滲透探傷工藝

1、河南工程學(xué)院焊接檢驗及生產(chǎn)管理考查課專業(yè)論文滲透探傷工藝學(xué)生姓名： 馮師超 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級： 材料成型及控制工程1142班 學(xué) 號： 201110617240 任課教師： 桑瑋瑋 2014年 11 月 19 日滲透探傷工藝摘要 滲透探傷是無損檢測常規(guī)檢驗方法之一，原理是利用毛細(xì)作用將滲透液滲入微細(xì)的開口性缺陷內(nèi)以后，再去除多余的滲透液并施加顯相劑，使殘留在缺陷內(nèi)的滲透液又靠毛細(xì)作用回滲以顯示缺陷。本文從基本理論出發(fā)并結(jié)合實際應(yīng)用，分析討論焊縫滲透探傷的工藝過程要點和探傷靈敏度的影響因素。關(guān)鍵字 滲透探傷 檢測 工藝 1.前言 滲透探傷是以物理學(xué)中液體對固體的潤濕能力和毛細(xì)現(xiàn)象

2、為基礎(chǔ)，先將含有染料且具有高滲透能力的液體滲透劑，涂敷到被檢工件表面，由于液體的潤濕作用和毛細(xì)作用，滲透液便滲入表面開口缺陷中，然后去除表面多余滲透劑，再涂一層吸附力很強(qiáng)的顯像劑，將缺陷中的滲透劑吸附到工件表面上來，在顯示劑上便顯示出缺陷的跡痕，通過跡痕的觀察，對缺陷進(jìn)行評定。滲透探傷作為一種表面缺陷探傷方法，可以應(yīng)用于金屬和非金屬材料的探傷，如鋼鐵材料、有色金屬、陶瓷材料和塑料等表面開口缺陷都可以采用滲透探傷進(jìn)行檢驗。形狀復(fù)雜的部件采用一次滲透探傷可做到全面檢驗。下面就簡介焊縫滲透探傷的方法、步驟和結(jié)果評定。1.1 潤濕性能的重要性和評價指標(biāo)滲透劑的第一重要性能是潤濕性能,其次才是其滲透性能

3、,因為潤濕整個被檢工件表面是滲透劑滲進(jìn)未知開口缺陷的前提。評價潤濕性能的唯一指標(biāo)是接觸角a,它是固體、固液和液體中三個表面張力(rS,rSL和rL)匯交平衡時(靜態(tài)),rL和rSL的夾角。它不但取決于液體和固液的表面張力,還取決于固體的表面張力,即cosa=（rS- rSL)/ rL(1)這是現(xiàn)行教材中已公認(rèn)的理論公式。但某些教材中卻還有這樣的論述,”液體的表面張力越小,接觸角a越小,潤濕性能越好”。這個觀點錯在似乎決定潤濕性能的指標(biāo)僅是液體的表面張力。水能潤濕玻璃,但不能潤濕石蠟,然而水的表面張力 rL并無變化,其接觸角H的變化取決于rS和rSL差值的變化。如液體及其浸潤的工件一定,在液體中

4、加入了表面活性劑,此時rS無變化,rSL基本無變化,而rL卻明顯變小了,根據(jù)式(1)可知a變小,潤濕性能變好。因此正確的敘述是,當(dāng)rS和rSL一定時,液體表面張力rL減小,接觸角a減小,潤濕性能變好。 1.2毛細(xì)理論和半通窄縫理論毛細(xì)理論是建立在毛細(xì)管全通(一端與大氣相通,一端與液體相通)基礎(chǔ)上的。液面在下端,毛細(xì)管鉛直放置時,液體在毛細(xì)管中上升的高度可用下式表示式中 -液體表面張力系數(shù) -液體和毛細(xì)管的接觸角 -液體密度 -重力加速度 如下端與液體相通的毛細(xì)管傾斜放置,則液面在毛細(xì)管中上升的鉛直高度不變,斜向長度變大了。如毛細(xì)管上端與液體相通,將其鉛直、傾斜或水平放置,則液面在毛細(xì)管中的滲入

