滲透檢測(cè)原理課件

1、滲透檢測(cè)原理課件5 滲透檢測(cè)滲透檢測(cè)5-1 滲透檢測(cè)基本原理滲透檢測(cè)基本原理 很早以前，人們就掌握了把水置于容器內(nèi)檢很早以前，人們就掌握了把水置于容器內(nèi)檢查容器是否有泄漏這類探傷技術(shù)。查容器是否有泄漏這類探傷技術(shù)。 也有人利用工件表面鐵銹的來檢查缺陷，為也有人利用工件表面鐵銹的來檢查缺陷，為在室外存放的鋼板，由于水分滲入裂紋、而形在室外存放的鋼板，由于水分滲入裂紋、而形成氧化物，使裂紋處的鐵銹比鄰近區(qū)域要多。成氧化物，使裂紋處的鐵銹比鄰近區(qū)域要多。 滲透檢測(cè)原理課件 滲透檢測(cè)的基本原理就是在被檢材料或工件滲透檢測(cè)的基本原理就是在被檢材料或工件表面上浸涂滲透力比較強(qiáng)的液體，利用液體對(duì)表面上浸涂滲

2、透力比較強(qiáng)的液體，利用液體對(duì)微細(xì)孔隙的滲透作用，將液體滲入孔隙中。微細(xì)孔隙的滲透作用，將液體滲入孔隙中。 然后，用水和清洗液清洗材料或工件表面的然后，用水和清洗液清洗材料或工件表面的剩余滲透液。剩余滲透液。 最后再用顯示材料噴涂在被檢工件表面，借最后再用顯示材料噴涂在被檢工件表面，借助毛細(xì)管的作用原理、將孔隙中的滲透液吸出助毛細(xì)管的作用原理、將孔隙中的滲透液吸出來并加以顯示。來并加以顯示。滲透檢測(cè)原理課件滲透檢測(cè)具有以下特點(diǎn)滲透檢測(cè)具有以下特點(diǎn) A) 工作原理簡(jiǎn)單，對(duì)操作者的技術(shù)要求不高工作原理簡(jiǎn)單，對(duì)操作者的技術(shù)要求不高 B) 應(yīng)用面廣，可用于多種材料的表面檢測(cè)，而應(yīng)用面廣，可用于多種材料的

3、表面檢測(cè)，而且基本上不受工件形狀和尺寸的限制且基本上不受工件形狀和尺寸的限制 C) 顯示不受缺陷方向的限制，一次檢測(cè)可同時(shí)顯示不受缺陷方向的限制，一次檢測(cè)可同時(shí)探測(cè)不同方向的表面缺陷；探測(cè)不同方向的表面缺陷； D) 檢測(cè)用設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、使用方便檢測(cè)用設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、使用方便滲透檢測(cè)原理課件 滲透檢測(cè)的局限性，主要是只能檢測(cè)開口的表滲透檢測(cè)的局限性，主要是只能檢測(cè)開口的表面缺陷，工序比較多，探傷靈敏度受人為因素的面缺陷，工序比較多，探傷靈敏度受人為因素的影響比較多。影響比較多。 滲透檢測(cè)對(duì)各種材料的開口式缺陷滲透檢測(cè)對(duì)各種材料的開口式缺陷(如裂紋、如裂紋、氣孔、分層、夾雜物、折疊、熔合

4、不良、泄漏等氣孔、分層、夾雜物、折疊、熔合不良、泄漏等)都能進(jìn)行檢查。都能進(jìn)行檢查。滲透檢測(cè)原理課件 特別是某些表面無損檢測(cè)方法難以工作的非鐵特別是某些表面無損檢測(cè)方法難以工作的非鐵磁性金屬材料和非金屬材料工件。磁性金屬材料和非金屬材料工件。 但對(duì)工件表面粗糙度有一定要求，因?yàn)楸砻孢^但對(duì)工件表面粗糙度有一定要求，因?yàn)楸砻孢^于粗糙及多孔的材料和工件上的剩余滲透液很難于粗糙及多孔的材料和工件上的剩余滲透液很難完全清除，以致使真假缺陷難以判斷。完全清除，以致使真假缺陷難以判斷。滲透檢測(cè)原理課件(1) 滲透滲透 滲透檢測(cè)用的滲透劑絕大部分為液體，故必須滲透檢測(cè)用的滲透劑絕大部分為液體，故必須研究滲透過

