飞机结构防腐实验报告

— 学年第二学期

实验（实习）报告

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实验一 超声波检测法

一、 实验目的

1、了解超声波检测法的基本原理、优点和应用局限性。

2、熟悉超声波检测设备的基本使用方法；熟悉使用垂直探头和斜探头探测试件内部缺陷的操作过程。

二、 实验仪器设备（只需写明实验设备的重要组成部分，无需写具

体型号）

数字式超声波探伤仪、被测试块和耦合剂。

三、 实验原理

超声波工作的原理：主要是基于超声波在试件中的传播特性。a 声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；b 超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；c 改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；d 根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。

四、 实验步骤

1. 探头连接：将直探头、斜探头或其它类型探头与超声波探伤仪相连接。

2. 超声波探伤仪基本参数的设定：根据探伤构件的材料、外形尺寸及选用的探头类型，调节、设定超声波探伤仪的声速、声程等检测参数。

3. 仪器校准：利用标准校准试块，校准仪器，设定仪器零点。

4. 涂耦合剂：在探伤区域内涂抹耦合剂。

5. 进行探伤操作。

五、 实验结果描述

利用数字式超声波探伤仪对标准试样进行探测，标准试样上有人为的三个损伤：豁口、凸台和大孔洞，试样长度为100mm 。首先调节数字式超声波探伤仪并使用直探头涂抹耦合剂探测工件，使底面回波在显示屏80%的刻度位置。然后逐渐将直探头向左移动，分别在68%和73%左右的刻度位置出现伤波，因为豁口的声程最短，则出现在68%刻度位置的伤波对应豁口的伤波，那么73%刻度位置的伤波对应凸台的伤波。将工件翻转180度，再换斜探头涂抹耦合剂探测工件，逐渐将斜探头向左移动，慢慢的出现伤波，伤波逐渐增大，45度伤波达到最大，继续移动，伤波逐渐减小直至消失。

六、 回答思考题

1、简述超声波检测法的特点及适用性。

答：超声波检测的优点：a 适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；b 穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1~2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；c 缺陷定位较准确；d 对面积型缺陷的检出率较高；e 灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；f 检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。

超声波检测的局限性：a 对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；b 对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；c 缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；d 材质、晶粒度等对检测有较大影响；e 以常用的手工A 型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。

超声波检测法适用性：可用于金属、非金属、复合材料制作的损伤探测，既可以检测工件内部的缺陷，也可以检测工件表面的缺陷。可用来检测锻件、型材的裂纹、分层、夹杂，铸件中的气孔、裂纹、疏松等缺陷，焊缝中的裂纹、气孔、未焊透等缺陷，复合材料的分层、脱胶等缺陷，还可以测定工件的厚度。可以用超声波厚度仪检测轻微的腐蚀，但不能检测中等或严重的腐蚀损伤。

2、说明纵波探测法根据什么确定缺陷的位置和大小。

答：设探测面到缺陷的距离为x ，材料厚度为t ，从示波器始波T 到伤波F 的长度为L F ，从始波到底波的长度为L B ，可得x=（L F /LB ）t 。由此，可求出缺陷的位置。另外伤波高度随缺陷或损伤增大而增高，所以可由伤波高度估计缺陷或损伤的大小。当缺陷或损伤很大时，可以移动探头，按显示缺陷或损伤的范围求出缺陷或损伤的延伸尺寸。

3、分析超声波探测法中使用斜探头产生横波的特点，说明为什么在超声波检测中使用横波探测来辅助纵波探测。

答：利用斜探头，使晶片发出的纵波穿过有机玻璃透声楔块倾斜入射至界面，当入射角在第一临界角与第二临界角之间时，在被检测工件中只有折射横波。通过选择探头角度，使声束与缺陷走向相垂直，从而使反射回波最大，达到检测目的。横波检测可发现与工件表面成一定角度的缺陷或损伤，而纵波检测易发现与工件探测面走向平行的缺陷，故常以横波探测来辅助纵波探测。

