某型发动机球形环荧光磁粉检测研究

谭武菲 孙莎莎 黄伟栋

摘要：某型发动机球形环工作在高温环境下，表面锈蚀情况较为严重，需要整机换新或整机探伤。为提高装备修理保障能力，自制了球形环等产品。通过对大修件及自制件荧光磁粉探伤情况进行统计，并根据探伤六因素进行分析，以确定探伤环节可能造成漏探或过判的原因，制定有效的改进措施，对保障球形环修理质量具有重要意义。

关键词：球形环；荧光磁粉；检测；裂纹；自制件

Keywords：spherical ring；fluorescent magnetic particle；detection；crack；self-made parts

0 引言

某型发动机球形环因工作于高温环境中，表面锈蚀情况较为严重，需要整台报废或整台探伤。为提高装备修理能力，自制了球形环等产品，因自制件产品与大修产品送探时表面差异较大，为提高自制件球形环荧光磁粉探伤能力，保证产品修理质量，确保产品不漏探或不过判，需准确查找检测环节可能存在的问题，并制定可行的改进和预防措施。

本文通过对球形环自制件的人员配置、工装设备、物资器材、工艺文件、生产环境、测量设备等因素进行分析，确定磁粉检测环节可能造成漏探或过判的因素，以达到提高故障检测准确率的目的。

1 大修件及自制件球形环探伤故障统计分析

球形环探伤方法有荧光磁粉检测、湿法、连续法。为掌握荧光磁粉检测结果的准确性及可靠性，分别对大修件及自制件球形环探伤故障进行统计，统计数据可作为总体趋势判定的参考。

1.1 大修件球形环探伤情况统计

球形环在大修时报废率较高，故障率为17%～100%。

金相分析结果显示，磁痕显示为过载造成，表1列举了2017—2020年部分发动机球形环探伤情况。

抽取2020年报废的4件球形环进行金相分析，显示结果均为裂纹。

1.2 自制件球形环探伤情况统计

自制件球形环一共送探2次（见图1），分别为热处理后探伤及精加工后再次探伤。因球形环材料为9Cr18，这种材料达到热处理HRC55-60硬度易产生裂纹，故提前进行一次磁粉探伤，以保证后续工序前的产品质量。第二次送探在磨削精加工后，因磨削容易产生裂纹。两次磁粉检测送探可以更好地保证产品质量，提高工作效率。

相比第一次热处理后探伤，球形环精加工后的第二次送探报废率较高，报废率为40%～53%，如表2所示。

针对精加工球形环故障显示，金相分析9个有贯穿性细浅痕的球形环（见表3），发现仅1件球形环存在萌生于小缺口的裂纹，后加倍取样发现多个球形环内表面有小缺口，但未发现缺口萌生裂纹的现象。

从金相结果可知，在黑光灯下磁痕显示的材料不连续处并非全部为裂纹，部分显示为划痕，说明荧光磁粉检测存在过判的情况。

2 六因素技术分析

根据部分自制件球形环故障过判现象，绘制故障树（见图2）。对部分球形环过判原因从每个底事件进行分析、排查。

2.1 人员配置排查

经查，磁粉操作者均取得专业要求的磁粉检测II级证，同时取得厂内磁粉检测资格授权，符合人员资质要求。

返工序检查时，按照磁粉检测专业工艺规程，由技术员挑选6个样品，观察5位操作者磁粉检测自制件球形环划痕（10件）及大修件球形环裂纹（10件）整个工艺流程，工艺流程如图3所示。

针对自制件球形环划痕，其中1位操作者判断为裂纹，没有进一步在放大镜下进行观察即自行判废。操作者对自制件球形环工艺流程不了解，对待研磨、平磨、外磨等工序冷加工产生的划痕判断不正确，这类冷加工产生的划痕其磁粉表现为聚集较浓且清晰可见，产生部位及磁痕堆积形态与裂纹十分相似，操作者未对显示进行分析。

2.2 工装设备排查

检查磁粉探伤机系统综合灵敏度以及退磁机磁场强度均达标，检查磁粉探伤机及退磁机设备维护规程及设备使用完好情况均符合要求，此因素可排除。

2.3 物资器材排查

工艺要求每班进行磁悬液浓度及磁悬液污染度测定，磁悬液浓度应为0.1～0.3mL/100mL，磁悬液污染物体积应不超过磁粉体积的30%。检查2019年11～12月的磁粉探伤质量控制记录中磁悬液浓度及污染度，均在要求范围内，符合工艺要求。经调查，磁悬液各指标均满足规定要求，此因素可排除。

