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1、实践经验 大型变压器低压线圈引线钎焊缝 的超声波检测 陈朝阳 (福建省电力试验研究所,福州 350007) ULTRASONIC INSPECTI ON OF BRAZING JO INTS IN THE LOW-TENSI ON CO I L LEAD W IRESOF LARGE CAPACITY TRANSFORM ERS Chen Chaoyang (Fujian Electric Power Test and Research Institute) 某水电厂一台主变压器的低压线圈因匝间短路 需要予以更换。 低压线圈共三相,每相有引线70根, 按图1所示排列为七组。每组引线通过一铜排连
2、接 到汇流排。引线的宽度为10mm ,厚度1. 8mm ,引 线、 铜排及汇流排的材料均为T2,引线之间及引线 与铜排之间均采用钎焊连接。钎焊的质量直接影响 接头的导电性能,因此有必要对钎焊缝进行检测。 图1 1 检测方法的选择 钎焊接头是通过钎料的润湿作用充分填充接头 间隙并与母材金属相互作用而形成的。钎焊接头可 能存在的主要缺陷是由于钎料未能充分填充接头间 隙而产生的局部未熔合(图 2) 。低压线圈引线钎焊 接头的间隙仅为0. 050. 13mm ,局部未熔合处的 间隙则更小,对于这样的缺陷,采用X射线照相的 方法显然是无法检出的。而超声波对于检测工件中 的薄层气隙具有很高的灵敏度1。 图
3、2 对于低压线圈引线钎焊缝的超声波检测,可根 据薄层介质的声压反射公式1进行分析 R= m- 1 m 2 sin2 2d 4 +m- 1 m 2 sin2 2d 1 2 (1) 式中 m= Z1 Z2 Z1,Z2引线及薄层介质声阻抗 d气隙厚度 超声波长 钎焊缝中没有未熔合缺陷时,Z1= 4. 53kg m - 2 s - 1, 薄层介质(钎料)声阻抗Z2= 4. 02kgm - 2 s- 1,声速为4 900m? s, 若采用2. 5M Hz频率的探 头,可计算得厚度0. 050. 13mm薄层介质界面的 声压反射率为1. 90%4. 91%。可见,当钎焊缝中 不存在未熔合缺陷时,钎料层界面
4、产生的反射是很 小的,可将钎料层与引线作为一个整体处理。 当钎焊缝中存在未熔合缺陷时,可以将未熔合 缺陷作为气隙处理,此时Z2= 0. 004kgm - 2s- 1。 根据式(1)可得采用2. 5M Hz频率时不同厚度d气 隙的声压反射率(附表)。 从计算结果可见,当钎焊缝中存在未熔合时,即 附表 不同厚度气隙的声压反射率 d?mmR?%d?mmR?% 110- 1100110- 599. 92 110- 2100110- 692. 78 110- 3100110- 724. 14 110- 4100110- 82. 41 37 第22卷第2期 2 0 0 0年2月 无损检测 NDT Vol
5、. 22 No. 2 Feb. 2 0 0 0 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准搜搜网 提供各类标准行业资料免费下载 使未熔合的气隙厚度仅为110- 7mm ,也能产生 24. 14%的反射,这对超声波检测已足够大了。 分析表明,超声法对钎焊缝的检测是可行的。 2 检测工艺 2. 1 薄板的检测 低压线圈引线的厚度仅为1. 8mm ,若采用常规 直探头检测,对于每组引线上面几层钎焊缝,由于被 测区位于盲区内,其缺陷将无法检出。 对于薄板或近 表面缺陷的检测,通常采用水浸探伤的方
6、法2。 但由 于现场条件限制,引线钎焊缝无法采用水浸探伤。 解决薄板检测问题的关键在于使检测区域避开 盲区。从这方面考虑,使用延迟探头也是可行的。我 们采用美国Panametrics公司生产的M 201延迟探 头(5M Hz,6mm ), 试验表明,可以清晰地分辨出厚 度为1. 8mm引线的底面脉冲(图 3) 。 图3 2. 2 检测灵敏度 由于延迟探头的延迟块本身会产生反射脉冲 (图4),因此采用延迟探头时,检测灵敏度受到一定 限制。 对于成组焊接的引线,为了检出下部几层钎焊 缝中的缺陷,还必需采用常规直探头进行检测。 采用延迟探头时,调节仪器增益,使探头延迟块 的反射波幅为荧光屏满刻度的2
7、0%左右,以此作为 探伤灵敏度。试验表明,在此灵敏度下,位于第五层 图4 钎焊缝(深度约9mm)中的缺陷也能检出。这一深度 已属常规直探头检出范围,因此综合使用延迟探头 和常规直探头,检测范围可覆盖整组引线的钎焊缝。 用常规直探头时,检测灵敏度可用底波调节。 3 实际检测 采用上述检测方法及条件,我们对该变压器的 三相低压线圈共21组引线的钎焊缝进行了检测。 图4所示为使用延迟探头检测时,无缺陷钎焊 缝的波形。可以看出,当钎焊缝中无缺陷时,钎料层 界面产生的反射在探伤仪上根本反映不出来。 图 5a 和b分别为用延迟探头检测到的位于第 一和第五层钎焊缝中缺陷的波形,图6则为用常规 (a) (b)
