无损检测--渗透探伤

渗 透 探 伤 §1 无损检测 无损检测是指不管材料、机器、结构件的特点如何，为了能在不损伤、分离或破坏试验对象的前提下能够知道有无缺陷和其状态或者是对象物的性质、状态、内部构造而进行的全部试验，是一种非破坏性试验。 无损检测方法主要有射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、应变测定等方法。用哪一种方法，如何运用来进行非破坏性试验，根据非破坏试验的目的而不同，因此必须根据不同的目的，选择最合适的无损检测方法去实施试验。 §2  渗透探伤的目的及特点 渗透探伤试验的目的是将试验体的表面开了口的细微的缺陷扩大之后将其找出来,其特点： 1． 可以检查金属和非金属零件或材料的表面开口缺陷。 2． 渗透探伤不受受检零件化学成分、结构、形状及大小的限制。 3． 不适用于： a.检查表面是吸收性的零件或材料，例如粉末冶金零件； b.检查因外来因素造成开口被堵塞的缺陷，例如零件经喷丸或喷砂，则可能堵塞表面缺陷的“开口”。 c.对于会因为试验使用的各种探伤材料而受腐蚀或有其它影响的材料也不能适用。 非破坏检查使用的试验方法有许多种，渗透探伤作为测试出表面有开口缺陷的试验方法来说是最好的。但是，另一方面，由于手工操作较多，试验结果的可信赖性很大程度上依赖于专门实施试验的个人的技术实力，所以这也是对技术熟练程度与经验要求较多的试验方法。 §3 渗透探伤的工作原理 渗透探伤的工作原理：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，显象剂将吸附缺陷中的渗透液，使渗透液回渗到显象剂中，并且在覆盖膜中扩大；在一定的光源下（黑光和白光），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。 1） 毛细管现象 所谓毛细管现象就是在水等液体中插入细玻璃管的话，就会出现液体在玻璃管中上升，管内液面与原液面之间会形成高度差的现象，这也是我们日常生活中随处可见的现象。 例如，不管是何种材料，表面有缝隙时，将水滴到哪一部分，水就会很快地渗入进去的现象。将水滴到布上，就会很快地渗进去并扩大成圆形的现象，都是毛细吸管现象。间隙越小，液体的粘性越低，这种现象的速度越快。 2） 清洗处理（又称除去处理） 所谓清洗处理就是在渗透处理结束的时候，为了将试验体表面粘附的剩余渗透液除去而进行的处理。在溶剂去除型渗透探伤试验的时候，必须从用抹布擦拭开始。用这种方法将表面粘附的大部分渗透液除去，对于表面的凹坑与不平的地方粘附的难以除干净的渗透液，必须将清洗液喷到抹布上，更加细致地将其擦去。 必须注意的是，象这样的溶剂去除型渗透探伤试验的清洗处理中的残留渗透液的清除工作是用抹布擦去，而不是用清洗液去冲洗。 3） 渗透处理 所谓渗透处理就是使渗透液渗透到缺陷中去的处理，渗透液不渗透到缺陷中去的话就不成为渗透探伤试验。因此在必要的位置，必须使用够量的渗透液并且为了使渗透液渗透到缺陷中去，必须确保足够的时间。 a. 根据渗透液所含染料成分分：荧光渗透探伤法、着色渗透探伤法、荧光着色渗透探伤法。 b. 根据渗透液去除方法分：水洗型、后乳化型、溶剂去除型 c. 