CN105334263A - Gis进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置 - Google Patents

Gis进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置 Download PDF

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张伟
孙谊偂
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鲁俊
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Abstract

GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，用于套管插接焊缝检测和扫查，包括扫查装置、楔块、编码器、自聚焦超声相控阵探头、耦合液供给装置、取付台和超声相控阵仪器；自聚焦超声相控阵探头安装在楔块上；自聚焦超声探头和编码器均与扫查装置相连接，使自聚焦超声探头和编码器同步运行；扫查装置和楔块相连接；编码器通过数据线与用于处理扫查数据并生成扫查结果报告图形的超声相控阵仪器相连接，用于记录自聚焦超声探头的运动轨迹；耦合液供给装置通过数据线与自聚焦超声相控阵探头相连接，自聚焦超声相控阵探头通过数据线与超声相控阵仪器相连接；取付台经螺纹和套管连接。

Description

GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置
技术领域
本发明涉及电力成套装置无损检测领域，具体涉及一种气体绝缘封闭组合电器进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置。
背景技术
气体绝缘封闭组合电器(简称GIS)是由断路器、隔离开关、接地开关、母线、进出线套管等多种高压电器组合而成的成套装置，GIS的主体部件的安全状态直接影响电网的安全稳定运行。
GIS进出线套管由取付台TY12铝合金和套管6063铝合金经M45×1.5的螺纹连接后，再经氩弧焊接而成。然而，在生产过程中存在以下问题：(1)螺纹退刀槽处加工精度不够，应力集中程度高，容易成为裂纹源；(2)在焊接时，焊缝容易产生未熔合、气孔及裂纹等焊接缺陷；(3)GIS服役期间，进出线套管由于应力及振动等原因，容易使焊缝产生裂纹。
针对GIS进出线套管插接焊缝，国内主要使用涡流和电磁检测、常规超声检查。然而，存在以下问题：使用涡流和电磁检测时，一般仅可发现工件表面或近表面的缺陷，对内部缺陷难以检出；使用常规超声检查时，螺纹波、焊缝边缘波、缺陷波等回波同时出现在较小的显示范围内，难以分辨。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的上述不足之处而提供一种基于超声相控阵的GIS进出线套管插接焊缝检测探头及扫查装置，解决了GIS出线套管周向环焊缝无有效检测方法的问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供了GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，用于套管插接焊缝检测和扫查，包括扫查装置、楔块、编码器，其特征在于：还包括自聚焦超声相控阵探头、耦合液供给装置、取付台和超声相控阵仪器；所述自聚焦超声相控阵探头安装在所述楔块上；所述自聚焦超声探头和所述编码器均与所述扫查装置相连接，使所述自聚焦超声探头和所述编码器同步运行；所述扫查装置和所述楔块相连接；所述编码器通过数据线与用于处理扫查数据并生成扫查结果报告图形的超声相控阵仪器相连接，用于记录所述自聚焦超声探头的运动轨迹；所述耦合液供给装置通过数据线与所述自聚焦超声相控阵探头相连接，所述自聚焦超声相控阵探头通过数据线与所述超声相控阵仪器相连接；所述取付台经螺纹和所述套管连接。
优选地，自聚焦超声相控阵探头为10MHz自聚焦超声相控阵头；扫查装置为链式扫查装置；编码器为微型轮式编码器。
优选地，自聚焦超声相控阵探头的曲率半径为30mm。
优选地，所述扫查装置通过其前端的夹头与所述楔块相连接；所述楔块上有将所述自聚焦超声相控阵与楔块连接的定位螺丝；所述编码器通过设置于其两侧的定位螺孔与所述扫查装置连接。
