航改型燃气轮机清洗与NDT工艺的使用

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1、航改型燃气轮机清洗与 NDT 工艺的使用摘 要本文针对航改型燃气轮机零部件特点， 根据近几年航改型燃气轮机的维修技术与经验，总结 维修时使用的清洗工艺的种类与适用范围，以及五大 常规 NDT 工艺优缺点与适用范围， 以期为后续航改型 燃气轮机的修理提供建议。关键词 航改型燃气轮机；清洗； NDT 中图分类号： TK47 文献标识码： A 文章编号： 1009-914X（2015）20-0039-011 航改型燃气轮机零部件特点根据航改型燃气轮机生产厂家的维修大纲要求， 在经过一定的运行时间后，必须检修才能保障持续运 行。它的设计继承了航空发动机的一些特点，大多采 用比强度高、耐热性好和抗腐蚀能

2、力强的材料制造。 为抵抗燃气冲刷、腐蚀，提高零件的耐磨性能，改善 粘接性能，零件表面常制备有防护层。如压气机叶片 的金属漆层、铝合金壳体的聚酰亚胺漆，燃烧室的热 障涂层，罩环内壁的耐磨涂层，螺帽螺纹镀银等。在 装配时还会使用硅胶、干膜润滑剂、防咬剂等。据统计，航改型燃气轮机零件的失效模式中，约 有 80%以上是各种形式的疲劳损伤。疲劳破坏在断裂 时，并无明显的宏观塑形变形，而是突然的断裂，所 以在裂纹失稳扩展前，检测出裂纹非常重要。航改型燃气轮机分解后的零部件表面上会有大量 的金属氧化物、热锈蚀物、污垢、积碳、油脂，为了 它的性能，提高效率，为修理提供条件，并保障 NDT 发现缺陷的可靠性，都

3、需要对零部件进行不同程度的 清洗。2 航改型燃气轮机中清洗方法的应用 根据航改型燃气轮机的维修大纲，部分由于工作 温度低，承受应力较低的零部件，无特殊问题不需要 深度分解，也不需要进行深度检查。这类零部件主要 是去除表面的油污。可采用溶剂蒸汽清洗、水蒸汽清 洗、热的水包油型乳状清洗剂清洗、煤油泡 /擦洗、丙 酮/酒精溶剂擦洗等方法。可根据零件的状态进行选择不同的清洗工艺，例 如大的原位单元体可使用丙酮 /酒精 /煤油擦洗；小而复 杂的铝合金、镁合金、钛合金表面的油污可使用热的 水包油型清洗剂浸；结构简单的零件可使用无味煤油 擦洗。这些清洗方法都不会破坏零件表面的防护层。而热端的零件由于工作温度

4、高、应力复杂，一旦 失效将会造成重大损失，需要执行 NDT 判断零件状 态，这样的零件往往表面形成有空气和发动机燃烧时 产生的热锈蚀物和金属氧化物。热锈蚀物和金属氧化 物大致可分为与大气直接接触的表层、中层和与基材 金属相连的底层。使用加温后的氢氧化钠为主要成分的碱性除垢清 洗剂，可消除表层所形成的金属氧化物；使用无机酸 和缓蚀剂为主要成分的加温型清洗剂，可清除中层金 属氧化物及尚未除掉的表层金属氧化物；使用高锰酸 钾和氢氧化钠为主要成分的加温型强氧化性清洗液， 可去除剩下的底层金属氧化物，以及所未能除去的上 层金属氧化物；使用磷酸和缓蚀剂为主要成分的清洗 液，可清除经高锰酸钾清洗液形成的底层

