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　　免费在线.1 渗透探伤定义 Penetrant Testing 简称PT 渗透探伤是以毛细管作用原理为基础的检查表面开口缺陷的 一种无损检测方法。 1.2 渗透探伤的工作原理和操作步骤 工作原理： 零件表面被施加含有荧光染料或着色染料的渗透液 后，在毛细管作用下，经过一定时间的渗透，渗透液可以渗进 表面 开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液和干燥后；再在零 件表 面施加显象剂；同样，在毛细管作用下，显象剂将吸引缺陷中 的渗 透液，即渗透液回渗到显象剂中；在一定的光源下(黑光或白 光)，缺陷处的渗透液痕迹被显示(黄绿色荧光或红色)，从 1 而探 第1页/共67页 操作步骤 见图1 - 1 2 第2页/共67页 1 渗透： 应根据零件大小、形状、数量和检查部位选择喷涂，刷涂， 浇涂，浸涂将渗透剂施加到工件表面。所选方法应保证被 检部位完全被渗透液覆盖，并在整个渗透时间内保持润湿。 2 去除 将多余的渗透剂从零件表面去除。 3 显像 显象的过程是把显象剂施加到工件表面，将缺陷处的渗透液 吸附到零件表面，产生清晰可见的缺陷图像。 4 观察 显像后在一定的光照条件下就可以就可以看到缺陷的痕迹 显示，称为观察。 3 第3页/共67页 1.3 渗透探伤的分类 1 ．根据渗透液所含染料成分分类 根据渗透液所含染料成分，可分为荧光法、着色法、着色 荧光法三大类。渗透液内含有荧光物质，缺陷图像在紫外 线下能激发荧光的为荧光法。渗透液内含有有色染料，缺 陷图像在白光或日光下显色的为着色法。此外，还有一类 渗透剂使用特殊的染料，缺陷图像既可以在可见光下显色， 又可以在紫外线 ．根据渗透液去除方法分类 根据渗透液去除方法，可分为水洗型、后乳化型和溶剂去 除型。 4 第4页/共67页 水洗型渗透法所用渗透液内含有一定量的乳化剂，零件表 面多余的渗透液可直接用水铣掉。有的渗透液虽不含乳化 剂，但溶剂是水，即水基渗透液，零件表面多余的渗透液 也可直接用水洗掉， ‘它也属于水洗型渗透法。后乳化型 渗透法所用渗透液不能直接用水从零件表面洗掉，必须增 加一道乳化工序，即零件表面上多余的渗透液要用乳化剂 “乳化”后方能用水洗掉。在溶剂去除型渗透法中，要用 有机溶剂去除零件表面多余的渗透液。 按以上两种分类方法，可组合成六种渗透探伤方法，即： ( 1 )水洗型荧光渗透探伤法。 ( 2 )后乳化型荧光渗透探伤法。 ( 3 )溶剂去除型荧光渗透探伤法。 ( 4 )水洗型着色渗透探伤法。 ( 5 )后乳化型着色渗透探伤法。 ( 6 )溶剂去除型着色渗透探伤法。 5 第5页/共67页 3 ．根据显像的种类分类 在渗透探伤中，显像的方法主要有有湿式显像、快干式显 像、干式显像和自显像显像四种。 ( 1 ) 湿式显像法 包括水溶式，水悬浮式，溶剂悬浮式(速干式)，薄膜式 (干粉悬浮于树脂清漆中)。将湿式显像剂施加到工件表 面，干燥后在工件表面就形成一层白色显像薄膜，由白色 显像薄膜吸出缺陷中的渗透液而形成显示痕迹。这种方法 适合于大批量工件的探伤，其中水洗型荧光渗透探伤法用 得最多。但必须注意，缺陷显示痕迹是会扩散的，所以随 着时间的推移，痕迹大小和形状会发生变化。 6 第6页/共67页 ( 2)干式显像法 干显像法是直接使用干燥的白色显像粉末(干粉显象剂为 白色无机粉末，如氧化镁、氧化锌、碳酸钙、氧化钛粉末 等)。 一般与荧光液配合使用。 作为显像剂的一种方法。显像时，直接把白色显像粉末喷 洒到试件表面，显像剂附着在试件表面上并从缺陷中吸出 渗透液形成显示痕迹。用这种方法，缺陷部位附着的显像 剂粒子全部附在渗透剂上，而没有渗透剂的部分就不附着 显像剂。因此，显像痕迹不会随着时间的推移发生扩散而 能显示出鲜明的图像。这种显像方法在后乳化型荧光渗透 探伤和水洗型荧光渗透探伤中用得较多。