CN104535661B - 一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法，包括以下步骤：制作瓷坯时，在所述瓷坯中部填入杂质制造缺陷，保持瓷坯形状不变，在所述瓷坯上下部采用割口方式制作上微裂纹和下微裂纹；在所述瓷坯缺陷设计成型后，通过控制温度变化将瓷坯烧制成型，使瓷坯内微裂纹成自然裂纹，控温阶段：0‑300℃低温烧成阶段、300‑980℃氧化阶段、980‑1000℃中保阶段、1000‑1130℃还原阶段、1130‑1250高保阶段、1250℃至常温冷却阶段；本缺陷真实、自然、可行，是带电振动探伤专用试块。对带电振动探伤操作人员培训、考核，增强瓷柱内部裂纹生长机理认识具有重要意义。

Description

一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法
技术领域
本发明属于带电瓷柱探伤领域，涉及一种缺陷模拟试块的制作方法，尤其涉及一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法。
背景技术
带电振动探伤是一门新兴的技术学科，即在带电运行中的瓷柱上进行作业，既保证了电力的持续稳定运行也减少了操作人员的工作强度。是现阶段保证瓷绝缘子安全运行的重要手段。目前已成为电力行业带电检修工作的重要组成部分。有别于目前常用的超声波探伤，后者需要在停电的状态下对瓷柱进行检测。对带电探伤的检测过程而言，分为两个主要部分，现场采集数据和后台频谱分析。现场采集数据要求完整、准确的采集到需要的数据量；频谱分析的前提首先是采集到准确的数据和对频谱的精确分析，熟知各类缺陷的频谱特征。因此，带电振动探伤专用缺陷试块成为带电振动探伤人员培训、考核的必备试件。在瓷柱用标准试块方面，国内外进行了大量的研究和形成了相应的标准，如电力行业标准DL/T5048-95。但是该标准规定的试块的特点是：(1)主要针对超声波检测，不适用于带电振动探伤领域。(2)该缺陷试块多为在烧制成型后的瓷柱上采用人工方式制作。这种缺陷可控性不高，误差太大。这类试块中人工缺陷与现实中瓷柱内部的实际缺陷有差别，人工缺陷制作方法也有局限，很难为检测人员提供可靠的频谱。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法。
技术方案：本发明所述的一种振动探伤仪缺陷模拟试块的制作方法，其目的是这样实现的，一种振动探伤仪缺陷模拟试块的制作方法，包括以下步骤：
a)制作瓷坯时，在所述瓷坯上下部采用割口方式制作上微裂纹和下微裂纹，在所述瓷坯中部填入杂质制造缺陷，保持瓷坯形状不变；
b)在所述瓷坯缺陷设计成型后，通过控制温度变化将瓷坯烧制成型，使瓷坯内微裂纹成自然裂纹，控温阶段：0-300℃低温烧成阶段、300-980℃氧化阶段、980-1000℃中保阶段、1000-1130℃还原阶段、1130-1250高保阶段、1250℃至常温冷却阶段；
c)对与所述瓷坯胶装的上法兰及下法兰进行除锈、除油污处理、酸洗、碱洗、毛刺机电镀处理后，对法兰进行烘干；
d)在胶装部位的瓷坯与法兰内表面刷缓冲防护层，瓷坯底部和法兰内表面结合部使用垫片做缓冲；
e)定位瓷坯与法兰；
f)填充胶装结合剂胶装。
其中，步骤(a)中上微裂纹和下微裂纹尺寸优选为长度4cm、宽度0.2cm、深度0.2cm；所述上微裂纹以瓷坯与上法兰胶装结合部位上边界为中心，伸出上边界0.5cm，伸入上边界3.5cm，伸入方向与瓷坯的上边界法线成5°夹角；所述下微裂纹以瓷坯与下法兰胶装结合部位下边界为中心，伸出下边界0.5cm，伸入下边界3.5cm，伸入方向与瓷坯的下边界的法线成5°夹角。
其中，步骤(a)中杂质成分为TiO2颗粒，杂质体积大小优选为0.45-0.55cm3。
其中，步骤(b)中所述中保温度优选为996℃，烧制时间优选为72小时，窖炉燃料优选为天然气。
其中，步骤(d)中缓冲防护层优选为沥青，沥青密度为0.74-0.78g/cm3，所述缓冲防护层厚度为55-80um。
其中，步骤(f)中胶装结合剂以质量百分比计，包括46％-49％的水泥；18.2％-24.5％的石英砂；28％-32％的水；0.45％--0.6％的减水剂。
其中，步骤(f)中，胶装时填入部分胶装结合剂但没有填满胶装空隙，使其形成胶装空隙缺陷。
其中，所述胶装空隙缺陷体积大小优选为0.5-1cm3。
