專(zhuān)利名稱(chēng)：針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲導(dǎo)波檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波 檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
電力鐵塔是電力傳輸工程中的重要設(shè)備。固裝在地面上的電力鐵塔主要由 角鋼連接構(gòu)成并具有一定的防風(fēng)、防雨、抗覆冰以及防腐蝕等能力，以保證 電力傳輸?shù)恼９ぷ鳌Ｔ陔娏﹁F塔的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，角鋼在經(jīng)受一定的風(fēng) 吹曰曬以及空氣中各種有害物質(zhì)的侵襲后會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂紋或被腐蝕等 情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生電力鐵塔倒塔事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了消除這 種安全隱患，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)電力鐵塔的角鋼進(jìn)行檢測(cè)以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并釆取有效的 補(bǔ)救措施，防止電力鐵塔倒塔事故的發(fā)生。因此，迫切需要一種對(duì)電力鐵塔 上的角鋼進(jìn)行簡(jiǎn)單、可靠、快速的檢測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種簡(jiǎn)單、可靠、快速 的針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，該方法包括下述步驟
(1) .選擇超聲波探傷儀激勵(lì)信號(hào)為單音信號(hào)，靈敏度余量》110dB，采
樣頻率》60MHz，記錄波形^100幅，顯示刷新頻率^60Hz，聲速范圍為1000 7000m/ s;
(2) ,選擇超聲導(dǎo)波探頭檢測(cè)頻率為0. 3MHz lMHz，晶片為20X20腿， 聲速軸線水平偏離角《2。，靈敏度誤差《士2dB;
(3) .制作對(duì)比試塊選擇與被檢測(cè)角鋼相同尺寸并具有相似的化學(xué)成分、 表面狀況、熱處理狀態(tài)和聲學(xué)性能的角鋼作為對(duì)比試塊，并在對(duì)比試塊上沿 其橫向表面制作一人工缺陷槽；
(4) .制作距離-波幅曲線在對(duì)比試塊的人工缺陷槽與最大探測(cè)距離之間 選擇測(cè)試點(diǎn)，使用超聲導(dǎo)波探頭找出所有測(cè)試點(diǎn)的最高波回波并制作距離-波 幅曲線；
(5) .掃查在被檢測(cè)角鋼表面打磨出一平整的探頭移動(dòng)區(qū)域并涂抹耦合劑，使用超聲導(dǎo)波探頭沿該探頭移動(dòng)區(qū)域橫向移動(dòng)進(jìn)行掃查；
(6).缺陷定位如果回波信號(hào)幅度大于等于對(duì)比試塊的距離-波幅曲線，
則判定為此項(xiàng)檢驗(yàn)不合格；如果整根角鋼的所有回波信號(hào)幅度均低于對(duì)比試 塊的距離-波幅曲線，則判定為此項(xiàng)檢驗(yàn)合格。
而且，所述的人工缺陷槽的制作方法在對(duì)比試塊上的橫向表面上切割一 槽深為lram的人工缺陷槽，該人工缺陷槽與對(duì)比試塊一端的距離^200ram，該 人工缺陷槽與對(duì)比試塊另一端的距離》一次最大探測(cè)距離+ 100mm。
而且，在對(duì)比試塊上選擇測(cè)試點(diǎn)的方法測(cè)試點(diǎn)的數(shù)量》5，超聲導(dǎo)波探 頭前方對(duì)準(zhǔn)對(duì)比試塊的人工缺陷槽且第一測(cè)試點(diǎn)位于距離人工缺陷槽的L/5 處，其中，L為最大探測(cè)距離，最后一測(cè)試點(diǎn)位于最大探測(cè)距離處，其他測(cè)試 點(diǎn)均位于第一測(cè)試點(diǎn)和最后一測(cè)試點(diǎn)之間。