而着色渗透探伤 法，其显示痕迹的识别性能很差，所以不适于干式显像法。 ( 3 )自显像法 是在清洗处理之后，不使用显像剂来形成缺陷显示痕迹的 一种方法。它在用高辉度荧光渗透液水洗型荧光渗透探伤 法中，或者在把试件加交变应力的同时作渗透检测的方法 中使用。这种方法与干式第显7页 6法7页一样，其缺陷显示痕迹是 7 4 各种渗透探伤方法的优缺点 着色法只需在白光或日光下进行，在没有电源的场合下 也能工作，荧光法需要配备黑光灯和暗室，无法在没电 的场合下工作。 水洗型渗透适于检查表面较粗糙的零件(铸造件、螺拴、 齿轮、键槽等)，操作简便，成本较低，特别适合批量 零件的渗透检测。而对于水基渗透液可以检查不能接触 油类的特殊零件(液氧容器) 后乳化型渗透适于表面 光洁，灵敏度要求高的零件，例如发动机涡轮片，涡轮 盘等，特别是后乳化型荧光法配合溶剂悬浮式显象被认 为是灵敏度最高的一种渗透方法。 溶剂去除型着色法由于可以使用在没有水和电的场合， 因而应用非常广泛，特别是喷罐使用，可简化操作，适 第8页/共67页 用于大型零件的局部检测(如锅炉、压力容器的焊缝检 8 2 渗透探伤的物理化学基础 2 .1 表面张力和表面张力系数 体积一定的几何形体中，球体的表面积最小。因此， 一定量的液体从其它形状变为球形时，就伴随着表面积 的减小。另外，液膜也有自动收缩的现象。这些都说明液体表 面有 收缩到最小面积的趋势。这是液体表面最基本的特性。 根据力学知识，液体能够从其它形状变为球形是由于有力的 作 用。把这种存在于液体表面，使液体表面收缩的力称为液体的 表面 张力。表面张力一般用表面张力系数表示。 表面张力系数 α 为任一单位长度上的收缩表面的力，也常称 为表 面张力。它和液体表面相切且垂直于液体边界。它是液体的基 本 性质之一，以牛顿/米(N/m)为单位。 一定成分的液体，在一定的温度下有一定的表面张力系数 α 值 第9页/共67页 9 表面张力的产生机理 液体分子间的作用力 液体表面层分子和内部分子互相作用示意图如图2 - 1。 10 第10页/共67页 分子作用半径r ：分子作用力所能达到的最大距离，图2 - 1 分子作用球：半径为r的球形作用范围。 在图2 - 1中， MN为液体与气体的分界面， A 、 B及C为液 体中处于不同位置的分子。分子A处于液体内部，分子B靠 近液体表面，分子C处于液体表面。分子B距液体表面MN的距 离小 于分子作用半径r，分子C距表面MN的距离为0，即分子作用球 只有 一半部分在液体内部，而另一半部分在液体之外。在液体之外， 分 子作用力就是液面上的气体分子对分子B和C的作用力，其大小 与液 第11页/共67页 体内分子作用力相比可以忽略不计。在液体内部，分子 的 11 所以，在图2 - 1中， R1R2R3 综上所述，每一个到液体表面的距离小于分子作用半径 r的分子，都受到一个指向液体内部的力的作用，而这些分 子组成的表面层，即由表面分子及近表面分子组成的液体表面 层， 都受到垂直于液面而且指向液体内部的力的作用。这种作用力 就是 液体表面层对整个液体施加的压力，其实质是液体分子间的作 用力 。液体表面越小，受到这种力作用的分子数目越少，系统的能 量相 应越低，系统就越稳定。于是液体表面有自行收缩的趋势。 另外，处于液体表面的分子，分布比较稀疏，表面分子间 第12页/共67页 存在互 12 1 润湿(或不润湿)现象 润湿作用是一种表面及界面过程。普遍而言，表面上的 一种流体被另一种流体所取代的过程就是润湿。因此，润湿作 用必 然涉及三相，而其中至少两相为流体。一般情况下，润湿是指 固体 表面上的气体被液体取代，有时是一种液体被另一种液体所取代。 润湿现象是固体表面结构与性质，固－－液两相分子间相互作 用等 微观特性的宏观表现。 第13页/共67页 2.2 润湿现象 13 润湿液体装在容器里，靠近容器壁处的液面呈凹面，不润湿液体 装在容器里，靠近容器壁处的液面呈凸面，容器的内径越小，这种现象越显著。见图2-2 所示。 