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1、渗 透 检 测(8学时)类别：岗位培训上海XX检测 钢结构部,编制人：XXX 审核人：XXX 批准人：XXX编制日期：2016年7月,1,课 程 大 纲,一、绪论 1、渗透检测简介 2、渗透检测材料和渗透检测方法分类 3、渗透检测的优点及局限性 4、渗透检测与其他方法的比较二、渗透检测的物理化学基础 1、表面张力和表面张力系数 2、润湿现象 3、毛细现象三、渗透检测系统 1、渗透剂 2、显像剂 3、去除剂,四、渗透检测设备、仪器和试块五、渗透检测方法六、渗透检测工艺七、渗透检测记录和报告,2,一、绪论 定义：渗透检测是一种以液体毛细管作用原理为基础的检查表面开口缺陷的无损检测方法.1.1、检测
2、原理：,将含有荧光染料或着色染料的渗透剂施加到工件表面上。由于毛细管作用，经过一定时间，渗透剂可以渗入表面开口缺陷中;去除工件表面多余的渗透剂，经干燥后，再在工件表面施涂吸附介质显像剂;同样在毛细作用下，显像剂将吸引缺陷中的渗透剂，即渗透剂回渗到显像剂中;在一定的光源下(黑光或白光)，缺陷处的渗透剂痕迹被显示(黄绿色荧光或鲜艳红色)，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。,3,1.2、检测步骤：,4,20世纪30年代,20世纪60、70年代,当今,煤油-白粉检测法美国研究人员将荧光染料加入渗透剂中，提高灵敏度，形成三大无损检测方法之一；,发展高峰，研制出可检测微米级宽度的表面裂纹，且基本无毒害；,渗
3、透检测应用成熟、大型规模化设备运用于检测中，形成自动化或半自动化检测线；,2、渗透检测的发展与现状,5,3、渗透检测方法的分类,6,3.1、根据渗透剂所含染料成分分类,根据渗透剂所含染料成分，渗透检测分为荧光渗透检测法、着色渗透检测法和荧光着色渗透检测法，简称为荧光法、着色法和荧光着色法三大类。,着色法,荧光法,7,3.2、根据渗透剂去除方法方类,根据渗透剂去除方法，渗透检测分为水洗型、后乳化型和溶剂去除型三大类。水洗型渗透法是渗透剂内含有一定量的乳化剂，工件表面多余的渗透剂可直接用水洗掉。有的渗透剂虽不含乳化剂，但溶剂是水，即水基渗透剂，工件表面多余的渗透剂也可直接用水洗掉，它也属于水洗型渗
4、透法。后乳化型渗透法的渗透剂不能直接用水从工件表面洗掉，必须增加一道乳化工序，即工件表面上多余的渗透剂要用乳化剂“乳化”后方能用水洗掉。溶剂去除型渗透法是用有机榕剂去除工件表面多余的渗透剂。,8,3.3、根据显像剂类型分类,根据显像剂类型，渗透检测分为干式显像法、湿式显像法两大类。干式显像法是以白色微细粉末作为显像剂，施涂在清洗并干燥后的工件表面上。湿式显像法是将显像粉末悬浮于水中(水悬浮显像剂)或溶剂中(溶剂悬浮显像剂)，也可将显像粉末溶解于水中(水溶性显像剂)。此外，还有塑料薄膜显像法;也有不使用显像剂，实现自显像的。,9,着色渗透检测法常用器材：,10,11,3.4.各分类方法渗透检测操
5、作的基本步骤,渗透检测一般应在冷热加工之后，表面处理之前以及工件制成之后进行。基本步骤见图1-2。后乳化型渗透检测分为亲油型后乳化渗透检测及亲水型后乳化渗透检测两种：,12,4、渗透检测工作质量及体系,13,渗透检测体系的灵敏度:指渗透检测体系发现缺陷大小的能力。渗透检测时，缺陷可供测量的尺寸是:缺陷长度;渗透检测显示的缺陷迹痕宽度比缺陷实际宽度大很多倍;渗透检测质量验收标准中，用于评定的是缺陷迹痕长度，它大于缺陷的实际长度。线状显示 非线状显示 渗透检测体系的分辨力:指渗透检测体系探测缺陷几何特性(尺寸、形状、位置)的能力。众所周知，缺陷迹痕宽度直接影响分辨力。渗透检测时，缺陷迹痕宽度随着显
6、像时间的延长，会变宽，使分辨力下降。,14,5、渗透检测的优点和局限性,优点：渗透检测可以检查金属(钢、耐热合金、铝合金、镁合金、铜合金)和非金属(陶瓷，塑料)工件的表面开口缺陷，例如，裂纹、疏松、气孔、夹渣、冷隔、折叠和氧化斑疤等。这些表面开口缺陷，特别是细微的表面开口缺陷，一般情况下，直接目视检查是难以发现的。渗透检测不受被检工件材质的限制。渗透检测可以检查磁性材料，也可以检查非磁性材料，可以检查黑色金属，也可以检查有色金属，还可以检查非金属。,15,渗透检测不受被检工件结构限制。渗透检测可以检查焊接件或铸件，也可以检查压延件和锻件，还可以检查机械加工件。渗透检测不受缺陷形状(线性缺陷或体
