特種設(shè)備無損檢測三級培訓課件 屠耀元課件

1、承壓類特種設(shè)備滲透檢測技術(shù)屠耀元上海斯耐特無損檢測技術(shù)培訓中心2010.7 §1-1 滲透檢測發(fā)展簡史及現(xiàn)狀 一、 滲透檢測是一種無損檢測方法 五大常規(guī)方法之一 滲透檢測俗稱滲透探傷，是一種以毛細管作用原理為基礎(chǔ)用于檢查表面開口缺陷的無損檢測方法。它與射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測和渦流檢測一起，并稱為5種常規(guī)的無損檢測方法，滲透檢測始于本世紀初，是目視檢查以外最早應(yīng)用的無損檢測方法。 有效的表面檢查方法 由于滲透檢測的獨特優(yōu)點，其應(yīng)用遍及現(xiàn)代工業(yè)的各個領(lǐng)域。國外研究表明：滲透檢測對表面點狀和線狀缺陷的檢出概率高于磁粉檢測，是一種最有效的表面檢查方法。二、滲透探傷簡史 1930-194

2、0年代：煤油、“油-白法”、有色染料作為滲透劑如美國的“斯威策” 1941-熒光染料的應(yīng)用，紫外線顯示，吸收劑應(yīng)用 1950-煤油與滑油的混合物作為熒光液 1990-飛點掃描、自動線三、滲透探傷工作質(zhì)量及體系 滲透探傷體系 儀器設(shè)備：滲透裝置；乳化裝置；顯象裝置；紫外燈 滲透探傷劑：滲透劑；乳化劑；顯象劑；去除劑 工藝方法：滲透去除顯象檢查 環(huán)境條件：水源；電源；氣源；暗室；光源 人員資格：具有與職能相對應(yīng)的等級 滲透探傷質(zhì)量保證體系 工藝程序 設(shè)備檢定 人員認證 質(zhì)量手冊四、國外滲透探傷的現(xiàn)狀 50年前代后美國推出軍方規(guī)范 MIL-I-6866 滲透探傷方法 MIL-I-25135 滲透探傷

3、試驗材料 60年代后 自動生產(chǎn)線開始出現(xiàn) 水基滲透液和水洗法技術(shù)的出現(xiàn) 對氟、氯、硫的控制 專職滲透劑公司的出現(xiàn)（Ardrox公司等） 五、我國滲透探傷技術(shù)的現(xiàn)狀 50年代：煤油、滑油的使用 60年代：熒光黃的采用 70年代以后：熒光染料YJP-15出現(xiàn)自乳化型和后熔化型熒光液的生產(chǎn)§1-2 滲透檢測基礎(chǔ)知識一、工作原理和操作步驟1基本操作步驟滲透：將一種含有染料的滲透液涂覆在工件表面上，在毛細作用下，滲透液滲人表面開口缺陷中去。去除（清洗）：去除工件表面多余的滲透液。顯像：再在工件表面涂上一層顯像劑，缺陷中的滲透液在毛細作用下重新被吸附到工件表面上來，從而形成放大的缺陷。觀察：在黑

4、光燈下（熒光法）或白光下（著色法）觀察缺陷顯示。2. 滲透探傷工作原理:滲透劑在毛細管作用下,滲入表面開口缺陷內(nèi);在去除工件表面多余的滲透劑后,通過顯象劑的毛細管作用將缺陷內(nèi)的滲透劑吸附到工件表面形成痕跡而顯示缺陷的存在,這種探傷方法稱為滲透探傷（檢測）。3.滲透探傷的特點： 滲透檢測的優(yōu)點 可檢測各種材料；金屬、非金屬材料；磁性、非磁性材料；焊接、鍛造、軋制等加工方式； 具有較高的靈敏度（可發(fā)現(xiàn)：0.1m寬缺陷）； 顯示直觀、操作方便、檢測費用低。 滲透檢測的局限性 它只能檢出表面開口的缺陷； 不適于檢查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件； 滲透檢測只能檢出缺陷的表面分布，難以確定缺陷

5、的實際深度，因而很難對缺陷做出定量評價。檢出結(jié)果受操作者的影響也較大。二、滲透探傷的分類1. 方法分類的依據(jù)：滲透液種類、清洗方式、顯象方式、靈敏度2. 分類 根據(jù)滲透液種類（染料）和清洗方法的分類： 水洗型熒光法 （FA） 水洗型著色法 （VA） 后乳化型熒光法 （FB） 后乳化型著色法 （VB） 溶劑清洗型熒光法 （FC）溶劑清洗型著色法 （VC) F：熒光法 V：著色法 A：水洗型 B：后乳化型 C：溶劑清洗型 根據(jù)顯像劑類型的方類： 干式顯像法： （用于熒光法） D 水基濕顯像法：水溶液顯像：A; 水懸浮液顯像：W 非水基濕顯像法：（溶劑懸浮、速干式） S 特殊顯象法： E 自顯象法：

6、 N 根據(jù)滲透探傷靈敏度的分類： 很低級、低級、中級、高級、超高級（二段錄像：）三、各種方法的優(yōu)缺點（一）探傷方法優(yōu)點缺點1.著色法只需白光下工作，不需電源 水洗型著色法適用于表面粗糙、不允許接觸油的零件，操作簡單、成本低。靈敏度低，不易發(fā)現(xiàn)細微缺陷。淺而寬的缺陷容易漏檢。后乳化型著色法適用于精密零件，靈敏度高。操作復雜。溶劑去除型著色法適用于大型零件的局部探傷，用噴灌，操作方便。成本高，不適用于大批量零件檢測。各種方法的優(yōu)缺點（二）探傷方法優(yōu)點缺點2.熒光法靈敏度高需要紫外燈在暗室觀察水洗型熒光法易水洗、速度快。適用于表面粗糙零件，成本低、亮度高。靈敏度低，易過洗，易污染。后乳化型

