滲透檢測相關(guān)知識課件

1滲透檢測基礎(chǔ)知識1.1滲透探傷定義PenetrantTesting簡稱PT

滲透探傷是以毛細(xì)管作用原理為基礎(chǔ)的檢查表面開口缺陷的一種無損檢測方法。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(xì)管作用下，經(jīng)過一定時間的滲透，滲透液可以滲進(jìn)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(xì)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)。第1頁/共67頁

操作步驟

見圖1-1

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1滲透：應(yīng)根據(jù)零件大小、形狀、數(shù)量和檢查部位選擇噴涂，刷涂，澆涂，浸涂將滲透劑施加到工件表面。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。2去除

將多余的滲透劑從零件表面去除。3顯像顯象的過程是把顯象劑施加到工件表面，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。4觀察

顯像后在一定的光照條件下就可以就可以看到缺陷的痕跡顯示，稱為觀察。第3頁/共67頁

1.3滲透探傷的分類

1．根據(jù)滲透液所含染料成分分類

根據(jù)滲透液所含染料成分，可分為熒光法、著色法、著色熒光法三大類。滲透液內(nèi)含有熒光物質(zhì)，缺陷圖像在紫外線下能激發(fā)熒光的為熒光法。滲透液內(nèi)含有有色染料，缺陷圖像在白光或日光下顯色的為著色法。此外，還有一類滲透劑使用特殊的染料，缺陷圖像既可以在可見光下顯色，又可以在紫外線下又激發(fā)出熒光。

2．根據(jù)滲透液去除方法分類

根據(jù)滲透液去除方法，可分為水洗型、后乳化型和溶劑去除型。第4頁/共67頁

水洗型滲透法所用滲透液內(nèi)含有一定量的乳化劑，零件表面多余的滲透液可直接用水銑掉。有的滲透液雖不含乳化劑，但溶劑是水，即水基滲透液，零件表面多余的滲透液也可直接用水洗掉，‘它也屬于水洗型滲透法。后乳化型滲透法所用滲透液不能直接用水從零件表面洗掉，必須增加一道乳化工序，即零件表面上多余的滲透液要用乳化劑“乳化”后方能用水洗掉。在溶劑去除型滲透法中，要用有機(jī)溶劑去除零件表面多余的滲透液。

按以上兩種分類方法，可組合成六種滲透探傷方法，即：

(1）水洗型熒光滲透探傷法。

(2）后乳化型熒光滲透探傷法。

(3）溶劑去除型熒光滲透探傷法。

(4）水洗型著色滲透探傷法。

(5）后乳化型著色滲透探傷法。

(6）溶劑去除型著色滲透探傷法。

第5頁/共67頁3．根據(jù)顯像的種類分類

在滲透探傷中，顯像的方法主要有有濕式顯像、快干式顯像、干式顯像和自顯像顯像四種。

（1）濕式顯像法

包括水溶式，水懸浮式，溶劑懸浮式（速干式），薄膜式（干粉懸浮于樹脂清漆中）。將濕式顯像劑施加到工件表面，干燥后在工件表面就形成一層白色顯像薄膜，由白色顯像薄膜吸出缺陷中的滲透液而形成顯示痕跡。這種方法適合于大批量工件的探傷，其中水洗型熒光滲透探傷法用得最多。但必須注意，缺陷顯示痕跡是會擴(kuò)散的，所以隨著時間的推移，痕跡大小和形狀會發(fā)生變化。

第6頁/共67頁（2）干式顯像法

干顯像法是直接使用干燥的白色顯像粉末（干粉顯象劑為白色無機(jī)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。

作為顯像劑的一種方法。顯像時，直接把白色顯像粉末噴灑到試件表面，顯像劑附著在試件表面上并從缺陷中吸出滲透液形成顯示痕跡。用這種方法，缺陷部位附著的顯像劑粒子全部附在滲透劑上，而沒有滲透劑的部分就不附著顯像劑。因此，顯像痕跡不會隨著時間的推移發(fā)生擴(kuò)散而能顯示出鮮明的圖像。這種顯像方法在后乳化型熒光滲透探傷和水洗型熒光滲透探傷中用得較多。而著色滲透探傷法，其顯示痕跡的識別性能很差，所以不適于干式顯像法。

(3）自顯像法

是在清洗處理之后，不使用顯像劑來形成缺陷顯示痕跡的一種方法。它在用高輝度熒光滲透液水洗型熒光滲透探傷法中，或者在把試件加交變應(yīng)力的同時作滲透檢測的方法中使用。這種方法與干式顯像法一樣，其缺陷顯示痕跡是不會擴(kuò)散的。第7頁/共67頁

