碳纤维复合芯导线损伤检测

第２４卷第１２期Ｎｏ．１２

２０１１年１２月

ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ嗍ＩＣ

广东电力

Ｖ０１．２４ｐ０ＷＥＲＤｅｃ．２０１１

碳纤维复合芯导线损伤检测

钟飞１，黄丰１，张春雷１，朱波２

（１．广东电网公司电力科学研究院，广东广州５１００８０；２．山东大学材料科学与工程学院碳纤维工程技术研究中心，山东济南２５００６１）

摘要：针对碳纤维复合芯导线抗剪切强度低、易劈裂，其损伤无法用肉眼识别，易造成断线事故的问题，探讨利用超声波和红外线对碳纤维复合芯棒损伤进行检测的可行性，实际测试结果证明，利用超声检测短距离碳纤维复合芯棒的缺陷是可行的。

关键词：碳纤维复合芯导线；Ｘ射线实时成像技术；红外成像检测；激光超声中图分类号：ＴＭ９３７

文献标志码：Ｂ

文章编号：１００７．２９０Ｘ（２０１１）１２．００６７．０３

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ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＣｏｒｅＷｉｒｅ

ＺＨＯＮＧＦｅｉｌ，ＨＵＡＮＧＦｅｎ９１，ＺＨＡＮＧＣｈｕｎ－ｌｅｉｌ，ＺＨＵＢ０２

（１．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｏｗｅｒＧｒｉｄＣｏｒｐ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１００８０，Ｃｈｉｎａ；２．ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ

ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ，Ｓｈａｎ－

ｄｏｎｇ２５００６１，Ｃｈｉｎａ）

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ｓｏｎｉｃ

碳纤维复合芯导线是近年来出现的一种新型导距；无法用肉眼识别在搬运、施工过程中造成的损线，其质量比同规格普通导线轻２０％左右，热膨伤，易造成断线事故。本文通过实例说明复合材料胀系数小于２×１０。６℃～，在高温下弧垂不到常规缺陷早期检测的重要性，并针对碳纤维复合芯导线钢芯铝绞线（ＡｃＳＲ）导线的１／１０，抗拉强度大于２的损伤检测进行初步分析。

１００ＭＰａ，运行温度可达１８０℃，相同直径时铝材截面积为常规ＡＣＳＲ的１．２９倍，载流量大［１‘２］，１碳纤维复合芯导线损伤实例

具有良好的发展前景。但碳纤维复合芯导线也存在２０１０年１２月１５Ｅｔ，１１０ｋＶ社南线１５号至

一些缺点，如抗剪切强度低、易劈裂；国产碳纤维１６号杆Ｌ３相碳纤维复合芯导线断裂的主要原因是复合芯棒卷绕直径约为碳纤维芯棒标称直径的７０导线线芯受损，造成导线拉断力下降［３］。故障导线倍，与常规ＡＣＳＲ需求的５０～５５倍相比还有差

如图１所示。芯线受损或折断时，导线外表一般无异常，无法通过外表判断芯线的受损情况，目前国收稿日期：２０１１－１０—２６

内外也无相应的仪器能够在不拨开外表铝导线的情基金项目：山东省科技攻关项目（２００７ＧＧｌ０００４００５）；

况下检测到芯线受损或折断的具体情况。

南方电网重点科技项目（Ｋ．ＧＤ２０１１－４３５）

２００８年６—９月，波兰Ｋｏｚｉｅｎｉｃｅ－Ｍｏｒｙ线

广东电力第２４卷

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意位置、任意旋转角度下对产品实时在线检测，所检测到的图像具有较高的清晰度和灵敏度１５Ｊ。

一段长１５０ｍｍ的碳纤维复合芯棒超声检测如图３所示。缺陷回波和实际缺口的位置较好地吻合，可见用超声检测短距离碳纤维复合芯棒的缺陷是可行的。

图１社南线中断裂的碳纤维复合芯导线

（ＡＣＣＣ碳纤维复合芯导线）先后３处发生断裂，原因是在安装过程中滑轮直径太小而放线张力过大，过度弯曲导致芯棒损伤，轴向拉力下多股芯线

断裂“Ｊ。

复合材料的失效行为有其独特性，一旦失效，则会迅速扩展，所以对复合材料缺陷的早期检测显

得尤为重要。

２碳纤维复合芯导线损伤检测分析

ＡＣＣＣ碳纤维复合芯导线结构如图２所示。

其以碳纤维为中心层，以玻璃纤维包覆制成单根芯

棒，其外为Ｔ型铝绞线。为了确定在运输或安装

置愁涸ｉ心？蒯＿‰置赚

（ａ）中间有缺口的碳纤维复合芯棒

（ｂ）芯棒缺口超声Ａ扫

（ｃ）一端有缺口的碳纤维复合芯棒

（ｄ）芯棒缺口超声Ａ扫

过程中芯棒是否受损，需对导线整体进行检测。如何消除铝绞线的影响而对碳纤维复合芯棒的缺陷进行检测，是一个难度较大的问题。

图３碳纤维复台芯棒超声检测

普通超声检测需要耦合剂，但输电导线表面不光滑，声波发散性大，因此该方法不适用于对长距离输电导线的检测。同时，输电导线长度为几百米到上千米，缺陷信号的衰减和检测也是问题。激光超声是利用高能量的激光脉冲与物质表面的瞬时热作用，在固体表面产生热特性区，形成热应力，从而在物体内部产生超声波。虽然激光超声在航空领域已用于碳纤维复合材料零件和结构的无损检

（ａＪ不问类型导线

图２

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ＡＣＣＣ导线复合芯界面

ＡＣＣＯ碳纤维复合芯导线结构

测［０］，但碳纤维复合芯导线外层铝绞线会对激光能量产生反射和屏蔽，因此该方法也难以应用于对碳纤维复合芯棒的损伤检测。

２２碳纤维复合芯棒损伤红外成像检测分析

根据碳纤维复合导线的结构，芯棒的玻璃纤维将碳纤维束和铝绞线分隔开，因此可单独对碳纤维通电发热，然后用红外热像仪对其进行检测。红外检测利用物体的辐射检测物体或材料表面的缺陷，例如用金属、非金属、玻璃、陶瓷等材料制成板、棒、管材，因受到冲击或在制造过程中可能形成空洞、裂纹、厚度不匀 …… 此处隐藏：3522字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……