變電站GIS設(shè)備筒體焊縫渦流帶電檢測(cè)技術(shù)

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(duì)GIS設(shè)備外殼制造而言，我國(guó)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(yùn)行狀態(tài)。渦流帶電檢測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)筒體焊縫帶電檢測(cè)的關(guān)鍵，筆者從渦流檢測(cè)技術(shù)入手，就其技術(shù)要點(diǎn)闡述幾點(diǎn)觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：GIS設(shè)備；焊縫；渦流；帶電；檢測(cè)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(kāi)關(guān)、斷路器、接地開(kāi)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(yùn)行使用過(guò)程中，焊縫處受過(guò)多種因素影響，可能出現(xiàn)裂縫影響設(shè)備的安全運(yùn)行，此時(shí)就需要應(yīng)用相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于設(shè)備筒體進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

1 渦流檢測(cè)技術(shù)概述

現(xiàn)階段，檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量常用的無(wú)損探傷方法主要包括超聲檢測(cè)法、磁粉檢測(cè)法、射線(xiàn)檢測(cè)法以及渦流檢測(cè)法等。不同的檢測(cè)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(chǎng)環(huán)境、設(shè)備材質(zhì)、設(shè)備運(yùn)行工藝要求等因素限制，射線(xiàn)檢測(cè)法、磁粉檢測(cè)法以及滲透檢測(cè)法均不適用。對(duì)比多種檢測(cè)方法，渦流檢測(cè)法具有相應(yīng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）檢測(cè)原理。渦流檢測(cè)技術(shù)主要依靠電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)。當(dāng)通有交流電的線(xiàn)圈附近有導(dǎo)體接近時(shí)，導(dǎo)體就會(huì)與線(xiàn)圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)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(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，利用此類(lèi)變化現(xiàn)象進(jìn)行導(dǎo)體性質(zhì)判斷，就是渦流檢測(cè)技術(shù)。如導(dǎo)體表面存有裂紋，將會(huì)影響渦流場(chǎng)的分布和強(qiáng)度，進(jìn)而引起線(xiàn)圈抗阻和感應(yīng)電壓的變化，相關(guān)人員檢測(cè)這一變化，即可了解導(dǎo)體表面的裂紋情況。

（2）檢測(cè)探頭的選擇。渦流檢測(cè)技術(shù)對(duì)于探頭的要求相對(duì)較高，這是因?yàn)槔脺u流技術(shù)進(jìn)行裂紋檢測(cè)，主要適用于表面光滑的材質(zhì)，針對(duì)GIS設(shè)備這種不可去表層漆層的材料，在實(shí)際裂紋檢測(cè)中，易出現(xiàn)一些干擾信號(hào)，影響檢測(cè)準(zhǔn)確性。操作人員在選擇探頭時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇正交橋式線(xiàn)圈探頭，合理調(diào)整工作頻率，增大裂紋信號(hào)和提離信號(hào)間的相位差，并相對(duì)抑制提離信號(hào)，從而提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

（3）研制對(duì)比試塊。對(duì)比試塊是指用于提高檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度、調(diào)節(jié)渦流檢測(cè)設(shè)備靈敏度以及確定檢測(cè)驗(yàn)收水平的元件。在制作對(duì)比試塊過(guò)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(duì)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(shí)際設(shè)備元件相同。操作人員應(yīng)利用電火花人工在對(duì)比試塊表面制造出相應(yīng)的人工刻槽。如某變電站在運(yùn)行工作過(guò)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(zhǎng)度15.0mm～278.9mm不等。操作人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)實(shí)際需求，只做了四塊對(duì)比試塊，分別為母材刻槽對(duì)比試塊、焊縫橫向缺陷靈敏度刻槽對(duì)比試塊、焊縫熱影響區(qū)缺陷靈敏度刻槽對(duì)比試塊、以及焊縫縱向缺陷靈敏度刻槽對(duì)比試塊。四種對(duì)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(duì)不同的對(duì)比試塊進(jìn)行渦流檢測(cè)，可得其相應(yīng)的波形圖，如圖一所示。對(duì)比不同波形圖的波形差異，即可得出相應(yīng)的檢測(cè)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(jìn)行焊縫熱影響區(qū)相應(yīng)的缺陷檢測(cè)時(shí)，操作人員除保障探頭與焊縫平行外，還需進(jìn)行橫向掃查。受探頭尺寸影響，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)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(cè)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(shí)，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(duì)比試塊表面，通過(guò)掃查相應(yīng)的人工刻槽完成，在掃查過(guò)程中，信號(hào)會(huì)隨著刻槽深度的不斷加深二增大。本組檢測(cè)中選用1.0mm深的人工刻槽，如將該刻槽信號(hào)增幅調(diào)整至滿(mǎn)屏高度約為50.0%。在實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用過(guò)程中，操作人員需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)GIS設(shè)備焊縫缺陷波和結(jié)構(gòu)波的角度，以及通過(guò)渦流檢測(cè)得出的缺陷埋藏深度等因素，合理選擇檢測(cè)設(shè)備工作頻率，以增強(qiáng)檢測(cè)效果。操作人員在檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)控制探頭依照可能出現(xiàn)裂紋缺陷的走向，進(jìn)行探頭踢動(dòng)，檢測(cè)方向移動(dòng)關(guān)乎于檢測(cè)的可靠性。并且操作人員應(yīng)充分考慮到線(xiàn)圈與缺陷夾角對(duì)檢測(cè)結(jié)果的而影響，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，進(jìn)行45°角的掃查。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

對(duì)比渦流檢測(cè)試驗(yàn)，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中，利用正交橋式平探頭進(jìn)行裂紋檢測(cè)，實(shí)際效果良好，可較為準(zhǔn)確的檢測(cè)出設(shè)備筒體裂紋缺陷信息，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，GIS設(shè)備作為變電主要承壓設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行工作過(guò)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(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，以滿(mǎn)足設(shè)備實(shí)際檢測(cè)需求。在檢測(cè)過(guò)程中，操作人員應(yīng)重點(diǎn)控制探頭選擇、波形分析等檢測(cè)環(huán)節(jié)，規(guī)范檢測(cè)操作，以提高檢測(cè)靈敏度，從而提高渦流檢測(cè)的準(zhǔn)確度，保障后續(xù)工作的順利進(jìn)行。

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