7、积型缺陷)、尺寸和方向的限制。只需一次渗透检测，即可同时检查开口于表面的所有缺陷。,局限性,1）渗透检测无法或难以检查多孔的材料，例如粉末冶金工件;2）不适用于检查因外来因素造成开口被堵塞的缺陷，例如工件经喷丸处理或喷砂，则可能堵塞表面缺陷的“开口”，见图1-3。3）难以定量的控制检测操作质量，多凭检测人员的经验、认真程度和视力的敏锐程度。,16,6、表面缺陷无损检测方法的比较,渗透检测、磁粉检测和涡流检测都属于表面缺陷无损检测方法，但其方法原理和适用范围区别很大，并且有各自独特的优点和局限性。所以无损检测人员应熟悉掌握这三种检测方法，并能根据工件材料、状态和检测要求，选择合理的方法进行检测。
8、如磁粉检测对铁磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的检测灵敏度，可发现微米级宽度的小缺陷，所以承压设备对铁磁性材料工件表面和近表面缺陷的检测宜优先选择磁粉检测，确因工件结构形状等原因不能使用磁粉检测时，方可使用渗透检测或涡流检测。,17,18,什么是渗透检测？原理，应用范围？,渗透剂和显像剂及其方法的分类？,优缺点？局限性？,小结：,1,2,3,19,第二章、渗透检测的物理化学基础,2.1 表面张力与表面张力系数2.2 润湿现象2.3 毛细现象 吸附现象 乳化作用2.4渗透检测中的光学基础知识,20,2.1 表面张力与表面张力系数,2.1.1.概念存在于液体表而，使液体表面收缩的力称为液体的
9、表面张力；表面张力实验示意图见图2-2：,式中，f-表面张力;m-所挂物体的质量;g-重力加速度;L-活动边AB(液面边界线)长度;-表面张力系数。,由上式可知，表面张力一般以表面张力系数表示，表面张力系数可定义为单位长度上的表面张力。它的作用方向与液体表面相切。表面张力系数是液体的基本物理性质之一，通常以毫牛顿/米或牛顿/米为单位。,21,一般而言，表面张力系数与液体的种类和温度有关。一定成分的液体，在一定的温度和压力下有一定的表面张力系数a值。不同液体，a值不同;同一液体，表面张力系数a随温度上升而下降;但有少数金属熔融液体的表面张力系数值随温度上升而增高，例如铜、锡等金属的熔融液体。容易
10、挥发的液体与不容易挥发的液体相比，其表面张力系数a更小。含有杂质的液体比纯净的液体的表面张力系数a要小。,22,液体分子间的相互作用力是表面张力产生的原因,综上所述，处于液体表面的分子受到一种垂直指向液体内部的压力，液体的表面越小，则受到这种压力的分子的数目就越少，系统的能量相应地就越低，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.表面分子间存在相互吸引的力。这样，就使得液体表面能够实现自行收缩。这些就是液体表面张力的产生机理。液体分子间的相互作用力(内聚力)是表面张力产生的根本原因。,23,2.2 润湿现象,2.2.1.润湿(或不润湿)现象 如果在玻璃板上放一滴水银
11、,它总是收缩成球形，能够滚来滚去而不润湿玻璃，这种现象就叫做不润湿现象。对玻璃来说，水银是不润湿液体，如果清洁的玻璃板放一滴水，它非但不收缩成球形，而且要向外扩展，形成一薄片，这种现象就叫做润湿现象。水是玻璃的润湿液体。,24,润湿作用是一种表面及界面过程。自最普遍的意义而言，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，而至少其中两相为流体。在一般实践中，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。因此，润湿现象是固体表面的结构与性质，固-液两相分子间相互作用等微观特性的宏观表现。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
12、把能增强水或水溶液取代固体表面空气的能力的物质称为润湿剂。,25,2.2.2.润湿方程和接触角,定量地讨论润湿间题需引入润湿方程和接触角的概念。如图2-8所示，将一滴液体滴在固体平面上，可有三种界面，即有液-气、固-气及固-液界面。与该三种界面一一对应，存在三个界面张力。液-气界面存在液体与气体的界面张力，即液体的表面张力L，它力图使液滴表面收缩。固-气界面存在固体与气体的界面张力s，它力图使液滴表面铺开。固-液界面存在固体与液体的界面张力SL，它力图使液滴表面收缩。液-固界面与界面处液体表面的切线所夹的角，称为接触角。接触角也可定义为液-固界面经过液体内部到液-气界面之间的夹角。,26,27
