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中国空气动力研究与发展中心 压力容器检测站,马学荣 RT、UT、MT和PT级 TEL13035695233,渗透检测剂,渗透剂 去除剂 显象剂 渗透检测剂系统,渗透剂,渗透剂的分类 渗透剂的组成 渗透剂的性能 着色渗透剂 荧光渗透剂 特殊类型的渗透剂,渗透剂的分类,一、渗透剂的分类 1.按溶剂分类 水基渗透剂： 油基渗透剂： 2.去除方法分类 自乳化型渗透剂 后乳化型渗透剂 溶剂去除型渗透剂,渗透剂的分类,一、渗透剂的分类 3.染料成分分类 荧光液 着色液 荧光着色液 4.按灵敏度水平分类 低、中、高、超高四类 水洗型有低、中、高三类；后乳化型有 标准（中等）、高、超高三类；着色液有低、中二类,渗透剂的分类,二、特殊类型的渗透剂 1.水基渗透剂：是一种以水作为渗透溶剂，在水中溶解染料的一种的渗透剂。众所周知，水的渗透能力是较差的，但如果在水中加进适量的表面活性剂以降低水的表面张力，增加水对固体的润湿能力，水是可以变成一种好的渗透溶剂的。 2 .着色荧光渗透剂： 3.化学反应型着色渗透剂： 4.高温下使用的渗透剂： 5.过滤性微粒渗透剂：,渗透剂的组成,一、渗透剂的组成成份 渗透剂一般由染料、溶剂、乳化剂和多种改善渗透剂性能的附加成分所组成。在实际的渗透剂配方中，一种化学试剂往往同时起几种作用。,渗透剂的组成,一、渗透剂的组成成份 1 红色染料 着色渗透剂中所用染料多为红色染料， 因为红色染料能与显像剂的白色背景形成鲜明的对比，产生较好反差，以引起人们注意。着色渗透剂中的染料应满足色泽鲜艳，易溶解、易清洗、杂质少、无腐蚀和对人体基本无毒的基本要求。,渗透剂的组成,一、渗透剂的组成成份 2 荧光燃料 荧光染料的种类很多，在黑光的照射下从发蓝光到发红色荧光的染料均有，荧光渗透剂应选择在黑光的照射下发出黄绿色荧光大的染料，这是因为人眼对黄绿色荧光最敏感，从而可以提高检测灵敏度，我国常用的荧光染料有YJI-43、YJP-15、香豆素化合物MDAC和YJN-68等。（荧光的串激）,渗透剂的组成,一、渗透剂的组成成份 3.溶剂 溶剂是用于溶解染料的，根据化学结构“相似相溶”的原则，应尽量选择分子结构与染料相似的溶剂，但“相似相溶”仅是经验法则，有一定的局限性，有一些物质，结构虽相似，如氯乙烷与聚氯乙稀，但却并不相溶。因此，在实际应用中，应以实验加以验证。,渗透剂的组成,一、渗透剂的组成成份 4 . 表面活性剂 增加染料在溶剂中的溶解度和增强渗透剂对固体表面的润湿能力; 表面活性剂作为乳化剂添加到渗透剂中，使渗透剂容易被水洗掉; 乳化剂还能促进染料的溶解，起增溶的作用; 选择两种以上的表面活性剂组合使用。,渗透剂的性能,一、渗透剂的综合性能 渗透力；荧光亮度和色泽；清洗性；吸附性能；无腐蚀；稳定性；毒性小；其他：如对氟、氯、硫的要求,渗透剂的性能,二、物理性能 1.粘度：流体分子间存在内摩擦力而互相牵制的表现为粘度。 粘度影响渗透剂渗入缺陷的速度； 粘度大小影响渗透剂在缺陷中的保留性能、重复显示； 粘度不宜太高、也不宜太低。 2.表面张力与接触角 3.