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1、渗透检测,渗透检测,1 概述 2 渗透检测的物理化学基础 3 渗透检测的基本原理 4 渗透检测技术 5 渗透检测剂及设备 6 渗透检测探伤灵敏度因素 7 渗透检测显示图像分析 8 渗透检测应用及安全,1 概述,一、渗透检测： 是利用带有荧光染料（荧光法）或红色染料（着色法）的渗透剂的毛细作用，显示构件表面开口缺陷痕迹的无损检测方法。,着色法,荧光法,二、分类： 荧光渗透探伤和着色渗透探伤 三、适用范围： 用于除表面多孔性材料以外的各种金属、非金属、磁性、非磁性及零件表面开口缺陷的检查。如表面裂纹、气孔、缩孔等。,1、优点： 应用广泛，原理简明易懂，检查经济，设备简单，显示缺陷直观 ，并可以同时
2、显示各个不同方向的各类缺陷。 渗透探伤对大型工件和不规则零件的检查以及现场机件的检修检查，更能显示其特殊的优点。,四、特点：,2、缺点： 渗透探伤只能检查开口暴露于表面的缺陷，对埋藏于表皮层以下的缺陷是无能为力的。 另外还有操作工序繁杂等缺点。,2 渗透检测的物理化学基础,在液体表面上的分子受到向液体内部的合力，该力使液体表面向内收缩，这个合力就是表面张力( f )。,一、液体的表面张力,1. 表面张力:,液体表面层上的分子 ，一方面上部受气体分子的吸引力 ；,2. 产生的原因：,另一方面下部受液体分子的吸引力，称为内聚力。,由于内聚力比气体的吸引力大，所以合力不为零,合力方向指向液体内部,
3、这个合力就是表面张力( f ) 。 表面张力使液体表面层上的分子产生向液体内部运动趋势。,二、液体的润湿作用,接触角是指液体和固体间的界面与液体表面切线间的夹角（）。,1. 接触角：,如图，取液体与固体、气体三相分界点A分析。根据受力平衡可得：,接触角计算公式：,接触角计算公式：,2. 液体对固体的润湿程度 润湿程度：可以用它们的接触角的大小来表示。 接触角越大 ，液体对固体的润湿能力越小 。 90为液体对固体润湿。,润湿,不润湿,在固体与液体交界处有两种现象：润湿与不润湿。 1）固体被液体润湿：,3. 固体润湿与不润湿：,当 fsg fls 时，即 cos 0，固体被液体润湿，润湿程度随增大
4、而减小。,如水滴在玻璃板上会慢慢散开。,2）固体不被液体润湿： 当 fsg fls 时，即 cos 0，固体不被液体润湿。当= 180时，为完全不润湿。,如水银在玻璃板上收缩成银珠。,4. 润湿与表面张力： 内聚力大的液体，其表面张力系数也大，液体对固体的接触角也大, 液体对固体的润湿能力越小 。,润湿,不润湿,三、液体的毛细现象 当一根内径很细的玻璃管插入液体内时，由于液体对管子的润湿能力的不同，使得管内的液面高度会发生不同的变化。,若液体能够湿润管子，则液面在管内上升, 且形成凹形； 若液体对管子没有润湿能力，则管内的液面下降，且成为凸形弯曲。,液体的润湿能力越强，管内液面上升越高。这种细
5、管内液面高度的变化现象 , 就叫做液体的毛细现象。,四、表面活性剂及其作用 1. 表面活性剂 能降低某种液体表面张力的物质，叫做该液体的表面活性剂。 一种物质算不算表面活性剂，这是相对于液体而言的，不是绝对的。一般不加说明时，表面活性剂都是指的对水，这是因为水的表面活性剂用途极为广泛。,2. 表面活性剂的乳化作用 表面活性剂有润湿、乳化、起泡等多种作用，按其作用不同，可分为：润湿剂、乳化剂、起泡剂等。 1）乳浊液： 在两种互不相溶的液体在一起振荡，形成一种液体分散在另一种液体中的体系，这种体系叫乳浊液。,乳浊液是很不稳定，被分散的液滴会重新 聚集分层。 如:油和水的乳浊液，放置一定时间后会分层
