波音737系列飛機(jī)電導(dǎo)率測量標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用探討

袁斌　蘇金波

摘要：文章講解了波音737系列飛機(jī)在電導(dǎo)率測量過程中使用到的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及詳細(xì)測量方法，通過精簡標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容使其便于理解，闡述了直讀式電導(dǎo)率檢查方法的應(yīng)用及制定各種修正參數(shù)的方法過程，陳述了檢查程序的具體要求，通俗易懂的文章內(nèi)容有助于應(yīng)用到飛機(jī)維修的實(shí)際工作過程中，對國內(nèi)相關(guān)行業(yè)的電導(dǎo)率檢測也具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：電導(dǎo)率；檢測頻率；修正參數(shù)；編制修正參數(shù)；直讀式檢測方法 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH765 文章編號：1009-2374（2016）28-0040-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.021

1 概述

目前國內(nèi)像波音公司BAC和BSS這樣完整的電導(dǎo)率檢測標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用到飛機(jī)維修工作上的不多，如國外的ERJ、CRJ和AIRBUS等機(jī)型，只有波音公司的資料最完善。

在飛機(jī)維修過程中，鋁合金材料的硬度和熱處理狀態(tài)是非常重要的技術(shù)參數(shù)，通過測量電導(dǎo)率可以間接地反映這類參數(shù)。電導(dǎo)率測量的準(zhǔn)確性主要受到材料厚度、寬度、表面涂層和表面形狀等因素的影響。如飛機(jī)維修中經(jīng)常會遇到帶有表面涂層的鋁合金工件，主要有包鋁層和漆層或陽極化氧化膜，通常包鋁層的導(dǎo)電性能要比基體鋁合金的好，因此在帶有包鋁層的材料表面上測得的電導(dǎo)率值要高于材料的實(shí)際電導(dǎo)率值。而漆層和陽極化氧化膜均為非導(dǎo)電層，使探頭和被檢表面之間形成了一定的空隙，所以需要修正提離效應(yīng)的影響，類似的影響電導(dǎo)率的情況還有很多。

不同型號的渦流電導(dǎo)率儀因?yàn)樘筋^尺寸、結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)處理器等方面的不同，對材料電導(dǎo)率值的幾個影響因素反應(yīng)也不同，所以參考或制定的修正參數(shù)也必須是針對某一具體型號的儀器和探頭的。

2 波音程序規(guī)范BAC5946：鋁合金退火檢查

第一，依據(jù)BAC5602完成熱處理后要求執(zhí)行BAC5946電導(dǎo)率檢查。

BAC5946要求：對于厚度小于0.5英寸的部件，最少選擇部件上的一處進(jìn)行電導(dǎo)率測量；對于厚度大于0.5英寸的部件應(yīng)選擇部件上的兩處進(jìn)行測量。

第二，厚度小于等于0.025英寸的工件不推薦執(zhí)行電導(dǎo)率和硬度測量。

第三，BAC5602要求厚度小于0.5英寸的工件最低要求測量一個點(diǎn)或測量能夠代表兩個極限厚度的位置。

第四，測量要求：（1）BAC5946僅限適用于一個形狀平整的標(biāo)準(zhǔn)工件，該標(biāo)準(zhǔn)工件不受邊緣影響﹑厚度影響﹑曲率和包鋁層的影響；（2）選擇檢測頻率。儀器基礎(chǔ)頻率范圍應(yīng)在50～100kHz之間，下列情況例外：用于檢測薄材料厚度小于0.063英寸的直讀式儀器可以使用高達(dá)500kHz的頻率。直讀式儀器頻率應(yīng)適用于導(dǎo)體保持在一個恒定的透入深度，測試頻率保持在0.045～0.060英寸之間的透入深度。直讀式儀器根據(jù)被檢材料的厚度可以用非常低的頻率，但不能低于50kHz；（3）工件或個別片材的電導(dǎo)率值變量不能超出規(guī)定的最大值限，當(dāng)不要求硬度檢查時(shí)，所有電導(dǎo)率檢查區(qū)域的最大變量值為2%IACS，當(dāng)硬度和電導(dǎo)率都要求檢查時(shí)，電導(dǎo)率最大變量為3%IACS；（4）當(dāng)去除包鋁層后，可使用讀數(shù)，但僅限適用于一個形狀平整的標(biāo)準(zhǔn)工件，該標(biāo)準(zhǔn)工件不受邊緣﹑厚度和曲率的影響。

