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進(jìn)口高清內(nèi)窺鏡在高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片前緣檢查中的應(yīng)用-發(fā)現(xiàn)并識別缺陷

2021-03-11 08:42:37

航空發(fā)動機(jī)在服役期間,高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片發(fā)生裂紋甚至斷裂導(dǎo)致意外停車,是可能遇到的問題之一,對飛行安全性帶來極大的隱患,因此對于發(fā)動機(jī)高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片裂紋的孔探檢查更外重要。本文以CFM56系列發(fā)動機(jī)的葉片前緣檢測為例,介紹進(jìn)口高清內(nèi)窺鏡在這一領(lǐng)域中的應(yīng)用。

航空發(fā)動機(jī)高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片

在孔探之前,首先要選擇合適的孔探設(shè)備,根據(jù)CFM56系列發(fā)動機(jī)預(yù)留的孔探口以及葉片前緣的結(jié)構(gòu),檢測路徑并非直通路,因此選擇柔性內(nèi)窺鏡。由于光纖內(nèi)窺鏡采用一組光纖共同傳導(dǎo)圖像,導(dǎo)致圖像有蜂窩狀并不清晰,因此更多的時(shí)候選擇柔性的視頻內(nèi)窺鏡。特別是成像及各方面性能優(yōu)越的進(jìn)口高清視頻內(nèi)窺鏡,例如美國韋林旗艦產(chǎn)品MViQ,是執(zhí)行孔探檢測的優(yōu)選儀器。

開始孔探工作,即通過設(shè)置在燃燒室上的孔探口或點(diǎn)火電嘴安裝口,將高清視頻內(nèi)窺鏡MViQ的探頭向后,穿過燃燒室和高壓渦輪導(dǎo)向葉片,對高壓渦輪的轉(zhuǎn)子葉片前緣進(jìn)行孔探檢查。在檢查過程中,可以利用MViQ的360度全方位探頭導(dǎo)向能力,對前緣做細(xì)致的檢查。一旦發(fā)現(xiàn)缺陷,需要根據(jù)缺陷的種類以及所處的位置做出判斷。

葉片前緣的缺陷包括涂層脫落、氧化、裂紋等,而高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片通常分為A、B、C三個區(qū),C靠近葉根區(qū)、A離葉根區(qū)最遠(yuǎn),發(fā)生于C區(qū)的缺陷,安全隱患尤為嚴(yán)重。根據(jù)發(fā)動機(jī)孔探檢測維護(hù)手冊的要求,對于外表涂層脫落和氧化/變色這兩種缺陷,通??梢苑判?,但要視具體情況縮短檢查間隔;對于裂紋這種缺陷,如果出現(xiàn)在A或B區(qū)可以放行,否則不能放行,需要更換送修。

上面的檢測過程說起來容易,但是在實(shí)際檢測中,發(fā)現(xiàn)缺陷后如何識別缺陷的類型,有時(shí)并非易事。為了起到保護(hù)的作用,高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片外表通常都有涂層,一般情況下涂層表面先出現(xiàn)破損,也有可能是葉片基層裂紋,因?yàn)橥繉拥拇嬖?,?dāng)發(fā)現(xiàn)形似裂紋的缺陷時(shí),不容易分辨是涂層脫落或基材剝落的痕跡,還是真實(shí)的裂紋。而這一決策,特別是對于C區(qū)的疑似裂紋,任何誤判都可能帶來不小的損失,要么需要擔(dān)負(fù)不必要的高額換發(fā)和維修費(fèi)用,要么需要擔(dān)負(fù)空中停車的風(fēng)險(xiǎn)。

使用進(jìn)口高清內(nèi)窺鏡發(fā)現(xiàn)裂紋并識別裂紋

針對這一問題,進(jìn)口高清內(nèi)窺鏡MViQ可以充分發(fā)揮旗艦產(chǎn)品的優(yōu)勢。一方面,百萬高清的像素?cái)?shù),以及逼真的色彩還原能力,可以提供大量的圖像細(xì)節(jié)幫助用戶識別裂紋的性質(zhì);另一方面,MViQ的相位掃描三維立體測量功能,可以生成缺陷部位的3D云圖,并且可以實(shí)現(xiàn)三維旋轉(zhuǎn)和放大從不同角度觀察判別缺陷形貌,圖像中如果是涂層脫落或基材剝落痕跡線兩側(cè)形成一個尺寸很小的臺階,而真實(shí)裂紋在痕跡線上會有一個表面深度尺寸較大的突變。此外,還可以利用深度圖的不同顏色變化,幫助判斷是否為葉片基層裂紋。

本文以葉片前緣為例,介紹了進(jìn)口高清內(nèi)窺鏡的發(fā)現(xiàn)以及識別缺陷的檢測應(yīng)用,實(shí)際上高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片的后緣也是類似的檢測思路,在具體實(shí)踐中,往往是先檢測后緣,后檢測前緣,而且不論是否發(fā)現(xiàn)了缺陷,都要做全面的檢查。1997年交付使用的CFM56-7,就有過因局部熱應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋、并導(dǎo)致葉片失效的案例,定期執(zhí)行專業(yè)、細(xì)致、全面的孔探檢查非常有必要,因?yàn)榘踩赜谔┥健?/p>


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