7、熒光法亮度高、細微缺陷靈敏度高。能檢測淺而寬的缺陷。成本高、清洗困難。不適用于表面粗糙零件。溶劑去除型熒光法操作簡單，適用于大型零件的局部探傷和無水場合的探傷。易燃、易揮發(fā)。不適用于表面粗糙零件。§1-3 滲透檢測與磁粉、渦流檢測的比較（一） 滲透檢測磁粉檢測渦流檢測工作原理毛細管作用磁力作用電磁感應(yīng)作用應(yīng)用范圍探傷探傷探傷、測厚、材質(zhì)分選檢測對象表面開口缺陷表面及近表面缺陷表面及表層缺陷檢測材料任何非多孔材料鐵磁性材料導電材料檢測制件鑄、焊、鍛、壓鑄、焊、鍛、壓、機加、管棒管、線材檢測速度較慢快最快§1-3 滲透檢測與磁粉、渦流檢測的比較（二） 滲透檢

8、測磁粉檢測渦流檢測檢測缺陷類別裂紋裂紋、發(fā)紋、夾渣裂紋、材質(zhì)、厚度缺陷顯示直觀直觀不直觀缺陷顯示方式滲透液、顯象劑痕跡磁粉痕跡電平變化缺陷顯示器材滲透液、顯象劑磁粉電壓表、示波器檢測靈敏度高高較低污染高高低第二章 滲透探傷的表面化學基礎(chǔ)§2-1 分子運動論與物體的內(nèi)能一、分子運動論1.物質(zhì)的構(gòu)成：物質(zhì)是由分子構(gòu)成的。 分子的大?。褐睆綖?0-10 m ，水：4× 10-10 m。 分子的質(zhì)量：每種分子不同。水：3 × 10-26千克。 分子質(zhì)量單位：摩爾。1摩爾含6.02× 1023個分子。2.分子的運動狀態(tài)：與溫度有關(guān)的無規(guī)則運動3.分子間的相互作用力

9、： 引力：拉伸物體時存在 斥力：壓縮物體時存在 分子力與分子間的距離有關(guān)二、物體的內(nèi)能 分子動能1/2 mv2 V不同，動能也不同； 平均動能：分子動能的平均值稱為“平均動能” 分子勢能 相對位置決定勢能； 勢能與分子間距r0有關(guān)。3. 物體的內(nèi)能 = 動能 + 勢能 內(nèi)能是變量，隨著分子運動狀態(tài)的改變而改變分子力、勢能與分子間距離的關(guān)系 分子力與分子間距的關(guān)系 距離變小，合力表現(xiàn)為斥力； 距離變大，合力表現(xiàn)為引力； 分子勢能與分子間距的關(guān)系 距離變小，勢能增加； 距離變大，勢能減弱；§2-2 表面張力與表面過剩自由能一、自然界的三種物質(zhì)形態(tài)1. 物質(zhì)的三態(tài) 物質(zhì)分子具有動能，相鄰分

10、子之間還存在相互作用的吸引力當分子的距離超過他們分子直徑的10倍以上時，相互作用力變得十分微弱，可以近似地認為等于零。作用力能達到的最大距離叫做分子作用半徑，用r0表示。 氣態(tài)：氣體分子間的平均距離較大，分子間的相互吸引力小，分子的動能足以克服分子之間的引力，所以， 氣體分子能向各個方向擴散并充滿整個容積，氣體沒有一定的形狀和體積。 固態(tài)：固體分子的平均距離小，分子間的引力很大，所以它們只能在平衡位置附近振動，因此，固體有一定的形狀和體積，分子不易擴散。 液態(tài)：液體分子間的平均距離比氣體小，但比固體大，分子的動能不足以克服分子之間的引力，因此，液體有一定的體積，但沒有一定的形狀。2. 界面：

11、三態(tài)接觸面形成“界面”，界面上有作用力。 “態(tài)”又稱為“相”，三態(tài)又可稱為三相。 任何與氣相接觸的“界面” 都稱為“表面”。 但在習慣上“界面”與“表面”并不嚴格區(qū)分。3.某些界面現(xiàn)象： 固-氣：氣體吸附；剛體分解成固-氣； 固-液：電解液中的電極與電解液；潤濕； 固-固：金屬與陶瓷； 液-氣：蒸發(fā)； 液-液：乳狀液；水包油；油包水； 注意：二相界面層，分子受力不對稱。 液態(tài)：液體分子間的平均距離比氣體小，但比固體大，分子的動能不足以克服分子之間的引力，因此，液體有一定的體積，但沒有一定的形狀。2. 界面： 三態(tài)接觸面形成“界面”，界面上有作用力。 “態(tài)”又稱為“相”，三態(tài)又可稱為三相。 任何

12、與氣相接觸的“界面” 都稱為“表面”。 但在習慣上“界面”與“表面”并不嚴格區(qū)分。3.某些界面現(xiàn)象： 固-氣：氣體吸附；剛體分解成固-氣； 固-液：電解液中的電極與電解液；潤濕； 固-固：金屬與陶瓷； 液-氣：蒸發(fā)； 液-液：乳狀液；水包油；油包水； 注意：二相界面層，分子受力不對稱。二、分子壓強（一）如圖：R為分子作用力的合力。分子A在液體內(nèi)部，其他分子對某一分子的作用力，其合力為零。分子B靠近液體表面，分子C處于液體表面。所以R3R2R1 。分子壓強（二）定義：表面層上單位面積所受的分子合作用力稱為分子壓強。 分子壓強的本質(zhì)：就是液體內(nèi)部分子對表面層分子的吸引力（即內(nèi)聚力）。 分子壓強的作

