《渗透检测方法》PPT课件.ppt

5 2渗透检测方法5 2方法分类按渗透液中溶质的不同 渗透检测方法可分为荧光检测法和着色 或称染色 检测法 这两类方法按洗涤材料或洗涤材料施加时机的不同 又可分为水洗型渗透检测法 后乳化型渗透检测法和溶剂清洗型渗透检测法三种 其中水洗型还可分为水基型和自乳化型 也称预乳化型 两种 水基型以水为溶剂和渗透剂 自乳化型所用渗透液中预先含有乳化剂成分 乳化剂含量多少影响检测灵敏度 两者都直接用水清洗 后乳化型的渗透液中无乳化剂 因此在渗透后必须加一道乳化工序 即在工件表面施加乳化剂后才能用水清洗 溶剂型则不用乳化剂 而是直接用溶剂清洗工件表面 上述各种方法的优缺点和其适用范围如表所示 荧光检测法所用渗透液中含有荧光物质 缺陷的观察采用紫外线光源 也称黑光灯 使渗入缺陷内的荧光物质激发出荧光 在暗室中观察 着色渗透法所用渗透液中含有某些色泽鲜艳的染料 可在一般可见光条件下进行观察 一般情况下 荧光检测的的灵敏度高于着色检测 这是因为人眼对黑色背衬中的亮点的分辨力高手对白色背衬中黑点的分辨率 此外 人眼对于各种颜色的感觉以黄绿色最为敏感 因此 紫外线照射能发出黄绿色荧光的物质 最适用于荧光检测 从三种基本的渗透系统来看 应根据被检工件的表面状态 缺陷性质 受检时间与地点以及工件大小不同进行选择 水洗型渗透系统检测效率高 但容易造成渗透液被过洗面 降低检测灵敏度度 渗透液去除程度和速度取决于工艺条件 如喷嘴特性 水压 水温 水洗时间 工件表面状态以及所用渗透液本身的清洗性能等 后乳化型渗透系统可以防止缺陷中的渗透液被过洗 因此 检测灵敏度高 多了一道乳化工序 在乳化工序牛最重要汤是必须轻制乳化时间 做到只使工件表面上的渗透液被乳化 而应防止缺陷内的渗透液被乳化 后乳化型渗透系统虽然检测灵敏度比水洗型高 但它的检测效率比较低和成本比较高 溶剂清洗型渗透系统一般适用于大型工件的局部检测或场检测 它的操作工序与水洗型类似也要防止过度清洗掉缺陷中的渗透液 选择渗透检测方法和类型的依据时 除了工件大小 形状以及被检工件的数量等因素外 最重要的是灵敏度高低和费用大小 一般来说 灵敏度愈高费用愈大 下面是前面提到的6种渗透检测系统按灵敏度和费用逐渐减小的排列顺序A 后乳化型荧光检测B 溶剂去除型荧光检测C 水洗型荧光检测D 后乳化型着色检测E 溶剂去除型着色检测F 水洗型着色检测 后乳化型荧光渗透检测方法在所有渗透检测方法中灵敏度最高 这种方法能发现宽而浅的缺陷和紧密的裂纹 渗透时间短 适合于工作量大的检测 缺点是增加乳化工序费用 以及需在黑光下检测 溶剂去除型渗透检测方法除了多余渗透液是用溶剂去除外 其它均与后乳化方法类似 这种方法特别推荐用于局部检测或用水不方便的地方 其检测灵敏度比水洗法高 但由于施加溶剂要特别小心且需增加时间 常妨碍这种方法的应用 水洗型荧光渗透检测法在荧光方法中检测速度最快并且是可靠而相当经济 它既适用于小件也适用于大件 并能很好地适用于粗糙的表面和难于检测的区域 如螺纹和键槽部位 由于它的检测灵敏度低于上面所述的两种方法 因此不能发现开口浅的缺陷 也难于发现非常紧密的裂纹 还存在除液时被过洗的危险 当要求灵敏度高于水洗型着色检测 应采用后乳化型着色检测法 但增加的乳化工序必然提高检测费用 着色渗透检测法不需要黑光灯 溶剂清洗型着色检测法具有独特的优点 所有必须的配料都是可携带的 使用场所不受限制 既可在生产车间使用又可在外场使用 但是由于渗透剂去除问题 这种方法通常只限于作抽样检测或者限于在工件尺寸和检测场所不允许使用其它方法的情况下使用 