13、,在工程上，常用完全润湿、润湿、不润湿和完全不润湿四个等级，来表示不同的润湿性能。,28,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。例如水能润湿干净无油的玻璃，但不能润湿石蜡;水银不能润湿玻璃，但能润湿干净的锌块。固体材料表面粗糙，会导致角变化，角小于900时，表面粗化将使角变小;角大于900时，表而粗化将使角变大。渗透检测中，渗透剂对被检工件表面的良好润湿是进行渗透检测的先决条件。只有当渗透剂充分润湿被检工件表面时，才能渗入狭窄的缝隙;此外，还要求渗透剂能润湿显像剂，以便将缺陷内的渗透剂吸出从而显示缺陷。因此润湿性能是渗透剂的重要指标，综合反映了液体的表面张力和接触角两
14、种物理性能指标。润湿性好的渗透剂具有很小的接触角。,29,30,2.2.4.润湿(或不润湿)现象的产生机理,润湿(或不润湿)现象的产生，也是分子力作用的结果。前已叙述，当液体跟固体接触时，形成一层与固体接触的液体薄层，叫做附着层。附着层里的分子，一方面受液体内部分子的吸引，另一方面又受到固体分子的吸引。,如果固体分子间的引力比液体分子间的引力强，附着层内分子分布就比液体内部更密，分子间距较小，附着层里就出现相互推斥的力，这时液体跟固体接触的面积就有扩大的趋势，形成了润湿现象。相反，形成了不润湿现象。,如果在水溶液中加入适当的润湿剂，则其表面张力、固体与液体的界面张力和接触角都将发生变化(降低)
15、，使润湿性能也跟着发生变化。例如水不能润湿石蜡，但在水中加入适当的润湿剂后，水就能润湿石蜡。,31,2.3 毛细现象,拿一根很细的玻璃管，把它的一端插人装在玻璃容器里的水中。由于水能润湿管壁，所以可看到水在这根管子里上升，水呈凹面，并且高出容器的水面。管子的内径越小，它里面上升的水面也越高。如果把这根细玻璃管插人装在玻璃容器里的水银里，由于水银不能润湿管壁，所以发生的现象正好相反，管里的水银面呈凸面，并且比容器里的水银面低一些。管子的内径越小，它里面的水银面就越低，见图2一13。,32,缺陷深宽比,2.3.3.毛细现象中的液面高度,毛细管插在润湿液体中，由于润湿作用，靠近管壁的液面就会上升，形
16、成表面凹下，从而扩大液体表面。在弯曲液面的附加压强的作用下，液体表面向上收缩，而又成为平面。随后，润湿作用又起主导作用，靠近管壁的液面又向上升，重新形成表面凹下，而弯曲液面的附加压强又使其收缩成平面。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的液柱重量相等时，达到平衡，才停止上升。,33,LOREM IPSUM DOLOR,Lorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipisicing elit.,34,对于润湿液体，由于它跟毛细管内壁接触的附着层里存在着推斥力(详见润湿现象的产生机理)，使附着层内的液体沿管壁上升
17、引起液面的弯由凹面，液体表面变大;但是，表面张力的收缩作用要使液面减少，于是，管内液体随着上升，以减少液面的面积;当表面张力向上的拉力作用跟管内升高的液柱重量相等时，管内液体停止上升。,2014,反之，对于不润湿液体，由于附着层里存在着收缩力，使附着层里的液体沿管壁下降引起液面的弯曲凸面;但是，液体表面张力的收缩作用产生的附加压强，指向液体内部，对液体施加正压力，要使液面减少，于是，管内液体下降;如此循环，使液体下降一定距离，达到平衡。,2015,2013,毛细现象的发生是由表面层和附着层的特殊情况决定的，是附着层的收缩力或推斥力与表面张力共同作用的结果。,2.3.4.毛细现象的产生机理,35
18、,2.3.5.渗透检测中的毛细现象,1.渗透与毛细作用 渗透检测中，渗透剂对受检工件表面开口缺陷的渗透，实质是渗透剂的毛细作用。毛细作用的产生是由缺陷处渗透剂附着层的推斥力和渗透剂表面张力共同作用的结果。对被检工件而言，渗透剂是润湿液体，它与缺陷内壁接触的附着层里存在推斥力，使附着层里的渗透剂沿着缺陷内壁上升，引起渗透剂面的弯曲，形成凹面，液面表面变大;但是，表面张力的收缩作用使液面减少，于是缺陷内渗透剂随着上升，以减少液面的面积;当表面张力向上的拉力作用跟缺陷内升高的渗透剂液柱重量相等时，缺陷内渗透剂停止上升，达到平衡。,36,毛细作用，使渗透剂渗透到细小而清洁的裂纹中的速度比它渗透到宽裂纹
19、中速度更快。裂纹中如果含有某种污染物，则会使渗透剂表面张力减小，从而使毛细作用减弱。例如使用中的工件和被油与水污染过的疲劳裂纹，被腐蚀产物或其他氧化物所堵塞的应力腐蚀裂纹和晶间腐蚀裂纹就属这种情况，毛细作用明显减弱，渗透时间就需相对延长。,2.显像与毛细作用 显像是利用显像剂吸附从缺陷中回渗到受检工件表面的渗透剂，形成一个肉眼可见的缺陷显示。显像剂的显像过程同渗透剂的渗透过程一样，是由于毛细现象，来源于液体与固体表面分子间的相互作用力。,37,显像剂通常有两个基本功能:(1)吸附足量的从缺陷中回渗到工件表面的渗透剂。(2)通过毛细作用将渗透剂在工件表而横向展，使缺陷轮廓图形的显示扩大到足以用肉
