渗透检测技术.ppt

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第四章渗检测技术,第一部分,内容简介：

1、渗透检测技术定义2、渗透检测的原理与方法3、渗透探伤操作的基本过程,1.渗透检测技术定义,渗透检测是一种以毛细作用原理为基础的检测技术，是在被检工件上浸涂可以渗透的带有荧光的或红色的染料，利用渗透剂的渗透作用，显示表面缺陷痕迹的一种无损检测方法。

该法具有操作简单、成本低廉、不受材料性质的限制等优点，广泛应用于各种金属材料和非金属材料构件的表面开口缺陷的质量检验。

只能检测表面开口缺陷,2.渗透检测的原理与方法,在介绍液体渗透检测的基本原理之前,首先要介绍两种物理现象:

润湿现象,毛细现象,液体与固体交界处有两种现象：

第一种现象是液体之间的相互作用力大于液体分子与固体分子之间的作用力，称为固体不被液体润湿,如水银在玻璃板上收缩成水银珠那样。

第二现象是液体各个分子之间的相互作用力小于液体分子与固体分子之间的相互作用力，被称为固体被液体润湿,就象水滴在洁净的玻璃板上,水滴会慢慢散开那样。

润湿现象,毛细现象,将一根很细的管子插入盛有液体的容器中，如果液体能润湿管子，那么液体会在管子内上升，使管内的液面高于容器的液面。

如果液体不能润湿管子，管内的液面就会低于容器的液面。

通常将这种润湿管壁的液体在细管中上升，而不润湿管壁的液体在细管中下降的现象称为毛细现象。

渗透检测原理,可将零件表面的开口缺陷看作是毛细管或毛细缝隙。

由于所采用的渗透液都是能润湿零件的，因此渗透液在毛细作用下能渗入表面缺陷中去，使缺陷附近的表面有所不同。

此时可以直接进行观察，而如果使用显像剂进行显像，灵敏度会大大提高。

显像过程也是利用渗透的作用原理。

显像剂是一种细微粉末，显像剂微粉之间可形成很多半径很小的毛细管，这种粉末又能被渗透液所润湿，所以当清洗完零件表面多余的渗透液后，给零件的表面敷散一层显像剂，根据上述的毛细现象，缺陷中的渗透液就容易被吸出，形成一个放大的缺陷显示。

渗透检测常用方法,1.着色渗透探伤法,2.荧光渗透探伤法,3.水洗型渗透探伤法,4.溶剂去除渗透探伤法,5.干式显象渗透探伤法,6.湿式显象渗透探伤法,这种探伤方法使用的渗透液主要是颜色深的着色物质，通常由红色染料及溶解着色剂的溶剂所组成。

这种探伤方法是使用含有荧光物质的渗透剂，经清洗后保留在缺陷中的渗透液被显象剂吸附出来。

用紫外光源照射，使荧光物质产生波长较长的可见光，在暗室中对照射后的工件表面进行观察，通过显现的荧光图象来判断缺陷的大小、位置及形态。

这种探伤方法以水为清洗剂，渗透剂以水为溶剂，或者在渗透剂中加有乳化剂，使非水溶性的渗透剂发生乳化作用而具有水溶性。

由于清洗使用的溶剂主要是各种有机物，它们具有较小的表面张力系数，对固体表面有很好的润湿作用，因此有很强的渗透能力。

这种探伤法主要用于荧光渗透剂，用经干燥后的细颗粒干粉可获得很薄的粉膜，对荧光显象有利，可提高探伤灵敏度。

湿式显象剂是在具有高挥发性的有机溶剂中加入起吸附作用的白色粉末配制而成，这些白色粉末并不溶解于有机溶剂中，而是呈悬浮状态，使用时必须摇晃均匀。

为改善显象剂的性能，还要加入一些增加粘度的成分.常常采用吹风机进行热风烘吹以加快干燥。

渗透检测方法分类,1）根据渗透液的种类（染料成分）分可以分为着色法、荧光法和荧光着色法。

着色法：

含红色染料，在白光或日光下观察检验荧光法：

含荧光染料，在紫外线照射下有荧光反应荧光着色法：

兼有上述两种方法的特点2）根据多余渗透液去除的方法分可以分为水洗型、后乳化型和溶剂清洗型。

水洗型：

内含乳化剂，可直接水洗后乳化型:

