机械设备服务介绍

光伏支架是光伏发电系统的“骨架”，负责支撑光伏组件并抵御风、雪、地震等环境载荷，其结构完整性直接关系到电站的安全运行与发电效率。然而，支架在制造（如焊缝焊接）、安装（如螺栓连接）及运维（如腐蚀、疲劳）过程中易产生缺陷，若未及时发现可能引发结构失效甚至组件坠落。无损探伤技术因无需破坏工件即可检测缺陷，成为光伏支架质量管控的核心手段，其中超声波检测凭借穿透深度大、灵敏度高、便携性强的优势，成为支架内部及表面下缺陷检测的主流技术。本文将围绕超声波检测在光伏支架中的应用场景与操作规范展开详细说明，为现场检测提供实用指引。

光伏支架的常见缺陷类型

光伏支架多为钢制或铝合金制的框架结构，缺陷主要集中在三个部位：一是焊缝区域，如焊接过程中因电流不稳定、焊条受潮产生的裂纹（沿焊缝纵向或横向延伸）、未熔合（焊缝与母材或焊层间未结合）、气孔（气体未及时逸出形成的圆形缺陷）；二是杆件本体，如长期暴露在盐雾环境中的沿海电站支架，易出现壁厚减薄（均匀腐蚀或局部点蚀）、腐蚀坑（深度超过壁厚10%需警惕），以及长期受循环载荷导致的应力集中区微裂纹（如杆件与法兰连接的圆角处）；三是连接部位，如螺栓孔因反复拆装导致的磨损（孔径增大超过设计值5%）、法兰连接面因螺栓预紧力不足产生的间隙（易引发疲劳破坏）。这些缺陷若未及时处理，可能在极端天气下引发支架坍塌，因此需通过检测精准定位。

超声波检测技术在光伏支架中的适配性

与射线检测、磁粉检测等其他无损探伤技术相比，超声波检测更适配光伏支架的检测需求。首先，射线检测虽能直观显示缺陷形状，但对厚壁杆件（如直径≥80mm的钢柱）穿透能力有限，且存在辐射风险，不适合户外现场检测；磁粉检测仅能检测铁磁性材料的表面或近表面缺陷，对铝合金支架或内部缺陷无能为力。而超声波检测通过发射高频声波（2-5MHz）穿透工件，利用缺陷界面的反射波判断缺陷位置与大小，不仅能检测钢、铝合金等多种材质，还能穿透壁厚达数百毫米的杆件，识别内部1mm以下的微小裂纹。其次，超声波设备（如便携式数字超声检测仪）体积小、重量轻，可携带至屋顶、山地等户外电站现场，无需外接电源（部分设备支持电池供电），适配光伏支架分散、户外作业的场景。此外，超声波检测的实时性强，检测过程中可即时观察缺陷信号，无需等待胶片冲洗或化学试剂反应，提升了检测效率。

超声波检测前的准备工作

操作前需做好三方面准备：一是人员资质确认，检测人员需持有无损检测超声检测（UT）Ⅱ级及以上资格证书，熟悉光伏支架的结构设计与制造工艺，能识别常见缺陷的信号特征；二是设备校准，检测前需用标准试块（如CSK-ⅠA、CSK-ⅢA试块）校准探头的灵敏度、折射角与仪器的水平线性、垂直线性。例如，用CSK-ⅠA试块校准直探头的始波宽度与盲区，确保能检测到杆件近表面（≥5mm）的缺陷；用CSK-ⅢA试块校准斜探头的K值（折射角正切值），保证焊缝缺陷定位的准确性；三是工件预处理，需清除检测表面的油污、锈蚀、油漆或镀锌层等杂质——若镀锌层厚度超过0.1mm，会显著衰减超声信号，需用砂纸或角磨机轻轻打磨至露出金属光泽，但需注意避免过度打磨破坏杆件基体。对于曲面杆件（如圆管），需用曲面耦合垫（如橡胶垫）填充探头与工件间的间隙，保证声波良好传导。

