荧光渗透检测出钛合金零件表面黄色锈斑的控制方法

周嘉梁，唐建朝

(中航动力股份有限公司无损检测中心， 西安 710021)



荧光渗透检测出钛合金零件表面黄色锈斑的控制方法

周嘉梁，唐建朝

(中航动力股份有限公司无损检测中心， 西安 710021)

通过对实际检测案例的分析，找出某钛合金零件荧光渗透检测时零件表面发生黄色锈斑的原因，并采取了相关处理措施，及时避免了该类问题的再次发生。

荧光渗透检测；表面状态；钛合金零件

荧光渗透检测是检测金属和非金属零件表面开口缺陷的常规无损检测方法[1],已广泛应用于航空发动机零件的生产制造中。

在实际检测中，由于工序处理不当或检测物质残留于零件表面，会造成零件表面产生变化甚至影响后续工序的进行。因此,找出这些变化发生的原因，采取有效措施控制这类情况的出现，是荧光渗透检测过程中急需解决的一个问题。

1　荧光渗透检测原理

荧光渗透检测是以毛细作用原理为基础,将荧光渗透液施加于工件表面，经过渗透、去除、显像等工序后，使荧光渗透液在缺陷部位形成显示的一种表面缺陷检测方法[2]。

工件在渗透检测过程中，要与溶剂清洗剂、荧光渗透液、水、乳化剂、显像剂直接接触,同时还需要在烘干箱中干燥等；因此，要求检测材料必须无腐蚀性，且其中硫、钠及卤族元素必须控制在标准要求的含量范围内。

2　表面黄色锈斑的产生

图1　零件表面的黄色斑点外观

某钛合金零件在荧光渗透检测后，在白光下观察发现工件表面出现了许多黄色的斑点(见图1中标记部位)。

该零件表面是由喷丸表面和车加工区域(M区域，见图2)组成；这道荧光渗透检测工序是对工件的M区域进行检测，零件其余表面均为喷丸表面，出现斑点的位置均位于喷丸表面。初步判断,这些黄色斑点是由于荧光渗透检测后残留物质没有清除干净造成的。

图2　零件结构示意

对这些出现黄色斑点的零件进行如下处理：① 采用自来水冲洗，黄色斑点依然存在；② 采用煤油擦拭零件表面斑点部位，无法去除。

经材料检测部门分析这些斑点的成分，得出这些斑点是由于腐蚀造成的锈点。

3　分析方法和结果

3.1加工工艺

该零件由钛合金加工而成，其加工工艺流程为：机加工→荧光渗透检测所有表面→喷丸所有表面→车止口→荧光渗透检验止口(图2所示M区域)→入库。

对以上工艺流程进行分析可看出:第一次进行荧光渗透检测时，检测区域为零件所有表面，当时零件表面没有出现黄色锈蚀；第二次荧光渗透检测位于喷丸工序后，检测区域为零件止口部位(图2所示M区域)。两次荧光渗透检测均采用完全相同的工艺，此时在零件表面出现了黄色锈蚀。由此推断，后续试验分析应从验证锈点产生、喷丸处理以及荧光渗透检测之间的关系入手。3.2喷丸处理工艺

该零件在加工为成品后，对整个表面进行喷丸处理。

喷丸处理也称喷丸强化，是提高零件疲劳寿命的有效方法之一。喷丸处理被广泛用于提高长期服役于高应力工况下的金属零件，如飞机引擎压缩机叶片、机身结构件、汽车传动系统等零件。

喷丸处理是在一个完全控制的状态下，将无数小圆形丸(例如：铸钢丸、塑料丸、玻璃丸、铁丸等)高速且连续喷射，捶打到零件表面上，在零件表面形成一个残余压应力层；最终，零件在压应力层的保护下，极大程度地改善了零件表面的抗疲劳强度，延长了零件的安全工作寿命。3.3原因分析与荧光渗透检测之前的零件表面状态比较，零件进行荧光渗透检测之后，在喷丸区域的表面明显存在锈点，且显示呈现圆周方向,因此这些锈点是在荧光渗透检验过程中产生的。荧光渗透检测采用的材料(包括溶剂清洗剂、荧光渗透液和乳化剂)都是无腐蚀性的，而钛合金零件本身也不会生锈。

