高端機(jī)械裝備再制造無損檢測綜述

◎霍榮偉

高端機(jī)械裝備再制造無損檢測綜述

◎霍榮偉

在高端機(jī)械裝備的制造工程中，無損檢測致力于檢測產(chǎn)品的質(zhì)量，保證產(chǎn)品的安全性。由于高端機(jī)械裝備的材料范圍較廣、密度高，這為無損檢測增加了檢測難度。無損檢測技術(shù)主要分為表面檢測和內(nèi)部檢測，國內(nèi)外正在逐步啟用自動(dòng)化的新型檢測技術(shù)，具有高靈敏度、檢測深入的特點(diǎn)。本文主要巨根再制造產(chǎn)品的無損檢測現(xiàn)狀，羅列無損檢測的特點(diǎn)，分析再制造產(chǎn)品的無損檢測技術(shù)類型，從而為國內(nèi)外從事高端機(jī)械裝備再制造工程的企業(yè)提供無損檢測技術(shù)，使其得到借鑒和發(fā)展。

各行業(yè)的高端機(jī)械裝備再制造工程都需要無損檢測技術(shù)。由于國內(nèi)外的形勢，無損檢測技術(shù)在國防領(lǐng)域運(yùn)用的情況更多，是不可獲取的高新技術(shù)。在國防工程的建設(shè)中，難免會(huì)遇到各類高端機(jī)械裝備的再制造和維修問題，例如坦克、飛機(jī)、裝甲車等。正常使用這些高端機(jī)械設(shè)備必須具備高質(zhì)量的自身素質(zhì)，而且對(duì)武器裝備的無損檢測難度更高。在檢測過程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤或者漏檢，其經(jīng)濟(jì)損失和時(shí)間損失都難以承擔(dān)。國防武器裝備的檢測必須具有很強(qiáng)的可靠性，而且要對(duì)未來可能損傷的情況進(jìn)行預(yù)測，從而提前防備和維修。

高端機(jī)械裝備再制造無損檢測特點(diǎn)

無損檢測并非是最優(yōu)質(zhì)的檢測技術(shù)，其特點(diǎn)有優(yōu)勢也有劣勢，主要?dú)w納為以下兩點(diǎn)：

可檢測微小裂紋。大型高端機(jī)械裝備往往使用壽命長，原件的疲勞特性強(qiáng)、疲勞周期，因此即使很小的元件出現(xiàn)問題，也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)高端機(jī)械裝備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。高端機(jī)械這裝備不能按時(shí)完成作業(yè)，服役期間具有危險(xiǎn)性。無損檢測可以檢測出元件的微小裂紋，設(shè)備再制造能夠精準(zhǔn)掌控有裂紋的地方，進(jìn)行專項(xiàng)維修操作。

檢測可達(dá)性不高。由于高端機(jī)械裝備的制作原材料密度高、材料稀缺，比如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、離心式壓縮機(jī)葉片、壓氣機(jī)盤等密度高的材料，無損檢測難以深入檢查，裂紋很難檢測出來，材料出現(xiàn)裂紋的情況多種多樣，讓其材料的聲波衰減系數(shù)高，，檢測的區(qū)域可能無法達(dá)到被檢測元件的內(nèi)部更深處，加大了超聲波檢測的難度。另外還有一種特殊情況，作為非磁性材料，其結(jié)構(gòu)為粗晶結(jié)構(gòu)，無論選擇表面檢測還是內(nèi)部檢測，都面臨檢測挑戰(zhàn)。

