zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2022-88-7-36-42zldm-1700Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLУльтразвуковой контроль паяных соединений топливных коллекторов газотурбинных двигателейUltrasonic testing of soldered joints in fuel manifolds of gas turbine enginesКрасновИ. С.KrasnovI. S.

Иван Сергеевич Краснов

105005, Москва, ул. Радио, д. 17

Ivan S. Krasnov

17, ul. Radio, Moscow, 105005, Russia

Krasnov_is@mail.ruДалинМ. А.DalinM. A.

Михаил Альбертович Далин

105005, Москва, ул. Радио, д. 17

Mikhail A. Dalin

17, ul. Radio, Moscow, 105005, Russia

ЛожковаД. С.LozhkovaD. S.

Дарья Сергеевна Ложкова

105005, Москва, ул. Радио, д. 17

Daria S. Lozhkova

17, ul. Radio, Moscow, 105005, Russia

ЦветоваЕ. В.TsvetovaE. V.

Елена Владимировна Цветова

Россия, 194100, г. С.-Петербург, ул. Кантемировская, д. 11

Elena V. Tsvetova

11, ul. Kantemirovskaya, St. Petersburg, 194100, Russia

НИЦ «Курчатовский институт» — ВИАМРоссияNRC «Kurchatov Institute» — VIAMRussian FederationАО «ОДК-Климов»РоссияJC «UEC Klimov»Russian Federation2022210720228873642Copyright © Краснов И.С., Далин М.А., Ложкова Д.С., Цветова Е.В., 20222022Краснов И.С., Далин М.А., Ложкова Д.С., Цветова Е.В.Krasnov I.S., Dalin M.A., Lozhkova D.S., Tsvetova E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1700

Применяемый для контроля качества паяных соединений форсунок с трубками топливных коллекторов газотурбинных двигателей (ГТД) рентгенографический метод обладает рядом ограничений и недостатков. Так, выявляемость плоскостных дефектов типа непропаев в значительной степени зависит от их ориентации по отношению к направлению распространения пучка рентгеновского излучения. В работе представлен ультразвуковой способ, позволяющий повысить эффективность контроля паяных соединений современных ГТД, коллекторы которых, как правило, содержат два ряда трубок (контуров). Исследования проводили с использованием фокусированного высокочастотного преобразователя карандашного типа. Анализировали образцы с искусственными отражателями в виде плоскодонных отверстий, расположенных в зоне пайки. Специальные линии задержки давали возможность вводить ультразвуковые колебания под углами, близкими к нормали к поверхности паяного соединения. Результаты контроля предложенным способом сравнивали с данными, полученными рентгенографическим методом. Показано, что с помощью ультразвукового способа можно выявлять дефекты, которые не определяются рентгенографическим контролем. Кроме того, для предложенного способа определены чувствительность, минимальная ширина выявляемого дефекта (непропая) и возможный объем контроля. Полученные результаты могут быть использованы при совершенствовании методики контроля паяных соединений коллекторов ГТД.

The X-ray technique used in the quality control of soldered joints of injectors with fuel manifold tubes of gas turbine engines (GTE) has a number of limitations and drawbacks. The detectability of flat flaws, e.g., dry solders, strongly depends on their orientation with respect to the direction of X-ray beam propagation. An ultrasonic method which provides increased efficiency of controlling soldered joints of modern gas turbine engines, the manifolds of which usually contain two rows of tubes is presented. A focused high-frequency pencil-type transducer has been used in the study. Samples with artificial reflectors in the form of flat-bottomed holes located in the soldering zone were analyzed. Special delay lines provided the transmission of ultrasonic waves at the angles close to the normal to the surface of the soldered joint. The results of the control obtained using the developed procedure were compared with the data of X-ray method. It is shown that ultrasonic technique provides detection of the flaws not detected by radiographic control. The sensitivity, minimal width of the flaw (dry solder) and possible completeness of the control were determined for the developed technique. The results obtained could be used to improve the method of control of soldered joints of GTE fuel manifolds.