14 第14页/共67页 2 润湿方程与接触角 因为水或水溶液是特别常见的取代气体的液体，所以， 一般就把能增强水或水溶液取代固体表面空气的物质称为润湿剂。 15 第15页/共67页 图2 - 3 ，将一滴液体滴在固体平面上，可有三种界面， 即液－－气，固－－气及固－－液界面。与该三种界面 一一对应，存在三种界面张力。液－气界面张力实际上 是液体的表面张力，它力图使液体表面收缩，用γL 表示，固－ 气界 面存在固体与气体的界面张力，它力图使液滴表面铺开，用 γ S 表 示，固－液界面存在固体与液体的界面张力，它力图使液滴表 面收 缩，用γSL 表示。 接触角： 液－固界面经过液体内部到液－气表1面6 之间的夹 第16页/共67页 角，用 3 润湿的三种方式和四个等级 沾湿润湿、浸湿润湿、铺展润湿 当 θ≤180o时，发生沾湿润湿； 当 θ≤90o ，发生浸湿润湿； 当 θ≤0o ，发生铺展润湿。 当接触角 θ 为0o，即cosθ＝ 1时，液滴在固体表面接近于薄 膜的 17 形态，此情况称为完全润湿第17页/共67页 经变换，公式可变为： 当接触角 9在90o和180o 之间，即 － 1cos90 时， 液滴在固体表面上成为大于半球形的球冠，这种情况称 为不润湿。 当接触角 9为180o，即 cos9＝－ 1 时，液滴在固体表面上 成为 球形，它与固体之间仅有一个接触点，这种情况称为完全不润湿。 同一种液体，对不同的固体而言，它可能是润湿的，也可能是 不润湿的。 在液体中加入表面活性剂，则液体的表面张力变小，接触角 变 18 第18页/共67页 小，润湿性能提高。 2.3 毛细现象 1 毛细现象 19 第19页/共67页 润湿液体在毛细管中呈凹面并且上升，不润湿 液体在毛细管中呈凸面并且下降的现象，称为毛 细现象。 毛细现象并不局限于一般意义上的毛细管，例如两 平行 板间的夹缝，各种各样的棒、纤维、颗粒堆积物的空 隙都 是特殊形式的毛细管。 20 第20页/共67页 毛细管在润湿液体中，由于润湿作用，靠近管壁的液 面就会上升，形成表面凹下，在弯曲液面的附加压强下， 液体表面向上收缩，而形成平面；随后，润湿作用又起主导作 用， 靠近管壁的液面又上升，重新形成表面凹下的弯曲液面，弯曲 液面 在附加压强的作用下又上升。如此循环，使毛细管的液面逐渐 上 升，一直到向上的弯曲液面附加压强的作用力与毛细管内升高 21 第21页/共67页 2 毛细现象中的液面高度 的液 22 第22页/共67页 α －液体的表面张力系数， θ －接触角， r －毛细管 内壁半径。 毛细管中下降力F下 ，等于液柱的重量： F下 ＝ πr2 • d • g • h g －重力加速度， d －液体密度， h －液体在管中上升的高度。 液面停止上升时，上升力与下降力平衡， F上＝ F下 ，即 α · cos9 · 2πr ＝ πr2 • d • g • h 从上式可以看出，毛细管曲率半径越小，管子越细，则上 升高 如果液体不润湿管壁， 2管3页/内共6液7页面是下降的凸液面，该弯 整理，得 度越高。 23 对液体的附加压强是指向液体内部，使管内液面将低 于管 外液面，所下降的高度同样可用该公式计算。 24 第24页/共67页 缺陷内液面高度 以长a，宽C，深b的狭长细槽作零件上的裂纹模型 来分析讨论渗透探伤时渗透液渗入裂纹的毛细现象。 裂纹模型如下图，为开口于零件表面的裂纹，但不穿透。 当渗透液施加于有表面开口裂纹的零件表面时，具有 足够润湿性能的渗透液将润湿 裂纹内表面，裂纹内将形成向 液体内凹陷的弯曲液面，并在 弯曲凹面上产生指向液体外部 (裂纹)的附加压强P。裂纹 宽度越小，附加压强越大。 第这25页/共67页 25 如果考虑零件外部大气压强P0 ，平衡时有： P＋ P0＝ P气 要使渗透液完全占有裂纹空间，就必须将裂纹内气体完全排 除。 随着渗透液的不断渗透，裂纹内气体体积将越来越小， 而气体的反压强P气将越来越大，直到气体的反压强与 液面上的附加压强完全平衡为止。 