渗透探伤实用教案

1、1一、渗透探伤的理化(lhu)基础 1毛细作用 (1) 圆柱形细管内液体(yt)的毛细现象 毛细作用原理如图6-1。第1页/共66页第一页，共66页。2毛细作用(zuyng)原理 细管在润湿液体中，由于润湿 的作用，靠近管壁的液面会上 升而形成凹面。 另一方面，由于表面张力的缘故，使弯曲的液面产生了附加压力(F上)，从而(cng r)使液体表面向上收缩成平面。随后，管中靠近管壁的液体又在润湿作用下上升，重新形成凹面，而弯曲的液面又在附压力F上的作用下,使其收缩成平面。 如此往复，使毛细管内的液面逐渐上升，直至弯曲面附加压力与毛细管内升高的液柱重量相等为止。第2页/共66页第二页，共66页。3

2、(1) 圆柱形细管内(un ni)液体的毛细现象第3页/共66页第三页，共66页。4 (2) 两平行(pngxng)板间的毛细现象 润湿液体在间隔( jin g)距离很小的两平行板间也会产生毛细现象（图6-2)，其液面为圆柱状的凹形弯月面。与式(6-1)类似，润湿液体的上升高度h是直径为d的管内同样液体上升高度的1/2，即 d-板件距离（mm）第4页/共66页第四页，共66页。5探伤的液体(yt)毛细作用 实际探伤中，渗透液对零件(ln jin)表面缺陷的渗透作用，本质上就是液体的毛细作用。 表面开口的点状缺陷(气孔)的渗透，相当于渗透液在圆柱形管内的毛细作用； 表面条状缺陷(裂纹、夹杂等)的

3、渗透，相当于渗透液在间距很小的两平板间的毛细作用。第5页/共66页第五页，共66页。6(3) 液体(yt)的渗透深度 图6-3为渗透液在凹槽内渗透时的受力情况。随着液体(yt)的渗透，被液体(yt)封闭在槽内的气体体积将越来越小，反压强 则越来越大，直到渗透 液达到某一深度h时， 处于平衡状态，液体(yt)就 不能再继续往下渗透。第6页/共66页第六页，共66页。7 渗透深度h：第7页/共66页第七页，共66页。8 分析可知：若表面张力系数增大，渗透深度h 也相应增大。同时，渗透液在弯月面上的附加压强也将增大，有助于提高渗透深度。（ 好） 但从液体受力角度(jiod)分析，若太大，将不利于液体

4、向凹槽内的渗透。（ 不能太大） 渗透液的也不能取得太小，否则，液体的挥发性大,以致在施加显象剂时不能显示缺陷。 第8页/共66页第八页，共66页。9 2乳化(rhu)作用 (1) 乳化(rhu)现象油和水互不相混，即使用力振荡也只能暂时混合，静止后又会分层。由于油和水的接触界面上存在着界面张力，起着互相排斥和尽量缩小其接触面积的作用。如果在油和水的混合液中加入少量的表面活性剂，油就会变成许多微小的颗粒分布于水中，静止后也就很难分层。乳化(rhu)现象：由于表面活性剂的作用，使本来不能混合在一起的两种液体能均匀地混合在一起的现象。具有乳化(rhu)作用的表面活性剂称为乳化(rhu)剂。第9页/共

5、66页第九页，共66页。10(2) 乳化(rhu)机理 表面活性剂分子:由非极性的亲油疏水的碳氢链部分(亲油基)与有极性的亲水疏油的基团(亲水基)构成。而且两部分分别处于(chy)两端，形成不对称结构。 表面活性剂分子是两亲分子，能吸附于油水界面，降低油水界面的界面张力，使原来互不相混的油和水形成稳定的乳状液，完成乳化过程。 第10页/共66页第十页，共66页。11(2) 乳化(rhu)机理 渗透探伤常用的表面活性剂:非离子型表面活性剂(水溶液中不电离)，其亲水基主要由具有一定数量的含氧基团(醚基和羟基)构成。 非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，所以稳定性高，不易受无机盐、酸、碱的影响；与其

6、它类型(lixng)表面活性剂相容性好，并且能溶于水和有机溶剂。第11页/共66页第十一页，共66页。12（3）表面(biomin)活性剂的亲水性 表面活性剂是否溶于水(即亲水性的大小(dxio)是一项非常重要的指标。非离子型表面活性剂的亲水性大小(dxio)用亲憎平衡值H.L.B表示：第12页/共66页第十二页，共66页。13第13页/共66页第十三页，共66页。14（3）表面(biomin)活性剂的亲水性 几种不同H.L.B值的表面活性剂按一定的比例混合在一起，即可得到(d do)一种新H.L.B值的表面活性剂。混合后的H.L.B值按下式计算：第14页/共66页第十四页，共66页。15 表

