不同瓷砂形状对电瓷产品爬波探伤的影响论文_史晓琪,马志成

摘要：通过不同瓷砂形状对电瓷产品爬波探伤的影响研究结果表明，不同瓷砂形状对电瓷产品爬波探伤的影响很大，均有回波产生，特别是尖砂，很容易出现类似“裂纹”的波形，从而引起对瓷件的误判。

关键词：瓷砂形状；爬波探伤；影响

The Influence Of Different Porcelain-sand Shapes On The Creeping Wave Flaw Detection Of Electric Porcelain Products

SHI Xiao-qi，MA Zhi-cheng，

（Xi’an XD High Voltage Porcelain Insulator Co.，Ltd. Xi’an，710077，China）

Abstract：According to the research results on the influence of different shapes of porcelain sand on the creeping wave detection of electric porcelain products，the results show that different shapes of porcelain sand have a great influence on the creeping wave detection of electric porcelain products，and all of them have echoes.

Key words：Porcelain sand shape Crawl wave flaw detection impact

1 前言

近年来，随着电力工业的发展，大容量、远距离的输变电技术逐渐投入应用。相应地，对于输变电的重要组成部分——电瓷产品也提出更高的要求。为了保证输变电线路的可靠性，输变电行业引入了爬波探伤技术，来检测电瓷产品的内部缺陷，特别是法兰下部上砂部位的缺陷。

但由于此项技术在电瓷产品检测中应用时间不长，大家对检测结果有不同的异议，特别是不同瓷砂形状对电瓷产品爬波探伤的影响研究不多。为此，我们就不同瓷砂形状对电瓷产品爬波探伤的影响进行了研究。结果发现：不同瓷砂形状对电瓷产品爬波探伤的影响很大，特别是尖砂，很容易出现类似“裂纹”的波形，从而引起对瓷件的误判。

2 爬波探伤对电瓷产品检测的简介

实验研究爬波最早是由Harbold和Steinberg进行，Gruber等利用环向爬波来估测孔洞的直径[1]。当斜探头以第一临界角（在瓷材料中，约为33°）入射时，纵波以平行于界面沿表面下传播，为了与体纵波和横波区别，把横波和纵波叠加后能量最集中的前沿称为纵爬波，简称爬波。爬波的产生是利用超声波传播到两种异质界面处发生的波形转变[2][3]。根据超声波的传播特性，当超声波从一种介质传播到另一种介质界面时，垂直入射时，只有反射和透射；倾斜入射时，除反射外，透射波还会发生折射现象[4]。

在瓷件胶装法兰后，特别是装上主机后，一般在运行现场是无法进行纵波探伤。因为超声波穿过法兰、水泥胶合剂等多种介质后，无法对瓷件伤裂进行正确判断。瓷件经高温烧结后，瓷质致密，对爬波衰减少，而且法兰、水泥胶合剂不影响爬波传播。在待测电瓷产品法兰至伞根之间涂上耦合剂，将探头前沿紧靠硅橡胶边缘，沿圆周方向移动，观察屏幕上是否有回波显示，在回波显示处应怀疑有裂纹，将探头放在回波显示处，沿轴线方向后移，若回波随之右移，且幅值成比例降低，则判定为有裂纹存在。

3 不同瓷砂形状对电瓷产品爬波探伤的影响

瓷砂在电瓷产品中所起作用是提高瓷件与法兰连接的强度。目前，电瓷行业中所用瓷砂按形状分为尖砂、圆砂和柱状砂，按配方种类分为本体砂和专用配方砂。从提高产品胶装强度角度考量，尖砂提高胶装强度的幅度最大，这是因为在烧成过程中部分尖砂渗入瓷件本体，使二者结合层增大所致。我公司目前所用瓷砂为我们用上不同形状的瓷砂为专用配方的尖砂和圆砂两种。

为此，我们对我公司所用尖砂、除棱角后的尖砂、圆砂和不上砂的产品进行了爬波探伤测定。所有试验瓷件或产品均经超声波探险伤合格。

3.1不上砂的产品的爬波探伤波形

对上釉后直接烧成的电瓷瓷件进行爬波探伤测定，波形如图1所示。

图1 不上砂产品的爬波探伤波形

将探头沿圆周方向移动及沿轴线方向后移，观察屏幕。从波形看，无回波显示，说明无裂纹存在。

3.2尖砂产品的爬波探伤波形

尖砂为我公司目前正常生产所用瓷砂，颗粒大小不一，棱角较尖。对上釉、上砂、烧成后的电瓷瓷件进行爬波探伤测定，波形如图2所示。

图2 上尖砂产品的爬波探伤波形

将探头沿圆周方向移动，观察屏幕，发现有回波显示。将探头放在回波显示处，沿轴线方向后移，回波随之右移，且幅值成比例降低。而产品经过超声波探伤合格，说明在烧成过程中有部分尖砂进入到瓷件本体内部。

