彈藥質量檢測中無損檢測技術的運用分析

(海軍裝備部，陜西 西安 710043)

隨著科學技術的進步，各種武器系統對彈藥的要求越來越高，尤其是各種大口徑炮彈要求更是非常嚴格。在彈藥裝藥時嚴禁出現氣泡、裂紋、縮孔、裂隙等情況的出現，因為這些情況都嚴重制約著武器的使用性能（安全性能、爆炸性能、貯存性能、力學性能等）。而這些缺陷與武器的裝藥密度有著直接關系，彈藥內部裝藥密度不僅直接影響著彈藥的殺傷能力，而且其裝藥情況還影響著武器使用時的安全性。因此對武器的裝藥密度進行有效監測就變得很重要了，基于此本文對一些彈藥檢測中無損檢測技術的運用進行了分析。

1 工業CT技術

1.1 工業CT技術簡介

工業 CT(Industrial Computerized Tomgraphy.)是CT的一個分支，其主要作用為對一些工業產品進行檢查檢測。工業CT技術屬于無損技術中的一種重要技術，它是計算機掃描技術與X射線照射技術相互結合的產物。其主要是采用X射線環繞物體某個斷面進行掃描拍照而生成的二維灰度圖像，其在不改變物體外部形態及物體內部性能的前提下，得到了物體內部的二維灰度圖像，多次進行二維灰度照相之后，再借助一些計算機技術呈現出物體內部的三維結構圖像。其真實展現了物體內部的情況，在無損檢測以及無損評價方面均具有這極大的優良性，因此在彈藥檢測時有必要借助工業CT技術以實現彈藥內部情況的無損檢測，充實和完善以前彈藥檢測中存在的不足，進而對彈藥進行全面有效的檢測。

1.2 工業CT的基本構成單位

工業CT系統是由探測器系統、射線源系統、數據收集系統、計算機系統、機械運作系統、圖像拷貝傳輸設備及控制系統構成，其運作方式為，首先由射線源提供以供CT機掃描使用的X光能量線束，讓該線束穿透所要檢測的物體，按照線束在穿透物體是線束自身產生的衰減狀況，呈現出的以各點衰減系數為主的CT圖像。然后機械掃描系統完成在掃描過程對物體的平移、旋轉，以及在物體—射線—探測器之間的調整，移動設備包括了機械驅動軸、各種支架、底座、試件轉臺以及移動控制系統（編碼器、電機組、控制板等），而探測器系統則是用于對射線信號的探測，探測之后導入傳輸系統，傳輸系統再將數據數模轉換放大之后，傳導到計算機內部，經過專業人員進行圖像的模擬，經過計算機系統模擬圖像之后，可以清晰的顯示出被測物體某個截面的實際情況，如果將物體沿著該截面進行橫向移動，那么就可重新獲得另一個截面圖層，經過大量的二維圖層模擬。就會得到物體的三維圖像，這樣就真實的反映出了物體內部的情況，在這個過程就實現了對物體的無損檢測。

2 目前彈藥內部檢測常見困難

在對彈藥的所有要求當中，安全性和可靠性是其中的重點。其主要表現為：彈丸發射時的強度，藥筒功能是否可靠，引信、保險是否安全可靠等，這些均屬于彈藥監測的范圍，其主要的困難為以下幾點：

2.1 引信檢測

彈體引信作為引爆結構，其安全性與可靠性不言而喻，一些長期放置的引信，因為保管不當、受到空氣影響等客觀因素影響，很容易導致引信中的延裝藥、保險藥柱、雷管裝藥、火帽激發管、時間藥劑等失效，導致在使用時產生未爆彈或者發生事故。后勤對這些情況進行檢測時，一般采用實彈射擊檢驗彈藥的安全性和可靠性，這種方式出現的問題是，如果引信存在異常，而在隨機檢測時，正好沒有發生異常情況，而實驗結果則認定為引信正常，而如果出現引信存在問題，而正好檢測時沒有出現問題，就會認為引信不存在問題，且檢測時即使檢測出有問題，也無法確定問題原因，因此該種檢測方式局限性極大。

2.2 藥筒壁質量、彈體鑄造質量以及彈丸強度的檢測

（1）彈體表面不能出現規定以外的砂眼、氣孔、裂紋等，另外在進行強度試驗之后，應該檢測彈體是否有新的裂紋出現，原來的檢測方式為目測，這樣僅能監測到彈體表面，且由于檢測人員視力、經驗等的限制，導致檢測結果不客觀、不準確。

（2）彈壁厚度一致性，由于沒有相關檢測設備，因此一直沒有得到檢測。

（3）炸藥可靠性測量，一般是直接將引信拆下，用深度尺直接測量出廠與存放之后的深度差，這種方式為接觸式測量，其操作不但很難完成，且穩定性很低，容易造成彈藥的損壞。

（4）藥筒質量，對于藥筒質量的檢測，一般對環焊接縫進行檢測，檢測其各個裂縫是否存在裂隙，一般藥筒生產廠家通常采用射線照相進行檢測，而這種照相方式對于定裝式炮彈在裝藥后的藥筒則無法檢測。