26 第26页/共67页 3 渗透探伤中的毛细现象 1. 渗透与毛细作用 渗透过程中，渗透液对受检表面开口缺陷的渗透作用； 实质上是液体的毛细作用。例如，渗透液对表面点状缺陷(如 气孔、砂眼等)的渗透，就类似于渗透液在毛细管内的毛细 作用；渗透液对表面条状缺陷(如裂纹、夹渣和分层等)的 渗透，就类似于渗透液在间距很小的两平行板间的毛细作用。 27 第27页/共67页 2. 显像与毛细作用 显象过程中，渗透液从缺陷中回渗到显象剂中形成缺陷显 示痕 迹，也是由于毛细作用。 显像剂通常有两个基本功能： 吸附足量的从缺陷中回渗到工件表面的渗透剂 通过毛细作用将渗透剂在工件表面横向扩展，放大缺陷显 示 提供一个可观察的背景。 28 第28页/共67页 2.4 吸附现象 1. 固体表面的吸附(固－液界面和固－气界面) 吸附：物质自一相内部富集于界面的现象即为吸附现象。 吸附现象在各种界面上都可发生。当固体和液体或气体接触时， 凡 能把液体或气体中的某些成分聚集到固体表面上来的现象，就 是固 体的吸附现象。能起吸附作用的固体称为吸附剂，例如显象剂 粉 末、活性碳、硅胶、分子筛等；被吸附在固体表面上的液体或 气体 称为吸附质。例如显象过程中，显象剂粉末吸附缺陷中回渗的 29 第29页/共67页 渗透 2. 液体表面的吸附 吸附现象不仅发生在固体表面，还可发生在液体表面 (液－液界面和液－气界面)。在溶液吸附中(溶液是 吸附剂)，作为吸附质使用最广的是能降低表面张力和界面张 力的 表面活性剂。 表面活性剂吸附在水表面上(液－气界面)上，能降低水表 面的 表面张力；表面活性剂吸附在油－水界面上，能降低油－水界 面的 30 第30页/共67页 界面张力。 4 渗透探伤中的吸附现象 显象过程中显象剂粉末吸附从缺陷中回渗的渗透液， 从而形成缺陷显示。此吸附现象属于固体表面(固－液界面)的吸 附，显象剂粉末是吸附剂，回渗的渗透液是吸附质。显象剂粉末越 细，比表面越大，吸附量越多，缺陷显示越清晰。另外，由于吸附 为放热过程，如果显象剂中含有常温下易挥发的溶剂，当溶剂在显象 表面迅速挥发时，能大量吸热，从而促进了显象剂粉末对缺陷中回 渗的渗透液的吸附，加快并加剧了吸附显象，可提高显象灵敏度。 自乳化渗透法或后乳化渗透法，表面活性剂被当作乳化剂使 用，吸附在渗透液－水界面，降低了界面张力，使零件表面多余 的渗透液得以顺利乳化清洗。表面活性剂分子的 “两亲”性质，使其 能吸附在油－水界面上，降低油－水界面的界面张力，使乳化清 洗顺利进行。 31 第31页/共67页 2.5 溶解现象 2.5.1 溶解现象及溶解度 一种物质均匀的分散到另一种物质中的过程称为溶解。组成的 均匀物质称为溶液。大部分渗透探伤剂都是溶液。 一定条件下，溶液达到饱和时溶解的溶质的量称为溶解度。 2.5.2 渗透剂的浓度 渗透剂的浓度是指一定量渗透剂中所含染料的量。表示浓度的 方法：质量分数和物质的量浓度。 2.5.3 渗透检测与溶解度、浓度 着色(荧光)强度的概念 显象剂中的白色粉末构成毛细管，产生毛细作用，吸附渗透 液。 第32页/共67页 32 32 所谓着色强度或荧光强度，实际上是缺陷内被吸附出来 的一定数量的渗透液在显象后显示色泽的能力。它与渗透 液中着色染料或荧光染料的种类有关，与染料在渗透液中 溶解度有关。 着色(荧光)强度用两种方法来度量，一种是用渗透液的消 光值 K来度量(着色)，另一种是用渗透液的临界厚度来度量。 渗透液的消光值越大，着色强度就越大，缺陷显示就越清晰。 提 高渗透液的浓度，就可增大消光值K。(对着色液而言) 渗透液的临界厚度，是指被显象剂吸附上来的渗透液，厚度 到达 某一值时，在增加其厚度，该渗透液的着色(荧光)强度不再 增 加，此时的液层厚度叫做渗透液的临界厚度。可见，临界厚度 越 小，着色(荧光)强度就越第大33页，/ 67有页利于缺陷的显示。 33 2.6 表面活性与表面活性剂 1 表面活性： 凡能使溶剂的表面张力降低的性质。 