支柱瓷绝缘子及瓷套的超声波探伤方法
支柱瓷绝缘子及瓷套的超声波探伤检测主要采用下述三种方法，当用一种方法探伤时如发现缺陷，可选用另 一种方法验证，也可用参考试块作比对试验，以提高检测结果的准确性，探伤方法如下：
1）支柱瓷绝缘子及瓷套法兰胶装区表面和近表面缺陷的超声波探伤采用爬波法；
2）支柱瓷绝缘子内部和对称侧表面或近表面缺陷的超声波探伤采用小角度纵波斜入射法；
3）瓷套内部和内壁缺陷的超声波探伤采用双晶斜探头横波法。
一、爬波法
1. 探头的选择
1） 探头的型式
使用并联式结构爬波探头。探头频率为 2.5MHZ,晶片尺寸选用 10mm×12mm 双晶片,移动范围较小时 采用 8mm×10mm 或 6mm×10mm 双晶片探头。在探头移动范围许可的情况下，宜选择较大晶片探头。
2） 探头的弧面 探头移动时要求保持与检测面的良好吻合，应选用与试件曲面相匹配的探头。一般可在支柱瓷绝缘子及瓷套直径变化 20mm 范围内选用一种规格弧度的探头，但仅允许曲率半径大的探头探测曲面半径小 一档的试件（一档为 20mm）。探头的弧面直径分为：Φ100mm、Φ120mm、Φ140mm、Φ160mm、Φ180mm、 Φ200mm、Φ220mm、Φ240mm、Φ260mm、Φ280mm、Φ300mm、Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm 以及平面 15 种规格。
3） 探头信噪比控制 探头信噪比的控制水平见表 1。
| 表1 探头信噪比控制水平 | |||||
| 探测距离，mm | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| 杂波高度，% | 0 | 0 | ≤2 | ≤5 | ≤6 |
|
注：1. 探测距离是指爬波探头前沿距校准试块上模拟裂纹的距离； 2. 杂波高度是指校准试块上深度 5mm 的模拟裂纹 80%波高时的杂波高度。 |
|||||
2. 扫描时基线比例的调整
扫描时基线比例按声程定位法调整，将时间轴（最大量程）调整为 60mm 即可。
3. 距离—波幅曲线（DAC 曲线）的绘制：
将探头置于校准试块上，探头前沿距离深度5mm模拟裂纹10mm，测出最强反射波，调到80%屏高，然后依次测出距离分别为20mm、30mm、40mm、50mm处模拟裂纹波高，在示波屏上绘制出一条距离—波幅曲 线，见图 1。
4. 扫查灵敏度调整
采用校准试块调整扫查灵敏度。将探头置于试块上，找出距探头前沿 10mm、深度为 5mm 模拟裂纹 的最强反射波，调整到 80%屏高，作为基准灵敏度。再根据实测的声速确定扫查灵敏度，具体如下：
在基准灵敏度下，当声速为 6700m/s 时，增益为 0，此时，基准灵敏度就是扫查灵敏度，而每当声 速下降 100m/s 时，应在基准灵敏度基础上提高增益 2 dB 作为扫查灵敏度。
上述检测灵敏度即为支柱瓷绝缘子或瓷套外壁1mm深度模拟裂纹的等效灵敏度。
5. 缺陷的检测
1） 按 3.5.3 进行扫查，对缺陷进行定量（最大反射波幅值及指示长度）和位置的测定。
2） 缺陷的定量测定 凡超过距离—波幅曲线高度的反射波均判定为缺陷波。缺陷最大反射波幅与距离—波幅曲线高度的差值，记为 DAC±（ ）dB。低于距离—波幅曲线高度的反射波采用半波高度法（6dB 法）测定其指示长 度。方法如下：
移动探头，找到缺陷最强反射波，将波高调到80%屏高，向左（或向右）移动探头，当波高降到40% 屏高时，在探头中心线所对应的瓷体上作好标记，然后向右（或向左）移动探头，同样使波高降到40% 屏高并作好标记，两标记间的距离即为缺陷的指示长度。
3） 缺陷的位置测定
根据探头在探测面上的位置和最高反射波在示波屏上的水平位置来确定缺陷的周向和轴向位置，并做好记录。
二、小角度纵波法
