Page 86 - 理化检验-物理分册2021年第一期

许宏伟, 等: 电网设备线夹开裂原因

表 2 开裂设备线夹的化学成分分析结果( 质量分数)

Tab 2 Chemicalcom p ositionanal y sisresultsofcrackedterminalconnector massfraction %
项目 Si Fe Cu Mn Zn Ti Al
端子板实测值 0.07 0.10 0.003 0.005 0.010 0.013 99.79
接线管实测值 0.24 0.15 0.004 0.010 0.004 0.020 99.54
1070 铝合金标准值 ≤0.20 ≤0.25 ≤0.040 ≤0.030 ≤0.040 ≤0.030 ≥99.70
1050A 铝合金标准值 ≤0.25 ≤0.40 ≤0.050 ≤0.050 ≤0.070 ≤0.050 ≥99.50
表 3 设备线夹的抗拉强度测试结果 1.5 断口分析

在裂纹尚未贯穿焊缝的位置截取试样并进行观
Tab 3 Tensilestren g thtestresultsofterminalconnector MPa
项目 端子板 接线管
察, 可见裂纹开口朝向接线管内部, 由内向外扩展至
实测值 65.2 86.7
标准值 55~95 60~100 焊缝表面, 说明断裂是由内部开始产生然后逐渐向
表面扩展, 如图 5 所示。

图 5 开裂设备线夹裂纹宏观形貌

Fi g 5 Macromor p holo gy ofcrackofcrackedterminalconnector
对接线管侧焊缝的裂纹表面进行宏观观察, 可
见 靠 接 线 管 内 壁 存 在 未 焊 透 区, 最 大 宽 度 为

3.6mm , 约占总厚度的 1 / 3 , 如图 6 所示。

图 7 进水性模拟试验

Fi g 7 Waterinflowsimulationtest
1.7 冷冻模拟试验
图 6 开裂设备线夹断口宏观形貌 在靠近焊缝位置的接线管处打孔, 线夹充满水

Fi g 6 Macromor p holo gy offractureofcrackedterminalconnector 后在大气环境试验室内进行 RT ( 室温) ~-20 ℃ 的
1.6 进水性模拟试验 冷冻模拟试验。线夹经 7 次冷冻模拟循环试验后于
因靠近焊缝的接线管存在膨胀变形现象, 怀疑 焊缝处出现长度为 108 mm 的裂纹, 接线管明显膨

内部有积水结冰膨胀的情况。将设备线夹沿焊缝根 胀变形, 形态与该变电站开裂线夹的一致, 如图 8 所
部截断进行进水性模拟试验, 如图 7 所示。可见水 示。
可由线夹顶部流到下端, 表明设备线夹在运行过程 1.8 有限元模拟
中, 雨水可通过压接部位进入线夹内部。 使用 ABAQUS 软件对设备线夹建立有限元模
选取 4 个未开裂的线夹, 在靠近焊缝位置的接 型, 设置未熔合缺陷, 并在积水空间内施加 30 MPa

线管处打孔并灌水, 测量所得积水体积分别为 105 , 的膨胀应力进行有限元分析。计算所用铝合金材料

203 , 236 , 177mL , 积水量均大于 100mL 。 的抗拉强度为 75MPa , 弹性模量为 70GPa , 切变模
6 8