13、用：使液體表面有自由收縮使其表面積減小（收縮到最小表面）的趨勢（肥皂泡試驗）。 液面所受的作用力：就是表面張力。三、表面張力（表面張力系數(shù)）1. 液體表面分子受力狀態(tài)的進一步分析:當液面受拉力作用使其面積擴大時,表面層分子分布稀疏,分子間距離r大于r0,故分子相互間存在吸引力,使分子間距趨于平衡，面積恢復到正常狀態(tài)，此時表面具有收縮趨勢。分析結(jié)論：當液體表面積增加時，該表面產(chǎn)生收縮趨勢，使表面積收縮到平衡狀態(tài)（最小面積），使其收縮的力稱為表面張力。2. 表面張力定義：沿表面切線方向垂直作用于任意長度分界線，使液面緊縮的作用力稱為表面張力。3. 表面張力系數(shù)定義：沿表面切線方向垂直作用于任意單位

14、長度分界線，使液面緊縮的作用力稱為表面張力系數(shù)。4.表面張力的數(shù)學表達從物理學上可知，表面張力f可按下式計算： f = L 鉑絲試驗 式中：L液面邊界線長度； 表面張力系數(shù)。 表面張力系數(shù) 可定義為任一單位長度上的表面張力。它的作用方向與液體表面相切。它是液體的基本物理性質(zhì)之一。 通常以牛頓米（Nm）或 毫牛頓米（mNm）為單位。5.表面張力的屬性 一般他說，一定成分的液體，在一定的溫度和壓力下有一定的值； 不同液體值不同； 同一液體，表面張力系數(shù)值隨溫度上升而下降； 含有雜質(zhì)的液體比純凈的液體的表面張力系數(shù)要小。§2-3 潤濕方程與接觸角一、潤濕及潤濕劑1 潤濕和不潤濕l 液體在固

15、體表面不呈球形，且能覆蓋固體表面，此現(xiàn)象稱潤濕現(xiàn)象，表明液體能潤濕這種固體。l 液體在固體表面呈球形，不能覆蓋固體表面，此現(xiàn)象稱為不潤濕現(xiàn)象，表明液體不能潤濕這種固體。l 能增強水或水溶液取代固體表面空氣的物質(zhì)稱為潤濕劑2. 接觸角和潤濕方程如圖所示，將一滴液體灑在固體的平面上，可有三種界面：即液-氣、固-氣、固-液界面。與三種界面一一對應(yīng)，存在三種界面張力。也就是液-氣界面上的液體表面張力，它使液滴表面收縮，用fL表示。固-氣界面上存在固體與氣體的界面張力，它力圖使液滴表面鋪開用fS表示。固-液界面上存在固體與液體的界面張力，它也力圖使液滴表面收縮，用fSL表示。 在液-固界面與界面處液體表

16、面的切線所夾的角，稱為接觸角，用表示。二、潤濕方程1. 定義：當液滴停留在固體平面并處于平衡狀態(tài)時，三種界面張力相平衡，各界面張力與接觸角以關(guān)系是： fs- fsL=fLcos 此式是潤濕的基本公式，常稱為潤濕方程。接觸角可用于表示液體的潤濕性能，即可用于判定潤濕以何種方式進行。 fs ：固體與氣體的界面張力 fsL：固體與液體的界面張力 fL ：液體的表面張力 ：接觸角 fs- fsL cos = fL2. 討論： fs- fsL0 1 cos 0 90°潤濕 fs- fsL 0 cos 0 90°不潤濕 fs- fsL = fL cos = 1 =0 ° 完全

17、潤濕 fs- fsL =- fL cos = -1 =180 °完全不潤濕 fs- fsL fL cos 1 數(shù)學上不成立 即潤濕方程適用范圍：fs- fsL - fL 03. 控制潤濕的方法：改變表面張力，即添加合適的表面活性劑。例如：l 雨布：涂布非潤濕劑，使其對水不潤濕；l 滲透劑：增強其對固體的潤濕作用。三、潤濕機理1.液體-固體接觸時，在界面上形成附著層；2.附著層內(nèi)分子作用力不同，產(chǎn)生潤濕或不潤濕現(xiàn)象。如果： f固 f液 液體分子密，相互排斥而鋪開，呈潤濕狀態(tài) 如果： f液 f固 液體分子產(chǎn)生收縮力，減少了與固體的接觸面，呈不潤濕狀態(tài) §2- 4 彎曲液面的附加

18、壓強與毛細現(xiàn)象一、彎曲液面下的附加壓強1.附加壓強 吹泡試驗： 吹氣氣泡逐漸變大試驗過程：吹氣后堵住管口 保持內(nèi)部大氣壓力（氣泡穩(wěn)定） 管口放開 管內(nèi)氣壓減弱（氣泡縮小，漸成液滴）。試驗說明：氣泡內(nèi)的壓力泡外的壓力時，氣泡穩(wěn)定氣泡內(nèi)的壓力（只有大氣壓）泡外的壓力時（只有大氣壓），氣泡收縮成液滴，收縮的原因是氣泡液面上有一個附加的壓力。 彎曲液面下的附加壓力 附加壓力（PS）只存在于彎曲液面 液面彎曲愈大，附加壓力愈大 附加壓力形成的原因：表面張力二、附加壓力的變化規(guī)律 三通氣泡試驗： 分別將三通二端的氣泡吹大（一大一?。?放氣，使使三通連通。 現(xiàn)象：小泡愈來愈小 大泡愈來愈大 原因： 小泡的附

19、加壓力比大泡的附加壓力大2.變化規(guī)律 在一定溫度下，同種液體附加壓力隨曲率增大（曲率半徑減小）而增大； 附加壓力的理論計算： PS= （1 /r1 +1 /r2 ） 討論： 液面是球面時，r1=r2 PS=2/ r 液面是園柱面時， r2 - r1 = R PS=/ R三、毛細管和毛細現(xiàn)象 如果把內(nèi)徑小于1mm的玻璃管（稱毛細管），插入盛有水的容器中，水會沿著管內(nèi)壁自動地上升，使玻璃管內(nèi)的液面高出容器的液面，管子的內(nèi)徑越小，它里面上升的水面也越高，如圖。 毛細現(xiàn)象：毛細管或含有細微縫隙的物體被液體潤濕，液體沿毛細縫隙流動的現(xiàn)象稱為毛細現(xiàn)象。毛細現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：彎曲液面的附加壓力。四、毛細管上升

