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阐述渗透检测技术的应用

1.铜铝过渡类金具的质量问题

国网天津市电力公司电力科学研究院自2010年开展电力金具入网抽检工作

以来，积累了大量宝贵经验。金具抽检工作者将试验数据进行系统分析，二次归

纳总结，将抽检工作中积累的经验转化为理论，从而指导金具产品抽检工作重点，

为杜绝不合格的产品流入电力系统带来巨大便利。

铜铝过渡类金具包括铜铝过渡设备线夹、铜铝过渡接线端子、铜铝过渡T

型线夹、铜铝过渡并沟线夹、铜铝过渡板等，用于变电站或架空电力线路铜导体

和铝导线的过渡连接。

抽检过程中注意到，相对于其它金具产品，铜铝过渡的金具产品出现质量问

题的几率较大。而针对铜铝过渡的各类金具抽检时发现：铜铝过渡的金具产品极

易在铜铝接合面（对接焊缝处）存在微裂纹、未熔合、夹杂等焊接质量问题，使

焊接接头强度降低，在安装使用过程中发生断裂事故。

2.铜铝焊接质量问题调查研究

某供电公司型号为DTL-185的铜铝接线端子，在安装使用时发生了断裂，

断裂位于铜铝接合面，见图1。断口的宏观检查结果显示焊缝未熔合，如图2。

受物流管理中心委托，对同批产品进行抽样检查，抽检产品共11件，在铜铝对

接焊缝处均存在不同程度的表面缺陷，其中4件表面缺陷严重，抽样不合格率达

到100%。

产品不合格固然有金具供应商的焊接工艺控制不稳定的因素，但本质原因是

由铜铝两种异种金属焊接造成的。

目前大量应用于铜铝过渡金具的焊接技术有摩擦焊、钎焊和闪光焊。

摩擦焊接利用焊接端面相对旋转运动摩擦生热，使端部达到热塑性状态，然

后迅速顶锻，焊接界面在壓力下进行固态扩散及反应而实现连接的一种固相焊接

技术[1]。滚动摩擦焊只限于焊接棒材。国内已有用焊好的棒材经锻压、机加工

形成板件的例子，但大截面工件锻压时易产生夹层及焊缝裂纹，而且加工成板件

的工作量大，成材率和生产效率低等不足[2]。

钎焊是使母材金属不熔化，靠钎料熔化后填满间隙，并与母材金属之间发生

溶解、扩散等冶金作用的金属焊接方法，特别适合于异种材料的焊接。同时钎焊

还具有工件变形小，设备简单，操作简便，可现场焊接等优点[3]。钎焊工艺已

较广泛地应用，且多用于不规则形状或大截面铜铝过渡接头，但存在铜铝粘合力

小，易剥离，焊后的钎缝清洗和钎缝腐蚀问题，其生产效率也低[2]。

闪光焊接是利用焊件的固有电阻及焊件端部的接触电阻引起金属闪光燃烧

进行的焊接技术。闪光焊接虽然具有生产效率高，导电性好和焊缝强度大等优点，

但十分耗费铜材，而且焊接工艺参数繁多，焊接不同截面的铜铝焊件时，要将有

关参数进行反复调试，任何一项参数调节不当都会影响焊接质量[2]。

铜铝焊接属于异种金属焊接。由于铜和铝两种金属的物理和化学性能以及化

学成分差别很大，加之铝的熔点远低于铜，在焊接时晶相组织不能完全融合[4]，

在焊缝中产生脆性相，焊缝容易产生热应力及裂纹[5]，焊接较为困难，在制造

环节中容易出现焊接质量问题。加之现有验收检测手段单一，仅依靠目测和少量

的破环性抽检试验难以发现微裂纹等缺陷，使得断裂事故频发。

铜铝两种金属的电极电位相差较大。在正常情况下，铜铝接合面平整光滑，

焊缝表面无微裂纹或未熔合等焊接缺陷，两种金属发生电化学反应的可能性很小。

而一旦存在微裂纹等缺陷，在空气中的水分、二氧化碳和其它杂质作用下形成电

解液，会发生电化学反应及腐蚀开裂，导致跳闸、停电等电网事故。

以上所述焊接技术都有各自难以克服的缺点，加之铜、铝（特别是铝）的焊

接性能较差，焊接质量难以保证。因此铜铝接合面（对接焊缝）成为铜铝过渡类

金具自身固有的薄弱环节，供应商必须严格控制焊接工艺参数，才能减少铜铝过

渡类金具的质量问题。

3.渗透检测技术的应用

3.1概述

铜铝过渡金具现有的验收检测手段单一。180℃弯曲试验由于具有破坏性，

能检测到的产品数量十分有限。而目测外观检查只能发现宏观缺陷，加之安装施

工人员很难辨别微裂纹等焊接缺陷，因此为电网设备安全运行埋下隐患，很多焊

接质量问题引起的断裂事故都是在运行当中才发现的[6-8]。

针对上述问题，国网天津市电力公司将渗透检测技术应用于铜铝过渡金具的

抽检工作中，取得了良好效果。

3.2方法选择

铜铝过渡类金具的检测位置为铜铝对接焊缝处，虽然金具形状较复杂，但是

对接焊缝处实施喷涂法较方便，不受金具形状的影响；金具表面光洁度较高，无

镀层