为了找出原因，从零件预清洗工序开始，仔细观察锈点产生的过程。

对这些出现黄色斑点的零件进行如下处理:该钛合金零件荧光渗透检测流程为：预清洗→渗透→去除(乳化和水洗)→干燥→显像→检验[3]。具体操作步骤如下：

(1) 预清洗：用体积分数10%的水基清洗剂ARDROX 6333A浸泡清洗120 s；然后用自来水冲洗90 s;再用压缩空气吹去表面积水后，将零件放入120 ℃烘箱内干燥30 min,此时零件表面无油污残留。观察零件表面，发现零件喷丸表面出现了少量黄色锈点。

(2) 渗透：将干燥后的零件冷却至40 ℃以下，然后浸入SHERWIN RC-77荧光渗透液中15 min，再滴落15 min。

(3) 预水洗：采用水喷枪冲洗零件，水温10～38 ℃，水压不超过0.27 MPa。

(4) 乳化：乳化剂SHERWIN ER-83A,乳化剂浓度6%～8%，乳化时间不大于2 min。

(5) 清洗：采用与工步(3)相同的参数，在紫外灯下去除零件表面多余的荧光渗透液。

(6) 干燥：采用压力不大于0.17 MPa的压缩空气吹去零件表面的多余水分，然后将零件放入烘干箱中进行干燥，烘干温度为62 ℃。

零件干燥后，在白光下对其进行观察，发现零件表面喷丸区域出现了更多的锈点。

3.4试验结果对以上试验过程进行分析可知:该零件在进行预清洗工序时，接触到了清洗剂和水，且进行了高温烘干；此时，在零件表面已经开始出现锈点。

该零件进行喷丸处理时采用的是铁丸。喷丸处理后，若对零件清理不彻底，在零件表面就会残留少量铁基物质，从而导致零件表面荧光渗透检测之后产生锈点，形成黄色锈蚀现象。

因此，要彻底消除这类零件表面产生锈蚀的现象，必须改进喷丸工艺，避免铁基物质在零件表面的残留。

4　预防与补救措施

(1) 对于已产生锈点的零件，由主制造车间对其进行二次补充喷丸处理，使得零件表面黄色斑点完全去除干净。

(2) 将试验结果与表面处理车间沟通，并共同确认结果后，车间对喷丸工艺进行了改进，锈点现象没有再次发生。

5　结语

通过试验证明，该钛合金零件表面荧光渗透检测后出现的黄色锈斑是由于喷丸工艺处理不当、残留的铁基物质形成的。

通过选择合适的喷丸材料及改进喷丸工艺，可以避免该类情况的发生。此方法能及时解决荧光渗透检测中出现的类似问题，对零件生产和后续工序的正常进行具有重大意义。

[1]唐建朝，周嘉梁.某发动机叶片抛修裂纹荧光渗透检测分析[J].无损检测，2014,36(3)：72-74.

[2]林猷文，任学东.渗透检测[M].北京：机械工业出版社，2004:1-4.

[3]HB/Z 61-1998渗透检验[S].

The Controlling Method of the Surface Yellow Rusty Spots on Fluorescent Penetrant Inspection of Titanium Alloy Parts

ZHOU Jia-liang, TANG Jian-chao

(NDT Center of AVIC Aviation-Engine Co., PLC-XAE, Xi′an 710021, China)

In this article, we conducted experimental analysis on existing inspected cases and found out the causes that led to yellow rusty spots appearance of the titanium alloy parts surface; meanwhile some actions were taken immediately so that the phenomenon no more occured while doing fluorescent penetrant inspection.

Fluorescent penetrant inspection; Surface state; Titanium alloy part

2016-01-12

周嘉梁(1969-),女,高级工程师,主要从事航空发动机零部件的渗透检测工作。

唐建朝(1986-),男,工程师,主要从事航空发动机零部件的渗透检测工作,E-mail: tjctongch@163.com。

10.11973/wsjc201609016

TG115.28

B

1000-6656(2016)09-0061-03