基于超声红外热成像技术的涡轮叶片裂纹检测

使用等离子喷涂工艺对涡轮叶片喷涂镍铬铝钇涂覆层，采用超声红外热成像技术对喷涂前和喷涂后的涡轮叶片进行检测，可以检测到2处裂纹缺陷；采用渗透检测技术只能检测到喷涂前涡轮叶片的1处裂纹缺陷，无法检测出喷涂后涡轮叶片的裂纹缺陷；最后对喷涂后的涡轮叶片进行剖析和金相显微镜检测，发现2处裂纹缺陷，验证了超声红外热成像技术对含涂覆层涡轮叶片裂纹检测的有效性。对比试验表明，超声红外热成像技术可检测喷涂前和喷涂后涡轮叶片的裂纹缺陷。     

镍铜合金棒材裂纹的弱磁检测

针对现有无损检测技术难以满足镍铜合金棒材裂纹检测需求的现状,提出一种地磁场环境下的弱磁无损检测方法。首先理论分析镍铜合金棒材的弱磁检测原理和缺陷处磁异常分布特征,其次对含自然缺陷的镍铜棒材进行弱磁检测。采用包络分析法对信号进行处理,并通过金相显微镜、扫描电镜分析,验证弱磁检测镍铜合金棒材的可行性。结果表明:通过对棒材表面磁异常分布特征分析,并结合磁梯度信号的阈值处理和包络分析法处理的结果,实现了镍铜合金棒材内部裂纹缺陷的有效检出,并且裂纹检测精度达到了微米级。     

航空发动机涡轮叶片气膜孔微裂纹检测

以加工人工模拟缺陷的涡轮叶片及含微裂纹缺陷的涡轮导向叶片为对象,研究微焦点射线成像方法对气膜孔微裂纹的检出能力。通过光学显微镜对涡轮叶片人工模拟缺陷标定实际尺寸,使用微焦点射线成像方法能有效检出涡轮叶片中7条人工模拟缺陷。对人工模拟缺陷进行尺寸测量,微焦点射线成像检测尺寸测量结果与标定结果一致。另外,设计了涡轮导向叶片微焦点射线成像检测试验,采用微焦点放大成像方法能够检出涡轮导向叶片后缘中长度为392μm、宽度为21μm的微裂纹。结果表明,微焦点成像方法能满足气膜孔微裂纹工程检测需要。     

弱磁检测技术在石化管道完整性保障中的应用

针对管道的完整性检测目前存在多种无损检测技术,每种无损检测技术皆有其优劣性。弱磁检测技术是一种近年来出现的电磁检测新技术,采用弱磁检测对石化管道进行实践应用表明弱磁检测技术能够有效检出缺陷,但是国标中给出的评价程序方法一般过于复杂,采用弱磁检测对于缺陷的进一步定性定量离不开其他无损检测技术的结合。     

储罐角焊缝裂纹漏磁检测有限元分析

针对石油石化行业中的储罐角焊缝不易检测的特点,使用漏磁检测技术对储罐角焊缝裂纹进行检测。应用有限元软件建立了角焊缝裂纹缺陷的分析模型,得到了角焊缝裂纹缺陷漏磁场的空间分布,提取出了角焊缝裂纹缺陷的漏磁信号,分析了角焊缝裂纹缺陷影响漏磁信号的因素;在此基础上对储罐角焊缝裂纹缺陷进行了漏磁检测试验,对得到的漏磁信号进行分析,分析结果与有限元分析提取的漏磁信号结果相符,证明了所建立的检测系统的可行性与有效性。     

某发动机叶片抛修裂纹荧光渗透检测

某型发动机在厂内加速模拟800h试车后,在对Ⅰ、Ⅱ级涡轮叶片进行荧光渗透检测时发现裂纹,经冶金分析,该叶片裂纹为抛修裂纹,是叶片在制造过程中产生的缺陷。笔者分析了这种情况产生的原因,旨在找出如何在制造阶段发现抛修裂纹等细微缺陷,以确保产品质量。     

MIM418涡轮的射线检测及其缺陷分析

采用不同的射线设备对注射成形的MIM418涡轮进行检测,并对缺陷进行了解剖,采用光学显微镜OM和扫描电镜SEM观察其形貌,和EDS确定其成分,采用MIM TAB 软件对涡轮不同部位的缺陷进行了统计分析,并研究了热等静压（HIP）对缺陷的影响。研究结果表明：胶片x射线设备比实时呈像具有更高的检测灵敏度,微焦点射线设备,不适用于MIM418涡轮得检测,X射线检测和缺陷形貌观察表明在涡轮心部易于形成裂纹,相比较心部,在叶片处的气孔型缺陷更多一些,采用HIP可大幅度降低气孔型缺陷,但裂纹并不能愈合。     

有机玻璃缺陷磁法检测研究

针对航空有机玻璃材料中存在微细裂纹和表面划伤等缺陷,提出一种在地磁场环境下的磁法无损检测方法.通过对有机玻璃的磁化实验和理论分析,得出有机玻璃磁法检测原理和可行性;在地磁场环境下,采用自主研发的磁法探伤仪对有机玻璃进行检测,将检测结果与缺陷实际特征对比表明,磁法检测对有机玻璃表面划伤与表面和内部的微细裂纹有较好的检测效果.     

