石墨叶片的裂纹检测方法

　　“石墨叶片”通常指由碳/石墨材料(如等静压石墨、碳-碳复合材料等)制成的用于高温、耐腐蚀或核能等特殊工况下的叶片，例如在核反应堆控制棒驱动机构、高温气冷堆或化工泵中使用的部件。这类材料脆性大、导电导热性好，但对裂纹极为敏感，因此裂纹检测至关重要。

　　一、常用无损检测(NDT)方法

　　1. 超声检测(Ultrasonic Testing, UT)

　　原理：利用高频声波在材料中传播，遇到裂纹等缺陷时产生反射或衰减。

　　适用性：

　　对内部裂纹、分层较敏感;

　　需耦合剂(水或油)，但石墨多孔性可能导致耦合不良;

　　建议采用低频超声(0.5–2 MHz)以减少散射;

　　可结合相控阵超声(PAUT)提高成像分辨率。

　　局限：表面粗糙或多孔结构会干扰信号。

　　2. 红外热成像检测(Infrared Thermography)

　　主动式热成像(如闪光灯激励、超声激励)：

　　裂纹区域热传导异常，表现为温度分布不均;

　　适合检测近表面裂纹;

　　非接触、快速扫描大面积区域。

　　优势：适用于复杂几何形状的叶片;

　　注意：石墨发射率高(～0.8–0.95)，利于红外检测。

　　3. 涡流检测(Eddy Current Testing, ECT)

　　前提：石墨具有导电性(电阻率约5–15 μΩ·m)，可支持涡流检测。

　　适用性：

　　对表面及近表面裂纹敏感(检测深度通常<2 mm);

　　无需耦合剂，适合自动化在线检测;

　　可使用差分探头提高信噪比。

　　挑战：电导率各向异性(若为模压石墨)可能影响信号解释。

　　4. 渗透检测(Liquid Penetrant Testing, PT)

　　仅适用于开口至表面的裂纹;

　　步骤：清洁 → 渗透 → 去除多余渗透剂 → 显像 → 观察;

　　优点：操作简单、成本低、直观;

　　缺点：无法检测内部缺陷;多孔石墨可能产生伪缺陷显示(需预封孔处理)。

　　5. X射线计算机断层扫描(X-ray CT)

　　原理：通过三维重建可视化内部结构;

　　优势：

　　可精确定位裂纹位置、长度、走向;

　　适用于研发或高价值部件的失效分析;

　　局限：设备昂贵、检测速度慢，不适合现场批量检测。

来源：网络