3 波音程序規(guī)范BAC5651：渦流檢查電導(dǎo)率

3.1 范圍

用于渦流測量非鐵磁性材料電導(dǎo)率，要求設(shè)備計(jì)量和人員認(rèn)證。

3.2 檢測系統(tǒng)類型分類

類型Ⅰ——測試系統(tǒng)范圍0.9～2.5IACS（0.5～14.5MS/m）。

類型Ⅱ——測試系統(tǒng)范圍16～60IACS（9.5～35.0MS/m）。

類型Ⅲ——測試系統(tǒng)范圍60～102IACS（35.0～70.0MS/m）。

3.3 儀器控制

3.3.1 電導(dǎo)率儀。（1）可以讀出國際退火銅標(biāo)準(zhǔn)單位IACS或MS/m；（2）靈敏度要求：在想要得到的電導(dǎo)率值范圍內(nèi)，能夠清楚地分辨0.5%IACS（0.3MS/m）的變化；（3）測量任一電導(dǎo)率小于62%IACS的試塊，精確度要求在±0.5%IACS（0.3MS/m）內(nèi)，測量任一電導(dǎo)率大于62%IACS的試塊，精確度要求在±1%IACS（0.6MS/m）內(nèi)，以上要求適用于裸金屬和涂層（非導(dǎo)電）小于0.003英寸（0.08mm）的金屬件；（4）可靠性與穩(wěn)定性要求：儀器設(shè)備在無任何調(diào)整的情況下，最少15分鐘內(nèi)其重復(fù)測量值應(yīng)在±0.5%IACS的誤差值內(nèi)。

3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)試塊。（1）標(biāo)準(zhǔn)試塊應(yīng)用類似材料的非鐵磁性金屬制作，被測量的上表面粗糙度應(yīng)小于Ra63；（2）標(biāo)準(zhǔn)試塊尺寸要求：為了防止邊緣效應(yīng)，試塊尺寸應(yīng)該足夠大，除非有該儀器型號、頻率和試塊尺寸的修正值表，最小厚度應(yīng)為3倍的透入深度；（3）所有標(biāo)準(zhǔn)試塊應(yīng)具有可追溯性（根據(jù)NIST規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值和誤差或其他國家認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)）；（4）主電導(dǎo)率試塊（校驗(yàn)系統(tǒng)中最高值的試塊且有可追溯性）在20℃±3℃環(huán)境溫度下校驗(yàn)偏差應(yīng)≤±0.2%IACS（0.12MS/m）或≤規(guī)定值的±0.7%IACS；（5）溫度20℃±3℃，用于校驗(yàn)儀器或生產(chǎn)環(huán)境的電導(dǎo)率不大于62%IACS的試塊，其變化值應(yīng)該等于或小于±0.75%IACS（0.4MS/m），而電導(dǎo)率大于62%IACS的試塊其變化值應(yīng)等于或者小于±1.5%IACS。

3.3.3 試塊計(jì)量。要求標(biāo)明計(jì)量有效期和電導(dǎo)率（IACS）值，計(jì)量間隔應(yīng)根據(jù)試塊材料的電穩(wěn)定性和使用情況而定，建議計(jì)量間隔為1年。