不能直接冲洗，需要增加乳化工序才能冲洗掉溶剂清洗型：

需要专门的有机溶剂擦洗去掉,3）根据渗透液的种类和去除方法分,4）根据显像方式分,3.渗透探伤操作的基本过程,渗透检测一般分为七个基本步骤：

检测前处理,渗透处理,干燥处理,显像处理,显像检验,清洗处理,检测后处理,乳化处理,1）检测前处理,为得到良好的检测效果，首要条件是使渗透液充分浸入缺陷内。

零件在使用渗透液之前必须进行探伤前处理，用来去除零件表面的油脂、铁屑、铁锈、氧化皮等，以防止这些污物堵塞缺陷，阻塞渗透液的渗入。

它是影响缺陷检出灵敏度的重要基本操作。

轻度的污物及油脂附着等可用溶剂洗净液清除。

如果涂料、氧化皮等全部覆盖了检测部位的表面，则渗透液将不能渗入缺陷。

材料或工件表面洗净后必须进行干燥，除去缺陷内残存的洗净液和水等，否则将阻碍渗透或者使渗透液劣化。

经预清洗后残余的溶剂清洗剂和水分应充分干燥，并尽快进行下一步操作。

如探伤工作量大，则可清洗一段，探伤一段，以避免间隔时间太长造成二次污染。

2）渗透处理,将渗透液覆盖在被测零件的表面。

渗透就是使渗透液吸入缺陷内部的操作。

为达到充分渗透，必须在渗透过程中一直使渗透液充分覆盖受检表面。

实际工作中，应根据零件的数量、大小、形状以及渗透液的种类来选择具体的覆盖方法。

一般情况下，渗透剂的使用温度为1540。

根据零件的不同要求发现的缺陷种类不同、表面状态的不同和渗透剂的种类不同选择不同的渗透时间，一般渗透时间为520min。

渗透时间包括浸涂时间和滴落时间。

对于有些零件在渗透的同时可以加载荷，使细小的裂缝张开，有利于渗透剂的渗入，以便检测到细微的裂纹。

渗透方法的选择渗透处理应根据被检工件的数量尺寸形状以及渗透剂的种类选择渗透方法，并保证有足够的渗透时间。

（a）刷涂法刷涂法是用软毛刷把渗透液刷涂在被检验部位，适宜于大型工件的局部检验，特别是检验焊缝，工具简单，操作简易，耗用渗透液很少，不易造成浪费，故成本低廉。

（b）浸涂法浸涂法是将工件直接浸没在调配好的渗透液槽中，渗透效果好，省时省工，对小型批量的零件适用。

（c）喷涂法喷涂法是用气泵将渗透液雾化成微小的液体颗粒后，通过喷雾器喷洒在工件被检部位上。

喷涂法应在敞开的环境或通风良好的场所中采用，特别是在容器内部操作时应更加注意。

（d）浇涂法将渗透液直接浇在工件表面上的一种方法,渗透时间的确定,渗透所需时间依渗透种类被检工件的材质缺陷本身的性质以及被检工件和渗透液的温度而定。

1、渗透性能较差，需要的渗透时间就长一些。

2、焊接工件的表面缺陷多为微小裂纹及微露的近表层气孔，对于这些缺陷，需要较长的渗透时间。

3、高的渗透液温度所需渗透时间短。

（适宜的渗透温度为1550。

）4、工件温度高，需要的渗透时间短。

渗透时间可以根据上述定性分析的情况，510min范围内调整选用。

3）乳化处理,这一操作步骤是仅对采用后乳化型渗透剂时才必要。

乳化剂的施用方法基本上和渗透处理相同，可采用浸渍浇注喷洒等方法。

施加乳化剂后不再作其他处理，只是根据渗透剂乳化剂的性质和被检物表面粗糙情况保持25min即可。

4）清洗处理,目的：

为了去除附着在被检工件表面的多余渗透剂，在处理过程中，既要防止处理不足而造成对缺陷识别的困难，同时也要防止处理过度而使渗入缺陷中的渗透剂也被洗去，用荧光渗透剂时，可在紫外线照射下边观察处理程度，边进行操作。

