用于输电线路地角螺栓腐蚀程度的检测方法技术

本发明专利技术提供一种用于输电线路地角螺栓腐蚀程度的检测方法，包括：根据螺栓直径大小及长度，选择相控阵探头，调试相控阵仪器；将相控阵探头垂直放于待测地脚螺栓端部，边调节相控阵仪器检测范围，边旋转探头进行检测，即可；其中，所述螺栓端部为待测地脚螺栓露出钢筋混凝土基础螺栓的端面。检测输电线路地角螺栓腐蚀状况，本方法采用相控阵技术，并利用专用探头，来观察螺栓腐蚀形状情况。步骤简单、操作方便、实用性强。

Detection method for transmission line ground bolt corrosion degree

The present invention provides a method for detecting a transmission line, the corrosion degree of anchor bolts including: according to the diameter of the bolt size and length, selection of phased array probe, debugging instrument; the phased array probe vertically to be measured at the end of the anchor bolt, while adjusting the detection range of phased array instruments, while rotating probe were detected, among them, the can; the end of the bolt face test of anchor bolt bolt with reinforced concrete foundation. Detection of transmission line ground bolt corrosion, the method of using phased array technology, and using the special probe to observe the shape of bolt corrosion. The steps are simple, easy to operate and practical.

【技术实现步骤摘要】
用于输电线路地角螺栓腐蚀程度的检测方法
本专利技术属于输电线路运维领域，特别涉及用于输电线路地角螺栓腐蚀程度的检测方法。
技术介绍
输电塔是架空输电线路应用极广的一类高耸结构，输电线路作为重要的电能输送“生命线”，输电塔可靠运行具有重要的作用，通常输电塔是通过深埋于土壤内的钢筋混凝土基础根基在固定的位置，依靠地角螺栓将输电塔牢固地固定在钢筋混凝土基础上，地脚螺栓大部分掩埋于土壤下的基础内，小部分位于螺母和塔脚底板内，由于输电线路走廊长，地貌和气候环境复杂，地脚螺栓长期受潮湿环境影响，发生腐蚀作用，致使螺栓、螺母发生严重的腐蚀损伤，导致螺栓强度降低，给输电线路安全带来严重影响，由于地脚螺栓几乎全部被掩盖在螺母、底板和混凝土基础内，从外观无法观察或测量其是否发生腐蚀或发生腐蚀的程度，成为输电线路隐蔽性安全隐患。工程上通常采用相控阵技术检测紧固螺栓中的缺陷，但一般是对紧固螺栓的螺纹和退刀槽处存在的裂纹等面积型缺陷或螺栓内部存在的渣、孔、疏松等体积型缺陷进行定性检测，检测有特定的技术规范和要求，通常情况下每处缺陷范围较小，与基体有明显的边界，相控阵检测技术特征明显。分析输电塔地脚螺栓受力特点，螺母处的应力最高，离塔脚越近，对地脚螺栓的强度要求越苛刻，因此在地脚螺栓中上部发生严重腐蚀损伤时，对输电线路的安全运行将产生严重的威胁。一般情况下，地脚螺栓的腐蚀是在一定范围内产生较大面积的表面腐蚀，各处的腐蚀截面可能不完全一致，但腐蚀边界圆滑，外表面附有不同厚度的氧化皮，当输电线路服役时间长、土壤的腐蚀介质较强时，腐蚀介质通过熟化的混凝土进入基础内，在地脚螺栓较长的范围内产生严重的腐蚀，对于这种掩蔽性腐蚀缺陷，采用传统的紧固螺栓相控阵检测方法来检测这类腐蚀形貌的地脚螺栓，相控阵检测的灵敏度和准确性大大降低；而且在腐蚀段因腐蚀表面呈现凹凸不平的情况，对超声波的反射情况也不同，会造成很多反射波的损失，或偏离正常反射轨迹，形成干扰波，对检测的准确性和灵敏度造成严重影响，尤其当检测长度(探头检测端面与待检测位置之间的距离)达到300mm以上时，这一问题更为严重。因此目前还没有一种检测方法能够准确检测出地脚螺栓的腐蚀程度。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于输电线路地脚螺栓腐蚀程度的检测方法。采用相控阵技术原理，并选用对应的相控阵检测探头来检测螺栓腐蚀程度。经过实验研究和实际应用证实，该方法能够很好地检测地脚螺栓的腐蚀损伤状况。