弹药质量检测中无损检测技术的运用分析

(海军装备部，陕西 西安 710043)

随着科学技术的进步，各种武器系统对弹药的要求越来越高，尤其是各种大口径炮弹要求更是非常严格。在弹药装药时严禁出现气泡、裂纹、缩孔、裂隙等情况的出现，因为这些情况都严重制约着武器的使用性能（安全性能、爆炸性能、贮存性能、力学性能等）。而这些缺陷与武器的装药密度有着直接关系，弹药内部装药密度不仅直接影响着弹药的杀伤能力，而且其装药情况还影响着武器使用时的安全性。因此对武器的装药密度进行有效监测就变得很重要了，基于此本文对一些弹药检测中无损检测技术的运用进行了分析。

1 工业CT技术

1.1 工业CT技术简介

工业 CT(Industrial Computerized Tomgraphy.)是CT的一个分支，其主要作用为对一些工业产品进行检查检测。工业CT技术属于无损技术中的一种重要技术，它是计算机扫描技术与X射线照射技术相互结合的产物。其主要是采用X射线环绕物体某个断面进行扫描拍照而生成的二维灰度图像，其在不改变物体外部形态及物体内部性能的前提下，得到了物体内部的二维灰度图像，多次进行二维灰度照相之后，再借助一些计算机技术呈现出物体内部的三维结构图像。其真实展现了物体内部的情况，在无损检测以及无损评价方面均具有这极大的优良性，因此在弹药检测时有必要借助工业CT技术以实现弹药内部情况的无损检测，充实和完善以前弹药检测中存在的不足，进而对弹药进行全面有效的检测。

1.2 工业CT的基本构成单位

工业CT系统是由探测器系统、射线源系统、数据收集系统、计算机系统、机械运作系统、图像拷贝传输设备及控制系统构成，其运作方式为，首先由射线源提供以供CT机扫描使用的X光能量线束，让该线束穿透所要检测的物体，按照线束在穿透物体是线束自身产生的衰减状况，呈现出的以各点衰减系数为主的CT图像。然后机械扫描系统完成在扫描过程对物体的平移、旋转，以及在物体—射线—探测器之间的调整，移动设备包括了机械驱动轴、各种支架、底座、试件转台以及移动控制系统（编码器、电机组、控制板等），而探测器系统则是用于对射线信号的探测，探测之后导入传输系统，传输系统再将数据数模转换放大之后，传导到计算机内部，经过专业人员进行图像的模拟，经过计算机系统模拟图像之后，可以清晰的显示出被测物体某个截面的实际情况，如果将物体沿着该截面进行横向移动，那么就可重新获得另一个截面图层，经过大量的二维图层模拟。就会得到物体的三维图像，这样就真实的反映出了物体内部的情况，在这个过程就实现了对物体的无损检测。

2 目前弹药内部检测常见困难

在对弹药的所有要求当中，安全性和可靠性是其中的重点。其主要表现为：弹丸发射时的强度，药筒功能是否可靠，引信、保险是否安全可靠等，这些均属于弹药监测的范围，其主要的困难为以下几点：

2.1 引信检测

弹体引信作为引爆结构，其安全性与可靠性不言而喻，一些长期放置的引信，因为保管不当、受到空气影响等客观因素影响，很容易导致引信中的延装药、保险药柱、雷管装药、火帽激发管、时间药剂等失效，导致在使用时产生未爆弹或者发生事故。后勤对这些情况进行检测时，一般采用实弹射击检验弹药的安全性和可靠性，这种方式出现的问题是，如果引信存在异常，而在随机检测时，正好没有发生异常情况，而实验结果则认定为引信正常，而如果出现引信存在问题，而正好检测时没有出现问题，就会认为引信不存在问题，且检测时即使检测出有问题，也无法确定问题原因，因此该种检测方式局限性极大。

2.2 药筒壁质量、弹体铸造质量以及弹丸强度的检测

（1）弹体表面不能出现规定以外的砂眼、气孔、裂纹等，另外在进行强度试验之后，应该检测弹体是否有新的裂纹出现，原来的检测方式为目测，这样仅能监测到弹体表面，且由于检测人员视力、经验等的限制，导致检测结果不客观、不准确。

（2）弹壁厚度一致性，由于没有相关检测设备，因此一直没有得到检测。

（3）炸药可靠性测量，一般是直接将引信拆下，用深度尺直接测量出厂与存放之后的深度差，这种方式为接触式测量，其操作不但很难完成，且稳定性很低，容易造成弹药的损坏。

（4）药筒质量，对于药筒质量的检测，一般对环焊接缝进行检测，检测其各个裂缝是否存在裂隙，一般药筒生产厂家通常采用射线照相进行检测，而这种照相方式对于定装式炮弹在装药后的药筒则无法检测。