5、深度可為毛細(xì)管全長。顯像劑之所以能把已滲入各方位缺陷的滲透液/反滲0出來,就是這個道理。用毛細(xì)理論來解釋顯像,是比較貼切的。盡管上面提到評價滲透能力時,用液體在毛細(xì)管中上升的高度h(或用AcosH)可粗略解釋滲透原理中的毛細(xì)理論,但對我們最關(guān)心的裂紋類缺陷的滲透,使用毛細(xì)理論顯然是不夠的。半通窄縫理論有兩個前提,一是開口窄縫的埋藏端是封閉的,所謂半通是指開口端加滲透劑前與大氣相通,加滲透劑后缺陷中的氣體被液體密封;二是不考慮液體自重的影響,僅考慮因AcosH引起的附加壓強(qiáng)與氣體被封閉后隨滲透深度增加而增大的壓強(qiáng)相平衡。這兩個前提符合絕大多數(shù)裂紋類缺陷(或稱線狀顯示)的實際情況。盡管上面提到評價

6、滲透能力時,用液體在毛細(xì)管中上升的高度h(或用AcosH)可粗略解釋滲透原理中的毛細(xì)理論,但對我們最關(guān)心的裂紋類缺陷的滲透,使用毛細(xì)理論顯然是不夠的。半通窄縫理論有兩個前提,一是開口窄縫的埋藏端是封閉的,所謂半通是指開口端加滲透劑前與大氣相通,加滲透劑后缺陷中的氣體被液體密封;二是不考慮液體自重的影響,僅考慮因AcosH引起的附加壓強(qiáng)與氣體被封閉后隨滲透深度增加而增大的壓強(qiáng)相平衡。這兩個前提符合絕大多數(shù)裂紋類缺陷(或稱線狀顯示)的實際情況。根據(jù)半通窄縫理論,滲透深度h可用下式表示 式中 b-缺陷的深度 a-缺陷的寬度(為推導(dǎo)方便,假定窄縫表面開口和深埋部分一樣寬) po-缺陷剛被液體密封時的氣

7、壓(等于環(huán)境大氣壓)討論上式很有意義,它可使我們了解影響滲透深度的諸因素。但該公式并不是用來定量計算的。12.焊縫滲透探傷方法滲透探傷檢驗方法適用于檢查鋼制壓力容器焊縫及工件表面的裂紋、縫隙、折迭、分層和氣孔等缺陷。2.1方法2.1.1. 滲透探傷包括著色法和熒光法。2.1.2 每種方法都有三種滲透劑可供選用:(1)水洗型(又稱自乳化型);(2)后乳化型;(3)溶劑除去型。注:水洗型滲透劑中含有適量的乳化劑,故滲透后不需再施加乳化劑,而可直接用水清洗多余的滲透知;后乳化型滲透劑在滲透后需施加乳化劑進(jìn)行乳化,然后再用水清洗干凈;溶劑除去型滲透制在滲透后通常用棉紗等物擦掉大部分滲透劑,然后用溶劑清

8、洗干凈.2.2 技術(shù)操作2.2.1 滲透探傷用的溶液系易燃、微毒液體,操作時要嚴(yán)禁火種和采取必要的通風(fēng)措施。如在容器內(nèi)操作,尚需采取防毒措施,以防操作人員中毒。2.2.2 配好的滲透劑須存放在陰暗通風(fēng)處,且存放溫度不得之40,以免變質(zhì)失靈。2.2.3 著色法使用的滲透劑、乳化劑及顯象劑的配方推薦如表1、表2、表3。表1著色法滲透劑中配有顏料,其對比色能在日光或正常的室內(nèi)照明下要達(dá)到可見的程度。熒光法滲透劑,其中配有能在紫外線下發(fā)出熒光的顏料。表2表32.2.4 滲透探傷前,應(yīng)對受檢表面及附近30mm范圍內(nèi)進(jìn)行清理。不得有污垢、銹蝕、焊渣、氧化皮等。當(dāng)受檢表面妨礙顯示時,應(yīng)打磨或拋光處理。2.2