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：用于输电线路地角螺栓腐蚀程度的检测方法，包括：1)根据地脚螺栓的横截面直径和长度，选择相控阵探头；2)根据地脚螺栓的横截面直径、长度和相控阵探头的参数，制定相控阵检测工艺；3)使用同类材料制备系列地脚螺栓模拟试件，模拟试件的直径与待测地脚螺栓的直径相同；4)在模拟试件上加工地脚螺栓模拟腐蚀形貌，使地脚螺栓各模拟试件的腐蚀深度或腐蚀开口角度不同；按照已制定的相控阵工艺对地脚螺栓模拟试件进行检测，测定地脚螺栓不同腐蚀深度或腐蚀开口角度的反射波的dB数；6)拟合腐蚀深度或腐蚀开口角度与反射波的dB数的关系曲线；7)将同一相控阵探头放置于已发生腐蚀的待测地脚螺栓端面；8)检测待测地脚螺栓与地脚螺栓模拟试件相同高度处的反射波的dB数，带入步骤6)中获得的关系曲线中进行计算，获得待测地脚螺栓的腐蚀深度或腐蚀开口角度。一般的，地脚螺栓的长度为1-3m，基础上部200mm-300mm长度范围所受应力较大，对强度要求较高，因此检测该长度范围内的腐蚀状况尤为重要。但实际检测过程中由于待测地脚螺栓掩盖于底板和钢筋混凝土内，检查或现有检测技术较为困难，腐蚀引起地脚螺栓强度下降引发输电塔倾覆危险。采用本专利技术拟合的关系曲线，即可较为准确地定量检测地脚螺栓的实际腐蚀程度。优选的，所述地脚螺栓和相控阵探头的匹配关系为：直径为Φ20以下地脚螺栓采用10L16-0.3×5或5L16-0.6×10相控阵探头进行检测；直径为Φ20至Φ42的螺栓采用5L32-0.5×10探头进行检测；直径为Φ42以上的螺栓采用5L64-0.6×10探头进行检测；此时，主瓣的宽度最小，旁瓣与主瓣的比值最小、栅瓣完全消除。Φ20以下、Φ20至Φ42、Φ42以上直径与探头匹配组合根据探头面长度来选择，使探头的截面尺寸小于待检螺栓截面尺寸。特别是，由于现有地脚螺栓、相控阵探头的规格较多，在实际的检测过程中，即使可以控制其他的参数在正常范围内，还是容易显示出较多的缺陷，如出现“重影”等问题，而“重影”则容易导致检测准确度降低，容易造成误判。专利技术人以一维线性相控阵的声束指向性函数为模型，用CIVA工具编程仿真，探究了相控阵检测工艺对地脚螺栓腐蚀检测准确度的影响。经过试验发现，相控阵探头型号对不同尺寸(如地脚螺栓的横截面直径和待检测地脚螺栓的范围)的地脚螺栓的腐蚀检测准确度影响较大，如果相控阵探头与地脚螺栓的尺寸不匹配，容易产生干扰波，加剧了“重影”现象。针对特定尺寸范围的地脚螺栓使用特定的相控阵探头型号，可以明显缓解“重影”现象，使显示的图像更加清晰。可以显著降低误判的几率。同时，在定量检测时，干扰现象的缓解，可以明显提高定量检测的准确度。综上，地脚螺栓尺寸与相控阵探头良好的匹配性和特定的检测工艺，是保证定量检测的准确性的重要影响因素。优选的，待测螺栓与相控阵仪器发射电压的匹配关系为：直径为Φ20以下地脚螺栓采用40V-60V发射电压；直径为Φ20至Φ42的螺栓采用45V-75V发射电压；直径为Φ42以上的螺栓采用50V-100V发射电压。优选的，上述检测方法中，相控阵仪器的脉冲宽度为80-360ns。优选的，10L16-0.3×5或5L16-0.6×10相控阵探头的采样点为80-200个，压缩系数为20-32；5L32-0.5×10相控阵探头的采样点为150-600，压缩系数为25-55；5L64-0.6×10相控阵探头的采样点为330-650，压缩系数34-62。优选的，10L16-0.3×5或5L16-0.6×10相控阵探头的重复频率为6-12Hz；5L32-0.5×10相控阵探头的重复频率为9-20Hz；5L64-0.6×10相控阵探头的重复频率为14-30Hz。优选的，直径为Φ20以下地脚螺栓采用的声束半角为5°-20°；直径为Φ20至Φ42的螺栓采用的声束半角为15°-25°；直径为Φ42以上的螺栓采用的声束半角为20°-30°。由于相控阵探头在扫描时，扫描范围为对称的扇形，声束半角是指扫描扇形的一半对应的角度。优选的，步骤7)中，将待测地脚螺栓的端面清除杂物，使其表面粗糙度小于或等于6.3μmm。将检测面进行平整光滑处理，便于相控阵探头的自由扫查。进一步优选的，检测时，相控阵探头扫查的速度为0.01m/s，转动的角速度为1°-5°/s，探头旋转移动时，使得扫查覆盖大于探头面积的5％-20％。优选的，所述地脚螺栓的直径为Φ15-Φ50。优选的，上述检测方法，还包括在地脚螺栓的端面涂上耦合剂，将相控阵探头进行固定的步骤。耦合剂为医用超声耦合剂、甘油或机油等糊状液体。本专利技术还提供了一种检测输电线路输电塔地角螺栓腐蚀状况的工具包，包括：相控阵仪器、探头、耦合剂；其中，所述相控阵仪器的探头为10L16-0.3×5探头、5L1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测输电线路铁塔地角螺栓腐蚀状况的方法，其特征在于：1)根据地脚螺栓的横截面直径和长度，选择相控阵探头；2)根据地脚螺栓的横截面直径、长度和相控阵探头的参数，制定相控阵检测工艺；3)使用同类材料制备系列地脚螺栓模拟试件，模拟试件的直径与待测地脚螺栓的直径相同；4)在模拟试件上加工地脚螺栓模拟腐蚀形貌，使地脚螺栓各模拟试件的腐蚀深度或腐蚀开口角度不同；按照已制定的相控阵工艺对地脚螺栓模拟试件进行检测，测定地脚螺栓不同腐蚀深度或腐蚀开口角度的反射波的dB数；6)拟合腐蚀深度或腐蚀开口角度与反射波的dB数的关系曲线；7)将同一相控阵探头放置于已发生腐蚀的待测地脚螺栓端面；8)检测待测地脚螺栓与地脚螺栓模拟试件相同高度处的反射波的dB数，带入步骤6)中获得的关系曲线中进行计算，获得待测地脚螺栓的腐蚀深度或腐蚀开口角度。

