Page 35 - 无损检测2023年第三期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202303001

基于超声红外热成像技术的涡轮叶片裂纹检测

程世扬 , 苏清风 , 袁雅妮 , 江海军 , 陈 飞 , 张 凯 2
1
1
1
2
2

( 1. 中国南方航空工业有限公司, 株洲 412002 ; 2. 南京诺威尔光电系统有限公司, 南京 210014 )

摘 要: 使用等离子喷涂工艺对涡轮叶片喷涂镍铬铝钇涂覆层, 采用超声红外热成像技术对喷

涂前和喷涂后的涡轮叶片进行检测, 可以检测到2处裂纹缺陷; 采用渗透检测技术只能检测到喷涂前
涡轮叶片的1处裂纹缺陷, 无法检测出喷涂后涡轮叶片的裂纹缺陷; 最后对喷涂后的涡轮叶片进行剖
析和金相显微镜检测, 发现2处裂纹缺陷, 验证了超声红外热成像技术对含涂覆层涡轮叶片裂纹检测
的有效性。对比试验表明, 超声红外热成像技术可检测喷涂前和喷涂后涡轮叶片的裂纹缺陷。

关键词: 超声红外热成像; 涡轮叶片; 裂纹检测; 超声激励

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 03-0001-05

Turbinebladecrackdetectionbasedonultrasonicinfraredthermo g ra p h y

2
2
CHENGShi y an g SUQ in g fen g YUANYani , JIANGHai j un , CHENFei , ZHANGKai
1
1
1
2
,
,

( 1.AEECSouthIndustr yCo. , Ltd. , Zhuzhou412002 , China ; 2.Novelte qCo. , Ltd. , Nan j in g 210014 , China )

Abstract : The p lasmas p ra y in gp rocesswasado p tedtos p ra y theturbinebladewithNiCrAlYcoatin g .ultrasonic

infraredthermo g ra p h y techni q uewasusedtodetectturbinebladebeforeandafters p ra y in gandachievetwocrack

defectdetection.Thep enetrationdetectiontechnolo gy canonl ydetectonecrackdefectintheturbinebladebefore

s p ra y in g andhowevercannotdetectcrackdefectsintheturbinebladeafters p ra y in g .Finall y , theturbinebladeafter

s p ra y in gwasdissectedanddetectedb ymetallo g ra p hicmicrosco py andtwocrackdefectswerefound.Itverifiedthe

effectivenessofultrasonicinfraredthermo g ra p h yforcrackdetectionofturbinebladewithcoatin gla y er.The

com p arisonresultsshowthatultrasonicinfraredthermo g ra p h y candetectthecrackdefectsinturbinebladesbefore

andafters p ra y in g .

Ke ywords : ultrasonicinfraredthermo g ra p h y ; turbineblade ; crackdetection ; ultrasonicexcitation
航空发动机作为航空飞行器的核心部件, 其结 主要形式之一, 为提高叶片的使用寿命, 需要在叶片
构特别复杂, 需要产生足够的动力支撑航空飞行器 表面喷涂耐高温涂覆层。裂纹是涡轮叶片最致命的
的飞行安全 [ 1 ] 。航空发动机工作时主要靠涡轮叶片 缺陷, 如果不能及时检测出裂纹, 将给航空飞行器带
的旋转做功, 涡轮叶片的正常运转对整个航空飞行 来极大的威胁 [ 4-7 ] 。
器的安全至关重要。由于长期工作在高温、 高压、 强 目前, 检测涡轮叶片缺陷主要采用传统的无损
烈气流冲击、 巨大离心力环境下, 涡轮叶片需具有高 检测技术, 例如射线检测、 超声检测、 渗透检测、 涡流
强度、 高韧性、 抗压能力, 更重要的是能抗高温和高 检测、 目视检测等 [ 8-10 ] 。射线检测一般用于叶片内

压 [ 2-3 ] 。涡轮叶片的燃气温度从最初的 1150K 增 部气孔、 砂眼检测; 超声检测一般用于锻造叶片的毛

长至2000K , 高温引起的氧化腐蚀是叶片损伤的 坯内部质量检测; 渗透检测用于叶片表面裂纹的检

测, 型腔清洗不彻底会形成大量的荧光背景; 目视检
测仅能检测叶片表面缺陷。综上可见, 传统的无损
收稿日期: 2022-07-12
检测技术对涡轮叶片裂纹检测存在不同程度的灵敏
作者简介: 程世扬( 1965- ), 男, 研究员级高工, 主要从事检验技
术研究工作 度低、 检测周期长、 操作过程复杂等局限, 特别是当
通信作者: 江海军( 1988- ), 男, 主要从事红外无损检测研究及 叶片形状复杂, 裂纹细小, 表面有涂层覆盖等情况
图像处理工作, h j ian g @novelte q .com 时, 检测就变得更加困难。
1
2023年 第45卷 第3期
无损检测