[發明專利]電力系統鋼芯鋁絞線失效分析方法

有效

• 申請號: 201410386890.4
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN104166068B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 葉芳;馬崇;程明;陳韶瑜;李慶釗
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網天津市電力公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01N17/02;G01N23/22;G01R27/02;G01N3/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 王來佳

1.一種電力系統鋼芯鋁絞線失效分析方法，其特征在于包括步驟如下：

(1)收集技術資料，內容有：

①設計資料收集：包括導線材料的技術要求、制造及處理工藝、失效位置、導線的型號、主要參數、出廠資料及檢驗記錄；

②服役情況收集：包括了解導線的服役時間、運行參數、以往的失效原因、更換情況及環境細節；

③現場調研數據收集：包括了解失效前夕和失效發生時的運行工況有無變化、失效時導線有無異常振動及電參數有無明顯變化；

④取樣收集：包括對導線失效部位進行保護、詳細記錄事故現場情況、導線失效情況及失效細節情況；

(2)檢查與分析試驗，分為宏觀檢查、成份分析、電化學腐蝕分析、電鏡及能譜分析、電阻率試驗及拉伸試驗，每個試驗項目的具體方法為：

①宏觀檢查，宏觀檢查以肉眼檢查為主，同時采用10倍以下的放大鏡和80倍以下的雙筒體視顯微鏡進行觀察，觀察導線失效處形貌、導線磨損及腐蝕情況；

②成份分析試驗，使用原子發射光譜法和化學成份分析法進行成份分析試驗，直觀快捷的檢測出導線材質是否發生變化、導線腐蝕、電阻率下降現象；

③電化學腐蝕分析試驗，判斷導線是否受到腐蝕及其耐腐蝕性能，其中電化學腐蝕分析試驗具體步驟包括：

I、電化學腐蝕試驗準備，

1)在導線中切取4mm的鋼芯和鋁試樣毛坯；

2)用200、600、800號金相砂紙逐級將小圓柱的一端面打磨至光亮，將一粗銅導線與小圓柱未打磨一面用釬焊焊住，接著使用環氧樹脂將試樣與銅導線密封成一個圓柱型，小圓柱試樣只露出打磨過的一端；

3)用硅膠將金屬與環氧樹脂接觸的小圓周涂上狹窄的一圈，放干燥皿里晾干、備用；

II、試驗，

1)檢測實驗室的溫度保持在10℃—25℃，使設備遠離或隔離有腐蝕性氣體源，保證設備運行的平穩；

2)計算暴露出的金屬圓面積；

3)配制3.5％NaCl的模擬海水溶液，倒入干凈的電解池中，在電解池中插入輔助電極和鹽橋，將參比電極浸入鹽橋中，最后將工作電極即制作好的帶粗銅導線試樣的圓柱端浸入電解池溶液中，使得圓柱端中暴露出的金屬面對準鹽橋出口，兩者間距為2mm；

4)接好三個電極與工作站的連線，接著打開電化學工作站的電源，打開電腦中與工作站對應的測試與分析軟件；

5)進行開路電位的穩定測試，固定速率為1Hz；

6)開路電位測試后得到一個穩定的開路電位值，掃描速率為0.2mv/s；

④電鏡及能譜分析試驗，利用電鏡及能譜分析試驗，對導線失效部分進行點、線和區域分析，取得斷裂源、腐蝕產物、第二相、晶界偏析的數據，使用高分辨率、高放大倍數的掃描電鏡觀察斷口、腐蝕、磨損及組織中的微觀形貌、碳化物分布和形態；使用能譜儀對微區進行化學成份分析，確定分析區域中的化學成份，輔助分析腐蝕的原因，確定導線的微動磨損程度及材料腐蝕程度，電鏡及能譜分析試驗的具體試驗步驟為：

1)用體視顯微鏡觀測樣品表面的腐蝕情況，并拍攝照片；

2)使用無水乙醇、丙酮有機試劑對樣品進行清洗；

3)使用掃描電子顯微鏡分別拍攝樣品表面腐蝕的二次電子圖像，并采集樣品表面腐蝕產物的X射線能譜，獲取表面的元素組分信息；

4)對樣品進行切割、鑲嵌、研磨、拋光，獲得樣品的拋光截面；

5)使用掃描電子顯微鏡拍攝樣品拋光截面不同放大倍數的背散射電子圖像，測量其腐蝕覆蓋物深度和基體遭受腐蝕的深度，并采集樣品表面腐蝕產物和深入基體腐蝕產物的X射線能譜，獲取元素組分信息；

6)在樣品的拋光截面上選取腐蝕較深的位置，采集X射線能譜面分布圖，獲取其重要化學元素的分布信息；

⑤電阻率試驗，電阻率試驗的具體方法為：

I、試樣準備，從導線上取相同長度的若干根鋼芯和鋁合金試樣毛坯進行電阻率測量試驗；

II、試驗方法步驟：

1)測量直徑：在垂直于試樣軸線的同一截面上，從相互垂直的方向上測量，每個試樣測量三次，各測量點之間的距離應不小于200mm，計算其算術平均值；

2)長度測量：測量試樣的長度，每個試樣測量三次，計算其算術平均值；

3)電阻測量：測量試樣的電阻，每個試樣測量三次，計算其算術平均值；

⑥拉伸試驗，通過拉伸試驗，得到導線的屈服強度、抗拉強度、彈性模量、斷面收縮率、和斷后伸長率，測定導線的機械性能指標是否符合設計要求，其中拉伸試驗的具體方法為：

I、試樣制備，根據要求制備導線樣品，試樣的每端都要設置強力卡箍以防止絞線層間移動；

II、試驗設備，力學拉伸試驗采用Instron-5848型微小力試驗機，按力學拉伸試驗規定的試驗步驟進行；

(3)綜合以上各項試驗結果，分析導線失效的原因，得出結論并出具失效分析結果。