著色探傷-教程課件

滲透檢測

PenetrantTesting朱紅軍207-07-03滲透檢測

PenetrantTesting朱紅軍2071滲透檢測基礎(chǔ)知識1.1滲透探傷定義PenetrantTesting簡稱PT(Penetrate)

滲透探傷是以毛細管作用原理為基礎(chǔ)的檢查表面開口缺陷的一種常規(guī)的無損檢測方法。1.2滲透探傷的工作原理和操作步驟工作原理：

零件表面被施加含有熒光染料或著色染料的滲透液后，在毛細管作用下，經(jīng)過一定時間的滲透，滲透液可以滲進表面開口缺陷中；經(jīng)去除零件表面多余的滲透液和干燥后；再在零件表面施加顯象劑；同樣，在毛細管作用下，顯象劑將吸引缺陷中的滲透液，即滲透液回滲到顯象劑中；在一定的光源下（黑光或白光），缺陷處的滲透液痕跡被顯示（黃綠色熒光或紅色），從而探測出缺陷的形貌及分布狀態(tài)。1滲透檢測基礎(chǔ)知識

操作步驟

見圖1-1

操作步驟

見圖1-1

滲透檢測可以檢查金屬、非金屬零件或材料的表面開口

缺陷，例如裂紋、疏松、氣孔、夾渣、冷隔、折疊等。

滲透探傷不受零件化學(xué)成分限制，不受零件結(jié)構(gòu)限制，

也不受缺陷形狀限制?？梢詸z查磁性材料，也可以檢查

非磁性材料；可以檢查黑色金屬，有色金屬，也可以檢查非金屬；可以檢查焊接件，鑄件，鍛件和機加工件；只需要一次探傷，即可把零件表面各個方向及形狀的缺陷全部檢查出來。

但是，滲透探傷不適用于檢查表面是吸收性的零件或材料，例如

粉末冶金零件。滲透檢測的重復(fù)性差，污染較嚴重。

1.3滲透探傷的分類

1根據(jù)染料分類：

熒光法、著色法和熒光著色法

滲透檢測可以檢查金屬、非金屬零件或材料的表面開口

缺陷

2根據(jù)去除方式分類：

水洗型、后乳化型和溶劑去除型3根據(jù)顯象方式分類：

干式、濕式、速干式、自顯象（一般分類）顯象劑的種類：干式顯象劑、濕式顯象劑濕式顯象劑包括：水溶式，水懸浮式，溶劑懸浮式（速干式），塑料薄膜式（干粉懸浮于樹脂清漆中）4各種滲透探傷方法的優(yōu)缺點著色法只需在白光或日光下進行，在沒有電源的場合下也能工作，熒光法需要配備黑光燈和暗室，無法在沒電的場合下工作。水洗型滲透適于檢查表面較粗糙的零件（鑄造件、螺拴、齒輪、鍵槽等），操作簡便，成本較低，特別適合批量零件的滲透檢測。而對于水基滲透液可以檢查不能接觸油類的特殊零件（液氧容器）后乳化型滲透適于表面光潔，靈敏度要求高的零件，例如發(fā)動機渦輪片，渦輪盤等，特別是被認為后乳化型熒光法配合速干式顯象是靈敏度最高的一種滲透方法。

2根據(jù)去除方式分類：

水洗型、后乳化型和溶劑溶劑去除型著色法由于可以使用在沒有水和電的場合，因而應(yīng)用非常廣泛，特別是噴罐使用，可簡化操作，適用于大型零件的局部檢測（如鍋爐、壓力容器的焊縫檢測等），該法成本較高，不適于大批量零件的滲透檢測。

1.4滲透探傷與磁粉探傷和渦流探傷的比較

P.7表1-2溶劑去除型著色法由于可以使用在沒有水和電的場合，因2滲透探傷的物理化學(xué)基礎(chǔ)液體分子間作用力表面張力彎曲液面附加壓強毛細管現(xiàn)象2.1分子論2.1.1分子運動論

宏觀物體由大量分子組成、分子在永不停息地運動、分子間存在互相作用力2.1.2最小能量理論

分子動能、分子勢能、物體的內(nèi)能2滲透探傷的物理化學(xué)基礎(chǔ)2.1.3自然界的三種物質(zhì)形態(tài)

氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)

不同的物質(zhì)介質(zhì)相接觸，出現(xiàn)界面。一般存在如下幾種界面：液－－氣界面、固－－氣界面、液－－液界面和液－－固界面。人們習慣于把有氣相參與組成的相界面叫表面，其他的相界面稱界面。因此常稱液－－氣界面為液體表面，固－－氣界面為固體、表面。在液－－氣表面，把跟氣體接觸的液體薄層稱為表面層。在液－－固界面，把跟固體接觸的液體薄層稱附著層。表面層的分子，一方面收到液體內(nèi)部分子的作用，另一方面受到氣體分子的作用。附著層的分子，一方面受到液體內(nèi)部分子的作用，另一方面，受到固體分子的作用。2.1.3自然界的三種物質(zhì)形態(tài)2.2表面張力和表面張力系數(shù)

體積一定的幾何形體中，球體的表面積最小。因此，一定量的液體從其它形狀變?yōu)榍蛐螘r，就伴隨著表面積的減小。另外，液膜也有自動收縮的現(xiàn)象。這些都說明液體表面有收縮到最小面積的趨勢。這是液體表面最基本的特性。根據(jù)力學(xué)知識，液體能夠從其它形狀變?yōu)榍蛐问怯捎谟辛Φ淖饔谩０堰@種存在于液體表面，使液體表面收縮的力稱為液體的表面張力。表面張力一般用表面張力系數(shù)表示。表面張力系數(shù)α為任一單位長度上的收縮表面的力，也常稱為表面張力。它和液體表面相切且垂直于液體邊界。它是液體的基本性質(zhì)之一，以牛頓/米（N/m）為單位。一定成分的液體，在一定的溫度下有一定的表面張力系數(shù)α

值。不同的液體，α

值是不同的。一般液體的α

值隨溫度上升而下降；少數(shù)金屬熔融液體（銅、鎘）的表面張力系數(shù)隨溫度上升而增高。容易揮發(fā)的液體，表面張力系數(shù)更小，含有雜質(zhì)的α

值也小。2.2表面張力和表面張力系數(shù)。表面張力的產(chǎn)生機理

液體分子作用間的作用力液體表面層分子和內(nèi)部分子互相作用示意圖間圖2-1

圖2-1液體表面層和內(nèi)部分子的互相作用。分子作用半徑r：分子作用力所能達到的最大距離，圖2-1分子作用球：半徑為r的球形作用范圍。在圖2-1中，MN為液體與氣體的分界面，A、B及C為液體中處于不同位置的分子。分子A處于液體內(nèi)部，分子B靠近液體表面，分子C處于液體表面。分子B距液體表面MN的距離小于分子作用半徑r，分子C距表面MN的距離為0，即分子作用球只有一半部分在液體內(nèi)部，而另一半部分在液體之外。在液體之外，分子作用力就是液面上的氣體分子對分子B和C的作用力，其大小與液體內(nèi)分子作用力相比可以忽略不計。在液體內(nèi)部，分子B、C的分子作用球內(nèi)的分子，對分子B、C的作用力較大，不能忽略。因此，分子B、C的合力不為零。合力R的方向指向液體內(nèi)部。分子距離液面MN距離越小，合力R就越大。分子A處于液體內(nèi)部，在液體中有大量的其它分子處于分子A的分子作用球內(nèi)，這些分子作用于分子A上的引力指向各個不同方向，總體上這些引力是互相抵消的，其合力為零。這種解釋比較牽強?。?！分子作用半徑r：分子作用力所能達到的最大距離，

所以，在圖2-1中，R1>R2>R3

綜上所述，每一個到液體表面的距離小于分子作用半徑r的分子，都受到一個指向液體內(nèi)部的力的作用，而這些分子組成的表面層，即由表面分子及近表面分子組成的液體表面層，都受到垂直于液面而且指向液體內(nèi)部的力的作用。這種作用力就是液體表面層對整個液體施加的壓力，其實質(zhì)是液體分子間的作用力。液體表面越小，受到這種力作用的分子數(shù)目越少，系統(tǒng)的能量相應(yīng)越低，系統(tǒng)就越穩(wěn)定。于是液體表面有自行收縮的趨勢。另外，處于液體表面的分子，分布比較稀疏，表面分子間存在互相吸引的力。這樣，就使得液體表面能夠?qū)崿F(xiàn)自行收縮。這些就是液體表面張力產(chǎn)生的機理。因此，液體分子間的互相作用力是表面張力產(chǎn)生的根本原因。

