晶间腐蚀与剥蚀的无损检测技术

在特定的腐蚀环境中，金属与合金的晶界区域会发生优先溶解，其溶解速度远高于晶粒本身，这种局部腐蚀现象被称为晶间腐蚀。一个典型的工程案例是，当采用镀镉钢紧固件连接多层铝板时，由于两种金属间存在电极电位差，一旦湿气聚集，就会在铝材的晶粒边界诱发微观的电偶腐蚀，即晶间腐蚀。

对于轧制铝板等材料，若晶间腐蚀持续发展并沿平行于表面的方向延伸，会导致材料内部出现分层开裂，这种宏观损伤形态就是剥蚀。因此，可以将晶间腐身视为剥蚀的萌生阶段。由于晶间腐蚀发生在材料内部，无法通过目视法检出，而发展到剥蚀阶段后，则可以借助高频涡流和超声波等无损检测技术进行有效评估。

涡流法检测

针对紧固件周围的腐蚀问题，高频涡流检测是一种快速有效的筛查手段。检测时，通常使用铅笔型探头，围绕紧固件头部进行扫查。通过分析涡流阻抗平面的变化，可以判断材料是否存在异常。如图1所示，两种不同涡流阻抗平面测试仪的信号轨迹清晰地反映了材料状态的差异。对于初期的剥蚀损伤，该方法能够给出有效的指示性信号。

图1 两种不同涡流阻抗平面测试仪所得的结果

超声波法检测

超声波检测，尤其是在成像技术方面，为精确定量剥蚀损伤提供了更强大的能力。以下将以飞机机翼蒙皮紧固件周围的腐蚀检测为例，阐述其应用细节。

在这一场景中，常采用封闭水袋式超声波扫查器。其核心优势在于能够使用较高频率（例如15MHz）的聚焦水浸换能器，精准探测紧固件头下方的隐藏腐蚀。由于剥蚀通常平行于构件表面扩展，因此采用声束垂直于表面入射并精确聚焦的方式，可以获得最佳的检测灵敏度（见图2）。考虑到腐蚀区域通常不会超出紧固件头边缘太多（一般不大于1/10英寸，约2.54mm），为了确保高的检出概率，必须选用高频、具备优良空间分辨力的聚焦超声波束。

图2 飞机机翼蒙皮紧固件周围缝隙腐蚀的探测（注：1in = 25.4mm）

在一项具体实验中，研究人员对一块厚4.8mm的铝板上的60个紧固件进行了检测。他们使用了中心频率为15MHz、直径12.7mm、焦距50mm的宽带换能器进行超声波C扫查。图3展示了其中4个紧固件孔的C扫查图像，图像上的灰度差异直接对应了腐蚀在不同深度的分布情况，从而可以清晰分辨腐蚀的有无和大致位置。

图3 显示已腐蚀和未经腐蚀紧固件孔的超声波C扫查图像（显微照片证实了两孔在不同深度存在缝隙腐蚀）

近表面剥蚀的检测策略

当剥蚀紧靠上表面发生时，其反射回波（缺陷波）极易与强烈的上表面回波（前表面波）混叠，导致无法直接分辨。针对这种情况，检测策略需要调整：

1. 将声束焦点精确设置在上表面。
2. 采用极低的仪器增益，避免前表面回波信号饱和。
3. 从前表面回波信号中提取并生成C扫查图像。

此时，虽然缺陷波不可直接分辨，但它会与前表面回波的振铃下降沿发生干涉，引起回波幅度的微小变化。这种变化可能是正向的也可能是负向的，具体取决于超声频率和缺陷深度。通过图像增强技术，可以将这些微弱的信号变化凸显出来，从而识别出近表面缺陷。与此同时，在同一次扫查中采集的底面回波幅度图也能提供佐证。由于表面的剥蚀会阻碍声束穿透，导致到达底面的声能减少，因此底面回波幅度会出现明确的下降。

要精准地捕捉和判读这些微弱的信号变化，对检测工艺的控制和数据分析能力提出了很高的要求。这正是专业检测实验室的核心价值所在。 精工博研测试技术（河南）有限公司（原郑州三磨所国家磨料磨具质量检验检测中心），央企，国字头检测机构，专业的权威第三方检测机构，专业检测腐蚀无损检测，可靠准确。欢迎沟通交流，电话19939716636

紧固件头下方剥蚀的检测策略

对于隐藏在紧固件头正下方的剥蚀，采用垂直入射的声束往往难以有效探测，因为声波被紧固件头遮挡。要使声能到达该区域，可以利用声束的自然扩展，或更有策略地将换能器向紧固件轴线方向倾斜一定角度。当采用倾斜入射时，声束经由底面反射后到达目标区域，此时，必须将圆形扫查的中心精确地对准紧固件孔的轴线，以确保检测的有效覆盖。