3.3尖砂除棱角后产品的爬波探伤波形

对尖砂通知不同方式的尝试进行加工了处理，将尖锐棱角打磨掉，并过筛除去小颗粒瓷砂，再上釉、上砂、烧成后对电瓷瓷件进行爬波探伤测定，波形如图3所示。

图3 上除棱角后尖砂的产品的爬波探伤波形

将探头沿圆周方向移动，观察屏幕，发现也有回波显示。将探头放在回波显示处，沿轴线方向后移，回波也随之右移，且幅值成比例降低。而此产品也经过超声波探伤合格，说明在烧成过程中也有部分尖砂进入到瓷件本体内部。

3.4圆砂产品的爬波探伤波形

圆砂为我公司目前正常生产所用圆瓷砂，颗粒大小较均匀，无棱角。对上釉、上砂、烧成后的电瓷瓷件进行爬波探伤测定，波形如图4所示。

图4 上圆砂产品的爬波探伤波形

将探头沿圆周方向移动，观察屏幕，发现也有较小的回波显示。将探头放在回波显示处，沿轴线方向后移，回波也随之右移，且幅值成比例降低。而此产品也经过超声波探伤合格，说明在烧成过程中也有很少部分圆砂进入到瓷件本体内部。

3.5国外某公司尖砂产品的爬波探伤波形

此产品为国外某公司所生产的产品，所用瓷砂为尖砂。爬波探伤测定的波形如图5所示。

将探头沿圆周方向移动，观察屏幕，发现有回波显示。将探头放在回波显示处，沿轴线方向后移，回波也随之右移，且幅值成比例降低，说明在烧成过程中也有部分瓷砂进入到瓷件本体内部。

3.6尖砂产品打磨掉砂层后的爬波探伤波形

在前期进行爬波探伤的过程中，曾对有回波显示的瓷件进行了打磨瓷砂层的处理，结果发现有部分砂粒进入到了瓷件本体内部。进一步对瓷件进行打磨处理，将渗入瓷件本体的砂粒打磨掉后，爬波探伤测定无回波显示，充分说明瓷件无内部裂纹存在。爬波探伤测定的波形如图6所示。

图5 国外某公司上尖砂产品的爬波探伤波形

图6 上尖砂产品打磨掉砂层后的爬波探伤波形

4 分析讨论

通过对尖砂、除棱角后的尖砂、圆砂、不上砂和上尖砂产品打磨掉砂层后的产品进行了爬波探伤测定，上尖砂、除棱角后的尖砂和圆砂的产品均有不同程度的回波显示，不上砂的瓷件无回波显示，而所有试验瓷件或产品均经超声波探险伤合格，表明在烧成过程中有部分砂粒进入到了瓷件本体内部。

从提高产品胶装强度角度考量，尖砂部分尖砂渗入瓷件本体，使二者结合层增大，有利于提高产品胶装强度。因此，采用目前的爬波探伤测定技术不能完全真实反映瓷件上砂部位的内部质量，仍需进一步摸索，并结合其它手段检测，以期提高检测的质量。

5 结论

通过对尖砂、除棱角后的尖砂、圆砂、不上砂和上尖砂产品打磨掉砂层后的产品进行了爬波探伤测定，表明采用目前的爬波探伤测定技术不能完全真实反映瓷件上砂部位的内部质量，易引起对瓷件的误判。仍需进一步摸索，并结合其它手段检测，以期提高对电瓷产品检测的质量，防止误判。

参考文献：

［1］彭应秋，李坚等．小直径棒材爬波探伤新技术及相关理论探讨．材料工程，1996，10：23~25．

［2］刘宏，张路根，廖志良．爬波无损检测方法的探讨．国外金属热处理，2001，22（3）：39~41．

［3］刘德荣，贺潜源．利用爬波测定表面裂纹深度．无损检测，1988，10（7）：197~199．

［4］李家伟，陈积懋．无损检测手册．北京：机械工业出版社，2002：194~195．

论文作者:史晓琪,马志成

论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期

论文发表时间:2020/1/15

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