所以，在圖2-1中，R1>R2>R3表面過剩自由能表面過剩自由能是單位面積表面分子的自由能與單位面積內(nèi)部分子的自由能的差值。表面張力系數(shù)是單位液體方面的過剩自由能，常稱為表面過剩自由能，它是將液體表面擴大（縮?。﹩挝幻娣e，表面張力所作的功。界面張力與界面能正如液體的自由表面具有表面張力與表面能一樣，液－－液界面與液－－固界面等兩相之間的界面也有類似的界面張力與界面能。對于界面而言，兩相之間的化學(xué)特點越接近，它們之間的界面張力就越小；界面張力值總是小于兩相各自的表面張力之和，這是因為兩相之間總會有某些吸附力。同液體的表面張力一樣，界面張力也有使其界面自發(fā)減少的趨勢表面過剩自由能2.3潤濕現(xiàn)象1潤濕（或不潤濕）現(xiàn)象潤濕作用是一種表面及界面過程。普遍而言，表面上的一種流體被另一種流體所取代的過程就是潤濕。因此，潤濕作用必然涉及三相，而其中至少兩相為流體。一般情況下，潤濕是指固體表面上的氣體被液體取代，有時是一種液體被另一種液體所取代。潤濕現(xiàn)象是固體表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，固－－液兩相分子間相互作用等微觀特性的宏觀表現(xiàn)。2.3潤濕現(xiàn)象

潤濕液體裝在容器里，靠近容器壁處的液面呈凹面，不潤濕液體裝容器里，零件容器壁處的液面呈凸面，容器的內(nèi)徑越小，這種現(xiàn)象越顯著。見圖2-2所示。潤濕液體裝在容器里，靠近容器壁處的液面呈凹面，不潤濕

因為水或水溶液是特別常見的取代氣體的液體，所以，一般就把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潤濕方程與接觸角因為水或水溶液是特別常見的取代氣體的液體，所以圖2-3，將一滴液體滴在固體平面上，可有三種界面，即液－－氣，固－－氣及固－－液界面。與該三種界面一一對應(yīng)，存在三種界面張力。液－氣界面張力實際上是液體的表面張力，它力圖使液體表面收縮，用γL表示，固－氣界面存在固體與氣體的界面張力，它力圖使液滴表面鋪開，用γS表示，固－液界面存在固體與液體的界面張力，它力圖使液滴表面收縮，用γSL表示。

接觸角：液－固界面經(jīng)過液體內(nèi)部到液－氣表面之間的夾角，用θ表示。當液滴停留在固體平面上時，三種界面張力相平衡，它們之間的關(guān)系為：

此式是潤濕的基本公式，常稱為潤濕方程。

圖2-3，將一滴液體滴在固體平面上，可有三種界面經(jīng)變換，可公式變?yōu)椋?潤濕的三種方式和四個等級

沾濕潤濕、浸濕潤濕、鋪展?jié)櫇癞敠取?80o時，發(fā)生沾濕潤濕；當θ≤90o

，發(fā)生浸濕潤濕；當θ≤0o，發(fā)生鋪展?jié)櫇瘛?/p>

當接觸角θ為0o，即cosθ＝1時，液滴在固體表面接近于薄膜的形態(tài)，此情況稱為完全潤濕。當接觸角θ在0o和90o

之間，即0<cosθ<1時，液滴在固體表面上成為小于半球形的球冠，這種情況稱為潤濕。經(jīng)變換，可公式變?yōu)椋?/p>

當接觸角θ在90o和180o

之間，即－1<cosθ<0時，液滴在固體表面上成為大于半球形的球冠，這種情況稱為不潤濕。當接觸角θ為180o，即cosθ＝－1時，液滴在固體表面上成為球形，它與固體之間僅有一個接觸點，這種情況稱為完全不潤濕。同一種液體，對不同的固體而言，它可能是潤濕的，也可能是不潤濕的。在液體中加入表面活性劑，則液體的表面張力變小，接觸角變小，潤濕性能提高。潤濕現(xiàn)象所反映的潤濕性能綜合反映了液體的表面張力和接觸角兩種物理性能指標。

2.4毛細現(xiàn)象

2毛細現(xiàn)象（1）圓管中的毛細管現(xiàn)象2.4毛細現(xiàn)象

潤濕液體在毛細管中呈凹面并且上升，不潤濕液體在毛細管中呈凸面并且下降的現(xiàn)象，稱為毛細管現(xiàn)象。毛細現(xiàn)象并不局限于一般意義上的毛細管，例如兩平行板間的夾縫，各種各樣的棒、纖維、顆粒堆積物的空隙都是特殊形式的毛細管。2彎曲液面的附加壓強

由于液體表面張力的存在，彎曲的液面會產(chǎn)生附加的壓強。液體的表面張力系數(shù)越大，彎曲液面的曲率半徑越小，則產(chǎn)生的附加壓強越大。任意形狀的彎曲液面下的附加壓強的拉普拉斯公式：潤濕液體在毛細管中呈凹面并且上升，不潤濕液體在毛細管中3毛細現(xiàn)象中的液面高度毛細管在潤濕液體中，由于潤濕作用，靠近管壁的液面就會上升，形成表面凹下，在彎曲液面的附加壓強下，液體表面向上收縮，而形成平面；隨后，潤濕作用又起主導(dǎo)作用，靠近管壁的液面又上升，重新形成表面凹下的彎曲液面，彎曲液面在附加壓強的作用下又上升。如此循環(huán)，使毛細管的液面逐漸上升，一直到向上的彎曲液面附加壓強的作用力與毛細管內(nèi)升高的液柱重量相等時，達到平衡，才停止上升。毛細管中上升力F上，為毛細管內(nèi)壁彎曲液面的附加壓強產(chǎn)生的壓力：F上＝α·cosθ·2πr

3毛細現(xiàn)象中的液面高度著色探傷-教程課件α－液體的表面張力系數(shù)，θ－接觸角，r－毛細管內(nèi)壁半徑。毛細管中下降力F下，等于液柱的重量：

F下＝πr2?d?g?h

g－重力加速度，d－液體密度，h－液體在管中上升的高度。液面停止上升時，上升力與下降力平衡，F(xiàn)上＝F下，即

α·cosθ·2πr＝πr2?d?g?h

整理，得

從上式可以看出，毛細管曲率半徑越小，管子越細，則上升高度越高。如果液體不潤濕管壁，則管內(nèi)液面是下降的凸液面，該彎曲液面

α－液體的表面張力系數(shù)，θ－接觸角，r－毛細管內(nèi)對液體的附加壓強是指向液體內(nèi)部，使管內(nèi)液面將低于管外液面，所下降的高度同樣可用該公式計算。（2）兩平行板間的毛細現(xiàn)象

潤濕液體在間距很小的兩平行板間也會產(chǎn)生毛細現(xiàn)象，如圖2-6所示。其上升高度的公式為

對液體的附加壓強是指向液體內(nèi)部，使管內(nèi)液面將低于管外液面，所

缺陷內(nèi)液面高度

以長a，寬c，深b的狹長細槽作零件上的裂紋模型來分析討論滲透探傷時滲透液滲入裂紋的毛細現(xiàn)象。裂紋模型如下圖，為開口于零件表面的裂紋，但不穿透。當滲透液施加于有表面開口裂紋的零件表面時，具有足夠潤濕性能的滲透液將潤濕裂紋內(nèi)表面，裂紋內(nèi)將形成向液體內(nèi)凹陷的彎曲液面，并在彎曲凹面上產(chǎn)生指向液體外部（裂紋）的附加壓強P。裂紋寬度越小，附加壓強越大。這個附加壓強迫使?jié)B透液向裂紋內(nèi)滲透的同時，就壓縮裂紋內(nèi)已被滲透液封閉的氣體。缺陷內(nèi)液面高度

隨著滲透液的不斷滲透，裂紋內(nèi)氣體體積將越來越小，而氣體的反壓強P氣將越來越大，直到氣體的反壓強與液面上的附加壓強完全平衡為止。

如果考慮零件外部大氣壓強P0，平衡時有：

P＋P0＝P氣要使?jié)B透液完全占有裂紋空間，就必須將裂紋內(nèi)氣體完全排除。（采取一定的措施）

滲透探傷中的毛細現(xiàn)象（1）滲透與毛細作用

滲透過程中，滲透液對受檢表面開口缺陷的滲透作用；實質(zhì)上是液體的毛細作用。例如，滲透液對表面點狀缺陷（如氣孔、砂眼等）的滲透，就類似于滲透液在毛細管內(nèi)的毛細作用；滲透液對表面條狀缺陷（如裂紋、夾渣和分層等）的滲透，就類似于滲透液在間距很小的兩平行板間的毛細作用。（2）顯像與毛細作用顯象過程中，滲透液從缺陷中回滲到顯象劑中形成缺陷顯示痕跡，也是由于毛細作用。顯像劑通常有兩個基本功能：吸附足量的從缺陷中回滲到工件表面的滲透劑通過毛細作用將滲透劑在工件表面橫向擴展，放大缺陷顯示

