无损探伤检测技术在航空机务中的应用

赵军锋

摘 要：无损检测技术对航空工业具有极其重要的作用，文章探讨了几种主要的无损探伤在航空机务中的应用。

关键词：无损探伤；航空机务；检测技术

无损探伤，又称无损检测，是在不破坏或不损伤被检对象的前提下，判定和评价物质内部或外表的物理和机械性能，包括各种缺陷及其它特征参数的一门综合技术。它对于控制和改进生产过程中的产品质量，保证材料、零部件和产品的可靠性及提高生产率起着关键作用，同时它还具有节约能源、降低成本、提高成品率和劳动效率的作用。具有以下特征：无需大量试剂；不需前处理工作，试样制作简单；即使检测，在线检测；不损伤样品，无污染等等。作为一种新兴的检测技术，其无损检测技术在工业上有非常广泛的应用，如航空航天、核工业、武器制造、机械工业、造船、石油化工、铁道和高速火车、汽车、锅炉和压力容器、特种设备、以及海关检查等等。随着无损探伤技术的不断完善和发展，其未来应用领域也将越来越广阔。

1 无损探伤技术在航空中应用

无损检测技术对航空工业具有极其重要的作用，各种最先进的无损检测技术，其首先应用的领域基本都是航空工业。航空航天材料和工艺的发展与无损检测有密切的关系。可以毫不夸张地说，航空工业的安危系于无损检测。20世纪30年代初，磁粉探伤用以检验航空钢零件。1935年，X射线开始用于检查飞机木质螺旋桨。在第二次世界大战期间，飞机已经大量使用铝合金和镁合金，为了检查这些非铁磁性材料的表面缺陷，开始使用荧光渗透检验法。

1.1 射线探伤

射线探伤是利用X射线或γ射线在穿透被检物各部分时强度衰减的不同，检测被检物中缺陷的一种无损检测方法。被测物体各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同。X射线或γ射线，当在穿透被检物时，射线被吸收的程度也将不同。这种方法称为X射线照相法。如用荧光屏代替胶片直接观察被检物体，称为透视法。如用光敏元件逐点测定透过后的射线强度而加以记录或显示，则称为仪器测定法。

射线照相法已广泛应用于焊缝和铸件的内部质量检验，例如各种受压容器、锅炉、船体、输油和输气管道等的焊缝，各种铸钢阀门、泵体、石油钻探和化化工、炼油设备中的受压铸件，精密铸造的透平叶片，航空和汽车工业用的各种铝镁合金铸件等。透视法的灵敏度较低，仪器测定法操作比较麻烦，两者均应用不多。

射线照相法能较直观地显示工件内部缺陷的大小和形状，因而易于判定缺陷的性质，射线底片可作为检验的原始记录供多方研究并作长期保存。但这种方法耗用的X射线胶片等器材费用较高，检验速度较慢，只宜探查气孔、夹渣、缩孔、疏松等体积性缺陷，而不易发现间隙很小的裂纹和未熔合等缺陷以及锻件和管、棒等型材的内部分层性缺陷。此外，射线对人体有害，需要采取适当的防护措施。

1.2 超声探伤

超声检测是指用超声波来检测材料和工件、并以超声检测仪作为显示方式的一种无损检测方法。超声检测是利用超声波的众多特性（如反射和衍射），通过观察显示在超声检测仪上的有关超声波在被检材料或工件中发生的传播变化，来判定被检材料和工件的内部和表面是否存在缺陷，从而在不破坏或不损害被检材料和工件的情况下，评估其质量和使用价值。

1.3 声发射检测

材料或构件因受力产生变形或断裂，以弹性波的形式释放出应变能称为声发射。利用接收声发射信号研究材料、动态评价结构的完整性称为声发射检测技术。声发射技术是1950年由德国人凯泽（J.Kaiser）开始研究的，1964年美国应用于检验产品质量，从此获得迅速发展。材料的范性形变、马氏体相变、裂纹扩展、应力腐蚀以及焊接过程产生裂纹和飞溅等，都有声发射现象，检测到声发射信号，就可以连续监视材料内部变化的整个过程。因此，声发射检测是一种动态无损检测方法。

声发射技术的应用已较广泛。可以用声发射鉴定不同范性变形的类型，研究断裂过程并区分断裂方式，检测出小于0.01mm长的裂纹扩展，研究应力腐蚀断裂和氢脆，检测马氏体相变，评价表面化学热处理渗层的脆性，以及监视焊后裂纹产生和扩展等等。

声发射检测仪器分单通道和多通道两种。单通道声发射仪比较简单，主要用于实验室材料试验。多通道声发射仪是大型声发射检测仪器，有很多个检测通道，可以确定声发射源位置，根据来自各个声源的声发射信号强度，判断声源的活动性，实时评价大型构件的安全性。主要用于大型构件的现场试验。

1.4 渗透探伤

渗透探伤是利用毛细现象检查材料表面缺陷的一种无损检验方法。20世纪初，最早利用具有渗透能力的煤油检查机车零件的裂缝。到40年代初期美国斯威策（R.C.Switzer）发明了荧光渗透液。这种渗透液在第二次世界大战期间，大量用于检查军用飞机轻合金零件，渗透探伤便成为主要的无损检测手段之一，获得广泛应用。

渗透探伤包括荧光法和着色法。荧光法是将含有荧光物质的渗透液涂敷在被探伤件表面，通过毛细作用渗入表面缺陷中，然后清洗去表面的渗透液，将缺陷中的渗透液保留下来，进行显像。这两种方法都包括渗透、清洗、显象和检查四个基本步骤。根据从被探伤件上清洗渗透液的方法，渗透探伤的荧光法和着色法又可分别分为水洗型、后乳化型和溶剂去除型三种。

渗透探伤操作简单，不需要复杂设备，费用低廉，缺陷显示直观，具有相当高的灵敏度，能发现宽度1微米以下的缺陷。这种方法由于检验对象不受材料组织结构和化学成分的限制，因而广泛应用于黑色和有色金属锻件、铸件、焊接件、机加工件以及陶瓷、玻璃、塑料等表面缺陷的检查。它能检查出裂纹、冷隔、夹杂、疏松、折叠、气孔等缺陷；但对于结构疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料不适用。

1.5 磁粉探伤

通过磁粉在缺陷附近漏磁场中的堆积以检测铁磁性材料表面或近表面处缺陷的一种无损检测方法。将待测物体置于强磁场中或通以大电流使之磁化，若物体表面或表面附近有缺陷（裂纹、折叠、夹杂物等）存在，由于它们是非铁磁性的，对磁力线通过的阻力很大，磁力线在这些缺陷附近会产生漏磁。当将导磁性良好的磁粉（通常为磁性氧化铁粉）施加在物体上时，缺陷附近的漏磁场就会吸住磁粉，堆集形成可见的磁粉迹痕，从而把缺陷显示出来。

磁粉探伤的优点是：对钢铁材料或工件表面裂纹等缺陷的检验非常有效；设备和操作均较简单；检验速度快，便于在现场对大型设备和工件进行探伤；检验费用也较低。缺点是：仅适用于铁磁性材料；仅能显出缺陷的长度和形状而难以确定其深度；对剩磁有影响的一些工件，经磁粉探伤后还需要退磁和清洗。

2 结语

由以上论述可以看出，无损检测技术对航空工业具有极其重要的作用。因此，了解航空工业对无损检测技术的需求，为航空界提供经济、有效和高可靠性的无损检测仪器和检测方法，是该领域无损检测工作者面临的真正挑战。

参考文献

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