燃氣發生器裝藥ICT檢測研究

曹亮

摘要： ? ? ?本文介紹了ICT檢測技術在燃氣發生器裝藥檢測中的應用。 通過優化ICT檢測工藝， 采用5 mm銅濾波板、 增加疊加幀數等措施能有效地提高裝藥ICT檢測質量， 通過對燃氣發生器裝藥內部典型缺陷進行ICT檢測。 結果表明， ICT檢測技術能夠實現對燃氣發生器裝藥的準確故障定位和缺陷識別， 是確保燃氣發生器裝藥質量的重要檢測手段。

關鍵詞： ? ? ?ICT檢測; 燃氣發生器; 缺陷識別

中圖分類號： ? ? TJ760.6文獻標識碼： ? ?A文章編號： ? ? 1673-5048（2019）02-0096-05

0引言

燃氣發生器作為某型導彈的重要組成部分， 其燃燒產生的高壓氣體一方面能夠驅動導彈舵機， 為導彈舵機工作提供動力， 另一方面， 高溫高壓燃氣激活導彈熱電池， 驅動導彈發動機點火。 裝藥是燃氣發生器的核心部分和動力來源[1]， 由錐形藥柱及包覆層組成。 藥柱的質量以及藥柱與包覆層的粘接強度是確保燃氣發生器正常工作的前提。 但制造過程中藥柱不同程度含有高密度或低密度夾雜， 粘接過程也可能產生脫粘、 弱粘等粘接不牢靠現象， 因此需要對裝藥進行無損檢測， 剔除質量隱患， 從而確保裝藥質量， 所以無損檢測對確保燃氣發生器裝藥的結構完整、 質量和可靠性等具有極其重要的意義[2]。

常規無損檢測項目主要有X射線照相檢測（RT）、 X射線實時成像檢測（DR）、 渦流檢測（ET）、 滲透檢測（PT）和磁粉檢測（MT）。 X射線照相檢測僅局限于裝藥藥柱內部的氣孔、 夾雜等體積性缺陷的檢測[3]， 無法檢測到裝藥內部脫粘等缺陷[4-5]。 磁粉、 渦流等方法只能檢測鐵磁材料表面及近表面的缺陷， 不能對材料內部質量進行檢測。 滲透檢測只能檢測表面開口缺陷， 也不能對材料內部質量進行檢測。 燃氣發生器裝藥整體結構復雜， 金屬殼的遮擋也不利于射線檢測的底片布片， 導致局部區域無法進行有效檢測。

ICT[5-6]（Industry Computerized Tomography）檢測技術是近年來在計算機數字化影像基礎上發展起來的一種新的射線檢測技術。 ICT檢測技術的原理與常規射線檢測技術原理類似， 同樣利用X射線穿透被檢對象不同部分時衰減強度不同的特性， 探測器接收到不同的信息， 經過360°選擇接收不同區域的射線信號， 并經過復雜的數字運算， 形成清晰的層析圖像， 顯示在高分辨率的顯示器上。 檢測人員通過觀察顯示器上的影像， 可定量和定性評價被檢測對象的內部質量。 ICT檢測技術不僅能直觀顯示物體的斷層和立體圖像， 進行缺陷檢測， 而且能對被檢物體中密度分布情況進行直觀的統計分析， 在裝藥缺陷檢測、 尺寸測量、 裝配結構分析、 密度分布表征等方面具有極其重要的應用價值， 能幫助無損檢測人員簡單方便地觀察和判斷裝藥內部各類缺陷， 消除射線照相及實時顯像技術對裝藥缺陷判別的不確定性和錯誤性， 具有較高的寬容度與靈敏度。 ?目前ICT檢測技術已被廣泛應用于機械制造、 航空航天等各個領域。

