波音737飞机轮毂螺栓无损检测的问题分析

波音737飞机轮毂螺栓无损检测的问题分析
摘要：飞机轮毂是一个承受应力比较集中的部件，定期对轮毂螺栓进行无损检测对于确保飞机安全起降十分重要。

本文改进磁力检测工艺规范，提高检测效率和精度，着重分析螺栓裂纹常见部位和报废率的变化规律，给维修和使用部门提出合理化建议，确保证轮毂使用安全。

关键词：无损探伤、磁粉检测、轮毂螺栓
ABSTRACT：The aircraft wheel hub is a stress concentrated parts, regularly to the hub bolt nondestructive testing to ensure that the aircraft is very important for safe landing. Improved process specification for magnetic detection, improve the detection efficiency and accuracy analysis of crack that common location in bolt, discard changes rate, to repair and service departments put forward reasonable suggestions, in order to ensure the safe use of the hub.
KEYWORDS: Nondestructive testing, Magnetic detection, Wheel hub bolt
1. 前言
磁粉探伤作为无损检测一种无损伤、非破坏的情况下对材料性能变化进行评定的技术，已成为监控机上钢制零件的状态，保证飞机安
全的重要技术手段，也在一定程度上反映了航空维修的发展水平。

飞机轮毂螺栓是民航飞机故障频发的零部件之一，使用磁粉探伤的技术手段对其进行有效检测和监控，以减少因螺栓发生断裂造成飞机安全事故。

本文着重对波音737飞机轮毂螺栓的检测过程的问题分析，总结其中故障发生的规律和原因，并对于飞机轮毂的维修和使用单位提出一些合理化建议。

2. 检测螺栓常见问题分析
2.1 螺栓裂纹分析
现代化的民航客机的飞机轮子主要是由轮胎和轮毂两大部分组成，其中轮胎本身是软体的，轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心是装在轴上的部件就叫轮毂。

飞机轮毂是应力非常集中的部件，特别是在飞机滑行、转弯、降落的时候。

当轮胎受到外力挤压后把力传递到轮毂，然后到轮轴，最后通过起落架的减震支柱吸收应力作用，在这个过程中固定轮毂的紧固螺栓必然承受着巨大的拉力和剪切力。

由于螺栓反复受到高应力的影响，很容易发生金属疲劳，导致在役飞机多次出现轮毂紧固螺栓断裂现象。

2.1.1 报废螺栓出现裂纹部位的规律
根据生产厂商的技术资料介绍，正常的断裂应该在2-4螺牙处，原因是该处是应力非常集中的部位。

但是经过实验，发现的断裂部位大多在5-9螺牙（如图1），并不符合技术资料描述的规律。

2.1.2 分析和结论
（1）在装配轮毂过程中没有严格执行力矩要求。

众所周知，力矩是衡量紧固件紧固程度的很重要参数，如果不严格执行力矩要求就很可能造成紧固件受力不均匀的问题，久而久之就会造成螺栓的疲劳和应力腐蚀。

送检螺纹裂纹的产生主要是由于使用过程中的疲劳和腐蚀引起的，裂纹的产生部位与技术资料叙述的差异表明了装配过程中存在着问题。

（2）没有严格执行厂商提供的报废标准。

厂商要求在轮毂分解过程中发现有一根螺栓断裂，则要求报废相邻2根左右共4根螺栓，若在后续其他螺栓中再次发现裂纹则要求全部螺栓报废。

厂商的规定主要是考虑到金属材料失效的问题，在一根螺栓断裂的情况下，其相邻螺栓承受的载荷就会增加，导致金属材料蠕变加快，承受载荷能力显著下降，金属的冲击韧度下降，最终导致金属材料失效引发更多的螺栓断裂。

无损探伤无法对金属材料失效状态提出预警，维修单位未按厂商的规定执行，而仅仅报废发现有裂纹的螺栓，相邻应报废的螺栓长期与正常螺栓混用，在相互影响的作用下使螺栓的断裂部位发生了改变，最终导致其他正常螺栓的使用寿命大大缩短。

（3）重着陆后没有及时检测。

“重着陆”意思就是飞机着陆接地时，感觉像一块砖头似地“砸”到了跑道上，屁股上有明显的撞击感。

“重着陆”虽然不会造成更多的人员伤亡，但会造成飞机机体、起落架等结构损坏。

据统计，在着陆不安全事件中占到了22%。

因此按照相关规定，一旦发生总着陆所有的轮毂螺栓都要进行无损检测。

但是可惜的是这条规定执行力度不够，大部分维修单位为了节省成本和时间，都没有及时把所有螺栓进行检测，只是简单做一下目视检查如果没有发现明显问题就放行，导致了一定的隐患。

（4）预清洗不够干净。

预清洗是指对螺栓表面的污垢和油垢进行清洗，如果清洗的效果没有达到检测要求，很可能造成检测时出现假显示或者检测不到细微裂纹，久而久之就会影响到螺栓强度，最终导致出现严重裂纹。

2.2螺栓报废率的波动
2.2.1 螺栓报废率波动的规律
在2012年共检测了2万多根轮毂螺栓，其结果如图2所示。

从螺栓的月报废率以及螺栓的报废量变化不难发现有以下规律：（1）后轮螺栓的报废率高于前轮。

从图中可知，前轮只有在2月份和3月份，报废的螺栓分别是2个和1个，其余时间均未出现过报废的螺栓。

总的看来，前轮报废螺栓总数量为3根，而后轮螺栓总数量为25根。

（2）高废率高峰期的出现相对滞后。

从图中可以发现，在2月份和9月份报废的螺栓数量相对较多，而没有出现在1月、7月、8月为春运和暑假旅游旺季。

众所周知报废率的高低是与使用频率成正比的，然而从图表中发现报废率的高峰期，并没有在飞机运营压力最大的期间出现，而是相对滞后了1个月。

2.2.2 分析和结论
（1）由于前轮和后轮的受力差异性导致了螺栓报废率的不同。

特别是飞机下降着地瞬间后轮所承受的冲击力更大，更加容易造成裂纹。

另外后轮的螺栓数量比前轮的多，这也是形成这种现象的另一个因素。

（2）追求利益最大化会造成一定的安全隐患。

造成螺栓报废率高峰期出现相对滞后的原因主要是螺栓来不及送检导致的。

航空公司为了争取利润的最大化，在运营高峰期没有按照原定的检测周期对螺栓送检，而是非常主观地推迟执行了，这样会对安全造成一定的隐患。

3. 结语
针对以上造成的螺栓断裂原因分析，为了减少轮毂螺栓断裂造成不安全事故发生，建议飞机使用单位和维修部门采取以下改进措施：（1）装配轮毂时严格按照手册的力矩值紧固螺栓，达到紧固件之间受力均匀的目的，减少因受力不平衡导致螺栓断裂的可能性。

（2）应严格执行厂商提供的螺栓报废标准，对断裂螺栓和相邻2个螺栓进行报废处理。

为了方便我们定位螺栓的安装位置，最好在拆卸螺栓的同时做上标记，这样在发现断裂螺栓时就可以很快把相邻螺栓挑选出来进行报废处理。

（3）在飞机使用频率高的时候越是注意及时把螺栓送检，不要因为营运繁忙而随意改变送检周期。

建议平时多备几套螺栓，在繁忙期间就可以送检和营运两不误了。

（4）认真做好重着陆后对螺栓检测的安排，宁愿耽误个别航班也不要心存侥幸。

在检测过程中做好预清洗工作，确保检测的质量达到标准，把安全隐患解决在萌芽状态。

参考文献
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