5、程中的毛細(xì)管現(xiàn)象、清洗剩余滲透液研究滲透過程中的毛細(xì)管現(xiàn)象、清洗剩余滲透液過程中的乳化現(xiàn)象、顯象過程中的毛細(xì)吸附。過程中的乳化現(xiàn)象、顯象過程中的毛細(xì)吸附。 滲透檢測(cè)中不同液體向固體孔隙中的滲透能力滲透檢測(cè)中不同液體向固體孔隙中的滲透能力不同，稱為液體的滲透力，其強(qiáng)度將明顯影響發(fā)不同，稱為液體的滲透力，其強(qiáng)度將明顯影響發(fā)現(xiàn)缺陷的能力?，F(xiàn)缺陷的能力。 滲透檢測(cè)原理課件 液體的滲透力取決于液體的表面張力、液體與液體的滲透力取決于液體的表面張力、液體與固體表面間的潤(rùn)濕角的大小、缺陷的形狀和大小固體表面間的潤(rùn)濕角的大小、缺陷的形狀和大小以及滲透液的粘度等因素。以及滲透液的粘度等因素。 液體的表面張力決定

6、于液體的性質(zhì)，同一種液液體的表面張力決定于液體的性質(zhì)，同一種液體，其表面張力大小與溫度有關(guān)。體，其表面張力大小與溫度有關(guān)。 滲透檢測(cè)原理課件液體和固體表面間的潤(rùn)濕角，就是液固體間的界液體和固體表面間的潤(rùn)濕角，就是液固體間的界面與通過氣體、液體、固體交點(diǎn)，向液體表面所面與通過氣體、液體、固體交點(diǎn)，向液體表面所作切線之間的夾角作切線之間的夾角(含液體部分含液體部分)，如圖所示。，如圖所示。滲透檢測(cè)原理課件圖中圖中A點(diǎn)處于液、固、氣三相交界處，有三種界點(diǎn)處于液、固、氣三相交界處，有三種界面張力作用于該點(diǎn)，即固體與氣體之間面張力作用于該點(diǎn)，即固體與氣體之間FS、氣體、氣體與液體之間與液體之間FL以及固

7、體與液體之間以及固體與液體之間FSL滲透檢測(cè)原理課件 當(dāng)液滴處于平衡時(shí)，則當(dāng)液滴處于平衡時(shí)，則 可見，可見，F(xiàn)S-FSL=FL時(shí)，則時(shí)，則 cos =1，=0o，此，此時(shí)液體在固體界面上完全潤(rùn)濕時(shí)液體在固體界面上完全潤(rùn)濕 當(dāng)當(dāng)FS-FSLFL時(shí)，則時(shí)，則0 cos0o，液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度隨液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度隨 的增大而減小的增大而減小 當(dāng)當(dāng) 90o 時(shí)，液體在固體表面潤(rùn)濕不良時(shí)，液體在固體表面潤(rùn)濕不良cosLSLSFFF滲透檢測(cè)原理課件式中式中FL是液體表面張力，故潤(rùn)濕作用與液體的是液體表面張力，故潤(rùn)濕作用與液體的表面張力有關(guān)，表面張力愈小則表面張力有關(guān)，表面張力愈小則 cos愈大即潤(rùn)愈大

