無損檢測技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)維修保障過程中的應(yīng)用

王立闖　馬成元　何庚波

【摘 要】航空發(fā)動機(jī)在外場使用過程中由于受到載荷、應(yīng)力狀態(tài)、環(huán)境等影響，在特定的壽命內(nèi)，機(jī)件失去了所規(guī)定的功能，在服役過程中失去作用，影響了裝備的正常使用，甚至造成嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致等級事故的發(fā)生。本文簡要介紹了無損檢測技術(shù)的種類、原理以及在航空發(fā)動機(jī)使用過程中的應(yīng)用，闡述了利用無損檢測技術(shù)對航空發(fā)動機(jī)機(jī)件損傷、失效等進(jìn)行檢測、評估、監(jiān)控等的重要意義，探索保證航空發(fā)動機(jī)外場使用安全的措施。

【關(guān)鍵詞】航空發(fā)動機(jī) 無損檢測 維修保障 應(yīng)用

1 引言

航空發(fā)動機(jī)投入使用過程中，由于設(shè)計(jì)狀態(tài)、制造工藝、材料本性、外在服役條件等因素的影響，容易導(dǎo)致機(jī)件失效的發(fā)生。無損檢測技術(shù)就是研發(fā)和應(yīng)用各種技術(shù)方法，以不損害被檢對象未來用途和功能的方式，為探測、定位、測量和評價缺陷，評估完整性、性能和成分，測量幾何特征，而對材料和零件所進(jìn)行的檢查。本文依據(jù)無損檢測技術(shù)的這一特性，研究其在航空發(fā)動機(jī)在役檢測中，監(jiān)測航空發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)變化的應(yīng)用，確保發(fā)動機(jī)運(yùn)行的安全可靠。

2 常規(guī)無損檢測方法

2.1孔探檢查

孔探檢查就是借助工業(yè)內(nèi)窺鏡對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行目視檢查的方法，是無損檢測中目視檢查的一種，它與其它無損檢測方法最大的不同是它可以直接反映出被檢測物體內(nèi)外表面的情況，而不需要通過數(shù)據(jù)的對比或檢測人員的技能和經(jīng)驗(yàn)來判斷缺陷的存在與否，并能對發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行定量分析，測量缺陷的長度、面積等。

2.2渦流檢測

渦流檢測是基于電磁感應(yīng)原理揭示導(dǎo)電材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。

渦流檢測可以用于測量或鑒別電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、晶粒尺寸、熱處理狀態(tài)、硬度；檢測折疊、裂紋、孔洞和夾雜；測量非鐵磁性金屬基體上非導(dǎo)電涂層的厚度，或者鐵磁性金屬基體上非鐵磁性覆蓋層的厚度；還可用于金屬材料分選、并檢測其成分、微觀結(jié)構(gòu)和其它性能的差別。

渦流檢測的主要優(yōu)點(diǎn)是：非接觸，檢測速度快；主要限制是：只能檢測導(dǎo)電材料，檢測靈敏度較低。

2.3液體滲透檢測

液體滲透檢測是基于毛細(xì)管現(xiàn)象揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷中，用去除劑（如水）清除掉表面多余的滲透劑，將顯像劑噴涂在被檢表面，經(jīng)毛細(xì)管作用，缺陷中的滲透劑被吸附出來并在表面顯示。

有兩種滲透檢測方法：熒光滲透檢測和著色滲透檢測。滲透檢測適用于表面裂紋、折疊、冷隔、疏松等缺陷的檢測，被廣泛用于鐵磁性和非鐵磁性鍛件、鑄件、焊接件、機(jī)加工件、粉末冶金件、陶瓷、塑料和玻璃制品的檢測。

2.4磁粉檢測

磁粉檢測是基于缺陷處漏磁場與磁粉的磁相互作用而顯示鐵磁性材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。

