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1、第一章 渗透探伤概论1.1 渗透探伤的发展简史及现状一 渗透探伤是一种无损检测方法。五大常规检测方法之一，它与射线、超声波、磁粉和涡流探伤一起，并称为5种常规的无损检测方法。 是一种以毛细管作用原理为基础 用于检查表面开口缺陷的无损检测方法渗透探伤方法 用黄绿色荧光渗透液或红色非荧光渗透液渗入工件表面开口缺陷的缝隙中去，经清洗、施加显像剂、显像、观察。有效的表面检查方法由于渗透检测的独特优点，其应用遍及现代工业的各个领域。国外研究表明：渗透检测对表面点状和线状缺陷的检出率高于磁粉检测，是一种有效的表面检测方法。二渗透探伤简史。（分三个阶段） 1.利用铁锈检查裂纹。形成铁锈氧化物铁锈的多少。 2
2、.油和白色粉沫。 油将重滑油稀释在煤油中（渗透液）。 白白粉加酒精的悬浮液（显像液）。3.新阶段 19301949 20世纪四十年代，美国人 把着色颜料加到渗透液中，增加了裂纹显示颜色的对比度。 把荧光染料加到渗透液中，在暗室用黑光灯观察缺陷，提高渗透探伤灵敏度。1. 着色颜料渗透液着色对比度2. 荧光颜料渗透液渗透探伤灵敏度三渗透探伤工作质量及体系渗透探伤体系1. 人员资格 人员认证、资格水平；具有与职能相对应的等级。2. 仪器设备 仪器设备；渗透装置、乳化装置、显像装置。紫外灯。3. 探伤材料 渗透探伤剂；渗透剂、乳化剂、显像剂、去除剂。4. 探伤工艺 工艺方法；渗透、去处、显像、检查。5
3、. 环境条件 水源、电源、气源、暗室、光源。渗透探伤质量保证体系 工艺程序、设备检定、人员认证、质量手册，四国外渗透探伤的现状 五十年代前后，美国推出军方规范 MIL-I-6866 渗透探伤方法 MIL-I-25135 渗透探伤试验材料 六十年代后，自动生产线开始出现；水基渗透液和水洗法技术出现；对硫、氯、的控制；专职渗透剂公司出现。五我国渗透探伤技术的现状五十年代：煤油滑油的使用六十年代：荧光黄的采用七十年代以后:荧光染料YJP15出现、自乳化型和后乳化型荧光液的生产1.2渗透探伤的基础知识一工作原理：渗透剂在毛细管作用下，渗入表面开口缺陷内；在去处工件表面多余的渗透剂后，通过显像剂的毛细管
4、作用将缺陷内的渗透剂吸附到工件表面形成痕迹而显示缺陷的存在，这种探伤方法称为渗透探伤（检测）。二基本操作步骤；1、渗透：将一种含有（荧光或着色）染料的渗透液涂敷在工件表面上，在毛细管作用下，渗透液渗入表面开口缺陷中去。2、去除：去除工件表面多余的渗透液和干燥后；3、显像：再在工件表面涂上一层显像剂，缺陷中的渗透液在毛细管作用下重新被吸附到工件表面上来，从而形成放大的缺陷痕迹。4、观察：在黑光灯下（荧光法）或白光下（着色法）观察缺陷显示。见P3图三渗透探伤的分类： 1.根据渗透液的含染料成份分类：荧光渗透检测；着色渗透检测；荧光、着色渗透检测。2.根据渗透液的清洗方法：A水洗型渗透检测（含有一定
5、量乳化剂）；B亲油型后乳化型渗透检测；C溶剂去除型渗透检测；D亲水型后乳化型渗透检测。3. 根据显像剂类型分类：a干粉显像剂 用于荧光法 如：MgO2 b水溶解显像剂 c水悬浮显像剂d溶剂悬浮显像剂e自显像（没有显像剂，利用毛细管原理产生回渗）。表1 渗透检测方法分类渗透剂渗透剂的去除显像剂分类名 称方法名 称名 称荧光渗透检测着色渗透检测荧光、着色渗透检测ABCD水洗型渗透检测亲油型后乳化渗透检测溶剂去除型渗透检测亲水型后乳化渗透检测abcde干粉显像剂水溶解显像剂水悬浮显像剂溶剂悬浮显像剂自显像注：渗透检测方法代号示例: C-d 为溶剂去除型着色渗透检测(溶剂悬浮显像剂)。4. 根据渗透探