而且，所述的超聲波探傷儀的激勵(lì)信號(hào)，采用寬脈沖窄頻帶的激勵(lì)信號(hào)。
而且，所述的超聲導(dǎo)波探頭采用檢測(cè)頻率為lMHz的探頭。
而且，所述的超聲導(dǎo)波探頭的聲束入射角度為45度。
而且，所述的超聲導(dǎo)波探頭采用增益6dB作為探傷靈敏度。
而且，所述的耦合劑為機(jī)油。
而且，所述的探頭移動(dòng)區(qū)域的橫向長(zhǎng)度為角鋼一側(cè)表面的寬度，其縱向 長(zhǎng)度大于超聲導(dǎo)波探頭的長(zhǎng)度。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
1. 本檢測(cè)方法利用超聲導(dǎo)波在電力鐵塔角鋼中的傳播特性以及缺陷回波 反射信號(hào)，可以快速、準(zhǔn)確地完成對(duì)電力鐵塔角鋼的無(wú)損檢測(cè)。在檢測(cè)時(shí)， 只需將超聲導(dǎo)波探頭放在被檢測(cè)角鋼表面的一點(diǎn)上即可實(shí)現(xiàn)對(duì)整根角鋼的檢 測(cè)，該檢測(cè)方法不僅能夠?qū)Φ孛嬉陨系慕卿撨M(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)對(duì)于超聲導(dǎo)波探 頭無(wú)法接觸但部分外露的埋地部分也可以進(jìn)行檢測(cè)。本方法解決了電力鐵塔 角鋼檢測(cè)困難的難題，在一定程度上降低了因角鋼材料損傷而導(dǎo)致倒塔事故 發(fā)生。
2. 本檢測(cè)方法在檢測(cè)時(shí)，只需對(duì)角鋼的一小塊區(qū)域進(jìn)行表面平整處理即 可完成對(duì)整根角鋼的檢測(cè)，不需要對(duì)整根角鋼進(jìn)行表面平整處理，節(jié)約了檢 測(cè)時(shí)間，具有操作簡(jiǎn)單、快速、高效的特點(diǎn)，節(jié)約了檢測(cè)成本，不但可以應(yīng) 用于電力鐵塔角鋼材料的入網(wǎng)驗(yàn)收，也可以應(yīng)用于電力鐵塔運(yùn)行過(guò)程中的在 線檢查。
3. 本檢測(cè)方法較好地解決了超聲導(dǎo)波檢測(cè)中頻散對(duì)導(dǎo)波檢測(cè)的影響，既 可以檢測(cè)出對(duì)于電力鐵塔角鋼有較大危害的橫向面缺陷和體積形缺陷，同時(shí) 也可根據(jù)回波的情況評(píng)價(jià)角鋼的腐蝕情況，解決了影響電力鐵塔最主要材料損傷因素帶來(lái)的安全問(wèn)題。
4.本發(fā)明使用超聲探測(cè)儀并配合專(zhuān)用超聲導(dǎo)波探頭，激發(fā)出指定模態(tài)的 超聲導(dǎo)波，用于電力鐵塔角鋼的無(wú)損檢測(cè)，具有簡(jiǎn)單、快速、安全可靠的特 點(diǎn)，本發(fā)明對(duì)于保證電力鐵塔和輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重大的意義。


圖1是被檢測(cè)角鋼表面的探頭移動(dòng)區(qū)域示意圖2是對(duì)比試塊上的人工缺陷槽和測(cè)試點(diǎn)狀態(tài)示意圖3是超聲導(dǎo)波探頭結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述。
一種針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，主要是使用超聲探傷儀及超 聲探頭對(duì)角鋼進(jìn)行檢測(cè)，其具體步驟如下
1. 選擇超聲波探傷儀其產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)為單音信號(hào)，優(yōu)選采用寬脈沖
