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渗透探伤（PT）第一章 渗透探伤概论一、渗透探伤是无损检测方法的一种二、渗透探伤简史三、渗透探伤工作质量体系四、国外渗透探伤现状五、我国渗透探伤现状P1-2 渗透探伤的基础知识一、渗透探伤的工作原理和操作步骤工作原理是：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间的渗透，渗透液可以渗进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液和干燥后；再在零件表面施涂吸附介质显象剂；同样在毛细管作用下，显像剂将吸附缺陷中的渗透液，使渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下（黑光或白光），缺陷处之渗透液痕迹被显示（黄、绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。渗透探伤一般应在冷热加工之后，表面处理之前，零件制成之后进行。二、渗透探伤的分类1根据渗透液所含染料成份分类：荧光渗透探伤法，着色渗透探伤法和荧光着色探伤法三大类。2根据渗透液去除方法分类水洗型、后乳化型和溶剂去除型三大类。3根据渗透探伤灵敏度级别分类灵敏度级别分五类：1/2级（很低级）、1级（低级）、2级（中级）、3级（高级）、4级（超高级）。4根据探伤的缺陷是否穿透分类分为：表面渗透探伤和检漏渗透探伤两大类。四、渗透探伤的操作程序：水洗型：预清洗 渗透支 水洗 干燥 干粉显象水基湿式显象 干燥 观察检查 后清洗溶剂去除型：预清洗 渗透 溶剂去除 干粉显象 非水基湿式显象 观察检查 后清洗P1-3渗透探伤与磷粉探伤、涡流检测的比较。第二章 渗透探伤的表面化学基础P2-2表面强力与表面过剩自由能一、自然界的三种物质形态 （气态、固态和液态）二、表面强力和表面强力系数：f=mg=x.L 式中：f表面强力；m新挂物体的质量；g重力加速度；L活动边的长度；X比例系数，即表面强力系数。P2-4润湿方程与接触角一、湿润（或不润湿）现象物质的相与相之间的分界面称界面，物质有气、液及固三态，所以有气、液及固三相，一般把有气相组成的界面称为表面。润湿作用是一种表面及界面过程。二、润湿方程和接触角rslrsl= rl.cosrs固体与气体的界面强力rl液体的表面强力rsl固体与液体的界面强力接触角P2-5 毛细现象一、毛细现象1圆柱形细管（毛细管）中的毛细现象；2渗透探伤中的毛细现象。P2-6 乳化现象一、分散体系 二、乳化现象和乳化剂三、乳化形式四、渗透探伤中的乳化现象P2-7吸附现象一、固体表面（固液界面和固气界面）的吸附二、液体表面（液液界面和液气界面）的吸附三、渗透探伤中的吸附现象。P2-8表面活性与表面活清剂一、表面活性；二、表面活性剂的定义；三、表面活性剂的亲水性。表面活性剂是否易溶于水，即所谓亲水性大小是一项非常重要的指标。非离子型表面活性剂的亲水性，可用表面活性剂中亲水基分子量的相对大小来表示，称作亲憎平衡值。即H.L.B值:H.L.B=亲水基部分的分子量/表面活性剂的分子量100/5=亲水基重量%1/5H.L.B值越高,亲水性越强.H.L.B=1.5-3消泡作用H.L.B=3.5-6乳化作用(W/O型，即油包水型)H.L.B=7-9润湿作用H.L.B=8-18乳化作用(O/W型即水包油型)H.L.B=13-15洗涤作用H.L.B=13-16加溶作用。例：求月桂醇聚氧乙烯醚的H.L.B值？C12H25(OC2H4)6OH解：亲油基部分的分子结构为：C12H15 其分子量为：12C+25H=1212+251=169亲水基部分的分子结构为：（OC2H4）6OH，其分子量为：12C+25H+7O=1212+251+716=281部分子量为：281+169=450因此H.L.B=281/450100/5=12.5P2-9渗透液的渗透特性一、毛细作用渗透过程中，渗透液对受检零件表面开口缺陷的渗透，实质是渗透液的毛细作用。