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镍基合金锻件渗透检测 工艺卡制作 编辑者 李向龙 1 什么是渗透检测 所谓渗透检测就是指利用一种毛细显像作用原理为基础的检查表面开口缺陷的无损检测方法 2 渗透检测的最常见分类 着色渗透 荧光渗透和着色荧光渗透 3 渗透检测的应用范围有哪些 一般着色渗透检测在特种设备行业及机械行业里应用较为广泛 特种设备行业包括锅炉 压力容器 压力管道等承压设备 以及电梯 起重机械 客运索道 大型游乐设施等机电设备 荧光渗透检测在航空 航天 兵器 船艇 原子能等国防工业领域中应用最为广泛 4 渗透探伤的一些特点 除了疏松多孔性材料外可适用于多种材料的检测 例如钢铁材料 有色金属 陶瓷材料和塑料等材料等 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 渗透探伤 目录第一节渗透探伤的原理及方法第二节渗透探伤操作的基本过程第三节渗透探伤的缺陷判别 分级与记录第四节渗透探伤剂的配制要求第五节镍基合金锻件的渗透检测 第一节渗透探伤的原理及方法 一 渗透探伤的基本原理 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 润湿作用 毛细现象 一 渗透探伤的基本原理 液体与固体交界有两种现象 第一种是液体分子之间的作用力大于液体和固体分子之间的作用力 称之为固体不被液体润湿 如水银在玻璃表面收缩成水银珠那样 第二种是液体分子之间的相互作用力小于液体分子和固体分子之间的作用力 称之为固体被液体润湿 如水滴滴在干净的玻璃板上 水滴会慢慢散开 一 渗透探伤的基本原理 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 毛细现象 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 一 渗透探伤的基本原理 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 一 渗透探伤的基本原理 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 二 渗透探伤的常用方法 按染料成分分类 按多余渗透剂的去除分类 按溶解染料的基本溶剂分类 按灵敏度水平分类 荧光染料渗透剂 着色染料渗透剂 荧光着色渗透剂 水基渗透剂 油基渗透剂 水洗型渗透剂 后乳化性渗透剂 溶剂去除型渗透剂 很低 低 中 高 超高 二 渗透探伤的常用方法 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 第二节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 被检工件的预处理 渗透处理 乳化处理 清洗处理 显像处理 显像观察 探伤后处理 一 探伤前处理 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 探伤前处理 一 探伤前处理 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 二 渗透处理 然后就可以进行渗透 就是将渗透液覆盖在被测零件的表面 常用方法 喷涂 浇涂 刷涂 浸涂 二 渗透处理 1 渗透方法的选择 浸涂法 刷涂法 喷涂法 浇涂法 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 二 渗透处理 1 浸渍法浸渍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 2 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 3 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 1 渗透方法的选择 4 浇涂将渗透剂直接浇在受检工件表面 适用于大工件的局部检测 二 渗透处理 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15 50 4 工件温度高 需要的渗透时间短 2 渗透时间的确定 二 渗透处理 渗透时间可以根据上述定性分析的情况 5 10min范围内调整选用 2 渗透时间的确定 三 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 三 乳化处理 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2 5min即可 四 清洗处理 清洗处理都是必不可少的步骤 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 四 清洗处理 在涂覆渗透剂并保持适当的时间后 从零件表面去除多余的渗透剂 这时一定要注意不能将已渗入缺陷中的渗透剂清洗出来 以保证取得最高的检验灵敏度 五 干燥处理 干燥的目的是去除零件表面的水分 干燥的温度不能太高 以防止将缺陷中的渗透剂也同进烘干 致使在显像时渗透剂不能被吸附到零件表面上来 自然干燥和人工干燥两种方式 六 显象处理 此后就可以进行显像了 显像就是利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 