波音737系列飞机电导率测量标准的应用探讨

袁斌　苏金波

摘要：文章讲解了波音737系列飞机在电导率测量过程中使用到的相关标准及详细测量方法，通过精简标准内容使其便于理解，阐述了直读式电导率检查方法的应用及制定各种修正参数的方法过程，陈述了检查程序的具体要求，通俗易懂的文章内容有助于应用到飞机维修的实际工作过程中，对国内相关行业的电导率检测也具有一定的参考意义。

关键词：电导率；检测频率；修正参数；编制修正参数；直读式检测方法 文献标识码：A

中图分类号：TH765 文章编号：1009-2374（2016）28-0040-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.021

1 概述

目前国内像波音公司BAC和BSS这样完整的电导率检测标准应用到飞机维修工作上的不多，如国外的ERJ、CRJ和AIRBUS等机型，只有波音公司的资料最完善。

在飞机维修过程中，铝合金材料的硬度和热处理状态是非常重要的技术参数，通过测量电导率可以间接地反映这类参数。电导率测量的准确性主要受到材料厚度、宽度、表面涂层和表面形状等因素的影响。如飞机维修中经常会遇到带有表面涂层的铝合金工件，主要有包铝层和漆层或阳极化氧化膜，通常包铝层的导电性能要比基体铝合金的好，因此在带有包铝层的材料表面上测得的电导率值要高于材料的实际电导率值。而漆层和阳极化氧化膜均为非导电层，使探头和被检表面之间形成了一定的空隙，所以需要修正提离效应的影响，类似的影响电导率的情况还有很多。

不同型号的涡流电导率仪因为探头尺寸、结构或数据处理器等方面的不同，对材料电导率值的几个影响因素反应也不同，所以参考或制定的修正参数也必须是针对某一具体型号的仪器和探头的。

2 波音程序规范BAC5946：铝合金退火检查

第一，依据BAC5602完成热处理后要求执行BAC5946电导率检查。

BAC5946要求：对于厚度小于0.5英寸的部件，最少选择部件上的一处进行电导率测量；对于厚度大于0.5英寸的部件应选择部件上的两处进行测量。

第二，厚度小于等于0.025英寸的工件不推荐执行电导率和硬度测量。

第三，BAC5602要求厚度小于0.5英寸的工件最低要求测量一个点或测量能够代表两个极限厚度的位置。

第四，测量要求：（1）BAC5946仅限适用于一个形状平整的标准工件，该标准工件不受边缘影响﹑厚度影响﹑曲率和包铝层的影响；（2）选择检测频率。仪器基础频率范围应在50～100kHz之间，下列情况例外：用于检测薄材料厚度小于0.063英寸的直读式仪器可以使用高达500kHz的频率。直读式仪器频率应适用于导体保持在一个恒定的透入深度，测试频率保持在0.045～0.060英寸之间的透入深度。直读式仪器根据被检材料的厚度可以用非常低的频率，但不能低于50kHz；（3）工件或个别片材的电导率值变量不能超出规定的最大值限，当不要求硬度检查时，所有电导率检查区域的最大变量值为2%IACS，当硬度和电导率都要求检查时，电导率最大变量为3%IACS；（4）当去除包铝层后，可使用读数，但仅限适用于一个形状平整的标准工件，该标准工件不受边缘﹑厚度和曲率的影响。

3 波音程序规范BAC5651：涡流检查电导率

3.1 范围

用于涡流测量非铁磁性材料电导率，要求设备计量和人员认证。

3.2 检测系统类型分类

类型Ⅰ——测试系统范围0.9～2.5IACS（0.5～14.5MS/m）。

类型Ⅱ——测试系统范围16～60IACS（9.5～35.0MS/m）。

类型Ⅲ——测试系统范围60～102IACS（35.0～70.0MS/m）。

3.3 仪器控制

3.3.1 电导率仪。（1）可以读出国际退火铜标准单位IACS或MS/m；（2）灵敏度要求：在想要得到的电导率值范围内，能够清楚地分辨0.5%IACS（0.3MS/m）的变化；（3）测量任一电导率小于62%IACS的试块，精确度要求在±0.5%IACS（0.3MS/m）内，测量任一电导率大于62%IACS的试块，精确度要求在±1%IACS（0.6MS/m）内，以上要求适用于裸金属和涂层（非导电）小于0.003英寸（0.08mm）的金属件；（4）可靠性与稳定性要求：仪器设备在无任何调整的情况下，最少15分钟内其重复测量值应在±0.5%IACS的误差值内。