根据渗透探伤灵敏度级别分：很低级（1/2级）、低级（1级）、中级（2级）、高级（3级）、超高级（4级）   适用范围 灵敏度 水洗型着色渗透探伤（VA） 表面粗糙零件及不能接触油类的特殊零件 很低、低、中 水洗型荧光渗透探伤（FA） 表面较粗糙，带有螺纹、键槽的零件及大批量小零件 低、中、高 后乳化型着色渗透探伤（VB） 范围较广，适宜较精密零件 很低、低、中 后乳化型荧光渗透探伤（FB） 不适用带有螺纹、键槽、盲孔的零件和表面粗糙的零件的检查 中、高、超高 溶剂去除型着色渗透探伤（VC） 大型零件的局部检查，不适用大批量零件的检查 很低、低、中 溶剂去除型荧光渗透探伤（FC） 适用局部检查，重复检查效果好，不适用表面粗糙的零件 低、中、高、超高       4） 显象处理 显象是利用显象剂吸附从缺陷中回渗到受检零件表面的渗透液，形成一个肉眼可见的缺陷所示。显象剂的功能： 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用肉眼可见。 显象剂是一种颗粒非常细微的白色粉末，颗粒直径只是微米级，它可以形成许多直径很小并且很不规则的毛细管，渗透液能湿润白色粉末，因此，缺陷中渗透液容易在上述毛细管中上升，且在受检表面横向扩移，使缺陷的痕迹得到放大而显示出来。 显象剂涂附的膜厚一般要达到一定的厚度，显象剂涂了之后，由于显象剂中的挥发成分马上就会挥发掉，所以不需要另外进行干燥处理。 显象剂干燥之后形成白色的显象薄膜，这样渗透到缺陷中的渗透液马上就会被吸进显象剂薄膜而开始形成缺陷的形状。 荧光渗透探伤时，无缺陷区呈深紫兰色，唯有缺陷部分发出黄绿色光。 干式显象剂          干粉显象剂（D） 显象剂                            水悬浮湿式显象剂 湿式显象剂（W）      水溶性湿式显象剂 溶剂悬浮湿式显象剂（S） 5） 检验 所谓检验，就是为了判断与评价是否有缺陷或者是否与缺陷相似的形状而用眼睛扫视显象薄膜的行为。 如果认定是缺陷形状，首先要从其位置、形状与分布状态推测是哪一种缺陷，因为缺陷都是表面开口缺陷，所以一定要除去薄膜，使用放大镜等对缺陷的存在进行确认。 §4  渗透探伤剂系统 渗透探伤剂系统指由渗透液、乳化剂、去除剂和显象剂所构成的组合系统。 由渗透液、乳化剂、去除剂和显象剂所构成的渗透探伤剂，必须采用同一厂家提供的、同族组的产品，不同族组的产品不能混用。 常用的渗透探伤剂组合系统有：VC—S、VC—W、VB—S、VB—W、 VA—S、VA—W、FA—S、FA—W、FA—D、FB—S、FB—W、FB—D 着色渗透探伤系统不适用于干粉显象剂和水溶解湿式显象剂，应采用非水基湿式显象剂。宇航产品最终验收检验不得使用着色渗透法。 允许使用较高灵敏度等级的渗透剂代替低灵敏度等级，反之，是不允许的，除非经过批准。 §5  渗透探伤试验的基本操作 渗透探伤试验的基本操作由表面准备和预清理、渗透处理、清洗处理（或是去除处理）、干燥处理、显象处理、检验处理6部分处理作业构成。 1． 表面准备和预清理 对于任何渗透探伤试验来说，将渗透液渗透到试验体表面开了口的缺陷中的处理都是最重要的操作。但是，尽管缺陷表面有开口，由于缺陷中垃圾、油脂类塞在里面，渗透液就不可能充分渗透到缺陷中去，因此，必须事先除去缺陷内部或表面的妨碍渗透液渗透的物质。 尤其是快进行试验之前进行的前处理，主要是以除去试验面上的油脂为目的。 在将洗涤剂喷上去之后，要用抹布将含有油脂的溶剂擦干净，使表面干燥。 一般渗透探伤工艺方法标准规定：渗透检测准备工作范围应从检测部位四周向外扩展25mm. 清除污物的方法：机械方法、化学方法（酸、碱洗）、溶剂去除方法 2． 渗透 渗透液施加方法：喷涂、刷涂、浇涂、浸涂 渗透时间是指施加渗透液到开始乳化处理或清洗处理之间的时间，包括排液所需的时间。渗透时间根据材质、温度、渗透液的特点及作为试验对象的缺陷的种类而不同。