5、氧化物。绝大多数有表面防护层的零件在检修时也需要将 防护层去除。如钛合金、铝合金、镁合金表面的有机 涂层与积碳，可以使用加有表面活性剂和缓蚀剂的氯 化烃溶剂进行清洗；钢件表面的金属铝漆可以使用碱 性溶液去除；对于热障涂层，可以使用喷砂的方法去 除面层，喷砂的方法还可去除干膜润滑剂。3 航改型燃气轮机 NDT 方法的应用航改型燃气轮机在损伤检查中通常使用测量工具 配合目视检查即可判断，但是裂纹因为埋藏深度、长 宽比等特点，需要使用特殊的手段进行检测，通常采 用五大常规 NDT 法对零件进行检测。由于每种 NDT 方法都有自己的优势和局限性，需选择一种或多种 NDT 方法以获得最佳灵敏度与裂纹检出

6、率。荧光渗透检测可检测除多孔性材料以外的所有材 料，也不受缺陷形状、尺寸和方位的限制，只需一次 渗透检测就可把被检件表面的开口缺陷全部检测出 来，但是只能发现开口于表面的缺陷。表面需完全清 除油污、锈斑、毛刺、氧化皮、防护层等。磁粉检测只适用于铁磁性材料，只能发现表面和 近表面的缺陷，如果零件表面有防护层，还会对磁粉 检测灵敏度产生不良影响。射线检测对面积型缺陷有方向限制，可能漏检平 面型缺陷，只宜探查气孔、夹渣、缩孔、疏松等体积 型缺陷。超声的检测对于表面附近的缺陷常常难于检出。 如果工件表面不规则、表面粗糙，对执行超声检测有 较大影响，并且材料的某些内部组织，如粗晶、成分 偏析等，会造成较

7、高的噪声，降低灵敏度。涡流检测只适用于检测导电材料，并且只能检出 表面及近表面缺陷。涡流检测的干扰因素较多，需要 丰富的经验区分有用信号和干扰信号，而且涡流探伤 对缺陷的种类、形状和大小等难以判断。在航改型燃气轮机的修理中，渗透大量用于非铁 磁性零部件的表面裂纹检测，特别是零件服役一段时 间后产生的疲劳裂纹。在零件使用机加的方法修理时, 由于表面金属经过反复多次变形和摩擦，会产生残余 应力和表面裂纹，因此渗透检测也常用于修理中易产 生的裂纹的工序。注意在执行渗透检测最好不要对零 件进行喷砂处理，因为这样有可能会对堵塞表面缺陷， 降低渗透检测的灵敏度。在航改型燃气轮机中，有很多齿轮、接耳、轴等

8、是磁性材料，应用磁粉检测具有较高灵敏度。这类零 件在修理中易产生缺陷的工序之后也是也是使用用磁 粉检测进行检查。焊接从微观上看是材料通过原子或分子间的结合 和扩散形成永久性连接的工艺过程，也被广泛用于修 理。在焊接过程会出现未焊透、未熔合、裂纹、气孔、 缩孔、夹渣、咬边等缺陷，对于这些类型的缺陷，射 线检测能有很好的灵敏度与缺陷检出率。在航改型燃气轮机的修理过程中，经常会使用超 声检测的方法检测转子叶片。涡轮检测常用于结构复 杂，不易接近的部位，如涡轮盘的樺齿，篦齿封严等 一般在执行超声检测与涡流检测前，都已经执行了荧 光渗透检测，再对应力集中部位使用超声检测和涡流检测可确保零件的使用安全。4

9、 结语 航改型燃气轮机的维修程度取决于零部件的使用 环境与应力状态，使用不同程度的清洗方式，是否选 择使用及如何使用 NDT 的方法，都关系到维修成本与 周期的控制。优化清洗工艺， 提高 NDT 的可靠性，不 断积累维修经验，对于保障航改型燃气轮机的运行具 有重要意义。参考文献1 民航 NDT 人员资格鉴定与认证委员会 .航空 器 NDT 综合知识 .2009， 04.2 常士基 .现代民用航空维修工程管理 .山西科 技出版社 .2002，05.3 向巧 .航空发动机维修工程管理 .机械工业出 版社.2013，06.4 左宏福，蔡景，吴昊，陈志雄 .航空维修工程 学.科学出版社 .2011，01.