水洗型渗透剂可用水直接去除，水洗的方法有搅拌水浸洗、喷枪水冲洗和多喷头集中喷洗几种，应注意控制水洗的温度、时间和压力大小。

后乳化型渗透剂在乳化后，用水去除，要注意乳化的时间要适当，时间太长，细小缺陷内部的渗透剂易被乳化而清洗掉；时间太短，零件表面的渗透剂乳化不良，表面清洗不干净。

溶剂去除型渗透剂使用溶剂擦除即可。

5）干燥处理,干燥的目的是去除零件表面的水分。

溶剂型渗透剂的去除不必进行专门的干燥过程。

用水洗的零件，若采用干粉显示或非水湿型显像工艺，在显像前必须进行干燥；若采用含水湿型显像剂，水洗后可直接显像，然后进行干燥处理。

干燥的方法有：

用干净的布擦干、用压缩空气吹干、用热风吹干、热空气循环烘干等。

干燥的温度不能太高，以防止将缺陷中的渗透剂也同时烘干，致使在显像时渗透剂不能被吸附到零件表面上，并且应尽量缩短干燥时间。

在干燥过程中，如果操作者手上有油污，或零件筐和吊具上有残存的渗透剂等，会对零件表面造成污染而产生虚假的缺陷显示。

凡此种种情况实际操作过程中都应予以避免。

6）显像处理,显像就是用显像剂将零件表面缺陷内的渗透剂吸附至零件表面，形成清晰可见的缺陷图像。

根据显像剂的不同，显像方式可分为干式、水型和非水型。

零件表面涂敷的显像剂要施加均匀，且一次涂敷完毕，一个部位不允许反复涂敷。

显像时间和温度：

显像时间取决于显像剂和渗透液的种类、缺陷大小和被检件的温度。

干粉：

10min非水基：

10-60min水基：

10-120min,7）显像检验,通过对缺陷图像进行观察分析，就可以了解工件表面的缺陷。

在着色检验时，显像后的零件可在自然光或白光下观察，不需要特别的观察装置。

对于着色渗透探伤，无论是自然采光还是人工照明，探伤区域的光照度不得低于350Lx。

在荧光检验时，则应将显像后的零件放在暗室内，在紫外线的照射下进行观察。

对于某些虚假显示，可用干净的布或棉球沾少许酒精擦拭显示部位；擦拭后显示部位仍能显示的为真实缺陷显示，不能再现的为虚假显示。

检验时可根据缺陷中渗出渗透剂的多少来粗略估计缺陷的深度。

对于着色探伤，在有条件时用照相的方法记录亦可。

观察完成后，及时将零件表面的残留渗透剂和显像剂清洗干净，以防止材料受到侵蚀。

8）检测后处理,如果残留在工件上的显象剂或渗透剂影响以后的加工使用，或要求重新检验时，应及时将零件表面的残留渗透剂和显像剂清洗干净。

对于多数显像剂和渗透液残留物，采用压缩空气吹拂或水洗的方法即可去除；对于那些需要重复进行渗透检测的零件、使用环境特殊的零件，应当用溶剂进行彻底清洗。

对于水溶性的探伤剂用水冲洗，或用有机溶剂擦拭。

这一过程无特别要求，但是渗透探伤全过程的一部分。

第二部分,内容简介：

2.1渗透检测设备2.11试块2.12渗透探伤装置2.2渗透探伤缺陷痕迹分析2.2.1常见缺陷痕迹2.2.2缺陷痕迹的分级2.2.3渗透探伤结果的记录,2023/5/2,25,一、试块的作用也称灵敏度试块，是带有人工缺陷或自然缺陷的试件，用于衡量渗透检测灵敏度的器材。