水洗型着色检测是所有渗透检测技术中速度最快和最简单的方法 但灵敏度最低 因此 当检测灵敏度要求不高时 这种方法最实用 5 2 2影响因素渗透检测所能发现缺陷的能力 一方面取决于检测剂性能的优劣 此外 也取决于操作方法的正确与否 需要研究各工序的影响因素 1 预清洗如果不充分去除工件表面的污染 将可能漏检某些缺陷 这是因为A 渗透剂不能渗入缺陷中去B 渗透剂可能与缺陷中已有的污染起反应 使其失去发现缺陷的能力C 紧靠缺陷周围表面保留有足够的渗透剂 会遮盖真正的缺陷显示 所有的涂层如漆层 镀层或喷涂层 必须在进行渗透检测前去除 如果没有很好的预清洗 渗透剂渗入残留的漆层 陶瓷涂层 喷涂层 热处理或焊接造成的氧化皮等将会产生假的缺陷显示 清洗方法通常可分为化学法 机械法 溶剂法或几种方法的组合 典型的化学清洗法包括酸或碱清洗 酸蚀 化学浸蚀和熔盐槽清洗 机械清洗法包括滚筒清理 湿吹砂 干吹砂 钢丝刷刷 高压水或蒸汽和超声波清洗等 尽管水浇 溶剂喷洗 溶剂擦除方法等都广泛采用 但最常采用的方法是蒸汽除油 蒸汽与洗涤剂联合使用 超声波清洗与洗涤剂或溶剂联合使用等也都适用于一定场合 机械方法A 滚筒磨蚀 去除轻微的氧化皮 毛刺 焊剂 硬钎焊断流 锈斑 铸模或芯子材料 不要用于软金属上 如铝 镁或钛B 干吹砂 去除轻微的或重的氧化皮 焊剂 断流 锈斑 铸模或 芯子材料 喷涂层 积碳 概括地说 任何易碎的沉积物 设备可以是固定的或手提式的C 湿吹砂 和干吹砂一样 沉积物是轻微的 要求有更好的表面和更好的尺寸控制 D 钢丝刷刷 去除轻微的氧化皮 焊剂和断流高压水和蒸汽 通常与碱性清洗剂或洗涤剂一起使用 特别用于去除加工车间的污物如切削油 抛光剂 油脂 铁屑 电火花加工的沉淀物等 必须保持表面光洁度时 是一种经济的清洗方法E 超声波清洗 通常与洗涤剂和水或与溶剂一起使用 用于从大批量的小零件上去除粘附的车间污物 化学方法F 碱洗 去除硬钎焊断流 锈斑 氧化皮 油脂 抛光剂 积碳 通常用寸 手工操作劳动量大的大工件土 也用于铝合金包铝层的去除G 酸洗 强的酸液用于去除严重的氧化皮 中等强度的酸液用于去除轻微的氧化皮 弱的 浸蚀 酸液用于清洗轻微污染的金属 2 渗透渗透处理根据不同条件可采用液浸法 喷洒法 涂刷法或静电喷涂法等 液浸法的渗透比较充分 速度较快 适用于检测批量较大的小型工件 喷洒法和涂刷法适用于大型工件或焊接件的局部检测 用喷洒法时因雾状渗透液容易污染工作环境 应采取必要的通风和防火措施 静压喷涂法利用静吸引力吸附渗透液 因此 渗透作用和利用率都比较好 适用于大型工沣或批量较大工件的渗透处理 渗透需要一定时间 它随缺陷大小 深度 形状和性质而不同 还与渗透液种类 性质 工件的材质和渗透温度等有关 当对工件有较高检测要求时 应适当延长渗透时间以便充分发观缺陷 当然渗透时间过长不但降低生产效率 而且工件表面渗透液懂得浑发和沉积 必然增加清洗处理的困难 另外 随着溶剂的挥发 容易造成渗透液改变成分 不利于渗透液的重复使谩按检测方法 工件材质和缺陷性质不同 所需的渗透时间一般为2 30min 平均约为15min 渗透时间还取决于温度 规范要求 被检部件和渗透液的温变应在15 50 之间 温度愈高渗透速度愈快 但温度过高会使渗透液挥发 以致使检测无法进行 温度太低则必须延长渗透时间或因渗透液粘度过大不能渗入缺陷而无法进行检测 渗透过程完成后 为便于乳化和清洗应进行排液处理 使工件表面剩余的渗透液流回槽中 为使被检工件表面残留渗透液层厚薄均匀 一般工件的排液时间为0 5 5min 3 乳化与清洗乳化处理不但有利于表面剩余渗透液的清除 