20、高度的計算 毛細管中受力狀態(tài)的分析:如圖，毛細管插在潤濕的液體中，由于潤濕作用，靠內(nèi)壁的液面上升而形成凹面，從而擴大液體的表面，在彎曲面表面張力的作用下，液體表面向收縮而形成平面，隨后，潤濕又起主導作用，重新形成凹面，而表面張力又使其收縮成平面，如此循環(huán)，使毛細管內(nèi)的液面逐漸上升，直至表面張力沿管壁方向的上升分力與管內(nèi)液體重量相等時，達到平衡，液面不再升高。2.毛細管中上升高度的計算 毛細管中使液體上升的力F上可用下式表示。 F上 2r cos 式中： 液體表面張力系數(shù)； 接觸角； r 毛細管內(nèi)壁半徑。 毛細管中使液體下降的力F下可用下式表示： F下 r2 gH 式中： 液體的密度； g 重力

21、加速度； H 液體在管內(nèi)的上升高度。 當毛細管內(nèi)液面停止上升，處于平衡狀態(tài)時，F(xiàn)上=F下， 可得： 2r cos= r2 gH 液體在毛細管中上升的高度，可用以下公式計算： H = 2 （cos/rg） 3.平行板間的潤濕液體上升高度的計算d為板間距離,R為液面半徑,為液面切線夾角 d/2=Rcos液面是園柱面時 PS= 2cos/d 當附加壓力與水柱重量平衡時,液體不再上升即: PS=2cos/d =gh h=2cos/dg 如果有一個直徑為d的毛細管 ,在同種液體中的上升高度: H= 2cos/rg = 2h （r=d/2） 五、計算實例1（表面張力計算）已知毛細管的半徑為0.055cm,

22、某滲透液在20時的密度為0.8771g/cm3,該液體在毛細管中上升高度為1.201cm,彎液面為半球形，試求該滲透液液體的表面張力系數(shù)為多少？解：根據(jù)題意可用 h = 2 （cos/ rg）計算考慮在毛細管中液體是全潤濕的，所以cos=1。則： =rgh/2 = 0.055×0.871×980×1.201/2=28.39（mN / m）計算實例2 （計算上升高度）在完全潤濕的情況下，毛細管的半徑為0.1mm，水的=72（mN / m），密度為103kg/m3 ，求液體在毛細管中上升高度？解： 按：h = 2 （cos/ rg） 計算（注意單位） cos=1， h

23、 = 2×72×10-3/1×10-4×103×9.8 =0 .147（m）六、滲透液在非貫穿性缺陷中的滲入高度的計算 實際檢測中，工件中的貫穿性缺陷是不常見的，非貫穿性的缺陷一端是封閉的，滲透液滲入缺陷后，缺陷內(nèi)的空氣和滲透液產(chǎn)生的氣體被壓縮將產(chǎn)生反向的壓力，使液面的上升高度受到限制；而且缺陷也并非圓形，它具有長度、寬度和深度，這都影響滲透液在缺陷中的滲入高度，如圖所示。滲透液在非貫穿性缺陷中的滲入高度h可根據(jù)附加壓力Ps 、大氣壓P0 、被壓縮氣體Pk的反壓力之間的平衡關(guān)系計算： Ps + P0 = Pk滲透液在非貫穿性缺陷中的滲入高度的計

24、算根據(jù)玻意爾-馬略特定律，整理：當 Ld時， h =2H/2 +dP0/cos §2- 5 表面活性和表面活性劑一、表面活性1.溶質(zhì)濃度與溶液表面張力的關(guān)系把不同的物質(zhì)溶于水中，會使表面張力發(fā)生變化，其濃度與表面張力的關(guān)系如圖所示。 曲線表示：表面張力隨溶液濃度的增加而緩慢上升，如氯化鈉，硝酸等物質(zhì)的水溶液。 曲線表示：表面張力隨溶液濃度的增加而下降，如乙醇、醋酸等物質(zhì)的水溶液 曲線表示：在濃度較稀時，表面張力隨濃度的增加而急劇下降，但降至一定程度后（此時溶液的濃度仍然很低），下降減慢或不再下降，有的溶液還會出現(xiàn)表面張力最低值的·情況（如圖中下墜曲線所示）。肥皂、洗滌劑等物

25、質(zhì)的水溶液就具有這樣的特性。 2.概念：使溶液的表面張力降低的性質(zhì)稱為表面活性。二、表面活性劑 具有表面活性的物質(zhì)稱為表面活性劑。 因此，表面活性劑就是這樣的一種物質(zhì)，它在加入量很少時即能改變?nèi)芤旱谋砻鏍顟B(tài)，從而產(chǎn)生潤濕，乳化，消泡及加溶等一系列的作用。三、表面活性劑的種類和結(jié)構(gòu)特點 表面活性劑溶于水時，凡能電離生成離子的叫離子型表面活性劑； 凡不能電離生成離子的稱為非離子型表面活性劑。 由于非離子型表面活性劑在水溶液中不電離，所以穩(wěn)定性高，不易受強電解質(zhì)的無機鹽所影響，也不易受酸和堿的影響，與其他類型的表面活性劑的相溶性好，能很好地混合使用，在水和有機溶劑中，均具有較好的溶解性能，所以，滲透