提供一個可觀察的背景滲透探傷中的毛細現(xiàn)象2.5吸附現(xiàn)象1固體表面的吸附（固－液界面和固－氣界面）

吸附：物質(zhì)自一相內(nèi)部富集于界面的現(xiàn)象即為吸附現(xiàn)象。吸附現(xiàn)象在各種界面上都可發(fā)生。當固體和液體或氣體接觸時，凡能把液體或氣體中的某些成分聚集到固體表面上來的現(xiàn)象，就是固體的吸附現(xiàn)象。能起吸附作用的固體稱為吸附劑，例如顯象劑粉末、活性碳、硅膠、分子篩等；被吸附在固體表面上的液體或氣體稱為吸附質(zhì)。例如顯象過程中，顯象劑粉末吸附缺陷中回滲的滲透液，顯象劑粉末是吸附劑，滲透液是吸附質(zhì)。用吸附量衡量吸附劑的吸附能力，是指單位質(zhì)量的吸附劑所吸附的吸附質(zhì)的質(zhì)量，有時也指吸附劑單位表面積上所吸附質(zhì)量。吸附量數(shù)值越大，吸附劑吸附能力越強。固體被用作吸附劑，是因為固體吸附劑有很大的表面積和很大的比表面。2.5吸附現(xiàn)象2液體表面的吸附

吸附現(xiàn)象不僅發(fā)生在固體表面，還可發(fā)生在液體表面（液－液界面和液－氣界面）。在溶液吸附中（溶液是吸附劑），作為吸附質(zhì)使用最廣的是能降低表面張力和界面張力的表面活性劑。表面活性劑吸附在水表面上（液－氣界面）上，能降低水表面的表面張力；表面活性劑吸附在油－水界面上，能降低油－水界面的界面張力。

3物理吸附和化學(xué)吸附

按照吸附現(xiàn)象的本質(zhì)，可將吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。2液體表面的吸附4滲透探傷中的吸附現(xiàn)象

顯象過程中顯象劑粉末吸附從缺陷中回滲的滲透液，從而形成缺陷顯示。此吸附現(xiàn)象屬于固體表面（固－液界面）的吸附，顯象劑粉末是吸附劑，回滲的滲透液是吸附質(zhì)。顯象劑粉末越細，比表面越大，吸附量越多，缺陷顯示越清晰。另外，由于吸附為放熱過程如果顯象劑中含有常溫下易揮發(fā)的溶劑，當溶劑在顯象表面迅速揮發(fā)時，能大量吸熱，從而促進了顯象劑粉末對缺陷中回滲的滲透液的吸附，加快并加劇了吸附顯象，可提高顯象靈敏度。

自乳化滲透法或后乳化滲透法，表面活性劑被當作乳化劑使用，吸附在滲透液－水界面，降低了界面張力，使零件表面多余的滲透液得以順利乳化清洗。表面活性劑分子的“兩親”性質(zhì)，使其能吸附在油－水界面上，降低油－水界面的界面張力，使乳化清洗順利進行。

著色探傷-教程課件2.6溶解現(xiàn)象2.6.1溶解現(xiàn)象及溶解度2.6.2滲透劑的濃度2.6.3相似相溶經(jīng)驗法則

化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，彼此容易相互溶解；極性相似的物質(zhì)彼此容易相互溶解。2.6.4滲透檢測與溶解度、濃度1著色（熒光）強度顯象劑中的白色粉末構(gòu)成毛細管，產(chǎn)生毛細作用，吸附滲透液。但是，吸附上來同樣數(shù)量的滲透液，有的看得見，有的看不見，這是由于滲透液的著色強度或熒光強度不同所致。2.6溶解現(xiàn)象

所謂著色強度或熒光強度，實際上是缺陷內(nèi)被吸附出來的一定數(shù)量的滲透液在顯象后顯示色澤的能力。它與滲透液中著色染料或熒光染料的種類有關(guān)，與染料在滲透液中溶解度有關(guān)。著色（熒光）強度用兩種方法來度量，一種是用滲透液的消光值K來度量（著色），另一種是用滲透液的臨界厚度來度量。滲透液的消光值越大，著色強度就越大，缺陷顯示就越清晰。提高滲透液的濃度，就可增大消光值K。（對著色液而言）滲透液的臨界厚度，是指被顯象劑吸附上來的滲透液，厚度到達某一值時，在增加其厚度，該滲透液的著色（熒光）強度不再增加，此時的液層厚度叫做滲透液的臨界厚度?？梢?，臨界厚度越小，著色（熒光）強度就越大，越有利于缺陷的顯示。著色探傷-教程課件2.7表面活性與表面活性劑1、表面活性：凡能使溶劑的表面張力降低的性質(zhì)。

2、表面活性劑：是這樣一種物質(zhì)，它在加入量很少時，能大大將低溶劑（一般為水）表面張力或液－液界面張力，改變系界面狀態(tài)，產(chǎn)生潤濕、乳化、起泡及加溶等一系列作用，從而達到實際使用的要求。在右圖中，曲線1和2為表面活性物質(zhì)，曲線1為表面活性劑，3為非表面活性物質(zhì)。

表面活性劑的種類滲透檢測常用非離子型

2.7表面活性與表面活性劑

表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)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組成的，而且這兩部分分處兩端，形成不對稱的結(jié)構(gòu)。因此，表面活性劑分子是一種兩親分子，具有既親水又親油的兩親性質(zhì)。這種兩親分子能吸附在油水界面上，降低油水界面的界面張力；能吸附在水溶液表面上，降低水溶液的表面張力。表面活性劑的親水性親水性大小是表面活性劑的一項非常重要的指標。非離子型表面活性劑的親水性，可用親水基的分子量大小來表示，稱為親憎平衡值，即H.L.B值：

親水基部分的分子量100H.L.B=×

表面活性劑的分子量

5

H.L.B值越高，親水性越強。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)由于經(jīng)濟上及其它一些方面的原因，工業(yè)生產(chǎn)的表面活性劑從來就不可能制備得很純，其實也沒有必要制備得很純；恰恰相反，表面活性劑中加入另外一種表面活性劑或其它添加劑后，比單一的表面活性劑有更好的效果，而且溶液的物理化學(xué)性質(zhì)也有明顯的變化。幾種成分的非離子型表面活性劑混合后，其H.L.B值為：a、b、c－組成混合乳化劑的各表面活性劑的H.L.B值；

x、y、z－各表面活性劑的重量。舉例計算：P.35分清親水基和親油基2.7.3表面活性劑的作用

P.35圖2-26著色探傷-教程課件

2.7.4乳化作用1乳化現(xiàn)象和乳化劑由于表面活性劑的作用使本來不能混合到一塊的兩種液體（油水）能夠混合到一起的現(xiàn)象稱為乳化現(xiàn)象。具有乳化作用的表面活性劑稱乳化劑。2乳化形式乳狀液是一種液體分散于另一種不相溶的液體中形成的膠體分散體系，外觀常呈乳白色不透明液狀。乳狀液中以液滴形式存在的那一相稱為分散相（也稱內(nèi)相、不連續(xù)相），另一相是連成一片的，稱為分散介質(zhì)（也稱外相、連續(xù)相）。常見的乳狀液，一般都有一相是水或水溶液，通常稱為“水”相；另一相是與水不相溶的有機相，常稱為“油”相。外相為水內(nèi)相為油的乳狀液叫做水包油型乳狀液（牛奶），以O(shè)/W表示；外相為油，內(nèi)相為水的乳狀液叫做油包水型乳狀液（原油），以W/O表示。3滲透探傷中的乳化現(xiàn)象。滲透探傷時，使用后乳化型滲透液，去除零件表面多余的滲透液時，一般使用水包油型乳化劑進行乳化清洗。此時，滲透液是乳化的對象，由于乳化的目的是要將零件表面多余的滲透液清洗掉，故乳化劑還應(yīng)有良好的洗滌作用。H.L.B值在11~15范圍內(nèi)的乳化劑，既具有乳化作用，又有洗滌作用，是比較理想的去除劑。2.7.4乳化作用2.7.5表面活性劑在溶液中的特性

利用表面活性劑的凝膠現(xiàn)象可提高滲透探傷的靈敏度?！胺请x子型”乳化劑與水混合，其粘度隨含水量變化，在某一含水量范圍內(nèi)粘度有極大值，此范圍稱為“凝膠區(qū)”。清洗時，零件表面接觸大量的隨，乳狀液的含水量超過了凝膠區(qū)，粘度小而易被水沖走，缺陷縫隙處接觸水量少，含水量在凝膠區(qū)，形成凝膠，缺陷內(nèi)的滲透液不易被水沖走，從而提高了探傷靈敏度。