6、伤灵敏度等级分类：1级低灵敏度；2级中灵敏度；3级高灵敏度。不同灵敏度等级在镀铬试块上可显示的裂纹区位数应按表2的规定。表2 灵敏度等级灵敏度等级可显示的裂纹区位数1级122级233级35. 根据探伤缺陷是否穿透分类： 表面渗透探伤； 检漏渗透探伤（穿透性）。四渗透探伤的操作程序。见P5图五各种渗透探伤方法的优缺点1渗透探伤适用范围： .不受检测零件的化学成分限制； .不受检测零件结构限制； .不受缺陷形状、尺寸和方向的限制。不适用于： 不适用于检测表面吸收性零件或材料。（多孔性的材料如粉末冶金零件）。 不适用于检查因外来因素造成开口被堵塞的缺陷，例如经喷丸，喷砂处理的。渗透探伤优缺点：优点：
7、.不受零件的形状、大小、制件结构、缺陷方位的影响；（可检测各种材料：金属、非金属；磁性、非磁性；焊接、锻造、轧制等加工方法） 操作简单、费用比较低； .缺陷显示较直观，表面检测灵敏度高；（可发现：0.1m宽缺陷） .对工件可以一次检出各个方向的缺陷。缺点：.只能检出表面开口的缺陷； .只能检出缺陷的表面分布，难以确定缺陷的实际深度，因而很难对缺陷做出定量评价。检出结果受操作者的影响也较大。 不适用于检查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件；。2.各种探伤方法的优缺点：水洗型荧光渗透检测：优点：检测速度快、易水洗、有明亮的荧光。缺点：灵敏度低、宽而浅的缺陷易漏检易过洗。适用于：表面粗糙、带螺
8、纹、键槽的零件，大批量的小零件。后乳化型荧光渗透检测：优点：灵敏度高、适于检查宽而浅的缺陷，重复检验性好。缺点：成本高、清洗难，不适用于表面粗糙和有螺纹及键槽的零件。溶剂去除型荧光渗透检测：优点：1.不用水源；2.重复性好。缺点：易挥发成本高。适用于大零件的局部检查。不适用于粗糙表面零件。水洗型着色渗透检测：优点：适用于检查不能接触油类的工件，操作简单，成本低。缺点：不易发现微细缺陷，灵敏度低。适用：检查表面粗糙。后乳化型着色渗透检测：灵敏度高，易检查较精密零件。操作复杂。溶剂去除型着色渗透检测：优点：不需要水源和电源，操作简单。 缺点：成本高。适用于检测大型零件的局部检查。 不适用于大批量零
9、件的检查。六渗透探伤方法的选择基本原则：a.灵敏度；b.批量大小；c.表面状况；d.几何大小；e.水源、电源；f.成本；。 1细小裂纹、宽而浅裂纹和粗糙度低的选：后乳化型荧光和后乳化型着色渗透检测 2.疲劳裂纹，磨削裂纹选：后乳化型荧光和溶剂去除型荧光渗透检测 3.大批量小零件选用水洗型荧光和水洗型着色渗透检测(考虑检查速度，注意过清洗)； 4.大零件局部检查：溶剂去除型荧光和溶剂去除型着色渗透检测 5.零件表面粗糙度高，选用水洗型荧光和水洗型着色渗透检测（有利于清洗） 6.无水源、电源、暗室选用：溶剂去除型着色渗透检测1.3 PT、MT、ET的比较， 详见P5第二章 渗透探伤的表面化学基础2