6、。上层是油，下层是水，在分界线处有明显的接触膜。,2）乳化剂 要得到稳定的乳浊液必须加入类属表面活性剂的乳化剂。 如：在油水两层的液体中，加入钠肥皂作乳化剂进行振荡，油层变成细小的液滴(直径为0.1m- 50m)分散在水中，形成水包油型乳浊液，用油/水(O/W)表示。,同样是油和水的混合液体，如果，加入钙肥皂作乳化剂，可得到油包水型乳浊液，用水/油(W/O)表示。 此时水是分散相，油是连续相。,乳化剂：能使两种互不相溶的液体混合而生成稳定乳浊液的化学试剂即称乳化剂。 乳化剂是表面活性剂的一种，表面活性剂的分子一般由疏水基和亲水基两部分组成。,亲水基一端连着羟基、羰基等极性基团，这些基团对水和极
7、性分子有亲和作用。 疏水基一端连着烃基，对油和非极性分子有亲和作用。,当作乳化剂的表面活性剂被吸附在两种液体的界面时，亲水基朝向水层，疏水基朝向油层，这种定向排列的结果，使液滴表面(分散相)形成表面活性剂单分子保护膜。,这种保护膜具有一 定的机械强度，能够阻止液滴互相碰撞时聚集、增大和分层，这是乳化剂增大乳浊液稳定性的主要原因。 其次，是因为表面活性剂能降低液体的界面张力，不会因形成乳浊液时界面增大(和液体分层时相比)而增加体系的能量，使体系始终保持能量较低的稳定状态。,使两相互不相溶的液体形成一种分散体系的乳浊液的作用叫乳化作用。 由上可知：原来乳化剂能吸附在油-水界面上，起一种搭桥作用，使
8、两相转变不致突然。这样乳化剂分子不仅防止了两相互相排斥，而且把两相连接起来。,3）乳化作用,3. 表面活性剂分类 表面活性剂的分类有很多种方法，但最常用和最方便的方法是按离子类型分类。 1）离子型： 是指表面活性剂溶于水时，凡能生成离子的叫离子型表面活性剂； 离子型的还要按生成的离子种类再分成： 阳离子、阴离子和两性表面活性剂三类。,2）非离子型： 凡不能电离生成离子的叫非离子型表面活性剂。 从实际应用的情况看，作为洗涤、乳化使用的大多是阴离子和非离子型的。 如乳化剂平平加，乳化剂TX- 10，三乙醇胺油酸皂等。,1、荧光： 光随外光源存在而存在，当外光源停止照射后，经过极短的时间，物质的发光
9、就消失了。具有这种特征的发光就叫荧光。这种发光属于光激发光。 例如：当紫外线照射纳蒸气时，钠原子吸收能量从基态跃迁到激发态。而从激发态返回到基态时，将发射出荧光。,五、光激发光,荧光渗透液，在紫外线的照射下发出荧光。 这一现象的本质是： 外光源照射物质时，将其本身所具有的能量传递给物质的分子，而使物质分子处于受激态，分子从受激态返回正常 态时将放出能量，即发射出光来。,2、荧光渗透液发荧光,3 渗透检测的基本原理,渗透检测的基本原理是： 由于渗透液的润湿作用和毛细现象而进入表面开口的缺陷，随后被吸附和显像。,将渗透液喷涂在零件表面，零件的开口的缺陷看作是毛细管或毛细缝隙。由于采用的渗透液都是能
10、润湿零件的，因此渗透液在毛细作用下能渗入到缺陷中去。,一、渗透,施加渗透液,毛细作用,完成渗透后，用水或清洗溶剂将零件表面多余渗透剂清洗干净。清洗时间不能太长。,二、清洗,清洗渗透剂,由于微小缺陷缝隙中渗出的渗透剂数量很少，不便肉眼观察，通常采用增强的方法。这就是使用显像剂进行显像。,三、显像,显像过程也是利用渗透作用原理。 显像剂是一种细微粉末，当零件表面清洗完多余渗透剂后，在表面上敷散一层显像剂，根据毛细作用，缺陷中的渗透剂被吸出，形成一个放大的缺陷显示。,施加显像剂,毛细作用,1、着色法，可用眼直接看，对细小缺陷可借助放大镜观察。 2、荧光法，则要借助紫外光源的照射，以使荧光物质发出荧光
11、来观察。,四、观察,4 渗透检测技术,4.1 渗透检测基本过程,1、表面准备： 清洁被探工件，去除油污、氧化皮、锈蚀和油漆、焊药和飞溅物等表面脏物 。,2、渗透： 在被探伤工件表面施加渗透液。为使液体充满缺陷，必须保证有足够的渗透时间，一般要大于 10min。,3、 清洗： 去除多余渗透液，对于自乳化型渗透液，可用布擦后用清洗液清洗，对后乳化型渗透液，还要增加乳化剂的乳化工序，而后水洗干净。 这一过程越快越好，一般不能超过 5min，以防干燥或过洗。,4、显像： 施加显像剂，要求薄而均匀的涂层。,5、观察： 对着色法，可用眼直接看，对细小缺陷可借助放大镜观察。 对荧光法，则要借助紫外光源的照射