毛细作用的产生是由缺陷处渗透附着层的推斥力和渗透液表面强力共同作用的结果。二、静态渗透参量渗透液在毛细管中上升高度可见公式：h=2.cos/r.d.g渗透液在两平行平板间上升高度可见公式：h=.cos/r.d.g式中：h润湿液体在毛细管中上升高度，单位：cm液体的表面强力系数，单位：达因/cm接触角，单位：度 r毛细管内避半径，单位：cm d液体密度， 单位：克/cm3 g 重务加速度，单位：cm/秒2很显然，.cos是衡量渗透液渗透能力的物理量,它表征渗透液渗入表面开口缺陷的能力,称为静态渗透参量。表示为：spp=.cos三、动态渗透参量：表示为：kpp=.cos/n式中：n=粘度第三章 渗透探伤的光学基础P3-1光的本性一、光是一种电滋波二、光子说光子能量：E=hU式中：h普朗克恒量，h=6.6310-34J.s U光子的频率三、光的吸粒=象性光具有波动性，又具有粒子性P3-2光度学一、发光：光源，发光体二、光致发光：荧光，磷光三、光度学：光照度E=某一表面上的光通量F/某一表面上的表面积SP3-3着色（荧光）强度一、着色（荧光）强度消光值K=lg (IO/IL)=.c.l式中：IO入射强度IL光穿渗透液层厚度L后的强度；C渗透液浓度L渗透液液层厚度比例常数四、溶解度 大部分渗透液是溶液，其中着色（荧光）染料是溶质，煤油、苯、二甲苯等是溶剂。溶质被溶剂溶解的过程。动态平衡：未溶解的染料 渗透液中的染料饱和渗透液中的含染料的量，就是该染料在该湿度下的溶解度。五、浓度： 百分浓度（%）= 着色(荧光)染料质量(克)100% 渗透液(染料溶剂)质量(克) 摩尔浓度（M）= 着色(荧光)染料的物质的量(摩尔)渗透液的体积(升)每摩尔物质含有阿佛加德罗常数（6.021023）个微粒。物质的量（摩尔）= 物质的质量(克) 物质的摩尔质量(克摩尔)3-4 显象剂的显象特性一、显象剂的显象功能： 1、吸附足量的从缺陷中回渗到零件表面的渗透液。2、通过毛细作用将渗透液在零件表面横向扩展，使缺陷轮廓图形的显示扩大到足以肉眼可见。二、显象剂的显象过程 缺陷中渗透液在毛细管中上升，且在受检表面横向扩展，使缺陷的痕迹得到放大而显示出来。荧光法中：黑光灯下观察无缺陷区呈深紫兰色，唯有缺陷部分发生黄绿色光。三、缺陷显示尺寸缺陷的容积越大，缺陷显示越明显。反之亦然。四、对比度 某个显示和围绕这个显示的背景之间的亮度和颜色之差，称为对比度。对比度可用两者间的反射光或发射光的相对量来表示，这个相对量称为对比率。渗透探伤对比率越大越好。有试验结果表明：黑白之间得到的对比率为33：1红色染料与白色显象剂背景之间的对比率为6：1荧光染料显示与不发荧光的背景之间的对比率为300：1甚至无穷大。五、裂纹检出能力 裂纹检出能力表征相对于背景（是缺陷图形周围的衬底）及外部光等条件，裂纹缺陷内的渗透液能形成可用肉眼直接观察裂纹缺陷显示的能力。影响裂纹检出能力是：1、渗透液中染料种类及浓度； 2、渗透液被化学药品污染，荧光渗透液长时间受紫外线光照射，着色渗透液长时间受强日光照射等。提高裂纹检出能力的方法：先浸渍后滴落的施加渗透液的工艺方法，可使渗透液中的大量挥发性成份挥发掉，而留下更多的浓度较大的组伤，染料的浓度相对于原渗透液中的浓度更高。测定裂纹检出能力的方法：可使用带裂纹的试块进行灵敏度试验予以测定。第四章 渗透液4-1 渗透液的分类及组伤一、渗透液的分类 1、按溶解染料的基本溶剂分类： a.水基渗透液 特点：以水作溶剂，水的渗透能力差，但加入特殊的表面活性剂后，水的表面张力降低，润湿能力提高，渗透能力大大提高。b.油基渗透液 特点：基本溶剂是“油”类物质，它的渗透能力很强，探伤灵敏度较高。