密度（比重） 比重愈小，渗透力愈好； 渗透剂比重水的比重，缺陷中渗透剂在水面上； 温度不同，渗透剂的比重不同。 4.挥发性：不宜挥发较好，不会很快干燥；,渗透剂的性能,动态渗透参量 渗透液的渗透速度常用动态渗透参量（KPP）来表征，粘度是影响渗透液渗透速度的主要因素，它影响受检工件浸入渗透液所需的相对停留时间， KPP常用下式表示： fLcos 式中：fL 表面张力； KPP=- 接触角； 粘度。 从上式可知，粘度与动态渗透参量成反比。粘度越高，动态渗透参量越小，渗透液渗入表面开口缺陷所需的时间就越长。 粘度对渗透液的运动性能有很大的影响，因而粘度是衡量渗透液性能的一项重要指标。,渗透剂的性能,静态渗透参量 渗透检测中常用静态渗透参量（SPP）来表征渗透液的渗透能力。静态渗透参量SPP用下式表示： SPP = fLcos 式中：fL 表面张力； 接触角。 SPP值越大，渗透液的渗透能力越强。当接触角小于5时，cos1。因此： SPPfL。从这个意义上讲，静态渗透参量是当接触角小于5 时的表面张力。使用此类渗透液进行渗透检测时，一般可得到为满意的检验结果。,渗透剂的性能,二、物理性能 5.闪点和燃点 渗透剂温度升高时，能产生火花时的最低温度称闪点； 渗透剂能够用火焰点燃的温度称为燃点； 闪点：开口闪点，闭口闪点 6.电导性 具有高电阻，避免产生逆弧传给操作者。,渗透剂的性能,三、化学性能 1 化学惰性 化学稳定性 2 清洗性 3 含水量：水的含量/渗透剂的含量； 含水量太多会使渗透剂分离，通常含水量控制5%； 4 容水量:对含水量的限制值，即当水的增加使渗透剂开始变浑浊时的含量称为容水量； 5 毒性：应无毒 6 溶解性：溶剂对染料应有较高的溶解能力； 7 对材料和容器的腐蚀作用：PH、F、Cl、S值控制 。,渗透剂的性能,理想渗透剂应具备的主要性能 易渗入零件表面的缺陷中去； 能很好的保留在缺陷中，即使是浅而宽的缺陷也不会从缺陷中被清洗掉； 不宜挥发，不会很快干在工件表面上。,渗透剂的质量检查,一、外观检查 外观：清晰、透明、色泽鲜艳、无污染； 光照下检查： 着色（白光照）：红色鲜艳； 荧光（紫外光照）：黄绿色清晰； 着色荧光：白光下红色、橙色或紫色；紫外下黄绿色。,渗透剂的质量检查,二、润湿性能检查 脱脂棉球沾少量渗透剂 涂在光洁铝板表面 停留10分钟 观察：无收缩、无小泡，则润湿状态好。,渗透剂的质量检查,三、含水量、容水量测定 1.水洗型荧光液含水量测定： 蒸馏法 含水量 = （管中水的含量（毫升）/渗透剂100（毫升）100% 在500毫升烧瓶中，放样品渗透剂100毫升和无水溶剂100毫升，酒精灯加热，观察集水管中水量。 2、渗透剂容水量测定（02考） 容水量 =加入水的体积/（渗透剂体积+水的体积）100% 在100毫升量筒中，放50毫升渗透剂，以0.5毫升的增量逐次往渗透剂中加水，并摇动。当渗透剂出现浑浊、凝胶、分层等现象时，记下加水总量。,渗透剂的质量检查,四、腐蚀性试验 1.中温腐蚀试验工艺 放入501的恒温水槽中，三小时后取出、清洗、干燥； 观察：不应有失光、变色、腐蚀现象 2.