华科大无损检测新技术课件01-5渗透检测

无损检测第5章渗透检测本章学习要求：1.掌握渗透检测的基本原理2.掌握渗透检测方法5.1渗透检测的基本原理渗透探伤（PENETRANTINSPECTION)：在被检处涂上含有着色染料的渗透液，如有开口裂纹等缺陷，渗透液就渗透下去了，未渗透而留在表面的部分将其除掉，然后在检测处涂上不同于渗透液颜色的显像剂，这种显像剂能吸出已渗透于裂缝里的渗透液，显像剂颜色即刻变成渗透液的颜色，缺陷的形貌及分布状况一目了然。5.1渗透检测的基本原理5.1渗透检测的基本原理渗透探伤特点仅适用于探测被检体的表面开口缺陷。既可检查焊接件，也可检查机械加工件，同时不受缺陷形状尺寸和方向的限制。受检测人员技术水平的影响较大。渗透检测不需要特别复杂的设备，操作简单，缺陷显示直观，检测灵敏度高、检测费用低，对复杂零件可一次检测出各个方向的缺陷。5.1渗透检测的基本原理1渗透检测的基本原理(1)表面张力液体的表面张力是两个共存相之间出现的一种界面现象，是液体表面层收缩趋势的表现。5.1渗透检测的基本原理固体不被液体润湿：如水银在玻璃板上收缩成水银珠、水滴在有油脂的玻璃板上形成水珠。固体被液体润湿：如水滴在治净的玻璃板上，水滴会慢慢散开。(2)液体的润湿作用固体不被液体润湿固体被液体润湿液体对固体表面的接触角表示。5.1渗透检测的基本原理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。液体在毛细管中上升或下降的高度可用下式计算：(3)毛细现象结论：液体在毛细管中上升的高度与表面张力系数和接触角余弦的乘积成正比，与毛细管的内径、液体的密度和重力加速度成反比。

5.1渗透检测的基本原理(4)液体渗透检测的基本原理留在裂纹中的渗透液逸出表面粉末显象剂的作用原理5.1渗透检测的基本原理渗透性能好，容易渗入缺陷中去。易被清洗，容易从零件表面清洗干净。对于荧光渗透液，要求其荧光辉度高；对于着色渗透剂，则要求其色彩艳丽。酸碱度应呈中性，这样可对被检测部件无腐蚀，毒性小，对人无伤害，对环境污染亦小。闪点高，不易着火。制造材料来源方便，价格低廉。渗透剂是渗透检测中最关键的材料，直接影响检测的精度，渗透剂应具有以下性能。5.1渗透检测的基本原理水洗型渗透剂后乳化型渗透剂溶剂去除型渗透剂渗透剂按其显示方式可分为按其清洗方法可分为荧光渗透剂着色渗透剂5.1渗透检测的基本原理2乳化作用乳化剂：使不相容的液体混合成稳定乳化液的表面活性剂。液体渗透检测中，使用乳化剂将零件表面的后乳化型渗透剂与水形成乳化液，以便能用水洗去。要求乳化剂具有良好的洗涤作用，高闪点和低的蒸发速率，无毒、无腐蚀作用、抗污染能力强。一般乳化剂都是渗透剂生产厂家根据渗透剂的特点配套生产的，可根据渗透剂的类型合理选用。5.2渗透检测技术1渗透检测的基本步骤预清洗、渗透、清洗、干燥、显像和检验。(1)预清洗机械方法化学方法溶剂去除法5.2渗透检测技术(2)渗透渗透是将渗透液覆盖被测零件的表面，覆盖的方法有喷涂、刷涂、流涂、静电喷涂或浸涂等多种方法。实际工作中，应根据零件的数量、大小、形状以及渗透液的种类来选择具体的覆盖方法。(3)清洗在涂覆渗透剂并经适当的时间保持之后，则应从零件表面去除多余的渗透剂，但又不能将已渗入缺陷中的渗透液清洗出来，以保证取得最高的检验灵敏。5.2渗透检测技术(4)干燥干燥的目的是去除零件表面的水分。溶剂型渗透剂的去除不必进行专门的干燥过程。用水洗的零件，若采用干粉显示或非水湿型显像工艺，在显像前必须进行干燥，若采用含水湿型显像剂，水洗后可直接显像，然后进行干燥处理。干燥的方法分别有；干净的布擦干、压缩空气吹干、热风吹干、热空气循环烘干等方法。5.2渗透检测技术(5)显像显像就是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。根据显像剂的不同，显像方式可分为：干式、水型和非水型，也有不加显像剂的自显法。(6)观察在着色检验时，显像后的零件可在自然光或白光下观察，不需要特别的观察装置。在荧光检验时，则应将显像后的零件故在暗室内，在紫外线的照射下进行观察。2常见缺陷的显象特征(1)气孔5.2渗透检测技术气孔是零件浇铸时，钢液中（或铁液，铝液等）进入了气体，在铸件凝固时，气泡没能排出来，而在零件内部形成呈球形的缺陷。气孔在机加工后露出表面时，利用渗透检测可以予以发现。在铸件表面上经常发现的气孔，是因为在透气性不好的砂型中浇铸时，由于砂型里所含的水分高温时形成了蒸汽，且被迫进入金属液中，在金属表面形成了梨形的表面气孔。在焊件的表面也会因基体金属或焊料等原因，当清洗不干净时，在焊缝处形成气孔。