波音737飛機(jī)輪轂螺栓無損檢測的問題分析

黃方遒

摘 要：飛機(jī)輪轂是一個(gè)承受應(yīng)力比較集中的部件，定期對輪轂螺栓進(jìn)行無損檢測對于確保飛機(jī)安全起降十分重要。本文改進(jìn)磁力檢測工藝規(guī)范，提高檢測效率和精度，著重分析螺栓裂紋常見部位和報(bào)廢率的變化規(guī)律，給維修和使用部門提出合理化建議，確保證輪轂使用安全。

關(guān)鍵詞：無損探傷 磁粉檢測 輪轂螺栓

中圖分類號：V2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0078-02

磁粉探傷作為無損檢測一種無損傷、非破壞的情況下對材料性能變化進(jìn)行評定的技術(shù)，已成為監(jiān)控機(jī)上鋼制零件的狀態(tài)，保證飛機(jī)安全的重要技術(shù)手段，也在一定程度上反映了航空維修的發(fā)展水平。飛機(jī)輪轂螺栓是民航飛機(jī)故障頻發(fā)的零部件之一，使用磁粉探傷的技術(shù)手段對其進(jìn)行有效檢測和監(jiān)控，以減少因螺栓發(fā)生斷裂造成飛機(jī)安全事故。本文著重對波音737飛機(jī)輪轂螺栓的檢測過程的問題分析，總結(jié)其中故障發(fā)生的規(guī)律和原因，并對于飛機(jī)輪轂的維修和使用單位提出一些合理化建議。

1 檢測螺栓常見問題分析

1.1 螺栓裂紋分析

現(xiàn)代化的民航客機(jī)的飛機(jī)輪子主要是由輪胎和輪轂兩大部分組成，其中輪胎本身是軟體的，輪胎內(nèi)廓支撐輪胎的圓桶形的、中心是裝在軸上的部件就叫輪轂。飛機(jī)輪轂是應(yīng)力非常集中的部件，特別是在飛機(jī)滑行、轉(zhuǎn)彎、降落的時(shí)候。當(dāng)輪胎受到外力擠壓后把力傳遞到輪轂，然后到輪軸，最后通過起落架的減震支柱吸收應(yīng)力作用，在這個(gè)過程中固定輪轂的緊固螺栓必然承受著巨大的拉力和剪切力。由于螺栓反復(fù)受到高應(yīng)力的影響，很容易發(fā)生金屬疲勞，導(dǎo)致在役飛機(jī)多次出現(xiàn)輪轂緊固螺栓斷裂現(xiàn)象。

1.1.1 報(bào)廢螺栓出現(xiàn)裂紋部位的規(guī)律

根據(jù)生產(chǎn)廠商的技術(shù)資料介紹，正常的斷裂應(yīng)該在2-4螺牙處，原因是該處是應(yīng)力非常集中的部位。但是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)的斷裂部位大多在5-9螺牙（如圖1），并不符合技術(shù)資料描述的規(guī)律。

1.1.2 分析和結(jié)論

（1）在裝配輪轂過程中沒有嚴(yán)格執(zhí)行力矩要求。眾所周知，力矩是衡量緊固件緊固程度的很重要參數(shù)，如果不嚴(yán)格執(zhí)行力矩要求就很可能造成緊固件受力不均勻的問題，久而久之就會(huì)造成螺栓的疲勞和應(yīng)力腐蝕。送檢螺紋裂紋的產(chǎn)生主要是由于使用過程中的疲勞和腐蝕引起的，裂紋的產(chǎn)生部位與技術(shù)資料敘述的差異表明了裝配過程中存在著問題。

（2）沒有嚴(yán)格執(zhí)行廠商提供的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)。廠商要求在輪轂分解過程中發(fā)現(xiàn)有一根螺栓斷裂，則要求報(bào)廢相鄰2根左右共4根螺栓，若在后續(xù)其他螺栓中再次發(fā)現(xiàn)裂紋則要求全部螺栓報(bào)廢。廠商的規(guī)定主要是考慮到金屬材料失效的問題，在一根螺栓斷裂的情況下，其相鄰螺栓承受的載荷就會(huì)增加，導(dǎo)致金屬材料蠕變加快，承受載荷能力顯著下降，金屬的沖擊韌度下降，最終導(dǎo)致金屬材料失效引發(fā)更多的螺栓斷裂。無損探傷無法對金屬材料失效狀態(tài)提出預(yù)警，維修單位未按廠商的規(guī)定執(zhí)行，而僅僅報(bào)廢發(fā)現(xiàn)有裂紋的螺栓，相鄰應(yīng)報(bào)廢的螺栓長期與正常螺栓混用，在相互影響的作用下使螺栓的斷裂部位發(fā)生了改變，最終導(dǎo)致其他正常螺栓的使用壽命大大縮短。

