民用飛機制造偏離處置中無損探傷工藝選用探究

張臘全　鄭娜

【摘 要】民用飛機制造偏離有相當一部分需要借助無損探傷定位故障。為了讓工程人員能夠快速、準確、合理的選用無損探傷工藝，本文研究梳理民用飛機無損探傷（NDT）相關工藝，分析各類無損探傷工藝的原理、特點及適用范圍，給出了制造偏離處理中無損探傷工藝選用建議。

【關鍵詞】制造偏離；無損探傷

中圖分類號： V216.8 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）11-0065-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.026

【Abstract】A fairly large number of civil aircraft manufacturing deviation need NDT process for fault localization. In order to ensure engineers guarantee the rapid， accurate and reasonable selection of NDT process. This paper has combed the common NDT process， analyzes the principle， characteristics and application range of various kinds of NDT process. Finally， this paper supply decision-making reference on NDT process used for dealing with civil aircraft manufacturing deviation.

【Key words】Manufacture deviation； NDT

0 前言

航空工業(yè)被譽為“工業(yè)中的皇冠”，民用飛機是高度集成高度復雜的產品。在規(guī)定的時間和成本限制范圍內，要制造出百分之百符合工程圖紙和技術規(guī)范的產品是不可能的。制造誤差、工裝差錯、理解錯誤、不完善的設計以及其他種種難以預見的原因都會造成零部件偏離圖紙和技術規(guī)范的要求[1]。常駐制造現(xiàn)場的工程人員需要對原設計負責，并根據(jù)自己的能力和經驗對已造偏離的產品進行工程處置使其滿足工程要求。

國產某型民機生產之初，每架飛機故障拒收高達1500份，而其中相當一部分故障需要借助無損探傷定位故障。讓工程人員有明確的界定具體的制造偏離該如何選擇探傷方式顯得尤為重要。本文基于以上需求，研究梳理形成民用飛機制造偏離工程處置的無損探傷選用建議，用于指導常駐制造現(xiàn)場的工程人員快速、準確、合理選用無損探傷工藝。

1 制造偏離及無損探傷特點

1.1 無損探傷概述

無損探傷 （Non-destructive testing， 縮寫為NDT） 是指以不損及其使用性能和使用可靠性的方式，對材料和制件進行缺陷和損傷檢測，幾何特性測量，對其化學成份、組織結構和力學性能變化進行評定，進而就材料或制件對特定應用的適用性進行評價的一門專業(yè)技術。無損探傷技術涉及到光學、電學、聲學、物理學以及計算機、數(shù)據(jù)通訊等學科，在飛機設計、制造及使用維護中廣泛應用。

無損探傷作為一門特種工藝，適航當局極為重視，在適航管理文件中進行了特別規(guī)定，例如CCAR25.571、25.605、25.611、25.621、25.1529，以及AP-21-03、AC20-107A、AC21-26、AC-121-52 和ORDER 8110.4C 等相關文件[2]。美國航空運輸協(xié)會在其對技術出版物規(guī)范中對無損探傷技術的使用以及對無損探傷人員都有明確詳細規(guī)定。目前民用飛機研制過程中主要采用以下五種常規(guī)的無損探傷方法：即超聲探傷、射線探傷、渦流探傷、磁粉探傷、滲透探傷。

1.2 無損探傷工藝規(guī)范簡述

無損探傷工藝所涉及工藝規(guī)范及各工藝規(guī)范應用范圍參見表1。

2 制造偏離無損探傷工藝選用建議

2.1 普通金屬結構

針對普通金屬結構，在裝配階段出現(xiàn)表面砸傷或變形，因干涉導致的變形時，零件表面可能會產生裂紋，應對損傷區(qū)及周邊去除表面涂層（如若打磨去除，需按熒光探傷規(guī)范要求侵蝕掉一層），并對損傷區(qū)及周邊進行熒光滲透無損檢測，并將裂紋檢查結果一并提交工程處理。針對18Cr2Ni4WA、4130、4140、4340、300M、15-5PH、17-7PH等鐵磁性金屬材料的零件，應對損傷區(qū)及周邊進行磁粉探傷；針對鋁合金、鈦合金、奧氏體不銹鋼等非鐵磁性金屬材料的零件，應對損傷區(qū)及周邊進行熒光滲透檢查。

普通金屬結構，只有當熒光滲透檢查或者磁粉探傷無法實施時，才選擇渦流探傷。目前已知的情況包括但不限于如下幾種情況：（1）裝配件原位漆層無法去除；（2）去漆液有無法完全去除的風險，并且打磨去漆的方式無法完成；（3）已用第三種探傷方式探測裂紋，渦流可以用來驗證。

