机械设备服务介绍

飞机机翼作为航空器的核心承力部件，其结构完整性直接关系到飞行安全。机翼在长期服役中会因疲劳、腐蚀、外物冲击等产生裂纹、分层等隐蔽损伤，需通过无损探伤技术及时排查。超声波检测因具有穿透能力强、灵敏度高、对金属材料适应性好等特点，成为机翼结构探伤的主流手段。掌握其应用要点与注意事项，是确保检测准确性、避免漏检误判的关键，对维护机翼安全运行具有重要实际意义。

检测前的试件预处理与设备校准要点

飞机机翼表面通常覆盖漆层、油污或氧化皮，这些介质会显著衰减超声波能量，导致检测信号减弱甚至消失。因此检测前需对试件表面进行预处理：先用120-240目砂纸打磨待检区域，去除漆层和氧化皮至露出金属光泽，再用丙酮或无水乙醇擦拭表面，清除残留的油污、粉尘。需注意的是，打磨力度要适中，避免损伤机翼基体材料，尤其是蒙皮等薄壁结构，严禁过度打磨导致厚度减薄。

设备校准是确保检测准确性的前提。超声波探伤仪需使用标准试块（如GB/T 11345规定的CSK-ⅠA或CSK-ⅡA试块）进行性能校准：首先校准探头的前沿距离，将探头置于试块上，找到第一个反射波峰，记录探头前端到试块端面的距离，修正仪器中的前沿参数；其次校准折射角（针对斜探头），通过试块上不同深度的孔反射信号，计算探头的实际折射角，确保声束指向准确；最后校准灵敏度，将探头对准试块上的标准缺陷（如Φ2mm横孔），调整仪器增益使反射波达到满屏80%，以此作为基准灵敏度，确保能检测到规定尺寸的缺陷。

探头的选型与耦合剂的正确使用

探头类型需根据机翼结构和检测目的选择：直探头（纵波）适用于检测机翼蒙皮、翼梁腹板等平板结构内部的分层、夹渣、气孔等体积型缺陷，因为纵波穿透能力强，能垂直入射到缺陷表面，产生强烈的反射信号；斜探头（横波）则用于检测机翼焊缝（如蒙皮与桁条的点焊、翼梁与肋板的对接焊缝）、角接部位的裂纹等面型缺陷，通过调整折射角，使声束沿缺陷扩展方向入射，提高检测灵敏度。

探头频率的选择需兼顾穿透能力与分辨率：对于厚度小于5mm的蒙皮结构，宜选用5-10MHz的高频探头，高频波波长短，能分辨更小的缺陷（如0.5mm以下的微裂纹）；对于厚度大于20mm的翼梁、翼根等厚大结构，需选用2-5MHz的低频探头，低频波衰减小，能穿透更深的厚度，确保检测到内部缺陷。需注意的是，频率过高会导致衰减加剧，可能无法检测到厚大结构的深层缺陷；频率过低则分辨率下降，易漏检小缺陷。

耦合剂的作用是排除探头与试件表面之间的空气，确保超声波有效传入试件。需选择声阻抗与金属材料（如铝合金、钛合金）匹配良好、粘度适中的耦合剂：机油价格低廉，但易流淌，适合水平表面检测；甘油粘度大，耦合稳定性好，适合垂直或倾斜表面检测；专用超声耦合剂（如水溶性耦合剂）无腐蚀、易清理，是机翼检测的首选。使用时需将耦合剂均匀涂抹在探头表面或试件上，避免涂抹过多导致耦合剂堆积，影响声束传播；检测过程中需及时补充耦合剂，防止因耦合剂干燥导致信号中断。

检测工艺参数的合理设定

声程设定是确保声束覆盖检测区域的关键。超声波在试件中传播的声程需设置为试件厚度的2倍（对应往返传播路径），因此需根据待检部位的厚度调整声程参数：例如检测厚度为8mm的机翼蒙皮，声程需设定为16mm，确保反射波能被仪器接收；检测厚度为30mm的翼梁，声程需设定为60mm。若声程设定过小，会导致深层缺陷的反射波超出仪器显示范围，无法检测到；若声程设定过大，会缩小显示屏幕上的信号幅度，影响缺陷识别。