20、眼可见。裂纹缺陷中的渗透剂，通过显像剂的吸附及扩展，裂纹缺陷显示尺寸可高达原来裂纹缺陷宽度的许多倍，有的甚至高达250倍左右。,38,2.3.6.渗透检测中的吸附现象,显像过程中，显像剂粉末吸附从缺陷中回渗的渗透剂，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，显像剂粉末是吸附剂，回渗的渗透剂是吸附质。显像剂粉末越细，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，所以，如果显像剂中含有常温下易挥发的溶剂，当溶剂在显像表面迅速挥发时，能大量吸热，从而促进了显像剂粉末对缺陷中回渗的渗透剂的吸附，加快了并且加剧了吸附现象，可提高显像灵敏度。,39,2.3.7.乳化
21、作用,如果在油水混合液中加入少量表面活性剂，油就会变成许许多多的微粒，分散于水中，呈乳状液，静置后也很难分层。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能够混合在一起的现象称乳化现象。具有乳化作用的表面活性剂称乳化剂。,1)乳化现象及乳化剂,2)乳化形式 乳状液是一种液体分散于另一种不相混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，乳状液之名即由此而得。乳状液中以液珠（一般如此，但也可以是其他形状）形式存在的那一相称为分散相，或称内相、不连续相;另一相是连成一片的，称为分散介质，或称外相、连续相。,40,41,2.4 渗透检测中的光学基础知识,2.8.1.可见光、黑光、和荧
22、光 光是一种电磁波。按照电磁波的频率(或波长)的高低排列起来形成电磁波谱，它们分别称为X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波与电视波。,42,第三章 渗透检测系统,3.1 渗透剂3.2 去除剂3.3 显像剂3.4 渗透检测剂系统,43,3.1 渗透剂,渗透剂是一种含有着色染料或荧光染料且具有很强的渗透能力的溶液.它能渗入表面开口的缺陷并以适当的方式显示缺陷的痕迹。渗透剂是渗透检测中使用的最关键的材料，其性能直接影响检测的灵敏度。,3.1.1.渗透剂的分类1.按染料成分分类 按渗透剂所含染料成分分类，可分为荧光渗透剂、着色渗透剂与荧光着色渗透剂三大类.有时也简称为荧光剂、着色剂、荧光着色
23、剂。荧光渗透剂中含有荧光染料，只有在黑光照射下.缺陷图像才能被激发出黄绿色荧光.观察缺陷图像在暗室内黑光下进行。着色渗透剂中含有红色染料，缺陷显示为红色。在白光或日光照射下观察缺陷图像。着色荧光剂中含有特殊染料.缺陷图像在白光或日光照射下显示红色，在黑光照射下显示黄绿色(或其他颜色)荧光。,44,2.按溶解染料的基本溶剂分类 按渗透剂中溶解染料的基本溶剂分类，可将渗透剂分为水基渗透剂与油基渗透剂两大类。水基渗透剂以水作溶剂，水的渗透能力很差，但是加入特殊的表面活性剂后，水的表面张力降低，润湿能力提高，渗透能力大大提高。油基渗透剂中基本溶剂是“油”类物质，例如航空煤油、灯用煤油、5#机械油、20
24、0#溶剂汽油等。油基渗透剂渗透能力很强，检测灵敏度较高。水基渗透剂与油基渗透剂相比，润湿能力仍然较差，渗透能力仍然较低，因此，检测灵敏度也较低。,45,3.按多余渗透剂的去除方法分类 按多余渗透剂的去除方法分类.可将渗透剂分为水洗型渗透剂、后乳化型渗透剂与溶剂去除型渗透剂三大类。水洗型渗透剂分为两种:一种是以水为基本溶剂的水基渗透剂，使用这种渗透剂时，可以直接用水清洗去除工件表面多余的渗透剂;另一种是以油为基本溶剂的油基渗透剂，但加有乳化剂而组成自乳化型渗透剂。自乳化型渗透剂中.因为含有一定数量的乳化剂。所以工件表面多余的渗透剂也可以直接用水清洗去除。,后乳化型渗透剂中不含有乳化剂，工件表面多
25、余的渗透剂需要用乳化剂乳化后，才能用水清洗去除掉。根据乳化形式不同，后乳化型渗透剂又分为亲油型后乳化渗透剂与亲水型后乳化渗透剂两种。使用溶剂去除型渗透剂时，可用有机溶剂将工件表面多余的渗透剂擦除。,46,4.按灵敏度水平分类 按渗透检测灵敏度水平分类，可将渗透剂分为很低、低、中、高与超高五类。水洗型荧光渗透剂通常有低、中与高灵敏度水平等，后乳化型荧光渗透剂通常有中、高与超高灵敏度水平等，着色渗透剂通常有低、中灵敏度水平等。,47,3.1.3.渗透剂的性能,1.渗透剂的综合性能渗透力强，容易渗人工件的表面缺陷。荧光渗透剂应具有鲜明的荧光，着色渗透剂应具有鲜艳的色泽。清洗性好，容易从工件表面清洗掉