涡流阵列探头在高压涡轮叶片原位检测中的应用

针对某发动机高压涡轮叶片的结构与裂纹特点,特别是考虑了裂纹产生的特殊部位及叶片形状对涡流场耦合的影响,提出了高压涡轮叶片原位涡流阵列检测技术。为保证原位涡流检测的可靠性,设计了专用的涡流阵列探头,同时根据检查孔与叶片的空间位置关系制作了特殊工装,解决了高压涡轮叶片的原位检测难题。     

航空发动机涡轮叶片涡流自动化检测试验研究

涡流检测技术对工件表面或近表面的缺陷有很高的检出灵敏度,且检测线圈不需与被测物直接接触,可进行高速检测,易于实现自动化。针对航空发动机涡轮叶片的复杂曲面人工检测难度大、效率低等问题,研制了一套六自由度机器人涡流自动化检测系统,该系统可自行对其工作空间、工作表面和运动学的工作特性进行分析研究;设计了多种典型涡轮叶片专用弹压式涡流检测探头,可自适应叶片形貌及叶片安装误差;开展了涡轮叶片检测自动扫查检测试验,优化了涡流检测的激励频率和自动扫查速度。结果表明:可弹压式涡流探头对叶片表面缺陷可自适应涡轮叶片的复杂表面,提高了自动化检测的精度,同时弥补提离变化和安装误差。当激励频率为1.25~1.75 MHz、扫查速度为30 mm/s时,检测灵敏度较高,能有效检出缺陷。相比于人工涡流检测方法,该自动化检测系统提高了叶片的检测效率。     

焊接缺陷磁光成像磁场分布数值模拟与试验分析

以激光对接焊的焊接缺陷为对象,研究基于数值模拟的焊接缺陷漏磁场的分析方法. 建立对接焊焊接缺陷检测的三维模型,利用漏磁场理论对比分析不同几何缺陷与漏磁场信号之间的关系规律,并用试验进行验证. 结果表明,裂纹的深度越深,磁感应强度越大,未熔合、凹坑分别随着角度、宽度的增大而磁感应强度减小,并且验证漏磁场信号可以作为焊接缺陷检测的依据. 采用RGB分割法对磁光图像进行分割并提取几何特征,用模糊C-均值聚类（FCM）对不同焊接缺陷进行识别,有良好的识别率.     

微磁检测在火车轮轮对检测中的应用研究

针对火车轮内部缺陷,提出了一种基于地磁场环境下的无损检测方法。首先理论分析微磁检测应用于火车轮轮对内部缺陷的可行性,然后根据火车轮外观尺寸设计火车轮微磁检测系统,最后通过检测预制人工孔洞缺陷的火车轮试块完成微磁检测的试验部分。研究采用阈值法处理磁梯度检测信号,数据分析结果验证微磁检测对火车轮内部缺陷检测的可行性。试验结果表明:试件中孔洞缺陷直径一定时,埋藏深度越深,缺陷引起的磁感应强度相对变化量越小,而当孔洞缺陷埋深一定时,孔洞缺陷直径越大,缺陷引起的磁感应强度相对变化量也同样会越小,但磁场的异常区域越大;采用阈值法可有效识别缺陷,并实现缺陷微磁检测的可视化。     

发动机自由涡轮叶片裂纹分析

发动机在持久试车例行定检孔探时发现自由涡轮叶片上有一条疑似穿透性裂纹,通过对其进行磁流、荧光检测发现,在一叶片尾缘处有一条长度为5~7 mm的裂纹。对发动机进行分解、零件荧光检测发现多片叶片均存在裂纹。采用宏观检查、断口分析、金相剖切等手段,对裂纹叶片开裂性质进行确认,并对自由涡轮叶片的开裂原因进行分析及验证。结果表明,自由涡轮叶片裂纹性质为疲劳开裂。采用有限元软件对自由涡轮叶片进行振动计算及载荷谱复查,结果表明,由于试车载荷谱发生改变,转子与叶片在工作转速范围内形成共振,造成叶身高阶弯曲疲劳裂纹。     