其中，步骤(f)中胶装结合剂以质量百分比计，优选为包括46.5％的水泥；23％的石英砂；30％的水；0.5％的减水剂。
有益效果：本发明所述的一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法，制作出的带电振动探伤内部缺陷裂纹不同于以往超声波探伤标准试块中的人工割口缺陷，本缺陷真实、自然、可行，是带电振动探伤专用试块。对带电振动探伤操作人员培训、考核，增强瓷柱内部裂纹生长机理认识具有重要意义。
附图说明
图1是本发明的半剖结构示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1所示的一种带电振动探伤仪缺陷模拟试块，包括瓷坯1，与瓷坯1两端胶装连接的上法兰4和下法兰5，上法兰4和下法兰5内部设有垫片12，瓷坯1两端端面与上法兰4和下法兰5的内腔端面之间通过垫片12作缓冲，瓷坯1的两端侧边与上法兰4和下法兰5的内腔周边之间填充胶装结合剂11作胶装连接，胶装结合剂11同时也作为上法兰4和下法兰5与瓷坯1的缓冲防护层10，瓷坯1的中部(图示8的位置)填入杂质9形成缺陷，并保持瓷坯1的形状不变，填入的杂质9的体积大小优选为0.45-0.55cm3；瓷坯1上下部通过割口方式分别形成上微裂纹2和下微裂纹3，上微裂纹2和下微裂纹3尺寸优选为长度4cm、宽度0.2cm、深度0.2cm；所述上微裂纹2以瓷坯与上法兰胶装结合部位上边界为6中心，伸出上边界6为0.5cm，伸入上边界6为3.5cm，伸入方向与瓷坯的上边界6的法线成5°夹角，下微裂纹3以瓷坯与下法兰胶装结合部位下边界7为中心，伸出下边界7为0.5cm，伸入下边界7为3.5cm，伸入方向与瓷坯的下边界7法线成5°夹角；所述瓷坯1与上法兰4和下法兰5的缓冲防护层10没有填满空隙，使其形成胶装空隙缺陷13，所述胶装空隙缺陷13的体积大小优选为0.5-1cm3。
图示的一种带电振动探伤仪缺陷模拟试块的制作方法如下：
瓷坯1是由黏土(XAl2O3·YSiO2·ZH2O)、长石、石英以适当比例配合而成，在一般高强瓷中需要使用高铝及其他原料，而在电瓷釉料中，还需加入一些金属氧化物。瓷坯1的成分主要有二氧化硅SiO2、三氧化二铝Al2O3，及少量的碱金属氧化物(如氧化钾K2O、氧化钠Na20等)以及碱土金属氧化物(如氧化钙CaO、氧化镁MgO)等。
在制作试块时，应当选取与一般瓷坯相同的原材料制作。
(1)瓷坯1准备
按照图1所示，在瓷坯1中部填入成分为TiO2的杂质9，该杂质9成分与长石玻璃熔体不能混合，在高温冷却后成为分相的杂质玻璃颗粒，在瓷坯1中部形成死泥，即所述缺陷。
同时，在瓷坯1上部和下部需要连接法兰的部位开4×0.2×0.2cm(长×宽×高)的方形切口。具体做法为：测量待安装的上法兰4和下法兰5的长度，以瓷坯1与上法兰4胶装结合部位上边界6为中心，伸出上边界6为0.5cm，伸入上边界6为3.5cm，伸入方向与瓷坯的上边界6的法线成5°夹角；以瓷坯1与下法兰5胶装结合部位下边界7为中心，伸出下边界7为0.5cm，伸入下边界7为3.5cm，伸入方向与瓷坯的下边界7的法线成5°夹角；将瓷坯1固定在数控修坯机上，在单双工位数控修坯机中输入该切口尺寸及定位，形成切口。
(2)瓷坯1烧成
温度及燃料的使用在烧成过程中是影响瓷坯1烧成质量的重要因素，采用天然气作为窖炉燃料，该燃料清洁、高效，同时有利于窖炉自动化控制的实现。
低温烧成阶段
低温烧成阶段室温为300℃，本阶段主要是排除水分。水分包括：自由水，即加入到泥料中坯体的水分；吸附水，坯体在空气中的吸附水；结晶水，原料中以化学结合状态存在的水分。
氧化阶段
氧化阶段为300-980℃，该阶段将坯体中的碳素氧化生成CO2排出；化学结合水被分解，如高岭石A12O3·2SiO2·2H2O，迪开石Al2O3·2SiO2·2HO，铝土矿Al2O3·2H2O，Fe(OH)2等。
中保阶段
中保阶段为980-990℃，彻底排尽结晶水分，使残留碳素充分氧化，此阶段窖炉气O2含量为8％-12％，CO含量为0。
还原阶段
还原阶段为990-1130℃，将坯体内高价铁(Fe2O3)还原为低价铁(FeO)，完成后窖内CO含量3％-5％，O2含量为0。
高保阶段
高保阶段为1130-1250℃，在高温下是坯体发生烧结瓷化，即原料在加热过程中陆续产生液相填充在固体颗粒间的空隙中。
冷却阶段
冷却阶段为1250℃至常温，该阶段将瓷坯1从高温可塑状转变为常温固态。
(3)瓷坯1后期处理及胶装
