无损检测技术在航空发动机维修保障过程中的应用

王立闯　马成元　何庚波

（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司航空维修服务分公司，辽宁沈阳　110004）

无损检测技术在航空发动机维修保障过程中的应用

王立闯马成元何庚波

（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司航空维修服务分公司，辽宁沈阳110004）

航空发动机在外场使用过程中由于受到载荷、应力状态、环境等影响，在特定的寿命内，机件失去了所规定的功能，在服役过程中失去作用，影响了装备的正常使用，甚至造成严重的破坏，导致等级事故的发生。本文简要介绍了无损检测技术的种类、原理以及在航空发动机使用过程中的应用，阐述了利用无损检测技术对航空发动机机件损伤、失效等进行检测、评估、监控等的重要意义，探索保证航空发动机外场使用安全的措施。

航空发动机无损检测维修保障应用

1　引言

航空发动机投入使用过程中，由于设计状态、制造工艺、材料本性、外在服役条件等因素的影响，容易导致机件失效的发生。无损检测技术就是研发和应用各种技术方法，以不损害被检对象未来用途和功能的方式，为探测、定位、测量和评价缺陷，评估完整性、性能和成分，测量几何特征，而对材料和零件所进行的检查。本文依据无损检测技术的这一特性，研究其在航空发动机在役检测中，监测航空发动机的结构和状态变化的应用，确保发动机运行的安全可靠。

2　常规无损检测方法

2.1孔探检查

孔探检查就是借助工业内窥镜对内部结构进行目视检查的方法，是无损检测中目视检查的一种，它与其它无损检测方法最大的不同是它可以直接反映出被检测物体内外表面的情况，而不需要通过数据的对比或检测人员的技能和经验来判断缺陷的存在与否，并能对发现的缺陷进行定量分析，测量缺陷的长度、面积等。

2.2涡流检测

涡流检测是基于电磁感应原理揭示导电材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。

涡流检测可以用于测量或鉴别电导率、磁导率、晶粒尺寸、热处理状态、硬度；检测折叠、裂纹、孔洞和夹杂；测量非铁磁性金属基体上非导电涂层的厚度，或者铁磁性金属基体上非铁磁性覆盖层的厚度；还可用于金属材料分选、并检测其成分、微观结构和其它性能的差别。

涡流检测的主要优点是：非接触，检测速度快；主要限制是：只能检测导电材料，检测灵敏度较低。

2.3液体渗透检测

液体渗透检测是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷中，用去除剂（如水）清除掉表面多余的渗透剂，将显像剂喷涂在被检表面，经毛细管作用，缺陷中的渗透剂被吸附出来并在表面显示。

有两种渗透检测方法：荧光渗透检测和着色渗透检测。渗透检测适用于表面裂纹、折叠、冷隔、疏松等缺陷的检测，被广泛用于铁磁性和非铁磁性锻件、铸件、焊接件、机加工件、粉末冶金件、陶瓷、塑料和玻璃制品的检测。

2.4磁粉检测

磁粉检测是基于缺陷处漏磁场与磁粉的磁相互作用而显示铁磁性材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。

磁粉检测可发现的主要缺陷有：各种裂纹、夹杂（含发纹）夹渣折叠、白点、分层、气孔、未焊透、疏松、冷隔等。

磁粉检测的优点是：设备简单（主要设备为磁粉探伤机），操作简便，结果可靠，价格便宜；磁粉检测的主要限制是：只能检测铁磁性材料的表面和近表面缺陷，而不适用于非磁性材料。

2.5射线照相检测

射线照相检测是基于被检测件对透入射线的不同吸收来检测零件内部缺陷的无损检测方法。

射线照相检测主要适用于体积形缺陷，如气孔、疏松、夹杂等的检测，也可检测裂纹。X射线照相检测的主要优点是：可检测工件内部的缺陷，结果直观，检测对象基本不受零件材料、形状、外廓尺寸的限制；主要不足是：三维物体二维成像，前后缺陷重叠；被检裂纹取向与射线束夹角不宜超过10°，否则将很难检出。

2.6超声检测

超声检测是利用超声波（常用频率为0.5MHz~25MHz）在介质中传播时产生衰减，遇到界面产生反射的性质来检测表面和内部缺陷的无损检测方法。

对透过被检件的超声波束进行显示和分析，可以确定缺陷是否存在及其位置。产生反射界面的裂纹、分层、缩孔、发纹、脱粘和其它缺陷易于被检出。具体检测方法主要有脉冲回波法和超声穿透法，其中以超声脉冲回波法应用最广。

3　航空发动机的主要材料

航空发动机的主要结构材料是不锈钢、高温合金和钛合金。在一台先进发动机上，高温合金和钛合金的用量要占到发动机总结构重量的55%-65%和25%-40%，并应用了许多新型高温材料如新型高温合金和高温钛合金、高温树脂基复合材料、金属间化合物及其复合材料、热障涂层材料、金属基复合材料陶瓷基复合材料。

4　几种检测方法在航空发动机在役检测中的应用

4.1发动机内部检查

内窥镜目视检查是目前航空发动机在役检查过程中应用最广泛的检查方法，通过深入发动机内部，可以定期检查发动机压气机叶片、燃烧室、涡轮等关键机件的完整情况，能够发现打伤、烧蚀等结构损伤，保证发动机使用安全。

4.2发动机外部检查

液体渗透检查是在发动机外部机体出现损伤或疑似裂纹时常用的检查方法，检查部位包括机匣壳体、附件壳体等。

4.3复合材料的检查

随着航空发动机的技术进步，新材料新工艺的应用越来越多，复合材料机匣的应用，可以有效地减轻发动机重量提高推重比，超声检测可有效地检测出复合材料在使用中出现的起泡、分层等缺陷。

5　结语

无损检测技术在航空工业的生产过程中、质量控制过程中已经得到了广泛的应用，但在航空发动机的外场维修保障过程中的应用还非常有限，研究无损检测技术在航空发动机的故障处理、在役检测方面的应用非常有必要和迫切，并有非常广阔的前景。