弱磁技术在非铁磁性材料检测中的应用研究

提出一种能够应用于铁磁性与非铁磁性材料缺陷检测的弱磁检测技术,并以多晶硅和7A09铝合金两种非铁磁性材料为例,阐述了该技术检测非铁磁性材料的一般过程,即测试材料磁导率、设计实验、采集信号及信号分析。多晶硅自然缺陷检测实验表明,弱磁检测技术能够检测直径为10 μm的夹杂缺陷;铝合金人工缺陷检测实验表明,对于Φ0.4 mm的孔型缺陷和深度为1~2 mm的槽型缺陷,弱磁检测技术都具有很好的检测效果;验证了这种检测方法在非铁磁性材料检测中的可行性。     

20钢焊接缺陷磁记忆信号分析

对含有焊接缺陷的试块进行磁记忆检测,研究了金属磁记忆检测技术对裂纹、气孔、未焊透、未熔合、夹渣缺陷的检出能力,对裂纹、气孔、未焊透、未熔合、夹渣区域的磁场强度梯度平均值H_ave、最大值H_max、磁场强度梯度曲线围成的面积S(H)、磁场强度梯度平均值K_ave、最大值K_max、磁场强度梯度曲线围成的面积S(K)进行计算,并与无缺陷区域的参数进行对比分析.结果表明,焊缝中裂纹、气孔、未焊透、未熔合、夹渣区域的K_ave,K_max,S(K)明显区别于无缺陷区域,可以准确判定焊接缺陷位置;焊接缺陷和焊接残余应力虽然都会导致磁记忆信号的变化,但是二者具有本质不同.     

镍-玻璃纤维复合层超声特征成像检测

对直升机旋翼前缘的镍-玻璃纤维复合层进行超声检测方法研究。分析镍-玻璃纤维复合层缺陷特征及缺陷识别方法;针对薄壁曲面构件的检测需求,采用便携式超声特征扫描成像方法和接触式聚焦方法,完成曲面旋翼前缘的扫描成像检测;利用超声特征扫描成像系统对检测信号进行全波列采集,并用幅值特征和频谱分析等方法对复合层脱粘缺陷进行分析和处理,实现高精度的缺陷显示和评价。     

基于三维数值模拟的焊缝缺陷漏磁场分析

漏磁检测技术对钢板对接焊缝检测鲜有应用,根据铁磁性焊缝的特点,针对焊接结构中较敏感的裂纹缺陷,探讨应用漏磁法检测钢板对接焊缝裂纹缺陷。采用有限元数值模拟方法(FEM),建立了焊缝三维FEM模型;对比分析焊缝不同区域存在裂纹时漏磁场分布规律;建立不同焊缝余高包含相同尺寸裂纹的三维FEM模型,分析由于焊缝余高的存在对裂纹检出率的影响;研究在焊缝余高3 mm结构条件下,漏磁场磁感应强度分量峰值随裂纹深度的变化规律,得到漏磁场相关对比分析曲线。仿真结果表明:漏磁法适用于钢板对接焊缝缺陷的检测研究;焊缝余高越小,可获得更高的缺陷检出率;漏磁场磁感应强度分量峰值均随裂纹深度的增加呈递增趋势。     

TiAl低压涡轮叶片室温振动疲劳行为研究

基于TiAl低压涡轮叶片夹持榫头室温振动疲劳试验结果,分析总结TiAl低压涡轮叶片室温振动疲劳的行为特点。结果表明:叶片存在两种断裂位置,大多数叶片由榫槽底部高应力截面断裂,个别叶片由叶身铸造缺陷处断裂;叶片室温振动疲劳寿命具有较大分散性,疲劳寿命主要取决于裂纹萌生阶段的贡献,试验应力水平下叶片粗大的片层组织的尺寸、数量和分布位置会显著影响疲劳寿命,并增加疲劳寿命的分散性;叶片室温疲劳具有较高的缺陷敏感性,叶身排气边亚表面存在尺寸约0.4 mm的Al₂O₃、Y₂O₃铸造夹渣,改变了叶片的断裂位置和起源方式,形成亚表面铸造缺陷起源,并在源区附近出现沿晶断裂和光滑刻面特征,沿晶特征与等轴晶粒对应。     

脉冲漏磁缺陷定位及腐蚀检测

提出了一种脉冲漏磁检测技术和超声测厚技术相结合的方法,应用于铁磁性材料的腐蚀缺陷检测系统中,可进行大面积、快速缺陷检测。设计了一套完整的脉冲漏磁检测系统,通过提取时域的有效特征值,实现了对缺陷的快速定位,因脉冲信号具有很宽的频谱,其感应信号更有利于反映缺陷的信息,并采用超声测厚仪对腐蚀缺陷的深度进行定量检测。通过试验表明了所采用方法的可行性和有效性,具有较大的应用价值。