增益调整要平衡检测灵敏度和信号噪比。增益过高会放大缺陷信号，但同时也会放大杂波（如表面粗糙度、材料晶粒粗大产生的散射波），导致假信号增多；增益过低则会导致小缺陷信号被淹没，无法检测到。实际操作中，需以标准试块的基准灵敏度为基础，根据待检材料的晶粒大小调整增益：对于晶粒细小的铝合金（如2024-T3），增益可适当降低（比基准灵敏度低2-4dB）；对于晶粒粗大的钛合金（如Ti-6Al-4V），增益需适当提高（比基准灵敏度高3-5dB），以补偿晶粒散射导致的信号衰减。

扫描范围需覆盖待检区域的全部范围。使用斜探头检测时，需根据探头的折射角和待检部位的尺寸计算扫描范围：例如用45°斜探头检测蒙皮与桁条的角接焊缝（焊缝长度为500mm），扫描范围需设定为焊缝长度加上探头的跨距（约50mm），即550mm，确保声束覆盖整个焊缝区域。检测过程中，探头需沿扫描方向匀速移动，移动速度不超过100mm/s，避免因移动过快导致漏检。

缺陷的定位与定性分析要点

缺陷定位是通过超声波的传播时间计算缺陷的位置。仪器显示屏幕的横坐标通常代表声程（或水平距离），纵坐标代表缺陷深度。对于直探头检测，缺陷深度等于声程的一半（因为超声波往返传播）；对于斜探头检测，需通过折射角计算缺陷的水平距离和深度：水平距离=声程×sinθ（θ为折射角），深度=声程×cosθ。例如用45°斜探头检测，声程显示为20mm，则缺陷水平距离为20×sin45°≈14.14mm，深度为20×cos45°≈14.14mm。定位时需注意探头的前沿距离，需将前沿距离从水平距离中扣除，确保定位准确。

缺陷定性是通过反射信号的特征判断缺陷类型。不同类型的缺陷具有不同的波形特征：裂纹是面型缺陷，反射波尖锐、幅度高，且随着探头移动，信号幅度变化剧烈（“游动波”）；分层是平行于表面的面型缺陷，反射波宽钝、幅度均匀，探头移动时信号幅度变化小；气孔是体积型缺陷，反射波杂乱、幅度低，通常伴随多个小信号；夹渣是体积型缺陷，反射波幅度中等，波形不规则。此外，还可通过改变探头角度（如旋转探头）观察信号变化：裂纹信号会随探头角度变化而明显增强或减弱，分层信号则基本不变，以此区分面型缺陷的走向。

需注意的是，缺陷定性需结合机翼的制造工艺和服役环境。例如机翼蒙皮在冲压成型过程中易产生分层，服役中易因疲劳产生裂纹；翼梁焊缝在焊接过程中易产生气孔、夹渣，服役中易因应力集中产生裂纹。结合工艺特点和信号特征，能更准确地判断缺陷类型。

机翼不同结构部位的针对性检测策略

蒙皮-桁条连接部位是机翼的重要受力点，通常采用点焊或铆接连接，易因疲劳应力产生裂纹。检测时需使用斜探头（45°或60°）沿焊缝方向扫描，重点检测焊缝的热影响区（距焊缝边缘2-5mm的区域）。因为热影响区的材料组织发生变化，韧性下降，易产生裂纹。检测时需调整探头角度，使声束垂直于焊缝方向，提高裂纹的反射信号幅度。

翼梁腹板是机翼的主要承力结构，厚度较大（通常10-30mm），易因制造过程中的轧制缺陷产生分层，或因服役中的弯曲应力产生裂纹。检测时需先用直探头检测腹板内部的分层缺陷，声束垂直入射到腹板表面，覆盖整个腹板厚度；再用斜探头（70°）检测腹板边缘的裂纹，因为边缘是应力集中部位，易产生沿边缘扩展的裂纹。斜探头需沿腹板边缘的垂直方向扫描，声束指向边缘，确保能检测到边缘的裂纹。

肋板是连接蒙皮与翼梁的支撑结构，通常为薄板（5-10mm），易因冲压成型产生气孔、夹渣，或因装配应力产生裂纹。检测时需用直探头检测肋板内部的体积型缺陷，频率选择5-8MHz，提高分辨率；再用斜探头（45°）检测肋板与翼梁连接的焊缝，重点检测焊缝的未焊透或裂纹缺陷。检测时需调整探头的扫描范围，覆盖焊缝的整个长度和高度。

