空速管是飛機上大氣傳感系統(tǒng)的重要組成部分。在飛機飛行過程中氣流從管頭進入空速管傳感系統(tǒng)根據(jù)氣流狀況得到表示飛機飛行狀態(tài)的信號數(shù)據(jù)。

空速管所需要檢測的是加熱器與管體內壁的焊接情況。未焊接時的剖面結構如圖1所示絲狀結構是加熱器呈螺旋狀纏繞在管壁內部且緊貼管壁通過焊料和管壁焊接在一起即焊附在管體內壁上。飛機在高空飛行時所處環(huán)境溫度很低空速管暴露在外部因此進入管內部的水蒸氣容易結冰加熱器是為了防止空速管內部出現(xiàn)結冰而造成堵塞影響氣流的正常流通。

圖1 未焊接時的剖面結構示意圖

飛機在飛行過程中會產(chǎn)生劇烈的振動加熱器如果沒有與管壁很好的焊接在振動中很容易斷裂。加熱器一旦斷裂管內將會出現(xiàn)結冰現(xiàn)象，氣體不能在管內正常流通最終導致大氣傳感系統(tǒng)不能正常工作飛機將得不到準確的表示飛行速度等狀況的數(shù)據(jù)。因此加熱器是否很好的通過焊接固定在管壁上非常關鍵。

目前主要的無損檢測方法有超聲檢測、磁粉檢測、渦流檢測、滲透檢測、射線檢測。渦流、磁粉、滲透等只適合于檢測工件表面缺陷或近表面缺陷它們也常被稱為表面檢測。結合空速管的焊接結構可以知道加熱器與管體的焊接是在管體內部且管壁比較厚因此這種焊接的檢測不屬于表面檢測即渦流檢測、磁粉檢測、滲透檢測均不合適。

再從目前的焊接工藝水平來看經(jīng)過焊接的管體內部表面非常的粗糙如圖2所示。而產(chǎn)品的工藝要求中并未對焊接后的內部表面情況提出要求，只要求加熱器與管壁焊接良好不能存在加熱器與管壁未焊接相連的情況。因此由于內部表面的各種堆積、裂紋等粗糙現(xiàn)象的存在將會使在超聲檢測中出現(xiàn)各種雜波影響檢測結果。另外經(jīng)焊接后的管體表面也很粗糙達不到超聲檢測所需的表面條件。因此超聲檢測也不適合加熱器與管體內壁焊接情況的檢測。

圖2 某件焊接后的真實透照圖

所以就只能考慮具有直觀性的射線檢測。射線檢測又分X射線照相和實時成像系統(tǒng)。

X射線照相檢測

X射線照相檢測適合檢測體積型缺陷不適合檢測面積型缺陷尤其是細微裂紋缺陷只有在射線透照方向非常合適的情況下才能被發(fā)現(xiàn)。

空速管透照示意如圖3所示其中外環(huán)為管壁內部圓形線圈及加熱絲加熱絲通過焊料與管壁焊接在一起。因此如果用X射線照相檢測方法檢查空速管焊接情況那么只有射線與管體內壁圓周相切的地方才能被準確地發(fā)現(xiàn)缺陷。在管體其它部分也會有黑度的起伏變化但是由于內部表面焊料的分布不均勻性和各種粗糙缺陷都會使底片黑度發(fā)生起伏變化無法判斷是否是加熱器與管壁焊接缺陷。

圖3 空速管透照簡單示意圖

利用X射線照相檢測方法對該型號中某件空速管進行了檢測對同一件空速管同一段部位的兩次透照結果如圖4所示圖4（a）是第一次透照得到的圖片圖4（b）是在第一次透照后空速管旋轉90度再次透照的圖片。在圖4（a）中射線與管體內壁圓周相切的地方?jīng)]有發(fā)現(xiàn)加熱絲與管壁未通過焊料焊接的情況并且圖片的中間部分也沒發(fā)現(xiàn)明顯黑度不同而可能存在的缺陷。但是在圖4(b)中射線與管體內壁圓周相切的地方明顯存在較長的一段加熱絲與管壁未通過焊料焊接的缺陷這類缺陷是這種焊接結構特有的類型與傳統(tǒng)的焊縫中各類型缺陷有所不同。由于圖4(b)是第一次透照后空速管旋轉90度再次透照得到的因此該缺陷應該存在于圖4（a）的中間區(qū)域但是在圖4（a）中不能確定該缺陷的存在。

圖4 對同一件空速管同一段部位的兩次透照結果：

圖4（a）是第一次透照得到的圖片

圖4（b）是在第一次透照后空速管旋轉90度再次透照的圖片

可見利用X射線照相檢測方法對該型號空速管進行檢測不可能實現(xiàn)對整圈加熱絲一周焊接狀況的檢測因為每一次透照只能檢測每圈加熱絲與射線束相切部位的這極少的部分。如果要利用X射線照相檢測方法對加熱絲整圈焊接狀況進行檢測那么將對技術和生產(chǎn)效率帶來極大的挑戰(zhàn)。

實時成像系統(tǒng)

針對空速管這種產(chǎn)品的檢測X射線實時成像系統(tǒng)的功能優(yōu)勢主要在于其具有機械運動系統(tǒng)。在檢測過程中可以隨意的改變工件的相對位置這樣就可以從任何方向、任何角度進行檢測。雖然透照方法與X射線照相基本相同有縱縫外透、內透法，電鍍層測厚儀環(huán)縫外透、內透法雙壁單影、雙壁雙影法從理論上也只能確定與管壁內加熱器相切位置的焊接情況但是采用X射線實時成像系統(tǒng)利用其機械運動系統(tǒng)我們就可以通過轉動空速管實現(xiàn)對空速管內加熱器整圈與管壁焊接情況的全部檢測。

X 射線實時成像系統(tǒng)得到的數(shù)字圖像是動態(tài)可調的,電壓、電流等參數(shù)實時可調,同時計算機可對動態(tài)圖像進行積分降噪、對比度增強等處理,以得到最佳的靜態(tài)圖像。該系統(tǒng)還具有多幅圖像疊加功能,減少了X 射線漫反射等干擾因素對成像的影響,提高了系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)缺陷的能力。已經(jīng)有應用研究表明,X 射線實時成像系統(tǒng)的靈敏度達到了照相法的水平,在有些零件的檢測上比傳統(tǒng)照相法有更高的檢出率和靈敏度。

如果利用X射線照相檢測法檢測一件空速管所用時間在兩個半小時左右；利用實時成像系統(tǒng)檢測一件空速管所用時間在十分鐘左右時間將縮短90％以上。另外實時成像系統(tǒng)在經(jīng)濟效益、表現(xiàn)力、遠程傳送、方便實用等方面都比照相法效果好得多。