钛合金热盐应力腐蚀性试验 试样制备（图4-3、图4-4） 分别放入 40%HNO3+3.5%HF中轻度腐蚀； 施加应力：6mm螺栓固定，如图（4-5） 分别处理 流滴12小时 5384烘箱内烘4.5小时,渗透剂的质量检查,四、腐蚀性试验 2.钛合金热盐应力腐蚀性试验 观察： a. 在加应力的情况下，观察试样是否有明显的裂纹； b. 当用3.5%NaCl溶液浸涂的试块无裂纹时，取下螺栓，在1384温度下NaOH的水溶液中浸泡30分钟，随后冲洗涂层表面，在 40%HNO3+3.5%HF的水溶液中腐蚀试样34分钟，用10倍放大镜观察腐 蚀面； c. 对仍在夹具中的没有浸涂试样的看得见部分进行观察，如果没有观察到裂纹，则应用类似b的方法清洗、腐蚀和检查，看是否符合要求； d.如果NaCl溶液浸涂的试块没有凹坑或裂纹（材料太好，所以不用这个试样，重做），或如果没有浸涂的试样有裂纹，则试验是无效的，须重做（材料太差，也不用）； e. 对用渗透剂浸涂的试样，用10倍放大镜目视检查，试样应无明显凹坑、腐蚀、裂纹或表面变色情况。,渗透剂的质量检查,四、腐蚀性试验 3.高温腐蚀试验 试验对象：高温铸造合金，尺寸12122.5mm2,4块，表面打磨； 2块试样浸涂被检渗透剂，另2块不涂； 试样放入烘箱，在1010 28条件下，保温100 5小时，取出、冷却； 裁取、抛光试样断面，用200倍显微镜观察、对比。浸涂有被检渗透剂的试样不应有更多的腐蚀、氧化痕迹。,渗透剂的质量检查,五、可去除性检查 1.试片：不锈钢10050mm2，退火、吹砂（距离450mm，压力0.4MPa）； 2.试片涂或浸渗透剂，时间15分钟；然后用0.4Pa的水45度角冲洗，时间30秒；热风干燥，用白光或紫外光检查是否有余色或余光； 注：如果是后乳化渗透剂，则要进行乳化； 如果是溶剂去除型渗透剂，用溶剂去除。,渗透剂的质量检查,六、渗透剂亮度试验 1.粗略测定方法： 密封静置4小时以上； 白光下或紫外光下比较亮度，观察有否分层、沉淀现象。 2.紫外照度测定法：（荧光液） 二张干净滤纸，分别沾有标准荧光液和被检荧光液，烘干、紫外光下比较； 如果无明显差别，合格；若有明显差别则： a.用二氯甲烷稀释标准荧光液和被检荧光液到10%浓度； b.8080滤纸浸湿、85烘干； c.照度计与紫外灯下读数250lux； d.荧光液浸纸放于照度计上，读数差值应小于25%为合格。,渗透剂的质量检查,七、灵敏度黑点试验 渗透剂灵敏度常用A型、C型试块测试，或用黑点试验。 1.试验方法： 2.临界厚度计算：T=r2/2R=d2/8R (00考) 黑点直径愈小,临界厚度愈小, 说明荧光渗透剂的发光强度愈高,超亮的荧光渗透剂其黑点直径可在1mm以下。,渗透剂的质量检查,八、荧光液的黑光稳定性试验（黑光长期照射的影响） 在荧光液亮度比较试验后进行 10张滤纸浸入制备好的待测荧光液中，取出干燥5分钟； 5张放于无强光、强烈气流的地方。另5张放于800微瓦/cm2的黑光下1小时； 重复亮度比较试验，亮度最低值要求 ： 低灵敏度荧光液 50% 中灵敏度荧光液 50% 高灵敏度荧光液 70%,渗透剂的质量检查,九、渗透剂的热稳定性试验 在荧光液亮度比较试验后进行 10张滤纸浸入制备好的待测荧光液中，取出干燥5分钟； 5张放于无强光、强烈气流的地方。