窄頻帶的激勵(lì)信號(hào)，靈敏度余量》110dB，釆樣頻率》60MHz，可記錄波形^100 幅，顯示刷新頻率》60Hz，聲速范圍為1000 7000m/s;超聲探傷儀通常具 有可記錄功能并具有通信接口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)和波形的交換處理，也可以 連接打印機(jī)相連接，直接進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果的輸出。
2. 選擇超聲導(dǎo)波探頭其檢測(cè)頻率為0.3MHz lMHz，優(yōu)選檢測(cè)頻率為lMHz 的探頭，當(dāng)被測(cè)角鋼的表面腐蝕較嚴(yán)重時(shí)，需要選擇較低頻率；探頭晶片為 20X20mm的晶片，探頭聲速軸線水平偏離角《2° ，探頭靈敏度誤差《士2dB， 超聲導(dǎo)波探頭的聲束入射角度為45度，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，超聲導(dǎo)波探頭采用增 益6dB作為探傷靈敏度。
3. 制作對(duì)比試塊選擇與被檢測(cè)角鋼相同尺寸并具有相似的化學(xué)成分、 表面狀況、熱處理狀態(tài)和聲學(xué)性能的角鋼作為對(duì)比試塊，該對(duì)比試塊不得含 有影響探傷設(shè)備綜合性能檢測(cè)的自然缺陷；如圖2所示，在對(duì)比試塊3上沿 其橫向表面制作一人工缺陷槽5:為了防止對(duì)比試塊的端面對(duì)人工缺陷回波的 影響，在對(duì)比試塊上的橫向表面選擇線切割方式上切割一槽深為lmm的人工 缺陷槽，該人工缺陷槽與對(duì)比試塊一端的距離^200mm，該人工缺陷槽與對(duì)比 試塊另一端的距離》一次最大探測(cè)距離+ 100ram。
4. 制作距離-波幅曲線在對(duì)比試塊的人工缺陷槽與最大探測(cè)距離之間選 擇測(cè)試點(diǎn)，其具體方法為測(cè)試點(diǎn)的數(shù)量》5，超聲導(dǎo)波探頭4前方對(duì)準(zhǔn)對(duì)比 試塊的人工缺陷槽且第一測(cè)試點(diǎn)位于人工缺陷槽的L/5處，其中，L為最大探 測(cè)距離，最后一測(cè)試點(diǎn)為最大探測(cè)距離處，其他測(cè)試點(diǎn)均位于第一測(cè)試點(diǎn)和最后一測(cè)試點(diǎn)之間；在確定測(cè)試點(diǎn)后，使用超聲導(dǎo)波探頭找出所有測(cè)試點(diǎn)的 最高波回波并制作距離-波幅曲線。
5. 掃査如圖1所示，在被測(cè)角鋼1的表面上打磨出一平整的探頭移動(dòng) 區(qū)域2，以去除被測(cè)角鋼表面較厚的漆層和銹蝕，該區(qū)域的橫向長(zhǎng)度為角鋼一 側(cè)表面的寬度，其縱向長(zhǎng)度大于超聲導(dǎo)波探頭的長(zhǎng)度，其長(zhǎng)度通常在100mm。 經(jīng)打磨平整的角鋼表面能更好地與超聲導(dǎo)波探頭的接觸和聲耦合，然后涂抹 耦合劑機(jī)油，使用超聲導(dǎo)波探頭沿該探頭移動(dòng)區(qū)域橫向移動(dòng)進(jìn)行掃查，使用 超聲導(dǎo)波探頭沿角鋼橫向表面移動(dòng)進(jìn)行掃査，當(dāng)掃查時(shí)如遇問(wèn)題可做適當(dāng)停 留或通過(guò)前后移動(dòng)對(duì)回波進(jìn)行判斷，直至超聲導(dǎo)波移動(dòng)到指定位置后，掃査 完畢。
6. 缺陷定位如果回波信號(hào)幅度大于等于對(duì)比試塊的距離-波幅曲線，則
判定為此項(xiàng)檢驗(yàn)不合格；如果整根角鋼經(jīng)檢驗(yàn)所有回波信號(hào)幅度均低于對(duì)比 試塊的距離-波幅曲線，則判定為此項(xiàng)檢驗(yàn)合格。
通過(guò)上述步驟即可完成對(duì)電力鐵塔角鋼的橫向面缺陷和體積形缺陷，同時(shí) 也可根據(jù)回波的情況評(píng)價(jià)角鋼的腐蝕情況。