2、按多余渗透的去除方法分类分1水洗型渗透液：又分为a.水为基本溶剂的水基渗透液；b.油为基本溶剂，但加有乳剂组成的白乳化型渗透液，特点：都可用水直接去除掉。2后乳化型渗透液：特点：不含乳化剂，零件表面多余的渗透液需要用乳化剂乳化后才能用水去除掉。又可分为：a.亲油后乳化型渗透液；b.亲水后乳化型渗透液。3溶剂法除型渗透液，特点：用有机溶剂去除零件表面多余的渗透液。3、按染料成份分类：荧光渗透液，着色渗透液，着色荧光渗透液三类。4、按灵敏度水平分类分：很低、低、中、高与超高等五类。5、按与受检材料的相容性分类分：与液氧相容，低硫和低氯低氟渗透液等。特点：低硫渗透专门用于镍基合金、及奥低体钢材料的探伤。低氯低氟渗透专门用于钛合金、及奥低体钢材料的探伤。三、渗透液的组成成分：渗透液一般由染料、溶剂、乳化剂和多种改善渗透液性的附加成份组成。1、红色染料 性能；色渗鲜艳，易溶解，易清洗，杂质少，无腐蚀和对体基本无毒。常用的是：苏丹红，128号烛红，223号烛红，荧光桃红，刚果红和丙基红等。2、荧光染料 性能：有很强的荧光，并发出黄绿色的荧光，还应耐黑光，耐热和对金属无腐蚀等。 常用的是：YJP-15、YJP-1，萘酰亚胺化合物YJN-68，咪唑化合物YJI-43等。3、溶剂 作用：一是溶解染料，二是起渗透作用。 性能：具有渗透能力强，对染料溶解性能好，挥发性小，毒性小，对金属无腐蚀且经济易得等。 常用的是：煤油、苯、二甲苯4、乳化剂 作用：在水洗型的着色渗透液和荧光渗透液中，表面活性剂作为乳化剂加到渗透液内，使渗透液容易被水洗。 特点：乳化剂应与溶剂互溶，不应影响红色染料的红色色泽，不应影响荧光染料的荧光光亮，也不应腐蚀金属。4-2 渗透液的性能一、渗透液的综合性能要求： 1、渗透能力强，容易渗入零件的表面缺陷 2、荧光透透液应具有鲜明的荧光，着色渗透应具有鲜艳的色泽。 3、清洗性好，容易从零件表面清洗掉。 4、润湿显象剂的性能好，容易从缺陷中被吸附到显象剂表面，而将缺陷显示出来。5、无腐蚀，对零件和设备无腐蚀性。6、稳定性好，在光与热作用下，材料成分和荧光亮度或色泽能维持较长时间。7、毒性小。8、检查钛合金与奥化体钢材料时，要求渗透液低氯低氟，检查镍合金材料时，要求渗透液低硫；检查与氧、液氧接触的工件时，要求渗透液与氧不发生反应，成为惰性。二、渗透液的物理性能 1、粘度 各种渗透液的运动粘度一般在4-10厘沲（38）时较为适宜。2、表面张力与接触角表面张力接触角是确定渗透液是否具有高的渗透能力的两个最主要的参数。表面张力用表面张力系数表示。触角则表征渗透液对零件表面或缺陷的润湿能力。P15.2-53、密度液体的密度与温度成正比，温度愈高密度值越小，渗透能力随之增强。4、挥发性挥发性可以液体的沸点或液体的蒸气压来间接表征。5、闪点和燃点刚刚出现闪光现象时，液体的最低湿度称为闪点。燃点是指液体加热到能被接触的火焰点燃并能继续燃烧时的液体的最低温度。6、电导性要求渗透液具有高电阻。三、渗透液的化学性能 1、化学惰性 渗透液对被检材料和盛装容器应尽可能是惰性的或不腐蚀的。 2、清洗性 渗透液的清洗性是十分重要的，否则影响检查效果。 3、含水量和容水量 渗透液含水量越小越好，渗透液容水量指标愈高，抗水污染性能愈好。 4、毒性： 5、溶解性 溶解性成高，就越提高检验灵敏度。 6、腐蚀能力 结论：粘度、表面张力、接触角与清洗性能等影响渗透液的灵敏度； 闪点、燃点、电导性与化学惰性等涉及到操作者的安全及零件的腐蚀。 稳定性、挥发性属于经济指标，含水量与密度等属于材料成份的均一性试验。4-3 渗透液的质量检查一、外观检查 渗透液外观应清彻透明，色泽鲜艳，无污物等。二、润湿性能检查三、渗透液的含水量和容水量的测定四、腐蚀性检验；1、中湿腐蚀性检验 2、钛合金、热盐应力腐蚀性检验 3、高湿腐蚀性检查。