高端機(jī)械裝備再制造無損檢測技術(shù)類型

表面/近表面檢測

渦流檢測。渦流檢測需要交變磁場對(duì)被檢測的導(dǎo)電工件產(chǎn)生激勵(lì)作用，當(dāng)出現(xiàn)渦流特征時(shí)，運(yùn)用電磁感應(yīng)原理，就可以檢測工件之中是否有缺陷以及缺陷的大小，這種檢測并不損害元件。渦流檢測也具有局限性。對(duì)原件不容易定量和定位。我國的檢測技術(shù)不斷發(fā)展，在分析技術(shù)領(lǐng)域和信號(hào)處理領(lǐng)域經(jīng)常會(huì)用到渦流檢測技術(shù)。例如，最小二乘法用于元件厚度的測量，小波變換法用于信號(hào)的降噪處理。主元分析法用于裂紋的識(shí)別及分類。渦流技術(shù)檢測有不同的算法技術(shù)，可以促進(jìn)裂紋識(shí)別、測量厚度和降噪處理等領(lǐng)域的發(fā)展。當(dāng)然，現(xiàn)在我國的渦流檢測技術(shù)還不夠成熟，隨著渦流檢測技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在出現(xiàn)了很多新型技術(shù)，例如多頻、脈沖和遠(yuǎn)場渦流。常見的案例有科技大學(xué)的研究者，運(yùn)用該技術(shù)定量檢測飛機(jī)元件的缺陷情況，撰寫腐蝕缺陷檢測報(bào)告。脈沖渦流檢測高效，非常適用于航空領(lǐng)域。

紅外檢測。紅外檢測的遠(yuǎn)離，是用紅外輻射對(duì)相關(guān)被檢設(shè)備進(jìn)行檢測，從而將其波段轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過機(jī)器設(shè)備，展現(xiàn)出設(shè)備元件結(jié)構(gòu)的圖像，分析其溫度場的分布，從而檢測設(shè)備元件的缺陷。紅外檢測能夠直接看到元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以結(jié)果清晰準(zhǔn)確，檢測速度快，檢測結(jié)果更加安全，即使不接觸被檢測的元件，也可以直接用紅外線檢測，可達(dá)性強(qiáng)，很多別的檢測技術(shù)不能檢測的元件，都可以通過紅外檢測進(jìn)行檢測。紅外檢測優(yōu)點(diǎn)很多，也有一定的缺點(diǎn)。在現(xiàn)實(shí)中，很多被檢測的設(shè)備導(dǎo)熱快，價(jià)格高昂，所以紅外檢測作業(yè)的時(shí)候，難度會(huì)加大，有很多設(shè)備無法檢測。現(xiàn)在紅外檢測的運(yùn)用范圍主要是在線損傷檢測和航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片檢測。

磁粉檢測。磁粉檢測的原理是采用磁粉聚集效應(yīng)，將材料缺陷增倍放大，材料缺陷以磁痕的形式顯現(xiàn)。雖然磁粉檢測技術(shù)可以放大材料的缺陷，但是該種方法具有一定的檢測局限性，只能檢測金表面和鐵磁性的材料。如果被檢測的材料達(dá)不到該要求則不能檢測。目前磁粉檢測只運(yùn)用于航空中的一些重要金屬構(gòu)件無損檢測，靈敏度高、檢測深入、檢測結(jié)果很直觀、效果較好。

內(nèi)部檢測

內(nèi)部檢測技術(shù)比表面檢測技術(shù)難度要高。內(nèi)部檢測可以檢測元件的表面情況，也可以檢測里面的情況。內(nèi)部檢測技術(shù)主要用的是超聲檢測，發(fā)射探頭發(fā)出超聲波，超聲波傳入元件的內(nèi)部，在通過鏡面反射作用，將超聲波返回到探頭，超聲波的長短不一致，則說明元件的內(nèi)部存在缺陷。超聲波的長短可以確定元件的缺陷損傷程度。超聲波檢測成本低，但是使用不夠方便，很多檢測場合需要用耦合劑，而且超聲波檢測的范圍存在盲區(qū)，如果說被檢測的原件具有盲區(qū)則超聲波無法檢測。超聲波檢測需要用到耦合劑這個(gè)問題一直是我國研究者致力想要解決的問題，為了讓超聲波檢測更加方便，研究者正在努力采用空氣耦合的方式，進(jìn)行超聲波檢測，已經(jīng)小有成果。

從無損檢測的特點(diǎn)和技術(shù)類型可以看出，我國越來越看重高端機(jī)械裝備的再制造產(chǎn)品質(zhì)量，無損檢測技術(shù)對(duì)質(zhì)量產(chǎn)品的監(jiān)督具有重要的作用。要想讓國力發(fā)展、不斷增強(qiáng)，必須將無損檢測技術(shù)不斷升級(jí)、創(chuàng)新和優(yōu)化，讓無損檢測的范圍更廣、可達(dá)性更高、靈敏度更強(qiáng)，無損檢測技術(shù)的提升代表了制造業(yè)的巨大進(jìn)步。

（作者單位：陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院）