对与所述瓷坯1胶装的法兰进行除锈、除油污处理、酸洗、碱洗、毛刺机电镀处理，对法兰进行烘干。
使用密度为0.74-0.78g/cm3，涂层厚度在55-80um的沥青为缓冲防护层10，均匀涂抹在瓷坯1底部和法兰内表面，结合部使用垫片12做缓冲。
在胶装架上定位瓷坯1与上法兰4和下法兰5。
胶装结合剂11以质量百分比计，包括46.5％的水泥；23％的石英砂；30％的水；0.5％的减水剂。用胶装结合剂11对瓷坯1与上法兰4和下法兰5的间隙进行胶装。
填入正常胶装瓷坯1与法兰部位胶合剂量的80％进行胶装，使法兰与瓷坯1间存在空隙，造成胶装不牢。
瓷坯1与法兰的胶装空隙缺陷试块制作完成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)制作瓷坯(1)时，在所述瓷坯(1)上下部采用割口方式制作上微裂纹(2)和下微裂纹(3)，在所述瓷坯(1)中部(8)填入杂质(9)制造缺陷，保持瓷坯(1)形状不变；其中，上微裂纹(2)和下微裂纹(3)尺寸为长度4cm、宽度0.2cm、深度0.2cm；所述上微裂纹(2)以瓷坯(1)与上法兰(4)胶装结合部位上边界(6)为界线，伸出上边界(6)0.5cm，伸入上边界(6)3.5cm，伸入方向与瓷坯(1)的上边界(6)法线成5°夹角；所述下微裂纹(3)以瓷坯(1)与下法兰(5)胶装结合部位下边界(7)为界线，伸出下边界(7)0.5cm，伸入下边界(7)3.5cm，伸入方向与瓷坯(1)的下边界(7)法线成5°夹角；
b)在所述瓷坯(1)缺陷设计成型后，通过控制温度变化将瓷坯(1)烧制成型，使瓷坯(1)内微裂纹成自然裂纹，控温阶段：0-300℃低温烧成阶段、300-980℃氧化阶段、980-1000℃中保阶段、1000-1130℃还原阶段、1130-1250高保阶段、1250℃至常温冷却阶段；
c)对与所述瓷坯(1)胶装的上法兰(4)及下法兰(5)进行除锈、除油污处理、酸洗、碱洗、毛刺机电镀处理后，对法兰进行烘干；
d)在胶装部位的瓷坯(1)与法兰内表面刷缓冲防护层(10)，瓷坯(1)底部和法兰内表面结合部使用垫片(12)做缓冲；
e)定位瓷坯(1)与上法兰(4)和下法兰(5)；
f)在上法兰(4)与瓷坯(1)连接处、下法兰(5)与瓷坯(1)连接处填充胶装结合剂(11)胶装。
2.根据权利要求1所述的一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法，其特征在于：步骤(a)中杂质(9)成分为TiO2颗粒，杂质(9)体积大小为0.45-0.55cm3。
3.根据权利要求1所述的一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法，其特征在于：步骤(b)中所述中保温度为996℃，一共的烧制时间为72小时，窖炉燃料为天然气。
4.根据权利要求1所述的一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法，其特征在于：步骤(d)中缓冲防护层(10)材料为沥青，沥青密度为0.74-0.78g/cm3，所述缓冲防护层(10)厚度为55-80um。
5.根据权利要求1所述的一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法，其特征在于：步骤(f)中胶装结合剂(11)以质量百分比计，包括46％-49％的水泥；18.2％-24.5％的石英砂；28％-32％的水；0.45％--0.6％的减水剂。
6.根据权利要求5所述的一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法，其特征在于：步骤(f)中胶装结合剂(11)以质量百分比计，为包括46.5％的水泥；23％的石英砂；30％的水；0.5％的减水剂。
7.根据权利要求1所述的一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法，其特征在于：步骤(f)中，胶装时填入部分胶装结合剂(11)但没有填满胶装空隙，使其形成胶装空隙缺陷(13)。
8.根据权利要求7所述的一种带电振动探伤仪专用缺陷模拟试块的制作方法，其特征在于：所述胶装空隙缺陷(13)体积大小为0.5-1cm3。
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