【技术特征摘要】
1.一种检测输电线路铁塔地角螺栓腐蚀状况的方法，其特征在于：1)根据地脚螺栓的横截面直径和长度，选择相控阵探头；2)根据地脚螺栓的横截面直径、长度和相控阵探头的参数，制定相控阵检测工艺；3)使用同类材料制备系列地脚螺栓模拟试件，模拟试件的直径与待测地脚螺栓的直径相同；4)在模拟试件上加工地脚螺栓模拟腐蚀形貌，使地脚螺栓各模拟试件的腐蚀深度或腐蚀开口角度不同；按照已制定的相控阵工艺对地脚螺栓模拟试件进行检测，测定地脚螺栓不同腐蚀深度或腐蚀开口角度的反射波的dB数；6)拟合腐蚀深度或腐蚀开口角度与反射波的dB数的关系曲线；7)将同一相控阵探头放置于已发生腐蚀的待测地脚螺栓端面；8)检测待测地脚螺栓与地脚螺栓模拟试件相同高度处的反射波的dB数，带入步骤6)中获得的关系曲线中进行计算，获得待测地脚螺栓的腐蚀深度或腐蚀开口角度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述地脚螺栓和相控阵探头的匹配关系为：直径为Φ20以下地脚螺栓采用10L16-0.3×5或5L16-0.6×10相控阵探头进行检测；直径为Φ20至Φ42的螺栓采用5L32-0.5×10探头进行检测；直径为Φ42以上的螺栓采用5L64-0.6×10探头进行检测；此时，主瓣的宽度最小，旁瓣与主瓣的比值最小、栅瓣完全消除。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：待测地脚螺栓的规格为直径Φ15-Φ50。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：待测螺栓与相控阵仪器发射电压的匹配关系为：直径为Φ20以下地脚螺栓采用40V-60V发射电压；直径为Φ20至Φ42的螺栓采用45V-75V发射电压；直径为Φ42以上的螺栓采用50V-100V发射电压；优选的，相控阵仪器的脉冲宽度为80-360ns。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：10L16-0.3×5或...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志明，张忠文，李新梅，杜宝帅，邓化凌，赵水业，菅广营，张广成，李正利，季善浩，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，山东电力工业锅炉压力容器检验中心有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37