9、.5 滲透探傷的基本操作程序:(1)預(yù)清洗；(2)滲透；（3)清洗；（4)顯象；(5)檢查。注:三種滲透劑操作基本程序一樣,只是在清洗過程中有所不同。(1)預(yù)清洗-在噴、涂溶液之前,需清洗受檢表面,如用丙酮干擦,再采用“清洗劑”將受檢表面洗凈,然后烘干或晾干。(2)滲透-受檢表面上可用浸浴、刷涂或噴涂方法施加滲透劑。用噴涂時,噴嘴距受檢表面在20一3omm為宜,滲透劑必須潤濕全部受檢表面,并保證足夠的滲透時間(一般為15一30分鐘)。若為探測細(xì)小的缺陷可將工件預(yù)熱40一50,然后迸行滲透。(3)清洗-在施加滲透劑達(dá)到規(guī)定的滲透時間后,將表面上多余的滲透劑清洗干凈。一般可用抹布擦去,然后用“清洗

10、劑”清洗。但需注意不要把缺陷里面的滲透劑洗掉。若使用水能洗去滲透劑時,則可用水噴法洗凈。水噴法的水管壓力以2.1kgf/cm2為宜,水壓不得大于3.5kgf/cm2,水溫不超過43oC。當(dāng)采用熒光滲透劑時,對不宜在設(shè)備中洗滌的大型零件,可用帶軟管的管子噴洗,且應(yīng)由下往上進(jìn)行,以避免留下一層難以去除的熒光薄膜。采用后乳化型滲透劑時,尚要求在洗凈之前用浸浴、刷涂或噴涂方法在受檢表面上施加乳化劑。它對檢查淺類的裂紋形表面缺陷特別有效。乳化劑在受檢表面上停留的時間一般在15分鐘之間,可根據(jù)受檢表面粗糙及缺滔的涅度確定,而后用清水洗去。采用溶劑除去型滲透劑時,可在受檢表面上噴、涂溶劑以涂去多余的滲透劑,

11、并用干凈抹布擦干。(4)顯影-表面上刷涂或噴涂一層薄而均勻顯象劑,厚度為0.050.o7mm之間,保持1530分鐘后進(jìn)行觀察。(5)檢查著色法:用肉眼觀察,當(dāng)受檢表面有缺陷,即可在白色的顯象劑上顯示出紅色圖象。熒光法:用黑光燈或紫外線燈在黑暗處進(jìn)行照射,當(dāng)有缺陷時,即顯示出明亮的熒光圖象。必要時可用5一10倍放大鏡觀察,以免遺漏微細(xì)裂紋。23. 質(zhì)量評定和檢查記錄3.1 不允許任何裂紋和分層存在。發(fā)現(xiàn)裂紋或分層時應(yīng)做好記錄。缺陷的處理按正文有關(guān)規(guī)定。3.2 檢查記錄包括下列項目:(1)受檢容器或工件名稱;(2)檢查部位;(3)使用探傷劑的名稱及方法,(4)檢查結(jié)果及缺陷處理結(jié)果;(5)檢查日期

12、。焊接缺陷及缺陷跡痕特征見表3表4注意事項（1）檢測人員應(yīng)按有關(guān)規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行培訓(xùn)，視力應(yīng)無色盲和色弱。（2）在使用購買的探傷液時，應(yīng)用同一廠家生產(chǎn)的同一系列的探傷液，不準(zhǔn)混合使用。（3）在清理被檢區(qū)域時，禁止用噴丸、拋丸清理方法。（4）檢測順序應(yīng)按照探傷液使用說明嚴(yán)格執(zhí)行。（5）在檢測時，檢測員應(yīng)做適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)（如戴塑料手套、眼鏡、口罩等）。34. 影響滲透探傷因素通常情況下,對于滲透探傷結(jié)果造成直接影響的因素較多,這主要是由于滲透探傷理論之中涉及到了大量的理論體系,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯,都可能會對最終的結(jié)果造成,例如滲透時間控制、工件溫度、油污等方面。下文主要針對工件溫度、油污侵潤堵塞等兩個