一般渗透探伤工艺方法标准规定：在15°C—50°C的温度条件下，施加渗透液的渗透时间一般不少于10分钟，温度越低，放置时间就越长。应力腐蚀裂纹特别细微，渗透时间需更长，甚至长达4小时。 1） 渗透温度一般控制在15°C—50°C范围内，温度太高，渗透液容易干在零件上，影响渗透，并给清洗带来困难；温度太低，渗透液变稠，渗透速度受影响。 2） 温度低于15°C条件下渗透探伤方法的鉴定 应用铝合金淬火试块作对比试验，对操作方法进行修正。 3） 温度高于50°C条件下渗透探伤方法的鉴定 应用铝合金淬火试块作对比试验，对操作方法进行修正。 3． 去除 要求：从零件表面上去除掉所有的渗透液，又不将已渗入缺陷中的渗透液清洗出来。 方法：水洗型渗透液：直接用水去除 后乳化型渗透液：先乳化，再用水去除 溶剂去除型渗透液：用有机溶剂擦除 注意：去除或擦除渗透液时，要防止过清洗或过乳化；同时，为取得较高灵敏度，应使荧光背景或着色底色保持在一定的水准上。但也应防止欠洗，防止荧光背景过浓或着色底色过浓。出现欠洗时：应采取适当措施，增加清洗去除，使荧光背景或着色背景降低到允许水准上；出现过乳化过清洗：必须进行重复处理。 1） 水洗型渗透液可用水喷法清洗，一般渗透探伤工艺方法标准规定：水喷法的水压不得大于0.35MPa，水温不超过40°C。水洗型荧光液用水喷法清洗时，应由下而上进行，以避免留下一层难以去除的荧光薄膜。水洗型渗透液中含有乳化剂，所以水洗时间长，水洗压力高，水洗温度高，都有可能把缺陷中的渗透液清洗掉，产生过清洗。喷洗时，应使用粗水柱，喷头距离零件300mm左右。 2） 后乳化型渗透液的去除方法因乳化剂不同而不同。施加亲水型乳化剂的操作方法是先用水预清洗，然后乳化，最后再用水冲洗。施加乳化剂时，只能用浸涂、浇涂或喷涂，不能用刷涂。因为刷涂不均匀；施加亲油型乳化剂的操作方法是直接乳化剂乳化，然后用水冲洗。施加乳化剂时，只能用浸涂、浇涂，不能用刷涂或喷涂，而且不能在零件上搅动。 一般渗透探伤工艺方法标准规定：油基乳化剂的乳化时间在2分钟之内；水基乳化剂的乳化时间在5分钟之内。 3）溶剂去除型渗透液的去除方法是先用干布擦，然后再用沾有有机溶剂的布擦；不允许用有机溶剂冲洗，因为流动的有机溶剂会冲掉缺陷中的渗透液，布和毛巾也不允许沾过多的溶剂。 4． 干燥 溶剂去除法渗透探伤时，不必进行专门的干燥处理，应自然干燥，不得加热干燥。用水清洗的零件，采用干粉显象或非水基湿式显象时，零件在显象前必须进行干燥处理；如采用水基湿式显象，水洗后直接显象，然后进行干燥处理。 干燥方法：干净布擦干、压缩空气吹干、热风吹干、热空气循环烘干。 干燥温度不能太高，干燥时间不能太长，否则会将缺陷中渗透液烘干，不能形成缺陷显示，过度干燥还会造成渗透液中染料变质。一般规定：金属零件干燥温度不宜超过80°C，塑料零件通常用40°C以下的温风吹干。干燥时间越短越好，一般规定不宜超过10分钟。 一般渗透探伤工艺方法标准规定：干燥时被检面的温度不得大于50°C；干燥时间5-10分钟。 5． 显象 显象的过程是用显象剂将缺陷处的渗透液吸附至零件表面，产生清晰可见的缺陷图象。 显象时间不能太长，显象剂不能太厚，否则缺陷显示会变模糊。一般渗透探伤工艺方法标准规定：显象时间应一般不少于7分钟，显象剂厚度为0.05-0.07mm， 干粉显象主要用于荧光渗透探伤法。 非水基湿式显象主要采用压力喷罐喷涂。喷涂前应摇动喷罐中的弹子，使显象剂重新悬浮且固体粉末重新呈细微颗粒均匀分散状。喷涂时要预先调节好，调节到边喷边形成显象剂薄膜的程度。