220 kV輸電線路耐張線夾缺陷分析

駱國防，章學兵，賴江波

(1.國網上海市電力公司電力科學研究院，上海 200437； 2.國網上海市電力公司青浦供電公司，上海 201799；3.國網新源新安江水力發電廠，浙江 建德 311600)

耐張線夾作為“三跨”區段架空輸電線路關鍵連接部件，用于將導線或避雷線固定在非直線桿塔的耐張絕緣子串上，起錨固作用，也可用來固定拉線桿塔的拉線，因工況較復雜且需提供足夠的握力，故結構相對復雜，形式多樣[1]。隨著電網升級改造的快速推進，輸電通道安全可靠性要求越來越高，這對應用在“三跨”區段的耐張線夾的質量提出了更高的要求；在實際制造、安裝、運行過程中，發生了多起耐張線夾斷裂失效引起的故障非停，對電網穩定運行造成了一定的影響[2]。耐張線夾失效原因主要分為三個方面：加工制造缺陷、壓接質量缺陷及發熱問題[3]。其中，壓接質量缺陷可通過X射線進行壓接質量檢測，發熱問題可通過紅外成像來排查、定期監測和指定檢修計劃；加工制造方面的缺陷則需要在壓接前采用適當的檢測手段進行分析。

本文對上海某220 kV輸電線路工程用壓縮型耐張線夾進行金屬技術監督專項檢測，采用宏觀檢查和滲透檢測兩種手段把關耐張線夾入網質量，以的安全提升輸電線路“三跨”區段的安全可靠性，保障電網穩定運行。

1 耐張線夾典型結構

耐張線夾按結構和安裝條件可分為兩種型式：承力型和導體型。

承力型是指僅承受拉力，但不作為導體，如螺栓型、楔型耐張線夾；導體型是指既承受拉力，又作為導體，如壓縮型耐張線夾。本次抽檢的壓縮型耐張線夾型號為NY400/50，其典型截面示意如圖1所示。

2 試驗分析

本次抽檢的NY400/50型耐張線夾如圖2所示，共40只。根據GB/T 2317.4—2008《電力金具試驗方法第4部分：驗收規則》，壓縮型耐張線夾試驗項目包括外觀、尺寸、組裝、熱鍍鋅鋅層、握力、電阻、溫升、熱循環、電暈和無線電干擾10類項目；本次金屬專項抽檢只針對外觀和熱鍍鋅鋅層2類項目進行試驗，其他8類項目已由第三方出具相關檢測報告。

外觀項目分為宏觀檢查和滲透檢測，重點對耐張線夾焊縫部位進行檢測，如圖2所示；熱鍍鋅鋅層質量未發現問題，本文不作分析。

2.1 宏觀檢查

對40只耐張線夾逐個進行宏觀檢查，發現部分耐張線夾的上、下焊縫面存在弧坑裂紋、密集氣孔缺陷，其中裂紋深度最大約3 mm，如圖3所示。由圖3可知，部分焊縫邊緣存在咬邊、未焊滿缺陷。

2.2 滲透檢測

滲透檢測基本原理為：對被檢工件表面施涂含有熒光或者著色染料的滲透液，在毛細作用下，滲透液滲入到表面開口缺陷中，經過一定時間后，去除工件表面多余的滲透液，干燥后再在工件表面施涂吸附介質——顯像劑，缺陷中的滲透液在毛細作用下被顯像劑吸附到工件表面，形成放大了的缺陷顯示，在一定光源下，即可檢測出缺陷的形態和分布狀態[4]。滲透檢測的基本步驟如圖4所示。

本次金屬專項監督抽取26只耐張線夾進行滲透檢測，主要分為9個步驟：預處理、施加滲透劑、去除多余滲透劑、干燥、施加顯像劑、觀察記錄及評定、后處理、評級、出具報告。

2.2.1 預處理

用砂紙打磨焊縫及熔合區表面，并用干凈布擦拭干凈，然后用清潔劑清洗焊縫及熔合區，清洗干凈并自然干燥。

預處理后的耐張線夾如圖5所示。

2.2.2 施加滲透劑

采用噴罐噴涂滲透劑(DPT-5型)，使滲透劑覆蓋整個焊縫及熔合區表面，在整個滲透時間內保持焊縫及熔合區處于濕潤狀態，時間15 min左右。施加滲透劑后的耐張線夾如圖6所示。