干扰信号的识别与排除注意事项

超声波检测中易受干扰信号影响，导致误判，需准确识别并排除。常见的干扰信号包括：表面粗糙度杂波，由试件表面打磨不彻底或粗糙度较高产生，信号幅度低、分布均匀，随着探头移动，信号幅度无明显变化，可通过进一步打磨表面或降低增益排除；耦合剂气泡信号，由耦合剂中混入空气产生，信号尖锐、幅度高，随探头移动或挤压耦合剂，信号会突然消失，可通过更换耦合剂或搅拌耦合剂排除气泡；探头磨损信号，由探头晶片磨损或保护膜破裂产生，信号不稳定、幅度忽高忽低，更换新探头后信号消失，需定期检查探头状态，及时更换磨损的探头。

此外，还有材料晶粒散射波，由材料晶粒粗大产生（如钛合金），信号杂乱、幅度中等，分布在整个声程范围内，可通过降低探头频率（如从5MHz降至2MHz）或提高增益（但需控制在合理范围）来减少散射波的影响。需注意的是，散射波无法完全消除，需结合缺陷信号的特征（如尖锐度、幅度变化）区分缺陷信号与散射波。

人员操作的规范性要求

操作人员的技能水平直接影响检测结果的准确性，需严格遵守操作规范。首先，探头移动速度要均匀，不超过100mm/s，避免因移动过快导致漏检小缺陷；移动时需保持探头与试件表面垂直（直探头）或按规定角度倾斜（斜探头），避免声束偏斜导致缺陷信号丢失。其次，耦合压力要适中，直探头检测时，压力以探头不滑动为宜（约1-2N），避免压力过大导致探头晶片损坏或试件表面压伤（尤其是薄壁蒙皮）；斜探头检测时，压力需略大（约2-3N），确保声束有效传入试件。

检测路径需重叠，重叠率不小于10%，避免因路径间隙导致漏检。例如检测翼梁腹板时，探头沿腹板宽度方向移动，每次移动的距离为探头宽度的90%（如探头宽度为10mm，每次移动9mm），确保相邻路径覆盖整个腹板宽度。此外，检测过程中需及时记录信号位置，对于可疑信号，需重复检测2-3次，确认信号的重复性，避免因偶然因素导致误判。

检测环境的控制要点

检测环境的温度、湿度会影响超声波的传播和耦合剂的性能，需严格控制。温度需保持在10-30℃之间，温度过高（超过30℃）会导致耦合剂快速蒸发，降低耦合效果；温度过低（低于10℃）会导致耦合剂粘度增加，流动性下降，难以均匀涂抹。若环境温度不符合要求，需采取加热或降温措施，如使用加热灯提高温度，或在低温环境下使用低温专用耦合剂。

湿度需控制在80%以下，湿度过高会导致试件表面生锈，影响超声波的传播；同时，潮湿环境易使耦合剂吸收水分，降低声阻抗匹配效果。检测前需检查试件表面是否有锈蚀，若有锈蚀，需用砂纸打磨去除；检测过程中需避免试件接触水或潮湿空气，如需在室外检测，需搭建临时帐篷遮挡雨水和露水。

检测记录与复核的要求

检测记录是后续分析和维护的重要依据，需详细、准确。记录内容包括：检测部位（如机翼左蒙皮第3段、翼梁腹板第2节）、探头参数（类型、频率、折射角）、仪器参数（声程、增益、扫描范围）、缺陷信息（位置、深度、水平距离、信号幅度、缺陷类型）、操作人员和检测时间。记录需采用手写或电子文档形式，确保可追溯性。

复探是确保检测结果准确性的重要环节，需由另一名有资质的操作人员进行。复探时需使用与原检测相同的设备、探头和参数，检测路径需与原路径一致。若复探结果与原检测结果一致（缺陷位置、类型、幅度差异不超过5%），则确认检测结果有效；若结果不一致，需重新检测，查找差异原因（如探头磨损、耦合剂问题、操作失误），直至结果一致。