实验二 涡流检测法

一、 实验目的

1、了解涡流检测法的基本原理、涡流检测深度的影响因素。

2、了解涡流检测法的优缺点和应用局限性。

3、熟悉涡流检测的基本步骤和涡流检测设备的基本使用方法。

二、 实验仪器设备（只需写明实验设备的重要组成部分，无需写具

体型号）

涡流探伤仪、带三条不同深度划痕的试样。

三、 实验原理

涡流检测法是以电磁感应原理为基础的。在检测线圈伤通交流电(即激励电流), 会在线圈的周围产生一个交变的磁场（初级磁场），如果将线圈靠近被检测的导电工件时，工件内会感应出交变电流——（涡流）, 涡流的大小、相位及流动形式等受到工件导电性，导磁性，形状尺寸，裂纹缺陷等多种因素的影响。而涡流又在工件及其周围产生一个附加的交变磁场（次级磁场）。这个磁场的磁力线穿过激磁线圈时，就在线圈内产生感应电流，它的方向与激磁线圈中原理啊的电流的方向相同。这样检测线圈中的磁场就是激励电流和涡流共同感生的合成磁场。既然涡流受到工件导电性，导磁性，形状尺寸，裂纹缺陷等多种因素的影响，由涡流产生的次级磁场也受到这些因素的影响，检测线圈中的合成磁场同样受到影响。因此，通过测量检测线圈中电流的变化量可以确定次生磁场的变化量。如果工件表面（或近表面）有裂纹的话，势必使涡流的流动发生畸变进而影响次级磁场，导致线圈中的电流发生变化，从而反映出试件中的缺陷情况，这就是涡流检测的原理。

四、 实验步骤

1． 首先应对试件表面进行清洗，去除试样表面对探伤有影响的附着物。

2． 连接探头和涡流探伤仪。

3． 仪器使用前，应先通电一定时间，使之稳定，然后才可选定试验规范和进行探伤。

4． 操作仪器菜单，设置合理的检测参数。

5． 必须在保证适当和正确的探伤性能的情况下来选定探伤规范。要把探伤仪器调整到能充分探测出所定的缺陷，而将缺陷以外的杂乱信号排除掉。 a) 探伤频率的选定。通常选择能把指定的对比试块上的人工缺陷检测出来的频率作为探伤频率。

b) 选择线圈。首先要使所选线圈能适合于试件的形状和尺寸，同时要使之能探测出指定的对比试块中的人工缺陷。

c) 探伤灵敏度的选择。它是在其他调整步骤完成之后进行的，要把指定试

块上的人工缺陷的显示图像调整在探伤仪显示器的正常动作范围之内。 d) 探伤仪有平衡电桥时，应让试件在实际探伤状态下，放在无缺陷的部位

进行电桥的平衡调整。

e) 对装有移相器的探伤议，要调整相位角，使指定的对比试块中的人工缺

陷能最明显地探测出来，并将缺陷以外的杂乱信号排除掉。

6． 用选定的规范进行探伤时，如发现探伤规范发生变化时，要立即停止探伤，此时应重新调整并在稳定一段时间后再继续进行探伤。

五、 实验结果描述

利用涡流探伤仪对带三条不同深度划痕的钢试样进行探测。当遇到划痕缺陷时，会出现电流畸变，并且随着划痕深度的增加，畸变峰强度会增加。探测时，在涡流仪的显示屏上显示的电流信号出现了三个畸变信号，试件上的裂纹深度越深，涡流仪显示屏上显示的畸变的高度越高。试件上的裂纹深度是依次加深的，显示屏上的三个畸变信号也是依次对应增高的。

六、 回答思考题

1、观察探头形状，说明低频探头和高频探头的适用条件。

答：探头形状有笔形和方形的，低频探头在检测隐蔽面或紧固件孔壁上的裂纹时使用，高频探头在检测表面或近表面的裂纹（缺陷）时使用。

2、分析涡流检测法的适用性。

答：（1）适用于非磁性导电材料——各种金属（铝合金、铜合金等）及导电非金属（石墨、石墨复合材料、导电橡胶等）；

（2）适用于表面或近表面缺陷——对宽深比较小的线形缺陷检测灵敏度较高，适合飞机使用中产生的疲劳裂纹；

（3）适用于对材料电磁参数、涂层和板材厚度进行检测——涡流受各种参数影响会发生变化，可测量电导率、磁导率、涂层厚度等；

（4）不适用于非金属材料、强磁性材料和平行于探测面的层状裂纹。

3、搜集有关资料，论述涡流检测法在飞机结构维修中的应用。

答：涡流检测法是飞机结构维修检查中的重要的无损探伤方法之一。如机翼大梁、桁条和机身框架连接的紧固件周边产生的疲劳裂纹；起落架、轮毂等的疲劳裂纹；发动机叶片的疲劳裂纹；铝蒙皮的腐蚀等。