另5张放于干净的金属板上，装入调到1212空气静止的烘箱内1小时； 重复亮度对比试验，交替测试装箱与不装箱滤纸的渗透剂亮度，要求最低值： 低灵敏度荧光液 60% 超高灵敏度荧光液 80%,渗透剂的质量检查,十、渗透剂的温度稳定性试验 1升渗透剂密封在容器内； 温度变化试验：-18 保留8小时 升温到66 保留8小时冷却到室温； 目视检查：无离析显示； 对水洗型渗透剂：容水量不低于5%，试验后不产生凝胶、离析、浑浊、分层。,渗透剂的质量检查,十一、槽液寿命试验 50ml渗透剂放于直径为150mm的烧杯； 在对流的烘箱内，50 3保温7小时，降到室温； 目测：无离析、沉淀或形成泡沫。 十二、渗透剂的储存稳定性试验 渗透剂密封储存于16 38 的容器内； 仓库中保存一年，性能应满足各项技术指标。,渗透剂的质量检查,十三、渗透剂的粘度测定 在383时，按GB265-88标准进行测定； 粘度值不超过标准值的10%。 十四、渗透剂的闪点测定 在敞口槽内，按GB261-83测定； 水洗型渗透剂闭口闪点应大于50 ； 后乳化型渗透剂闭口闪点应在6070 。 十五、渗透剂停留时间试验 施加渗透剂后在工件表面停留4小时（ 205 ）； 能顺利去除为合格。,着色渗透剂,一、水洗型着色液（VA） 1. 分类：水基着色液；油基自乳化型着色液。 2. 水基着色液： 溶剂：水 溶质：红色染料 优点：无色、无臭、无味、五毒，不可燃，来源方便，使用安全，不污染，价格低 缺点：灵敏度低 适用于：同油类接触易引起爆炸的部件，如液态氧容器 典型配方：书P60，表4-2 3.油基自乳化着色液 溶剂：高渗透性油基溶剂+乳化剂 溶质：油溶性红色染料 优点：灵敏度比水基高，清洗方便 缺点：容易吸收水份，使着色液浑浊 典型配方：书P60，表4-3,着色渗透剂,二、后乳化型着色液(VB) 溶剂：高渗透性油基溶剂 溶质：油溶性红色染料 加乳化工序再清洗 优点：灵敏度高、渗透力强 适用于：浅而宽的表面缺陷 不适用于：表面粗糙的零件 典型配方：书P61，表4-4,着色渗透剂,三、溶剂去除型着色液(VC) 溶剂：高渗透性油基溶剂 溶质：油溶性红色染料 去除用溶剂：多数用丙酮 优点：渗透力强、灵敏度高 典型配方：书P61，表4-5,着色渗透剂,着色渗透剂灵敏度较低，不能用于检测临界疲劳裂纹，应力腐蚀裂纹或晶间腐蚀裂纹。着色渗透剂能渗透到细微裂纹中去，但是要形成用荧光渗透剂能得到的显示，就需要体积比之大得多得着色渗透剂才行。,荧光渗透剂,一、水洗型荧光渗透剂 1.成份： 溶剂：油基溶剂+乳化剂 溶质：油溶性荧光染料 2.灵敏度及牌号 低灵敏度：适用于表面粗糙零件，用于轻合金铸件 ZA-1等 中灵敏度：适用于精密铸钢件 ZB-1等 高灵敏度：适用于良好加工面，用于精密铸造涡轮叶片 Magneflux-ZL67等 典型配方：书P63，表4-7,荧光渗透剂,二、后乳化型荧光渗透剂 1.成份： 溶剂：油基溶剂 溶质：油基荧光染料 添加：互溶剂、润滑剂等 2.