该方式来说，经常应用在还没有对铸铁法兰进行安装前，从两端进行的轴向检测，能够较好的对存在安全隐患的绝缘子进行排除，避免其进入到电网当中。而对于小角度纵波入射法来说，其主要指的是在第二介质中，折射角度在15°以下的纵波。近年来，我国很多地区电网都通过该种方式的应用对绝缘子进行了超声波检测，并获得了较好的使用效果。在部分地区中，其在该方式具体应用中对不同曲率的凹型接触面探头进行了设计，以此对耦合条件进行了较好的改善。在该方式中，能够对绝缘子法兰内部空隙、表面裂纹以及外漏区域等缺陷进行检测，由于该纵波在探头尺寸方面具有着较小的特点，在声程前则不存在横波干扰，并因此能够对普通探头无法放置的绝缘子进行检测。在该方式实际应用中，如果目标裂纹深度不大，其在应用中则很可能会受到瓷瓶表面砂砾的影响，在回波识别方面存在着一定的问题，很可能因误判以及漏检情况的发生对检测有效性产生影响。而通过进一步的研究，则可以了解到当入射角在5至8°范围内时，不同配方以及直径等因素在灵敏度方面所具有的影响较小。
2.3爬波检测法
所谓爬波，就是折射角为90°的纵波。在爬波实际传播过程中，同时伴随有横波的转换，且其声压会随着距离的增大而出现衰减的情况，其绝缘子理论声程为45mm。在工作表面，其具有着不是非常敏感的特征，在具体应用中不容易受到胶装水泥以及瓷砂等粗糙物的影响。目前，我国已经有电网通过微型爬波探头的应用对绝缘子表面进行质量检测，不仅能够对串联爬波探头无法放置的问题进行较好的解决，且能够在根据绝缘子曲率的基础上对具有吻合特征的凹型接触面进行设计，并因此获得了较好的耦合效果。对于爬波来说，虽然其仅仅能够对近表面以及表面进行检测，但在实际检测过程中，由于屏幕上仅仅具有缺陷博的显示，而并存在内部缺陷干扰波以及底波，则因此获得了较快的检测速度。在该方式实际检测时，将随之产生横波，但在声速方面则仅仅为爬波的一半，且在时基线位置上存在着明显的滞后特征，不会对实际检测产生干扰。
3、支柱绝缘子检测发展方向
3.1空气耦合超声波技术
随着工业水平的提升，人们在电网运行持续性以及稳定性也具有了更高的要求，需要避免长时间进行断网检测。在该种情况下，在线监测系统则具有了更高的重要性。对此，对于空气耦合超声波换能器的研制则成为了非常重要的一项工作。对于空气耦合而言，其具有着非接触、扫描快速以及无需耦合剂的特点，同时，其也存在着一定的缺点，即由于空气对高频超声波段的高吸收损耗和气、固分界处的巨大声阻抗差异造成的反射损耗，并因此存在着较大的信号衰减以及较低的转换效率。目前，该技术已经有一定数量的产品得到了研发，在未来很有可能应用在支柱绝缘子检测工作当中。
3.2激光超声波无损探伤
对于该技术来说，其也是超声检测的重要方式，即用受调制的高能量激光脉冲照射被测材料表面，使固体表面在产生热性特区的同时在材料内部向四周对热应力进行扩散，在以该种方式对超声波进行生成之后通过多普勒效应的应用实现对超声波的接收。在该种该方式中，其在应用中不需要耦合剂，且不需要对换能器以及表面间的角度进行控制，非常适合应用在尺寸较小以及非接触检测形状的工作当中。通过该技术的应用，则能够在扩宽超声检测应用范围的同时具有空间以及时间的高分辨力，具有较好的应用前景。
结束语
本文中我们对超声无损检测及其在电力绝缘子探伤中的应用进行了一定的研究，在实际工作开展中，需要能够联系实际需求，以科学技术的选择保障检测质量。
参考文献
[1]黄军凯，曾华荣，杨佳鹏，周海.红外热像技术在低零值绝缘子检测中的应用[J].电瓷避雷器，2013（2）：40-44.
[2]李西育，党镇平.特高压支柱瓷绝缘子弯曲强度可靠性分析[J].电瓷避雷器，2013（2）：17-23
论文作者:康娟
论文发表刊物:《中国电业》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/11
标签：绝缘子论文; 纵波论文; 超声论文; 方式论文; 超声波论文; 缺陷论文; 工件论文; 《中国电业》2019年第10期论文;