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(shí)別缺陷
航空發(fā)動(dòng)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(chē)，是可能遇到的問(wèn)題之一，對(duì)飛行安全性帶來(lái)極大的隱患，因此對(duì)于發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的葉片前緣檢測(cè)為例，介紹進(jìn)口高清內(nèi)窺鏡在這一領(lǐng)域中的應(yīng)用。
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(dòng)機(jī)預(yù)留的孔探口以及葉片前緣的結(jié)構(gòu)，檢測(cè)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(guó)韋林旗艦產(chǎn)品MViQ，是執(zhí)行孔探檢測(cè)的優(yōu)選儀器。
開(kāi)始孔探工作，即通過(guò)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(guò)燃燒室和高壓渦輪導(dǎo)向葉片，對(duì)高壓渦輪的轉(zhuǎn)子葉片前緣進(jìn)行孔探檢查。在檢查過(guò)程中，可以利用MViQ的360度全方位探頭導(dǎo)向能力，對(duì)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(lèi)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(gè)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(dòng)機(jī)孔探檢測(cè)維護(hù)手冊(cè)的要求，對(duì)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(duì)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(cè)過(guò)程說(shuō)起來(lái)容易，但是在實(shí)際檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)缺陷后如何識(shí)別缺陷的類(lèi)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)橥繉拥拇嬖冢?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(duì)于C區(qū)的疑似裂紋，任何誤判都可能帶來(lái)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(chē)的風(fēng)險(xiǎn)。
針對(duì)這一問(wèn)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(shì)。一方面，百萬(wàn)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(shí)別裂紋的性質(zhì)；另一方面，MViQ的相位掃描三維立體測(cè)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(gè)尺寸很小的臺(tái)階，而真實(shí)裂紋在痕跡線上會(huì)有一個(gè)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(shí)別缺陷的檢測(cè)應(yīng)用，實(shí)際上高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片的后緣也是類(lèi)似的檢測(cè)思路，在具體實(shí)踐中，往往是先檢測(cè)后緣，后檢測(cè)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(guò)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(zhuān)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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