паяные соединенияультразвуковой контрольтопливный коллекторгазотурбинный двигательsoldered jointsultrasonic controlfuel manifoldgas turbine engineReferencesКаблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» / Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1(34). С. 3 – 33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33Kablov E. N. Innovative developments FSUE «VIAM» SSC RF on the implementation of «Strategic directions for the development of materials and technologies for their processing until 2030» / Aviats. Mater. Tekhnol. 2015. N 1(34). P. 3 – 33 [in Russian]. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года / Авиационные материалы и технологии. 2012. № 1. С. 7 – 17.Kablov E. N. Strategic directions for the development of materials and technologies for their processing until 2030 / Aviats. Mater. Tekhnol. 2012. N 1. P. 7 – 17 [in Russian].Каблов Е. Н. Контроль качества материалов — гарантия безопасности эксплуатации авиационной техники / Авиационные материалы и технологии. 2001. № 1. С. 3 – 8.Kablov E. N. Quality control of materials is a guarantee of safety in the operation of aviation equipment / Aviats. Mater. Tekhnol. 2001. N 1. P. 3 – 8 [in Russian].Каблов Е. Н., Дынин Н. В., Бенариеб И., Щетинина Н. Д., Самохвалов С. В., Неруш С. В. Перспективные алюминиевые сплавы для паяных конструкций авиационной техники / Заготовительные производства в машиностроении. 2021. Т. 19. № 4. С. 179 – 192.Kablov E. N., Dynin N. V., Benarieb I., Shchetinina N. D., Samokhvalov S. V., Nerush S. V. Promising aluminum alloys for brazed structures of aviation technology / Zagotovit. Proizvod. Mahinostr. 2021. Vol. 19. N 4. P. 179 – 192 [in Russian].Оспенникова О. Г., Афанасьев-Ходыкин А. Н., Галушка И. А. Исследование особенностей формирования микроструктуры паяного соединения разноименных никелевых жаропрочных сплавов, выполненных сложнолегированным многокомпонентным припоем / Труды ВИАМ. 2021. № 1. Ст. 01. DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-1-3-12Ospennikova O. G., Afanasyev-Khodykin A. N., Galushka I. A. Investigation of a brazed joint microstructure formation, made of dissimilar nickel super alloys and the complex brazing alloy / Tr. VIAM. 2021. N 1. Art. 01 [in Russian]. DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-1-3-12Свиридов А. В., Афанасьев-Ходыкин А. Н., Галушка И. А. Коррозионная стойкость паяных соединений топливных коллекторов ГТД, выполненных различными припоями / Труды ВИАМ. 2021. № 1. Ст. 03. DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-1-23-33Sviridov A. V., Afanasyev-Khodykin A. N., Galushka I. A. Corrosion resistance of brazed joints of GTE fuel manifolds, made with various brazing alloys / Tr. VIAM. 2021. N 1. Art. 03 [in Russian]. DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-1-23-33Оспенникова О. Г., Лукин В. И., Афанасьев-Ходыкин А. Н., Галушка И. А., Шевченко О. В. Перспективные разработки в области высокотемпературной пайки жаропрочных сплавов / Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 144 – 158. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-144-158Ospennikova O. G., Lukin V. I., Afanasyev-Khodykin A. N., Galushka I. A., Shevchenko O. V. Advanced developments in the field of high-temperature soldering of heat resisting alloys / Aviats. Mater. Tekhnol. 2017. N S. P. 144 – 158 [in Russian]. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-144-158Рыльников В. С., Лукин В. И. Припои, применяемые для пайки материалов авиационного назначения / Труды ВИАМ. 2013. № 8. Ст. 02.Rilnikov V. S., Lukin V. I. Solder used for soldering materials aviation applications / Tr. VIAM. 2013. N 8. Art. 02 [in Russian].Кашин Д. С., Иванов И. М., Доронин О. Н. Исследование эрозионной стойкости паяных соединений с защитными покрытиями / Труды ВИАМ. 2021. № 8. Ст. 08. DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-8-67-74Kashin D. S., Ivanov I. M., Doronin O. N. Research of erosion resistance of soldered joints with protective coatings / Tr. VIAM. 2021. N 8. Art. 08 [in Russian]. DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-8-67-74Лукин В. И., Афанасьев-Ходыкин А. Н., Рыльников В. С. Особенности получения паяных соединений из сплава ЖС36 / Технология машиностроения. 