本發(fā)明所使用的超聲導(dǎo)波探頭為專(zhuān)用探頭，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括長(zhǎng) 方形金屬殼體13、同軸電纜插座6、防護(hù)底面14、阻尼塊9、壓電晶片IO、 斜楔塊11，在金屬殼體上表面及一側(cè)面形成的斜端面7上固裝一同軸電纜插 座，該同軸電纜插座可通過(guò)同軸電纜與超聲波發(fā)生器相連接進(jìn)行信號(hào)的傳遞。 在金屬殼體的底部安裝一防護(hù)底面與金屬殼體形成一密封腔體，在密封腔體 內(nèi)的防護(hù)底面上安裝一三角形的斜楔塊，該防護(hù)層底面為有機(jī)玻璃起到對(duì)斜 楔塊的保護(hù)作用，延長(zhǎng)超聲導(dǎo)波探頭的使用壽命，該三角形的斜楔塊的底面 與防護(hù)底面安粘貼在一起，在與同軸電纜插座相對(duì)的斜楔塊斜面上貼裝一壓 電晶片，該壓電晶片的兩極分別通過(guò)兩條電纜線8與同軸電纜插座兩極相連， 壓電晶片所生成的聲束入射角a為45度，在壓電晶片的上表面上安裝一阻尼 塊，該阻尼塊由環(huán)氧樹(shù)脂與鎢粉混合制成，在密封腔體內(nèi)的其他空間里充滿 了吸聲材料，該吸聲材料為軟木。本超聲導(dǎo)波探頭采用傾斜入射的方式，通 過(guò)特定的聲束入射角a度能夠激發(fā)出指定模態(tài)的導(dǎo)波，從而在電力鐵塔角鋼 中激發(fā)出適合檢測(cè)的指定模態(tài)的導(dǎo)波，通常電力鐵塔角鋼的厚度為4-8cm，因 此，通過(guò)斜楔塊與壓電晶片的安裝關(guān)系形成45度的聲束入射角a 。安裝在壓 電晶片上表面的阻尼塊使用環(huán)氧樹(shù)脂與鎢粉混合制成的材料，該材料具有吸 聲性能良好且可任意調(diào)節(jié)配比，能夠獲得不同的聲阻抗與吸聲效果，從而得 到寬脈沖窄頻帶的導(dǎo)波，使得激勵(lì)接收效果最佳。安裝在斜楔塊上的壓電晶 片采用PZT5壓電晶片，其性能參數(shù)為密度P-7700 kg/m3，壓電應(yīng)變常數(shù)d31=-195X10—12C/N，機(jī)電耦合系數(shù)k二0.73，損耗因子tg 5 二O. 015，該壓電晶 片尺寸為20X20腿，探頭頻率選擇lMHz。
需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因 此本發(fā)明并不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，如使用本方法檢測(cè)插接式管座角 焊縫的其他缺陷，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特征在于該方法包括下述步驟(1). 選擇超聲波探傷儀激勵(lì)信號(hào)為單音信號(hào)，靈敏度余量≥110dB，采樣頻率≥60MHz，記錄波形≥100幅，顯示刷新頻率≥60Hz，聲速范圍為1000～7000m/s；(2). 選擇超聲導(dǎo)波探頭檢測(cè)頻率為0.3MHz～1MHz，晶片為20×20mm，聲速軸線水平偏離角≤2°，靈敏度誤差≤±2dB；(3). 制作對(duì)比試塊選擇與被檢測(cè)角鋼相同尺寸并具有相似的化學(xué)成分、表面狀況、熱處理狀態(tài)和聲學(xué)性能的角鋼作為對(duì)比試塊，并在對(duì)比試塊上沿其橫向表面制作一人工缺陷槽；(4). 制作距離-波幅曲線在對(duì)比試塊的人工缺陷槽與最大探測(cè)距離之間選擇測(cè)試點(diǎn)，使用超聲導(dǎo)波探頭找出所有測(cè)試點(diǎn)的最高波回波并制作距離-波幅曲線；(5). 掃查在被檢測(cè)角鋼表面打磨出一平整的探頭移動(dòng)區(qū)域并涂抹耦合劑，使用超聲導(dǎo)波探頭沿該探頭移動(dòng)區(qū)域橫向移動(dòng)進(jìn)行掃查；(6). 缺陷定位如果回波信號(hào)幅度大于等于對(duì)比試塊的距離-波幅曲線，則判定為此項(xiàng)檢驗(yàn)不合格；如果整根角鋼的所有回波信號(hào)幅度均低于對(duì)比試塊的距離-波幅曲線，則判定為此項(xiàng)檢驗(yàn)合格。