使用常规和相控阵超声技术对电力线的复合材料绝缘体进行粘接检测

应用

验证高压电力线复合材料绝缘体的波浪裙式硅酮外层与复合材料内芯之间的粘接完整性。

背景

高压电缆塔上用于输电干线和铁路牵引电线的绝缘体，传统上都是由玻璃或陶瓷材料制成，但是目前很多用户都转而使用复合材料绝缘体，因为复合材料绝缘体在重量、耐用性和环保性能方面具有更大的优势。这些绝缘体的内芯为纤维增强聚合物（FRP）复合材料，外面涂有硅酮橡胶层，其两端装有金属配件。因为硅酮橡胶层与纤维增强聚合物（FRP）之间的粘接失效会导致闪络现象，因此一定要确保硅橡胶层与纤维增强聚合物（FRP）之间的良好粘接状态。在绝缘体的制造阶段和使用阶段，都可以使用超声探伤仪，以无损方式对绝缘体部件之间粘接的完整性进行快速核查。

设备

奥林巴斯的任何EPOCH系列仪器，包括EPOCH 650和EPOCH 6LT探伤仪，以及可以伸到波浪裙式外层凹陷空间的小直径接触式探头，如：V112-RM（10 MHz，6.25毫米直径）探头，都可以用于这类检测。

程序

从两种材料边界反射的回波信号的相位或极性取决于两种材料的相对声阻抗（密度 × 声速）。当第一种材料的声阻抗高于第二种材料时，回波的极性为负。当第一种材料的声阻抗低于第二种材料时，回波的极性为正。硅酮的声阻抗低于玻璃纤维，但是高于空气。因此，粘接在一起的硅酮/纤维增强聚合物（FRP）结合体会反射正极回波，而脱粘的硅酮/空气界面会反射负极回波。在这种检测中，探伤仪被设置为射频显示模式。检测过程中，操作人员要辨别来自硅酮/纤维增强聚合物（FRP）界面的回波，将回波调节到屏幕的中间，并将增益设置为大约80%满屏高。调整后的显示图像应该如下图所示：

粘接完好的正极波峰

脱粘的负极波峰

如果想要了解绝缘体硅酮涂层的厚度和/或同轴度，则可以同时使用仪器进行测量。测量时，要根据硅酮的声速（一般约为1.48 mm/μs）对仪器进行校准，然后再将测量闸门放置在回波上。