，，

(1.海軍駐青島地區(qū)配套設備軍事代表室，青島 266041；2.海軍航空大學青島校區(qū)，青島 266041)

多層結構是飛機重要的結構件，常用于飛機蒙皮等部位。在使用過程中，受多種因素的影響，其底面或者中間夾層難免會出現腐蝕損傷。飛機多層結構的腐蝕規(guī)律與飛機的使用環(huán)境及特點有著極大的聯系，不同的飛行環(huán)境，不同的飛行強度等都會直接或間接影響著飛機的腐蝕特點。多層結構腐蝕給飛行安全帶來了極大的危害，內部和中間夾層的腐蝕損傷無法直接目視觀察。

渦流、超聲波以及紅外等傳統(tǒng)的腐蝕檢測方法對于內部腐蝕的檢測效果不佳，特別是對于部位較深的腐蝕，檢測比較困難。在能夠檢測內部缺陷且定量較為準確的方法中，工業(yè)CT(計算機斷層掃描)是較為理想的方法。

1 工業(yè)CT檢測原理

工業(yè)CT的基本原理與射線檢測的原理是一致的。根據物理規(guī)律，一定能量的射線束穿過物質時，其能量會因為物質的吸收以及散射等原因而衰減。由于各個方向的衰減情況不同，探測器檢測到的射線信號也不一樣。掃描以后的投影數據遵照相應的圖像重建算法進行圖像重建，就可以獲得斷面圖像。檢測人員在得到檢測圖像后還可以利用專業(yè)的軟件對檢測圖像進行處理，獲得圖像的分析報告[1]。

與其他一些常用的無損檢測方法相比，工業(yè)CT有許多突出的特點。工業(yè)CT通過設備檢測得到的是被檢件的斷層圖像，可以清晰地得到被檢件的某一層結構，易于識別。這樣的圖像不存在圖像重疊的問題，沒有識圖經驗的檢測人員對物件進行檢測也不存在障礙。同時，從檢測圖像上還可以獲得缺陷的相關信息，包括缺陷的位置、形狀、長度等。

2 腐蝕試件的制作

腐蝕試件選用飛機常用的2A12鋁板，根據飛機的腐蝕特點，腐蝕試件主要模擬飛機多層結構面腐蝕和腐蝕裂紋，選用三層平板結構模擬飛機多層結構[2]。

試件1的結構示意如圖1所示。

圖1 試件1結構示意

試件1采用3塊尺寸為140 mm×80 mm×1.5 mm (長×寬×高)的2A12鋁板作為材料，在鋁板上模擬加工腐蝕缺陷。試件1的下層鋁板的下表面制作了兩種模擬腐蝕缺陷，如下所述。

(1) 加工半徑為8 mm，深0.5 mm的圓形平底槽模擬腐蝕缺陷。

(2) 加工長為20 mm，深為1 mm的直線槽模擬腐蝕缺陷。

完成模擬腐蝕缺陷的制作后，在鋁板的4個角上用螺栓把3塊鋁板緊密結合。

試件2的結構示意如圖2所示。

圖2 試件2結構示意

試件2采用3塊尺寸為250 mm×150 mm×1 mm (長×寬×高)的2A12鋁板作為材料，然后在鋁板上進行模擬腐蝕缺陷的加工。

(1) 分別在上層板和下層板加工半徑為6.5 mm，深分別為板厚的5%,10%,15%的圓形平底槽模擬腐蝕缺陷。

(2) 分別在上層板和下層板加工長為150 mm，寬為13 mm，深為板厚的20%的直線槽模擬腐蝕缺陷。

(3) 在試件上鉚接6個鉚釘，選擇5個鉚釘的鉚接點，加工長短方向各異的模擬裂紋腐蝕缺陷。

3 檢測試驗

工業(yè)CT試驗采用的CT設備型號為CAPE-450kV-CT(見圖3)。

圖3 工業(yè)CT設備外觀

檢測試驗開始前，要對探測器進行本地校正和增益校正。探測器校正完后，將平板放置在轉臺上，調整機械系統(tǒng)，設置射線源、探測器及機械系統(tǒng)參數，具體參數如表1所示[3]。

表1 工業(yè)CT試驗主要參數

試驗采用三代掃描方法進行CT掃描，調整試件的位置，對掃描得到的數據進行算法重建，獲得需要的試件截面圖像。試件1和試件2的3層檢測圖像分別如圖4,5所示。

圖4 試件1的工業(yè)CT檢測圖像

圖5 試件2的工業(yè)CT檢測圖像

圖6 軟件處理后的試件1的工業(yè)CT檢測圖像

4 試驗分析與結論

4.1 圖像分析

為了達到更好的顯示效果，有時需要利用軟件對工業(yè)CT的檢測圖像進行處理，常用的圖像處理方法有圖像銳化、邊緣增強以及偽彩色等。圖6為軟件處理后的試件1的工業(yè)CT檢測圖像。

圖6為試件1的三個不同截面的斷層掃描圖像,經過圖像處理后，檢測圖像顯示效果更佳。工業(yè)CT能夠檢測到試件上制作的腐蝕缺陷，并較好地觀察到腐蝕缺陷的情況。在圖6(a)中，沒有發(fā)現缺陷，說明在試件的這一斷層內不存在腐蝕缺陷；在圖6(b)中，可以清楚地看到試件上的直線槽模擬缺陷，通過檢測圖像能夠獲得缺陷的形狀、尺寸以及在試件中的位置等信息；在圖6(c)中，能夠看到在試件上模擬的兩種腐蝕缺陷，圖像清晰直觀。這說明工業(yè)CT具備檢測面缺陷和裂紋的能力。