灵敏度及牌号 标准灵敏度：适用于变形材料机加工件 HA-1；Ardrox-985P12 高灵敏度：适用于要求较高的变形材料机加工件 HB-1； Ardrox-985P13 超高灵敏度：适用于特殊构件，如航空涡轮盘 Ardrox-985P14 典型配方：书P64，表4-8,荧光渗透剂,三、溶剂去除型荧光渗透剂 1.成份：与后乳化型荧光渗透剂的成份基本相同 2.灵敏度等级 低灵敏度： 中灵敏度： 高灵敏度： 超高灵敏度： 与水洗型或后乳化型荧光渗透剂同级使用 典型配方：书P64，表4-9,特殊类型渗透剂,着色荧光渗透剂（水洗型） 成份： 溶剂：乙醇 溶质：醇溶性染色剂（罗丹明B），荧光着色染料 添加：保护剂（火棉胶，防止过洗）、乳化剂 典型配方：书P65，表4-10,特殊类型渗透剂,过滤性微粒渗透剂 化学反应性着色渗透剂 高温下使用的渗透剂,乳化剂与溶剂去除剂,乳化剂与溶剂去除剂的分类、组分及特点 乳化剂的性能 乳化剂的质量检查 溶剂去除剂的质量检查,乳化剂与溶剂去除剂的分类、组分及特点,一、乳化剂 1.组分：表面活性剂 + 添加剂（调节粘度、与其它成分的互溶性等）； 2.分类： 亲水型乳化剂：HLB值8-18,水包油型,将油分散在水中。粘度较高需用水稀释,粘度通常在5-20%。 亲油型乳化剂:HLB值3.5-6, 油包水型,将水分散在油中。,乳化剂的性能,一、乳化剂的综合性能要求 外观：色泽、荧光颜色能与渗透剂明显区别； 抗污染：受水或渗透剂污染时不降低乳化去除信念； 乳化时间合理：表面活性、粘度、浓度适中； 温度稳定性好：储存中温度不影响其性能； 腐蚀性：对检测件和盛装容器不腐蚀； 毒性小； 闪点高，挥发性低。,乳化剂的性能,二、乳化剂的物理性能 粘度： 闪点: 挥发性 三、化学性能 毒性 容水性 与渗透剂的互溶性 四、特殊性能要求 水洗性 荧光 槽液寿命 温度稳定性,乳化剂与溶剂去除剂的分类、组分及特点,二、去除剂 1.概念：渗透检验用来去除零件表面多余渗透剂的溶剂称为去除剂。 2.去除剂种类： 水：用于水洗型渗透剂的清洗； 有机溶剂：用于溶剂去除型渗透剂的清洗，如煤油、乙醇、丙酮、三氯乙烯等。 （水洗型渗透剂与溶剂去除型渗透剂的主要区别：粘滞性不同） 3.性能要求： 对染料有较好的溶解度； 与渗透剂中的溶剂有较好的互溶性； 有一定的挥发性； 不与荧光液起化学反应，不熄灭荧光。,乳化剂的质量检查,一、外观检查：着色液的乳化剂与着色液、荧光液的乳化剂与荧光液应有明显的颜色区别。 二、乳化性能检查 荧光（着色）背景不相差悬殊，合格 荧光（着色）背景相差悬殊，更换 三、亲油性乳化剂的容许含水量检查 油性乳化剂 + 5%（V/V）的水，搅拌后观察乳化剂不产生凝胶、离析、浑浊或分层； 油性乳化剂 + 5%（V/V）的水 + 渗透剂，渗透剂不产生凝胶、离析、浑浊或渗透剂上分层，且渗透剂的去除性能仍符合要求；,乳化剂的质量检查,四、亲水性乳化剂的容水量测定 测定方法按4-3 渗透剂的质量检查，通常亲水性乳化剂的容水量不应低于5%（V/V）。 五、温度稳定性检查方法与渗透剂检查相同 六、亲油性乳化剂的槽液寿命检查方法与渗透剂检查相同 七、亲水性乳化剂的浓度根据生产厂规定的方法稀释。