2.4 工艺文件排查

在返工序磁粉探伤检查中，检查工艺文件对磁粉检测的操作过程有详细说明，过程须控制的相关参数明确、清晰，工艺具有可操作性。经调查，工艺文件能满足生产现场要求，此因素可排除。

因球形环材料9Cr18高碳高铬马氏体不锈钢具有高硬度性能，在检查零备件制造车间精加工过程中，发现球形环在经过研磨、平磨、外磨、车工等工序后，部分球形环转接角R处会出现带有深度的划痕，影响后期探伤质量，对探伤结果的准确性有一定的干扰。

2.5 生产环境排查

对球形环磁粉探伤生产现场进行检查，暗室内配有空调，生产环境满足作业要求，温度均高于15℃。检查2019年12月10日、2019年12月11日的磁粉探伤质量控制记录，温度分别为22℃、23℃。

经调查，生产现场满足环境要求，此因素可排除。

2.6 测量设备排查

操作中所用测量设备为磁强计、标准试块、自动量程照度计、紫外辐照计、特斯拉计和电流瞬时校正仪，这些设备均进行了计量检定并在有效期内，符合要求。

经调查，测量设备符合要求，此因素可排除。

3 分析结论

目前进行荧光磁粉检测的球形环分为大修件和自制件，因产品表面状态差异较大，对磁痕显示需做进一步分析：大修件球形环工作环境温度高，使用后可能产生裂纹，裂纹形态较明显，检测结果正确性高；自制件球形环经精加工后，产品表面冷加工划痕显示与裂纹十分相似，影响探伤正确性，易导致过判。因此，该故障的发生原因有4个因素，一是自制件球形环部分表面存在划伤与裂纹磁粉显示形态相似，易造成过判；二是探伤产品技术员主动作为不够，服务一线意识不强，未及时发现操作人员此类问题；三是部分操作者技术技能低，理论知识水平不足，对工艺流程的理解不够深入；四是部分操作者操作习惯不良，随意将待判定产品放置于报废箱。

4 采取措施

4.1 加强问题反馈机制

自制件球形环在生产过程中可能会存在划伤现象，操作者在接收球形环进行荧光磁粉检测时，如发现此类批次性故障，应及时告知技术人员，通知制造单位进行技术改进，有效管控以防止划伤件流入探伤工序。

4.2 完善相关程序文件

完善本单位管理文件，要求“所有缺陷显示、缺陷信号应按工艺规程要求进行评定，对有疑问的缺陷显示和缺陷信号应复检。无法判断时，由无损检测技术人员处理，并签字确认”。鼓励全体技术人员更好服务于生产一线，及时发现现场存在问题。

4.3 编制《典型故障件图片册》

磁粉检测磁痕显示种类多，部分显示难以判断，针对这类问题，收集各类探伤专业故障件显示图片，积累成册，用作学习材料，积累实际经验。

4.4 改善操作习惯

操作者如发现有疑问的显示和缺陷信号时，应将涉及同类显示的产品置于密封袋并标记批次号、产品数量，待技术员准确判断后再决定是否报废，不得未等问题处理完就将产品随意搁置于废品箱中，造成过判产品被丢弃浪费，影响后续生产效率。

5 结束语

1）自制件球形环在经过精加工后，磁痕显示较明显，需进行进一步判断；

2）大修件球形环经过高温工作且工作时间长，磁痕显示以裂纹为主；

3）对故障率较高的自制件球形环应重点检查，无法判断时应立即上报主管技术人员；

4）对于待判断产品应标记批次号及数量，合理放置，待技术人员准确判定后再进行后续工作。

参考文献

[1] GJB 2028A-2007 磁粉检测[S]. 2007.

[2]美国无损检测手册[M]. 上海：上海世界图书出版公司，1994.

作者简介

谭武菲，工程师，主要从事飞机发动机故障查处及分析工作。

孙莎莎，工程师，主要从事飞机发动机故障查处及分析工作。

黃伟栋，工程师，主要从事飞机发动机故障查处及质量管理工作。