同時，通過對比圖6(b)，6(c)可以發(fā)現，圓形腐蝕缺陷與直線槽腐蝕缺陷的腐蝕深度存在差別，即直線槽腐蝕缺陷較圓形腐蝕缺陷更深。這說明工業(yè)CT檢測可以通過對比不同斷層檢測圖像的差別來判定腐蝕缺陷的深度，以確定其在試件內部的位置，這是其他檢測方法無法實現的[4]。

圖7為試件2的三個不同截面的斷層掃描圖像。工業(yè)CT能夠檢測到試件上制作的腐蝕缺陷，但檢測情況較試件1的差。圖7(a)為工業(yè)CT在下層板的斷層掃描圖像，圖像中能夠看到存在的腐蝕缺陷，并且根據腐蝕程度的不同，缺陷的成像情況也不相同；圖7(b)為工業(yè)CT在上層板的斷層掃描圖像，與上層板的掃描圖像相同，圖像很直接地反映了缺陷的情況；圖7(c)為工業(yè)CT在鉚接處的斷層掃描圖像。從檢測圖像上無法觀察到試件上的裂紋缺陷。

圖7 處理后的試件2的工業(yè)CT檢測圖像

試件2的檢測圖像出現了環(huán)狀偽影，如圖7(a)所示，試件中間部位出現了一圈圈環(huán)形影像，這非常容易導致缺陷的誤判。偽影通常是指圖像中出現了與試件結構不符的特征，是表征CT檢測質量的重要性能指標。工業(yè)CT的檢測精度高，對信號非常敏感，較易產生偽影現象。另外，工業(yè)CT較擅長于長寬比小的物件的檢測，對于長寬比較大的物件檢測效果相對較差，也更容易出現偽影。產生偽影的原因有很多，通常可以劃為兩類，一類是由CT的原理造成的，另一類是由CT的設備造成的。平板件主要是射線束硬化造成的，可以通過采用預先濾波法或軟件校正法等進行校正[5]。

同時，試件2的CT檢測圖像受斷層厚度的影響出現了其他斷層的影像，對圖像分析造成了影響。

接下來，利用軟件的測量功能對試件缺陷進行簡單測量。圖8為試件1的圓形缺陷的測量曲線，圖9為試件1的直線槽缺陷的測量曲線。

圖8 試件1的圓形缺陷測量曲線

圖9 試件1直線槽缺陷測量曲線

根據圖8的檢測數據可以得到，模擬腐蝕的圓形缺陷直徑為15.6 mm，誤差為2.5%。根據圖9的檢測數據可以得到，模擬腐蝕的直線槽缺陷長度為20.4 mm，誤差為2.00%。

圖10為試件2的長條形缺陷的測量曲線，圖11為試件2的圓形缺陷的測量曲線。

圖10 試件2的長條形缺陷的測量曲線

圖11 試件2的圓形缺陷的測量曲線

根據圖10的檢測數據可以得到，長條形模擬缺陷的寬度檢測值為12.77 mm，誤差為1.77%。根據圖11的檢測數據可以得到，圓形缺陷的直徑為12.8 mm，誤差為1.54%。

4.2 試驗結論

(1) 工業(yè)CT能夠對試件的腐蝕進行有效檢測，檢測結果準確直觀，但對于試件2鉚釘處裂紋的檢測效果不明顯，說明工業(yè)CT對裂紋的檢測能力偏弱。

(2) 工業(yè)CT對缺陷的測量誤差最大為2.5%，測量精度滿足要求，且測量結果更為穩(wěn)定。

(3) 工業(yè)CT能夠根據斷層圖像檢測出腐蝕缺陷的深度，檢測圖像清晰直觀，易于識別，這是工業(yè)CT檢測內部腐蝕的突出優(yōu)點。

(4) 工業(yè)CT擅長長寬比較小的物件的檢測，對于長寬比較大的物件檢測效果相對較差，也更容易出現偽影，對圖像質量有一定影響。因此，在對平板構件采用工業(yè)CT檢測時，必須采取措施降低偽影的影響。

5 結語

通過工業(yè)CT完成了對腐蝕試件的檢測，表明工業(yè)CT具有一定的腐蝕損傷檢測能力，能夠完成試件內部的腐蝕檢測。與渦流、超聲、紅外等檢測方法相比，工業(yè)CT在檢測內部腐蝕方面有著自己的突出優(yōu)勢，其檢測精度更高，檢測結果更穩(wěn)定，能夠對試件進行斷層掃描，通過不同斷層圖像的差別來判斷測量腐蝕缺陷的深度，并對腐蝕面積進行計算。采用了切槽和切圓孔模擬腐蝕損傷，與實際的腐蝕還存在差別，試驗的結果僅代表模擬腐蝕。但同時，工業(yè)平板件的CT檢測有許多影響因素，如偽影、斷層圖像的厚度等都會影響CT檢測質量，有可能造成誤判。根據CT檢測原理可知，針對裂紋檢測，如果在射線照射方向不能構成足夠的厚度差，檢測效果會不理想。因此，必須采取措施來減少或消除這些情況對檢測結果的影響，保證檢測結果的準確性。