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1、毕毕 业业 设设 计计 报报 告告 摘摘 要要渗透探伤是无损检测的常规方法之一。渗透探伤 Penetrant Testing, 是利用毛细现象检 查材料表面缺陷的一种无损检验方法。20 世纪初，最早利用具有渗透能力的煤油检查机车 零件的裂缝。到 40 年代初期美国斯威策 (R.C.Switzer)发明了荧光渗透液。这种渗透液在 第二次世界大战期间，大量用于检查军用飞机轻合金零件，渗透探伤便成为主要的无损检 测手段之一，获得广泛应用。 关键词：渗透探伤 渗透检测剂 渗透检测流程1、 引言渗透检测(penetrant testing,缩写符号为 PT） ，又称渗透探伤，是一种以毛细作用原理为 基础
2、的检查表面开口缺陷的无损检测方法。这种方法是五种常规无损检测方法（射线检测、 超声波检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测）中一种，是一门综合性科学技术。 同其他无损检测方法一样，渗透检测也是以不损坏被检测对象的使用性能为前提，运 用物理、化学、材料科学及工程学理论为基础，对各种工程材料、零部件和产品进行有效 的检验，借以评价它们的完整性、连续性、及安全可靠性。渗透检测是产品制造中实现质 量控制、节约原材料、改进工艺、提供劳动生产率的重要手段，也是设备维护中不可或缺 的手段。 着色渗透检测在特种设备行业及机械行业里应用广泛。特种设备行业包括锅炉、压力 容器、压力管道等承压设备，以及电梯、起重机械、
3、客运索道、大型游乐设施等机电设备。 荧光渗透检测在航空、航天、兵器、舰艇、原子能等国防工业领域中应用特别广泛。 2、 渗透检测基本原理渗透检测是基于液体的毛细作用（或毛细现象）和固体染料在一定条件下的发光现象。渗透检测的工作原理是：工件表面被施涂含有荧光染料或者着色染料的渗透剂后，在毛细 作用下，经过一定时间，渗透剂可以渗入表面开口缺陷中；去除工作表面多余的渗透剂， 经过干燥后，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
4、。 3、 渗透检测适用范围渗透检测可广泛应用于检测大部分的非吸收性物料的表面开口缺陷，如钢铁，有色金属， 陶瓷及塑料等，对于形状复杂的缺陷也可一次性全面检测。主要用于裂纹、白点、疏松、 夹杂物等缺陷的检测无需额外设备。 4、 渗透检测种类、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。渗透剂内含有荧光物质，缺陷 图像在紫外线能激发荧光的为荧光法。渗透剂内含有有色染料，缺陷图像在白光或日光下 显色的为着色发。荧光着色法兼备荧光和着色两种方法的特点，缺陷图像在白光或日光下 能显色，在紫
5、外线下又能激发出荧光。、根据渗透剂去除方法分类 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以直接用水洗掉。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溶剂去除工件表面多余的渗透剂。 、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
6、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） ，也可将现象粉溶解于水中（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。 5、渗透检测优缺点优点 渗透检测特别适合野外现场检测，因其可以不用水电。渗透检测虽然只能检测表面开 口缺陷，但检测却不受工件几何形状和缺陷方向的影响，只需要进行一次检测就可以完成 对缺陷的检测。设备简单、操作较为容易、缺陷显现直观、容易判断、不受材料种类的限 制，可检查各类钢材，包括奥氏不锈钢、铜、铝等非铁磁性材料。渗透检测可以检测（钢、 耐热合金、铝合金、镁