2.3 一体化弹药的检测

对于一些特殊弹药，如反坦克导弹、多用途弹药、炮射击弹药等，这些弹药与普通弹药所不同的是，其大部分均采用一体化设计，这些弹药种类繁多且参数各异，由于信息量庞大，因此在检验检查时难度很大。总之，为了在弹药检测时尽量做到安全可靠，且适应现代战争高精度、高准确性的要求，采用无损检测技术和无损评价技术势在必行，无损检测技术要求在不改变武器外在形态及内部结构的基础上对武器弹药完成有效检测，以清晰准确的反映出弹药的准确情况。

2.4 弹体内部装药检测

随着武器装备的进一步发展，弹药的一体化已经成为弹药发展的主体形式，这些一体化弹药虽然在生产时经过了严格的质量把关及检测，但是往往在贮存、运输或者经受一些意外情况后，就很可能引起弹药的质量下降。例如对于122mm火箭弹，火箭弹药柱设计为长药柱，在检验时应该确定装药柱是否出现断裂，点火器是否处在弹体底部中心位置等；还有穿甲弹，其内部为炸药隔热层与烈性压紧炸药，检测其内部引信与底螺之间是否存在间隙等问题是弹药质量检测的基础。而以上这些均为制约弹药安全、可靠的重点，后勤必须对其进行有效检测。目前，对于这些问题一般通过实验来进行检测，而影响实验结果的因素非常多，因此仅仅依靠弹药的随机实验检测对于弹药检测来说，其局限性毋庸置疑。

3 工业CT技术在弹药检测中的运用分析

3.1 工业CT安全性极高

工业CT技术与一般的静态检测相比较，属于非接触且无损检测，但是由于其工作环境特点，一定要注意以下几种常见问题。

3.1.1 一定要对工作人员进行防辐射保护

在工业CT无损检测过程中，不论是采用X射线源还是C射线源均会产生很大的放射性辐射，因此在采用该技术时就一定要尽量多的采用半自动化工作形式和遥控模式，以尽可能的保证工作人员免受辐射的伤害。

3.1.2 被测物体的辐射防护

一般来说，如火工品、炸药都有着一定的摩擦感度、热感度、静电火花感度等；弹药引信要防磁、防止静电；对于配备有压电引信的火箭弹，在进行检测时，应该避免高压电源，以防止发生电感应而出现事故；对于安装有近炸引信的一些特殊榴弹，要注意其电磁感应。因此怎样在保证物体检测安全的前提下，对弹药进行有效的检测就是工作的重点，这些内容包括电磁感应、静电防护、各个设备的运作速度等，所以在整个系统设计时，就应该对这些问题进行细致分析，以保证设计的系统中被测物体的受辐射程度在要求范围内。

3.2 工业CT检测物体种类很多

工业CT技术一般监测的物体是一些工业产品，这些产品在外部形状、大小、组成成分、重量等方面存在极大的差异性，其中在靶场进行实验额的弹丸种类就有大概二百多种，各种弹体结构差异性极大，监测对象的不同导致了CT系统必须进行相应的调整，例如被测弹药壁厚的大小就与射线的参数、强度、大小及活动范围等要求不同，因此为了保证检测的有效性，对于系统的空间分辨率、机械扫描构件、探测器的大小及探测范围要求就很高了，这样以来系统成本必然很高，而未来武器弹药种类一定会更加多，因此为了达到测量的准确性，检测系统的成本将会很高。

3.3 必须构建数据图像库

工业CT技术是X射线扫描技术与计算机技术相互结合的产物，它是以图像的形式反应被测物体内部断面的一些情况，其借助大量的物体内部二维断面图像来构建物体内部的三维灰度图像，而一副三维图像往往需要几兆的内存来进行存储，因此所使用的计算机的存储功能就需要非常大。而人们比较熟悉的医学常用CT成像技术其监测对象大多特征均相同，仅仅是改变内部的一些数据而已，使用存储不是很大，而在弹药的无损检测时，由于监测对象的多样性，使得各种数据极多，因此上必须建立专门的数据图像收集库。

4 结束语

总之，采用工业CT技术作为弹药的无损检测技术是完全可行的，其技术也是完全可以达到弹药检测的要求的。只是在整个系统建设时必须对需要检测的弹药的特殊性进行考虑，以保证系统的适应性达标，另外也要随着各种先进技术的出现对系统不断的完善及优化，这样才能保证工业CT技术能够得到更全面的应用。

[1]郑世才.射线检测技术发展的简要评述[J].无损检测，1996，(1)：3-5.

[2]倪培君.工业CT的结构与系统配置[J].无损检测，1996，(2)：22-25.

[2]徐连胜.炸药装药密度及装药力学性能对炸药发射安全性的影响[D].北京理工大学，2000.