4 直讀式電導(dǎo)率檢查方法

4.1 準(zhǔn)備檢查

4.1.1 檢查被檢件表面狀況的可接受性：表面粗糙度小于Ra150，沒有可見的油類、油脂、污垢或污染物。

4.1.2 選擇電導(dǎo)率測試儀：使用計(jì)量合格的同一臺電導(dǎo)率儀。

4.1.3 確定被檢件的電導(dǎo)率。（1）根據(jù)規(guī)范要求的工程圖紙確定被檢件的可接受電導(dǎo)率值范圍；（2）注意可能需要修正參數(shù)的特殊檢查情況，如薄件、包鋁、表面曲率、表面涂層以及靠近邊緣、緊固件、皺紋或其他結(jié)構(gòu)的檢查區(qū)域；（3）當(dāng)需要修正參數(shù)時(shí)，使用此標(biāo)準(zhǔn)提供的指定儀器修正參數(shù)。如果使用的設(shè)備沒有列入該規(guī)范清單，也可以使用設(shè)備制造商提供的修正參數(shù)。

注：按照圖紙說明對被檢材料電導(dǎo)率范圍的上下限進(jìn)行修正，不能對測量值進(jìn)行修正。

4.1.4 選擇參考試塊：根據(jù)被檢件需要測量的電導(dǎo)率范圍確定參考試塊，只能用計(jì)量合格的試塊。（1）一個試塊電導(dǎo)率值在被檢件可接受范圍值或期望值的±7%IACS范圍內(nèi)；（2）另外兩個試塊電導(dǎo)率值在被檢件可接受范圍值或期望值的±25%IACS范圍內(nèi)；（3）兩個參考試塊的電導(dǎo)率值最小相差3%IACS。

4.1.5 確定可接受的溫度。確認(rèn)測試儀、探頭、電導(dǎo)率試塊、被檢件和工作環(huán)境的溫度差在±2F內(nèi)。為了防止檢查溫度變動，儀器校準(zhǔn)后以一定的時(shí)間間隔進(jìn)行多次讀數(shù)，直到讀值穩(wěn)定。被檢件和檢測系統(tǒng)通常要求放在同一檢測環(huán)境中至少1小時(shí)。

4.2 儀器校驗(yàn)

4.2.1 未包括在此規(guī)范中的電導(dǎo)率儀可以通過該儀器生產(chǎn)廠家的操作手冊來查看校準(zhǔn)程序。

4.2.2 計(jì)量無法滿足校準(zhǔn)要求的工具。

4.3 執(zhí)行檢查

4.3.1 在對產(chǎn)品檢測前確認(rèn)滿意的標(biāo)定響應(yīng)。

4.3.2 測量被檢件電導(dǎo)率值。（1）將探頭平穩(wěn)地放在檢查表面；（2）避免搖晃或滑動探頭；（3）對特殊檢查情況需要參考此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正：薄件、包鋁、彎曲表面、表面涂層、邊緣效應(yīng)。

4.3.3 每批工件檢測結(jié)束后，檢查校準(zhǔn)響應(yīng)，如果校準(zhǔn)不滿足要求，自上次校準(zhǔn)滿足條件時(shí)起，重新檢查所有被檢件。

4.3.4 記錄檢測結(jié)果：記錄檢查結(jié)果四舍五入至最接近0.5%IACS的值。（1）結(jié)果范圍X.000～X.250向下舍入X.0；（2）結(jié)果范圍X.251～X.500向上舍入X.5；（3）結(jié)果范圍X.501～X.750向下舍入X.5；（4）結(jié)果范圍X.751～X.999向上舍入Y.0（下一整數(shù)）。

4.4 檢查要求

4.4.1 薄工件：對電導(dǎo)率儀檢查厚度限制。（1）如果不知道所用電導(dǎo)率儀的檢測厚度范圍，則被檢件厚度在0.063英寸以下的電導(dǎo)率讀數(shù)將不能用于評判接受或拒收，除非使用修正參數(shù)；（2）未包含在此標(biāo)準(zhǔn)中的電導(dǎo)率儀檢查厚度限制可以在廠家說明書中找到。