主要作用有：

1.灵敏度试验；2.工艺性试验，鉴别各种探伤试剂的性能，确定渗透检测的工艺参数；3.比较不同工艺操作的灵敏度。

常用到的试块主要有铝合金淬火裂纹试块（A型）、不锈钢镀铬裂纹试块（B型）、黄铜镀铬裂纹试块（C型）以及其它灵敏度试块。

2.1渗透检测设备,2.1.1试块,2023/5/2,26,1、铝合金淬火裂纹试块（A型）a制作b优点及缺点优：

制作简单经济，在同一试块上能提供各种尺寸的裂纹,缺陷天然；缺：

由于加热急冷,所以产生的裂纹尺寸不能控制,多次使用后再现性不良。

最主要的缺点是裂纹尺寸较大,不能用于高灵敏度渗透探伤剂的性能鉴别,二、常用试块,2023/5/2,27,c用途铝合金试块（A型试块）通常用于检验渗透剂能否满足要求,以及比较两种渗透剂性能的优劣；对用于非标准温度下的渗透检测方法作出鉴定。

2023/5/2,28,2、不锈钢镀铬裂纹试块（B型）,a制作B型试块不像A型对比试块可分成两半进行比较试验,通常与塑料复制品或照片对照使用。

在每个工作班开始时,先将试块按正常工序进行处理,观察辐射状裂纹显示情况。

如果和复制品或照片一致,则可认为设备和材料正常。

适用于较高灵敏度的测定。

2023/5/2,29,100254单面镀铬不锈钢,退火,打三点布氏硬度,按大小排列区位号123,b优缺点优：

制作简单，重复性好，裂纹深度可控；缺：

不便于进行对比试验.c用途主要用于校验操作方法与工艺系统的灵敏度，只能与标准工艺的照片或塑件复制品对照使用。

2023/5/2,30,a制作其基体为铜合金薄板,单面镀镍铬,通过镀面弯曲在整个试片工作面上形成近似平行的裂纹。

由于裂纹的深度即镀层厚度,裂纹宽度也能通过改变弯曲工艺参数控制在一定范围,故这种试片可以标出裂纹的宽、深量。

3、黄铜板镀镍铬层裂纹试块（C型）,2023/5/2,31,100704mm毛坯,磨光,镀镍,镀铬,反复弯曲,平行分布的疲劳裂纹,开槽,通常这种试片是三块成套,每块试片上裂纹宽、深量不同，以便进行探伤灵敏度对比试验,b优缺点优：

不同等级的人工缺陷定量化,（但因平行裂纹均贯通两侧,所以渗透液的渗透性或清洗等性能缺乏与实际探伤试验的对应性,因此其所谓绝对灵敏度实际也有“相对”意义）裂纹深度浅，易清洗。

缺：

试块制作困难。

c作用适用于渗透检测系统性能检验和确定灵敏度，可用与高灵敏度渗透材料的性能测定。

2023/5/2,32,4、其它灵敏度试块,a吹砂钢试块1005010mm的退火不锈钢制成，一面用砂子进行吹打成毛面状态。

主要用于校验去除工件表面对于渗透液的工艺方法是否妥当。

b陶器试块不上釉的陶器圆盘片，主要用于比较两种过滤性微粒渗透液的性能。

c自然缺陷试块,2023/5/2,33,2.2.2渗透探伤装置,一、携带式探伤装置1.组成渗透液喷灌、清洗剂喷灌、显像剂喷灌、灯、毛刷、金属刷组成。

渗透液喷灌内还装有气雾剂。

2.使用要求必须远离火源、热源、不能暴晒；喷嘴应与工件表面保持一定距离；遗弃空罐时必须破坏其密封性。

2023/5/2,34,携带式荧光探伤仪YX-125A,二、固定式渗透检测装置,1.组成预清洗装置、渗透装置、乳化装置、显像装置、干燥装置和后处理装置等。

2.使用要求

（1）预清洗装置所使用的液体对人体有害，应注意；

（2）采用荧光法检测时，必须有暗室，备有便携式黑光灯；（3）禁止烟火。

2023/5/2,35,CXG-4000环形件荧光磁粉探伤机,三、黑光灯,也称水银石英灯，是荧光检测的必备装置，它由高压水银蒸汽弧光灯、紫外线滤光片和镇流器组成。

四、黑光辐照度检测仪和照度计直接测量法，读数为微瓦/厘米2；间接测量法，读数来勒克斯，又称为黑光照度计。

2023/5/2,36,2.2渗透探伤缺陷痕迹分析,2023/5/2,37,2.2.1常见缺陷痕迹,渗透探伤最重要的部分就是缺陷性质的判断，对观察到的显示痕迹进行研究分析，确立显示痕迹产生的原因，判断是否属于缺陷，并对照国家或者行业标准，最后形成探伤报告。