1. 探头的选择
1） 探头的型式 小角度纵波单晶斜探头的选择。在移动范围许可的情况下，宜选择较大角度折射角探头，探头的选
择见表 2。
| 表2：推荐使用的探头 | ||||
| 支柱瓷绝缘子规格，mm | Φ80～Φ120 | Φ120～Φ160 | Φ160～Φ200 | >Φ200 |
| 探头晶片尺寸，mm×mm | 8×10 | 8×10 | 8×10 | 8×10 |
| 探头频率，MHZ | 5 | 5 | 5 | 2.5 |
| 探头纵波折射角，βL | 18°～15° | 18°～12° | 15°～10° | 12°～8° |
2） 探头的弧面
选择与被检支柱瓷绝缘子曲面相近的探头
探头移动时要求保持与检测面的良好吻合，应选用与试件曲面相匹配的探头。一般可在支柱瓷绝缘子及瓷套直径变化 20mm 范围内选用一种规格弧度的探头，但仅允许曲率半径大的探头探测曲面半径小 一档的试件（一档为 20mm）。探头的弧面直径分为：Φ100mm、Φ120mm、Φ140mm、Φ160mm、Φ180mm、 Φ200mm、Φ220mm、Φ240mm、Φ260mm、Φ280mm、Φ300mm、Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm 以及平面 15 种规格。
2. 扫描时基线比例的调整
扫描时基线比例按深度定位法调整。扫描比例依据直径和选用的探头角度来确定，最大检测范围应 至少达到时基线满刻度的 60%。
3. 扫查灵敏度调整
采用校准试块调整扫查灵敏度。将探头置于试块上，找出试块上深 40mm、Φ1mm 横通孔最强反射波， 调到 80%波高，此灵敏度相当于外径 40mm 支柱瓷绝缘子的扫查灵敏度。支柱瓷绝缘子的外径每增大 10mm， 扫查灵敏度提高增益 2dB，当支柱瓷绝缘子声速小于 6100m/s 时，应在外径差补偿的基础上再提高增益 2dB 至 4dB。
4. 缺陷的检测
1） 扫查方式
a） 将探头置于支柱瓷绝缘子或瓷套的伞裙与法兰间，探头前沿对准法兰侧，并保证探头与检测面 的良好耦合。扫查速度不应超过 150mm/s（当采用自动报警装置扫查时不受此限制），扫查覆盖率应大 于探头直径的 10%。
b） 采用爬波法检测时，探头应尽可能向法兰侧前移，保持稳定接触，作周向 360°扫查。
c） 采用纵波斜探头或双晶横波探头检测时，在移动范围许可的情况下，探头可作前后移动，进行 周向 360°扫查。
d） 对缺陷进行定量（最大反射波幅值及指示长度）和位置的测定
2） 缺陷的定量测定
缺陷的定量测定方法如下：
a） 找到缺陷反射波的最大波高，根据 图 1 调整扫查灵敏度的方法，与相近声程Φ1mm 横通孔进 行当量比较，判定为不小于Φ1mm 横通孔当量或不大于Φ1mm 横通孔当量，记录为Φ1±（ ）dB；
b） 移动探头，如缺陷波连续存在，采用半波高度法测定缺陷的指示长度；
c） 缺陷指示长度的修正
采用小角度纵波斜入射法检测时，应对用半波高度法（6dB法）测出的缺陷指示长度进行修正，缺 陷指示长度值按下式计算：
L=(1-2H/D)L0
式中：L0—用半波高度法（6dB 法）测量时探头位置之间的距离，ｍｍ；
’H—缺陷的深度，ｍｍ； D—绝缘子直径，ｍｍ。
3） 根据探头在探测面上的位置和最高反射波在示波屏上的水平位置确定缺陷的周向位置和深度，并做好记录。
三、双晶斜探头横波法
1. 探头的选择
1） 探头的型式
瓷套内部和内壁检测采用双晶横波斜探头。探头频率为 5MHZ,晶片尺寸选用 8mm×10mm 双晶片, 横 波折射角（βs）为 35°-37°。
2） 探头的弧面 探头移动时要求保持与检测面的良好吻合。根据瓷套直径、探头弧面直径分为Φ160mm、Φ180mm、Φ200mm、Φ220mm 和平面五种探头。
2. 扫描时基线比例的调整