超声波检测的关键操作步骤

检测过程需遵循“耦合-扫查-信号采集”的流程。首先是耦合剂的使用，需选择与工件材质匹配的耦合剂：水基耦合剂（如洗洁精稀释液）成本低、易清洗，适合干燥、清洁的钢支架；甘油类耦合剂粘性大、声阻抗高，适合潮湿或粗糙表面的铝合金支架，但需避免污染支架的防腐涂层。涂抹时需均匀覆盖检测区域，厚度约0.5-1mm，避免气泡产生（气泡会反射声波，导致假信号）。其次是探头选择与扫查方式：检测杆件内部缺陷用直探头（频率2-4MHz），沿杆件轴向或周向直线扫查，移动速度≤150mm/s，每扫查一次需重叠探头宽度的10%-15%，确保无漏检区域；检测焊缝缺陷用斜探头（K值1.5-2.5，频率2-5MHz），采用“之”字形扫查或平行扫查，探头需与焊缝中心线保持10°-15°的夹角，以检测焊缝的横向裂纹；对于螺栓孔等小直径部位，需用小晶片探头（直径≤10mm），提升空间分辨率。最后是信号采集，检测过程中需实时观察仪器屏幕上的波形：当出现超过阈值（根据标准设定的灵敏度）的反射波时，需标记探头位置，记录波峰高度（dB值）、声程（缺陷深度）与水平距离（缺陷在工件表面的位置）。

缺陷信号的判定与记录要求

缺陷判定需结合信号特征与标准规范。首先是信号分析：裂纹的反射波通常尖锐、陡峭，波峰高度随探头移动快速变化（“一闪而过”），且衰减快（增加增益后波峰高度无明显提升）；未熔合的反射波多为平行于焊缝的连续波，波峰高度稳定；气孔的反射波则较平缓，波峰低且有多次反射（“糖葫芦”状）。其次是标准对照，需依据国家或行业标准判定缺陷是否合格：例如，GB/T 11345-2013《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》规定，焊缝中缺陷的指示长度≥10mm且高度≥20%壁厚时需返修；NB/T 10092-2018《光伏电站支架技术规范》要求，杆件壁厚减薄量超过设计值的15%需更换。最后是记录要求，需详细记录缺陷的位置（用支架编号、坐标或照片标记，如“B区3排5号支架，立柱距地面1.2m处周向裂纹”）、尺寸（长度、深度、宽度）、性质（裂纹/未熔合/气孔）及检测设备信息（仪器型号、探头参数、耦合剂类型）。记录需用纸质或电子文档存档，保存期限至少与支架设计使用寿命一致（通常25年）。

超声波检测的安全操作规范

现场检测需严格遵守安全规范，避免人员伤亡或设备损坏。一是设备安全：超声波检测仪需避免淋雨、摔落或碰撞，电源线需使用防水插头，电池充电时需远离明火；探头电缆需避免拉扯，防止内部导线断裂。二是人员安全：检测高空支架（如屋顶或山地电站的支架，高度≥2m）时，需系安全带并固定在牢固的结构上，脚下需踩稳防滑踏板；接触光伏组件或支架时，需戴绝缘手套，避免触碰带电部位（光伏组件在光照下会产生直流电压，最高可达1000V）；使用角磨机打磨表面时，需戴护目镜与防尘口罩，防止金属碎屑飞溅伤人。三是环境安全：大风（风速≥10m/s）、暴雨或暴雪天气需停止检测，避免支架晃动导致探头移动不准确，或人员滑倒；检测沿海电站时，需携带防盐雾腐蚀的设备保护套，避免海风侵蚀仪器。

常见问题的应对措施

现场检测中易遇到三类问题，需针对性解决：一是耦合不良，表现为仪器无反射波或信号弱，原因多为表面油污未清除或耦合剂涂抹不均。解决方法是用丙酮擦拭表面，重新均匀涂抹耦合剂，或更换粘性更大的耦合剂（如甘油）；二是杂波干扰，表现为屏幕上出现大量无规则的小波形，原因可能是表面粗糙度高（如打磨后未清理金属碎屑）或探头频率过高。解决方法是用细砂纸打磨表面至Ra≤6.3μm，降低仪器增益（减少杂波放大），或更换频率更低的探头（如将5MHz改为2MHz）；三是缺陷定位不准确，表现为标记的缺陷位置与实际位置偏差超过5mm，原因多为探头折射角校准错误或杆件曲率影响。解决方法是用标准试块重新校准探头K值，或使用曲面探头（与杆件曲率匹配），对于圆管杆件，可采用“三点定位法”（在不同位置测三次，取平均值）提高定位精度。