26、檢測中，通常采用非離子型的表面活性劑。 不論何種類型的表面活性劑，表面活性劑分子一般總是由非極性的親油疏水的碳氫鏈部分和極性的親水疏油的基團共同構(gòu)成的，而且兩部分分處兩端，形成不對稱的結(jié)構(gòu)。表面活性劑分子是一種兩親分子，具有親油和親水的兩親性質(zhì)。這種兩親分子既能吸附在油水的界面上，降低油水界面的張力，又能吸附在水溶液的表面上，降低水溶液的表面張力，從而使不混合在一起的油和水變得可以互相混合。四、表面活性劑的親水性 表面活性劑的親水性用親憎平衡值（H.L.B）來表示。非離子型表面活性劑的H.L.B 值可以用下式計算：親水基部分的分子量 100 H.L.B=-×- 表面活性劑的分子量 5

27、例：辛基酚聚氧乙稀的HLB，其分子結(jié)構(gòu)：-C-C-C-C-C-C-C-C-（H11C6H10）-（OCH2CH2）10-OH 親油基 親水基親水基部分的分子量： 20C+41H+11O=20×12+41 ×1+11 ×16=457親油基部分的分子量： 14C+21H=14×12+21 ×1=189總的分子量：457+189=646 457 100因此： H.L.B=-×-=14.1 646 5表面活性劑的H.L.B 值和其作用的大概關(guān)系如圖所示，從圖可知：表面活性劑具有潤濕、洗滌、乳化、增溶、消泡等作用。從圖中還可以看出： H.L.B

28、值越高，親水性愈好； H.L.B值越低，親油性愈好。表面活性劑的H.L.B的估計值見書表2-7。§2- 6 吸附現(xiàn)象一、固體表面（固-液界面和固-氣界面）的吸附1.概念：二種物質(zhì)的混合物澄清后形成的一相物質(zhì)遷移到界面并富集于界面的現(xiàn)象稱為固體表面的吸附現(xiàn)象。2.吸附劑和吸附質(zhì) 吸附劑：起吸附作用的固體稱吸附劑 吸附質(zhì)：被吸附的液體或氣體中的某種成分稱為吸附質(zhì)3.例： 白土煤油白土能夠吸附煤油中的棕黃色物質(zhì) 白土吸附劑；棕黃色物質(zhì)吸附質(zhì) 顯象劑滲透液顯象劑能夠吸附缺陷中的滲透液顯象劑吸附劑 滲透液吸附質(zhì)二、液體表面（液-液界面和液-氣界面）的吸附1.概念：一種液體與另一種液體（或氣體）

29、接觸時，能夠?qū)⒈唤佑|的液體或氣體中的某些成分吸附到該液體表面的現(xiàn)象稱為液體表面的吸附現(xiàn)象。2.例： 水-油界面+表面活性劑,降低水-油界面的界面張力;三、吸附機理（兩親分子的存在）由于表面活性劑具有“兩親”分子的特殊結(jié)構(gòu)，使它具有自溶液中“逃離”的趨勢，故容易吸附并富集于溶液的表面，且形成定向的排列，非極性的親油基朝外，如圖所示。當表面活性劑分子在溶液表面的吸附近于飽和時，水的極性表面在很大程度上已被“兩親”分子所覆蓋，于形成一層由碳氫鏈形成的表面層，這就大大地改變了表面的性質(zhì)，與產(chǎn)生潤濕、乳化、消泡及洗滌等作用都有極大的關(guān)系。例如水不能潤濕石臘，但在水中加入適當?shù)谋砻婊钚詣┮院?，水就能潤濕?/p>

30、臘。又如使用活性劑，就可以使本來不相溶混的油和水溶混在一起，形成穩(wěn)定的乳狀液。四、滲透探傷中的吸附作用1.乳化過程中的吸附:滲透液+乳化劑，便于清洗2.滲透過程中的吸附:工件吸附滲透劑3.顯象過程中的吸附:顯象劑吸附滲透液§2- 7 乳化現(xiàn)象一、分散體系1.概念：一種或幾種物質(zhì)分散存在于另一種物質(zhì)之中，所形成的物質(zhì)體系稱為分散體系。 被分散物質(zhì)：稱為分散相、內(nèi)相、不連續(xù)相 分散物質(zhì)：稱為分散介質(zhì)2.分散程度：分散相在分散介質(zhì)內(nèi)的分散程度取決于分散相的尺寸，分散相尺寸愈小，分散程度愈高。 （書P22 表2-4）3.分散體系的分類（書P22 表2-5 分為八類）二、乳化現(xiàn)象和乳化劑1.乳

31、化現(xiàn)象 使一種物質(zhì)（分散相）穩(wěn)定地分散在另一種物質(zhì)（分散介質(zhì)）中的現(xiàn)象稱為乳化現(xiàn)象。例：油和水不相溶，加入某種物質(zhì)后油珠能很好的分散在 水中即乳化現(xiàn)象。 2.乳狀液 概念：一種液體以細小的液珠形式穩(wěn)定地分散在另一種與它互不相溶的液體之中所形成的體系，稱為乳狀液。 類型：分散相/分散介質(zhì) 分散相大?。?0-510-3 水包油型（O/W型）：油分散在水中，如牛奶 油包水型（W/型O）：水分散在油中，如含水的原油 乳狀液的不穩(wěn)定性：由于油和水接觸界面很大，所以其表面很高而形成不穩(wěn)定狀態(tài)，相互碰撞、自動凝聚而減少其界面使油水分層。 使乳狀液穩(wěn)定的辦法：克服分散相液珠的碰撞集聚，加入乳化劑。3.乳化劑：