7、面(biomin)活性剂的亲水性大小决定着它所起的作用。 根据H.L.B值可使其具有润湿、洗涤、乳化、增溶、消泡等不同作用(图6-4)。第15页/共66页第十五页，共66页。16 3荧光(ynggung)现象 光致发光：在白光下不发光的物质在紫外光的照射下能够发光的现象。 荧光物质：在外界光源移开后，立即停止发光的物质。荧光渗透液中的荧光染料(rnlio)就是其中一种。第16页/共66页第十六页，共66页。17 3荧光(ynggung)现象的机理 当紫外光照射到荧光液时，荧光物质便吸收紫外线的光能量，使离原子核较近的位于低能级轨道上的电子受激发而跳跃到离原子核较远的高能级轨道上，原子处于激发状

8、态。 处于激发状态的原子很不稳定，高能级轨道上的电子要自发地跳跃到原来失去电子的低能级轨道上。当电子由高能级跳到低能级时便发出光子，光子所具有的能量是高低能级的能量差。不同荧光物质产生的荧光波长不完全一样，因此光的颜色也有差异。荧光颜色最好为黄绿色，因为(yn wi)这种颜色在暗处的衬度较高，人眼的感觉很敏锐。 渗透探伤用的荧光液中的荧光染料吸收紫外线能量后，发出的光子颜色为黄绿色。第17页/共66页第十七页，共66页。18二、渗透(shntu)探伤基本原理 渗透(shntu)探伤包括六个基本操作步骤： 预清洗、渗透(shntu)、中间清洗、干燥、显象、观察，各过程的作用见表6-1。第18页/

9、共66页第十八页，共66页。19第19页/共66页第十九页，共66页。20渗透(shntu)探伤的基本原理 在被检工件表面涂覆某些渗透力较强的渗透液，在毛细作用下，渗透液被渗入到工件表面开口的缺陷中；然后去除工件表面上多余的渗透液(保留渗透到表面缺陷中的渗透液)；再在工件表面上涂上一层显象剂，缺陷中的渗透液在毛细作用下重新被吸到工件的表面，从而形成缺陷的痕迹。 根据在黑光(荧光(ynggung)渗透液)或白光(着色渗透液)下观察到的缺陷显示痕迹，作出缺陷的评定。第20页/共66页第二十页，共66页。21第二节 渗透(shntu)探伤剂及设备一、渗透探伤剂渗透探伤剂由渗透剂、乳化剂、清洗剂和显象

10、(xin xin)剂组成。其分类、特点及质量要求见表6-2。第21页/共66页第二十一页，共66页。22第22页/共66页第二十二页，共66页。23第23页/共66页第二十三页，共66页。24第24页/共66页第二十四页，共66页。25 二、渗透探伤(tn shng)设备 渗透探伤装置一般可分为四类(s li)，即固定式、便携式、自动化和专业化渗透探伤装置。 1固定式渗透探伤装置 它包括渗透槽、乳化槽、清洗槽、干燥箱、显象槽及检查台等组成。 根据被探工件的大小、数量和现场情况，可把上述各个单元都固定在一个统一体内(整体型)或者根据需要变更其配置进行重新组合(分离型)。第25页/共66页第二十五

11、页，共66页。26整体型探伤(tn shng)装置 适用于小型(xioxng)工件的探伤。第26页/共66页第二十六页，共66页。27分离型探伤(tn shng)装置适用(shyng)于大型工件的检测。第27页/共66页第二十七页，共66页。282便携式渗透探伤(tn shng)装置 适合于无固定式探伤设备或对大型工件进行局部探伤。该装置实际上是一个装有渗透探伤剂及各类工具的箱子(图6-7)。 其体积小、重量轻、便于携带(xidi)，适用于现场探伤。第28页/共66页第二十八页，共66页。29压力(yl)喷罐 在便携式设备内装有压力喷罐(图6-8)。 探伤时在其中装入被喷涂的材料(渗透剂或清洗