2.2.3 去除多余滲透劑

滲透時間到后，先用干凈布依次擦拭，直至多余滲透劑被去除后，再用蘸有清洗劑(DPT-5型)的布擦拭，直到把焊縫上多余的滲透劑全部擦凈。不得用清洗劑直接沖洗焊縫表面，并且不得往復擦拭，避免過度清洗和清洗不足。

2.2.4 干燥

清洗后，自然干燥，時間約7 min。在干燥過程中，應防止滲透檢測材料及工作人員手上的污物對已清洗好的耐張線夾造成污染，從而產生虛假顯示或遮蓋缺陷顯示。

2.2.5 施加顯像劑

當干燥完畢后，噴涂顯像劑(DPT-5型)；噴嘴距焊縫300～400 mm，噴涂方向與焊縫夾角為30°～40°，只能一個方向噴，不能往復；顯像時間15 min。施加顯像劑后的耐張線夾如圖7所示。

2.2.6 觀察記錄及評定

顯像劑干燥后開始觀察，白光照度≥1 000 lx；記錄：照相+草圖。根據檢測結果，發現編號為1號的耐張線夾的上、下焊縫均存在長度約5 mm的弧坑裂紋。

1號耐張線夾上、下焊縫處弧坑裂紋如圖8所示。

2.2.7 后處理

用濕布或清洗劑清除多余的滲透檢測劑，并把合格的耐張線夾歸位，不合格的做好標記。

2.2.8 評級

根據NB/T 47013.5—2015《承壓設備無損檢測 第5部分：滲透檢測》第8.2條“不允許任何裂紋”之規定，1號耐張線夾存在裂紋，不合格。

2.2.9 檢測報告

根據檢測記錄及結果，依據相關標準出具滲透檢測報告。

2.3 缺陷分析

宏觀檢查與滲透檢測結果顯示，耐張線夾焊縫存在弧坑裂紋、氣孔、咬邊、未焊滿等缺陷，根據耐張線夾的制造工藝，對其缺陷產生原因分析如下。

2.3.1 弧坑裂紋

弧坑裂紋是一種熱裂紋，其產生原因非常復雜，常與焊接時的冶金因素、母材可焊性以及化學成分有關，焊后應力與變形也會引起裂紋。裂紋是焊接接頭中最危險的缺陷，是不允許存在的，裂紋是一種面積型缺陷，會顯著減小承力面積，造成應力集中，容易擴展以致破壞[4]。

2.3.2 氣孔

氣孔是常見的焊接缺陷之一，主要是由于熔池中的氣體未能在熔池金屬凝固前逸出[5]。其產生的原因主要有：坡口邊緣臟污、焊條或焊劑受潮、焊接速度過快等[6]。氣孔會減小焊接接頭有效承載面積，增加應力集中，密集氣孔還會破壞焊縫致密性，破壞焊接結構。

2.3.3 咬邊

咬邊是指焊縫邊緣融化后沒有得到填充金屬的補充，從而在焊縫金屬的焊趾區域形成溝槽或凹陷。其產生的原因一般有：焊接電流過大、電弧過長、運條角度不當等。咬邊會減小母材有效截面，在咬邊部位引起應力集中，從而引起裂紋。

2.3.4 未焊滿

未焊滿是指焊縫表面上連續或斷續的溝槽，其產生主要原因有：焊接操作不規范、焊條過細、運條方式不當等。未焊滿減小了焊縫截面，容易造成應力集中，進而引起焊縫結構破壞。

3 結語

對上海某220 kV輸電線路工程用40只耐張線夾(NY400/50型)進行金屬專項監督，通過宏觀檢查和滲透檢測發現，耐張線夾上、下焊縫存在弧坑裂紋、氣孔、咬邊及未焊滿等缺陷，并分析了缺陷產生原因及其危害。

鑒于這些分析，提高耐張線夾投運質量需做好以下幾方面工作。

(1) 設備制造階段加強耐張線夾焊接質量管控；優化焊接工藝參數，提升焊接人員技能水平。

(2) 設備到貨階段加強耐張線夾入網質量抽檢，對不合格的耐張線夾及時更換。

(3) 設備安裝階段加強對壓接質量的監督，建議采用X射線檢測壓接質量，嚴格落實安裝規范。

(4) 對在運的耐張線夾應加強排查和運行巡視，建立設備臺賬，及時制定整改計劃。