1ICT檢測技術在燃氣發生器裝藥檢測中的應用1.1技術難題

1.1.1ICT檢測中的X射線硬化問題

X射線硬化現象是X射線透射時發生的能譜硬化現象。 檢測時， X射線在穿透材料過程中將造成嚴重X射線射束硬化問題， 從而引起射束硬化偽影， 嚴重影響檢測圖像的質量。

1.1.2ICT檢測中的邊緣突變問題

燃氣發生器殼體不是一個密度均勻的物體， 在殼體及包覆層膠結部分密度差異較大區域引起殼體邊界發生突變， 從而導致在ICT檢測過程中的邊緣效應嚴重， 影響了ICT檢測圖像的成像質量。

1.2解決措施

為減小在ICT檢測過程中的X射線射束硬化現象， 采取預先濾波的方式， 在X射線機射線輸出窗口和吊掛之間添加一個能使X射線預先硬化的濾波板， 如不同厚度的鐵板、 鋁板和銅板， 經過反復試驗， ?最終選擇5 mm銅板進行濾波。 試驗結果如表1所示。

different filter boards濾波板濾波效果射線穿透能力檢測效果3 mm鐵板差強差5 mm鐵板差強差8 mm鐵板一般一般差3 mm鋁板差強差5 mm鋁板差強差8 mm鋁板一般較強一般3 mm銅板一般強一般5 mm銅板較好較強較好8 mm銅板好弱差

ICT檢測中的邊緣突變問題是由于射線成像原理引起的， 這是射線檢測中的一個難題， 可通過增加DR疊加幀數來提高檢測質量， 但是增加ICT疊加幀數會使檢測時間成倍增加， 如表2所示。 經多次試驗， 并考慮到檢測時間， 最終確定ICT疊加幀數為4幀。

1.3缺陷檢測

ICT檢測技術適用于多種材料結構制品內部缺陷的無損檢測， 特別是對結構復雜的產品更具優越性， 如燃氣發生器裝藥。

1.3.1ICT檢測技術對燃氣發生器裝藥脫粘類型缺陷的檢測

燃氣發生器裝藥內部的脫粘類缺陷直接影響燃氣發生器在點火過程中的燃燒特性， 輕微的脫粘可能導致燃燒特性曲線發生跳動， 嚴重的將直接導致燃氣發生器在使用中發生爆炸， 嚴重影響燃氣發生器裝藥的質量和使用安全。 目前常規無損檢測無法對該類型缺陷進行定性和定量方面的檢測， 而ICT檢測由于其突出的優點， 且能夠實現三維圖像重建， 能很好地對該類型缺陷進行全面的質量控制。 圖1為利用ICT檢測技術對某產品燃氣發生器裝藥進行脫粘缺陷檢測的一組圖片。

從檢測結果可以看出， ICT檢測技術能夠很好地檢測出燃氣發生器裝藥中的脫粘類型缺陷， 并能確定此類缺陷的三維尺寸和空間分布情況。

1.3.2ICT檢測技術對燃氣發生器裝藥低密度夾雜類型缺陷的檢測

燃氣發生器裝藥內部如果存在低密度夾雜類缺陷將導致局部燃燒延后， 從而造成燃燒能量釋放出現紊亂， 嚴重的低密度夾雜缺陷將直接導致爆炸， 影響了燃氣發生器裝藥質量和使用安全。 目前常規X射線檢測不能很好地區分該類型缺陷（X射線照相檢測技術對多層粘接結構和多層介質材料的靈敏度偏低）， ?而ICT由于突出的密度分辨率和空間分辨率， 能夠很好地對該類型缺陷進行全面的質量控制。 圖2為利用ICT檢測技術對某產品燃氣發生器裝藥進行低密度夾雜缺陷檢測的一組圖片。