3.3.2 标准试块。（1）标准试块应用类似材料的非铁磁性金属制作，被测量的上表面粗糙度应小于Ra63；（2）标准试块尺寸要求：为了防止边缘效应，试块尺寸应该足够大，除非有该仪器型号、频率和试块尺寸的修正值表，最小厚度应为3倍的透入深度；（3）所有标准试块应具有可追溯性（根据NIST规定的标准值和误差或其他国家认可的标准机构）；（4）主电导率试块（校验系统中最高值的试块且有可追溯性）在20℃±3℃环境温度下校验偏差应≤±0.2%IACS（0.12MS/m）或≤规定值的±0.7%IACS；（5）温度20℃±3℃，用于校验仪器或生产环境的电导率不大于62%IACS的试块，其变化值应该等于或小于±0.75%IACS（0.4MS/m），而電导率大于62%IACS的试块其变化值应等于或者小于±1.5%IACS。

3.3.3 试块计量。要求标明计量有效期和电导率（IACS）值，计量间隔应根据试块材料的电稳定性和使用情况而定，建议计量间隔为1年。

4 直读式电导率检查方法

4.1 准备检查

4.1.1 检查被检件表面状况的可接受性：表面粗糙度小于Ra150，没有可见的油类、油脂、污垢或污染物。

4.1.2 选择电导率测试仪：使用计量合格的同一台电导率仪。

4.1.3 确定被检件的电导率。（1）根据规范要求的工程图纸确定被检件的可接受电导率值范围；（2）注意可能需要修正参数的特殊检查情况，如薄件、包铝、表面曲率、表面涂层以及靠近边缘、紧固件、皱纹或其他结构的检查区域；（3）当需要修正参数时，使用此标准提供的指定仪器修正参数。如果使用的设备没有列入该规范清单，也可以使用设备制造商提供的修正参数。

注：按照图纸说明对被检材料电导率范围的上下限进行修正，不能对测量值进行修正。

4.1.4 选择参考试块：根据被检件需要测量的电导率范围确定参考试块，只能用计量合格的试块。（1）一个试块电导率值在被检件可接受范围值或期望值的±7%IACS范围内；（2）另外两个试块电导率值在被检件可接受范围值或期望值的±25%IACS范围内；（3）两个参考试块的电导率值最小相差3%IACS。

4.1.5 确定可接受的温度。确认测试仪、探头、电导率试块、被检件和工作环境的温度差在±2F内。为了防止检查温度变动，仪器校准后以一定的时间间隔进行多次读数，直到读值稳定。被检件和检测系统通常要求放在同一检测环境中至少1小时。

4.2 仪器校验

4.2.1 未包括在此规范中的电导率仪可以通过该仪器生产厂家的操作手册来查看校准程序。

4.2.2 计量无法满足校准要求的工具。

4.3 执行检查

4.3.1 在對产品检测前确认满意的标定响应。

4.3.2 测量被检件电导率值。（1）将探头平稳地放在检查表面；（2）避免摇晃或滑动探头；（3）对特殊检查情况需要参考此标准进行修正：薄件、包铝、弯曲表面、表面涂层、边缘效应。

4.3.3 每批工件检测结束后，检查校准响应，如果校准不满足要求，自上次校准满足条件时起，重新检查所有被检件。

4.3.4 记录检测结果：记录检查结果四舍五入至最接近0.5%IACS的值。（1）结果范围X.000～X.250向下舍入X.0；（2）结果范围X.251～X.500向上舍入X.5；（3）结果范围X.501～X.750向下舍入X.5；（4）结果范围X.751～X.999向上舍入Y.0（下一整数）。

4.4 检查要求

4.4.1 薄工件：对电导率仪检查厚度限制。（1）如果不知道所用电导率仪的检测厚度范围，则被检件厚度在0.063英寸以下的电导率读数将不能用于评判接受或拒收，除非使用修正参数；（2）未包含在此标准中的电导率仪检查厚度限制可以在厂家说明书中找到。

4.4.2 包铝材料：包铝材料的电导率读数不应用于验收，除非：（1）包铝修正参数适用于所使用的电导率仪；（2）包层材料已从检测区域去除。工件厚度大于0.063英寸，包层可以从材料的单边去除，仅能测量包层去除区域的电导率值。工件厚度小于0.063英寸，包层应从材料的两面都去除掉，用千分尺测量材料剩余厚度并使用相应的裸材厚度修正参数。去除包层后对工件厚度使用裸材值。之前拒收的包层工件，去除检查区域的包层，确保工件的可接受性是以裸材为准的。

4.4.3 表面曲率：曲率直径小于6英寸的凸面工件或曲率直径小于20英寸的凹面工件的电导率读数不应作为验收数值，除非使用相关仪器的曲率修正参数进行

修正。

对凸圆弯曲面使用下列技术检查：（1）在每个工件上使用探头固定装置确保探头放在同一位置；（2）沿工件表面将探头垂直于工件长度方向轻而慢地摇摆，读出电导率仪显示出的最大IACS值。

4.4.4 非导电涂层：遵循电导率仪的提离限制。如果不知道所使用仪器的提离限制，在非导电涂层厚度大于0.003英寸的工件上测量的电导率读数不应该用于验收，除非使用下列程序：（1）确定工件非导电涂层的平均厚度值；（2）将探头放在最接近工件的电导率标准试块上，注意IACS值；（3）在试块上贴一层非导电薄膜，相当于被检件上的涂层厚度。将探头放在薄膜覆盖工件的位置，注意IACS值。