下图给出了渗透探伤中常见的缺陷显示痕迹。

1、线状显示痕迹线状显示痕迹是指长度大于宽度3倍的显示痕迹。

一般由裂纹、冷隔、锻造折叠等引起。

2023/5/2,38,在焊接中，线状显示痕迹,线状显示痕迹,2、断续线状显示当两个或两个以上的缺陷显示大致在一条直线上、且相邻两个显示的间距小于2mm时的显示痕迹。

该类显示常被作为一个连续缺陷来处理。

2023/5/2,39,断续线状显示,3、圆形显示痕迹圆状显示迹痕指长度小于三倍宽度的迹痕，可能呈圆形、扁圆形或不规则形状。

圆形显示迹痕通常由焊接表面气孔、弧坑、缩孔、点状夹渣等缺陷形成的。

2023/5/2,40,圆形显示痕迹,4、分散显示和密集型显示在一定面积如果同时存在几种缺陷显示，则可以认为是分散状的缺陷显示最短的长度小于2mm，间隔大于显示长度，则可认为是单独的缺陷显示若显示间隔小于显示长度，则认为是密集型缺陷显示,2023/5/2,41,密集型缺陷显示痕迹,检验焊缝时，缺陷显示痕迹的一般规律：

2023/5/2,42,根部未焊透,明显的线状显示痕迹,裂纹,宽度不大的不规则的线段,条状夹渣,长宽比相对说来不大的不规则迹痕,表面气孔,圆形显示,不同的技术标准对渗透探伤缺陷分级的划分不同，目前常用的有渗透探伤法和压力容器着色探伤两项标准的分级方法。

一、渗透探伤法对缺陷显示迹痕的等级分类,2023/5/2,43,2.2.2缺陷痕迹的分级,在一定区域内存在几个缺陷显示迹痕。

此区域为2500mm2的矩形面积（其中矩形最大边长为150mm）,缺陷显示痕迹的等级分类,2023/5/2,44,2、压力容器着色探伤对缺陷显示迹痕的分级,这项标准对缺陷显示按线状和圆状各分为三级，各级允许存在的缺陷尺寸还与材料厚度有关。

具体数值见下表。

需要指出的是表中所列数值均为缺陷实际尺寸，而不是缺陷显示迹痕的尺寸。

2023/5/2,45,凡是出现以下情况之一的均为不合格：

任何表面裂纹分层。

大于表中规定的单个缺陷。

在一条直线上有4个或4个以上间隙排列的缺陷显示，且每个缺陷之间的距离小于2mm。

在任何一块150mm25mm表面上存在10个或10个以上的缺陷显示。

产品的合格级别由设计部门根据压力容器有关标准规范决定。

2023/5/2,46,1探伤结果的标识经渗透探伤后确认为合格时，应在被检物表面作出标记，表明该工件已被检并确认合格。

如表面有缺陷显示，也应在有缺陷的部位用涂料表明其位置，供返修时寻找。

如有需要，还要用照明示意图或描绘等方法作出记录备查，或作为填写探伤报告时的依据。

2023/5/2,47,2.2.3渗透探伤结果的记录,2探伤报告渗透探伤的结果最终以探伤报告的形式作出评定结论，一份完整的探伤报告应包括下列内容。

工件名称编号形状及尺寸表面及热处理状态探伤部位探伤比例。

探伤方法，包括渗透类型及显象方式。

操作条件，包括渗透湿度和渗透时间乳化时间水压及水温干燥温度及时间显象时间。

操作方法。

探伤结论。

示意图。

探伤日期探伤人员姓名资格等级。

2023/5/2,48,第三部分,内容简介：

1、液体渗透检验法的优点2、渗透检测的局限性3、施加渗透剂要求4、渗透时间及温度对探伤的影响,1、液体渗透检验法的优点,

（1）不受被检试件集合形状、尺寸大小、化学成分和内部组织结构的限制，也不受缺陷方位的限制，一次操作可同时检验开口于表面所有的缺陷

（2）不需要特别昂贵和复杂的电子设备和器械，可以以最小的投资用于检验各类材料和试件的表面缺陷，取得可观的经济效益,（3）检验的速度快，操作比较简单，大量的零件可以同时进行批量检验，因此，大批量的零件可实现100%的检验。