（3）重著陸后沒有及時(shí)檢測?！爸刂憽币馑季褪秋w機(jī)著陸接地時(shí)，感覺像一塊磚頭似地“砸”到了跑道上，屁股上有明顯的撞擊感。“重著陸”雖然不會(huì)造成更多的人員傷亡，但會(huì)造成飛機(jī)機(jī)體、起落架等結(jié)構(gòu)損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在著陸不安全事件中占到了22%。因此按照相關(guān)規(guī)定，一旦發(fā)生總著陸所有的輪轂螺栓都要進(jìn)行無損檢測。但是可惜的是這條規(guī)定執(zhí)行力度不夠，大部分維修單位為了節(jié)省成本和時(shí)間，都沒有及時(shí)把所有螺栓進(jìn)行檢測，只是簡單做一下目視檢查如果沒有發(fā)現(xiàn)明顯問題就放行，導(dǎo)致了一定的隱患。

（4）預(yù)清洗不夠干凈。預(yù)清洗是指對螺栓表面的污垢和油垢進(jìn)行清洗，如果清洗的效果沒有達(dá)到檢測要求，很可能造成檢測時(shí)出現(xiàn)假顯示或者檢測不到細(xì)微裂紋，久而久之就會(huì)影響到螺栓強(qiáng)度，最終導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重裂紋。

1.2 螺栓報(bào)廢率的波動(dòng)

1.2.1 螺栓報(bào)廢率波動(dòng)的規(guī)律

在2012年共檢測了2萬多根輪轂螺栓，其結(jié)果如圖2所示。從螺栓的月報(bào)廢率以及螺栓的報(bào)廢量變化不難發(fā)現(xiàn)有以下規(guī)律。

（1）后輪螺栓的報(bào)廢率高于前輪。從圖中可知，前輪只有在2月份和3月份，報(bào)廢的螺栓分別是2個(gè)和1個(gè)，其余時(shí)間均未出現(xiàn)過報(bào)廢的螺栓。總的看來，前輪報(bào)廢螺栓總數(shù)量為3根，而后輪螺栓總數(shù)量為25根。

（2）高廢率高峰期的出現(xiàn)相對滯后。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在2月份和9月份報(bào)廢的螺栓數(shù)量相對較多，而沒有出現(xiàn)在1月、7月、8月為春運(yùn)和暑假旅游旺季。眾所周知報(bào)廢率的高低是與使用頻率成正比的，然而從圖表中發(fā)現(xiàn)報(bào)廢率的高峰期，并沒有在飛機(jī)運(yùn)營壓力最大的期間出現(xiàn)，而是相對滯后了1個(gè)月。（如圖2）

1.2.2 分析和結(jié)論

（1）由于前輪和后輪的受力差異性導(dǎo)致了螺栓報(bào)廢率的不同。特別是飛機(jī)下降著地瞬間后輪所承受的沖擊力更大，更加容易造成裂紋。另外后輪的螺栓數(shù)量比前輪的多，這也是形成這種現(xiàn)象的另一個(gè)因素。

（2）追求利益最大化會(huì)造成一定的安全隱患。造成螺栓報(bào)廢率高峰期出現(xiàn)相對滯后的原因主要是螺栓來不及送檢導(dǎo)致的。航空公司為了爭取利潤的最大化，在運(yùn)營高峰期沒有按照原定的檢測周期對螺栓送檢，而是非常主觀地推遲執(zhí)行了，這樣會(huì)對安全造成一定的隱患。

2 結(jié)語

針對以上造成的螺栓斷裂原因分析，為了減少輪轂螺栓斷裂造成不安全事故發(fā)生，建議飛機(jī)使用單位和維修部門采取以下改進(jìn)措施。

（1）裝配輪轂時(shí)嚴(yán)格按照手冊的力矩值緊固螺栓，達(dá)到緊固件之間受力均勻的目的，減少因受力不平衡導(dǎo)致螺栓斷裂的可能性。

（2）應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行廠商提供的螺栓報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，對斷裂螺栓和相鄰2個(gè)螺栓進(jìn)行報(bào)廢處理。

為了方便我們定位螺栓的安裝位置，最好在拆卸螺栓的同時(shí)做上標(biāo)記，這樣在發(fā)現(xiàn)斷裂螺栓時(shí)就可以很快把相鄰螺栓挑選出來進(jìn)行報(bào)廢處理。

（3）在飛機(jī)使用頻率高的時(shí)候越是注意及時(shí)把螺栓送檢，不要因?yàn)闋I運(yùn)繁忙而隨意改變送檢周期。建議平時(shí)多備幾套螺栓，在繁忙期間就可以送檢和營運(yùn)兩不誤了。

（4）認(rèn)真做好重著陸后對螺栓檢測的安排，寧愿耽誤個(gè)別航班也不要心存僥幸。在檢測過程中做好預(yù)清洗工作，確保檢測的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，把安全隱患解決在萌芽狀態(tài)。

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