從檢測結果可以看出， ICT檢測技術能夠很好地檢測出燃氣發生器裝藥中的低密度夾雜類型缺陷， 并能給出此類缺陷的三維尺寸和具體的空間分布情況。

1.3.3ICT檢測技術對燃氣發生器裝藥高密度夾雜類型缺陷的檢測

燃氣發生器裝藥內部如果存在高密度夾雜類缺陷將導致局部燃燒過快， 從而造成燃燒能量釋放出現紊亂， 嚴重的高密度夾雜缺陷將直接導致爆炸， 也會影響燃氣藥柱質量和使用安全。 目前常規X射線照相檢測不能很好地區分該類型缺陷（裝藥存在包覆層和粘接層， 存在信息疊加， 影響X射線照相檢測的圖像分析）， 而ICT檢測由于不存在信息的多層疊加問題， 能夠很好地對該類型缺陷進行全面的質量控制。 圖3為利用ICT檢測技術對某產品燃氣發生器裝藥進行高密度夾雜缺陷檢測的一組圖片。

從檢測結果可以看出， ICT檢測技術能夠很好地檢測出燃氣發生器裝藥中的高密度夾雜類型缺陷， 并能給出此類缺陷的三維尺寸和具體的空間分布情況。

1.4燃氣發生器裝藥內部結構和尺寸測量

ICT檢測能夠對燃氣發生器裝藥內部結構以及不規則部分的尺寸進行測量。 ICT檢測不受人為因素的影響， 能夠從圖像上直接讀出測量結果。 圖4為利用ICT檢測技術對某燃氣發生器裝藥藥柱尺寸及其局部位置進行精確測量的圖片。

1.5燃氣發生器裝藥分層分區域檢測

利用ICT檢測技術能夠進行分層分區域處理， 運用圖像處理軟件對燃氣發生器裝藥進行分析處理， 結果如圖5～6所示。

通過分層分區域處理后能針對特定區域進行數據分析和處理， 更好地對燃氣發生器裝藥質量進行監控， 并實現全面、 全方位的檢測， 確保產品質量符合要求， 同時也可為產品設計提供更為準確的數據。

1.6ICT檢測技術的邊緣提取在檢測中的應用

在燃氣發生器裝藥檢測中， 可在不調節圖片窗口窗位的條件下， 直接對圖片進行邊緣圖像提取， 從而實現產品缺陷的快速檢測。 圖7為對燃氣發生器裝藥進行邊緣提取的原始圖像和處理后的圖片。

2ICT檢測結果與分析

2.1檢測參數設置

進行ICT檢測時應保證足夠的穿透電壓， 在穿透的前提下采用高的曝光量及小的焦點。 依據產品的結構特點制定相應的檢測工藝參數： 電壓380 kV、 電流4 mA、 焦點1 mm、 疊加幀數4幀、 濾波5 mm銅板、 放大倍數1倍。

2.2典型缺陷的檢測結果與分析

為進一步研究ICT檢測中的X射線硬化和邊緣突變問題， 通過采取增加DR疊加幀等措施， 對燃氣發生器殼體的膠結層氣孔， 軸向偏心、 包覆層裂紋、 氣孔裂紋等缺陷進行檢測。 檢測結果如圖8～11所示。 圖8膠結層氣孔

從檢測結果可以看出， ICT檢測技術能夠很好地檢測出燃氣發生器裝藥內部包覆層氣孔、 裂紋等內部缺陷， 準確給出此類缺陷的具體分布情況， 能夠對燃氣發生器裝藥質量進行全面的監控。

3結論

ICT檢測技術是保證燃氣發生器裝藥質量和可靠性的重要技術手段， 其檢測結果可作為產品改進設計和優化工藝的重要依據。 通過在燃氣發生器裝藥ICT檢測中優化檢測工藝， 采用5 mm銅濾波板， 增加疊加幀數等措施能有效地提高裝藥ICT檢測質量， 可以對燃氣發生器裝藥的膠結層氣孔、 軸向偏心、 包覆層裂紋、 氣孔裂紋等缺陷進行檢測， 滿足導彈燃氣發生器裝藥的質量檢測要求。

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