（4）检验人员经过较短时间的培训和实践就可以独立地进行操作,2、渗透检测的局限性,它只能检出表面开口的缺陷，不能显示缺陷的深度及缺陷内部的形状和大小；不适于检查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件；渗透检测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。

荧光检查时，需要配备黑光灯和暗室，无法在没有电力和暗室的环境下工作。

3、施加渗透剂要求,渗透剂施加要求施加方法应根据零件大小、形状、数量和检测部位来选择。

所选方法应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润湿状态。

渗透液不应渗入的孔或通道应用塞子或用胶纸封住，以防造成清晰困难,具体施加方法如下：

喷涂：

可用静电喷涂装置、喷罐及低压泵等进行。

刷涂：

可用刷子、棉纱或布等进行。

浇涂：

将渗透剂直接浇在工件被检面上。

浸涂：

把整个工件浸泡在渗透剂中。

浸涂适用于小零件的全面检验，可将一些小零件放在零件筐中或固定架子上以手工活自动传送方式在渗透液槽中浸渍。

要避免产生气泡和死角，必要时应转动试件和搅动渗透液刷涂用刷子、棉纱或抹布沾渗透液进行涂刷，本方法适用于零件的局部检验,喷涂渗透液可采用喷枪或喷罐的方式喷涂在试件的表面上，这样可使渗透液用量较少，也减少渗透液在盲孔、凹陷及其他孔洞中的集聚量。

另外喷涂系统能有效地避免渗透液的污染，它适用于大型零件的局部检验或全面检验浇涂将浸透液直接流在试件表面上，根据零件要求来施加,4、渗透时间及温度的影响,一般情况下，渗透剂的使用温度为1540。

根据零件的不同要求发现的缺陷种类不同、表面状态的不同和渗透剂的种类不同选择不同的渗透时间，一般渗透时间为520min。

渗透时间包括浸涂时间和滴落时间。

当温度条件不能满足上述条件时，应按JB/T4730.52005承压设备无损检测检测。

渗透时间是指渗透液施加到零件上与零件接触的全部时间（或到开始去除渗透剂之间的时间）。

它包括渗透液从零件表面流滴完毕的滴落时间，因为在此期间渗透液仍将继续渗入和润湿缺陷，所以滴落时间是渗透时间的一部分。

停留时间是渗透检验的一个重要参量，应长至使渗透液渗入任何小缺陷。

但是，若停留时间太长，渗透液中的挥发成分挥发而使多余渗透液的去除困难。

停留时间的长短应随所要求检验缺陷的尺寸大小来改变。

温度对渗透探伤的影响,从工件的角度根据物体热膨胀原理，工件表面温度增加，则缺陷受热膨胀，开口张大，裂纹宽度增加，会提高渗透剂的渗透能力，其中微细裂纹对比反应明显。

但是，裂纹开口过宽，则会因丧失毛细作用而对探伤效果产生负作用。

从渗透剂的角度来考虑温度的影响渗透剂是一种物质，遵循分子运动中的规律。

（1）物质是由大量分子组成的；

（2）分子在永不停息的运动者；（3）分子间存在相互作用力。

当试件浸透在渗透液中，存在固-液界面。

固体与界面接触形成一附着层，附着层分子分布比液体内部更密，分子间距较小，出现相互推斥的力，容易产生毛细现象，渗入到缺陷中。

当温度升高时，分子运动加剧，表面分子受液体内部分子的束缚减小，表面张力减小，粘度变小，更容易渗到缺陷中,粘度与渗透速度的关系。

温度低，粘度大，渗透速度慢，渗透时间长；温度高，粘度小，渗透速度快，渗透时间短。

渗透时间对渗透探伤的影响,首先，我们知道缺陷内的空隙是不变的，因此缺陷内容纳渗透液的剂量是一定的。

在可进行渗透的温度范围内，渗透时间足够长，缺陷已经充满了渗透液，渗透液将不再有意义，即渗透时间有一上限值。

当温度一定时，渗透时间不超过这个值时，渗入缺陷中的渗透剂的量随时间增加而增加的。