而且由于非离子型乳化剂的胶凝 使已渗入缺陷内的渗透液不会被冲掉 保证了检测的灵敏度 乳化剂根据其粘度 浓度 化学成分及工件表面粗糙度不同 可在几秒钟到几分钟内起作用 不同乳化剂的具体乳化时间根据制造厂推荐或由试验决定 乳化剂有油基和水基两种 油基乳化剂通过扩散起作用 水基乳化剂是靠净化作用从工件表面置换多余的渗透剂而起作用 必须尽可能快地对工件所有需检测的部位涂覆乳化剂 常用的乳化时间是15s到3min乳化时间过长时 乳化剂可能与缺陷中的渗透液相互作用 因而被清洗掉而降低检测灵敏度 乳化时间过短时 则因乳化不足而不能把工件表面的渗透液全部清洗掉 从而使本底色泽增加 降低了显示缺陷的对比度 工件乳化后进行清洗处理 必须正确掌握洗涤的程度 水洗时最好采用具有适当压力的淋浴流水 水温在15 40 水压为0 15 0 3MPa溶剂清洗法是直接通过溶剂溶解工件表面多余渗透剂 有两种类型即可燃型与不可燃型 可燃型清洗剂不含卤素 但有着火的危险 不可燃型通常包含卤索 虽不会着火但有毒 溶剂清洗法 最好采用喷罐 否则不易掌握 4 显示清洗干燥后即可进行显象处理 按所涂显象物质的不同 有干式 湿式和静电喷涂显象法等 显象剂的采用是为了提高可见度 尽量把可能被漏检的 不清晰的显示变得明显可见 同时也能缩短检测时间 显象剂应具有下列功能A 能将缺陷中的渗透液尽可能吸出来B 提供了渗透剂扩展的衬底C 能提供一个与缺陷有良好对比的本底 同时能遮住工件表面本身不良的衬底D 能起到清除缺陷中残余渗透剂的作用 这对有些情况很重要 例如 若在焊接裂纹中残留渗透剂 在补焊时就会引起麻烦 干式显象法用干燥的白色微细粉末作为显象材料 广泛用于荧光检测 极少用于着色检测 理想的干显象粉应是轻质 松散 容易喷洒 能在干燥的工件表面上形成薄膜的一定粒度的混合物 干显象粉的成分和颜色不应吸收黑光 干式显象的缺点是空气中到处漂浮着干粉 应尽可能把操作室密闭起来 湿式显象法所用显象液由水 白色粉末 糊精和少量表面活性剂按一定比例组成的悬浊液 与水洗型渗透液组合使用 适用于检查批量较大的中小型工件 也可以用容易挥发的有机溶剂和白色粉末组成的速干式显象剂 静电喷涂显象法 一般与速干式显象液配合使用 适用于大型工件的显象 显象时间随显象方式的不同而有差异 干式显象法通常为渗透时间的一半 一般为3 5min 湿式显象法需要干燥 一般为5 10mmin显象时间过长会造成较宽 较深缺陷的对应显示混乱及痕迹过宽 若要显示工件上更为微细的表面缺陷 可以适当延长显象时间 但不宜过长 在干燥处理的程序上 干式显象和湿式显象也不相同 干式显象应在喷洒显象粉之前 使表面干燥 干燥温度视工件大小 厚薄不同 在30 50 之间 不宜过高 以防缺陷中渗透液蒸发过多而不能显示缺陷 湿式显象则是在工件上喷涂显象液之后再进行干燥处理 目的是加速显象液中水分蒸发 使缺陷内渗透液容易被显象薄膜吸附 干燥温度比较高 大致在70 90 之间 因此 湿式显象时间可以缩短 这是因为缺陷中的渗透剂由于烘干温度高 会加快渗出到工件表面上来 而且显示膜早巳具备 只需经过很短时间就可对工件进行检测 此时 大缺陷中的渗透液还没有来得及大量渗出来 因此缺陷显示的清晰度良好 对处于高温工作状态或工作应力较大的工件进行渗透检测时 可采用应力荧光渗透检测法 这就是一方面将被检工件加载 使它处于相当于工作时承受载荷的应力状态 另一方面 同时对被检工件进行渗透处理 这时工件表面的微细裂纹在应力状态下容易被渗透液渗入 从而有利于提高检测灵敏度 荧光渗透检测时 工件经渗透和清洗后 不再施加显象剂 