非水基湿式显象有时也采用刷涂或浸涂，浸涂要迅速，刷涂要干净，一个部位不允许往复刷涂几次。 水基湿式显象可采用喷涂、浸涂或浇涂，多数采用浸涂。涂复后进行滴落，然后再在热空气循环烘干装置中烘干。干燥过程就是显象过程，为防止显象粉末的沉淀，显象时，要不定时地进行搅拌。零件在滴落和干燥期间，零件位置放置应合适，以确保显象剂不在某些部位形成过厚的显象剂层，并因此可能掩盖缺陷显示。 溶剂悬浮显象剂中含有常温下易挥发的有机溶剂，有机溶剂在显象表面上迅速挥发，能大量吸热，使吸附作用加强，显象灵敏度得到提高。所以，就着色渗透探伤而言，优先选用溶剂悬浮湿式显象剂、然后是水悬浮湿式显象剂，最后考虑干粉显象剂。 用喷涂法施加显象剂时,喷涂装置应与被检表面保持一定的距离(约200-300mm),使显象剂在到达零件表面时,几乎是干的.避免过近而造成流淌或局部显象剂复盖层过厚. 6． 检验 着色检验在白光下进行，荧光检验在暗室里进行。 一般渗透探伤工艺方法标准规定：观测显示痕迹应在显象剂施加后7-30分钟内进行，如果显示痕迹的大小不发生变化，也可超过上述时间。 辨别真假缺陷：用干净的布或棉球沾一点酒精，擦拭显示部位，如果被擦去的是真实缺陷显示，擦试后喷一点显象剂后能再现；如果不重现，一般是虚假显示。 当出现下列情况之一时，需进行复验： a. 检查结束时，用对比试块验证渗透探伤剂已经失效； b. 发现检测过程中操作方法有误； c. 供需双方有争议或认为有其它需要时； d. 经返修后的部位； 需要重复检查时，必须进行后清洗，以去掉缺陷内残余渗透探伤液，可用蒸气除油或将零件加热到150°C左右。不允许用着色渗透探伤法进行重复检查，着色渗透探伤法检查后的零件不允许重复检查，因为着色渗透探伤液很难从缺陷里面去除干净，它们会干在缺陷内，阻碍渗透液的再次渗入。 7． 后清洗 所谓后清洗，就是检验结束之后，为了防止腐蚀试验体表面而进行的除去显象剂与残留的渗透液的处理。 后清洗的目的是为保证渗透探伤后，不发生对受检件的损害或危害，并且去除任何影响后续处理的残余物。例如显象剂层会吸收或容纳促进腐蚀的潮气，可能造成腐蚀，并且影响例如阳极化处理等后续处理。 后清洗操作： 1） 干式显象剂可粘在湿渗透液或其它液体物质的地方，或滞留在缝隙中，可用普通自来水冲洗，也可用压缩空气等方法去除。 2） 水基湿式显象剂的去除比较困难。因为该类显象剂经过80°C左右干燥后粘附在受检件表面，故去除的最好方法是用加有洗涤剂的热水喷洗，有一定压力喷洗效果更好，然后用手工擦洗或用水漂洗。 3） 水溶性显象剂可用普通自来水冲洗即可去除，因为该类显象剂可溶于水中。 4） 溶剂悬浮显象剂的去除，可先用湿毛巾擦，然后用干布擦，也可直接用清洁干布或硬毛刷擦；对于螺纹、裂缝或表面凹陷，可用加有洗涤剂的热水喷洗，超声清洗效果更好。 5） 后乳化渗透探伤法时，如果零件数量很少，则运用乳化剂乳化，而后用水冲洗的方法去除显象剂涂层及滞留的渗透液残留物是有效的。 6） 碳钢渗透探伤后清洗时，水中应添加硝酸钠或铬酸钠化合物等防锈剂，清洗后还应用防锈油防锈。 7） 镁合金材料也很容易腐蚀，渗透探伤后清洗时，常需要铬酸钠溶液处理。 §6  安全卫生 1） 关于预防火灾 渗透探伤试验使用的探伤剂基本上都是油性的可燃性物质构成的，另外，也有象空气熔胶产品那样，充入的气体是液化石油气的强燃性物质，使用这样的探伤剂的时候，就像使用普通油类或溶剂是一样必须进行预防火灾的管理。 储装渗透探伤剂的容器应加盖,并且需要密封. 储存地点应尽量挑选冷暗处,并且避免烟火、热风、直射阳光等. 压力喷罐严禁在高温处存放,因为在高温时,罐内的压力将增大,有发生自燃爆炸的危险. 