磁粉檢測可發(fā)現(xiàn)的主要缺陷有：各種裂紋、夾雜（含發(fā)紋）夾渣折疊、白點(diǎn)、分層、氣孔、未焊透、疏松、冷隔等。

磁粉檢測的優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備簡單（主要設(shè)備為磁粉探傷機(jī)），操作簡便，結(jié)果可靠，價格便宜；磁粉檢測的主要限制是：只能檢測鐵磁性材料的表面和近表面缺陷，而不適用于非磁性材料。

2.5射線照相檢測

射線照相檢測是基于被檢測件對透入射線的不同吸收來檢測零件內(nèi)部缺陷的無損檢測方法。

射線照相檢測主要適用于體積形缺陷，如氣孔、疏松、夾雜等的檢測，也可檢測裂紋。X射線照相檢測的主要優(yōu)點(diǎn)是：可檢測工件內(nèi)部的缺陷，結(jié)果直觀，檢測對象基本不受零件材料、形狀、外廓尺寸的限制；主要不足是：三維物體二維成像，前后缺陷重疊；被檢裂紋取向與射線束夾角不宜超過10°，否則將很難檢出。

2.6超聲檢測

超聲檢測是利用超聲波（常用頻率為0.5MHz～25MHz）在介質(zhì)中傳播時產(chǎn)生衰減，遇到界面產(chǎn)生反射的性質(zhì)來檢測表面和內(nèi)部缺陷的無損檢測方法。

對透過被檢件的超聲波束進(jìn)行顯示和分析，可以確定缺陷是否存在及其位置。產(chǎn)生反射界面的裂紋、分層、縮孔、發(fā)紋、脫粘和其它缺陷易于被檢出。具體檢測方法主要有脈沖回波法和超聲穿透法，其中以超聲脈沖回波法應(yīng)用最廣。

3 航空發(fā)動機(jī)的主要材料

航空發(fā)動機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料是不銹鋼、高溫合金和鈦合金。在一臺先進(jìn)發(fā)動機(jī)上，高溫合金和鈦合金的用量要占到發(fā)動機(jī)總結(jié)構(gòu)重量的55%-65%和25%-40%，并應(yīng)用了許多新型高溫材料如新型高溫合金和高溫鈦合金、高溫樹脂基復(fù)合材料、金屬間化合物及其復(fù)合材料、熱障涂層材料、金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料。

4 幾種檢測方法在航空發(fā)動機(jī)在役檢測中的應(yīng)用

4.1發(fā)動機(jī)內(nèi)部檢查

內(nèi)窺鏡目視檢查是目前航空發(fā)動機(jī)在役檢查過程中應(yīng)用最廣泛的檢查方法，通過深入發(fā)動機(jī)內(nèi)部，可以定期檢查發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片、燃燒室、渦輪等關(guān)鍵機(jī)件的完整情況，能夠發(fā)現(xiàn)打傷、燒蝕等結(jié)構(gòu)損傷，保證發(fā)動機(jī)使用安全。

4.2發(fā)動機(jī)外部檢查

液體滲透檢查是在發(fā)動機(jī)外部機(jī)體出現(xiàn)損傷或疑似裂紋時常用的檢查方法，檢查部位包括機(jī)匣殼體、附件殼體等。

4.3復(fù)合材料的檢查

隨著航空發(fā)動機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，新材料新工藝的應(yīng)用越來越多，復(fù)合材料機(jī)匣的應(yīng)用，可以有效地減輕發(fā)動機(jī)重量提高推重比，超聲檢測可有效地檢測出復(fù)合材料在使用中出現(xiàn)的起泡、分層等缺陷。

5 結(jié)語

無損檢測技術(shù)在航空工業(yè)的生產(chǎn)過程中、質(zhì)量控制過程中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但在航空發(fā)動機(jī)的外場維修保障過程中的應(yīng)用還非常有限，研究無損檢測技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)的故障處理、在役檢測方面的應(yīng)用非常有必要和迫切，并有非常廣闊的前景。