7、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。 渗透检测不受被控工件化学成分限制。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。 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（线性缺陷或体积型缺陷） 、尺寸和方向的限制。只需要一次渗透检 测，即可同时检查开口于表面的所有缺陷。 缺点 检测速度慢，因使用的
8、检测剂为化学试剂，对人的健康和环境有较大的影响。渗透探 伤不能用于检验多孔性材料，也只能检查工件表面的开口性缺陷，所用试剂有一定的毒性， 并对被检工件的表面光洁度有一定要求，使它的应用范围受到一定的限制。但是，渗透检 测无法或难以检查多孔的材料，例如粉末冶金工件；也不适用于检查因外来因素造成开口 或堵塞的缺陷，例如工件经喷丸处理或喷砂，则可能堵塞表面缺陷的“开口” ，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。 6、渗透探伤剂渗透探伤剂是指渗透剂乳化剂清洗剂和显象剂的总称。由于渗透探伤的方法不同，对探伤剂的要求各不相同，因而探伤剂的成分也不相同。需要特别指出的是
9、各种探伤剂要配套使用，不能相互交叉替代。某种渗透剂只适合于与某种乳化剂清洗剂和显象剂配合使用 有多种类型。有自乳化型，后乳化型号，溶剂型等类型。成分一般包含溶剂、染料、表面 活性剂。 7、着色渗透检测工艺流程1、表面准备和预清洗无论采用何种类型的渗透剂，清洗处理都是必不可少的步骤。进行表面准备和预清洗，选择合适的方法是非常重要的，常有的方法有机械清理、化学清洗、溶剂清洗。但是，不论选择哪种一种方法，都不是万能的。例如：溶剂清洗剂不能清洗锈蚀、氧化皮、焊瘤、飞溅物以及普通无机物；蒸汽去油不能清洗无机型污物（夹渣、腐蚀、盐类等） ，也不能清除树脂型污物（ 塑料涂层、清漆、油漆等） 。关于如何选择预
10、清洗方法，如下几点是必须考虑的： 必须了解污物杂质的类别，有针对性的选用合适的预清洗方法。因为，没有一种预清洗方法是万能的。 必须了解选用的预清洗方法，对受检零件的影响。选用的预清洗方法，不得损伤受检零件的工作功能。例如，前已叙述，密封面不得进行酸蚀处理。 必须了解选用的预清洗方法的实用性。2、施加渗透剂原则：保证被检部位完全被渗透剂覆盖，并在整个渗透时间内保持湿润状态。方法：喷涂静电、喷灌或低压循环泵喷涂。适用大工件局部或全部。刷涂刷子、抹布刷涂。适用局部检查、焊缝检查。烧涂渗透剂直接浇在工件表面上。适用大工件的局部检查。浸涂工件全部浸在渗透剂中。适用小工件的表面检查。时间：JB/T4730
11、-2005 规定 10 到 50C，施加渗透剂渗透时间不小于 10min。注意浸涂法中，为减少渗透剂损耗，应进行滴落，渗透时间还应包括滴落时间，滴落过程中渗透剂的挥发物质被挥发掉，使渗透剂染料的浓度相对提高，提高了渗透检测灵敏度。温度：JB/T4730-2005 规定 1050，当温度不再标准温度范围内时，应使用 A 型试块做对比试验。3、多余渗透剂的去除水洗型渗透剂的去除水洗型渗透剂的去除工艺标准：工艺标准：JB/T4730-2005 规定：水温、水压、角度及距离。特点：水洗型渗透剂含有乳化剂，水洗时间、水洗压力高、水洗温度高，便有可能把缺陷中的渗透剂清洗掉，产生过清洗。原则：在得到和各背景