五、可去除性检查六、渗透液亮度的比较试验七、灵敏度黑点试验八、荧光渗透液的黑光稳定性试验九、渗透液的热稳定性试验十、渗透液的温度稳定性试验十一、槽液寿命试验十二、渗透液的贮藏稳定性试验十三、渗透液的粘液测定十四、渗透液的闪点测定十五、持续停留时间试验4-4 着色渗透液一、水洗型着色渗透液（VA）有两种：一是水基的，一种是油基（白乳型）的。二、后乳化型着色渗透液（VB）三、溶剂去除型着色渗透液（VC）4-5 荧光渗透液一、水洗型荧光渗透液（FA）组成成份：有油基渗透溶剂、互溶剂、荧光、染料、乳化剂等一般低灵敏度FA适用于粗糙表面零件，轻合金铸造件的检验；中等灵敏度FA适用于精密铸造钢件、精密铸造铝件、焊接件、轻合金铸件及机加工表面检验；高灵敏度FA适用于精密铸造涡轮叶片等。二、后乳型荧光渗透液（FB） 组成成分：有油基渗透溶剂、互溶剂、荧光染料、润湿剂等 分亲水性FB和亲油性FB。灵敏度分低、中、高、超高四种。三、溶剂去除荧光渗透液（FC） 组成成分和FB相似第五章 乳化剂与溶剂去除剂5-1 乳化剂与溶剂去除剂的分类、组份及特点渗透检验中，用来去除零件表面多余渗透剂的溶剂叫去除剂。水洗型渗透液用的去除剂是：水溶剂去除型渗透液用的去除剂常用的是：煤油、乙醇、丙酮、三氯乙烯等。后乳化型渗透液用的去除剂是：乳化剂和水。一、乳化剂 1、亲水型乳化剂 实质是一种洗涤剂，H.L.B值在8-18，乳化型式是水包油型，它能将油分散在水中。2、亲油性型乳化剂，H.L.B值在3.5-6，乳化型式是油包水型，它能将水分散在油中。二、溶剂去除剂分：卤化型和非卤化型溶剂去除剂5-2 乳化剂的性能一、乳化剂的综合性能要求：1、外观（色泽、荧光颜色）上能与渗透液明显区别开。2、受少量水或渗透液的污染时，而不降低乳化去除性能。3、表面活性、粘度及浓度适中，使乳化时间合理，乳化操作不困难。4、贮存保管中，温度稳定性好，性能不变。5、对金属及盛装容器不腐蚀变色。6、对操作者的健康无害，无毒及无不良气味。7、闪点高，挥发性低，废液及去除污水的处理简便等。二、乳化剂的物理性能1、粘度 以将乳化剂的最短乳化时间控制在30秒内。2、闪点：不应低于503、挥发性：应当低三、乳化剂的化学性能1、毒性：无毒2、容水性；能容许混入5%的水3、与渗透液的相溶性：能容许混入20%渗透液而不变质。5-3 乳化剂的质量检查一、外观检查着色渗透探伤剂系列及荧光渗透探伤剂系列的乳化剂，颜色应有明显的差别。二、乳化性能检查用砍砂钢试片二块做对比检查三、亲油性乳化剂的允许含水量检查四、亲水性乳化剂的容水量测室五、温度稳定性检查六、亲油性乳化剂的槽液寿命检查七、亲水性乳化剂的浓度5-4 溶剂去除剂的性能与质量检查外观检查：应是无色透明的油状液体，不含沉淀物。去除性能检查：用两块吹砂钢片对比试验贮存稳定性检查：在1538下贮存一年后，进行去除性能检查，性能不应降化。第六章 显象剂6-1 显象剂的种类，组织及特点一、干式显象剂干粉显象剂（D）它是白色无机物微细粉末。如：氧化镁、碳酸钠等。它一般与荧光渗透样液配合，仅在其中应用。二、湿式显象剂（W）1、水悬浮湿式显象剂每升水中加入30100克的显象剂粉末。加有润湿剂，呈弱碱性。2、水溶性湿式显象剂3、溶剂悬浮湿式显象剂（S）速干式显象剂。6-2 显象剂的性能显象剂的作用：是将缺陷中的渗透液吸附到零件表面上来，加以放大。一、显象剂的综合性能要求：1、吸湿能力要强，要快，能很容易被缺陷处的渗透液所湿润并吸出足量渗透液。2、显象剂粉末颗粒细微，以零件表面有一定的粘附力，能在零件表面形成均匀的覆盖层，将缺陷显示的宽度扩展到足以用肉眼看到。3、用于荧光渗透探伤法的显象剂应不发荧光，也不应有任何减弱荧光的成分。而且不应吸收黑光。4、用于着色渗透探伤法的显象剂与缺陷显示形式较大的色差，以保证最佳对比度。对着色染料无消色作用。5、对被检零件和存放容器不腐蚀，对人体无害。6、使用方便，易于清除，价格便宜。