2.3 一體化彈藥的檢測

對于一些特殊彈藥，如反坦克導彈、多用途彈藥、炮射擊彈藥等，這些彈藥與普通彈藥所不同的是，其大部分均采用一體化設計，這些彈藥種類繁多且參數各異，由于信息量龐大，因此在檢驗檢查時難度很大。總之，為了在彈藥檢測時盡量做到安全可靠，且適應現代戰爭高精度、高準確性的要求，采用無損檢測技術和無損評價技術勢在必行，無損檢測技術要求在不改變武器外在形態及內部結構的基礎上對武器彈藥完成有效檢測，以清晰準確的反映出彈藥的準確情況。

2.4 彈體內部裝藥檢測

隨著武器裝備的進一步發展，彈藥的一體化已經成為彈藥發展的主體形式，這些一體化彈藥雖然在生產時經過了嚴格的質量把關及檢測，但是往往在貯存、運輸或者經受一些意外情況后，就很可能引起彈藥的質量下降。例如對于122mm火箭彈，火箭彈藥柱設計為長藥柱，在檢驗時應該確定裝藥柱是否出現斷裂，點火器是否處在彈體底部中心位置等；還有穿甲彈，其內部為炸藥隔熱層與烈性壓緊炸藥，檢測其內部引信與底螺之間是否存在間隙等問題是彈藥質量檢測的基礎。而以上這些均為制約彈藥安全、可靠的重點，后勤必須對其進行有效檢測。目前，對于這些問題一般通過實驗來進行檢測，而影響實驗結果的因素非常多，因此僅僅依靠彈藥的隨機實驗檢測對于彈藥檢測來說，其局限性毋庸置疑。

3 工業CT技術在彈藥檢測中的運用分析

3.1 工業CT安全性極高

工業CT技術與一般的靜態檢測相比較，屬于非接觸且無損檢測，但是由于其工作環境特點，一定要注意以下幾種常見問題。

3.1.1 一定要對工作人員進行防輻射保護

在工業CT無損檢測過程中，不論是采用X射線源還是C射線源均會產生很大的放射性輻射，因此在采用該技術時就一定要盡量多的采用半自動化工作形式和遙控模式，以盡可能的保證工作人員免受輻射的傷害。

3.1.2 被測物體的輻射防護

一般來說，如火工品、炸藥都有著一定的摩擦感度、熱感度、靜電火花感度等；彈藥引信要防磁、防止靜電；對于配備有壓電引信的火箭彈，在進行檢測時，應該避免高壓電源，以防止發生電感應而出現事故；對于安裝有近炸引信的一些特殊榴彈，要注意其電磁感應。因此怎樣在保證物體檢測安全的前提下，對彈藥進行有效的檢測就是工作的重點，這些內容包括電磁感應、靜電防護、各個設備的運作速度等，所以在整個系統設計時，就應該對這些問題進行細致分析，以保證設計的系統中被測物體的受輻射程度在要求范圍內。

3.2 工業CT檢測物體種類很多

工業CT技術一般監測的物體是一些工業產品，這些產品在外部形狀、大小、組成成分、重量等方面存在極大的差異性，其中在靶場進行實驗額的彈丸種類就有大概二百多種，各種彈體結構差異性極大，監測對象的不同導致了CT系統必須進行相應的調整，例如被測彈藥壁厚的大小就與射線的參數、強度、大小及活動范圍等要求不同，因此為了保證檢測的有效性，對于系統的空間分辨率、機械掃描構件、探測器的大小及探測范圍要求就很高了，這樣以來系統成本必然很高，而未來武器彈藥種類一定會更加多，因此為了達到測量的準確性，檢測系統的成本將會很高。

3.3 必須構建數據圖像庫

工業CT技術是X射線掃描技術與計算機技術相互結合的產物，它是以圖像的形式反應被測物體內部斷面的一些情況，其借助大量的物體內部二維斷面圖像來構建物體內部的三維灰度圖像，而一副三維圖像往往需要幾兆的內存來進行存儲，因此所使用的計算機的存儲功能就需要非常大。而人們比較熟悉的醫學常用CT成像技術其監測對象大多特征均相同，僅僅是改變內部的一些數據而已，使用存儲不是很大，而在彈藥的無損檢測時，由于監測對象的多樣性，使得各種數據極多，因此上必須建立專門的數據圖像收集庫。

4 結束語

總之，采用工業CT技術作為彈藥的無損檢測技術是完全可行的，其技術也是完全可以達到彈藥檢測的要求的。只是在整個系統建設時必須對需要檢測的彈藥的特殊性進行考慮，以保證系統的適應性達標，另外也要隨著各種先進技術的出現對系統不斷的完善及優化，這樣才能保證工業CT技術能夠得到更全面的應用。

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[2]徐連勝.炸藥裝藥密度及裝藥力學性能對炸藥發射安全性的影響[D].北京理工大學，2000.