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(jìn)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(jī)渦輪片，渦輪盤等，特別是后乳化型熒光法配合溶劑懸浮式顯象被認(rèn)為是靈敏度最高的一種滲透方法。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。第8頁/共67頁2滲透探傷的物理化學(xué)基礎(chǔ)2.1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。

第9頁/共67頁表面張力的產(chǎn)生機(jī)理

液體分子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如圖2-1。

圖2-1液體表面層和內(nèi)部分子的互相作用第10頁/共67頁分子作用半徑r：分子作用力所能達(dá)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。第11頁/共67頁

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(jī)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。第12頁/共67頁2.2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)。第13頁/共67頁

潤濕液體裝在容器里，靠近容器壁處的液面呈凹面，不潤濕液體裝在容器里，靠近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。第14頁/共67頁

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潤濕方程與接觸角第15頁/共67頁圖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(dāng)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。

第16頁/共67頁經(jīng)變換，公式可變?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?dāng)θ≤180o時，發(fā)生沾濕潤濕；當(dāng)θ≤90o

，發(fā)生浸濕潤濕；當(dāng)θ≤0o

，發(fā)生鋪展?jié)櫇瘛?/p>

當(dāng)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(dāng)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。第17頁/共67頁

當(dāng)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(dāng)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(biāo)。第18頁/共67頁2.3毛細(xì)現(xiàn)象

1毛細(xì)現(xiàn)象

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潤濕液體在毛細(xì)管中呈凹面并且上升，不潤濕液體在毛細(xì)管中呈凸面并且下降的現(xiàn)象，稱為毛細(xì)現(xiàn)象。毛細(xì)現(xiàn)象并不局限于一般意義上的毛細(xì)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(xì)管。第20頁/共67頁2毛細(xì)現(xiàn)象中的液面高度毛細(xì)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(xì)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(xì)管內(nèi)升高的液柱重量相等時，達(dá)到平衡，才停止上升。毛細(xì)管中上升力F上，為毛細(xì)管內(nèi)壁彎曲液面的附加壓強產(chǎn)生的壓力：F上＝α·cosθ·2πr

第21頁/共67頁第22頁/共67頁

α－液體的表面張力系數(shù)，θ－接觸角，r－毛細(xì)管內(nèi)壁半徑。毛細(xì)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(xì)管曲率半徑越小，管子越細(xì)，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

第23頁/共67頁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。

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缺陷內(nèi)液面高度

以長a，寬C，深b的狹長細(xì)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(xì)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(dāng)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。第25頁/共67頁

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。

第26頁/共67頁3滲透探傷中的毛細(xì)現(xiàn)象1.滲透與毛細(xì)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(xì)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(xì)管內(nèi)的毛細(xì)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(xì)作用。第27頁/共67頁2.顯像與毛細(xì)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(xì)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(xì)作用將滲透劑在工件表面橫向擴(kuò)展，放大缺陷顯示提供一個可觀察的背景。第28頁/共67頁2.4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(dāng)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)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。第29頁/共67頁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。第30頁/共67頁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(xì)，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(dāng)溶劑在顯象表面迅速揮發(fā)時，能大量吸熱，從而促進(jìn)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(dāng)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(jìn)行。

第31頁/共67頁2.5溶解現(xiàn)象2.5.1溶解現(xiàn)象及溶解度一種物質(zhì)均勻的分散到另一種物質(zhì)中的過程稱為溶解。組成的均勻物質(zhì)稱為溶液。大部分滲透探傷劑都是溶液。一定條件下，溶液達(dá)到飽和時溶解的溶質(zhì)的量稱為溶解度。2.5.2滲透劑的濃度滲透劑的濃度是指一定量滲透劑中所含染料的量。表示濃度的方法：質(zhì)量分?jǐn)?shù)和物質(zhì)的量濃度。2.5.3滲透檢測與溶解度、濃度著色（熒光）強度的概念顯象劑中的白色粉末構(gòu)成毛細(xì)管，產(chǎn)生毛細(xì)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。第32頁/共67頁

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(dá)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?？梢姡R界厚度越小，著色（熒光）強度就越大，越有利于缺陷的顯示。第33頁/共67頁2.6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，改變體系界面狀態(tài)，產(chǎn)生潤濕、乳化、起泡及加溶等一系列作用，從而達(dá)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)。