一般情况下，采用高频涡流仪可以检测表面的裂纹、凹痕、蚀坑，可以灵敏地检查出构件表层的晶间腐蚀、应力腐蚀和小的蚀坑。采用低频涡流仪可以检测表面下一定深度的裂纹和内侧面的腐蚀，可以检查出构件隐藏面的腐蚀损伤，它是一种检查铝合金构件隐藏面腐蚀损伤的优先选用的方法。通过把试件的测试读数与标准参考试件的测试读数作对比，就能估计出腐蚀损伤的程度。采用低频涡流检测法可以估计出腐蚀损伤造成厚度减少的近似值。

实验三 渗透检测法

一、 实验目的

1、了解渗透检测法的应用范围。

2、了解渗透检测法的基本原理和操作步骤。

3、熟悉渗透检测法的基本步骤。

4、熟悉渗透检测设备的使用方法。

5、了解缺陷评定方法。

二、 实验仪器设备（只需写明实验设备的重要组成部分，无需写具

体型号）

渗透剂、清洗剂、显像剂、带开口裂纹和疲劳裂纹的试样和干布。

三、 实验原理

液体渗透检测的基本原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下（紫外线光或白光），缺陷处的渗透液痕迹被现实，（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。

四、 实验步骤

1. 表面预处理：去除油污、涂层、腐蚀产物、氧化皮、金属污物、焊剂、化学残留物等。

2. 涂渗透剂：施加渗透剂方法有浸涂、喷涂、刷涂和流涂。受检表面应被渗透剂覆盖，渗透时间内保持湿润状态。

3. 清除多余渗透剂：保证缺陷中的渗透剂不被清除。

4. 涂显像剂：作为吸出剂，将渗透液从开口吸出，呈现放大的缺陷显示。 5. 观察显示。

五、 实验结果描述

试件之一为有早期疲劳的铝合金板，用荧光渗透法，实验观测到缺陷（裂纹）处呈现黄绿色的显示痕迹，试件上的裂纹密集，大致平行成同一走向，裂纹很少有分叉；

试件之二是人为砸的三个坑，用着色渗透法，缺陷处呈现粉红色的显示痕迹，试件上有三个明显的粉红色斑点，是三个缺陷坑，坑周围有粉红色的裂纹显示痕迹。

六、 回答思考题

1．渗透剂、清洗剂和显像剂的作用分别是什么?

答：渗透剂的作用是充分渗透到表面开口的裂纹中；清洗剂的作用一是表面预处理时清除表面的杂物，二是清除表面多余的渗透剂；显像剂的作用是便于观察表面的裂纹。

2．如何进行显像缺陷的评定?

答：渗透显示的图像，一般情况下是确定缺陷的依据，但并不是所有的显示图像都是由缺陷引起的，有时也会由于多种原因出现假显示或无关显示。

（一）真实缺陷显示：即确因实际存在的缺陷，如裂纹、气孔、夹杂物、疏松、折叠、分层等形成的图像显示。

（1）连续线状显示：该显示主要是由裂纹、冷隔、锻造折叠等缺陷产生；

（2）断续线状显示：该种显示是工件进行磨削、喷丸、锻造以及其他机加工时，原来表面上的线性缺陷被堵塞，而显示出断断续续的线状显示；

（3）圆形显示：该显示通常是有铸造表面的气孔、针孔或疏松产生；

（4）小点状显示：该显示是由气孔、显微疏松产生。

（二）假显示和无关显示：假显示是由于操作不规范和程序控制不严及浮化洗涤不彻底等，使多余渗透液清除不净而造成的。无关显示主要是加工工艺原因造成的。假显示和无关显示主要表现在如下几个方面：

（1）水渍和水流产生的假显示；

（2）印痕或指纹产生的假显示；

（3）粗糙表面产生的无关显示；

（4）机加工刀痕或划伤而引起的无关显示；

（5）装配压痕引起的无关显示。

3．渗透检测操作过程中应该注意哪些问题?

答： 要注意：

（1）一定要进行预处理，在涂渗透剂之前，任何妨碍渗透剂进入表面开口缺陷（裂纹）、影响渗透剂性能或产生不良本底的表面附着物均应清除；

（2）如果认为检测的结果不可靠，想进行第二次复检，最好使用第一次使用的渗透剂；

（3）渗透时间不少于10分钟，除非另有规定，渗透时间不应超过渗透剂制造商推荐的最长时间；

（4）在清除多余的渗透剂时不要使渗透到缺陷中的渗透剂也被清除。