8、即潤(rùn)濕角濕角減小，液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度增加。減小，液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度增加。 可以采用在液體中加入表面活性劑來降低表面可以采用在液體中加入表面活性劑來降低表面張力，以達(dá)到提高潤(rùn)濕能力的效果。張力，以達(dá)到提高潤(rùn)濕能力的效果。 當(dāng)然液體在固體表面的潤(rùn)濕程度不僅與液體本當(dāng)然液體在固體表面的潤(rùn)濕程度不僅與液體本身有關(guān)，而且與被潤(rùn)濕的固體表面性質(zhì)有關(guān)。身有關(guān)，而且與被潤(rùn)濕的固體表面性質(zhì)有關(guān)。cosLSLSFFF滲透檢測(cè)原理課件細(xì)管中液面的高度和形狀隨液體對(duì)管壁的潤(rùn)濕情細(xì)管中液面的高度和形狀隨液體對(duì)管壁的潤(rùn)濕情況不同而變化的觀象稱為液體的毛細(xì)觀象況不同而變化的觀象稱為液體的毛細(xì)觀象 滲透檢測(cè)原理課件若液體

9、與毛細(xì)管壁之間接觸角若液體與毛細(xì)管壁之間接觸角小于小于90o，液體，液體潤(rùn)濕管壁，管中液面為凹面，液體上升，如圖潤(rùn)濕管壁，管中液面為凹面，液體上升，如圖a 滲透檢測(cè)原理課件如果如果=90o，不發(fā)生毛細(xì)上升或下降，不發(fā)生毛細(xì)上升或下降(圖圖b)。90o ，液體被壓低，不潤(rùn)濕，液面為凸面，液體被壓低，不潤(rùn)濕，液面為凸面(圖圖c)滲透檢測(cè)原理課件 在毛細(xì)上升的情況下，液在毛細(xì)上升的情況下，液體沿管手上升是靠凹面上表體沿管手上升是靠凹面上表面張力的分布使緊靠彎液面面張力的分布使緊靠彎液面下的靜壓力下降，毛細(xì)管外下的靜壓力下降，毛細(xì)管外部自由表面上的大氣壓力通部自由表面上的大氣壓力通過液體傳遞而把毛細(xì)管

10、內(nèi)的過液體傳遞而把毛細(xì)管內(nèi)的液體上升。液體上升。 圖中清楚地顯示出了引起圖中清楚地顯示出了引起液體在毛細(xì)管內(nèi)上升的幾種液體在毛細(xì)管內(nèi)上升的幾種力的情況力的情況 。滲透檢測(cè)原理課件液面在細(xì)管中的上升高度正比于液體的表面張力液面在細(xì)管中的上升高度正比于液體的表面張力和接觸角的余弦，而與液體的密度和毛細(xì)管的直和接觸角的余弦，而與液體的密度和毛細(xì)管的直徑成反比，可用下式計(jì)算徑成反比，可用下式計(jì)算式中式中 -液體表面張力系數(shù)，液體表面張力系數(shù)，-液體潤(rùn)濕角，液體潤(rùn)濕角， d d- -細(xì)管直徑，細(xì)管直徑，- -液體密度，液體密度，g g- -重力加速度重力加速度gdhcos4滲透檢測(cè)原理課件 如果毛細(xì)管是

11、封閉的，有潤(rùn)濕力的液體在管內(nèi)如果毛細(xì)管是封閉的，有潤(rùn)濕力的液體在管內(nèi)仍然是會(huì)上升的。仍然是會(huì)上升的。 但由于被壓縮在封閉端中的空氣和蒸汽會(huì)產(chǎn)生但由于被壓縮在封閉端中的空氣和蒸汽會(huì)產(chǎn)生附加壓力，所以液面的上升高度相對(duì)比較低。附加壓力，所以液面的上升高度相對(duì)比較低。 潤(rùn)濕液體在間隔距離很小的兩塊平行板之間也潤(rùn)濕液體在間隔距離很小的兩塊平行板之間也會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)觀象，液體表面的上升高度為會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)觀象，液體表面的上升高度為式中式中 d d - -兩塊平行板之間的距離兩塊平行板之間的距離 gdhcos2滲透檢測(cè)原理課件由此可見，在間距為由此可見，在間距為d d 的平行板之間，其潤(rùn)的平行板之間，其潤(rùn)濕液體的