二、显象剂的物理性能1、颗粒度：13微米2、干粉显象剂的密度松散状态：0.075，每升容量75克以下。包装状态：0.13，每升重量130克以下。3、水悬浮或溶剂悬浮显象剂的沉淀速率：要慢4、水溶解或水悬浮湿式显象剂的浓度三、显象剂的化学性能1、毒性：无 2、腐蚀性：不 3、温度稳定性：好 4、污染：不6-3 显象剂的质量检查一、外观检查用A型（铝合金淬火）试块检查二、干粉显象剂的质量检查：1、污染检查 2、松散性（密度）检查三、湿式显象剂的质量检查1、再悬浮性能检查（水悬浮显象剂、溶剂悬浮显象剂）2、适用性能检查（灵敏度检查）四、显象剂的可去除性检查第七章 渗透探伤剂系统7-1 渗透探伤剂系统同族组一、渗透探伤剂系统是指渗透液、乳化剂，去除剂和显象剂所构成的特定组合系统。二、同族组：是指完成一个特定的渗透探伤全部检验过程所必须的完整的一系列材料。三、选择原则：必须同族的前提下，考虑灵敏度和可靠性，及经济性。例如：疲劳裂纹，磨削裂纹或其它细微裂纹的检查，宜选用后乳化型荧光渗透探伤剂系统。大零件的局部检查，宜选用溶剂去除型荧光渗透探伤剂系统或溶剂去除型着色渗透探伤表面光洁度的零件的检查，宜选用后乳化型荧光渗透探伤剂系统。表面粗糙的零件的检查，宜选用水洗型荧光渗透探伤剂系统。7-2 渗透探伤剂系统的鉴定一、材料性能鉴定二、材料性能抽查渗透液性能抽查项目：闪点、粘度、荧光亮度，可去除性，含水量、灵敏度（C型试块）乳化剂性能抽查项目：含水量显象剂性能抽查项目：干粉显象剂的松散度；湿显象剂的再悬浮性、沉淀性；可去除性。三、渗透探伤剂系统的鉴定（系统灵敏度鉴定）7-3 国内渗透探伤剂简介第八章 渗透探伤操作渗透探伤六种方法：水洗型荧光渗透探伤法，后乳化型荧光渗透探伤法，溶剂去除型荧光渗透探伤法，着色渗透探伤法，着色渗，着色六个基本操作步骤：预清洗、渗透、去除、干燥、显象、检验8-1 表面准备和预清洗一、污物类别二、清除污物的目的三、清除污物的方法机械方法：振动光饰、抛光、干吹砂、湿吹砂、钢丝刷及超声波清洗等。化学方法：包括碱洗和酸洗 溶剂去除方法：包括溶济蒸汽除油和溶剂液体清洗8-2 渗透一、渗透液施加方法喷涂、刷涂、浇涂、浸涂二、渗透时间及温度渗透时间：10分钟 湿度：15508-3 去除水洗型渗透液可用水喷法清洗：水压0。35Mpa，水温40，喷头距零件300mm。8-4 干燥应自然干燥，不得加热干燥。温度50，时间：510分钟。8-5 显象显象时间7分钟，显象剂厚度为0.050.07mm8-6 检验白光下：照度500勒克斯黑光下：距离里光灯380 mm处，其强度1000微瓦/厘米2自显象检验时，在距离黑光灯150mm处，其强度3000微瓦/厘米2使用520倍放大镜观察显示迹痕应在显象剂施加后730分钟内进行。8-7 后清洗第九章 渗透探伤技术9-1 水洗型渗透探伤法一、工艺流程 P97 图9-1二、适用范围：a、检验大体积零件 b、检验开口穿而深的缺陷 c、检验表面很粗糙的零件d、检验螺纹零件和带有键槽的零件 e、大面积零件的检验9-2 后乳化型渗透探伤法一、工艺流程：见P99，图9-2二、适用范围：a、检验大体积零件；b、检验要求比水洗型渗透探伤方法有更高的灵敏度的零件；c、被酸或其它化学试剂污染的零件，而这些物质会有害于水洗型渗透探伤剂；d、检验开口浅而宽的缺陷；e、被检零件可能有使用过程中被脏物所污染的缺陷；f、检验应力和晶界腐蚀裂纹缺陷； g、检验磨削裂纹缺陷；h、灵敏度必须是可变的，且可受到控制，以便在检测出有害缺陷的同时，非有害缺陷能够被放过。9-3 溶剂去除型渗透探伤法一、工芤流程：见P102 图9-3二、适用范围：适用于焊接件和表面光洁的零件的检验，特别适用于大零件的局部检验，也适用于非批量零件的检验和现场检验。9-4 渗透液检测泄漏的方法泄漏是一种穿透截面的缺陷。9-6 渗透探伤方法选择一、渗透探伤方法选