当环境温度较低时,压力喷罐内压力将降低,喷雾将减弱且不均匀.此时,可将其放入30°C以下的温水中,待加热之后再使用.但绝不允许将压力喷罐直接放在火焰附近,从而达到加温的目的. 2） 关于安全卫生 A． 渗透探伤试验使用的探伤剂，本质是认为无害的，但是，直接将渗透液、清洗剂、显象剂等吸入体内或者是大量吸入上述雾状物的话，就会影响身心健康，特别是在密封容器内或者在室内探伤的时候，由于挥发性气体、毒性气体容易滞留，所以要充分换气，根据需要，还必须使用气体检测气来确认安全性，另外，探伤剂附着到皮肤上的时候或多或少皮肤会引起疹斑，为防止这种情况发生，使用橡胶手套为好。 B． 显象剂中使用了很多金属酸化物的细粉末，在做试验的时候，细粉末就会飘散到空气中，因此，注意加强通风换气的同时，也要注意不要吸入太多。 3） 其他 气体熔胶罐是设计成耐压5Kgf/cm2的一种小型压力容器，因此温度太高的话，罐内气体有膨胀爆炸的可能，所以保存时温度不要超过50°C，另外，将罐废弃时，必须在罐上开孔。 §7  渗透探伤质量检查用试块 一． 铝合金淬火试块 铝合金淬火试块又称A型试块， 铝合金淬火试块中心因有一道沟槽，所以 试块被分为两半，它适合于两种不同的渗 透探伤剂在互不污染的情况下进行灵敏度 对比试验，也适合于同一种渗透探伤剂的 某一不同操作工序的灵敏度对比试验。 二． 不锈钢镀铬辐射状裂纹试块 不锈钢镀铬辐射状裂纹试块又称B型试块 试块尺寸为4mm×130mm×25mm 主要用于校验操作方法和工艺系统 灵敏度. 三． 黄铜板镀铬裂纹试块 黄铜板镀铬裂纹试块又称C型试块 主要用于鉴别各类渗透探伤剂性能和确定灵敏度等级. §8  事例:焊缝着色渗透探伤(VC-S) 1. 清理焊缝 使用铁刷、锉刀、砂子、凿子等工具,清理焊缝及其热影响区.去除表面飞溅、焊渣、铁锈等杂物. 2. 预清洗 使用丙酮或香蕉水擦试受检表面,即擦拭焊缝表面及B型试块表面.以去除油污及污垢.然后使用去除剂接受表面洗净,并随后干燥. 3. 渗透 将着色渗透液刷涂或喷涂于受检表面,喷涂时,喷嘴距受检表面20-30mm为宜,渗透温度15-50°C,渗透时间不得少于10分钟.在整个渗透时间内,着色渗透液必须润湿全部受检表面.当温度低于15°C时，要适当延长渗透时间；当温度低于5°C时，探伤效果很差，可适当对试验对象加热。 4. 去除 达到规定的渗透时间后,先用干布擦去表面多余的”着色渗透液”,然后用沾有”去除剂”的布擦洗.在擦洗的同时,再用干净布擦干受检表面. 5. 显象 将显象剂刷涂或喷涂于受检表面,显象剂层应薄而均匀,厚度为0.05-0.07mm为宜.喷涂时,喷嘴距受检表面不要太近,一般为300-400mm左右为宜,喷洒方向与受检面夹角为30°-40° 6. 检查 7. 记录 渗透探伤的现状分析： 1． 虚假现象时有发生，为应付检查，经常是喷了渗透剂后，直接喷显象剂造成做过渗透探伤的假象。 2． 喷渗透剂前的清洗工作不到位，影响渗透质量。 3． 焊接完成后立即喷渗透剂，这样焊缝的温度过高，影响渗透效果。 4． 渗透剂的清洗方法不合理，清洗时清洗剂直接喷在焊缝上，有可能把缺陷中的渗透液冲掉，正确方法是把清洗剂喷到抹布上（也不可太多），然后用抹布擦。原则上清洗剂不能用水代替，假如用水去除时，喷显象剂前的最后一次清洗时，一定要用清洗剂擦洗。 5． 喷显象剂时喷得太厚，细微的缺陷可能被覆盖掉，影响检验质量。 6． 渗透探伤试验的后清洗工作一直没有做，一，对不锈钢有一定的腐蚀作用。二，油箱内部的渗透剂不清洗干净，由于油漆不能完全覆盖，油漆后会显红色。