2 表面活性剂： 是这样一种物质，它在加入量很少时， 能大大将低溶剂(一般为水)表面张力或液－液界面张力， 改变体系界面状态，产生润湿、乳化、起泡及加溶等一系列作 用， 从而达到实际使用的要求。 在右图中，曲线 为表面活性物质，曲线为非 表面活性物质。 第34页/共67页 34 表面活性剂的分子结构 表面活性剂分子一般总是由非极性的亲油疏水的碳氢链 部分和极性的亲水疏油的基团共同组成的，而且这两部分 分处两端，形成不 对称的结构。因此，表面活性剂分子是 一种两亲分子，具有既亲水又亲油的两亲性质。这种两亲分子 能吸 附在油水界面上，降低油水界面的界面张力；能吸附在水溶液 表面 上，降低水溶液的表面张力。 表面活性剂的亲水性 亲水性大小是表面活性剂的一项非常重要的指标。 非离子型表面活性剂的亲水性，可用亲水基的分子量大小 来表 示，称为亲憎平衡值，即H. L. B值： 35 亲水基部分的分子量 100 第35页/共67页 由于经济上及其它一些方面的原因，工业生产的表面活性 剂从来就不可能制备得很纯，其实也没有必要制备得很纯； 恰恰相反，表面活性剂中加入另外一种表面活性剂或其它 添加剂后，比单一的表面活性剂有更好的效果，而且溶液的物 理化 学性质也有明显的变化。 几种成分的非离子型表面活性剂混合后，其H. L. B值为： a、 b、 c －组成混合乳化剂的各表面活性剂的H. L. B值； x、y、 z －各表面活性剂的重量。 36 第36页/共67页 3 表面活性剂的作用 表面活性剂的乳化作用 1 乳化现象和乳化剂 由于表面活性剂的作用使本来不能混合到一块的两种 液体(油水)能够混合到一起的现象称为乳化现象。具有 乳化作用的表面活性剂称乳化剂。 2 乳化形式 乳状液是一种液体分散于另一种不相溶的液体中形成的胶体 分散 体系，外观常呈乳白色不透明液状。乳状液中以液滴形式存在 的那 一相称为分散相(也称内相、不连续相)，另一相是连成一片 的， 称为分散介质(也称外相、连续相)。 常见的乳状液，一般都有一相是水或水溶液，通常称为 “水 ”相； 另一相是与水不相溶的有机相，常称为 “油”相。外相为水内 相为油 的乳状液叫做水包油型乳状第液37页(/ 67奶页)，以O/W 示；外相为 油 表 37 的对象，由于乳化的目的是要将零件表面多余的渗透液 清洗掉，故乳化剂还应有良好的洗涤作用。 H . L . B值在 11~15范围内的乳化剂，既具有乳化作用，又有洗涤作 用，是比较理想的去除剂。 38 第38页/共67页 3 渗透检测剂 3.1 渗透液的分类及组分 1 渗透液的分类 几种特殊类型的渗透液 着色荧光渗透液、过滤性微粒渗透液、化学反应型渗透液、 高温 下使用的渗透液。 2 渗透液的组成成分 渗透液一般由染料、溶剂、乳化剂和多种改善渗透液性能的 附加 成分所组成。在实际的渗透液配方中，一种化学试剂往往同时 起几 39 第39页/共67页 种作用。 ( 2)荧光染料 荧光染料是荧光液的关键材料之一。荧光染料应具有很强的 荧 光，发出的荧光应为黄绿色。同时应耐黑光、耐热和对金属无 腐蚀 等。荧光染料的荧光强度和波长与所用的溶剂及其浓度有关。 40 荧光液的荧光强度随着浓第度40 67加页而增加，但浓度达到某一 染料有油溶型、醇溶型和油醇混合型等。一般着色液中 多使用油溶型偶氮染料。常用的染料有苏丹红、 128烛红、 223号烛红、荧光桃红、刚果红和丙基红等。其中以苏丹IV 使用最为广泛，它的化学名称为偶氮苯。 ( 3)溶剂 溶剂有两个主要作用：一 溶解染料；二 起到渗透作用。因 此，渗 透液中所用溶剂应具有渗透能力强，对染料溶解性能好，挥发 性 小、毒性小、对金属无腐蚀等性能，且经济易得。多数情况下， 渗 透液都是将几种溶剂组合使用，使各成分的特性达到平衡。 溶剂可分为基本溶剂和起稀释作用的溶剂两类。基本溶剂应 充分 溶剂染料，使渗透液着色(荧光)强度大。稀释剂除具有适当 调节 41 粘度与流动性目的外，还起第到41 料费用的作用。