2010. № 5. С. 21 – 25.Lukin V. I., Afanasyev-Khodykin A. N., Rilnikov V. S. Features of obtaining soldered joints from ZhS36 alloy / Tekhnol. Mashinostr. 2010. N 5. P. 21 – 25 [in Russian].Герасимова Л. П. Контроль качества сварных и паяных соединений. — М.: Интермет Инжиниринг, 2007. — 376 с.Gerasimova L. P. Quality control of welded and soldered joints. — Moscow: Intermet Engineering, 2007. — 376 p. [in Russian].Ремизов А. Л., Дерябин А. А. Определение размеров дефектов в паяных нахлесточных соединениях / Сварка и диагностика. 2012. № 6. С. 44 – 47.Remizov A. L., Deryabin A. A. Determination of the defect size in soldered lap joints / Svarka Diagn. 2012. N 6. P. 44 – 47 [in Russian].Кинжагулов И. Ю., Быченок В. А. Методика лазерно-ультразвукового контроля качества изготовления паяных соединений / Известия вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56. № 5. С. 94 – 98.Kinzhagulov I. Yu., Bychenok V. A. Technique of laser-ultrasonic quality control of the production of soldered joints / Izv. Vuzov. Priborostr. 2013. Vol. 56. N 5. P. 94 – 98 [in Russian].Быченок В. А., Кинжагулов И. Ю. Лазерно-ультразвуковой контроль тонкостенных паяных соединений камер жидкостных ракетных двигателей / Известия вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54. № 7. С. 50 – 54.Bychenok V. A., Kinzhagulov I. Yu. Laser-ultrasonic testing of thin-walled soldered joints of liquid-propellant rocket engine chambers / Izv. Vuzov. Priborostr. 2011. Vol. 54. N 7. P. 50 – 54 [in Russian].Premjit Singh K., Khirwadkar S., Nikunj P., Prakash M., et al. Development of tungsten armored high heat flux plasma facing components for ITER like divertor application / Fusion Eng. Design. 2019. Vol. 146. Part B. P. 2273 – 2276.Premjit Singh K., Khirwadkar S., Nikunj P., Prakash M., et al. Development of tungsten armored high heat flux plasma facing components for ITER like divertor application / Fusion Eng. Design. 2019. Vol. 146. Part B. P. 2273 – 2276.Kostyukhin A. S., Pavlukhin E. A., Malyy V. V. Development and experimental testing of the technique of ultrasonic control of brazed joints of heat exchangers / J. Phys. Conf. Ser. 2021. Vol. 2127. DOI: 10.1088/1742-6596/2127/1/012054Kostyukhin A. S., Pavlukhin E. A., Malyy V. V. Development and experimental testing of the technique of ultrasonic control of brazed joints of heat exchangers / J. Phys. Conf. Ser. 2021. Vol. 2127. DOI: 10.1088/1742-6596/2127/1/012054Jedrychowski M., Garner S., Izquierdo G. Comparison of X-ray computed tomography and immersion ultrasonic nondestructive testing techniques in the case of qualitative and quantitative assessment of brazing quality level / 9th Conference on Industrial Computed Tomography. — Padova, Italy: ICT, 2019.Jedrychowski M., Garner S., Izquierdo G. Comparison of X-ray computed tomography and immersion ultrasonic nondestructive testing techniques in the case of qualitative and quantitative assessment of brazing quality level / 9th Conference on Industrial Computed Tomography. — Padova, Italy: ICT, 2019.Laansoo A., Kübarsepp J., Surženkov A., et al. Induction brazing of cermets to steel and eddy current testing of joint quality / Weld World. 2020. Vol. 64. P. 563 – 571.Laansoo A., Kübarsepp J., Surženkov A., et al. Induction brazing of cermets to steel and eddy current testing of joint quality / Weld World. 2020. Vol. 64. P. 563 – 571.Zink E., Bourdon D., Neias Junior V., Fraga Sias D., Kitsche W., Wagner B. Study of Manufacturing Processes for Liquid Rocket Turbopump Impellers: Test and Analysis / J. Aerospace Technol. Manag. 2020. Vol. 12.Zink E., Bourdon D., Neias Junior V., Fraga Sias D., Kitsche W., Wagner B. Study of Manufacturing Processes for Liquid Rocket Turbopump Impellers: Test and Analysis / J. Aerospace Technol. Manag. 2020. Vol. 12.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.