干货丨绝缘子超声波检测方法

一、支柱瓷绝缘子结构型式

支柱瓷绝缘子根据顶部和底部的形状，结构型式可分为四种,见下图。

图1 平头绝缘子 

图2 小角度绝缘子

图3 大角度绝缘子 

图4 空心绝缘子

瓷瓶断裂有95%以上都是在法兰口内30mm到第一瓷沿之间。主要原因有两点:瓷瓶本身的质量问题; 瓷瓶胶装工艺问题。

检验分析发现瓷瓶的胶装水泥不合格，某些化学成分偏高，胶装时应涂的沥青缓冲层没有涂或涂的厚度不够，使胶装剂产生的膨胀应力和瓷瓶的热应力无处释放，是导致瓷瓶断裂的主要原因。

图5 绝缘子结构

 电力绝缘子探伤存在工作量大、作业时间短等特点。 为了使现场高压支柱瓷绝缘子超声波检测简便、快捷、准确，一般选用可记录的数字便携式超声波探伤仪。探伤仪灵敏度大于等于100dB，采样频率大于等于100MHz，可记录波形大于等于100幅，显示刷新率大于等于60Hz。声速范围在635~15240M／s。

图6 常用数字式超声波探伤仪

（1）绝缘子探伤分类

绝缘子探伤分类如下图7

图7 绝缘子探伤分类

（2）探伤方法选择

根据支柱绝缘子断裂原因分析，大部分危险性的伤损是表面下裂纹，内部伤损的数量较少，而且支柱绝缘子生产厂家对于内部伤损已进行过出厂检测。对于表面下裂纹的检测爬波法简单直观、准确性也较高，因此选择采用爬波法为主要探伤方法、小角度纵波直射法为辅助方法。

纵波斜角超声波检测和爬波超声波检测。纵波斜角超声波检测速度较慢，但可检测瓷件的中心部位，爬波检测速度较快，探测表面下1～15mm的裂纹非常敏感。选用哪种检测方式，由现场情况而定。选用一种方法发现缺陷后可用另一种方法验证，提高检测准确度。

图8 爬波探伤

图9 纵波探伤

（3）探伤原理

探头发射的超声波，以爬波或者纵波的形式，沿瓷件的外壁传播。当遇到裂缝等等类型的缺陷时，反射回来，被探头接收到。反射回来的信号送到仪器中，以脉冲波形的方式显示在屏幕上。探伤人员根据屏幕上显示的波形，判断缺陷的情况。如下图10：

图10 超声波探伤仪探伤原理

（1）实测绝缘子声速

进入探伤仪测声速界面，调节瓷件厚度为所测陶瓷绝缘子的直径， 接上专用测声速探头，涂上耦合剂，将探头放置在被测陶瓷绝缘子的周面上。

进入测量状态，仪器将自动测量出瓷件声速及探头零值。 完成声速测量，根据所测声速值选择试件类型，普通瓷：对应声速6000m/s以下；高强瓷：对应声速6000m/s以上。

图11 实测绝缘子声速

（2）选择探头

根据瓷件的材质（普通瓷、高强瓷）、瓷件的直径选择相关的探头。以所测瓷件声速5441m/s为例，试件属于普通瓷质的绝缘子，直径120mm，则选用PR60型爬波探头。P表示该探头适用普通瓷 ，R60表示探头的弧面半径60mm（直径120mm）对应绝缘子的直径。 

表1 探头型号分类

（3）调用探伤参数

绝缘子超声探伤仪一般设置有多个快捷测试通道,出厂预置支柱瓷绝缘子及瓷套内外壁超声波探伤所需的各项参数、曲线，用户根据试件绝缘子实测声速、绝缘子直径直接调用相关曲线进行探伤即可(特殊情况需要自己制作曲线)。

图12  探伤仪内置快捷测试通道

图13  1mmDAC曲线

（4）扫查

将探头线（两条），连接探头到仪器上。其中一条探头线为发射，连接仪器上的“T”（发射端口）和探头上的“发”（发射端口）；另外一条探头线为接收，连接仪器上的“R”（接收端口）和探头上的“收”（接收端口）。如下图14所示：

图14 超声波探头连接方式

在探头的接触面上涂上耦合剂。在法兰与第一伞裙之间，靠法兰部位，径向旋转扫查一周。探头上有厂家徽标的一侧为前面。

图15 超声波探头前后区分

 高压支柱瓷绝缘子法兰口内3cm和第一瓷沿之间在这个范围内受力较大，断裂95%在此范围内发生，所以高压支柱瓷绝缘子的超声波检测范围在法兰口内3cm和第一瓷沿之间，如下图16所示：

图16 探头探伤位置

（5）缺陷的判定

爬波探伤时当发现伤波信号时，仪器自动显示探伤结果：幅度、位置（探头端面到伤损的水平距离）  如果仪器屏幕上缺陷波的幅度，超过1mmDAC曲线，可认为瓷件中存在裂缝等缺陷，且该缺陷的大小超过1mm深度的人工割口。 测量缺陷的指示长度，可用半波高度法测定。 此时，可根据《高压支柱瓷绝缘子超声波检测导则》，进行判伤，并决定该绝缘子是否可以继续使用。

小角度纵波探伤时，在发现缺陷回波附近的位置需进行缓慢扫查，记录缺陷位置和测量缺陷的长度，小角度纵波斜探头检测支柱绝缘子内部及对称外表面缺陷。

1.纵波斜角检测判废条件

有裂纹波，裂纹深度超过lmm，长度超过lcm，判废。有裂纹波，裂纹深度超过lmm，长度低于lcm，看工件所在刀闸的位置。缺陷在转动柱判废，缺陷在支持柱记录存档，下次检测看裂纹有否变化，裂纹深度或长度增加判废。

2. 爬波检测判废条件

缺陷波超过1mm人工割口DAC曲线，长度超过lcm，即判废。

缺陷波超过lmm人工割口DAC曲线，裂纹长度在lcm以下，看工件所在隔离开关的位置。缺陷在转动柱判废。缺陷在支持柱记录存档，下次检测看裂纹深度或长度是否变化，裂纹深度或长度增加判废。

图17 根据缺陷波形幅值确定缺陷位置

图18 缺陷波幅度超过1mmDAC曲线（爬波）

图19 小角度纵波探伤异常波形