4.4.2 包鋁材料：包鋁材料的電導(dǎo)率讀數(shù)不應(yīng)用于驗(yàn)收，除非：（1）包鋁修正參數(shù)適用于所使用的電導(dǎo)率儀；（2）包層材料已從檢測區(qū)域去除。工件厚度大于0.063英寸，包層可以從材料的單邊去除，僅能測量包層去除區(qū)域的電導(dǎo)率值。工件厚度小于0.063英寸，包層應(yīng)從材料的兩面都去除掉，用千分尺測量材料剩余厚度并使用相應(yīng)的裸材厚度修正參數(shù)。去除包層后對工件厚度使用裸材值。之前拒收的包層工件，去除檢查區(qū)域的包層，確保工件的可接受性是以裸材為準(zhǔn)的。

4.4.3 表面曲率：曲率直徑小于6英寸的凸面工件或曲率直徑小于20英寸的凹面工件的電導(dǎo)率讀數(shù)不應(yīng)作為驗(yàn)收數(shù)值，除非使用相關(guān)儀器的曲率修正參數(shù)進(jìn)行

修正。

對凸圓彎曲面使用下列技術(shù)檢查：（1）在每個工件上使用探頭固定裝置確保探頭放在同一位置；（2）沿工件表面將探頭垂直于工件長度方向輕而慢地?fù)u擺，讀出電導(dǎo)率儀顯示出的最大IACS值。

4.4.4 非導(dǎo)電涂層：遵循電導(dǎo)率儀的提離限制。如果不知道所使用儀器的提離限制，在非導(dǎo)電涂層厚度大于0.003英寸的工件上測量的電導(dǎo)率讀數(shù)不應(yīng)該用于驗(yàn)收，除非使用下列程序：（1）確定工件非導(dǎo)電涂層的平均厚度值；（2）將探頭放在最接近工件的電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)試塊上，注意IACS值；（3）在試塊上貼一層非導(dǎo)電薄膜，相當(dāng)于被檢件上的涂層厚度。將探頭放在薄膜覆蓋工件的位置，注意IACS值。

如果貼膜試塊和未貼膜試塊的讀數(shù)存在下列區(qū)別，則繼續(xù)進(jìn)行檢查：（1）不大于0.5%IACS；（2）大于0.5%IACS且提離修正參數(shù)適用于該電導(dǎo)率測試儀；（3）大于0.5%IACS且非導(dǎo)電涂層從檢查區(qū)域處去除。

4.4.5 遵循電導(dǎo)率儀的邊緣效應(yīng)限制。如果不知道所使用的儀器邊緣效應(yīng)限制，那么當(dāng)探頭中心到試塊邊緣、凹邊、切口或試塊上縫隙的距離小于兩個探頭直徑時(shí)，電導(dǎo)率讀數(shù)不應(yīng)該用于驗(yàn)收，除非進(jìn)行參數(shù)修正。

5 結(jié)語

以電導(dǎo)率儀Autosigma 3000為例講解電導(dǎo)率修正參數(shù)的使用方法，不要對特殊的檢查情況使用任何的個人修正參數(shù)，除非后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)中提供了明確的指導(dǎo)說明。

因?yàn)樾拚齾?shù)的表太多，就不一一列舉了，請查閱BSS7351修真參數(shù)表。確保使用的儀器頻率與修正表格上的頻率相同，因?yàn)樾拚齾?shù)和頻率有關(guān)，所以如果使用的頻率錯誤，那么修正參數(shù)也將是錯誤的。

5.1 裸材薄件（60kHz或500kHz）

5.1.1 裸材薄件的電導(dǎo)率修正參數(shù)見BSS 7351表XXVII（60kHz）或表XXVIII（500kHz）。（1）從表格的左手邊一列找到材料的最小可接受界限值（未修正）。根據(jù)工件/材料厚度讀出該列上相對應(yīng)的電導(dǎo)率值。記錄該值作為修正后最小可接受值；（2）表格的左手邊一列找到材料的最大可接受界限值（未修正）。根據(jù)工件/材料厚度讀出該列上相對應(yīng)的電導(dǎo)率值。記錄該值作為修正后最大可接受值；（3）對于修正前的接受界限值帶有小數(shù)點(diǎn)%IACS的材料，通過較高一級或較低一級的未修正值對應(yīng)修正后的值，方法在前面已經(jīng)詳細(xì)介紹過了；（4）對于厚度在表格陣列之間的材料，通過表格內(nèi)較厚和較薄一級的修正值對應(yīng)修正后的值，方法在前面已經(jīng)詳細(xì)介紹過了；（5）使用四舍五入的方法記錄讀數(shù)。