,溶剂去除剂的质量检查,1 溶剂去除剂与溶剂去除剂着色液或与溶剂去除剂荧光液配合使用时，要求： 溶解渗透剂适度； 去除剂挥发适度； 储存保管稳定； 不使金属腐蚀与变色； 无不良气味； 毒性小 常用的溶剂去除剂有：丙酮、乙醇、汽油或三氯乙烯等。,溶剂去除剂的质量检查,2 溶剂去除剂的质量要求 外观：无色透明、不含沉淀物； 去除性能检查 储存稳定性检查：在1538下储存一年后，作去除试验，性能不应降低。,显象剂,显象剂的种类、组分及特点 显象剂的性能 显象剂的质量检查,显象剂的种类、组分及特点,显象目的：从缺陷中吸附出渗透剂显示缺陷的存在 一、干式（干粉）显象剂 适用范围：螺纹、粗糙表面零件； 材料：白色无机粉末，如：氧化镁、碳酸钙、氧化锌； 性能： 轻、细、松散、干燥 尺寸：13m 较好的吸水、吸油性能； 易被渗透剂润湿； 易吸附在干燥零件上形成薄层； 在紫外灯下不发荧光； 无毒、无腐蚀。,显象剂的种类、组分及特点,二、湿式显象剂 1 水悬浮湿式显象剂：要求零件有较高的表面光洁度 组成：干粉 + 水（30100g/升） 添加剂： 润湿剂：改善表面润湿作用； 分散剂：防止沉淀和结块； 限制剂：防止无限制扩散，保证分辨力； 防锈剂：防止腐蚀 ； 2 水溶性显象剂： 组成：显象剂可溶性粉末 + 水 溶解 特点：不会沉淀、结块、易清洗、使用安全 添加剂：同水悬式显象剂,显象剂的种类、组分及特点,二、湿式显象剂 3 溶剂悬浮显像剂 组成：显像剂+挥发性的有机溶剂 添加剂：限制剂、稀释剂 因其有机溶剂有较强的渗透能力，能渗入到缺陷中去，挥发过程中把缺陷中的渗透剂带回到工件表面，故显像灵敏度高。另外，有机溶剂挥发快，缺陷显示扩散小，显示轮廓清晰，分辨力高。 三、贴膜显象剂： 显象粉 + 透明清漆,显象剂的性能,一、显象剂的综合性能 吸湿能力：强； 显象粉的粒度：细、有粘附力、能形成覆盖层； 不发荧光（荧光法）； 色差大（着色法）； 不腐蚀，对人体无害； 易清洗。,显象剂的性能,二、显象剂的物理化学性能 1. 颗粒性：不能过大； 2. 干粉显象剂的密度： 松散状态0.075g/cm3；包装状态0.13g/cm3 3. 水悬式或溶剂悬浮式的沉淀率： 沉淀速度称为沉淀率。 粒度细微沉淀慢、悬浮好。,显象剂的性能,三、显象剂的化学性能 1 毒性 2 腐蚀性 3 温度稳定性 4 污染,显象剂的性能,四、显象剂的特殊性能 荧光：在紫外灯下检查应无荧光； 分散性：沉淀后搅拌能迅速、均匀的分散而不留残块； 显象剂的去除性：应能很好的从零件上去除； 润湿能力：应有很好的润湿能力，不会剥落、卷曲。,显象剂的质量检查,一、外观检查 在良好的对比背景上，有较强的反差； 在荧光下，达到标准荧光显象剂的荧光亮度。,显象剂的质量检查,二、干粉的质量检查 荧光污染与水污染检查 取一块吹砂钢试块 将其一半浸入蒸馏水，快速摇动后取出放于干粉中 高温下干燥 在1500w/cm2的紫外灯下检查 与标准干粉对比，不应有很多荧光出现 另一半干燥的可检查被水污染情况,显象剂的质量检查,干粉的松散性（密度）检查 按第十三章实验五操作； 松装密度要求：净重量/5000.075，即75g/升。 摇实密度：净重量/体积0.13，即130g/升。,显象