32、 概念：具有乳化作用的物質(zhì)稱為乳化劑。 乳化劑材料：表面活性劑（肥皂、洗滌劑等） 具有親水性的大分子化合物（明膠、蛋白質(zhì)、樹脂等）4.乳化方法：將少量乳化劑加入到兩種互不相溶的液體之中，經(jīng)劇烈攪拌或超聲振蕩便成乳狀液。 判斷乳狀液類型的辦法：在顯微鏡下滴一滴“水”或“油” 滴“水”：若水與分散介質(zhì)混合，則是O/W型。 滴“油”：若油與分散介質(zhì)混合，則是W/O型。5.乳化現(xiàn)象的產(chǎn)生機理 降低水油界面張力 分散相（油）液滴周圍產(chǎn)生保護膜6.滲透探傷中的乳化現(xiàn)象 后乳化型滲透液 + 水包油（O/W）型乳化劑：乳化后，滲透液液滴被水包圍，可與水一起沖走達到清洗目的。§2- 8 滲透液的滲透特

33、性一、毛細作用二、靜態(tài)滲透參量 滲透檢測中常用靜態(tài)滲透參量（SPP）來表征滲透液的滲透能力。靜態(tài)滲透參量SPP用下式表示： SPP = fLcos 式中：fL 表面張力； 接觸角。 SPP值越大，滲透液的滲透能力越強。當接觸角小于5°時，cos1。因此： SPPfL。從這個意義上講，靜態(tài)滲透參量是當接觸角小于5 °時的表面張力。使用此類滲透液進行滲透檢測時，一般可得到為滿意的檢驗結(jié)果。三、動態(tài)滲透參量 滲透液的滲透速度常用動態(tài)滲透參量（KPP）來表征，粘度是影響滲透液滲透速度的主要因素，它影響受檢工件浸入滲透液所需的相對停留時間， KPP常用下式表示： fLcos 式中：f

34、L 表面張力； KPP=- 接觸角； 粘度。 從上式可知，粘度與動態(tài)滲透參量成反比。粘度越高，動態(tài)滲透參量越小，滲透液滲入表面開口缺陷所需的時間就越長。 粘度對滲透液的運動性能有很大的影響，因而粘度是衡量滲透液性能的一項重要指標。四、滲透液的缺陷截流1.概念：滲透液滲入缺陷后，保留在缺陷內(nèi)的現(xiàn)象稱為截流。保留滲透液在缺陷中的能力稱為截流能力。2.影響滲透液滲入開口缺陷的主要因素：表面張力；開口缺陷的尺寸及形狀；表面狀態(tài)（涂層、污染物等）；機械障礙物；工件和滲透物的溫度；缺陷壁的粗糙程度；操作時的大氣壓。 第三章 滲透檢測光學基礎(chǔ)§3-1 光的本性一、光的本質(zhì)-電磁波 可見光是電磁波中

35、的一個特定波段（3800-7600A）二、量子理論 E=h 愛因斯坦三、波粒二象性§3-2 光度學 光的基本性質(zhì)：光速、反射、折射、干涉、衍射一、 發(fā)光理論原子發(fā)光：外層電子躍遷發(fā)出熒光分子發(fā)光：分子能級躍遷發(fā)出可見光滲透檢測中的光源： 白 光-40007600A 紫外光-33003900A二、發(fā)光類型 自發(fā)發(fā)光：物體自身發(fā)光，如太陽光 化學發(fā)光：化學能激勵發(fā)光，如磷的氧化發(fā)光 場致發(fā)光：電極引弧發(fā)光 光致發(fā)光：紫外照射熒光體發(fā)光，如熒光、磷光 受激發(fā)光：激勵態(tài)原子再受激發(fā)光，如激光三、光度學基礎(chǔ)知識和單位1發(fā)光強度：光源在單位立體角內(nèi)通過的光通量，單位坎得拉（cd）;2光通量：又稱

36、“光流”，人的視覺所能感覺的光輻射功率。通常等于單位時間的光輻射能量和相對視覺率的乘積。單位“流明”3視見率：又稱“視見函數(shù)”，人眼對不同波長的光的視覺靈敏度。通常以人眼對5550A的黃綠光視見率最大設(shè)定為1，其他光均小于1；紫外光（3800A）和紅外光（7600A）視見率為0。在書 P41 表3-2中，5550A為1。4 照度：被照射物體單位面積上所接受的光通量，單位為lux.5 燭光：發(fā)光強度單位,表示發(fā)光的強弱。 標準規(guī)定：直徑2.2cm的鯨油蠟燭，質(zhì)量為75.5克，火焰高4.5cm，每小時燃燒7.78克，沿水平方向的發(fā)光強度為1燭光。（cd）6. 流明：光通量單位，表示單位時間內(nèi)通過某

37、一面積的光能。如果從一燭光的點光源為中心，作半徑為1m的球面，那么通過球面上每一平方米面積的光通量就是1流明。（lm）7. 勒克司：照度單位，表示物體被照亮的程度。被均勻照射的物體，1平方米面積上所得到的光通量為1流明時，它的照度就是1勒克司。（lux）8. 坎德拉：國際單位制的發(fā)光強度單位，記以cd，又名新燭光。1cd是指某給定單色光源（頻率為540×1012Hz，波長為0.550m）在給定在給定方向上（該方向上輻射強度為（1/683）瓦特/球面度）的發(fā)光強度。 發(fā)光強度為1cd的光源在1個球面度內(nèi)的光通量為1流明。9.照度、流明和勒克司的關(guān)系 關(guān)系：E=F/S E：照度 S：面積

38、 F：光通量 滲透檢測要求較高的照度。四、滲透檢測對照度的要求1著色：探測面上可見光照度500lux2熒光：探測面上可見光照度50lux。 §3-3 著色（熒光）強度一、著色（熒光）強度1 概念：從缺陷中被吸附出來的著色（熒光）滲透液，在顯象時所具有的發(fā)光強度。2影響著色（熒光）強度的因素： 滲透液中染料的種類； 滲透液中染料的溶解度。二、著色（熒光）強度的度量1 消光值（K）度量法 概念：光線通過某溶液時被吸收的程度，與溶質(zhì)的濃度和液層厚度的乘積成正比，可用下式計算： K = lg（I0/IL）=cL 式中 I0：入射光強度； IL：光穿透滲透液層L后的強度； C：滲透液濃度； L