基本溶剂 的溶解度，又可在较低温度下，使染料不致沉淀出来，此外 还可调整渗透液的粘度和沸点，减少溶剂的挥发，使渗透液 具有优良的综合性能。 乙二醇单丁醚、二乙二酸丁醚常用作偶合溶剂。使渗透液具 有较好的乳化性、清洗性和互溶性。 染料在溶剂中的溶解度与温度有关，为使染料在低温下不从 溶剂中分离出来，还需在渗透液中加入一定量的稳定剂。 42 第42页/共67页 3 渗透剂的性能 ⑴ 渗透剂的综合性能 a 渗透力强，容易渗入零件的表面缺陷中。 b 荧光液应具有鲜明的荧光，着色液应具有鲜艳的色泽。 c 清洗性好，容易从零件表面清洗掉。 d 润湿显象剂的性能好，容易从缺陷中被吸附到显象剂表面， 而将 缺陷显示出来。 e 无腐蚀，对零件和设备无腐蚀性。 f 稳定性好，在光与热的作用下，材料成份和荧光亮度或色 泽能维 43 持较长时间。 第43页/共67页 ⑵ 渗透液的物理性能 粘度 表面张力和接触角 密度 挥发性 闪点和燃点 电导性 闪点：可燃性液体在温度上升过程中，液面上方挥发出大量 可燃 性蒸气，这些可燃性蒸气和空气混合，接触火焰时，会出现爆 炸闪 光现象。刚刚出现闪光现象第时44页，/ 67体页的最低温度称为闪点。 44 ⑶ 渗透液的化学性能 a 化学惰性 要求渗透液对被检材料和盛装容器不腐蚀，呈化学惰性。 注意：水洗型渗透液中乳化剂可能呈弱碱性，可能腐蚀铝 镁合金。 渗透液中硫、钠等元素的存在，在高温下会对镍基合金零件 产生热腐蚀(热脆)，渗透液中的卤族元素很容易与钛合金 及奥氏体不锈钢材料作用，在应力的作用下，产生应力腐蚀 裂纹。 b 清洗性 45 第45页/共67页 c 含水量和容水量 渗透液总的水含量与渗透液总量之比的百分数称含水量。渗 透液 中含水量超过某一极限时，渗透液出现分离、混浊、凝胶或灵 敏度 下降等现象，这一极限值称为渗透液的容水量。 渗透液含水量越小越好，渗透液容水量指标越高，抗水污染 能力 越强。 d 毒性 46 第46页/共67页 e 溶解性 f 腐蚀性能 综上所述，粘度、表面张力、接触角与清洗性能等 影响渗透液的灵敏度；闪点、燃点、电导性与化学 惰性，毒性等涉及操作者的安全及零件和设备的腐 蚀。 任何一种渗透液，不可能具备一切优良性能，也不 能只 用某一项性能来评价渗透液的优劣。 47 第47页/共67页 4 着色渗透剂 ⑴ 水洗型着色液 灵敏度太低，用在极少场合。 一种是水基的，另一种是自乳化的。 ⑵ 后乳化型着色液 ⑶ 溶剂去除型着色液 与速干式显象配合使用，灵敏 度较高。 着色渗透液灵敏度较低，不能用于探测临界疲劳 裂纹、应力腐蚀裂纹或晶间腐蚀裂纹等非常微小的 裂纹。 48 第48页/共67页 5 荧光渗透液 ⑴ 水洗型荧光液 (自乳化型荧光液) 分低、中、高灵敏度。 常用水洗型低灵敏度检查铝镁合金铸造件，批量螺拴、键槽、 齿 轮等零件。 容易受到水污染。 ⑵ 后乳化型荧光液 分标准灵敏度、高灵敏度、超高灵敏度。 用于表面光洁的，灵敏度要求较高的零件检查。 抗水污染能力强，也不易受酸或铬酸的影响。 49 ⑶ 溶剂去除型荧光液 第49页/共67页 3.2 去除剂 水、乳化剂和水、溶剂 3.2.1 乳化剂 分亲水和亲油两大类。 若乳化剂的浓度高，乳化能力强，乳化速度快，乳化时间难 以控 制且乳化剂拖带损耗大； 若浓度低，乳化能力弱，乳化速度慢， 乳 化时间常。应根据被检零件的大小、数量、表面光洁度等情况， 通 过试验来选择最佳浓度和时间。 乳化剂的性能 1 综合性能 外观能与渗透液明显区别；受少量水或渗透液污染不降低性 能； 第50页/共67页 乳化性能适中，乳化时间合理，容易操作；存储保管中，温度 50 3 化学性能 毒性：无毒。 容水性：应能允许混入5%的水含量。 与渗透液的相容性：应允许混入20%的渗透液而不变质。 51 第51页/共67页 2 物理性能 粘度：影响乳化时间，最短的乳化时间大于等于30s。 闪点：不低于50°C。 挥发性：应低。 闪点高，挥发性低，废液及去除污水的处理简便等。 