12、，以使荧光物质发出荧光来观察。,4.2 渗透检测种类,4.3 显像法种类,渗透检测可检查非松孔性材料的表面缺陷。 它不受构件的形状、大小、组织结构、化学成分以及缺陷方位的影响，广泛应用于黑色金属锻件、铸件、焊接件、机加工零件以及陶瓷、玻璃、塑料等构件表面开口性缺陷的检测。 复杂构件一次可查出几个方向的缺陷，但不能用于多孔性材料。,4.4 渗透检测方法的选择,实际选用时，应综合考虑： 1、零构件的大小、形状、数量、材质、表面光洁度； 2、预计缺陷的类型、要求的灵敏度； 3、检测场地的大小、经费，水、电、气的供应情况。,应选用同一制造厂生产的同一族组材料，这样才能达到满意的效果。 特别注意不要将不
13、同族组的同类材料混合在一起使用，这样会出现化学反应或使灵敏度下降。,4、进行某一种检测所用的一系列渗透材料：渗透剂、清洗剂和显像剂 ，称为一个族组。,总之，渗透检测方法的选择，须根据： 被检对象的特点、灵敏度要求；以及费用等多方面因素进行综合考虑。,注：F-荧光法;V-着色法;S-速干式; D-干式; W-湿式; N-不用显像剂 A-水洗型；B-后乳化型；C-溶剂去除型,渗透检测方法的选择指南,注：F-荧光法;V-着色法;S-速干式; D-干式; W-湿式; N-不用显像剂 A-水洗型；B-后乳化型；C-溶剂去除型,4.5 渗透检测工艺,1、水洗型渗透检测工艺流程,一、检测工艺流程,(2) 荧
14、光渗透液 干式显像或速干式显像 : 前处理渗透排液洗净干燥显像观察 (3) 荧光渗透液 无显像 : 前处理渗透排液洗净干燥观察,(1) 荧光渗透液 湿式显像 : 前处理渗透排液洗净显像干燥观察,(4) 着色渗透液 湿式显像 前处理渗透排液洗净显像干燥观察 (5) 着色渗透液 速干式显像 前处理渗透排液洗净干燥显像观察,(1)荧光渗透液湿式显像 前处理渗透排液乳化洗净显像干燥观察,2、后乳化型渗透检测工艺流程,(2)荧光渗透液干式显像或速干式显像 前处理渗透排液乳化洗净干燥显像观察 (3)着色渗透液湿式显像 前处理渗透排液乳化洗净显像干燥观察,(1) 荧光渗透液速干式显像 前处理渗透排液洗净显像
15、观察 (2) 着色渗透液速干式显像 前处理渗透洗净显像检查,3、溶剂除去型渗透检测工艺流程,前处理渗透洗净显像检查,溶剂除去型着色渗透液(速干式显像)工艺流程：,前处理,渗透,前处理渗透洗净显像检查,洗净1,洗净2,前处理渗透洗净显像检查,显像,检查,1、 前处理： 为得到良好检测效果，首要条件是使渗透液充分浸入缺陷内，预先消除可能阻碍渗透、影响缺陷显示的各种原因的操作称为前处理。 它是影响缺陷检出灵敏度的重要基本操作。,二、各检测程序中的操作方法介绍,（1）轻度的污物及油脂附着物（如重油、黄油等）等可用溶剂洗净液消除；,前处理操作方法：,（2）当有部分附着物时，如锈蚀、氧化皮、涂料等，它们可
16、以吸收渗透液，难以洗净，会影响缺陷显示图像清晰度及形成伪缺陷显示的原因，故必须使用溶剂或除锈剂除去。 （3）洗净后如缺陷内残留洗净液将阻碍渗透，故须彻底干燥。,2、 渗透： 渗透就是使渗透液吸入缺陷内部的操作。为达到充分渗透，必须在渗透过程中一直使渗透液充分覆盖受检表面。,渗透操作方法： （1）渗透液施用方法有浸渍法、刷涂法及喷附法，依据试件大小、形状及数量选用合适的施用方法。 （2）喷涂过渗透液的零件，经过一定时间（一般要大于 10min ），使微小缺陷缝隙中充分渗入渗透液。,（3）在渗透全过程中检测部位全表面必须充分为渗透液所覆盖，必要时可重复涂布 23 次，应根据气温变化适当调整渗透时间； 当气温在 0 以下时，宜用热风等将试件加热至 2030 。,3、排液： 渗透处理结束后，为易于洗净使试件表面剩余渗透液滴去的操作称为排液。,排液