39、：滲透液層厚度；：比例常數(shù) 規(guī)律：K大，著色（熒光）強度愈大，缺陷顯示愈清晰。2.臨界厚度度量法 臨界厚度概念：著色（熒光）強度隨吸附厚度而變化，達到一定厚度時開始發(fā)光，并隨厚度增加而增加。當達到某一值時，再增加其厚度，其強度不再增加，開始發(fā)光的厚度稱為臨界厚度； 規(guī)律：臨界厚度愈小，著色（熒光）強度就愈大，愈有利于缺陷的顯示。三、熒光發(fā)光效率 1.概念：熒光染料吸收紫外線后轉(zhuǎn)換成可見熒光強度與紫外強度之比，稱為熒光發(fā)光效率，記為 If/I0 2.計算 If/I0 =（1-e-kcx） c- 染料含量 k- 消光值 x- 液層厚度3. 發(fā)光效率與各參數(shù)之間的關(guān)系 由式可知：k、c、x值增大時，

40、發(fā)光效率提高即熒光增大。但X值增加到一定厚度時，由于自熄作用，熒光強度不再增加。四、相似相溶經(jīng)驗法則1.溶液的構(gòu)成： 溶 質(zhì) + 溶 劑 = 溶液 （染料）+（煤油、苯、二甲苯）= 著色（熒光）滲透液2. 相似相溶原理 化學結(jié)構(gòu)相似，相互容易溶解：蘇丹紅、燭紅； 極性相似的物質(zhì)，相互容易溶解：水和乙醇。 五、溶解度1在一定溫度下，溶液中的溶質(zhì)達到飽和狀態(tài)時，溶質(zhì)的含量稱為溶解度；2液中染料的溶解度愈高，發(fā)光強度愈高，對探傷愈有利。六、濃度1概念：溶質(zhì)在溶液中的含量，稱為溶質(zhì)的濃度；2在溶解度的范圍內(nèi)，溶質(zhì)濃度的變化引起溶液性能的變化。3濃度的表示方法： 百分比濃度（）=溶質(zhì)（染料）的質(zhì)量（克）

41、/溶液（染料+溶劑）的質(zhì)量（克）×100（ ） 摩爾濃度（M）= 溶質(zhì)（染料）的量（摩爾）/溶液的體積（升）* 摩爾是表示物質(zhì)的量的一個單位，一摩爾表示 6.02×1023個微粒（通常為分子），如：一摩爾苯含有 6.02×1023個苯分子。因此，某種物質(zhì)的量用摩爾表示時，可用下式計算：物質(zhì)的量（摩爾）=物質(zhì)的質(zhì)量（克）/物質(zhì)的摩爾質(zhì)量（克/摩爾）一摩爾任何分子的摩爾質(zhì)量，單位為克數(shù)值等于該分子的分子量例：一摩爾水應(yīng)為18克，摩爾質(zhì)量為 18克/摩爾 則180克水恰好為180/18=10摩爾 5摩爾水為90克。§3-4 顯象劑的顯象特征一、顯象劑的顯象功能

42、 從缺陷中吸附滲透劑； 將吸附出的滲透劑向零件表面的橫向擴展。二、顯象劑的顯象過程1.干粉顯象2.濕式顯象3.自顯象三、缺陷顯示尺寸1.顯示尺寸：寬度×長度2.難以顯示的缺陷：淺而寬四、對比度1. 概念：缺陷顯示亮度（強度）與背景亮度（強度）之比（或差）稱為對比度。2. 對比度可用缺陷顯示和缺陷周圍的表面背景之間反射光或發(fā)射光的相對量來表示。這個相對量稱對比率。白色反射率：98% 黑色反射率：3% 紅色反射率： 16%白黑對比率：98：3=33：1 白紅對比率：98：16=6：1 實際上黑白對比率要達到33比1是極不容易的。黑色染料顯示與白色顯像劑背景之間的對比率為90比10，即9比

43、1，這已是很高的比率了。紅色染料顯示與白色顯像劑背景之間的對比率只有6比1。熒光顯示與不發(fā)光的背景之間的對比率高達： 300：1 - 1000：1五、裂紋檢出能力1.在一定條件下（背景、光照等），裂紋缺陷內(nèi)的滲透液能形成可用肉眼直接觀察裂紋缺陷顯示的能力，稱為裂紋檢出能力；2.裂紋檢出能力與人眼敏感特性的關(guān)系3.不同滲透液的裂紋檢出能力 染料種類不同，裂紋檢出能力； 染料濃度不同，裂紋檢出能力。4. 其他條件的影響： 光照影響，光照時間太長影響裂紋檢出能力； 環(huán)境污染影響裂紋檢出能力。第四章 滲透檢測劑（液）§4-1 滲透液的分類及組份一、滲透液的分類1.按溶劑分類 水基滲透液： 油

44、基滲透液：2.去除方法分類 自乳化型滲透液 后乳化型滲透液 溶劑去除型滲透液3.染料成分分類 熒光液 著色液 熒光著色液4.按靈敏度水平分類 低、中、高、超高四類 水洗型有低、中、高三類 后乳化型有 標準（中等）、高、超高三類 著色液有低、中二類二、特殊類型的滲透液1.水基滲透液：是一種以水作為滲透溶劑，在水中溶解染料的一種的滲透液。眾所周知，水的滲透能力是較差的，但如果在水中加進適量的表面活性劑以降低水的表面張力，增加水對固體的潤濕能力，水是可以變成一種好的滲透溶劑的。2 .著色熒光滲透液：3.化學反應(yīng)型著色滲透液：4.高溫下使用的滲透液：5.過濾性微粒滲透液： 熒光染料的種類很多，在黑光的