优选地，所述探头表面涂有耦合剂。
优选地，所述自聚焦超声相控阵探头内设置有进水嘴，所述楔块内设置有与进水嘴相连的楔块进水孔，耦合液依次经过进水嘴和楔块进水孔至套管的表面，实现楔块与套管的耦合。
优选地，检测220kv电缆接入110kvGIS进出线套管，套管外径最粗为66mm，最细处为57mm，超声相控阵仪器的参数为：中心频率10MHz，阵元数16，阵元间距0.5mm，聚焦深度5mm、自聚焦超声相控阵探头的扫描角度为40-75°。
本发明所提供的实施例的有益效果：
(1)本发明的实施例所提供的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，实现该周向环焊缝的全截面无损检测，能全面检测出内部缺陷与近表面缺陷。
(2)本发明的实施例所提供的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，提高了检测效果，本发明使用的自聚焦探头，提高了缺陷的定位、定量和定向精度；本发明可记录整个环焊缝的图像，检测具有直观性、可追溯性，为电网安全运行提供保障。
(3)本发明的实施例所提供的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，及时定期对该结构进行无损检测，及进排除隐患，保证系统稳定运行。
(4)本发明的实施例所提供的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，能够实现该周向环焊缝的全截面无损检测，不仅能检测出内部缺陷与近表面缺陷，还能对整个环焊缝进行快速扫查。
(5)本发明使用的自聚焦探头，提高了缺陷的定位、定量和定向精度；可记录整个环焊缝的图像，检测具有直观性、可追溯性，实际应用效果良好。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的GIS进出线套管插接焊缝的局部示意图。
图2是本发明的自聚焦探头结构图。
图3是本发明的焊缝内部检测数据图。
图4是本发明的焊缝近表面检测数据图。
其中：1-扫查装置，2-楔块，3-超声相控阵探头，4-取付台，5-环焊缝，6-螺纹，7-编码
器，8-套管，9-耦合液供给装置，10-超声相控阵仪器，R-曲率半径。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
如图1和图2所示，本发明的实施例所提供的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，用于套管8插接焊缝检测和扫查，包括扫查装置1、楔块2、编码器7、自聚焦超声相控阵探头3、耦合液供给装置9、取付台4和超声相控阵仪器10。
自聚焦超声相控阵探头3安装在楔块2上。自聚焦超声探头3和编码器7均与扫查装置1相连接，使自聚焦超声探头3和编码器7同步运行。扫查装置1和楔块2相连接。编码器7通过数据线与用于处理扫查数据并生成扫查结果报告图形的超声相控阵仪器10相连接，用于记录自聚焦超声探头3的运动轨迹。
耦合液供给装置9通过数据线与自聚焦超声相控阵探头3相连接，自聚焦超声相控阵探头3通过数据线与超声相控阵仪器10相连接，编码器7通过设置于其两侧的定位螺孔与扫查装置1相连接。取付台4经螺纹6和套管8连接。
作为优选，自聚焦超声相控阵探头3为10MHz自聚焦超声相控阵头，其曲率半径为30mm；扫查装置1为链式扫查装置；编码器7为微型轮式编码器。
优选地，扫查装置1通过其前端的夹头与楔块2相连接。楔块2上有将自聚焦超声相控阵探头3与楔块2连接的定位螺丝。此外，自聚焦超声相控阵探头3表面涂有耦合剂。
优选地，自聚焦超声相控阵探头3内设置有进水嘴，楔块2内设置有与进水嘴相连的楔块进水孔，耦合液依次经过进水嘴和楔块进水孔至套管8的表面，实现楔块2与套管8的耦合。在本实施例中，自聚焦超声相控阵探头3内设置有两个进水嘴，与楔块2内的两个进水孔相连，耦合液供给装置9把耦合液注入进水嘴内，耦合液经过自聚焦超声相控阵探头3进水嘴，再通过楔块2上的进水孔，到达套管8表面，实现楔块2与套管8表面的耦合。
优选地，检测220kv电缆接入110kvGIS进出线套管，套管8外径最粗为66mm，最细处为57mm，超声相控阵仪器10的参数为：中心频率10MHz，阵元数16，阵元间距0.5mm，聚焦深度5mm、自聚焦超声相控阵探头的扫描角度为40-75°。
