[发明专利]一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法及系统

权利要求书

1.一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法，其特征在于，具体步骤包括：

设置盆式绝缘子检测路径及检测点；

设定超声传播距离；

向所述盆式绝缘子施加温度载荷；

测量各检测点温度，获取所述盆式绝缘子温度分布；

获取各超声传播距离对应的超声临界折射纵波通过各检测点次表面的超声传播时间；

利用声程差法计算各检测点实际超声传播距离以及对应的超声传播时间；

根据应力超声临界折射纵波声弹性公式和环氧绝缘材料的声弹性系数，计算各检测点热应力；

根据所述检测路径和所述各检测点热应力，获取所述盆式绝缘子的热应力分布。

2.根据权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法，其特征在于，所述设置盆式绝缘子检测路径及检测点，具体包括：

选取盆式绝缘子径向区域为检测区域；

各径向检测区域沿径向等圆心角均布；

同一径向检测区域内，相邻两个检测点的间距相同。

3.根据权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法，其特征在于，所述设定超声传播距离，具体包括：

确定超声传播距离为5mm，并选用厚度为5mm、10mm的垫片；

固定所述超声传播距离；

所述垫片为与所述盆式绝缘子材料相同的环氧材料。

4.根据权利要求3所述的一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法，其特征在于，所述固定所述超声传播距离，具体包括：

将所述垫片夹在两个可变角超声纵波探头之间，以固定所述两个可变角超声纵波探头之间的距离；

改变所述垫片厚度，可改变所述两个可变角超声纵波探头之间的距离，所述超声传播距离随之改变。

5.根据权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法，其特征在于，所述向所述盆式绝缘子施加温度载荷，具体包括：

将中心导体与所述盆式绝缘子通过螺栓连接；

通过加热所述中心导体向所述盆式绝缘子施加温度载荷，向所述盆式绝缘子施加温度载荷的温度载荷增量为20℃；

施加温度载荷后的静置时间为施加温度载荷后8小时以上，以使所述盆式绝缘子各部位温度稳定。

6.根据权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法，其特征在于，所述声弹性系数为：

式中，K_L为声弹性系数，单位为μs/MPa；λ、μ为材料的二阶弹性系数(Lamé常数)，l、m为材料的三阶弹性系数(Murnaghan常数)。

7.根据权利要求1所述的一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法，其特征在于，所述声弹性公式为：

式中，σ为L_CR波传播区域内应力，单位MPa；t为某一温度载荷下L_CR波在盆式绝缘子中的传播时间，单位μs；t₀为初始温度下L_CR波在盆式绝缘子的传播时间，单位μs；L_CR波又称超声临界折射纵波。

8.根据权利要求4所述的一种GIS盆式绝缘子次表面热应力超声检测方法，其特征在于，利用声程差法计算各检测点实际超声传播距离以及对应的超声传播时间，具体包括：

在获取到其中一个厚度垫片对应的所述超声临界折射纵波通过各检测点次表面的超声传播时间后，更换不同厚度的垫片，并获取更换后的垫片对应的所述超声临界折射纵波通过各检测点次表面的超声传播时间；

所述垫片的厚度差值，即为各检测点实际超声传播距离；

所述垫片更换前和更换后，分别获取到的各检测点次表面的超声传播时间的差值，即为各检测点相应的次表面超声传播时间。