熒光滲透檢測出鈦合金零件表面黃色銹斑的控制方法

周嘉梁，唐建朝

(中航動力股份有限公司無損檢測中心， 西安 710021)

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熒光滲透檢測出鈦合金零件表面黃色銹斑的控制方法

周嘉梁，唐建朝

(中航動力股份有限公司無損檢測中心， 西安 710021)

通過對實際檢測案例的分析，找出某鈦合金零件熒光滲透檢測時零件表面發生黃色銹斑的原因，并采取了相關處理措施，及時避免了該類問題的再次發生。

熒光滲透檢測；表面狀態；鈦合金零件

熒光滲透檢測是檢測金屬和非金屬零件表面開口缺陷的常規無損檢測方法[1],已廣泛應用于航空發動機零件的生產制造中。

在實際檢測中，由于工序處理不當或檢測物質殘留于零件表面，會造成零件表面產生變化甚至影響后續工序的進行。因此,找出這些變化發生的原因，采取有效措施控制這類情況的出現，是熒光滲透檢測過程中急需解決的一個問題。

1　熒光滲透檢測原理

熒光滲透檢測是以毛細作用原理為基礎,將熒光滲透液施加于工件表面，經過滲透、去除、顯像等工序后，使熒光滲透液在缺陷部位形成顯示的一種表面缺陷檢測方法[2]。

工件在滲透檢測過程中，要與溶劑清洗劑、熒光滲透液、水、乳化劑、顯像劑直接接觸,同時還需要在烘干箱中干燥等；因此，要求檢測材料必須無腐蝕性，且其中硫、鈉及鹵族元素必須控制在標準要求的含量范圍內。

2　表面黃色銹斑的產生

圖1　零件表面的黃色斑點外觀

某鈦合金零件在熒光滲透檢測后，在白光下觀察發現工件表面出現了許多黃色的斑點(見圖1中標記部位)。

該零件表面是由噴丸表面和車加工區域(M區域，見圖2)組成；這道熒光滲透檢測工序是對工件的M區域進行檢測，零件其余表面均為噴丸表面，出現斑點的位置均位于噴丸表面。初步判斷,這些黃色斑點是由于熒光滲透檢測后殘留物質沒有清除干凈造成的。

圖2　零件結構示意

對這些出現黃色斑點的零件進行如下處理：① 采用自來水沖洗，黃色斑點依然存在；② 采用煤油擦拭零件表面斑點部位，無法去除。

經材料檢測部門分析這些斑點的成分，得出這些斑點是由于腐蝕造成的銹點。

3　分析方法和結果

3.1加工工藝

該零件由鈦合金加工而成，其加工工藝流程為：機加工→熒光滲透檢測所有表面→噴丸所有表面→車止口→熒光滲透檢驗止口(圖2所示M區域)→入庫。

對以上工藝流程進行分析可看出:第一次進行熒光滲透檢測時，檢測區域為零件所有表面，當時零件表面沒有出現黃色銹蝕；第二次熒光滲透檢測位于噴丸工序后，檢測區域為零件止口部位(圖2所示M區域)。兩次熒光滲透檢測均采用完全相同的工藝，此時在零件表面出現了黃色銹蝕。由此推斷，后續試驗分析應從驗證銹點產生、噴丸處理以及熒光滲透檢測之間的關系入手。3.2噴丸處理工藝

該零件在加工為成品后，對整個表面進行噴丸處理。

噴丸處理也稱噴丸強化，是提高零件疲勞壽命的有效方法之一。噴丸處理被廣泛用于提高長期服役于高應力工況下的金屬零件，如飛機引擎壓縮機葉片、機身結構件、汽車傳動系統等零件。

噴丸處理是在一個完全控制的狀態下，將無數小圓形丸(例如：鑄鋼丸、塑料丸、玻璃丸、鐵丸等)高速且連續噴射，捶打到零件表面上，在零件表面形成一個殘余壓應力層；最終，零件在壓應力層的保護下，極大程度地改善了零件表面的抗疲勞強度，延長了零件的安全工作壽命。3.3原因分析與熒光滲透檢測之前的零件表面狀態比較，零件進行熒光滲透檢測之后，在噴丸區域的表面明顯存在銹點，且顯示呈現圓周方向,因此這些銹點是在熒光滲透檢驗過程中產生的。熒光滲透檢測采用的材料(包括溶劑清洗劑、熒光滲透液和乳化劑)都是無腐蝕性的，而鈦合金零件本身也不會生銹。