10、.1分子运动与物体的内能2.2表面张力一自然界的三种物质形态。A气态；B.液态；C.固态。不同物质相接触，出现界面。有四种界面：1. 液气界面，（液体表面）；2. 液固界面；3. 固气界面，（固体表面）；4. 液液界面。二表面张力和表面张力系数：见P9表面张力：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。产生的原因：液体的分子之间相互作用力。表达式：f=L ；f：表面张力，：表示张力系数，L：活动边的边长表面张力系数定义：液面边界单位长度所具有的表面张力称为表面张力系数。一定成份、一定温度和压力下，有一定的表面张力系数。渗透探伤中要求表面张力系数越小越好。2.4润湿方法和接触角一 润
11、湿（或不润湿）现象 见P14水银放在玻璃板上不润湿； 水放在玻璃板上润湿。附着层：一方面受液体内部分子的吸引力；另一方面受固体分子的吸引力。F固引F液引 从而使液面变大的趋势而呈润湿现象。渗透探伤利用它的润湿现象。润湿作用与固、液、气三相有关系；润湿（广义）表面上的一种流体被另一种流体所取代的过程就是润湿。 （一般润湿指固体表面的气体被液体所取代称润湿），是分子力作用的结果。二 润湿方程和接触角: 见P14图28rs固、气界面张力，使液面铺开；rsL固、液界面张力，使表面收缩；rL液体的表面张力，使表面收缩；接触角三种界面张力平衡：rsrsL=rLCoS 经变换后：COS=角液、气、固三相交点
12、经液体内部到液气界面之间的夹角。润湿能力 表面张力f润湿能力 表面张力f（渗透液的渗透速度快，渗透能力）表面张力f和是确定渗透液的渗透能力高低的两个最主要的参数。（注意：并非表面张力f越小越好，必须在一定的范围内）。三 润湿的三种方式和四个等级 O900， 浸湿润湿； 1800 沾湿润湿； 00 铺展润湿。四个等级：=00 完全润湿； 0900 润湿； 9001800 不润湿； =1800 完全不润湿。 （水银能润湿锌）见P162.5弯曲液面的附加压强与毛细现象一 任意形状的弯曲液面下的附加压强 可由拉普拉斯公式表示:P=（+） R1、R2是任意曲面的主要曲率半径对于规则球面：由于R1=R2=
13、R，则有P=柱状液面：由于R2=R,R1 则有P=平面液面下的附加压强P=0，由于R二 毛细现象1. 圆柱形细管中的毛细现象。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，能够发生毛细现象的管子叫做毛细管。三 毛细管中的受力分析：见P191. 在润湿液体中，由于润湿的作用，靠近管壁的液面就会上升，形成凹面；2. 弯曲液面附加压强的作用；3. 表面张力f与h的关系f=L，f增加增加COS减少，h则：渗透液的渗透能力增加；4. 两平行板间的毛细现象。见P19四 渗透探伤中的毛细现象 表面点状缺陷（气孔等）利用毛细管作用； 表面条状裂纹（裂纹）利用平板间的毛细作用。1. 渗透液的渗透过程将渗透液渗入开口表面，利用了毛细现象。2. 显像过程将缺陷中的渗透液回渗到显像剂中，形成缺陷的显示痕迹，在显像过程中利用了毛细现象。所以渗透和显像过程都利用了毛细现象，固为显像剂中的颗粒可以形成许多毛细管，从而使缺陷中渗透剂由于毛细现象而回渗至工件表面。裂纹渗透探伤过程的解释见P21图218渗透液润湿毛细现象渗透弯液面产生附加压强P附（向下） 促进渗透当P附P气Po 时停止渗透。平衡时的关系式：Po+P=P气（P气气体的反压强）。
