Контроль толщины пластмассовой изоляции силовых кабелей методом ультразвуковой толщинометрии

28 сентября 2020

Контроль изоляции силовых кабелей толщиномером А1210

Продемонстрировано на опытных образцах, предоставленных организацией-заказчиком ООО «Сарансккабель»

Объекты контроля, его особенности и сложности контроля

Объектом контроля являются опытные образцы, присланные Заказчиком,
а именно: отрезки силовых кабелей Ø 23 - 34 мм с покрытием
из поливинилхлоридных пластикатов и сшитого полиэтилена.

Сложность контроля заключается в многослойности силового кабеля
и материала, который характерен высоким затуханием
ультразвуковых волн.

Силовой кабель с покрытием из поливинилхлоридных пластикатов и сшитого полиэтилена на срезе

Фрагмент таблицы 3 ГОСТа 31996-2012

Какую нормативную документацию используем

Испытание переменным и постоянным напряжением проводят по ГОСТ 2990;
Испытание импульсным напряжением проводят по ГОСТ 31565;
Испытания по изоляции нормируются ГОСТ IEC 60811-1-1-2011 «Общие методы испытаний материалов изоляции и оболочек электрических и оптических кабелей. Измерение толщины
и наружных размеров. Методы определения
механических свойств.»;
Отбраковка проводится с учетом требований ГОСТ 31996-2012 «КАБЕЛИ СИЛОВЫЕ С ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ НА НОМИНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ 0,66; 1 и 3 кВ», в котором описаны требования, предъявляемые к токопроводящим жилам внутри силового кабеля и изоляции.

Требования по толщине изоляции представлены в таблице 3 ГОСТа 31996-2012.

Какие дефекты ищем: Утонение изоляционного покрытия.

Логика выбора метода контроля

В соответствии с нормативной документацией, контроль изоляции силовых кабелей предусматривает применение
электроискрового дефектоскопа. Поскольку Заказчику требуется измерение толщины изоляции и предпочтительно
использование оборудования отечественного производства, был выбран метод ультразвуковой толщинометрии.

Задача клиента состоит в изготовлении кабеля с номинальной толщиной покрытия не менее 1,1 мм.
При этом клиент преследует 2 цели:

Обязательное достижение толщины не менее 1,1 мм - среднее значение толщины изоляции должно быть не менее номинального значения. Отклонение толщины изоляции в меньшую сторону от номинального значения допускается на величину, не превышающую 0,1 + 0,1d_и,
где d_и – номинальная толщина изоляции в мм. Погрешность измерения толщиномера должна быть меньше этого значения.
Максимальное значение толщины изоляции не нормируется. Из-за экономических соображений перерасхода
изоляционного материала вторая цель - предотвратить нанесение избыточного покрытия порядка 4-5 мм и выше.

Подбор оборудования и расходных материалов

Нами был выбран ультразвуковой толщиномер А1210
с раздельно-совмещенным преобразователем D1771 на 4 МГц, с режимом А-скан, в котором можно задать усиление сигнала вручную для получения стабильного сигнала от границы раздела. Измерения проводились по максимуму в стробе.

Данное оборудование было выбрано по причинам:

Скорость распространения ультразвуковых волн в материале контроля составляла порядка 2000 м/с и варьируется
от 1900 до 2300 м/с по практическим испытаниям
вследствие плотности материала изоляции,
что предполагает настройку толщиномера
на каждый кабель из номенклатуры
объектов контроля;
Применение ультразвуковых совмещенных
и раздельно-совмещенных ПЭП с частотами 4 МГц и ниже в классическом режиме с автоматической регулировкой усиления продемонстрировало затухание донного сигнала;
Использование совмещенного ПЭП с частотой 2,5 МГц приводило к существенному превышению толщины
измеренного слоя изоляции, равного сумме
толщин изоляции и внутреннего слоя.

Ход контроля. Схема, процесс.

Полученные результаты

Были получены удовлетворительные результаты по толщинометрии, а именно: толщина изоляционного покрытия превышала минимальные требования и удовлетворяла требованиям Заказчика по избытку расходных материалов.

Выводы

Контроль толщины изоляции Заказчика целесообразно проводить с применением ультразвукового толщиномера с функцией А-скан, Т.к. сигнал на границе раздела может быть слабый и его тяжело выделить в автоматическом режиме;
Следует позиционировать раздельно совмещенный преобразователь на кабеле таким образом, чтобы экран был перпендикулярен оси кабеля;
Перед проведением контроля необходимо настроить скорость распространения ультразвуковой волны на образце из материала контролируемого объекта с помощью измерения толщины изоляции штангенциркулем. Неправильная настройка скорости ультразвука в материале приведет к отклонению измеренной величины от истинной толщины покрытия, в результате чего будет или пере- или недобраковка.

Где можно применить опыт кейса: Контроль пластмассового покрытия
с толщиной от 0,7 мм на различных основаниях с границей раздела.