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特 征在于所述的人工缺陷槽的制作方法在對(duì)比試塊上的橫向表面上切割一 槽深為lmm的人工缺陷槽，該人工缺陷槽與對(duì)比試塊一端的距離》200mm，該 人工缺陷槽與對(duì)比試塊另一端的距離》一次最大探測(cè)距離+ 100mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特 征在于在對(duì)比試塊上選擇測(cè)試點(diǎn)的方法測(cè)試點(diǎn)的數(shù)量》5，超聲導(dǎo)波探頭 前方對(duì)準(zhǔn)對(duì)比試塊的人工缺陷槽且第一測(cè)試點(diǎn)位于距離人工缺陷槽的L/5處， 其中，L為最大探測(cè)距離，最后一測(cè)試點(diǎn)位于最大探測(cè)距離處，其他測(cè)試點(diǎn)均 位于第一測(cè)試點(diǎn)和最后一測(cè)試點(diǎn)之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特 征在于所述的超聲波探傷儀的激勵(lì)信號(hào)，采用寬脈沖窄頻帶的激勵(lì)信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特 征在于所述的超聲導(dǎo)波探頭采用檢測(cè)頻率為lMHz的探頭。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法， 其特征在于所述的超聲導(dǎo)波探頭的聲束入射角度為45度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特征在于所述的超聲導(dǎo)波探頭采用增益6dB作為探傷靈敏度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1任一項(xiàng)所述的針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特征在于所述的耦合劑為機(jī)油。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1任一項(xiàng)所述的針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特征在于所述的探頭移動(dòng)區(qū)域的橫向長(zhǎng)度為角鋼一側(cè)表面的寬度， 其縱向長(zhǎng)度大于超聲導(dǎo)波探頭的長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明屬于超聲導(dǎo)波檢測(cè)領(lǐng)域中的一種針對(duì)電力鐵塔角鋼的超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其主要技術(shù)特點(diǎn)是選擇超聲波探傷儀及超聲導(dǎo)波探頭，選擇對(duì)比試塊并在對(duì)比試塊上制作一人工缺陷槽，通過(guò)對(duì)比試塊制作距離-波幅曲線，在被檢測(cè)角鋼表面打磨出一平整的探頭移動(dòng)區(qū)域并涂抹耦合劑，使用超聲導(dǎo)波探頭沿該探頭移動(dòng)區(qū)域橫向移動(dòng)進(jìn)行掃查，根據(jù)回波信號(hào)幅度與距離-波幅曲線的關(guān)系，判斷被測(cè)角鋼是否合格。本發(fā)明使用超聲探測(cè)儀并配合專(zhuān)用超聲導(dǎo)波探頭，激發(fā)出指定模態(tài)的超聲導(dǎo)波，用于電力鐵塔角鋼的無(wú)損檢測(cè)，具有簡(jiǎn)單、快速、安全可靠的特點(diǎn)，本發(fā)明對(duì)于保證電力鐵塔和輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重大的意義。
文檔編號(hào)G01N29/04GK101509899SQ200910068160
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者于麗達(dá), 箏 杜, 崇 馬 申請(qǐng)人:天津市電力公司