當前，裝載在波音 777 飛機上的 PW4000-112“ 發動機高壓渦輪二級轉子葉片硫化腐蝕問題是該機隊存在的主要技術問題之一。在世界范圍內，高壓渦輪二級轉子葉片化已導致 42 起葉片斷裂故障，其中造成7起空停事故。到目前為止，國航機隊已發現 11 臺發動機有硫化現象，2009年還發生一起因葉片硫化而導致的空停事件。
 

圖1 渦輪葉片硫化腐蝕

   （一） 硫化腐蝕產生的機理及特點

   1、硫化腐蝕產生的機理

   硫化腐蝕是指金屬葉片在高溫環境下與含硫介質 （ 硫、硫化氫等 ） 作用，生成硫化物而損壞的過程，其產生條件是高溫和含硫介質。硫化腐蝕后葉片內壁變薄，機械強度顯著下降，遇到大應力作用時極易發生斷裂。發動機的制造廠家普惠公司對于硫化腐蝕給出的官方解釋是 ：制造過程中部分批次的葉片內部腔室中殘留了含硫的清洗液，該清洗液會弱化防腐涂層，同時與基體材料發生硫化反應，使得葉片內部產生硫化腐蝕。如圖 2所示，高壓渦輪二級轉子葉片硫化腐蝕主要有四種表現形式 ：

   a. 葉片后緣冷卻孔堵塞 ；

   b. 涂層脫落、葉片彎曲和邊緣裂紋 ；

   c. 葉面白斑 ；

   d. 葉片條紋狀凹陷。這四種現象均可以通過孔探檢查發現。
 

圖 2 高壓渦輪二級轉子葉片硫化腐蝕四種主要形式

   2、硫化腐蝕主要的特點有 ：

   （1）影響范圍廣。目前國航近半數發動機出現過硫化或疑似硫化問題；

   （2）擴展速度快。從發現葉片硫化到超標下發往往僅持續一個月左右的時間；

   （3）故障較為隱蔽。硫化從葉片內部開始產生，可以通過孔探發現時往往已經到了硫化的后期；

   （4）后果較為嚴重。硫化問題的直接后果是葉片斷裂，進一步的后果可能導致發動機空停。

   （二） 硫化腐蝕典型事例及分析

   為了控制此問題的進一步發展，普惠公司建議對未排除硫化影響的在翼發動機執行60 循環間隔孔探檢查，同時對進廠的發動機執行1.02標準的磁力探傷檢查，或將這些葉片更換為不受硫化影響的新型葉片以排除硫化的風險。但是在執行完磁探檢查后，航機隊又相繼有4 臺發動機出現了硫化問題，其中三起造成非計劃拆發，一起造成空停。同時，另有一臺已經更換整套新型葉片的發動機在進行磁探檢查時仍然發現葉片腐蝕超標。針對上述三起硫化腐蝕事件進行分析，以尋找控制葉片硫化風險的有效方法。

   1、2009 年 8 月，國航 B-2069 飛機執行航班，起飛大約 13min 后 右發 222153 空停。空停時發動機的總使用小時為25399h，總使用循環為7995C ；修后使用小時為 11598h，修后使用循環為 3435C。

   發動機分解后，確認初始斷裂葉片件號為 PN52L472， 序 號 為 CKLBFC2311。 核 實 該發上次大修時葉片裝機記錄后確認該葉片是22153 原裝葉片，在使用循環 4560C / 使用小時 13801h 時進行了葉片大修，大修時完成了排除硫化風險的磁力探傷檢查，當時的磁探檢查數值為1.002，低于硫化門檻值 1.02，該葉片通過了防硫化的磁探檢查后，確認可以裝機使用。對初始斷裂葉片進行目視檢查發現，后緣冷卻孔有一處貫穿裂紋；內部腔室的加強筋有明顯的腐蝕現象，內壁變薄 ；后緣葉盆處有明顯的條紋狀凹陷現象，此現象為葉片硫化的顯著特征。如下圖 3所示。
 

圖 3  硫化腐蝕葉片顯著特征

   由此可以判斷高壓渦輪二級轉子葉片硫化斷裂是 222153 發動機空停的根本原因。實際情況表明，磁探檢查通過后葉片的安全裕度（即葉片側壁的厚度）并不能保證發動機安全使用到下一次進廠維修。

   2、2009 年 9 月 10 日 B-2061 飛機在執行定檢工作時，孔探發現一發 222147 高壓渦輪二級轉子葉片有 19 片后緣出現白斑，判斷為葉片硫化。

   該發動機于2009 年 5 月 26 日執行了一次高壓渦輪孔探檢查，當時沒有發現葉片硫化現象，截至本次檢查共使用了 700h/348C。于 2006 年 6 月在發動機原廠（普惠公司）執行了核心機翻修，高壓渦輪二級轉子葉片通過了磁探檢查，當時確認無硫化風險。

   3、2010 年 12 月 16 日，發動機222098 因高壓渦輪葉片燒蝕被拆下，送至普惠發動機修理廠進行高壓渦輪葉片修理。拆下時該發動機自新發裝機使用了 28221h/9770C，自上次翻修使用了 8410h/2729C。該發動機前一次修理時更換了整套全新構型的高壓渦輪二級轉子葉片。本次發動機進廠后對葉片進行了磁探檢查，其中有一片未通過檢查，但不能確認為硫化，其他葉片檢查正常。該情況說明，新構型的葉片在使用一段時間后也會出現葉片內部腐蝕的現象。

   （三 ）典型事例分析結論

   由以上事例可以推斷，廠家推薦的磁探檢查并不能排除葉片的硫化風險，該檢查只是對葉片硫化程度進行量化評估，以確認該葉片是否能夠安全使用到發動機下一次進廠。但從以上空停發動機222153 的事件可以看出，廠家磁探檢查留出的安全裕度并不能保證葉片繼續安全使用，從另一方面也可以說廠家對葉片硫化的發展速度有誤判。以上事例中，222098 發動機安裝的新構型葉片在磁探檢查時也查出了腐蝕超標的情況，目前還沒有足夠的數據證明這種腐蝕為硫化腐蝕，但由于無法準確了解這種腐蝕的發展速度，因此也就無法確認葉片的安全使用間隔。

   考慮到廠家提供的終止措施并不能避免硫化腐蝕風險的發生，國航機隊將繼續采用60 循環間隔孔探的方式監控葉片的硫化風險，經該措施檢測到了多起葉片硫化損傷，有效地保證了機隊的安全運營。同時，因葉片硫化腐蝕的程度與使用時間成正比，國航將對葉片的使用時間和修理次數進行更為嚴格的控制。

責任編輯：周婭

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