12、剂、显象剂)和能在常温下产生压力的气溶胶或雾化剂。当按下喷罐上的喷嘴时，可使喷涂液呈雾状喷射出来。 使用压力喷罐操作(cozu)简单易行，尤其适于高空野外等场所。第29页/共66页第二十九页，共66页。30黑光灯(un dn) 观察缺陷的照明装置由白光灯(着色法探伤)或黑光灯(荧光法探伤)组成。黑光灯一般采用(ciyng)水银石英灯，外型如图6-9。 探伤时，为延长其使用寿命，要尽量减少不必要的开关次数。黑光灯的发光强度用紫外线强度计或黑光照度计测量。第30页/共66页第三十页，共66页。313自动化渗透(shntu)探伤 国外已研制出许多自动化荧光渗透探伤装置。被检工件被传送到每个工序进行自

13、动操作，最后在黑光灯下用光导摄象管扫描，实现缺陷的自动辨认。 4. 专业化渗透探伤设备 有时(yush)需要将工件处于应力状态(或其它负载)下进行渗透检验，需附加一套给工件加载的装置，即专业化渗透探伤设备。 第31页/共66页第三十一页，共66页。32 三、对比试(b shi)块 对比试块：渗透探伤中用以评定探伤 效果(xiogu)或探伤剂及装置性能的具有人造 缺陷的试块。 1镀铬对比试块的制作将1Crl8Ni9Ti或不锈钢材料，在长方形试块上单面镀镍30m，在镀镍层上再镀铬0.5m，镀后退火。从未镀面以直径10mm的钢球，用布氏硬度法按750、1000、1250kgf负荷打三个点的硬度，使在

14、镀层上形成三处辐射状裂纹，即制成镀铬对比试块。 第32页/共66页第三十二页，共66页。33 1镀铬对比试(b shi)块的应用 主要应用(yngyng)：校验操作方法和工艺系统灵敏度。使用前，应将其拍摄成照片或用塑料制成复制品，以供探伤时对照使用。试验时，将该试块按正常渗透探伤工序进行处理，然后观察辐射状裂纹显示的情况。如果与照片或复制品一致，认为设备和材料以及探伤工艺正常。第33页/共66页第三十三页，共66页。342. 铝合金对比试(b shi)块的制作 从厚铝合金上切取一块试块，用喷灯在中心部位加热至适当温度(510530)，然后在冷水中淬火，在铝块中产生天然的裂纹。 沿着75mm方向

15、的中心位置(wi zhi)开 一个1.5mm1.5mm的槽沟， 完成对比试块的制作(图6-11)。 第34页/共66页第三十四页，共66页。352铝合金对比试(b shi)块的应用 因试块中间有一道沟槽，试块被分为两半。 适用于两种不同的探伤剂在互不影响的情况下进行灵敏度对比试验(shyn)； 也适用于同一种渗透剂在不同的工艺操作下进行灵敏度的对比试验(shyn)。 试块上提供各种近似于自然缺陷的裂纹，适合于对探伤剂进行综合性能比较。 但裂纹尺寸往往较大，故对高灵敏度探伤剂的性能鉴别有困难。第35页/共66页第三十五页，共66页。36第3节 渗透探伤(tn shng)方法 根据渗透剂种类和显象

16、剂种类的不同(b tn)，渗透探伤方法的分类见表6-3和表6-4。第36页/共66页第三十六页，共66页。37第37页/共66页第三十七页，共66页。38 一、渗透探伤(tn shng)的基本方法和步骤 不同的探伤方法，渗透探伤的工艺过程也不同。表6-5为使用不同的渗透剂和显象剂时的渗透探伤步骤。（P150） 不同的检验对象，其质量要求也不相同，在进行渗透探伤时，探伤方法、规范(gufn)选择以及探伤步骤也都不一样。 以钢制压力容器(设计温度高于-20的钢制焊接单层压力容器)为例，了解渗透探伤的方法、步骤和要求。 第38页/共66页第三十八页，共66页。39探伤步骤：预处理、渗透、乳化、清洗、

17、干燥、显象、观察(gunch)、质量评定。 1预处理在渗透探伤前，对受检表面及附近进行清理，不能有污垢、锈蚀、焊渣、氧化皮等。当受检表面妨碍显示时，应打磨或抛光处理。在喷、涂渗透剂之前，需清洗受检表面。（如用丙酮干擦，再用清洗剂将受检表面洗净(x jn)，然后烘干或晾干） 第39页/共66页第三十九页，共66页。402渗透(shntu) 用浸浴、刷涂或喷涂等方法将渗透剂施加于受检表面。采用喷涂法时，喷嘴距受检表面2030mm，渗透剂必须湿润全部受检表面，并保证(bozhng)足够的渗透时间(1530min)。对细小的缺陷进行探测，将工件预热到4050，然后进行渗透。 第40页/共66页第四十页