26、。润湿显像剂的性能好，容易从缺陷中被显像剂吸附到工件表面，而将缺陷显示出来。无腐蚀，对工件和设备无腐蚀性。稳定性好，在日光(或黑光)与热作用下，材料成分和荧光亮度或色泽能维持较长时间。毒性小。此外，检测钛合金与奥氏体钢材料时，要求渗透剂低氯低氟;检测镍合金材料时，要求渗透剂低硫;检测与氧、液氧接触的工件时，要求渗透剂与氧不发生反应，呈现化学惰性。,48,2.渗透剂的物理性能,表面张力与接触角 表面张力用表面张力系数表示。接触角则表征渗透剂对工件表面或缺陷的润湿能力。表面张力与接触角是确定渗透剂是否具有高的渗透能力的两个最主要的参数。,黏度 渗透剂的黏度与液体的流动性有关。它是流体的一种液体特性
27、，是流体分子间存在摩擦力而互相牵制的表现。渗透剂性能用运动黏度来表示，运动黏度的法定计量单位名称是二次方米每秒，符号是m2/s。,49,密度 液体的密度越小，上升高度值越大，渗透能力越强。液体的密度一般与温度成反比，温度越高密度值越小，渗透能力也随之增强。挥发性 挥发性可用液体的沸点或液体的蒸气压来表征。易挥发的渗透剂在滴落过程中易干在工件表面上，给水洗带来困难;易千在缺陷中，不能回渗至工件表面而难以形成缺陷显示。易挥发的渗透剂，着火的危险性大，毒性材料还存在安全问题。综上所述，渗透剂不易挥发较好。但是，渗透剂必须有一定的挥发性。一般，在不易挥发的渗透剂中加进一定量的挥发性液体。这样，渗透剂在
28、工件表面滴落时，挥发成分挥发掉，染料浓度得以提高，有利于缺陷检出。提高了检测灵敏度。,50,闪点和燃点 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。刚刚出现闪光现象时，液体的最低温度称为闪点。燃点是指液体加热到能被接触的火焰点燃并能继续燃烧时的液体的最低温度。对同一液体而言，燃点高于闪点。闪点低，燃点也低，着火危险性也大。液体的可燃性，一般资料指的就是该液体的闪点。电导性 手工静电喷涂渗透剂时，喷枪提供负电荷给渗透剂，试验件保持零电位，故要求渗透剂具有高电阻，避免产生逆弧传给操作者。,51,3.3 显像剂,显像剂是渗透检测
29、中的另一关键材料，它的作用在于:通过毛细作用将缺陷中的渗透剂吸附到工件表面上形成缺陷显示;将形成的缺陷显示在被检表面上横向扩展，放大至人眼可见;提供与缺陷显示较大反差的背景，以利于观察。,3.3.1.显像剂的分类及组成1.干式显像剂干粉显像剂 干粉显像剂为白色无机物粉末，如氧化镁、碳酸钠、氧化锌、氧化钛粉末等。干粉显像剂一般与荧光渗透剂配合使用，适用于螺纹及粗糙表面工件的荧光检验。干粉显像剂粉末应是轻质的、松散的及干燥的，粉末应细微，尺寸不应超过1-3m;应有较好的吸水吸油性能，容易被缺陷处微量的渗透剂润湿，能把微量的渗透剂吸附出;应吸附在干燥工件表面上，并仅形成一层显像粉薄膜。在黑光下不应发
30、荧光，对工件和存放容器不应腐蚀，且无毒。干粉显像剂的一个明显缺点是有严重的粉尘。,52,2.湿式显像剂(1)水悬浮显像剂 水悬浮显像剂是干粉显像剂按一定比例加入到水中配制而成。一般是每升水中加进30-100g的显像剂粉末。显像剂粉末不宜太多，也不宜太少，太多会造成显像剂薄膜太厚，遮盖显示，太少将不能形成均匀的显像剂薄膜。显像剂中加有润湿剂，是为改善与工件表面的润湿性，保证在工件表面形成均匀的薄膜。加有分散剂，是为防止沉淀和结块。加有限制剂，是为防止缺陷显示无限制的扩散，保证较好的分辨力。加有防锈剂，是为防止显像剂对工件和存放容器的锈蚀。水悬浮显像剂一般呈弱碱性，它对钢工件一般不腐蚀，但长时间残
31、留在铝镁工件上，会对其产生腐蚀，并出现腐蚀麻点。该类显像剂不适用于水洗型渗透检测剂体系中，要求工件表面有较高的光洁度。,53,(2)水溶解显像剂 水溶解显像剂是将显像剂结晶粉末溶解在水中而制成，添加有润湿剂、分散剂、防锈剂及限制剂等。它克服了水悬浮显像剂易沉淀、不均匀和可能结块的缺点;还具有清洗方便、不可燃、使用安全等优点;但由于显像剂结晶粉末多为无机盐类，白色背景不如水悬浮显像剂;另外，该类显像剂也不适用于水洗型渗透检测剂体系，同时要求工件表面有较低的粗糙度值。,（3）溶剂悬浮显像剂 是将显像剂粉末加在挥发性的有机溶剂中配制而成。常用的有机溶剂有丙酮、苯及二甲苯等。该类显像剂中也加有限制剂及