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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?xì)滏湶糠趾蜆O性的親水疏油的基團(tuán)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(biāo)。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。第35頁/共67頁由于經(jīng)濟(jì)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。

3表面活性劑的作用

第36頁/共67頁表面活性劑的乳化作用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(jī)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(jìn)行乳化清洗。此時，滲透液是乳化第37頁/共67頁的對象，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。

第38頁/共67頁3滲透檢測劑3.1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。第39頁/共67頁

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(dá)到某一數(shù)值后，就不再繼續(xù)增加，甚至?xí)p弱。

第40頁/共67頁（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(jì)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(dá)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(dāng)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第41頁/共67頁

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。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。第42頁/共67頁3滲透劑的性能⑴滲透劑的綜合性能

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)。第43頁/共67頁⑵

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。

第44頁/共67頁⑶

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弱堿性，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

第45頁/共67頁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?jǐn)?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(biāo)越高，抗水污染能力越強。

d毒性

e溶解性

f腐蝕性能

第46頁/共67頁

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。第47頁/共67頁4著色滲透劑⑴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。⑵后乳化型著色液⑶溶劑去除型著色液與速干式顯象配合使用，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。第48頁/共67頁5熒光滲透液⑴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。⑵后乳化型熒光液分標(biāo)準(zhǔn)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姡膊灰资芩峄蜚t酸的影響。⑶溶劑去除型熒光液第49頁/共67頁3.2去除劑

水、乳化劑和水、溶劑3.2.1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?xì)馕?；?0頁/共67頁閃點高，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。第51頁/共67頁3.2.2溶劑去除劑

分類：鹵化型、非鹵化型、特殊用途

性能要求：溶解滲透液適度，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?xì)馕叮拘孕〉?。一般多使用丙酮、乙醇、汽油或三氯乙烯等有機(jī)溶劑。

第52頁/共67頁3.3顯象劑3.3.1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(jī)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。2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。第53頁/共67頁（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(jī)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(jī)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。

第54頁/共67頁3.3.2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(xì)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(kuò)展到足以用肉眼看到2物理性能顆粒度：應(yīng)足夠細(xì)，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。第55頁/共67頁3.4滲透探傷劑系統(tǒng)3.4.1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(dá)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。第56頁/共67頁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(jìn)行選擇（4）價格、毒性、清洗性（5）特殊性等第57頁/共67頁4滲透檢測工藝特點

4.1不同滲透檢測方法的操作程序（1）水洗型滲透檢測法操作程序第58頁/共67頁（2）后乳化型滲透檢測法操作程序（3）溶劑去除型滲透檢測法操作程序第59頁/共67頁4.2各種滲透檢測方法的優(yōu)缺點和應(yīng)用選擇

著色法只需在白光或日光下進(jìn)行，在沒有電源的場合下也能使用。熒光法孺要配備黑光燈和暗室，無法在沒有電源及暗室的場合下使用。

水洗著色法適于檢查表面較粗糙的零件，操作簡便，成本較低。該法靈敏度較低，不易發(fā)現(xiàn)細(xì)微缺陷。水基滲透液著色法適用于檢查不能接觸油類的特殊零件，但靈敏度很低。后乳化型著色法具有較高靈敏度，適宜檢查較精密零件，但對螺栓，有孔、槽零件，以及表面粗糙零件不適用。

溶劑去除型著色法應(yīng)用較廣，特別是使用噴罐，可簡化操作，適宜于大型零件的局部檢驗。

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水洗型熒光法成本較低，有明亮的熒光，易于水洗，檢查速度快，適用于表面較粗糙零件，帶有螺紋、鍵槽的零件及大批量小零件的檢查。但靈敏度較低，寬而淺的缺陷容易漏檢，光潔度高的零件重復(fù)檢查效果差，水洗操作時容易過洗，熒光液容易被水污染。后乳化型熒光法具有極明亮的熒光，對細(xì)小缺陷檢驗靈敏度高，能檢出寬而淺的缺陷，重復(fù)檢驗效果好，但成本較高，因清洗困難，不適用有螺紋、鍵槽及盲孔零件的檢查，也不適用于表面粗糙零件的檢驗。

溶劑去除型熒光法輕便，適用于局部檢查，重復(fù)檢查效果好，可用于無水源場所，靈敏度較高，成本亦較高。

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4.3滲透檢測操作注意事項

(l）預(yù)處理時，要在試件表面上造成充分的濕潤條件，以便形成滲透液的薄膜。要充分除去試件表面油脂、涂料、銹蝕和水等影響滲透液滲