Ультразвуковой контроль электрических изоляторов

Электрический изолятор – непростой объект для неразрушающего контроля. Чаще всего они выполняются из фарфора. Общий вид изолятора дан на рисунке 1.

Рисунок 1 – Общий вид изолятора

Основными дефектами в фарфоровых изделиях являются: раковины, трещины, включения, нарушение связей в материале и гидрофильность (способность к поглощению влаги).

Фарфор в первую очередь контролируется с помощью ультразвуковых методов. Насыщенная водой сырая масса для производства фарфора достаточно прозрачна для частот 0,5…2,5 МГц. Обожжённый фарфор по своим акустическим свойствам близок к сталям. Рабочая частота для контроля обожжённого фарфора равна 5 МГц, контролируемая толщина достигает аж 5 метров. Обжиг фарфора даёт уменьшение пористости и увеличение скорости звука.

Раковины в фарфоре образуются в продольном направлении и имеют сложную форму. Раковины снижают электрическую и механическую прочности изолятора. Такие дефекты можно обнаружить с помощью контактного эхо-метода на частотах 2…5 МГц. Контроль изоляторов осуществляется как в продольном, так и в поперечном направлениях, что даёт лучшую выявляемость раковин. Кроме того, в поперечном контроле убираются мешающие сигналы от юбок изолятора.

   Поры представляют опасность только в том случае, если они образуют скопления и выходят на поверхность. Поры можно выявить по увеличению затухания и изменению скорости звука. Измерение затухания – трудоёмкий процесс на практике, поскольку любое нарушение акустического контакта приводит к неправильным показаниям, поэтому наличие пористости определяется измерению скорости в определённом направлении, продольном или поперечном.

Гидрофильность – это местный дефект на конце изолятора, поэтому необходимо проводить контроль в поперечном направлении.

Трещины вызываются внутренними напряжениями, они имеют гладкие поверхности и могут быть обнаружены лишь при условии нормального падения на дефект звукового пучка. Трещины в цилиндрических стенках можно выявить наклонными совмещёнными преобразователями, а трещины в слое глазури – поверхностными волнами. Однако если трещина наклонная, то лучше всего использовать прямой совмещённый преобразователь с широкой диаграммой направленности, установленный на торце.

Рисунок 2 – Контроль наклонных трещин в стенке

Трещины под шапкой являются следствием перегрузки при испытаниях на растяжение. Для контроля трещин под шапкой используют преобразователи с малым углом наклона, сканируют поверхность между шапкой и юбкой. Признак трещины – раздвоение эхосигнала от края изолятора. 

Рисунок 3 – Контроль трещины под шапкой. 1 - изолятор; 2 – цемент; 3 – шапка; 4 - трещины