45、照射下從發(fā)藍光到發(fā)紅色熒光的染料均有，熒光滲透液應(yīng)選擇在黑光的照射下發(fā)出黃綠色熒光大的染料，這是因為人眼對黃綠色熒光最敏感，從而可以提高檢測靈敏度，我國常用的熒光染料有YJI-43、YJP-15、香豆素化合物MDAC和YJN-68等。3.溶劑 溶劑是用于溶解染料的，根據(jù)化學結(jié)構(gòu)“相似相溶”的原則，應(yīng)盡量選擇分子結(jié)構(gòu)與染料相似的溶劑，但“相似相溶”僅是經(jīng)驗法則，有一定的局限性，有一些物質(zhì)，結(jié)構(gòu)雖相似，如氯乙烷與聚氯乙稀，但卻并不相溶。因此，在實際應(yīng)用中，應(yīng)以實驗加以驗證。4 . 表面活性劑增加染料在溶劑中的溶解度和增強滲透液對固體表面的潤濕能力;表面活性劑作為乳化劑添加到滲透液中，使?jié)B透液容易被

46、水洗掉;乳化劑還能促進染料的溶解，起增溶的作用;選擇兩種以上的表面活性劑組合使用。§4-2 滲透液的性能一、滲透液的綜合性能滲透力；熒光亮度和色澤；清洗性；吸附性能；無腐蝕；穩(wěn)定性；毒性；其他：如對氟、氯、硫的要求二、物理性能1.粘度：流體分子間存在內(nèi)摩擦力而互相牽制的表現(xiàn)為粘度。ü 粘度影響滲透劑滲入缺陷的速度；ü 粘度大小影響滲透劑在缺陷中的保留性能、重復顯示；ü 粘度不宜太高、也不宜太低。2.表面張力與接觸角3.密度（比重）ü 比重愈小，滲透力愈好；ü 滲透液比重水的比重，缺陷中滲透液在水面上；ü 溫度不同，滲透液的比

47、重不同。4.揮發(fā)性：不宜揮發(fā)較好，不會很快干燥；5.閃點和燃點 滲透液溫度升高時，能產(chǎn)生火花時的最低溫度稱閃點； 滲透液能夠用火焰點燃的溫度稱為燃點； 閃點：開口閃點 閉口閃點6.化學穩(wěn)定性和對光、熱的穩(wěn)定性 對材料和容器的腐蝕作用：PH、F、Cl、S值控制； 在光照和受熱情況下保持起其穩(wěn)定性。7.含水量：水的含量/滲透劑的含量； 含水量太多會使?jié)B透液分離，通常含水量控制5%；8.容水量:對含水量的限制值，即當水的增加使?jié)B透液開始變渾濁時的含量稱為容水量。三、理想滲透液應(yīng)具備的主要性能1. 易滲入零件表面的缺陷中去；2. 能很好的保留在缺陷中，即使是淺而寬的缺陷也不會從缺陷中被清洗掉；3. 不

48、宜揮發(fā)，不會很快干在工件表面上。§4-3 滲透液的質(zhì)量檢查一、外觀檢查1. 外觀：清晰、透明、色澤鮮艷、無污染；2. 光照下檢查：ü 著色（白光照）：紅色鮮艷；ü 熒光（紫外光照）：黃綠色清晰；ü 著色熒光：白光下紅色、橙色或紫色；紫外下黃綠色；二、潤濕性能檢查脫脂棉球沾少量滲透液 涂在光潔鋁板表面 停留10分鐘 觀察：無收縮、無小泡，則潤濕狀態(tài)好。三、含水量、容水量測定1.水洗型熒光液含水量測定： 蒸餾法 含水量 = （管中水的含量（毫升）/滲透劑100（毫升）100%ü 在500毫升燒瓶中，放樣品滲透劑100毫升和無水溶劑100毫升，酒精燈

49、加熱，觀察集水管中水量。2、滲透液容水量測定容水量 =加入水的體積/滲透液體積+水的體積×100%在100毫升量筒中，放50毫升滲透液，以0.5毫升的增量逐次往滲透液中加水，并搖動。當滲透液出現(xiàn)渾濁、凝膠、分層等現(xiàn)象時，記下加水總量。四、腐蝕性試驗1.中溫腐蝕試驗工藝ü 放入50±1的恒溫水槽中，三小時后取出、清洗、干燥；ü 觀察：不應(yīng)有失光、變色、腐蝕現(xiàn)象2.鈦合金熱鹽應(yīng)力腐蝕性試驗 試樣制備（圖4-3、圖4-4） 分別放入 40%HNO3+3.5%HF中輕度腐蝕； 施加應(yīng)力：6mm螺栓固定，如圖（4-5） 分別處理 流滴12小時 538±4

50、烘箱內(nèi)烘4.5小時 觀察： a. 在加應(yīng)力的情況下，觀察試樣是否有明顯的裂紋； b. 當用3.5%NaCl溶液浸涂的試塊無裂紋時，取下螺栓，在138±4溫度下NaOH的水溶液中浸泡30分鐘，隨后沖洗涂層表面，在 40%HNO3+3.5%HF的水溶液中腐蝕試樣34分鐘，用10倍放大鏡觀察腐 蝕面； c. 對仍在夾具中的沒有浸涂試樣的看得見部分進行觀察，如果沒有觀察到裂紋，則應(yīng)用類似b的方法清洗、腐蝕和檢查，看是否符合要求；d.如果NaCl溶液浸涂的試塊沒有凹坑或裂紋（材料太好，所以不用這個試樣，重做），或如果沒有浸涂的試樣有裂紋，則試驗是無效的，須重做（材料太差，也不用）；e. 對用滲透液浸涂的試樣，用10倍放大鏡目視檢查，試樣應(yīng)無明顯凹坑、腐蝕、裂紋或表面變色情況。3.高溫腐蝕試驗