下面提供一个利用本发明的实施例所提供的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置进行检测的实施例。
本实例检测对象为220KV电缆接入110KVGIS进出线套管，其外径最粗处为66mm，最细处为直径57mm。连接完成后，设置好超声相控阵仪器10的参数(探头中心频率设置10MHz，阵元数16，阵元间距0.5mm)，聚焦法则(聚焦深度5mm)，探头扫描角度(扫描角度40-75度)，前后称动扫查装置，找准焊缝需检测位置。如图3所示的焊缝内部缺陷图像，焊缝中心有两个不连续的缺陷回波，分别在深度距离管表面5mm和2.8mm处、水平距离楔块2的前端1.2mm和1.4mm处。显示在深度7mm处有一会波，判断为焊缝根部回波。在深度8—9mm处的回波，判断为螺纹面折射的二次波。从检测结果可以看出，在此位置检测，可以清晰地识别焊缝内部缺陷。扫查装置旋转一周，实现快速对整个如图1所示的环焊缝5内部进行全截面扫查。
往套管8方向移动自聚焦超声相控阵探头3，将楔块2耦合到焊缝顶部进行检测。如图4所示的焊缝近表面检测图像，在焊缝近表面深0.7mm处有一缺陷。从检测结果可以看出，焊缝近表面缺陷也全面覆盖，再旋转扫查装置一周，实现对环焊缝8近表面全面扫查。
本发明的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，解决了GIS进出线套管插接周向环焊缝的全截面无损检测，不仅能检测出内部缺陷与近表面缺陷，还能对整个环焊缝5进行快速扫查。本发明使用的自聚焦超声相控阵探头3，提高了缺陷的定位、定量和定向精度；可记录整个环焊缝5的图像，检测具有直观性、可追溯性，实际应用效果良好。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，用于套管插接焊缝检测和扫查，包括扫查装置、楔块、编码器，其特征在于：还包括自聚焦超声相控阵探头、耦合液供给装置、取付台和超声相控阵仪器；所述自聚焦超声相控阵探头安装在所述楔块上；所述自聚焦超声探头和所述编码器均与所述扫查装置相连接，使所述自聚焦超声探头和所述编码器同步运行；所述扫查装置和所述楔块相连接；所述编码器通过数据线与用于处理扫查数据并生成扫查结果报告图形的超声相控阵仪器相连接，用于记录所述自聚焦超声探头的运动轨迹；所述耦合液供给装置通过数据线与所述自聚焦超声相控阵探头相连接，所述自聚焦超声相控阵探头通过数据线与所述超声相控阵仪器相连接；所述取付台经螺纹和所述套管连接。
2.根据权利要求1所述的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，其特征在于：自聚焦超声相控阵探头为10MHz自聚焦超声相控阵头；扫查装置为链式扫查装置；编码器为微型轮式编码器。
3.根据权利要求1所述的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，其特征在于：自聚焦超声相控阵探头的曲率半径为30mm。
4.根据权利要求1所述的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，其特征在于：所述扫查装置通过其前端的夹头与所述楔块相连接；所述楔块上有将所述自聚焦超声相控阵与楔块连接的定位螺丝；所述编码器通过设置于其两侧的定位螺孔与所述扫查装置连接。
5.根据权利要求1所述的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，其特征在于：所述探头表面涂有耦合剂。
6.根据权利要求1所述的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，其特征在于：所述自聚焦超声相控阵探头内设置有进水嘴，所述楔块内设置有与进水嘴相连的楔块进水孔，耦合液依次经过进水嘴和楔块进水孔至套管的表面，实现楔块与套管的耦合。
7.根据权利要求1所述的GIS进出线套管插接焊缝超声相控阵检测用探头及扫查装置，其特征在于：检测220kv电缆接入110kvGIS进出线套管，套管外径最粗为66mm，最细处为57mm，超声相控阵仪器的参数为：中心频率10MHz，阵元数16，阵元间距0.5mm，聚焦深度5mm、自聚焦超声相控阵探头的扫描角度为40-75°。
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