而是直接观察缺陷痕迹 这种检测方法也称为无显象处理渗透检测法 但只适用于高辉度的荧光渗透检测法 而不适用于着色渗透检测法 这是因为前者即使无显象膜作背衬 已渗入缺陷中的荧光液在暗室中用紫外线照射后也会有清晰的荧光显示 而后者若无白色显象膜作背衬 则缺陷处的红色痕迹就不醒目 不仅容易漏检 而且也可能造成误判 这种无显象处理的荧光渗透检测方法主要适用于两种情况 一种是用于某些自乳化荧光渗透检测 特别是当该类渗透液中混入水后 不用显象处理可以避免已渗入缺陷中的荧光渗透液流失 另一种是用于所谓闪烁法荧光渗透检测 这种闪烁法荧光渗透检测适用于某些工件的疲劳裂纹和热疲劳裂纹 由于这些裂纹往往接合紧密或缝隙中充填有氧化物 腐蚀物或两者兼而有之 使荧光渗透液难以渗入 而当对被检工件施加载荷 弯曲或扭转 时 可使缺陷的缝隙增大 有利于渗透液的渗入 然后去除载荷进行清洗 由于载荷的应力作用 在紫外线照射下进行观察时 荧光痕迹将有一种特有的 闪烁 之感 这将有利于检测工作者在观察时发现缺陷 5 2 3渗透检测用设备除荧光渗透检测所用紫外线 黑光 光源外 对于渗透检测来说没有什么特殊的专用设备 但这种看法仅在下列情况下才是正确的 例如只检测少数几个工件 大型工件的局部检查 灵敏度要求不高以及外场检查等 实际上在多数情况下 最好是在专用设备上进行渗透检测 典型的水洗型荧光渗透检测系统成套设备包括七个工位 施加渗透剂 滴落多余的渗透剂 水洗 在紫外线下检查清洗效果 干燥 施加显象剂 最后在紫外线下检查缺陷 如图所示 若是用于后乳化型检测系统 则可在渗透液滴落之后 水洗之前 增加一个工位 给工件涂上一层乳化剂 对批量不大的检测 特别是外场检测 通常采用轻便型设备 一套轻便型设备实际上只是包括几个分别装有预清洗剂 渗透剂和显象剂的压力喷罐 荧光检测系统还包括有一台供检查用的小型手提式紫外线灯 5 2 4灵敏度试片目前用得最多的评价渗透液性能的方法是用人工缺陷试片进行检测 以人工能发现的缺陷缝隙宽度和深度的数量级的大小作为灵敏度标志 除人工缺陷试片测定渗透检测灵敏度外 还可用下述指标来衡量 A 毛细管爬高 B 着色渗透液的色深和荧光渗透液的荧光强度 C 渗透液在金属表面的扩散长度 D 渗透液的粘度 为了确保检测结果的充分可靠 应对检测液的性能和操作方法经常进行鉴别 灵敏度试片就是这种鉴别用的工具 因为到目前为止 渗透检测还没有一套定量的评价方法 实际上经常是凭经验进行操作 尽管检测用材料出厂之前都进行过有关理化性能的测试 但这些性能参数与检测用材料应能达到的检测灵敏度之间也没有明确的定量关系 因此 每一次检测操作最终所能达到的检测灵敏度究竟如何是不清楚的 很难对操作者的技术水平作出客观评价 从目前所用的检测材料和检测方法的来看 超高灵敏度检测已能清晰显示宽0 5 m 深10 m左右 长度在1mm以下的微细裂纹 一般中高灵敏度检测剂按要求使用时也能发现宽度在l m以上的细裂纹 因此 目前对渗透检测用灵敏度试片 其工作面上至少要有宽度小于1 m微细裂纹存在 且其深度也不允许过大 铝合金对比试块是国际上最通用的渗透检测用试块 试块外形尺寸为75 50 8 mm 材料为LYl2硬铝 铝合金对比试块的用途比较广 A 用作检测剂灵敏度对比试验 B 用于检查探伤操作是否恰当 工艺参数是否合理 C 用于检查荧光渗透液的老化性 目前市场上供应的铝试块表面往往过于粗糙 而且它的裂纹一般过大 裂纹的花纹和宽度分布也不理想 不锈钢镀铬辐射裂纹试块 也是国际上比较常用的渗透检测用试块 它常用来作为渗透检测随班检查用试块 以检查工件材料 