12、上升高度恰為直徑為濕液體的上升高度恰為直徑為d d 的細(xì)管內(nèi)同樣液的細(xì)管內(nèi)同樣液體上升高度的體上升高度的1/2gdhcos2滲透檢測(cè)原理課件 實(shí)際檢測(cè)中，滲透液對(duì)材料或工件表面的滲透實(shí)際檢測(cè)中，滲透液對(duì)材料或工件表面的滲透作用本質(zhì)上就是液體的毛細(xì)作用。作用本質(zhì)上就是液體的毛細(xì)作用。 對(duì)開口于表面的點(diǎn)狀缺陷的滲透就相當(dāng)子滲透對(duì)開口于表面的點(diǎn)狀缺陷的滲透就相當(dāng)子滲透液在細(xì)管內(nèi)的毛細(xì)作用。液在細(xì)管內(nèi)的毛細(xì)作用。 對(duì)于表面條狀缺陷的滲透就相當(dāng)于滲透液在間對(duì)于表面條狀缺陷的滲透就相當(dāng)于滲透液在間距很小的兩塊平板間的毛細(xì)作用。距很小的兩塊平板間的毛細(xì)作用。滲透檢測(cè)原理課件 對(duì)固體窄間隙內(nèi)液體薄層的研究表明

13、，固體表對(duì)固體窄間隙內(nèi)液體薄層的研究表明，固體表面附近的液體分子表現(xiàn)出一定方位的傾向性，具面附近的液體分子表現(xiàn)出一定方位的傾向性，具有固體分子的性質(zhì)，能承受剪力和拉力。有固體分子的性質(zhì)，能承受剪力和拉力。 液體層具有類似結(jié)晶物質(zhì)的性質(zhì)，邊界層厚度液體層具有類似結(jié)晶物質(zhì)的性質(zhì)，邊界層厚度為為0.1m時(shí)，液體層不能視為連續(xù)均勻的。時(shí)，液體層不能視為連續(xù)均勻的。 滲透檢測(cè)原理課件 毛細(xì)現(xiàn)象隨孔徑變窄而增強(qiáng)有兩個(gè)前提毛細(xì)現(xiàn)象隨孔徑變窄而增強(qiáng)有兩個(gè)前提 A) 由附加壓強(qiáng)產(chǎn)生的毛細(xì)現(xiàn)象是一種連續(xù)介質(zhì)由附加壓強(qiáng)產(chǎn)生的毛細(xì)現(xiàn)象是一種連續(xù)介質(zhì)的流體動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象的流體動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象 B) 孔隙內(nèi)固孔隙內(nèi)固-氣、固氣、固

14、-液、氣液、氣-液三個(gè)界面張力必液三個(gè)界面張力必須與孔隙寬度無關(guān)須與孔隙寬度無關(guān) 因此，當(dāng)固體窄間隙的寬度小于因此，當(dāng)固體窄間隙的寬度小于0.1m時(shí)，毛時(shí)，毛細(xì)作用大大減弱。細(xì)作用大大減弱。 滲透檢測(cè)原理課件 由于固體分子表面與液體的相互作用，液體流由于固體分子表面與液體的相互作用，液體流經(jīng)固體表面時(shí)存在著靜止不動(dòng)層，液體吸附在固經(jīng)固體表面時(shí)存在著靜止不動(dòng)層，液體吸附在固體表面上，其厚度約為體表面上，其厚度約為510-7cm，使液體滲透，使液體滲透受到妨礙。受到妨礙。 可以認(rèn)為可以認(rèn)為0.1m是滲透檢測(cè)中滲透液的最小滲是滲透檢測(cè)中滲透液的最小滲透寬度，是滲透檢測(cè)所能達(dá)到的最高靈敏度。透寬度，是