18、，共66页。413乳化(rhu) 使用后乳化型渗透剂时，应在渗透后、清洗前用浸浴、刷涂或喷涂方法将乳化剂施加(shji)于受检表面。 乳化剂停留时间根据受检表面的粗糙度及缺陷程度确定，一般15min，然后用清水洗净。 第41页/共66页第四十一页，共66页。42 4. 清洗(qngx) 施加的渗透剂达到规定渗透时间后，用布将表面上多余渗透剂除去(ch q)，然后用清洗剂清洗。 注意：不要把缺陷里面的渗透剂洗掉。 采用水清洗渗透剂，可用水喷法。 采用荧光渗透剂，对不宜在设备中洗涤的大型零件,可用带软管的管子喷洗。 采用溶剂去除型渗透剂，需在受检表面喷涂溶剂，以除去(ch q)多余的渗透剂，并用干

19、净布擦干。第42页/共66页第四十二页，共66页。435干燥(gnzo) 用清洗剂清洗时，应自然干燥或用布、纸擦干，不得加热干燥。 6显象 清洗后，在受检表面上刷涂或喷涂一层薄而均匀的显象剂，厚度0.050.07mm，保持(boch)1530min后进行观察。第43页/共66页第四十三页，共66页。44 7观察(gunch)着色渗透法：在可见光下用肉眼观察，当受检表面有缺陷时，在白色显象剂上显示出红色图象。荧光渗透法：用黑光灯或紫外线灯在黑暗处进行(jnxng)照射，当有缺陷时，即显示出明亮的荧光图象。必要时可用510倍放大镜观察，以免遗漏微细裂纹。第44页/共66页第四十四页，共66页。45

20、8质量(zhling)评定 钢制压力容器不允许有任何裂纹和分层存在。发现裂纹或分层时应作好记录，并按GB150-89钢制压力容器技术条件中的规定进行修磨和补焊。 对于钢制压力容器的具体产品，其渗透探伤(tn shng)的质量评定按相应的产品标准进行。第45页/共66页第四十五页，共66页。46 钢制压力容器渗透探伤所使用(shyng)的着色渗透剂、乳化剂和显象剂配方见表6-6、6-7和6-8。第46页/共66页第四十六页，共66页。47第47页/共66页第四十七页，共66页。48第48页/共66页第四十八页，共66页。49二、焊缝渗透探伤(tn shng)实例 大型球罐的着色探伤(tn shn

21、g) 大型钢制球形储罐的焊接，现场(xinchng)采用分带焊接组对或分片整体组对焊接的方式-球罐外形见图5-15。 由于焊接工艺复杂，现场(xinchng)焊接条件差，易产生表面裂纹，因此必须进行表面探伤。 支柱(zhzh)和球壳的连接球罐第49页/共66页第四十九页，共66页。50 1探伤方法(fngf)的选择 球罐400m3的贮氨容器，材质为16MnR，板厚44mm。按开罐检查的要求，对内、外表面焊缝和支柱接管的角焊缝进行100%的表面探伤。由于支柱和接管处的角焊缝不易用旋转磁场磁粉探伤机来检查，而溶剂去除型着色渗透探伤法具有很快的渗透速度，与快干式显象剂配合使用，可得到(d do)与荧

22、光渗透检验相类似的灵敏度。所需设备简单、操作方便。因而选择溶剂去除型着色渗透探伤法较为合适。 第50页/共66页第五十页，共66页。512球罐渗透(shntu)探伤的特殊工艺问题 在渗透探伤中，渗透时间与渗透剂的温度有很大的关系。为满足检验要求，一般都在1540范围内进行。 我国北方地区最低可达零下几十度，必须解决低温下进行渗透探伤时给被检部位的加热问题(wnt)。 采用熔剂去除型着色探伤时，渗透液和清洗剂等都是易燃物，不能直接与明火接触。因此需采用罐内加热法。第51页/共66页第五十一页，共66页。52三种(sn zhn)罐内加热法 (1) 工频加热法 将工频加热器固定在探测面内壁，调整其工

23、作电流控制探测面温度在30左右。此法温度容易控制，且加热均匀( jnyn)可靠，但设备较复杂。 (2) 煤气喷嘴加热 喷嘴置于球罐内对受检部位加热，通过调节煤气量和喷嘴与受检表面的距离调节和控制加热的温度，使其探测表面在30左右。但设备也较为复杂。第52页/共66页第五十二页，共66页。53(3) 气焊枪加热用气焊枪在球罐内表面对被检区域加热，调节焊枪与球罐受检区内壁的距离和火焰大小来调节和控制加热的温度。由于钢铁传热快，可以用手背触摸检测区表面，以不烫手为宜，温度一般在40以下。该法温度控制不太准确(zhnqu)，但简单易行，尤其适合于接管等局部焊缝的着色探伤。第53页/共66页第五十三页，