扫描时基线比例按深度定位法将时间轴（最大量程）调整为 60mm。
3. 扫查灵敏度调整采用校准试块调整扫查灵敏度，规定如下：
a） 瓷套壁厚不大于 30mm，将校准试块上深度为 20mm 的Φ1mm 横通孔反射波高调到 80% 屏高，增益2dB；
b） 瓷套壁厚大于 30mm，将校准试块上深度为 40mm 的Φ1mm 横通孔反射波高调到 80% 屏高，增益 4dB。
4. 缺陷的检测
1） 扫查方式
a） 将探头置于支柱瓷绝缘子或瓷套的伞裙与法兰间，探头前沿对准法兰侧，并保证探头与检测面 的良好耦合。扫查速度不应超过 150mm/s（当采用自动报警装置扫查时不受此限制），扫查覆盖率应大 于探头直径的 10%。
b） 采用爬波法检测时，探头应尽可能向法兰侧前移，保持稳定接触，作周向 360°扫查。
c） 采用纵波斜探头或双晶横波探头检测时，在移动范围许可的情况下，探头可作前后移动，进行 周向 360°扫查。
d） 对缺陷进行定量（最大反射波幅值及指示长度）和位置的测定
2） 缺陷的定量测定
缺陷的定量测定方法如下：
a） 找到缺陷反射波的最大波高，根据 图 1 调整扫查灵敏度的方法，与相近声程Φ1mm 横通孔进 行当量比较，判定为不小于Φ1mm 横通孔当量或不大于Φ1mm 横通孔当量，记录为Φ1±（ ）dB；
b） 移动探头，如缺陷波连续存在，采用半波高度法测定缺陷的指示长度；
c） 缺陷指示长度的修正
采用小角度纵波斜入射法检测时，应对用半波高度法（6dB法）测出的缺陷指示长度进行修正，缺 陷指示长度值按下式计算：
L=(1-2H/D)L0
式中：L0—用半波高度法（6dB 法）测量时探头位置之间的距离，ｍｍ；
’H—缺陷的深度，ｍｍ； D—绝缘子直径，ｍｍ。
3） 根据探头在探测面上的位置和最高反射波在示波屏上的水平位置确定缺陷的周向位置和深度，并做好记录。
5. 反射回波的识别
D.1 小角度纵波法检测支柱瓷绝缘子反射回波分析
D.1.1 当示波屏显示仅有孤立底波，无杂波，波形清晰，应判定无缺陷，如图D.1 。
D.1.2 当支柱瓷绝缘子内部晶粒粗大时，探头扫查时会出现草状反射波（在探伤灵敏度下一般波高小 于30%屏高），探头稍作移动，反射波会立即下降或消失，此时应判定为晶粒反射波。
D.1.3 当支柱瓷绝缘子内部存在杂质、气孔及裂纹等缺陷，底波前会出现点状或丛状反射波，底波可 能会降低或消失，此时应判定为缺陷波，如图D.2所示。
D.1.4 当在支柱瓷绝缘子探测面的对应侧表面存在裂纹时，底波前会出现裂纹波，随着裂纹深度的增 大，裂纹波与底波的间距增大，且底波会降低，如图D.3所示。
D.2 爬波法检测支柱瓷绝缘子及瓷套反射回波分析
D.2.1 当支柱瓷绝缘子或瓷套的表面或近表面无缺陷时，示波屏显示基本无波，如D.4所示。
D.2.2 当支柱瓷绝缘子或瓷套被检部位的表面或近表面存在折痕、压痕、气孔、杂质、波纹或裂纹时，会出现点状或丛状反射波，此时，应与绘制的距离—波幅曲线进行比较，波高超出曲线的应判定为不合 格缺陷；反射波幅等于或低于距离—波幅曲线高度，且指示长度不小于10mm，判定为不合格缺陷。如图 D.5、图D.6所示。
D.2.3 当支柱瓷绝缘子或瓷套外壁存在裂纹时，裂纹波前基本无杂波，移动探头，距离裂纹越近，反 射波高越强。
D.3 双晶横波法检测瓷套反射回波分析
D.3.1 当直射波范围内未出现反射波，应判定内部和内壁无缺陷，如图D.7所示。
D.3.2 当瓷套内部存在杂质、气孔及裂纹等缺陷，底波位置前会出现点状或丛状反射波，应判定内部 有缺陷，如图D.8所示。
D.3.3 当瓷套内壁存在杂质、气孔及裂纹等缺陷，底波位置前会出现点状或丛状反射波，如图D.9所示。
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