如果贴膜试块和未贴膜试块的读数存在下列区别，则继续进行检查：（1）不大于0.5%IACS；（2）大于0.5%IACS且提离修正参数适用于该电导率测试仪；（3）大于0.5%IACS且非导电涂层从检查区域处去除。

4.4.5 遵循电导率仪的边缘效应限制。如果不知道所使用的仪器边缘效应限制，那么当探头中心到试块边缘、凹边、切口或试块上缝隙的距离小于两个探头直径时，电导率读数不应该用于验收，除非进行参数修正。

5 结语

以电导率仪Autosigma 3000为例讲解电导率修正参数的使用方法，不要对特殊的检查情况使用任何的个人修正参数，除非后续的标准中提供了明确的指导说明。

因为修正参数的表太多，就不一一列举了，请查阅BSS7351修真参数表。确保使用的仪器频率与修正表格上的频率相同，因为修正参数和频率有关，所以如果使用的频率错误，那么修正参数也将是错误的。

5.1 裸材薄件（60kHz或500kHz）

5.1.1 裸材薄件的电导率修正参数见BSS 7351表XXVII（60kHz）或表XXVIII（500kHz）。（1）从表格的左手边一列找到材料的最小可接受界限值（未修正）。根据工件/材料厚度读出该列上相对应的电导率值。记录该值作为修正后最小可接受值；（2）表格的左手边一列找到材料的最大可接受界限值（未修正）。根据工件/材料厚度读出该列上相对应的电导率值。记录该值作为修正后最大可接受值；（3）对于修正前的接受界限值带有小数点%IACS的材料，通过较高一级或较低一级的未修正值对应修正后的值，方法在前面已经详细介绍过了；（4）对于厚度在表格阵列之间的材料，通过表格内较厚和较薄一级的修正值对应修正后的值，方法在前面已经详细介绍过了；（5）使用四舍五入的方法记录读数。

5.1.2 对工件测量的电导率在修正后接受极限值范围内则是可接受的。

5.2 包铝层

5.2.1 包铝材料的电导率修正参数见BSS 7351表XXIX、XXX和XXXI。（1）表格的左手边一列找到材料的最小接受极限值（未修正）。根据工件/材料厚度读出该列上相对应的电导率值。该值作为修正后最小可接受极限值；（2）重复上述程序获得修正后的最大接受极

限值。

5.2.2 对工件测量的电导率值在修正后接受极限范围内则是可接受的。

5.3 表面曲率

5.3.1 使用检测曲面的探头装置。

5.3.2 如果探头装置不适用，使用下列技术检测电导率。（1）将探头放在工件表面；（2）慢慢地摇晃探头，观察最大值；（3）記录最大值。

5.3.3 对于厚度等于或大于0.063英寸的工件材料，操作如下：（1）表格XXXII的左手边一列找到材料的最小接受极限值（未修正），根据工件/材料的曲率直径读出该列相对应的电导率值，将该值作为修正后最小接受极限值；（2）表格XXXII的左手边一列找到材料的最大接受极限值（未修正），根据工件/材料的曲率直径读出该列相对应的电导率值，将该值作为修正后最大接受极限值；（3）对于修正前的接受极限值带有小数点%IACS的材料，通过较高一级或较低一级的未修正值对应修正后的值；（4）对曲率半径在表格阵列之间的材料，通过半径较大一级和较小一级的未修正值对应修正后的值；（5）使用四舍五入的方法记录读数。

5.3.4 对于厚度小于0.063英寸的工件，操作如下：（1）使用表XXVII的修正参数，先进行厚度修正，查找最小和最大可接受极限值。注意：将薄件修正后的值作为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极限值（未修正），根据工件/材料的曲率直径读出该列相对应的电导率值，将该值作为修正后最小接受极限值；（3）表格XXXII的左手一列找到材料的最大接受极限值（未修正），根据工件/材料的曲率直径读出该列相对应的电导率值，将该值作为修正后最大接受极限值；（4）对于修正前的接受极限值带有小数点%IACS的材料，通过较高一级或较低一级的未修正值对应修正后的值；（5）对曲率半径在表格阵列之间的材料，通过半径较大一级或较小一级的未修正值对应修正后的值；（6）使用四舍五入的方法记录读数。

5.3.5 对工件测量的电导率值在修正后接受极限范围内则是可接收的。

通过这些年在工作中积累的实践经验，将相关知识总结出来与大家一起分享、探讨，相信通俗易懂的文章内容有助于应用到飞机维修中无损检测工作中去。

参考文献

[1] BOEING PROCESS SPECIFICATION BAC5946[REVISED（AA）09-JUL-2001][S].

[2] BOEING PROCESS SPECIFICATION BAC5651[REVISED（AA）20-SEP-2010][S].

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

（责任编辑：蒋建华）