铝质高压绝缘子超声无损表征实验研究

摘要

高压绝缘子是输电线路和变电站的重要组成部分，绝缘子运行的可靠性一直是输变电工程安全运行的关键因素之一。作为绝缘子主体部分的瓷件，其特性和质量又直接决定了绝缘子的运行可靠性。近年来频繁发生的绝缘子断裂事故，给国民经济生产带来无法估量的损失，如何对绝缘子性能进行表征与评价，从而提高产品质量已成为人们关注的重大问题。 本文介绍了瓷绝缘子的制造工艺、显微组织和性能要求等，进而分析了显微组织对绝缘子性能的影响，并综述了目前常用的组织特征表征方法，重点介绍了超声无损表征法，简述了其在表征材料密度、弹性模量、孔隙率等特性中的应用。由于材料性能与组织紧密相关，而声学参量(声速、声衰减等)是由材料的组织所决定，相对于有损检测方法，超声表征材料组织及性能的优越性和实用性愈受人们的重视。但是由于陶瓷材料一般组织不均匀且多相混合，且超声波在其组织中传播时衰减比较严重，超声信号影响因素复杂，各声学参量的提取精度不高，为超声表征材料组织或性能带来了困难。 本文以铝质高压电瓷坯样为研究对象，分别采用超声脉冲水浸线聚焦回波检测技术及直接接触法进行了测试分析。获得了烧成温度为1230℃、1260℃、1290℃的三种电瓷样品组织结构信息的纵波2.5MHz、纵波和横波2MHz超声回波信号。并研究了其声速、衰减等与三类样品组织之间的关系。分析了样品孔隙率与声速、衰减以及烧成温度之间的规律。结果表明利用超声无损表征技术可以有效表征高压绝缘子的组织特征。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 无损检测概述

1.1.1无损检测定义

1.1.2无损检测技术的应用与发展

1.2超声无损表征与评价概述

1.2.1超声波与超声无损表征

1.2.2超声无损检测的应用与发展

1.3 高压电瓷材料概述

1.3.1高压电瓷材料的研究现状

1.3.2高压电瓷材料的发展趋势

1.4.1选题背景

1.4.2研究难点

1.4.3研究思路与内容

2高压电瓷材料的组织特征与性能

2.1 高压瓷绝缘子的性能要求

2.2 电瓷材料的显微结构

2.3 电瓷材料显微结构的形成

2.4 电瓷材料显微结构与性能的关系

2.4.1 晶相与性能的关系

2.4.2玻璃相与性能的关系

2.4.3气相与性能的关系

3超声无损表征理论基础

3.1 超声波在介质中的传播

3.1.1超声波在半无限介质界面的反射与透射

3.1.2超声波在曲界面上的反射与透射

3.2声学参量

3.2.1声速

3.2.2声阻抗

3.2.3声衰减

3.3超声信号分析方法

3.3.1超声时域表征法

3.3.2超声频域表征法

4金相分析

4.1 实验样品与方法

4.1.1 实验样品

4.1.2实验方法

4.1.3水浸法测试系统及参数

4.2 XRD物相分析

4.3显微形貌

4.4组织分析

5实验结果与讨论

5.1 2.2MHz超声纵波信号功率谱分析

5.1.1 时域信号及其功率谱

5.1.2功率谱分析

5.2 2MHz超声信号分析

5.2.1 纵波及横波信号分析

5.2.3衰减系数的计算及分析

5.2.4弹性模量估算

5.2.5声速计算

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