進口高清內(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
航空發(fā)動機在服役期間，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)動機的葉片前緣檢測為例，介紹進口高清內(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)動機預(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)動機孔探檢測維護手冊的要求，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，但是在實際檢測中，發(fā)現(xiàn)缺陷后如何識別缺陷的類型，有時并非易事。為了起到保護的作用，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，因為涂層的存在，當(dāng)發(fā)現(xiàn)形似裂紋的缺陷時，不容易分辨是涂層脫落或基材剝落的痕跡，還是真實的裂紋。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)和維修費用，要么需要擔(dān)負(fù)空中停車的風(fēng)險。
針對這一問題，進口高清內(nèi)窺鏡MViQ可以充分發(fā)揮旗艦產(chǎn)品的優(yōu)勢。一方面，百萬高清的像素數(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，因為安全重于泰山。
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