32、稀释剂等。常用的限制剂有火棉胶、醋酸纤维素、过氯乙烯树脂等;稀释剂是用以调整显像剂的黏度，并溶解限制剂的。该类显像剂通常装在喷罐中使用，而且与着色渗透剂配合使用。,54,就显像方法而论，该类显像剂灵敏度较高，因为显像剂中的有机溶剂有较强的渗透能力，能渗入到缺陷中去，挥发过程中把缺陷中的渗透剂带回到工件表面，故显像灵敏度高。另外，有机溶剂挥发快，缺陷显示扩散小，显示轮廓清晰，分辨力高。由于着色渗透检测显像需要足够厚但又不至于掩盖显示的均匀覆盖层，以提供白色的对比背景，所以用于着色渗透检测的显像剂粉末应是白色微粒。荧光渗透检测时，由于在黑光灯下不可能看见有多少显像剂已涂附在试件上。所以显像剂粉末可
33、以是无色透明微粒，不用施加溶剂悬浮显像剂，可用干粉显像剂。,55,3.塑料薄膜显像剂 塑料薄膜显像剂主要由显像剂粉末和透明清漆(或者胶状树脂分散体)所组成，可剥下作永久记录。,56,二.显像剂的性能,1.显像剂的综合性能 吸湿能力要强，吸湿速度要快，能很容易被缺陷处的渗透剂所湿润并吸出足量渗透剂。显像剂粉末颗粒细微，对工件表面有一定的黏附力，能在工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。用于荧光法的显像剂应不发荧光，也不应有任何减弱荧光的成分。而且不应吸收黑光。用于着色法的显像剂应与缺陷显示形成较大的色差，以保证最佳对比度。对着色染料无消色作用。对被检工件和存放容器不腐
34、蚀，对人体无害。使用方便，易于清除，价格便宜。,57,2.显像剂的物理性能,1)颗粒度 显像剂的颗粒应研磨得很细口如果颗粒过大，微小的显示就显现不出来。这是由于渗透剂只能润湿粒度较细的球状颗粒所致。显像剂颗粒如果不能被渗透剂所润湿，则从检验表面就观察不到缺陷显示。2)干粉显像剂的密度 松散状态:密度小于0.075 g/cm3，每升质量75g以下。包装状态:密度小于0.13 gcm3，每升质量130 g以下。干粉显像剂的颗粒度应不超过1-3m。3)水悬浮或溶剂悬浮显像剂的沉淀速率 显像剂粉末在水中或溶剂中的沉淀速度称沉淀速率。细小粉末沉淀慢，粗的沉淀快，粗细不均的沉淀得不均匀。为确保悬浮性好，应
35、选用细微均匀的显像剂粉末。,58,4.4渗透检测剂系统,一.渗透检测剂系统的定义及同族组 渗透检测剂系统指由渗透剂、去除剂和显像剂所构成的特定组合系统。系统中每种材料不仅需要满足各自特定的要求，而且作为一个整体，还需要做到系统内部相互兼容，最终要满足达到整个系统的目标检测表面开口缺陷。所谓“同族组”是指完成一个特定的渗透检测过程所必须的完整的一系列材料，含渗透剂、去除剂及显像剂。,59,由渗透剂、去除剂和显像剂所构成的渗透检测剂系统，原则上必须采用同一厂家提供的、同族组的产品，不同族组的产品不能混用。否则，可能出现渗透剂、去除剂和显像剂等材料各自都符合规定要求，但它们之问不兼容，最终使渗透检测
36、无法进行。如确需混用，则必须通过验证，确保它们能相互兼容且有所要求的检测灵敏度。,60,二.渗透检测剂系统的选择原则,1)同族组要求:渗透检测剂系统应同族组。2)灵敏度应满足检测要求。不同的渗透检测材料组合系统，其灵敏度不同，一般后乳化型灵敏度比水洗型高，荧光渗透剂灵敏度比着色渗透剂高。在检测中，应按被检工件灵敏度要求来选择渗透检测材料组合系统。当灵敏度要求高时，例如疲劳裂纹、磨削裂纹或其他细微裂纹的检测，可选用后乳化型荧光渗透检测系统。当灵敏度要求不高时，例如铸件，可选用水洗型着色渗透检测系统。应当注意，检测灵敏度越高，其检测费用也越高。因此，从经济上考虑，不能片面追求高灵敏度检测，只要灵敏
37、度能满足检测要求即可。,61,3)根据被检工件状态进行选择。对表面光洁的工件，可选用后乳化型渗透检测系统。对表面粗糙的工件，可选用水洗型渗透检测系统。对大工件的局部检测，可选用溶剂去除型着色渗透检测系统。4)在灵敏度应满足检测要求的条件下，应尽量选用价格低、毒性小、易清洗的渗透检测材料组合系统。,62,5)渗透检测材料组合系统对被检工件应无腐蚀。如铝、镁合金不宜选用碱性渗透检测材料，奥氏体不锈钢、钛合金等不宜选用含氟、氯等卤族元素的渗透检测材料。6)化学稳定性好，能长期使用，受到阳光或遇高温时不易分解和变质。7)使用安全，不易着火。如盛装液氧的容器不能选用油溶性渗透剂，而只能选用水基型渗透剂，
38、因为液氧遇油容易引起爆炸。,63,我国研制HD型着色渗透检测剂及SM-1型低毒型着色渗透检测剂均属溶剂去除型着色渗透检测剂，它们由红色着色渗透剂、溶剂去除剂及显像剂组成。以喷罐成套出售。,近年来，我国渗透检测剂有较大进展，有的渗透剂的性能达到国外某些同类产品的水平。但品种仍然不全，要达到系列化和标准化，还有待进一步努力。下面各表介绍我国研制的渗透检测剂。,4.5国内渗透检测剂简介,64,65,66,67,68,渗透剂分类方法有哪几种?各分为哪几类?其主要特点。,乳化剂的成分有哪些?各起什么作用?,显像剂分哪几类?各类显像剂的主要组分是什么?各组分的作用是什么?,小结：,1,2,3,什么叫渗透检