15、滲透檢測(cè)所能達(dá)到的最高靈敏度。滲透檢測(cè)原理課件 滲透液的粘度大小對(duì)滲透能力影響不大，但對(duì)滲透液的粘度大小對(duì)滲透能力影響不大，但對(duì)滲透速度有直接影響，粘度愈大、滲透速度愈、滲透速度有直接影響，粘度愈大、滲透速度愈、滲透時(shí)間愈長(zhǎng)。滲透時(shí)間愈長(zhǎng)。 同時(shí)、粘度大的滲透液也將使工件或材料表面同時(shí)、粘度大的滲透液也將使工件或材料表面上剩余滲透液的清洗增加困難上剩余滲透液的清洗增加困難, ,所以非常粘的液所以非常粘的液體不宜用作滲透液。體不宜用作滲透液。 但粘度過小，則在清洗時(shí)容易把缺陷中的滲透但粘度過小，則在清洗時(shí)容易把缺陷中的滲透液洗掉。因此，一般滲透液常用的粘度范范圍是液洗掉。因此，一般滲透液常用的粘

16、度范范圍是(410) 10-7m2 /s (38時(shí)時(shí))。滲透檢測(cè)原理課件(2) 清洗清洗 完成滲透過程后，緊接著就是除液清洗過程，完成滲透過程后，緊接著就是除液清洗過程，因?yàn)椴牧匣蚬ぜ粰z表面剩余滲透液的除凈與否因?yàn)椴牧匣蚬ぜ粰z表面剩余滲透液的除凈與否將直接影響到判仿的正確性。將直接影響到判仿的正確性。 一般用水清洗最方便。但由于滲透液的主要成一般用水清洗最方便。但由于滲透液的主要成分為油液，因此，單純用水清除被檢工件表面上分為油液，因此，單純用水清除被檢工件表面上的滲透液很困難。的滲透液很困難。 滲透檢測(cè)原理課件 在水中加入一些乳化劑，清洗就比較容易，因在水中加入一些乳化劑，清洗就比較容易

17、，因?yàn)橛退g互不相溶，加入乳化劑后，乳化劑吸為油水之間互不相溶，加入乳化劑后，乳化劑吸附在油水兩相界面上，親油基與油相連，從而防附在油水兩相界面上，親油基與油相連，從而防止了它們的相互排斥作用。止了它們的相互排斥作用。 表面活性劑具有乳化油水的作用，水中表面活表面活性劑具有乳化油水的作用，水中表面活性劑的濃度不必過大，在性劑的濃度不必過大，在0.020.4%左右。左右。滲透檢測(cè)原理課件 在滲透檢測(cè)的除液清洗過程中，主要利用非離在滲透檢測(cè)的除液清洗過程中，主要利用非離子型或陰離子型表面活性劑，這種表面活性劑又子型或陰離子型表面活性劑，這種表面活性劑又稱乳化劑，其中最常用的是水包油型乳化劑。稱乳

18、化劑，其中最常用的是水包油型乳化劑。 在清洗被檢工件表面剩余滲透液的同時(shí)。如果在清洗被檢工件表面剩余滲透液的同時(shí)。如果連同已滲入缺陷內(nèi)的滲透液也被清洗，就會(huì)影響連同已滲入缺陷內(nèi)的滲透液也被清洗，就會(huì)影響檢測(cè)缺陷的能力，降低檢測(cè)靈敏度和可靠性。檢測(cè)缺陷的能力，降低檢測(cè)靈敏度和可靠性。 因此，滲透液在缺陷中不致被清洗掉的能力愈因此，滲透液在缺陷中不致被清洗掉的能力愈強(qiáng)，則檢測(cè)靈敏度和可靠性愈高。這種能力稱為強(qiáng)，則檢測(cè)靈敏度和可靠性愈高。這種能力稱為滲透液在缺陷中的殘留性能。滲透液在缺陷中的殘留性能。 滲透檢測(cè)原理課件對(duì)于水洗型滲透液采用具有凝膠現(xiàn)象的非離子型對(duì)于水洗型滲透液采用具有凝膠現(xiàn)象的非離子