12、前提下，水洗时间越短越好。荧光法在紫灯下（着色法白光下）边观察边清洗。后乳化渗透剂的去除：后乳化渗透剂的去除：亲水型乳化剂操作程序水预清洗、乳化、最终水洗。施加方法浸涂、烧涂或喷涂。不能刷涂，因刷涂不均匀。亲油型乳化剂操作程序乳化、水洗。施加方法浸涂或烧涂。不能刷涂或喷涂，也不能在工件上搅动。乳化时间关键步骤：乳化时间的控制，防止过乳化，在保证达到允许的着色或荧光背景下乳化时间尽量短。影响因素：表面粗糙度、乳化剂浓度、乳化剂温度、乳化剂被污染的程度和后影响因素：表面粗糙度、乳化剂浓度、乳化剂温度、乳化剂被污染的程度和后乳化型渗透剂的种类。乳化型渗透剂的种类。质量控制在白光或黑光下进行，边清洗边
13、观察。过乳化必须重新进行渗透检测。欠乳化时烘干工件重新进行渗透检测，对一般工件可再次进行补充乳化。溶剂去除型渗透剂的去除溶剂去除型渗透剂的去除程序：干净不脱毛的布依次擦洗以去除大部分多余渗透剂用蘸有清洗剂的干净不脱毛的布依次擦洗注意点：不得往复擦洗，不得用清洗剂直接冲洗被检面4、干燥目的：去除被检工件表面的水分，使得渗透剂回渗到显像剂上。目的：去除被检工件表面的水分，使得渗透剂回渗到显像剂上。时机：时机：取决于多余渗透剂的去除方法和使用的显像剂。溶剂去除型自然干燥水洗工件使用干粉显像或非水湿显像，显像前必须干燥；使用水温显像，显像后干燥；使用自显像，在水洗后干燥。方法：方法：干净布擦干、压缩空
14、气吹干、热风吹干、热空气循环烘干、热浸。热浸技术工件清洗后，短时间放在 80 到 90 度的热水中浸泡，提高工件的初始温度，加快干燥速度。缺点：具有补充清洗作用，易造成过清洗，时间要严格控制在 20s 之内，光洁表面不允许热浸。温度和时间：温度和时间：干燥时被检工件表面温度不得大于 50，干燥时间 5 到 10min。干燥温度与所有渗透剂种类及被检工件的材料有关，一般由试验确定。干燥时间与被检件的材料、尺寸、水分多少、初始温度和烘干装置等因素有关。5、施加显像剂显像方法：干式显像、溶剂悬浮显像、湿式显像、自显象。显像方法：干式显像、溶剂悬浮显像、湿式显像、自显象。干式显像：适用范围：荧光渗透检
15、测粗糙表面。施加方法：喷洒、掩埋，滞留的显像剂使用干燥的低压空气吹除或轻轻敲打。灵敏度：不能形成良好的背景，对比度低，检测灵敏度低。分辨力：显像剂只吸附在缺陷部位，缺陷轮廓图形不随时间扩散，可分开显示临近的缺陷，分辨力高。溶剂悬浮显像：适用范围：荧光渗透检测，光滑表面，其他表面优先选用溶剂悬浮显像。施加方法：常用压力罐喷洒，喷嘴至工件距离 300 到 400mm，方向与工件夹角30 到 40 度。灵敏度：能形成良好的背景，对比度高。溶剂挥发迅速，能大量吸热，加剧了缺陷中渗透剂的回渗，检测灵敏度得以提高。分辨力：显像后由于溶剂的迅速挥发，缺陷轮廓图形随时间扩散慢，可以较好地分开显示临近的缺陷，分
16、辨力较高。湿式显像湿式显像: :适用范围：在显像剂选择中最后考虑选择的方法，水溶解显像剂湿式不适用于着色检测体系和水洗型渗透检测体系。施加方法：浸涂、浇涂和喷涂，多数采用浸涂。涂敷后需滴落，再干燥（显像）对于水悬浮湿式显像剂，为防显像粉末沉淀，浸涂应不定时搅拌。灵敏度：能形成良好的背景，对比度高，检测灵敏度较高。分辨力：分辨力低。自显像：对灵敏度要求不高的场合。显像时间：显像时间：干式显像从显像剂的施加到开始观察检查显示的时间湿式显像从干燥起到开始观察检查显示的时间显像时间取决于显像剂和渗透剂的种类、缺陷的大小、被检件的表面温度。控制显像时间的原则：1、必须有足够的时间使得缺陷中的渗透剂充分回渗到工件表面。2、防止缺陷的显示由于时间的延长而扩散，导致分辨力的下降。JB/T4730-2005 规定：自显象停留时间 10 到 120min，其他显像方法的显像时间一般不少于 7min。6、观察与评定观察和评定观察和评定观察时机：显像剂施加后 7 到 60min 内进行。观察光源：着色检测