3.2.2 溶剂去除剂 分类： 卤化型、非卤化型、特殊用途 性能要求： 溶解渗透液适度，去除时挥发适度，存储保管中 稳 定，不使金属腐蚀与变色，无不良气味，毒性小等。 一般多使用丙酮、乙醇、汽油或三氯乙烯等有机 溶剂。 52 第52页/共67页 3.3 显象剂 3.3.1 显象剂的种类、组分及特点 显象剂的种类： 干式显象剂 湿式显象剂 湿式显象剂包括：水溶式，水悬浮式，溶剂悬浮式(速干式)， 塑料薄膜式(干粉悬浮于树脂清漆中)。 1 干式显象剂－干粉显象剂 适用于螺纹及粗糙表面零件的荧光检验。干粉显象剂为白色 无机 粉末，如氧化镁、氧化锌、碳酸钙、氧化钛粉末等。一般与荧 光液 配合使用。 2 湿式显象剂 ( 1)水悬浮式显象剂 ：干粉悬浮于水中，加入润湿剂、分散剂、 第53 共制67页剂和防锈剂。 53 ( 2)水溶性湿式显象剂 显象粉溶解在水中，也加有润湿剂、分散剂、防锈剂和限制 剂等。 ( 3)溶剂悬浮式湿式显象剂 显象剂粉末加在挥发性的有机溶剂中配制而成。常用丙酮、 煤油 等，该类显象剂中也加有限制剂和稀释剂等。 该类显象剂通常装在喷罐中使用，并且常与着色液配合使用。 单就显象方法而言，该类显象剂灵敏度较高，因为显象剂中 的有 机溶剂有较强的渗透能力，能渗入到缺陷中，挥发过程中把缺 陷中 第54页/共67页 的渗透液带回到零件表面，故显象灵敏度高 54 3.3.2 显象剂的性能 1 综合性能 吸湿能力强，吸湿速度快，容易被缺陷处的渗透液所润湿 并吸出足量渗透液。 显象剂粉末颗粒细微，对零件表面有一定的粘附力，能在零 件表 面形成均匀的薄覆盖层，将缺陷显示的宽度扩展到足以用肉眼 看到 2 物理性能 颗粒度：应足够细，不大于3μm 干粉密度：松散时0 .075kg/l，包装状态0 . 130kg/l。 悬浮性：足够 3 化学性能 毒性、腐蚀性(F 、 Cl 、 S等)、温度稳定性、污染。 55 第55页/共67页 3.4 渗透探伤剂系统 3.4.1 渗透探伤剂系统的定义及同族组 1 渗透探伤剂系统 主要由渗透液、乳化剂、去除剂和显象剂所构成的特定组合 系统。 既要满足各自的要求，又要互容，达到检测缺陷的目的。 2 渗透探伤系统同族组 同族组：指完成一个特定的渗透探伤全部检验过程所必须的 一系 列材料，含渗透液、乳化剂、去除剂和显象剂。 渗透探伤时，必须采用同一厂家提供的同族组的产品，不同 56 族组 第56页/共67页 3 渗透探伤剂系统的选择原则 ( 1)同族组要求： ( 2)灵敏度要求 ( 3)根据被检工件状态进行选择 ( 4)价格、毒性、清洗性 ( 5)特殊性等 57 第57页/共67页 4 渗透检测工艺特点 4.1不同渗透检测方法的操作程序 ( 1)水洗型渗透检测法操作程序 58 第58页/共67页 ( 3)溶剂去除型渗透检测法操作程序 ( 2)后乳化型渗透检测法操作程序 59 第59页/共67页 4.2 各种渗透检测方法的优缺点和应用选择 着色法只需在白光或日光下进行，在没有电源的场合下 也能使用。荧光法孺要配备黑光灯和暗室，无法在没有 电源及暗室的场合下使用。 水洗着色法适于检查表面较粗糙的零件，操作简便，成 本较低。该法灵敏度较低，不易发现细微缺陷。水基渗 透液着色法适用于检查不能接触油类的特殊零件，但灵 敏度很低。后乳化型着色法具有较高灵敏度，适宜检查 较精密零件，但对螺栓，有孔、槽零件，以及表面粗糙 零件不适用。 溶剂去除型着色法应用较广，特别是使用喷罐，可简化 操作，适宜于大型零件的局部检验。 60 第60页/共67页 水洗型荧光法成本较低，有明亮的荧光，易于水洗，检 查速度快，适用于表面较粗糙零件，带有螺纹、键槽的 零件及大批量小零件的检查。但灵敏度较低，宽而浅的 缺陷容易漏检，光洁度高的零件重复检查效果差，水洗 操作时容易过洗，荧光液容易被水污染。后乳化型荧光 法具有极明亮的荧光，对细小缺陷检验灵敏度高，能检 出宽而浅的缺陷，重复检验效果好，但成本较高，因清 洗困难，不适用有螺纹、键槽及盲孔零件的检查，也不 适用于表面粗糙零件的检验。 