著色探傷-教程課件3滲透探傷的光學(xué)基礎(chǔ)3.1光的本性3.2發(fā)光及光致發(fā)光1發(fā)光2光致發(fā)光（熒光、磷光）

原來在白光下不發(fā)光的物質(zhì)，在紫外線等外輻射源的作用下，能夠發(fā)光，這種現(xiàn)象稱為光致發(fā)光。當外輻射源停止后，發(fā)光立即停止的稱為熒光，否則稱為磷光。

3滲透檢測用光著色探傷時，觀察時使用白光，其波長范圍為400-760nm，可由白熾燈、日光燈或日光等得到。熒光探傷時，使用紫外線，它是一種比可見光波長更短的不可見光，也稱黑光。其波長范圍為330-390nm，中心波長365nm，一般用黑光燈得到。

紫外線能使熒光液產(chǎn)生熒光，熒光探傷就是利用熒光液受紫外線照射而激發(fā)產(chǎn)生熒光這一現(xiàn)象為基礎(chǔ)的。其熒光波長約為510-550nm，其中心波長為550nm，呈黃綠色。3滲透探傷的光學(xué)基礎(chǔ)3.3光度學(xué)

發(fā)光強度是指光源向某方向單位立體角發(fā)射的光通量，單位坎德拉（cd）。光通量是指能引起眼睛視覺強度的輻射通量，單位是流明（lm）。照度是指被照射物單位面積上所接受的光通量，單位是勒克斯（lx），1勒克斯＝1流明/m2，照度是表示物體被照亮的程度。滲透探傷時，工作場地保持一定的照度，對于確保探傷靈敏度及提高工作效率是非常必要的。一般要求，著色探傷時，被檢物表面上可見光照度應(yīng)在500lx以上。

黑光燈強度為1000uw/cm23.4對比度和可見度3.4.1對比度某個顯示和圍繞這個顯示的背景之間的亮度和顏色之差，稱為對比度。試驗表明，紅色染料顯示與白色顯象劑背景之間的對比率越為6:1，而熒光顯示與不發(fā)熒光的背景之間的對比率卻有300:1，甚至更大到1000:1。這是熒光探傷靈敏度較高的一個原因。3.3光度學(xué)3.4.2可見度人眼的觀察機能：在強白光下，對顏色和對比度的差別強大。在暗光中（黑暗），對微弱發(fā)光體辨別能力的辨別能力強，3.5缺陷顯示及裂紋檢出能力3.5.1缺陷顯示缺陷容積越大，它容納的滲透液就越多，留在缺陷中可供回滲的滲透液就越多，缺陷顯示就越明顯。顯象劑顯示的缺陷圖像比缺陷的實際尺寸要大。缺陷的長度是缺陷顯示的主要尺寸，它能提供一個可供肉眼觀察的實測尺寸。3.5.2裂紋檢出能力裂紋檢出能力是相對于背景及外部光等條件，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。3.4.2可見度

滲透液中染料種類及濃度將影響裂紋檢出能力。滲透液被化學(xué)藥品污染，熒光液長時間受紫外光照射，著色液長時間受日光照射等，將降低裂紋檢出能力。先浸后滴落的施加滲透液的方法，可使?jié)B透液中的大量揮發(fā)性成分揮發(fā)掉，而留下更多粘度較大的組分，染料的濃度相對于原滲透液中的濃度更高，可提高裂紋檢出能力。

3.3顯象劑的顯象特性1顯象劑的顯象功能顯象是利用顯象劑吸附從缺陷中回滲到受檢零件表面的滲透液，形成一可見的缺陷顯示。顯象劑的顯象過程同滲透液的滲透過程一樣，是由于毛細作用。顯象劑通常有兩個基本功能：（1）吸附足量的從缺陷中回滲到零件表面的滲透液；（2）通過毛細作用將滲透液在零件表面橫向擴展，使缺陷的顯示放大到可見。2顯象劑的顯象過程

3.3顯象劑的顯象特性

著色探傷時，觀察缺陷圖形顯示是在明亮的白光下，通過色彩反差進行的，整個白色襯底上只有缺陷部分呈現(xiàn)紅色顯示。由于缺陷圖形顯示周圍的背景，必須是某種程度的白色，因此著色探傷不使用干式顯象劑。而使用溶劑懸浮顯象劑（速干式）顯象時，顯象過程中，由于溶劑的迅速揮發(fā)，促進了滲透液的回滲，揮發(fā)中帶走大量的熱量，促進了顯象劑對回滲的滲透液的吸附，使顯象靈敏度得到提高。(SHS就是用的著色探傷，速干式顯像劑)熒光探傷時，無缺陷區(qū)域呈深藍紫色，唯有缺陷部分發(fā)出黃綠色光，觀察缺陷顯示在黑暗中進行。熒光探傷中常使用干粉顯象劑，也可使用其它的顯象劑或自顯象。由于干粉顯象劑只吸附在缺陷部位，即使經(jīng)過一段時間后，缺陷輪廓圖形也不散開，仍能顯示出清晰的圖形，所以使用干粉顯象劑可以分開顯示出互相接近的缺陷，即顯象分辨力高。

4滲透檢測劑4.1滲透液的分類及組分1滲透液的分類幾種特殊類型的滲透液：著色熒光滲透液、過濾性微粒滲透液、化學(xué)反應(yīng)型滲透液、高溫下使用的滲透液。2滲透液的組成成分滲透液一般由染料、溶劑、乳化劑和多種改善滲透液性能的附加成分所組成。在實際的滲透液配方中，一種化學(xué)試劑往往同時起幾種作用。（1）紅色染料著色液中所用染料多為紅色染料，因為紅色染料能與顯象劑的白色背景形成鮮明的對比，產(chǎn)生良好的反差。著色液中的染料應(yīng)滿足色澤鮮艷，易溶解、易清洗、雜質(zhì)少、無腐蝕、對人體無害等。4滲透檢測劑

染料有油溶型、醇溶型和油醇混合型等。一般著色液中多使用油溶型偶氮染料。常用的染料有蘇丹紅、128燭紅、223號燭紅、熒光桃紅、剛果紅和丙基紅等。其中以蘇丹IV使用最為廣泛，它的化學(xué)名稱為偶氮苯。（2）熒光染料

熒光染料是熒光液的關(guān)鍵材料之一。熒光染料應(yīng)具有很強的熒光，發(fā)出的熒光應(yīng)為黃綠色。同時應(yīng)耐黑光、耐熱和對金屬無腐蝕等。熒光染料的熒光強度和波長與所用的溶劑及其濃度有關(guān)。

熒光液的熒光強度隨著濃度的增加而增加，但濃度達到某一數(shù)值后，就不再繼續(xù)增加，甚至會減弱。

利用“串激”的方法可以增強熒光亮度。即在熒光液中加入兩種或兩種以上的熒光染料，組成激活系統(tǒng)，起到“串激”作用。所謂“串激”就是第二種染料發(fā)出的熒光波長與第一種染料吸收光譜的波長相同，即第二種染料的熒光譜與第一種染料的吸收譜一致。這時，第一種染料在溶劑中吸收第二種染料的熒光得到激發(fā)，增強了自身發(fā)出的熒光強度。染料有油溶型、醇溶型和油醇混合型等。一般著色液中多使（3）溶劑溶劑有兩個主要作用：一溶解染料；二起到滲透作用。因此，滲透液中所用溶劑應(yīng)具有滲透能力強，對染料溶解性能好，揮發(fā)性小、毒性小、對金屬無腐蝕等性能，且經(jīng)濟易得。多數(shù)情況下，滲透液都是將幾種溶劑組合使用，使各成分的特性達到平衡。溶劑可分為基本溶劑和起稀釋作用的溶劑兩類?；救軇?yīng)充分溶劑染料，使?jié)B透液著色（熒光）強度大。稀釋劑除具有適當調(diào)節(jié)粘度與流動性目的外，還起到降低材料費用的作用?；救軇┡c稀釋溶劑能否平衡地配合，就直接影響滲透液特性（粘度、表面張力、潤濕性能等），是決定滲透性能好壞的重要因素。