设备状态与人员操作水平是否正常 上述两种试块使用时的关键是在每次使用后 在施加新的检测剂或改换工艺条件重做之前 试片是否得到彻底清洗 一般 在短时间内彻底清洗试片比较困难 这方面 铝合金试块的清洗要容易一些 但不锈钢镀铬试片的裂纹间隙不容易被腐蚀 因此它的使用寿命比较长 美国波音公司采用一种所谓5点式综合试块 PSM 5 基体是一块150 100 mm 的锈铜薄片 工作面上一半涂硬铬 另一半经吹砂处理 由于它在反映检测灵敏度的同时还能反映检测剂的清洗性能 因此称为综合试块 在这种试块的镀铬面上有5组辐射裂纹 与常见三点式试块不同的是其裂纹直径较小 用超高灵敏度检测剂时可显示5组裂纹 用高灵敏度检测剂可显示4组 偶尔5组 裂纹 而当用中灵敏度检测剂时则只显示3组裂纹 然而渗透检测用灵敏度试块在重复使用时 必须加以清洗处理 把已渗入缺陷中的渗透液等夹杂物尽可能地被全部清洗干净 试块的常用清洗方法有下列两种A 煮法 把试块浸在盛有水的烧杯中 然后加热煮沸半小时 当缺陷中的夹杂物基本被除净后 再把试块烘干 B 溶剂浸泡法 将试块浸泡在溶剂中 保持一定时间 这种溶剂应根据检测剂配方进行选择 一般常选用丙酮 5 2 5检测用材料着色检测液的基本组成为染料 溶剂 渗透剂以及多种用于改善液体性能的附加成分 在实际配方中 一种化学试剂往往同时可以起几种作用 在不少配方中渗透剂往往就是染料的溶剂 常用染料溶剂和渗透剂有煤油 松节油 苯 乙醇 水杨酸甲酯 水杨酸异戊酯 溴化萘等 常用的着色染料大多为油溶性染料 如苏丹红 烛红 油溶红 荧光红 刚果红等 其中尤以苏丹 使用最广 荧光渗透液的基本成分由荧光物质 溶剂 渗透剂和附加成分组成 常用的荧光物质的颜色是浅蓝色和黄绿色 常用清洗剂的组成为乙醇 丙酮 油酸和各种表面活性物质 然后再用热水冲洗 清洗时洗涤水的温度一般不超过40 当温度超过40 时 缺陷中的渗透液有被洗去的危险 水的压力至少应为200Pa 但一般不超过350Pa此外 渗透检测通常还需要预清洗 预清洗 或称表面准备 对检测灵敏度有很大影响 预清洗采用的材料 在工厂生产中大多数是三氯乙烯蒸汽和汽油 三氯乙烯的溶油能力在常温下比汽油大4倍 在50 时大7倍 这种溶剂的沸点为87 容易进行蒸汽除油 三氯乙烯除油过程是当其沸腾后变成蒸汽 蒸汽遇到工件后冷凝 而将工件上的油污溶解掉 当工件温度达到三氯乙烯沸点时 蒸汽便不在工件上冷凝 此时除油过程结束 三氯乙烯在使用过程中受热 光 氧的作用易分解呈酸性 在使用中要经常测量酸度值 避免三氯乙烯变酸而腐蚀工件 三氯乙烯蒸汽有麻醉作用 应避免吸入人体 钛合金则不宜用三氯乙烯除油 否则容易产生应力腐蚀裂纹 工件从三氯乙烯除油槽中取出后 需待冷却到40 以下方可进行渗透工序 汽油清洗法的清洗效果比三氯乙烯差 但操作简便 迅速 费用低廉 应用仍比较广泛 干式显象剂以白色粉末为吸附剂 湿式显象剂由溶剂 吸附剂 限制剂和活性剂组成 速干式显象剂由溶剂 吸附剂 限制剂和稀释剂组成 溶剂温式显象剂常用水作溶剂 速干式显象剂以低沸点有机溶剂 如丙酮 苯 二甲苯等 吸附剂 多数为白色粉末 如氧化锌 氧化镁 氧化钛 二氧化硅 高岭土等 其中以氧化锌和氧化镁应用最多 显象粉末粒度为1 3 m 限制剂 用于增加显象剂粘度 限制所显图象的扩大 常用的有胶棉液 醋酸纤维素 过氧乙烯树脂 糊精等 湿式显象剂中常以糊精作限制剂 速干式显象剂中则以胶棉液为限制剂 稀释剂 能溶解限制剂 并适当提高限制剂的挥发性 从而可调节显象剂粘度 常用材料为丙酮 酒精等 5 2 6其它渗透检测方法近年来又发展了几种型式的渗透检测方法