零件表面涂敷的显像剂要施加均匀 而且要一次涂覆完毕 不允许在一个部件反复涂覆 七 显象观察 最后 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 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 对于着色探伤 在有条件时用照相的方法记录亦可 七 显象观察 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 八 探伤后处理 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 应将表面冲洗干净 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 第三节渗透探伤的缺陷判别 分级与记录 渗透探伤最重要的部分就是缺陷性质的判断 经过对缺陷观察 分析 对照国家或者行业标准 最后形成探伤报告 1 渗透探伤法 对缺陷显示迹痕的等级分类 表10 1缺陷显示迹痕的等级分类 mm 1 渗透探伤法 对缺陷显示迹痕的等级分类 有2个或2个以上缺陷显示迹痕大致在同一条连线上 同时间距又 2mm 连续的线状缺陷显示迹痕 长度为迹痕长度与间距之和 显示迹痕中最短的迹痕长度 2mm 而间距又大于显示迹痕时 单个的缺陷显示痕迹 显示迹痕中最短的迹痕长度 2mm 而间距又小于显示迹痕时 密集形的缺陷显示迹痕 按分散状缺陷显示迹痕确定总长度来定级 分散缺陷显示迹痕总长度是指在2500mm2面积内 长度超过去1mm的缺陷显示迹痕长度的总和 2 压力容器着色探伤 对缺陷显示迹痕的分级 表10 2最大允许存在的缺陷尺寸 mm 数值均为缺陷实际尺寸 而不是缺陷显示迹痕的尺寸 2 压力容器着色探伤 对缺陷显示迹痕的分级 任何表面裂纹分层 凡是出现以下情况之一的均为不合格 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150mm 25mm表面上存在10个或10个以上的缺陷显示 三 渗透探伤结果的记录 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 三 渗透探伤结果记录 2 探伤报告 1 焊接工件名称 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 探伤结论 示意图 探伤日期 探伤人员姓名 资格等级 操作方法 第四节渗透探伤剂的配制要求 各种探伤剂要配套使用 不能相互交叉替代 定义 渗透探伤剂是指渗透剂 乳化剂 清洗剂和显象剂的总称 一 渗透剂 要求颜色醒目 着色强度高 着色探伤 荧光探伤 要求荧光强度高 一 渗透剂 这是对渗透剂的最基本要求 如苯 煤油 甲笨 乙醇 松节油 乙酸乙酯等 渗透探伤的显象作用是依靠呈现颜色的染料和能发荧光的物质 这些物质应能充分溶解于溶剂中 表面总会残留多余的渗透剂 必须在清洗处理中很容易清洗掉 否则残留的渗透剂在显象后判读伪缺陷困难 渗透剂中的溶剂多为低沸点有机溶剂 易于挥发 降低了探伤灵敏度 因此在渗透剂成分调配中应适度考虑一些沸点相对较高的组成 二 乳化剂 定义 油性物质是不能溶解于水的 当加入乳化剂后 使油能变成极微小的颗粒而均匀地分布在水中 形成了 水包油 的匀质状态 即使在静止状态下 油也不会聚在一起而造成油水分层的情况 这一现象称为乳化现象 而具有这一现象的物质称为乳化剂 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 三 显象剂 定义 显象剂中的白色粉末的颗粒应细小 作为白色粉末的载体应易于挥发 载体通常是各种低沸点的有机溶剂 如乙醇 丙酮 苯等 四 荧光渗透探伤的探伤剂 四 荧光渗透探伤的探伤剂 四 荧光渗透探伤的探伤剂 荧光渗透剂必须有荧光物质 对荧光物质的要求是荧光强度要高 荧光物质产生的荧光颜色要易于识别 荧光物质产生荧光颜色取决于它受激发后的波长 这是荧光物质的一种物理属性 是选择荧光物质时应予考虑的因素 荧光物质也是以各种有机溶剂或水作为载体 为改善渗透剂性能 同样也可加入表面活性质以提高渗透性 加入助溶剂以增加荧光物质在溶剂中的溶解度等等 第五节镍基合金锻件的渗透检测 1 首先来看一些锻件图片 2 观察锻件加工过程的的物理现象及思考其中发生的变化 3 锻压理论知识 4 镍基合金锻件的渗透检测 锻压 对坯料施加外力 使其产生塑性变形 改变尺寸 形状及改善性能 以制造机械零件 工件或毛坯的成形加工方法 是锻造和冲压的总称 锻造 在加压设备及工 模 具的作用下 是坯料铸锭产生局部或者全部塑性变形 以获得一定几何尺寸 一些锻造制造的基础理论 锻造的分类 热锻 温锻 冷锻 自由锻 模型锻造 锻造后的材料的特点 锻造后的金属材料 成分均匀 内部结构组织致密 晶粒细化 还具有一定的锻造流线 从而使其力学性能提高 凡承受重载 冲击载荷的重要机械零件 如机床主轴 发动机曲轴 起重机吊钩等以锻件为毛坯 锻造件在加热过程会出现的缺陷类型 1 氧化和脱碳 介质 水 气体和钢表层碳作用发生的化学变化 2 过烧和过热 加热温度超过锻造温度过多 使晶粒边界出现氧化及熔化的现象 由于加热温度过高或高温下保温时间过长而引起晶粒粗大现象 3 裂纹 大型的或复杂的锻件 在较快的加热速度或过高装炉温度下因坯料内外温度不一造成开裂 锻件经锻造加工变形后