煤油是最常用的溶劑。它具有表面張力小，潤濕能力強等優(yōu)點，但它對染料的溶解度小。加入鄰苯二甲酸二丁酯不僅提高了對染料的溶解度，又可在較低溫度下，使染料不致沉淀出來，此外還可調(diào)整滲透液的粘度和沸點，減少溶劑的揮發(fā)，使?jié)B透液具有優(yōu)良的綜合性能。著色探傷-教程課件乙二醇單丁醚、二乙二酸丁醚常用作偶合溶劑。使?jié)B透液具有較好的乳化性、清洗性和互溶性。染料在溶劑中的溶解度與溫度有關(guān)，為使染料在低溫下不從溶劑中分離出來，還需在滲透液中加入一定量的穩(wěn)定劑。（4）乳化劑在水洗型著色液與水洗型熒光液中，表面活性劑作為乳化劑加到滲透液內(nèi)，使?jié)B透液容易被水洗。乳化劑應(yīng)與溶劑互溶，不應(yīng)影響紅色染料的紅色色澤，或不影響熒光染料的熒光亮度。乙二醇單丁醚、二乙二酸丁醚常用作偶合溶劑。使?jié)B透4.2滲透液的性能1滲透液的綜合性能

a滲透力強，容易滲入零件的表面缺陷中。

b熒光液應(yīng)具有鮮明的熒光，著色液應(yīng)具有鮮艷的色澤。

c清洗性好，容易從零件表面清洗掉。

d潤濕顯象劑的性能好，容易從缺陷中被吸附到顯象劑表面，而將缺陷顯示出來。

e無腐蝕，對零件和設(shè)備無腐蝕性。

f穩(wěn)定性好，在光與熱的作用下，材料成份和熒光亮度或色澤能維持較長時間。

g毒性小，或無毒。

h其它：檢查鈦合金與奧氏體不銹鋼材料時，要求滲透液低氟低氯，檢查鎳合金材料時，要求滲透液低硫；檢查與氧、液氧接觸的工件時，要求滲透液與氧不發(fā)生反應(yīng)。4.2滲透液的性能2滲透液的物理性能粘度表面張力和接觸角密度揮發(fā)性閃點和燃點電導(dǎo)性閃點：可燃性液體在溫度上升過程中，液面上方揮發(fā)出大量可燃性蒸氣，這些可燃性蒸氣和空氣混合，接觸火焰時，會出現(xiàn)爆炸閃光現(xiàn)象。剛剛出現(xiàn)閃光現(xiàn)象時，液體的最低溫度稱為閃點。燃點：指液體加熱到能被接觸的火焰點燃并能繼續(xù)燃燒時的液體的最低溫度。

對同一液體而言，燃點高于閃點。閃點低，燃點也低，著火的危險性大。

2滲透液的物理性能3滲透液的化學(xué)性能

a化學(xué)惰性要求滲透液對被檢材料和盛裝容器不腐蝕，呈化學(xué)惰性。注意：水洗型滲透液中乳化劑可能呈若堿性，可能腐蝕鋁鎂合金。滲透液中硫、鈉等元素的存在，在高溫下會對鎳基合金零件產(chǎn)生熱腐蝕（熱脆），滲透液中的鹵族元素很容易與鈦合金及奧氏體不銹鋼材料作用，在應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。

b清洗性

c含水量和容水量滲透液總的水含量與滲透液總量之比的百分數(shù)稱含水量。滲透液中含水量超過某一極限時，滲透液出現(xiàn)分離、混濁、凝膠或靈敏度下降等現(xiàn)象，這一極限值稱為滲透液的容水量。滲透液含水量越小越好，滲透液容水量指標越高，抗水污染能力越強。

d毒性

e溶解性

f腐蝕性能

著色探傷-教程課件

綜上所述，粘度、表面張力、接觸角與清洗性能等影響滲透液的靈敏度；閃點、燃點、電導(dǎo)性與化學(xué)惰性，毒性等涉及操作者的安全及零件和設(shè)備的腐蝕。

任何一種滲透液，不可能具備一切優(yōu)良性能，也不能只用某一項性能來評價滲透液的優(yōu)劣。著色探傷-教程課件4.1.4著色滲透劑1水洗型著色液靈敏度太低，用在極少場合。一種是水基的，另一種是自乳化的。2后乳化型著色液3溶劑去除型著色液與速干式顯象劑配合使用，靈敏度較高。

著色滲透液靈敏度較低，不能用于探測臨界疲勞裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋或晶間腐蝕裂紋等非常微小的裂紋。4.1.4著色滲透劑4.1.5熒光滲透液1水洗型熒光液（自乳化型熒光液）分低、中、高靈敏度。常用水洗型低靈敏度檢查鋁鎂合金鑄造件，批量螺拴、鍵槽、齒輪等零件。容易受到水污染。2后乳化型熒光液分標準靈敏度、高靈敏度、超高靈敏度。用于表面光潔的，靈敏度要求較高的零件檢查?？顾廴灸芰?，也不易受酸或鉻酸的影響。3溶劑去除型熒光液4.1.5熒光滲透液4.2去除劑水、乳化劑和水、溶劑4.2.1乳化劑分親水和親油兩大類。若乳化劑的濃度高，乳化能力強，乳化速度快，乳化時間難以控制且乳化劑拖帶損耗大；若濃度低，乳化能力弱，乳化速度慢，乳化時間常。應(yīng)根據(jù)被檢零件的大小、數(shù)量、表面光潔度等情況，通過試驗來選擇最佳濃度和時間。乳化劑的性能1綜合性能外觀能與滲透液明顯區(qū)別；受少量水或滲透液污染不降低性能；乳化性能適中，乳化時間合理，容易操作；存儲保管中，溫度穩(wěn)定性好，性能不變；對操作者的健康無害，無毒及無不良氣味；4.2去除劑閃點高，揮發(fā)性低，廢液及去除污水的處理簡便等。2

物理性能粘度：影響乳化時間，最短的乳化時間大于等于30s。閃點：不低于50°C。揮發(fā)性：應(yīng)低。3化學(xué)性能毒性：無毒。容水性：應(yīng)能允許混入5%的水含量。與滲透液的相容性：應(yīng)允許混入20%的滲透液而不變質(zhì)。特殊性能：水洗性，熒光，槽液壽命，溫度穩(wěn)定性，停留時間。閃點高，揮發(fā)性低，廢液及去除污水的處理簡便等。4.2.2溶劑去除劑

分類：鹵化型、非鹵化型、特殊用途性能要求：溶劑滲透液適度，去除時揮發(fā)適度，存儲保管中穩(wěn)定，不使金屬腐蝕與變色，無不良氣味，毒性小等。一般多使用丙酮、乙醇、汽油或三氯乙烯等有機溶劑。

4.2.2溶劑去除劑4.3顯象劑4.3.1顯象劑的種類、組分及特點顯象劑的種類：干式顯象劑、濕式顯象劑濕式顯象劑包括：水溶式，水懸浮式，溶劑懸浮式（速干式），塑料薄膜式（干粉懸浮于樹脂清漆中）。1干式顯象劑－干粉顯象劑適用于螺紋及粗糙表面零件的熒光檢驗。干粉顯象劑為白色無機粉末，如氧化鎂、氧化鋅、碳酸鈣、氧化鈦粉末等。一般與熒光液配合使用。

要求：P.702濕式顯象劑（1）水懸浮式顯象劑：干粉懸浮于水中，加入潤濕劑、分散劑、限制劑和防銹劑。呈弱堿性，常時間停留會腐蝕鋁鎂合金。要求零件表面有較高的光潔度。4.3顯象劑（2）水溶性濕式顯象劑顯象粉溶解在水中，也加有潤濕劑、分散劑、防銹劑和限制劑等。（3）溶劑懸浮式濕式顯象劑顯象劑粉末加在揮發(fā)性的有機溶劑中配制而成。常用丙酮、煤油等，該類顯象劑中也加有限制劑和稀釋劑等。

該類顯象劑通常裝在噴罐中使用，并且常與著色液配合使用。

單就顯象方法而言，該類顯象劑靈敏度較高，因為顯象劑中的有機溶劑有較強的滲透能力，能滲入到缺陷中，揮發(fā)過程中把缺陷中的滲透液帶回到零件表面，故顯象靈敏度高。另外，有機溶劑揮發(fā)快，缺陷顯示擴散小，顯示輪廓清晰，分辨力高。（錯誤）（2）水溶性濕式顯象劑4.3.2顯象劑的性能1綜合性能吸濕能力強，吸濕速度快，容易被缺陷處的滲透液所潤濕并吸出足量滲透液。顯象劑粉末顆粒細微，對零件表面有一定的粘附力，能在零件表面形成均勻的薄覆蓋層，將缺陷顯示的寬度擴展到足以用肉眼看到2物理性能顆粒度：應(yīng)足夠細，不大于3μm干粉密度：松散時<0.075kg/l，包裝狀態(tài)<0.130kg/l。懸浮性：足夠3化學(xué)性能毒性、腐蝕性（F、Cl、S等）、溫度穩(wěn)定性、污染。4.3.2顯象劑的性能4.4滲透探傷劑系統(tǒng)4.4.1滲透探傷劑系統(tǒng)的定義及同族組1滲透探傷劑系統(tǒng)主要由滲透液、乳化劑、去除劑和顯象劑所構(gòu)成的特定組合系統(tǒng)。既要滿足各自的要求，又要互容，達到檢測缺陷的目的。2滲透探傷系統(tǒng)同族組同族組：指完成一個特定的滲透探傷全部檢驗過程所必須的一系列材料，含滲透液、乳化劑、去除劑和顯象劑。

