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高温合金闭式叶轮的工业CT检测方案

日期： 2020-09-23 15:05:43

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高温合金闭式叶轮的工业CT检测方案

　　在发动机中，高温合金叶轮位于燃烧室和导向器之后，叶片工作于高温腐蚀性的燃气环境中，需承受极高的热应力和机械应力。为了降低叶轮的制造成本和避免榫头装配应力的产生，小型涡轴发动机广泛采用轴向和径向整体铸造叶轮。由于叶轮工作在高温、高冲击的环境下，容易发生蠕变断裂，所以叶轮的铸造质量检验就成了重要的生产环节。

工业CT检测

　　某型整体铸造的高温合金闭式叶轮(含低压离心叶轮和高压闭式叶轮)采用的均为多层、薄壁、曲面流道的内腔与较大直径轴颈相连的整体复杂结构。

　　01 现有检测工艺

　　对于叶轮的薄区，可利用常规电压450kV的X射线保证叶轮薄区的有效检测覆盖。

　　通过选择不同透照角度，可以尽可能地避免厚大区域的遮挡，从而实现对薄区的检测。即通过垂直、水平、倾斜45°和倾斜10°等方向透照，能够对薄区进行检测。

　　02 存在的问题

　　在结构上，由于叶轮采用三重、曲面的叠加结构，不仅变截面区域较多，且叶轮心部厚大，*大厚度超过80mm，因此采用常规的无损检测手段无法实施有效检测，对于X射线无损检测，其叶轮心部的厚大区域采用电压450kV及以下的X光机无法穿透，其内部质量无法检测。

　　03 解决方案

　　通过分析叶轮的铸造工艺及工艺缺陷特征，结合现有成熟无损检测手段的技术特点和叶轮的检测厚度范围，确认上述叶轮厚大区域内部缺陷的检测，宜采用高能X射线工业计算机断层扫描(CT)检测技术来实施。

　　工业CT能在不破坏被测物体的情况下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材料及缺损状况等。与数字射线、X射线照相等射线检测方式不同，工业CT获取到的是二维断层或三维立体的图像，而不是重叠的图像。高精度的CT图像，能够准确地反映出被检对象内部的空间位置、形貌、尺寸、密度等信息。

　　04 检测设备

　　检测采用的设备为蔡司高能X射线工业CT系统METROTOM，由电子直线加速器X射线源、探测与采集传输、机械、控制、图像重建处理、安全防护与报警等子系统组成。

　　电子直线加速器X射线源子系统用于产生高能X射线;探测与采集传输子系统将X射线转换成电信号并进行滤波、放大等处理，再通过A/D(模/数)转换为数字信号，最后输送到计算机中进行处理;机械子系统是整个系统的基础，为加速器机头、探测与采集子系统、工件提供载体，并提供扫描所需的各种高精度运动;控制子系统是整个系统的指挥中心，完成成像所需的各种运动，实现系统自检自诊断、状态监控、安全保护、数据采集同步等功能;功能图像重建处理子系统对送来的数据进行整理、校正、处理、显示出扫描的图像，并提供各种定性和定量分析工具，帮助操作人员对扫描工件的特征和品质进行分析和判断;安全防护与报警子系统采用安全联锁、声光报警、摄像监控等措施，以保证现场人员的安全。