无损检测技术在变压器金属焊接件检测中的应用

无损检测技术在变压器金属焊接件检测中的应用

刘志广

特变电工股份有限公司新疆变压器厂 新疆昌吉 831100

摘要：随着我国输变电技术的发展，变压器的尺寸和重量也越来越大型化。焊接作为变压器制造过程中最为重要的一个步骤，焊接质量直接影响着变压器在运输、安装以及使用中的安全。如果存在焊接质量问题，必然会导致变压器在使用中引发巨大安全事故，因此文章围绕无损检测技术探究了其在变压器金属焊接件检测中的应用，以期进一步促进变压器焊接质量的提升，为电力运行安全提供更为可靠的保障。

关键词：变压器金属焊接；无损检测技术；应用研究

1超声无损检测技术在变压器金属焊接件中应用方向

1.1检测金属焊接中存在的宏观缺陷

在具体变压器金属焊接中，宏观问题多是由于金属材料存在物理性能因素所导致的，比如材料的厚度、长度、平整度等等，如果没有按照变压器制造的标准要求进行厚度、长度、平整度等的控制，必然会影响焊接工作质量。与此同时，焊接金属的过程中，由于温度非常高，部分金属材料的性质可能因温度影响而出现变化，尤其对于熔点低的材料，极易在焊接高温作用下出现厚度、长度的变化，再或者焊料在焊接中附着到了加工面上，也会致使焊接金属的厚度出现变化。而利用无损检测技术就可以全面检测焊接质量，及时找出金属焊接面是否存在质量问题，并利用不同焊接方法来调整焊接口的形态，从而为后续无损检测工作的开展奠定良好基础，确保能够准确完整的实现对变压器金属焊接件的检测，保证变压器质量。

1.2检测金属焊接中存在的微观缺陷

微观缺陷的检测难度非常大，所以在变压器焊接中必须通过各种无损检测技术对其进行精准识别，切实保证焊接质量，避免变压器在使用中出现质量和安全隐患。通过调查分析可知，微观缺陷多是由于焊接工艺或者技术等方面存在问题，因为在焊接作业中必须严格按照既定工艺要求，对焊接的温度、环境等进行严格管控，否则就可能出现下述情况：第一，严格管控焊接温度，因为在高温状态下，金属材料可能因融化而出现性能性质的变化，导致其内部组织结构发生改变，就会严重影响金属材料应有的物理化学性能，焊接加工结果^[1]；第二，焊接过程中，和环境所带来的影响相对较大，尤其对于精密的零部件在焊接中，更需要严格控制焊接环境条件，例如氧供应量，如果在焊接中氧供应量过高，极有可能导致焊接加工金属件出现氧化反应，进而破坏其原有性质。所以在焊接过程中需要通过无损检测技术，全面准确的检测焊接件中有无微观缺陷，并依据相应的变压器焊接标准对其焊接质量进行客观评估，确保变压器质量的合格达标。

2变压器金属焊接件检测中的常用无损检测技术

2.1A型脉冲式超声波检测

A型脉冲式超声波检测（UT）方法多应用在对变压器油箱主体相应焊接位置接头的检测，比如箱盖、箱壁等等，焊接板的厚度一般在8~40毫米。在现阶段焊接技术发展极其迅速，埋弧自动焊接作为当下先进的焊接技术，在变压器油箱主体平板接头焊接中得到了普遍应用，该方法不仅抗干扰性强，不容易受到焊接人员能力水平等的影响，能够具备稳定的焊接质量，但是在具体环节中，必须严格按照要求进行焊接参数的设置，确保参数设置的合理科学，否则就会出现面状缺陷。对于该类缺陷UT检测有着非常高的检出率，同时还能够准确测量缺陷的位置及尺寸大小，从而为修复工作提供了极大便利。但是该方法的记录信号能力相对较差，并不能够对整个检测过程中的信号进行全方位的记录。

2.2衍射时差法超声波检测

衍射时差法超声波检测（TOFD）作为当下最先进的超声检测技术，其是通过超声波以及缺陷位置产生的衍射波来准确判定缺陷情况，通常情况下都会分别设置发射和接收两个探头，就可以有效避免由于镜面反射对衍射波信号造成干扰。而对于所选择的探头必须具备较大的扩散角，宽频带、窄脉冲，并且只发射纵波，这样才可以确保检测的准确度。与此同时，该技术在应用中具备全程记录检测信号和大批量处理信号的功能，与UT技术相比，功能性更强。然而该技术的可靠性有待提升，一般只能用于检测变压器油箱厚板区域的检测。