滲透探傷時，必須采用同一廠家提供的同族組的產(chǎn)品，不同族組的產(chǎn)品不能混用。4.4滲透探傷劑系統(tǒng)3滲透探傷劑系統(tǒng)的選擇原則

（1）同族組要求：（2）靈敏度要求（3）根據(jù)被檢工件狀態(tài)進行選擇（4）價格、毒性、清洗性（5）特殊性等4.5國內(nèi)外滲透探傷劑簡介P.733滲透探傷劑系統(tǒng)的選擇原則5滲透探傷設(shè)備5.1便攜式設(shè)備及壓力噴罐滲透探傷劑（包括滲透液、去除劑和顯象劑），通常裝在密閉的噴罐內(nèi)使用。噴罐一般由探傷劑的盛裝容器和探傷劑的噴射機構(gòu)兩部分組成。典型結(jié)構(gòu)見圖10-1。罐內(nèi)裝有探傷劑和氣霧劑，40°C左右可產(chǎn)生0.29~0.49Mpa的壓力。顯象劑噴罐內(nèi)還裝有玻璃彈子，起攪拌作用。5滲透探傷設(shè)備5.2固定式設(shè)備預(yù)清洗裝置、滲透裝置、乳化裝置、水洗裝置、干燥裝置、顯象裝置、后清洗裝置等。5.3檢驗場地及光源5.3.1檢驗場地5.3.2檢測光源1白光燈

80W日光燈在1米處的照度為500勒克斯lx。2黑光燈P.88工作原理與鎮(zhèn)流器的串接使用主要事項（開關(guān)、電壓）3黑光強度檢測儀

5.2固定式設(shè)備5.4測量設(shè)備5.4.1黑光輻射強度計

直接測量法，讀數(shù)為微瓦/厘米2；5.4.2黑光照度計

間接測量法，讀數(shù)來勒克斯，又稱為黑光照度計。5.4.3白光照度計5.4.4熒光亮度計5.4測量設(shè)備5.5滲透檢測試塊1鋁合金淬火試塊（A型試塊）圖5-19P.93

作用：a用于兩種不同滲透液靈敏度對比

b一種滲透液不同操作工序的靈敏度對比清洗和保存按JB4730標準的方法進行

在試塊中心用氣體燈加熱發(fā)到426°C左右，再放入冷水中淬火，然后在110°C下干燥15分鐘，冷卻至室溫保存。5.5滲透檢測試塊2不銹鋼鍍鉻輻射狀裂紋試塊（B型試塊）

該試塊主要用于校驗操作方法和工藝系統(tǒng)靈敏度。通常與塑料復(fù)制品或照片對照使用。清理和保存按標準要求或參照黃銅試塊。2不銹鋼鍍鉻輻射狀裂紋試塊（B型試塊）3黃銅板鍍鉻裂紋試塊（C型試塊）主要用于鑒別各類滲透探傷劑性能和確定靈敏度等級。清理和保存辦法3黃銅板鍍鉻裂紋試塊（C型試塊）5.5.4其他試塊美國PSM-5試塊吹砂鋼試塊陶器試塊缺陷試件

5.5.4其他試塊6滲透檢測方法6.1水洗型滲透探傷法包括水洗型著色和水洗型熒光，廣泛應(yīng)用的是水洗型熒光法。使用場合：a靈敏度要求不高；

b檢驗大體積或大面積零件；

c檢驗開口窄而深的缺陷；

d檢驗螺紋和帶有鍵槽的零件；

e檢驗表面很粗糙的零件。滲透時間和顯象時間的確定：

a根據(jù)零件的狀態(tài)和缺陷的種類以及環(huán)境溫度確定滲透時間；

b根據(jù)零件材料的種類，表面狀態(tài)，滲透液類型來確定顯象時間。

顯象方式的選擇：著色液，任何表面狀態(tài)都選用溶劑懸浮式顯象劑；熒光液，光潔表面，選用溶劑懸浮式顯象劑，粗糙表面選用干式顯象。優(yōu)缺點P.1026滲透檢測方法6.2后乳化型滲透探傷法

后乳化型熒光法是廣泛應(yīng)用的一種方法。使用場合：

a表面陽極化工件，鍍鉻工件及復(fù)查工件；

b檢驗要求比水洗型靈敏度高的零件；

c被酸或其它化學(xué)試劑污染的零件，

d檢驗開口淺而寬的缺陷；

e被檢零件的缺陷可能被臟物污染；

f檢驗應(yīng)力裂紋、晶間腐蝕裂紋和磨削裂紋；

g靈敏度可以改變主要應(yīng)用在：經(jīng)機加工的光潔零件的檢驗，如發(fā)動機的渦輪葉片，氣輪機葉片，渦輪盤等零件的檢驗。去除時首先是預(yù)水洗，然后乳化，再最后水洗。乳化時間是最關(guān)鍵的控制因素根據(jù)零件表面光潔度，乳化劑濃度，乳化程度，被污染的程度和滲透液來確定，一般用試驗的方法確定。優(yōu)缺點：P.1046.2后乳化型滲透探傷法6.3溶劑去除型滲透探傷法溶劑去除型著色法是廣泛應(yīng)用的一種方法。溶劑去除型滲透探傷法適用于焊接件和表面光潔零件的檢驗，特別適用于大零件的局部檢驗，也適用于非批量零件的檢驗和現(xiàn)場檢驗（著色法）。該方法多配用溶劑懸浮式顯象法優(yōu)缺點：P.1066.4特殊的滲透檢測方法

6.3溶劑去除型滲透探傷法6.5滲透檢測方法的選用

選擇滲透探傷方法，首先考慮檢測缺陷類型和靈敏度的要求，其次考慮零件批量大小、表面狀況及幾何形狀，還應(yīng)考慮檢驗場所的水源、電源、氣源及檢驗費用等。細小裂紋、寬而淺的裂紋，表面光潔度高的零件，選用后乳化型熒光或著色法；疲勞裂紋、磨削裂紋及其它微小裂紋的檢驗，選用后乳化型熒光或溶劑去除型熒光法。小零件批量生產(chǎn)時，選用水洗型熒光法。大零件的局部檢驗，選用溶劑去除型熒光或著色法。粗糙表面的零件，選用水洗型熒光或著色。檢驗場所無電源及暗室時，選用著色法。

P.110表6-5滲透探傷方法選擇指南6.5滲透檢測方法的選用7滲透檢測工藝

六大基本步驟：表面準備和預(yù)清洗、滲透、去除、干燥、顯象、觀察（檢驗）。檢測時機安排7.1表面準備和預(yù)清洗1污物類別固體污物：表面清理；液體污物：預(yù)清洗。2污物的影響（P.1134條）3清除污物的方法機械法，化學(xué)方法，溶劑去除方法，其它方法。7滲透檢測工藝7.2施加滲透劑1滲透液施加方法應(yīng)根據(jù)零件大小、形狀、數(shù)量和檢查部位來選擇。所選方法應(yīng)保證被檢部位完全被滲透液覆蓋，并在整個滲透時間內(nèi)保持潤濕。主要有：噴涂，刷涂，澆涂，浸涂。２滲透時間及溫度一般不少于10min，溫度控制在15~50°C。

具體按標準要求7.3去除多余的滲透液

要求從零件表面去除所有的滲透液，又不將滲入缺陷中的滲透液清洗出來。水洗型滲透液用水去除，水噴法的水壓不超過0.35Mpa，水溫不超過40°C，水洗時間在得到合格背景的前提下，越短越好，可以用黑光燈控制熒光液的去除程度。7.2施加滲透劑后乳化型滲透液去除時，先用水預(yù)清洗，然后乳化，最后再用水清洗。施加乳化劑時，只能用浸涂、澆涂或噴涂，不能用刷涂。要防止過乳化，控制好乳化時間。溶劑去除型滲透液的去除方法是先用干布（紙）擦，然后再用沾有有機溶劑的布擦，不允許直接用有機溶劑沖洗。圖8-1為去除方法與缺陷中滲透液保留程度的關(guān)系。后乳化型滲透液去除時，先用水預(yù)清洗，然后乳化，最7.4干燥溶劑去除法滲透探傷時，不必進行專門的干燥處理，應(yīng)自然干燥，不得加熱干燥。用水清洗的零件，采用干式或非水基濕式顯象時，零件在顯象前必須進行干燥處理；若采用水基濕式顯象，水洗后直接顯象，然后進行干燥處理。干燥一般使用熱空氣循環(huán)烘干裝置，干燥溫度不能太高，時間不能太長。7.5顯象顯象的過程是用顯象劑將缺陷處的滲透液吸附到零件表面，產(chǎn)生清晰可見的缺陷圖像。干式顯象主要用于熒光法，干燥后立即進行顯象，最好用噴粉柜進行噴粉顯象。非水基濕式顯象主要采用壓力噴罐噴涂。噴涂前應(yīng)搖動噴罐中的彈子，使顯象劑均勻。邊噴邊形成顯象劑薄膜。7.4干燥水基濕式顯象多采用浸涂。涂復(fù)后進行滴落，然后再干燥。干燥過程就是顯象過程，顯象時要不斷攪拌，以防顯象劑沉淀。顯象時間不能太長，顯象劑不能太厚。一般規(guī)定：顯象時間一般不少于7min，顯象劑厚度為0.05~0.07mm。顯象時間干式顯象：指從施加顯象劑起到開始觀察的時間。濕式顯象：指從干燥起到開始觀察的時間，也就是干燥時間。速干式顯象：施加顯象劑后，到觀察完成的時間。7.6觀察和評定觀察的光線要求著色觀察時，被檢零件上白光的照度要不小于500lx。熒光觀察時，黑光燈的強度為，在距離黑光燈380mm處，其強度不低于1000uw/cm2。水基濕式顯象多采用浸涂。涂復(fù)后進行滴落，然后再干熒光觀察時：