溶剂去除型荧光法轻便，适用于局部检查，重复检查效 果好，可用于无水源场所，灵敏度较高，成本亦较高。 61 第61页/共67页 4.3渗透检测操作注意事项 ( l )预处理时，要在试件表面上造成充分的湿润条件， 以便形成渗透液的薄膜。要充分除去试件表面油脂、涂 料、锈蚀和水等影响渗透液渗透的障阻物。 ( 2 )根据渗透液的种类，试件的材质、预计缺陷种类 和大小以及渗透时的温度等来考虑确定适当的渗透时间。 正常的渗透温度范围为15 ~ 50 ℃ ，渗透时间不得少 于10 min 。 ( 3 )去除时，只需除去附着在试件表面的渗透液， 不要过度清洗，不要使缺陷中的渗透液流出。采用溶剂 清洗时，只能用蘸有溶剂的布或纸擦洗，且应沿一个方 向擦拭，不得往复擦拭，不得用清洗剂直接冲洗。 ( 4 )干式显像前进行第干62页燥/共时67页，要有合适的下燥温度， 62 4.4渗透检测的安全管理 渗透检测所用的检测剂，几乎都是油类可燃性物质。喷 罐式检测剂有时是用强燃性的丙烷气充装的，使用这种 检测剂时，要特别注意防火。它属于消防法规所规定的 危险品。因此，必须遵守有关法规规定的贮存和使用要 求。 渗透检测所用的检测剂一般是无毒或低毒的，但是如果 人体直接接触和吸收渗透液、清洗剂等，有时会感到不 舒服，会出现头痛和恶心．尤其是在密封的容器内或室 内检测时，容易聚集挥发性的气体和有毒气体，所以必 须充分地进行通风。使用有机溶剂，应根据有机溶剂预 防中毒的规则，限定工作场所空气有机溶剂的含量。 63 荧光法检测时，规定 6长3页 6围7页内的紫外线渗透检测的特点 渗透检测的优点和局限性概括如下： 1 ．渗透检测可以用于除了疏松多孔性材料外任何种类 的材料。 工程材料中，疏松多孔性材料很少。绝大部分 材料，包括钢铁材料、有色金属、陶瓷材料和塑料等都 是非多孔性材料。所以渗透检测对承压类特种设备材料 的适应性是最厂的。但考虑到方法特性、成本、效率等 各种因素，一般对铁磁材料工件首选磁粉探伤，渗透探 伤只是作为替代方法。但对非铁磁材料，渗透探伤是表 面缺陷检测的首选方法。 2 ．形状复杂的部件也可用渗透检测，并且一次操作就 可大致做到全面检测。 工件几何形状对磁粉探伤影响较 大，但对渗透探伤的 6响4页 6小7页。对因结构、形状、尺寸 64 3 . 同时存在儿个方向的缺陷，用一次检测操作就可完 成检测。 4 . 一般不需要大型的设备，可不用水、电。对无水 源、电源、或高空作业的现场，使用携带式喷罐着色渗 透探伤剂十分方便。 5 . 试件表面粗糙度影响大，检测结果往往容易受操作 人员水平的影响。 工件表面粗糙度值高会导致本底很高， 影响缺陷识别，所以表面粗糙度值越低，渗透检测效果 越好。由于渗透检测是手工操作，过程工序多，如果操 作不当，就会造成缺陷漏检。 6 ． 只能检测表面开口缺陷。 由渗透检测原理可知，渗 透液渗入缺陷并在清洗后能保留下来，才能产生缺陷显 示，缺陷空间越大，保留的渗透液越多，检出率越高。 第65页/共67页 65 7 ．检侧工序多，速度慢。 渗透检测至少包括以下步骤： 预清洗、渗透、去除、显像、观察。即使很小的工件， 完成全部工序也要20 一 30 min 。大型工件大面积渗 透检测是非常麻烦的工作。每一道工序，包括预清洗、 渗透、去除、显像，都很费时间。 8 ．检测灵敏度比磁粉探伤低。 从实际应用的效果评 价，渗透探伤的灵敏度比磁粉检测要低很多，可检出缺 陷尺寸大约要大3 一 5 倍。 9 ．材料较贵、成本较高。 最常用的携带式喷罐着色渗 透探伤剂，每套可探测的焊缝长度约为十多米。由于检 测工序多，速度慢，人工成本也是很高的。 1 0 ． 渗透检测所用的检测剂大多易燃有毒，必须采取 66 有效措施保证安全 6确6页 6操7页作安全，必须充分注意工 67 第67页/共67页 谢谢您的观看！

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