24、共66页。543. 制作对比(dub)试验 (1) 制作试板 采用与球罐相同的材料制作对接焊试板，用异种钢焊条缠绕细铜丝焊接试板，使之产生裂纹。 (2) 试验过程 首先，在室外低温下对试板(-7)进行探伤，在清洗过的焊缝表面喷涂渗透液，然后清洗、显象，结果没有发现缺陷。 然后，试板彻底清洗，在室温(25) 进行渗透探伤，结果发现焊缝表面裂纹密布，并用照相方法(fngf)记录。 最后，试板彻底清洗，用气焊枪在试板背面加热至 30左右，再进行着色探伤，结果发现缺陷显示的情况与室温下相同。 （3）结果 经过对比试验说明，采用焊枪局部加热法能满足低温着色渗透探伤的要求。第54页/共66页第五十四页，共

25、66页。55 4. 球罐焊缝的着色(zhu s)探伤工艺 (1) 预清洗 用砂轮清除焊缝(hn fn)及其两侧30mm范围内的飞溅、锈蚀、油污及较大的焊接波纹等，再用清洗剂清洗并擦干。 (2) 加热受检区 寒冷地区的球罐的着色渗透探伤，用气焊枪在受检表面的内壁加热，使受检部位不超过40 。 (3) 渗透 着色渗透液均匀地喷涂在受检表面，渗透15min。第55页/共66页第五十五页，共66页。56 (4) 清洗 先用纸擦去工件表面上绝大多数的渗透液，然后用蘸有清洗剂的干净布擦洗。 (5) 显象 喷涂显象剂，显象15min后进行(jnxng)观察。 (6) 观察和记录 在足够明亮的自然光线下进行(

26、jnxng)观察，分析和判断各种显示，并记录缺陷的位置、形状、数量和大小。第56页/共66页第五十六页，共66页。575探伤(tn shng)结果分析 (1) 发现一条(y tio)清晰的线形显示痕迹，长73mm,起始于焊趾外约2mm处，越过焊趾顺焊缝边缘延长约71mm。 经过分析：这是由于焊接应力造成的延迟裂纹。该裂纹用角砂轮打磨5mm深才被清除掉。 (2) 在焊缝两侧焊趾部位发现有两条长20mm、粗细不均的直线显示痕迹。除掉显象剂后发现是焊缝边缘的咬边。用清洗剂清洗后重新显象，仅发现两个小点状显示，证实是由咬边引起的无关痕迹。第57页/共66页第五十七页，共66页。58 第4节 渗透(sh

27、ntu)探伤新技术 随着科学技术(jsh)的进步，渗透探伤技术(jsh)得到很快发展，出现各种新型渗透探伤剂及各种自动化渗透探伤装置。 不仅大大提高渗透探伤的灵敏度和探伤效率，而且应用范围越来越广。第58页/共66页第五十八页，共66页。59一、高灵敏度渗透(shntu)探伤剂 高灵敏度渗透探伤剂有很多种类，用于焊缝探伤的有高灵敏度水洗型渗透探伤剂。 这种渗透液克服普通水洗型因大量冲水而造成的过洗缺点，大大提高检测(jin c)灵敏度，达到溶剂清洗型、后乳化型渗透剂的检测(jin c)能力。第59页/共66页第五十九页，共66页。60高灵敏度渗透(shntu)探伤剂的特点 (1) 直接用水作渗透后的清洗剂，节约有机溶剂。 (2) 对油污等有一定的溶解能力，可作为预清洗剂用。在有水场合，探伤剂只用渗透液、显象剂两种即可，操作方便且成本低。 (3) 表面粗糙工件(gngjin)，清洗工作较其它型渗透剂容易，尤其适合大型球罐、锅炉、管道焊缝的表面探伤。 它具有毒性低、效果好，腐蚀微弱，成本低，是一种很有发展前途的探伤剂。第60页/共66页第六十页，共66页。61二、特种渗透(shntu)探伤剂1反应型着色渗透探伤剂由日本油脂株式会社研制成功，后获美、日、英三国专利。它是无色透明或者颜色极浅的透明液体，与显象剂相遇后起化学反应显现出鲜艳红色(hngs)，其中