a進入暗室時，黑暗適應(yīng)。

b真?zhèn)稳毕莸呐卸?/p>

c缺陷性質(zhì)的判定，作出合格與否的判定。

d缺陷的表示和記錄重復(fù)檢查的規(guī)定：

a一般不進行重復(fù)檢查，滲透探傷的重復(fù)性不好；

b著色法不允許復(fù)查；

c熒光法檢查的不允許用著色法復(fù)查。7.7后清洗及復(fù)驗

熒光觀察時：8顯示的解釋與缺陷評定8.1顯示的解釋和分類顯示的分類

相關(guān)顯示、非相關(guān)顯示和虛假顯示相關(guān)顯示：真實缺陷形成的；非相關(guān)顯示：零件的加工工藝和結(jié)構(gòu)外形以及劃傷、刻痕、毛刺等;

虛假顯示：零件表面滲透液的污染產(chǎn)生。8.2缺陷的評定缺陷顯示的分類

線狀、圓形、密集形、縱（橫）向顯示缺陷的分類

原材料缺陷、工藝缺陷和使用缺陷滲透檢測能發(fā)現(xiàn)的常見缺陷

氣孔、裂紋8.3標準關(guān)于顯示的分類和評定要求8顯示的解釋與缺陷評定8.4滲透檢測記錄和報告

缺陷記錄方式：

草圖法、可剝性塑料薄膜顯象劑、照相法檢驗的原始記錄

檢驗的見證、執(zhí)行工藝卡的見證、報告的來源滲透探傷報告按照相關(guān)標準的要求JB/T4730.5-2005

報告格式和原始記錄格式都是受控文件，不能隨便更改8.4滲透檢測記錄和報告9質(zhì)量控制與安全防護9.1質(zhì)量控制的必要性9.1.1滲透檢測劑的性能校驗9.1.2滲透檢測劑系統(tǒng)靈敏度鑒定9.1.3滲透檢測劑的質(zhì)量控制9.1.4滲透檢測設(shè)備、儀器和試塊的質(zhì)量控制9.1.5滲透檢測工藝操作的質(zhì)量控制9.2滲透檢測安全防護9.2.1防火安全9.2.2衛(wèi)生安全9質(zhì)量控制與安全防護10滲透檢測應(yīng)用10.1焊接件的滲透檢測10.2鑄件的滲透檢測10.3鍛件的滲透檢測10.4非金屬工件的滲透檢測10.5在用承壓設(shè)備與維修件滲透檢測10滲透檢測應(yīng)用11特種設(shè)備滲透檢測通用工藝規(guī)程和工藝卡工藝規(guī)程（通用工藝）和工藝卡（專用工藝）滲透探傷工藝規(guī)程的基本內(nèi)容適用范圍；引用的標準法規(guī)；受檢零件的狀態(tài)；所用設(shè)備器材及材料；工藝方法；探傷標準和驗收級別；記錄和報告；編制簽名等12章（略）11特種設(shè)備滲透檢測通用工藝規(guī)程和工藝卡滲透檢測

PenetrantTesting朱紅軍207-07-03滲透檢測

PenetrantTesting朱紅軍2071滲透檢測基礎(chǔ)知識1.1滲透探傷定義PenetrantTesting簡稱PT(Penetrate)

滲透探傷是以毛細管作用原理為基礎(chǔ)的檢查表面開口缺陷的一種常規(guī)的無損檢測方法。1.2滲透探傷的工作原理和操作步驟工作原理：

零件表面被施加含有熒光染料或著色染料的滲透液后，在毛細管作用下，經(jīng)過一定時間的滲透，滲透液可以滲進表面開口缺陷中；經(jīng)去除零件表面多余的滲透液和干燥后；再在零件表面施加顯象劑；同樣，在毛細管作用下，顯象劑將吸引缺陷中的滲透液，即滲透液回滲到顯象劑中；在一定的光源下（黑光或白光），缺陷處的滲透液痕跡被顯示（黃綠色熒光或紅色），從而探測出缺陷的形貌及分布狀態(tài)。1滲透檢測基礎(chǔ)知識

操作步驟

見圖1-1

操作步驟

見圖1-1

滲透檢測可以檢查金屬、非金屬零件或材料的表面開口

缺陷，例如裂紋、疏松、氣孔、夾渣、冷隔、折疊等。

滲透探傷不受零件化學(xué)成分限制，不受零件結(jié)構(gòu)限制，

也不受缺陷形狀限制?？梢詸z查磁性材料，也可以檢查

非磁性材料；可以檢查黑色金屬，有色金屬，也可以檢查非金屬；可以檢查焊接件，鑄件，鍛件和機加工件；只需要一次探傷，即可把零件表面各個方向及形狀的缺陷全部檢查出來。

但是，滲透探傷不適用于檢查表面是吸收性的零件或材料，例如

粉末冶金零件。滲透檢測的重復(fù)性差，污染較嚴重。

1.3滲透探傷的分類

1根據(jù)染料分類：

熒光法、著色法和熒光著色法

滲透檢測可以檢查金屬、非金屬零件或材料的表面開口

缺陷

2根據(jù)去除方式分類：

水洗型、后乳化型和溶劑去除型3根據(jù)顯象方式分類：

干式、濕式、速干式、自顯象（一般分類）顯象劑的種類：干式顯象劑、濕式顯象劑濕式顯象劑包括：水溶式，水懸浮式，溶劑懸浮式（速干式），塑料薄膜式（干粉懸浮于樹脂清漆中）4各種滲透探傷方法的優(yōu)缺點著色法只需在白光或日光下進行，在沒有電源的場合下也能工作，熒光法需要配備黑光燈和暗室，無法在沒電的場合下工作。水洗型滲透適于檢查表面較粗糙的零件（鑄造件、螺拴、齒輪、鍵槽等），操作簡便，成本較低，特別適合批量零件的滲透檢測。而對于水基滲透液可以檢查不能接觸油類的特殊零件（液氧容器）后乳化型滲透適于表面光潔，靈敏度要求高的零件，例如發(fā)動機渦輪片，渦輪盤等，特別是被認為后乳化型熒光法配合速干式顯象是靈敏度最高的一種滲透方法。

2根據(jù)去除方式分類：

水洗型、后乳化型和溶劑溶劑去除型著色法由于可以使用在沒有水和電的場合，因而應(yīng)用非常廣泛，特別是噴罐使用，可簡化操作，適用于大型零件的局部檢測（如鍋爐、壓力容器的焊縫檢測等），該法成本較高，不適于大批量零件的滲透檢測。

1.4滲透探傷與磁粉探傷和渦流探傷的比較

P.7表1-2溶劑去除型著色法由于可以使用在沒有水和電的場合，因2滲透探傷的物理化學(xué)基礎(chǔ)液體分子間作用力表面張力彎曲液面附加壓強毛細管現(xiàn)象2.1分子論2.1.1分子運動論

宏觀物體由大量分子組成、分子在永不停息地運動、分子間存在互相作用力2.1.2最小能量理論

分子動能、分子勢能、物體的內(nèi)能2滲透探傷的物理化學(xué)基礎(chǔ)2.1.3自然界的三種物質(zhì)形態(tài)

氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)