8、 图5 图6 (下转第90页) 47 陈朝阳:大型变压器低压线圈引线钎焊缝的超声波检测 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准搜搜网 提供各类标准行业资料免费下载 一的教材进行培训,上岗前的培训时间一般10天, 上岗后每2年复训一次,复训时间不少于5天。 ” 4. 2 放射工作人员的健康检查 规定 第23条规定,“对放射工作人员的健康 检查,应根据卫生部发布的 预防性健康检查管理办 法 及有关标准进行检查和评价。 放射工作人员上岗 后12年进行一次健康检查,必要时可增加检查次 数。
9、” 规定 第36条规定,“放射工作人员按本规定 在接受健康检查、 治疗、 休假疗养或已患职业性放射 病住院检查、 治疗期间,保健津贴、 医疗费用按国家 有关规定执行。 ” 4. 3 放射工作人员的保健津贴 规定 第33条规定,“放射工作人员的保健津 贴按照国家和地方的有关规定执行。 临时调离放射工作岗位者,可继续享受保健津 贴,但最长不超过3个月。 正式调离放射工作岗位者,可继续享受保健津 贴一个月,从第二个月起停发。 ” 答复 中说,目前,国家统一规定的标准仍是 1979年卫生部、 财政部、 国家劳动总局联合颁发的 医疗卫生津贴试行办法(近年,对保健津贴标准, 许多省、 市、 行业都作了调整
10、)。 4. 4 放射工作人员的健康休假 规定 第34条规定,“根据工作场所类别与从 事放射工作时间长短,在国家规定的其它休假外,放 射工作人员每年可享受保健休假24周。 对从事放 射工作满20年的在岗人员,可由所在单位利用休假 时间安排24周的健康疗养。享受寒、 暑假的放射 工作人员不再享受保健休假。 ” 答复 说,放射工作人员的健康休假时间长短, 由各放射工作单位根据第34条规定的原则决定。 4. 5 放射工作人员的工龄计算 规定 第35条规定,“放射工作人员的工龄计 算,按国家的有关规定执行。 ” 答复 中说,所说的 “国家的有关规定” 主要是 1953年颁发的 中华人民共和国劳动保险条例
11、(只 限于退职养老计算工龄)、1965年劳动部(65)中劳 薪字第248号文(现仍有效,按此规定,从事X射线 工作一年可以计算为一年零六个月的工龄)以及 1978年6月2日国务院国发1978104号 关于工 人退休、 退职的暂行办法 。 答复 中说,放射工作人员按折算的工龄享受 国家规定的相应养老待遇(主要指退休金)。 详细规定以及其它问题请见有关标准、 法规和 文件。(郑世才) (上接第61页) 5 结论 (1)垂直入射超声波在金属平行板夹层面的反 射和透射是复杂而有规律的。 (2)对接触式探伤的耦合剂层和中间极薄夹层 进行简化处理后,只剩下夹层和底面两种系列的回 波,超声波的传播规律更为简
12、明。 (3)塑料造粒模板探伤实际应用表明,本文导 出的回波强度公式能够准确描述钎缝的质量状况, 其中对耦合剂层和中间夹层(钎缝)的简化处理与实 际探伤结果相符。 参考文献 1 American Society for M etals . M etals Handbook(Vol . 11) Nondestructive Inspection and Q uality Control . 8th ed. , Ohio: M etals Park, 1976. 251- 260 2 宋洪伟.中国机械工程学会焊接学会第八次全国焊接会 议论文集(第2卷 ), 北京:机械工业出版社, 1997. 411
13、 3 刘祖常,程振江.无损检测, 1992, 14(2): 45- 48 收稿日期: 1998211216 (上接第74页) 直探头检测到的位于第八层钎焊缝中缺陷的波形。 由以上结果可见,超声波方法用于低压线圈引 线钎焊缝的检测是十分有效的,同时,由于延迟探头 的使用,即使位于第一层钎焊缝(深度约1. 8mm)中 的缺陷也能有效检出。而综合使用延迟探头和常规 直探头,检测范围可覆盖整组引线的钎焊缝。 4 结论 理论分析及实际检测结果表明,超声波方法用 于大型变压器低压线圈引线钎焊缝的检测是行之有 效的,而延迟探头和常规直探头的综合应用,不仅解 决了厚度很薄的引线的钎焊缝检测问题,还可对成 组焊接的引线钎焊缝进行全面检测。 参考文献 1 超声波探伤 编写组.超声波探伤.北京:劳动人事出版 社, 1989. 20 2 克劳特克洛默J等.超声波检测技术.广州:广东科技出 版社, 1984. 273 收稿日期: 1998206226 09 郑世才:关于辐射防护与放射工作人员健康管理 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准搜搜网 提供各类标准行业资料免费下载