為了找出原因，從零件預清洗工序開始，仔細觀察銹點產生的過程。

對這些出現黃色斑點的零件進行如下處理:該鈦合金零件熒光滲透檢測流程為：預清洗→滲透→去除(乳化和水洗)→干燥→顯像→檢驗[3]。具體操作步驟如下：

(1) 預清洗：用體積分數10%的水基清洗劑ARDROX 6333A浸泡清洗120 s；然后用自來水沖洗90 s;再用壓縮空氣吹去表面積水后，將零件放入120 ℃烘箱內干燥30 min,此時零件表面無油污殘留。觀察零件表面，發現零件噴丸表面出現了少量黃色銹點。

(2) 滲透：將干燥后的零件冷卻至40 ℃以下，然后浸入SHERWIN RC-77熒光滲透液中15 min，再滴落15 min。

(3) 預水洗：采用水噴槍沖洗零件，水溫10～38 ℃，水壓不超過0.27 MPa。

(4) 乳化：乳化劑SHERWIN ER-83A,乳化劑濃度6%～8%，乳化時間不大于2 min。

(5) 清洗：采用與工步(3)相同的參數，在紫外燈下去除零件表面多余的熒光滲透液。

(6) 干燥：采用壓力不大于0.17 MPa的壓縮空氣吹去零件表面的多余水分，然后將零件放入烘干箱中進行干燥，烘干溫度為62 ℃。

零件干燥后，在白光下對其進行觀察，發現零件表面噴丸區域出現了更多的銹點。

3.4試驗結果對以上試驗過程進行分析可知:該零件在進行預清洗工序時，接觸到了清洗劑和水，且進行了高溫烘干；此時，在零件表面已經開始出現銹點。

該零件進行噴丸處理時采用的是鐵丸。噴丸處理后，若對零件清理不徹底，在零件表面就會殘留少量鐵基物質，從而導致零件表面熒光滲透檢測之后產生銹點，形成黃色銹蝕現象。

因此，要徹底消除這類零件表面產生銹蝕的現象，必須改進噴丸工藝，避免鐵基物質在零件表面的殘留。

4　預防與補救措施

(1) 對于已產生銹點的零件，由主制造車間對其進行二次補充噴丸處理，使得零件表面黃色斑點完全去除干凈。

(2) 將試驗結果與表面處理車間溝通，并共同確認結果后，車間對噴丸工藝進行了改進，銹點現象沒有再次發生。

5　結語

通過試驗證明，該鈦合金零件表面熒光滲透檢測后出現的黃色銹斑是由于噴丸工藝處理不當、殘留的鐵基物質形成的。

通過選擇合適的噴丸材料及改進噴丸工藝，可以避免該類情況的發生。此方法能及時解決熒光滲透檢測中出現的類似問題，對零件生產和后續工序的正常進行具有重大意義。

[1]唐建朝，周嘉梁.某發動機葉片拋修裂紋熒光滲透檢測分析[J].無損檢測，2014,36(3)：72-74.

[2]林猷文，任學東.滲透檢測[M].北京：機械工業出版社，2004:1-4.

[3]HB/Z 61-1998滲透檢驗[S].

The Controlling Method of the Surface Yellow Rusty Spots on Fluorescent Penetrant Inspection of Titanium Alloy Parts

ZHOU Jia-liang, TANG Jian-chao

(NDT Center of AVIC Aviation-Engine Co., PLC-XAE, Xi′an 710021, China)

In this article, we conducted experimental analysis on existing inspected cases and found out the causes that led to yellow rusty spots appearance of the titanium alloy parts surface; meanwhile some actions were taken immediately so that the phenomenon no more occured while doing fluorescent penetrant inspection.

Fluorescent penetrant inspection; Surface state; Titanium alloy part

2016-01-12

周嘉梁(1969-),女,高級工程師,主要從事航空發動機零部件的滲透檢測工作。

唐建朝(1986-),男,工程師,主要從事航空發動機零部件的滲透檢測工作,E-mail: tjctongch@163.com。

10.11973/wsjc201609016

TG115.28

B

1000-6656(2016)09-0061-03