(2)疏松5.2渗透检测技术疏松是铸件在凝固结晶的过程中，补缩不足形成的不连续、形状不规则的孔洞，多存在于零件的内部，经抛光或机加工后便露出零件表面。渗透检测时，零件表面的疏松能轻易地被显示出来。疏松又可进一步细分为：点状显微疏松，条状显微疏松和聚集块状显微疏松几种形式。条状和聚集块疏松是由无数个靠的很近的小点状疏松孔洞连成一片而形成的，因而荧光显示比较明亮。在聚集的疏松孔洞之中，通常存在有较大的疏松孔洞，擦去荧光显示后，有的在白光下目视检查便可以发现。(3)非金属夹杂钢锭或铸件中的非金属夹杂铸件表面夹渣铸件表面的氧化皮夹杂5.2渗透检测技术当在非真空条件下浇铸零件时，由于金属液表面与空气接触面氧化，这样便产生了金属氧化皮。如果金属氧化皮被卷进金属液中，且在零件凝固后保留在铸件中或裸露在铸件的表面，露出表面的杂质往往呈条状或絮丝状。由于它们在显像时多呈疤块状，所以又称其为氧化斑疤。氧化斑疤与铸件的颜色相同，一般较难通过目测观察出来，但渗透检测则能够很容易地发现这种缺陷。(4)铸件裂纹5.2渗透检测技术铸件裂纹是当金属溶液接近凝固温度时，如果相邻区域由于冷却速度不同而产生了内应力，在凝固收缩过程中，由于内应力的作用，便可在铸件中产生裂纹。按产生裂纹的温度不同，铸造裂纹分为热裂纹和冷裂纹。热裂纹是在高温下形成的，出现在热应力集中区，且一般比较浅。冷裂纹是在低温时产生，通常产生在厚薄截面的交界处。渗透检测时，裂纹显示具有呈锯齿状和端部尖细的特点，较容易识别。对于较深的裂纹由于吸出的渗透剂较多，有时呈圆形显示。(5)铸件的冷隔5.2渗透检测技术冷隔是一种线性铸造缺陷。在浇铸时，若两股金属液流到一起没有真正融合，当这种冷隔延伸至铸件的表面时，则会呈现出紧密、断续或连续的线性表面缺陷。冷隔常出现在远离浇口的薄截面处，如果浇铸模内壁上某处在金属液流到该处之前，已经沾上了飞溅的金属，金属液流到此处时，遇到已经冷却的飞溅金属时，它们也不能融合在一起，而出现冷隔。在进行荧光检测时，冷隔表现为光滑的线状。(6)折叠5.2渗透检测技术折叠是在铸造和轧制零件的过程中，由于模具太大，材料在模子中放置位置不正确，坯料太大等原因，而产生的一些金属叠在零件表面的缺陷。折叠通常与零件的表面结合紧密，渗透剂渗入比较困难，但由于缺陷显露于表面，采用高灵敏度的渗透剂和较长的渗透时间，是可以发现的。(7)缝隙5.2渗透检测技术在辊轧、拉制棒材时，若棒材表面上出现一种纵向且很直的表面缺陷，尤如棒材上有一条裂纹一样，则称之为缝隙型缺陷。坯料上的裂纹是产生缝隙型缺陷的原因之一，但大部分缝隙型缺陷是由辊轧和拉制工艺造成的。在拉制棒材或丝材时，由于模子上的缺陷，可能在棒材或丝材布满贯穿性拉痕，这也是一种缝隙型缺陷。辊轧工艺造成缝隙型缺陷的示意图(8)焊接缺陷5.2渗透检测技术焊缝上最常见的缺陷为根部未焊透（或根部未融合）和裂纹。这两种缺陷对焊接结构的使用影响很大。未焊透是指，焊缝背面由于没有达到融化温度而残留有未焊合的基本金属缝隙；焊缝上的裂纹是指，由于焊缝处的金属在凝固的过程中，受组织应力和热应力的共同作用而造成金属的开裂。未焊透和裂纹均可以用渗透检测法进行检测。(9)磨削裂纹5.2渗透检测技术零件在磨削加工过程中，由于砂轮的粒度不当或砂轮太钝、磨削进刀量过大、冷却条件不好或零件上碳化物偏析等原因，可能引起表面局部过热。在热应力和加工应力的共同影响下，将产生磨削裂纹。磨削裂纹一般比较浅且非常细微，其方向基本与磨削方向相垂直，并沿晶界分布或呈网状。(10)疲劳裂纹5.2渗透检测技术零件在使用过程中，若长期受交变应力的作用，可能在应力集中区域产生疲劳裂纹。疲劳裂纹往往从零件表面的划伤，刻槽，截面突变的拐角处及表面缺陷处开始，一般都开口于零件表面，且都能用渗透检测予以检测。(1)真实缺陷的显示5.2渗透检测技术零件表面的真实缺陷大致可分为四类：连续线状缺陷：包括裂纹，冷隔，铸造折叠等缺陷；断续线状缺陷：缺陷的显像可能是排列在一条直线或曲线上，或是由相近的单个曲线组成。当零件进行磨削，喷丸，吹沙，锻造或机加工时，零件表面的线性缺陷有可能被部分堵住，渗透检验缺陷的显像表显为连续的线状。圆形显像：通常为铸件表面的气孔针孔，铁豆或疏松等缺陷组成，较深的，表面裂纹显像时，由于能吸出较多的渗透剂，也可能显示出圆形的影像。小点状显像：是由针孔，显微疏松等产生的影像。3缺陷显象的判别(2)虚假的显象5.2渗透检测技术在零件的表面由于渗透剂污染和清洗不干净而产生的显像称为虚假显像，产生虚假显像的原因有：操作者手上的渗透剂对被检测部件的污染；检验工作台上的渗透剂对被检测部件的污染；显像剂受到渗透剂的污染；清洗时，渗透剂飞溅到干净的零件表面上；擦布或