無損檢測技術在航空發(fā)動機維修保障過程中的應用

王立闖　馬成元　何庚波

【摘 要】航空發(fā)動機在外場使用過程中由于受到載荷、應力狀態(tài)、環(huán)境等影響，在特定的壽命內(nèi)，機件失去了所規(guī)定的功能，在服役過程中失去作用，影響了裝備的正常使用，甚至造成嚴重的破壞，導致等級事故的發(fā)生。本文簡要介紹了無損檢測技術的種類、原理以及在航空發(fā)動機使用過程中的應用，闡述了利用無損檢測技術對航空發(fā)動機機件損傷、失效等進行檢測、評估、監(jiān)控等的重要意義，探索保證航空發(fā)動機外場使用安全的措施。

【關鍵詞】航空發(fā)動機 無損檢測 維修保障 應用

1 引言

航空發(fā)動機投入使用過程中，由于設計狀態(tài)、制造工藝、材料本性、外在服役條件等因素的影響，容易導致機件失效的發(fā)生。無損檢測技術就是研發(fā)和應用各種技術方法，以不損害被檢對象未來用途和功能的方式，為探測、定位、測量和評價缺陷，評估完整性、性能和成分，測量幾何特征，而對材料和零件所進行的檢查。本文依據(jù)無損檢測技術的這一特性，研究其在航空發(fā)動機在役檢測中，監(jiān)測航空發(fā)動機的結構和狀態(tài)變化的應用，確保發(fā)動機運行的安全可靠。

2 常規(guī)無損檢測方法

2.1孔探檢查

孔探檢查就是借助工業(yè)內(nèi)窺鏡對內(nèi)部結構進行目視檢查的方法，是無損檢測中目視檢查的一種，它與其它無損檢測方法最大的不同是它可以直接反映出被檢測物體內(nèi)外表面的情況，而不需要通過數(shù)據(jù)的對比或檢測人員的技能和經(jīng)驗來判斷缺陷的存在與否，并能對發(fā)現(xiàn)的缺陷進行定量分析，測量缺陷的長度、面積等。

2.2渦流檢測

渦流檢測是基于電磁感應原理揭示導電材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。

渦流檢測可以用于測量或鑒別電導率、磁導率、晶粒尺寸、熱處理狀態(tài)、硬度；檢測折疊、裂紋、孔洞和夾雜；測量非鐵磁性金屬基體上非導電涂層的厚度，或者鐵磁性金屬基體上非鐵磁性覆蓋層的厚度；還可用于金屬材料分選、并檢測其成分、微觀結構和其它性能的差別。

渦流檢測的主要優(yōu)點是：非接觸，檢測速度快；主要限制是：只能檢測導電材料，檢測靈敏度較低。

2.3液體滲透檢測

液體滲透檢測是基于毛細管現(xiàn)象揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷中，用去除劑（如水）清除掉表面多余的滲透劑，將顯像劑噴涂在被檢表面，經(jīng)毛細管作用，缺陷中的滲透劑被吸附出來并在表面顯示。

有兩種滲透檢測方法：熒光滲透檢測和著色滲透檢測。滲透檢測適用于表面裂紋、折疊、冷隔、疏松等缺陷的檢測，被廣泛用于鐵磁性和非鐵磁性鍛件、鑄件、焊接件、機加工件、粉末冶金件、陶瓷、塑料和玻璃制品的檢測。

2.4磁粉檢測

磁粉檢測是基于缺陷處漏磁場與磁粉的磁相互作用而顯示鐵磁性材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。

磁粉檢測可發(fā)現(xiàn)的主要缺陷有：各種裂紋、夾雜（含發(fā)紋）夾渣折疊、白點、分層、氣孔、未焊透、疏松、冷隔等。

磁粉檢測的優(yōu)點是：設備簡單（主要設備為磁粉探傷機），操作簡便，結果可靠，價格便宜；磁粉檢測的主要限制是：只能檢測鐵磁性材料的表面和近表面缺陷，而不適用于非磁性材料。

2.5射線照相檢測

射線照相檢測是基于被檢測件對透入射線的不同吸收來檢測零件內(nèi)部缺陷的無損檢測方法。

射線照相檢測主要適用于體積形缺陷，如氣孔、疏松、夾雜等的檢測，也可檢測裂紋。X射線照相檢測的主要優(yōu)點是：可檢測工件內(nèi)部的缺陷，結果直觀，檢測對象基本不受零件材料、形狀、外廓尺寸的限制；主要不足是：三維物體二維成像，前后缺陷重疊；被檢裂紋取向與射線束夾角不宜超過10°，否則將很難檢出。

2.6超聲檢測

超聲檢測是利用超聲波（常用頻率為0.5MHz～25MHz）在介質(zhì)中傳播時產(chǎn)生衰減，遇到界面產(chǎn)生反射的性質(zhì)來檢測表面和內(nèi)部缺陷的無損檢測方法。

對透過被檢件的超聲波束進行顯示和分析，可以確定缺陷是否存在及其位置。產(chǎn)生反射界面的裂紋、分層、縮孔、發(fā)紋、脫粘和其它缺陷易于被檢出。具體檢測方法主要有脈沖回波法和超聲穿透法，其中以超聲脈沖回波法應用最廣。

3 航空發(fā)動機的主要材料

航空發(fā)動機的主要結構材料是不銹鋼、高溫合金和鈦合金。在一臺先進發(fā)動機上，高溫合金和鈦合金的用量要占到發(fā)動機總結構重量的55%-65%和25%-40%，并應用了許多新型高溫材料如新型高溫合金和高溫鈦合金、高溫樹脂基復合材料、金屬間化合物及其復合材料、熱障涂層材料、金屬基復合材料陶瓷基復合材料。

4 幾種檢測方法在航空發(fā)動機在役檢測中的應用

4.1發(fā)動機內(nèi)部檢查

內(nèi)窺鏡目視檢查是目前航空發(fā)動機在役檢查過程中應用最廣泛的檢查方法，通過深入發(fā)動機內(nèi)部，可以定期檢查發(fā)動機壓氣機葉片、燃燒室、渦輪等關鍵機件的完整情況，能夠發(fā)現(xiàn)打傷、燒蝕等結構損傷，保證發(fā)動機使用安全。

4.2發(fā)動機外部檢查

液體滲透檢查是在發(fā)動機外部機體出現(xiàn)損傷或疑似裂紋時常用的檢查方法，檢查部位包括機匣殼體、附件殼體等。

4.3復合材料的檢查

隨著航空發(fā)動機的技術進步，新材料新工藝的應用越來越多，復合材料機匣的應用，可以有效地減輕發(fā)動機重量提高推重比，超聲檢測可有效地檢測出復合材料在使用中出現(xiàn)的起泡、分層等缺陷。

5 結語

無損檢測技術在航空工業(yè)的生產(chǎn)過程中、質(zhì)量控制過程中已經(jīng)得到了廣泛的應用，但在航空發(fā)動機的外場維修保障過程中的應用還非常有限，研究無損檢測技術在航空發(fā)動機的故障處理、在役檢測方面的應用非常有必要和迫切，并有非常廣闊的前景。