19、型乳化劑就能提高這一性能。因?yàn)榉请x子型乳化劑乳化劑就能提高這一性能。因?yàn)榉请x子型乳化劑與水混合時(shí)，其粘度隨含水量的大小而變化。與水混合時(shí)，其粘度隨含水量的大小而變化。滲透檢測(cè)原理課件從圖可以看出，在一定范圍內(nèi)，水和乳化劑混合從圖可以看出，在一定范圍內(nèi)，水和乳化劑混合液的粘度可以變得極大。液的粘度可以變得極大。滲透檢測(cè)原理課件 當(dāng)實(shí)際檢測(cè)中用水清洗時(shí)，由于缺陷當(dāng)實(shí)際檢測(cè)中用水清洗時(shí)，由于缺陷(特別是裂特別是裂紋紋)的開口處與水的接觸面有限，混合液含水量的開口處與水的接觸面有限，混合液含水量容易處在形成凝膠的范圍內(nèi)，封住了裂紋開口處，容易處在形成凝膠的范圍內(nèi)，封住了裂紋開口處，使已滲入缺陷的滲透液

20、不被水沖掉。使已滲入缺陷的滲透液不被水沖掉。 而被檢工件表面上的剩余滲透液因接觸的水量而被檢工件表面上的剩余滲透液因接觸的水量大，因此，其粘度很小，很容易被水沖洗掉。大，因此，其粘度很小，很容易被水沖洗掉。滲透檢測(cè)原理課件 在配制滲透液時(shí)，應(yīng)在其組成中適當(dāng)添加這些在配制滲透液時(shí)，應(yīng)在其組成中適當(dāng)添加這些物質(zhì)，如煤油、汽油、二甲苯、二甲基萘等。物質(zhì)，如煤油、汽油、二甲苯、二甲基萘等。 當(dāng)然，在配制顯象液時(shí)應(yīng)與此相反，應(yīng)適當(dāng)添當(dāng)然，在配制顯象液時(shí)應(yīng)與此相反，應(yīng)適當(dāng)添加破膠能力大的物質(zhì)，以使缺陷中的滲透液容易加破膠能力大的物質(zhì)，以使缺陷中的滲透液容易被顯象膜吸附出來并擴(kuò)展成象，常用的破膠物質(zhì)被顯象膜

21、吸附出來并擴(kuò)展成象，常用的破膠物質(zhì)有丙酮、乙醇等。有丙酮、乙醇等。滲透檢測(cè)原理課件(3) 顯象顯象 顯象過程利用的也是滲透作用，當(dāng)工件表面的顯象過程利用的也是滲透作用，當(dāng)工件表面的一層滲透液被清除以后，缺陷中的剩余滲透液將一層滲透液被清除以后，缺陷中的剩余滲透液將回滲到工件表面，這看起來似乎與前面講到的滲回滲到工件表面，這看起來似乎與前面講到的滲透濃滲入缺陷右矛盾。透濃滲入缺陷右矛盾。 實(shí)際上是當(dāng)表面多余的滲透液被去除后，缺陷實(shí)際上是當(dāng)表面多余的滲透液被去除后，缺陷內(nèi)剩余的滲透液失去平衡，其中一部分會(huì)被吸到內(nèi)剩余的滲透液失去平衡，其中一部分會(huì)被吸到工件表面上來，利用的還是固體與液體間的附著工件表面上來，利用的還是固體與液體間的附著力的作用，直至達(dá)到新的平衡。力的作用，直至達(dá)到新的平衡。 滲透檢測(cè)原理課件 在平衡狀態(tài)下，表面滲透液中滲透液含量已足在平衡狀態(tài)下，表面滲透液中滲透液含量已足以被檢測(cè)到，但為了提高檢測(cè)的靈敏度，一般都以被檢測(cè)到，但為了提高檢測(cè)的靈敏度，一般都要采用顯象劑。要采用顯象劑。 顯象劑一般都是由白色粉末和一些容易揮發(fā)的顯象劑一般都是由白色粉末和一些容易揮發(fā)的溶劑所組成，白色粉末的顆粒度在幾個(gè)微米或更溶劑所組成，白色粉末的顆粒度在幾個(gè)微米或更小的數(shù)量級(jí)范圍，例如小的數(shù)量級(jí)范圍，例如 0.250.70m，它比缺，它比缺陷縫隙