不同的物質(zhì)介質(zhì)相接觸，出現(xiàn)界面。一般存在如下幾種界面：液－－氣界面、固－－氣界面、液－－液界面和液－－固界面。人們習慣于把有氣相參與組成的相界面叫表面，其他的相界面稱界面。因此常稱液－－氣界面為液體表面，固－－氣界面為固體、表面。在液－－氣表面，把跟氣體接觸的液體薄層稱為表面層。在液－－固界面，把跟固體接觸的液體薄層稱附著層。表面層的分子，一方面收到液體內(nèi)部分子的作用，另一方面受到氣體分子的作用。附著層的分子，一方面受到液體內(nèi)部分子的作用，另一方面，受到固體分子的作用。2.1.3自然界的三種物質(zhì)形態(tài)2.2表面張力和表面張力系數(shù)

體積一定的幾何形體中，球體的表面積最小。因此，一定量的液體從其它形狀變?yōu)榍蛐螘r，就伴隨著表面積的減小。另外，液膜也有自動收縮的現(xiàn)象。這些都說明液體表面有收縮到最小面積的趨勢。這是液體表面最基本的特性。根據(jù)力學(xué)知識，液體能夠從其它形狀變?yōu)榍蛐问怯捎谟辛Φ淖饔?。把這種存在于液體表面，使液體表面收縮的力稱為液體的表面張力。表面張力一般用表面張力系數(shù)表示。表面張力系數(shù)α為任一單位長度上的收縮表面的力，也常稱為表面張力。它和液體表面相切且垂直于液體邊界。它是液體的基本性質(zhì)之一，以牛頓/米（N/m）為單位。一定成分的液體，在一定的溫度下有一定的表面張力系數(shù)α

值。不同的液體，α

值是不同的。一般液體的α

值隨溫度上升而下降；少數(shù)金屬熔融液體（銅、鎘）的表面張力系數(shù)隨溫度上升而增高。容易揮發(fā)的液體，表面張力系數(shù)更小，含有雜質(zhì)的α

值也小。2.2表面張力和表面張力系數(shù)。表面張力的產(chǎn)生機理

液體分子作用間的作用力液體表面層分子和內(nèi)部分子互相作用示意圖間圖2-1

圖2-1液體表面層和內(nèi)部分子的互相作用。分子作用半徑r：分子作用力所能達到的最大距離，圖2-1分子作用球：半徑為r的球形作用范圍。在圖2-1中，MN為液體與氣體的分界面，A、B及C為液體中處于不同位置的分子。分子A處于液體內(nèi)部，分子B靠近液體表面，分子C處于液體表面。分子B距液體表面MN的距離小于分子作用半徑r，分子C距表面MN的距離為0，即分子作用球只有一半部分在液體內(nèi)部，而另一半部分在液體之外。在液體之外，分子作用力就是液面上的氣體分子對分子B和C的作用力，其大小與液體內(nèi)分子作用力相比可以忽略不計。在液體內(nèi)部，分子B、C的分子作用球內(nèi)的分子，對分子B、C的作用力較大，不能忽略。因此，分子B、C的合力不為零。合力R的方向指向液體內(nèi)部。分子距離液面MN距離越小，合力R就越大。分子A處于液體內(nèi)部，在液體中有大量的其它分子處于分子A的分子作用球內(nèi)，這些分子作用于分子A上的引力指向各個不同方向，總體上這些引力是互相抵消的，其合力為零。這種解釋比較牽強?。。》肿幼饔冒霃絩：分子作用力所能達到的最大距離，

所以，在圖2-1中，R1>R2>R3

綜上所述，每一個到液體表面的距離小于分子作用半徑r的分子，都受到一個指向液體內(nèi)部的力的作用，而這些分子組成的表面層，即由表面分子及近表面分子組成的液體表面層，都受到垂直于液面而且指向液體內(nèi)部的力的作用。這種作用力就是液體表面層對整個液體施加的壓力，其實質(zhì)是液體分子間的作用力。液體表面越小，受到這種力作用的分子數(shù)目越少，系統(tǒng)的能量相應(yīng)越低，系統(tǒng)就越穩(wěn)定。于是液體表面有自行收縮的趨勢。另外，處于液體表面的分子，分布比較稀疏，表面分子間存在互相吸引的力。這樣，就使得液體表面能夠?qū)崿F(xiàn)自行收縮。這些就是液體表面張力產(chǎn)生的機理。因此，液體分子間的互相作用力是表面張力產(chǎn)生的根本原因。

所以，在圖2-1中，R1>R2>R3表面過剩自由能表面過剩自由能是單位面積表面分子的自由能與單位面積內(nèi)部分子的自由能的差值。表面張力系數(shù)是單位液體方面的過剩自由能，常稱為表面過剩自由能，它是將液體表面擴大（縮?。﹩挝幻娣e，表面張力所作的功。界面張力與界面能正如液體的自由表面具有表面張力與表面能一樣，液－－液界面與液－－固界面等兩相之間的界面也有類似的界面張力與界面能。對于界面而言，兩相之間的化學(xué)特點越接近，它們之間的界面張力就越??；界面張力值總是小于兩相各自的表面張力之和，這是因為兩相之間總會有某些吸附力。同液體的表面張力一樣，界面張力也有使其界面自發(fā)減少的趨勢表面過剩自由能2.3潤濕現(xiàn)象1潤濕（或不潤濕）現(xiàn)象潤濕作用是一種表面及界面過程。普遍而言，表面上的一種流體被另一種流體所取代的過程就是潤濕。因此，潤濕作用必然涉及三相，而其中至少兩相為流體。一般情況下，潤濕是指固體表面上的氣體被液體取代，有時是一種液體被另一種液體所取代。潤濕現(xiàn)象是固體表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，固－－液兩相分子間相互作用等微觀特性的宏觀表現(xiàn)。2.3潤濕現(xiàn)象

潤濕液體裝在容器里，靠近容器壁處的液面呈凹面，不潤濕液體裝容器里，零件容器壁處的液面呈凸面，容器的內(nèi)徑越小，這種現(xiàn)象越顯著。見圖2-2所示。潤濕液體裝在容器里，靠近容器壁處的液面呈凹面，不潤濕

因為水或水溶液是特別常見的取代氣體的液體，所以，一般就把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潤濕方程與接觸角因為水或水溶液是特別常見的取代氣體的液體，所以圖2-3，將一滴液體滴在固體平面上，可有三種界面，即液－－氣，固－－氣及固－－液界面。與該三種界面一一對應(yīng)，存在三種界面張力。液－氣界面張力實際上是液體的表面張力，它力圖使液體表面收縮，用γL表示，固－氣界面存在固體與氣體的界面張力，它力圖使液滴表面鋪開，用γS表示，固－液界面存在固體與液體的界面張力，它力圖使液滴表面收縮，用γSL表示。

接觸角：液－固界面經(jīng)過液體內(nèi)部到液－氣表面之間的夾角，用θ表示。當液滴停留在固體平面上時，三種界面張力相平衡，它們之間的關(guān)系為：

此式是潤濕的基本公式，常稱為潤濕方程。

圖2-3，將一滴液體滴在固體平面上，可有三種界面經(jīng)變換，可公式變?yōu)椋?潤濕的三種方式和四個等級

沾濕潤濕、浸濕潤濕、鋪展?jié)櫇癞敠取?80o時，發(fā)生沾濕潤濕；當θ≤90o

，發(fā)生浸濕潤濕；當θ≤0o，發(fā)生鋪展?jié)櫇瘛?/p>

當接觸角θ為0o，即cosθ＝1時，液滴在固體表面接近于薄膜的形態(tài)，此情況稱為完全潤濕。當接觸角θ在0o和90o

之間，即0<cosθ<1時，液滴在固體表面上成為小于半球形的球冠，這種情況稱為潤濕。經(jīng)變換，可公式變?yōu)椋?/p>

當接觸角θ在90o和180o

之間，即－1<cosθ<0時，液滴在固體表面上成為大于半球形的球冠，這種情況稱為不潤濕。當接觸角θ為180o，即cosθ＝－1時，液滴在固體表面上成為球形，它與固體之間僅有一個接觸點，這種情況稱為完全不潤濕。同一種液體，對不同的固體而言，它可能是潤濕的，也可能是不潤濕的。在液體中加入表面活性劑，則液體的表面張力變小，接觸角變小，潤濕性能提高。潤濕現(xiàn)象所反映的潤濕性能綜合反映了液體的表面張力和接觸角兩種物理性能指標。

2.4毛細現(xiàn)象

2毛細現(xiàn)象（1）圓管中的毛細管現(xiàn)象2.4毛細現(xiàn)象

潤濕液體在毛細管中呈凹面并且上升，不潤濕液體在毛細管中呈凸面并且下降的現(xiàn)象，稱為毛細管現(xiàn)象。毛細現(xiàn)象并不局限于一般意義上的毛細管，例如兩平行板間的夾縫，各種各樣的棒、纖維、顆粒堆積物的空隙都是特殊形式的毛細管。2彎曲液面的附加壓強

由于液體表面張力的存在，彎曲的液面會產(chǎn)生附加的壓強。液體的表面張力系數(shù)越大，彎曲