39、测剂系统?对渗透检测剂系统的基本要求是什么?,4,渗透检剑剂系统的选择原则是什么?,5,69,第五章 渗透检测设备、仪器和试块,5.1 便携式设备5.2 固定式设备5.3 检验场地及光源5.4 测量设备5.5 渗透检测试块,70,5.1 便携式设备,渗透检测剂(包括渗透剂、去除剂和显像剂)，通常装在密闭的喷罐内使用。喷罐一般由盛装容器和喷射机构两部分组成。典型结构如图5-1所示。,71,压力喷罐内盛装溶剂悬浮显像剂或水悬浮湿式显像剂时.喷罐内均有数个弹子(图中未示出)。使用前，应充分摇晃弹子.通过弹子的运动，使沉淀的固体显像剂粉末重新悬浮起来，重新成为细微颗粒均匀分布状。使用喷罐应注意的事项:
40、喷嘴应与工件表面保持一定的距离，太近会使检测剂施加不均匀;喷罐不宜放在靠近火源、热源处，以防爆炸;处置空罐前，应先破坏其密封性。,72,5.3 检验场地及光源,一.检验场地 检验场地必须为目视评价渗透检测结果提供一个良好的环境。着色渗透检测时，检验场地内白光照明应使被检工件表面照度不低于1000 lx.荧光渗透检测时，应有暗室。暗室里的白光强度应不超过20lx。暗室内装有标准黑光源，备有便携式黑光灯，以便检查工件的深孔等部位。暗室中黑光强度要足够，一般规定距离黑光灯380mm处，其黑光强度应不低于1000w/cm2。暗室内还应备有白光照明装置，作为一般照明和在白光下评定缺陷用.,73,二.检测
41、光源,1.白光灯 着色渗透检测用日光或白光照明，光的照度应不低于1000lx。在没有照度计测量的情况下，可用80w日光灯在1m远处的照度为500lx作为参考.,74,2.黑光灯,黑光灯的结构及工作原理：荧光检测需要中心波长为365 nm的黑光来激发荧光渗透剂产生荧光。黑光光源一般采用水银石英灯，其结构如图5-12所示，水银石英灯也称黑光灯。,75,LOREM IPSUM DOLOR,黑光灯外壳直接用深紫色玻璃制成，又称黑光屏蔽罩。这种玻璃设计制造成能阻挡可见光和短波黑光通过，而仅让波长为330-390 nm的黑光通过。该波长范围的黑光对人眼几乎是无害的。,76,LOREM IPSUM DOLO
42、R,(2)黑光灯与镇流器的串接：黑光灯需串接镇流器才能使用，具体接线图见图5-14,77,黑光灯点燃并稳定工作后，石英内管中的水银蒸气压力很高。在这种状态下关闭电源，在断电的一瞬间，镇流器上产生一个阻止电流减小的反电动势，这个反电动势加到电源电压上，使得在断电的一瞬间，两主电极之间电压高于电源电压。此时，由于石英内管中水银蒸气压力很高，会造成黑光灯处于瞬时击穿状态，缩短黑光灯的使用寿命。每断电一次，灯的寿命大约缩短3h。因此，要尽量减少不必要的开关次数。通常，每个工作班只开关一次，即黑光灯开启后，直到本班不再使用才关闭它。,78,黑光灯所发射出的光谱范围很宽。除了黑光以外，尚有可见光和红外线。
43、波长在390nm以上的可见光会在工件上产生不良的衬底使荧光显示不鲜明.330nm以下的短波黑光会伤害人的眼睛。所以，黑光灯所选用的起滤光作用的深紫色玻璃，应只允许通过330-390 nm波长的光。,79,5.5 渗透检测试块,试块是指带有人工缺陷或自然缺陷的试件。它是用于衡量渗透检测灵敏度的器材。也称灵敏度试块。,80,一.铝合金淬火试块(A型试块),81,铝合金碎火试块中心因有一道沟槽，所以试块被分为两半。它适合于两种不同的渗透检测剂在互不污染的情况下进行灵敏度对比试验，也适合于同一种渗透检测剂的某一不同操作工序的灵敏度对比试验。例如不同温度下的渗透检测灵敏度对比试验。这种试块的优点是制作简
44、单且经济。在同一试块上能提供各种尺寸的裂纹，并且形状近似于自然裂纹，因此，适合于对渗透检测剂进行综合性能比较。缺点是由于加热急冷，所产生的裂纹尺寸不能控制，多次使用后再现性不良;同时，裂纹尺寸太大，难以用于中高或超高灵敏度渗透检测剂的性能鉴别。,82,二.不诱钢镀铬辐射状裂纹试块(B型试块),不锈钢镀铬辐射状裂纹试块又称B型试块，具本规格尺寸见图5-20.,83,LOREM IPSUM DOLOR,这种试块主要用于校验操作方法和工艺系统灵敏度。试块不像铝合金淬火试块可分成两半进行比较试验，通常与塑料复制品或照片对照使用。在每个工作班开始时，先将该试块按正常工序进行处理，观察辐射状裂纹显示情况.
