發生器頭部電子束焊縫熔深相控陣超聲檢測

趙 燦，王建超，張 健，張 楠，王永紅

(西安航天發動機有限公司，陜西 西安 710100)

0 引言

燃氣發生器是液氧煤油火箭發動機產生燃氣渦輪工質的組件，具有室壓高、流量密度大、富氧燃燒等特點。其中發生器頭部由外底部件與底部組件構成，二者通過電子束焊接方法連接，焊接厚度約11 mm，如圖1所示。根據產品結構及實際工況分析可知，熔深不小于8 mm時，焊縫連接強度能夠滿足發動機工作要求。焊接過程中由于工藝參數控制不當、接頭裝配偏差等原因易產生未焊透缺陷或熔深不合格問題，使焊縫承載截面面積減少，降低焊接接頭力學性能，可能造成煤油外泄漏影響發生器做功能力，嚴重時導致發動機工況無法滿足額定工況要求。實際生產中曾發生過外底部件與底部組件在液壓強度試驗時沿電子束焊縫發生撕裂的質量問題。因此對焊縫熔深進行高精度測量，及時發現熔深不足問題，對保障發生器產品質量、保證發動機正常工作具有重要意義。

圖1 發生器頭部結構示意圖Fig.1 Structure diagram of generator head

根據發生器頭部結構特點可以看出，此焊縫熔深測量為面積型缺陷檢測問題，不宜使用X射線檢測。利用工業CT檢測時，焊縫中心位置切層的射線穿透厚度太大，檢測靈敏度低、信噪比差，難以準確測量熔深；另外，CT檢測效率低，成本昂貴。一些學者采用超聲檢測技術實現了特定結構電子束焊縫熔深檢測，如謝寶奎等用常規超聲橫波接觸法對組合齒輪的輪盤與齒圈電子束焊縫熔深進行檢測，由于常規超聲無法進行特定角度的聲場聚焦，不適用于本文高精度定量需求。……