2.2 金屬膠接結構

針對金屬膠接結構表面砸傷或明顯變形，損傷區(qū)在非蜂窩區(qū)域可能導致金屬面板表面裂紋或內部脫粘，應對損傷區(qū)域及周邊進行熒光滲透檢查和超聲檢查；損傷區(qū)在蜂窩區(qū)或鄰近區(qū)域可能導致蜂窩芯材損傷、變形，應對損傷區(qū)域及周邊進行渦流裂紋檢查（若用熒光探傷有熒光液滲入的風險）和超聲檢查，并進行射線檢查。

2.3 復合材料結構

針對復合材料結構的表面砸傷或明顯變形，應目視檢查層壓板表面纖維是否有損傷；損傷區(qū)在層壓板或板芯結合處可能導致層壓板、層壓板-芯層間出現(xiàn)分層或脫粘，應對損傷區(qū)域及周邊進行超聲檢查；損傷區(qū)在蜂窩區(qū)或鄰近區(qū)域，可能導致層壓板、層壓板-芯層間出現(xiàn)分層或脫粘，以及蜂窩變形，應對損傷區(qū)及周邊進行超聲檢查和射線檢查。

具體見圖1。

3 部分制造偏離工廠可先行無損探傷

面對旺盛的市場需求，未來幾年項目生產線將面臨更加嚴峻的挑戰(zhàn)。為適應批生產后更高的產能要求，必須通過不斷優(yōu)化經營管理體系流程，優(yōu)化生產加工工藝，破解生產技術難題，提升型號生產效率。基于無損探傷對零組件“無損”的前提，通過對現(xiàn)場常見制造問題處理方法進行梳理，形成本節(jié)內容。工廠工藝人員可參照本節(jié)先行進行探傷，將損傷及探傷結果交由工程評估，工程人員可根據(jù)需要在該探傷結果的基礎上進行補充檢查。

3.1 黑色金屬

針對18Cr2Ni4WA、4130、4140、4340、300M、15-5PH、17-7PH等黑色金屬材料的零件，出現(xiàn)表面損傷，工廠可先行對損傷區(qū)及周邊進行磁粉探傷（無需去除表面漆層），并將損傷情況、損傷范圍、探傷范圍及探傷結果提交工程處理。

3.2 鋁合金、鈦合金等金屬材料

針對鋁合金、鈦合金、奧氏體不銹鋼等有色金屬材料的零件，在出現(xiàn)表面砸傷或變形，因干涉導致的磨損時，工廠可先行去除表面涂層（禁止使用打磨方法去除有機涂層），并對損傷區(qū)及周邊熒光滲透檢查，并將損傷情況、損傷范圍、探傷范圍及探傷結果提交工程處理。

3.3 金屬蜂窩類結構材料

針對金屬蜂窩結構表面砸傷（蜂窩區(qū)域或臨近區(qū)域）可能導致的蜂窩芯材損傷、變形，工廠可先行對砸傷區(qū)域及周邊進行渦流裂紋檢查和射線檢查，并將損傷情況、損傷范圍、探傷范圍及探傷結果提交工程處理。

針對金屬蜂窩結構表面砸傷（非蜂窩區(qū)域）可能導致的金屬面板分層，工廠可先行對砸傷區(qū)域及周邊進行熒光滲透檢查和超聲檢查，并將損傷情況、損傷范圍、探傷范圍及探傷結果提交工程處理。

3.4 金屬膠接壁板

針對金屬膠接壁板出現(xiàn)表面砸傷或明顯變形時，工廠可先行對砸傷（變形）區(qū)域及周邊渦流裂紋檢查和超聲檢查，并將損傷情況、損傷范圍、探傷范圍及探傷結果提交工程處理。

3.5 復合材料

針對復合材料結構表面外來物損傷或明顯變形時，工廠可先行對砸傷（變形）區(qū)域及周邊進行超聲檢查和射線檢查，并將損傷情況、損傷范圍、探傷范圍及探傷結果提交工程處理。

【參考文獻】

[1]《飛機設計手冊》總編委會. 飛機設計手冊第3冊：材料 [M]. 北京：航空工業(yè)出版社，1997.

[2]民航無損檢測人員資格鑒定與認證委員會.航空器無損檢測綜合知識[M]. 北京：中國民航出版社，2008.11.