5.1.2 對工件測量的電導(dǎo)率在修正后接受極限值范圍內(nèi)則是可接受的。

5.2 包鋁層

5.2.1 包鋁材料的電導(dǎo)率修正參數(shù)見BSS 7351表XXIX、XXX和XXXI。（1）表格的左手邊一列找到材料的最小接受極限值（未修正）。根據(jù)工件/材料厚度讀出該列上相對應(yīng)的電導(dǎo)率值。該值作為修正后最小可接受極限值；（2）重復(fù)上述程序獲得修正后的最大接受極

限值。

5.2.2 對工件測量的電導(dǎo)率值在修正后接受極限范圍內(nèi)則是可接受的。

5.3 表面曲率

5.3.1 使用檢測曲面的探頭裝置。

5.3.2 如果探頭裝置不適用，使用下列技術(shù)檢測電導(dǎo)率。（1）將探頭放在工件表面；（2）慢慢地?fù)u晃探頭，觀察最大值；（3）記錄最大值。

5.3.3 對于厚度等于或大于0.063英寸的工件材料，操作如下：（1）表格XXXII的左手邊一列找到材料的最小接受極限值（未修正），根據(jù)工件/材料的曲率直徑讀出該列相對應(yīng)的電導(dǎo)率值，將該值作為修正后最小接受極限值；（2）表格XXXII的左手邊一列找到材料的最大接受極限值（未修正），根據(jù)工件/材料的曲率直徑讀出該列相對應(yīng)的電導(dǎo)率值，將該值作為修正后最大接受極限值；（3）對于修正前的接受極限值帶有小數(shù)點(diǎn)%IACS的材料，通過較高一級或較低一級的未修正值對應(yīng)修正后的值；（4）對曲率半徑在表格陣列之間的材料，通過半徑較大一級和較小一級的未修正值對應(yīng)修正后的值；（5）使用四舍五入的方法記錄讀數(shù)。

5.3.4 對于厚度小于0.063英寸的工件，操作如下：（1）使用表XXVII的修正參數(shù)，先進(jìn)行厚度修正，查找最小和最大可接受極限值。注意：將薄件修正后的值作為表面曲率表格未修正的值；（2）表格XXXII的左手一列找到材料的最小接受極限值（未修正），根據(jù)工件/材料的曲率直徑讀出該列相對應(yīng)的電導(dǎo)率值，將該值作為修正后最小接受極限值；（3）表格XXXII的左手一列找到材料的最大接受極限值（未修正），根據(jù)工件/材料的曲率直徑讀出該列相對應(yīng)的電導(dǎo)率值，將該值作為修正后最大接受極限值；（4）對于修正前的接受極限值帶有小數(shù)點(diǎn)%IACS的材料，通過較高一級或較低一級的未修正值對應(yīng)修正后的值；（5）對曲率半徑在表格陣列之間的材料，通過半徑較大一級或較小一級的未修正值對應(yīng)修正后的值；（6）使用四舍五入的方法記錄讀數(shù)。

5.3.5 對工件測量的電導(dǎo)率值在修正后接受極限范圍內(nèi)則是可接收的。

通過這些年在工作中積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將相關(guān)知識總結(jié)出來與大家一起分享、探討，相信通俗易懂的文章內(nèi)容有助于應(yīng)用到飛機(jī)維修中無損檢測工作中去。

參考文獻(xiàn)

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[3] SPECIFICATION SUPPORT STANDARD BSS7351[REVISED（E）31-MAY-2002][S].

（責(zé)任編輯：蔣建華）