2.3低磁钢焊缝超声波检测技术

低磁钢（20Mn23Al）是制作变压器的最常用材料，并且其在加工制造中对于拼接焊缝的要求和标准非常高，必须具备足够的强度。但是低磁钢中的锰、铝含量相对较高，所以在焊接接缝产生气孔夹渣等问题的概率相对较高，并且由于其焊缝晶粒立径较大、组织分布不均匀，所以利用UT检测的准确度相对较差，难以精准定位焊缝缺陷。所以在现阶段一般都会选择目视（VT）或渗透（PT）的方法进行检测，但是上述方法多用于检测外部缺陷，而内部缺陷则需要利用射线（RT）检测，而该方法成本高效率低。因此在当下经过反复试验研究低磁钢焊缝与超声波衰减等相关参数间的关系及影响，可以通过双晶纵波斜探头来代替以往所用的单晶探头，同时制作定的标准对比试块，用于在检测中对探头的灵敏度、检测仪器等进行校准，并绘制相应的距离－波幅曲线，这样就可以克服超声检测在检测低磁钢时所存在的杂波干扰、定位不准确等方面的问题。然而该方法在具体应用中，探头K值、波形等条件都有着相应的固定限制，所以该方法一般只适用于厚度在10~50毫米间的焊缝，如果将其应用于10毫米以下的焊缝，则会出现较大误差。

2.4渗透检测

渗透检测非常适合检测变压器邮箱角焊缝、千斤顶支架、吊轴等区域的焊接缺陷。现阶段常用的是喷灌式渗透检测剂，其操作非常简单，非常适合应用于现场作业，在具体应用中需要对焊接位置涂抹渗透液，然后结合渗透方式，对该区域的渗透性密度等开展准确分析，后根据分析结果来判定焊接质量，比如裂缝、缝隙等问题，在渗透液涂抹在其表层后就能够迅速呈现相应的表征^[3]。然而该方法在应用中易受外界条件因素的影响，所以在具体应用中需要综合考虑现场检测条件并尽可能营造合适的检测环境和条件，以此来确保检测结果的准确性。

2.5荧光检测

对于变压器双面密封焊的焊缝，荧光检测具备极好的应用效果。在该方法应用时，需要在角焊缝单面焊接后，将荧光渗透剂涂抹在另一侧未焊接处，静置8小时后，通过荧光探伤灯对焊接侧的角焊缝进行检测，如果在探伤灯的照射下出现黄绿色的条纹或者斑点，就说明该区域存在渗漏点，需及时进行返修，而经检测不存在渗漏点后，则需要通过切割火焰将荧光渗透剂烘烤消除，然后在对该侧进行焊接。大量实践研究发现，与气泡泄漏检测相比，荧光检测的灵敏度和检测效率更高。

2.6射线检测

对于变压器铁芯拉板、拉带等位置的焊缝检测，一般多采用射线检测，并不采用UT检测，因为该位置处的钢板厚约在6~10毫米，如果采用UT检测，会出现较强的杂波干扰，检测准确度相对较低。与此同时，拉板拉带的承重非常大，需具备更加高强度的焊接质量，所以在射线检测过程中，需要通过激光或者扫描等方法仔细检测焊接点的内部组织，直接成像，通过专业科学的计算方式，对焊接结构的性能质量进行评估判定，避免遗留焊接质量问题。

结束语

综上所述，现阶段电力系统的负荷负载越来越高，这就对变压器的可靠性提出了更加严格的要求，变压器金属结构的焊接质量直接关系其投入使用后的安全性和运行效果，所以在现阶段，变压器制作过程中需要合理应用各种无损检测技术做好对变压器焊接中各种质量问题的排查处理，杜绝任何质量问题和安全隐患。

参考文献

[1]庞聪.试论金属材料焊接中超声无损检测技术的应用［J］.世界有色金属，2017，（11）：258-259.

[2]马俊.超声无损检测技术在金属材料焊接缺陷检测中的应用[J].中国金属通报，2019(3):195-196.

[3]颉栋.超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用[J].冶金与材料，2018,38(6):98+100.