45、如果和复制品或照片一致，则可认为设备和材料正常.,84,三.黄铜板镀镍铬层裂纹试块(C型试块),85,黄铜板镀镍铬层裂纹试块的优点是，通过控制镀层厚度可以控制裂纹深度，改变弯曲的程度可以控制裂纹宽度。尽管事实上，操作起来仍有难度。另一个优点是裂纹的尺寸很小，可作为高灵敏度渗透检测剂的性能测定，而且不易堵塞，可以多次重复使用。其缺点是镀层形成光滑镜面使渗透检测剂易于洗去，与实际工件表面状况差异较大，制作也比较困难。黄铜板镀镍铬层裂纹试块主要用于鉴别各类渗透检测剂性能和确定灵敏度等级。,86,第六章 渗透检测方法,6.1 水洗型渗透检测法6.2 后乳化型渗透检测法6.3 溶剂去除型渗透检测法6.4
46、 特殊的渗透检测方法6.5 渗透检测方法的选用,87,6.1 水洗型渗透检测法,水洗型渗透检测法是广泛使用的渗透检侧方法之一，它包括水洗型着色渗透检恻法及水洗型荧光渗透检测法两种。其检测程序见图6-1.,88,2.检验大体积或大面积的工件；,2012,3.检验开口窄而深的缺陷;,2013,4.检验表面很粗糙（例如砂型铸造)的工件;,2014,5.检验螺纹工件和带有键槽的工件。,2015,2011,1.灵敏度要求不高；,一.水洗型渗透检侧法适用的范围,89,工件的状态不同，缺陷种类不同，所需渗透时间不同。表6-1列出了水洗型荧光渗透检测推荐的渗透时间，也可供水洗型着色渗透检测时参考。实际渗透时间
47、，需根据所用渗透剂型号，检验灵敏度要求或渗透剂制造厂推荐的渗透时间来具体制定;实际渗透时间还与渗透温度有关，当渗透温度改变较大时，应通过试验确定.,90,91,不同的材料和不同的缺陷，不仅渗透时间不同，而且显像时间也不同。表6-2列举出某些材料及缺陷的一般显像时间，可供参考。,92,水洗型渗透检测法所用渗透剂为水洗型渗透剂，一般不使用水悬浮式水溶解湿式显像剂;对于着色法一般不用干式和自显像，因为这两种显像方法均不能形成白色背景，对比度低，故灵敏度也较低。,93,二.水洗型渗透检测法的优缺点,1.水洗型渗透检测法的优点 1）表面多余的渗透剂可以直接用水去除，相对于后乳化型渗透检测方法，具有操作简
48、便，检验费用低等优点。2）检测周期较其他方法短。能适应绝大多数类型的缺陷检测。如使用高灵敏度荧光渗透剂，可检出很细微的缺陷。3）较适合于表面粗糙的工件检测，也适用于螺纹类工件、窄缝和工件上的销槽、盲孔内缺陷等的检测。,94,2)重复检测时，再现性差，故不宜在复检的场合下使用。,2012,3)如清洗方法不当，易造成过清洗，例如，水洗时间过长、水温偏高或水压过大，都可能会将缺陷中的渗透剂清洗掉，降低缺陷的检出率。,2013,4)渗透剂的配方复杂。,2014,5)抗水污染的能力弱。特别是渗透剂中的含水量超过容水量时，会出现混浊、分离、沉淀及灵敏度下降等现象。,2015,2011,2016,6)酸的污
49、染将影响检测的灵敏度，尤其是酸和铬酸盐的影响很大。这是因为酸和铬酸盐在没有水存在的情况下，不易与渗透剂的染料发生化学反应，但当水存在时，易与染料发生化学反应，而水洗型渗透剂中含有乳化剂，易与水相混溶，故酸和铬酸盐对其影响较大。,1)灵敏度相对较低，对浅而宽的缺陷容易漏检。,2.水洗型渗透检测法的缺点,95,6.2后乳化型渗透检测法,后乳化型渗透检测法也是广泛使用的渗透检测方法之一。这种方法除了多一道乳化工序外，其余与水洗型渗透检测程序完全一样;这种方法也包括后乳化型着色渗透检测法及后乳化型荧光渗透检测法两种。其中亲水型后乳化渗透检测程序见图6-2.,96,渗透时间控制很关键，表6-3列出了后乳
50、化型荧光渗透检测法推荐的渗透时间，也可供后乳化型着色渗透检测法参考。,97,一.后乳化型渗透检测法适用范围,1.表面阳极化工件，镀铬工件及复查工件;2.有更高检测灵敏度要求的工件;3.被酸或其他化学试剂污染的工件，而这些物质会有害于水洗型渗透检测剂;4.检验开口浅而宽的缺陷;5.被检工件可能存在使用过程中被污物所污染的缺陷;6.应力或晶界腐蚀裂纹类缺陷(使用最高灵敏度渗透检测剂);7.磨削裂纹缺陷;8.灵敏度可控，以便在检测出有害缺陷的同时，非有害缺陷不连续能够被放过。,98,二.优缺点,1.后乳化型渗透检测法的优点1)具有较高的检测灵敏度。这是因为渗透剂中不含乳化剂，有利于渗透剂渗入表面开口