13、方面的主要因素進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討。4.1 溫度對滲透探傷的影響依據(jù)物體熱膨脹的原理來看,如果說針對工件表面進(jìn)行加溫操作,那么其工件之中所存在的缺陷,便會由于受熱膨脹的原因,其裂縫等開口擴(kuò)大,裂縫寬度直接增大之后便能夠切實有效的提升滲透劑在這一過程中所呈現(xiàn)出來的滲透性能,在這期間,微細(xì)裂縫等在執(zhí)行溫度處理操作之中的效果極為明顯。但是,必須要注意的一個問題在于,必須要對裂縫的寬度進(jìn)行控制,否則不僅無法起到探傷的效果,還會直接喪失掉毛細(xì)的作用。此外,利用微熱工件能夠極大的提升滲透劑的溫度,促使其滲透劑自身所具有的粘性下降,加大了流動的性能,使得滲透劑所具有的滲透性能得到極大的提升。能夠明顯看到的是

14、,氣體自身所具有的平均性能和溫度之間所存在的溫度有著較大的聯(lián)系,也就是和絕對溫度之間呈現(xiàn)出正比的關(guān)系。在工件內(nèi)部溫度持續(xù)提高的情況下,工件裂縫之中的氣體分子便會在這一過程中發(fā)生劇烈運動,并且內(nèi)部的氣壓也持續(xù)性的提高,相當(dāng)一部分氣體在溫度在這期間直接排出了裂縫之外。一旦溫度出現(xiàn)了降低,那么滲透液便會將使得裂縫開口完全封閉,同時,裂紋之內(nèi)的氣壓持續(xù)下降,并且導(dǎo)致了一定程度的負(fù)壓現(xiàn)象出現(xiàn),最大限度的提升了滲透劑所具有的滲透性能。所以,在進(jìn)行試樣的過程中,其溫度所帶來的影響對于滲透探傷的效果有著極大的影響,但是,如果說對于溫度的控制不嚴(yán)格,那么溫度在過低的情況下,又無法反映出探傷的精確性,從而影響到探

15、傷的實際結(jié)果。4.2 油污侵潤堵塞對滲透探傷的影響毛細(xì)現(xiàn)象是滲透探傷的物理基礎(chǔ),如果工件長時間處于油脂中,表面缺陷也可能侵入滲透力較弱的油脂,形成侵潤堵塞。通用的清理方法很難清除缺陷中的油脂,這必然會影響滲透劑的滲入,對探傷結(jié)果產(chǎn)生很大影響。此外,如果預(yù)清洗不當(dāng),工件表面殘存較多的洗液且時間又很長,也會滲入被檢缺陷中,若未被除干凈,也對滲透不利。極易導(dǎo)致最終的結(jié)果不精確,從而帶來誤導(dǎo)性的影響。4 5. 滲透探傷技術(shù)的展望研制新的滲透探傷劑,仍然是今后滲透探傷技術(shù)發(fā)展的主題。特別是研制開發(fā)無污染探傷劑和無公害的噴罐式噴霧劑,繼續(xù)用氟里昂作噴霧劑是無法接受的。研制新的滲透探傷器材,隨著工業(yè)生產(chǎn)中人

16、體工程學(xué)興起以及人們對工作環(huán)境舒適化的強(qiáng)烈愿望,使用方便、舒適的探傷器材是今后滲透探傷發(fā)展的一個重要目標(biāo)。計算機(jī)的應(yīng)用是無損檢測的一次革命,微機(jī)將使?jié)B透探傷全自動化得以實現(xiàn),特別是自動識別真假跡痕及缺陷跡痕的評定和分選,最大限度地減少隨機(jī)誤差和人為誤差,提高滲透探傷可靠性。滲透探傷理論涉及到零點幾微米寬缺陷內(nèi)毛細(xì)現(xiàn)象的極為復(fù)雜的過程,是急待解決的理論問題。毛細(xì)現(xiàn)象是分子間作用力的宏觀體現(xiàn),它利用諾維一斯托克斯層流方程式,而該方程式是在液體的宏觀間隙情況下得到的,僅適用于均勻介質(zhì)。當(dāng)間隙為零點幾微米時,液體很難視為均勻介質(zhì)了,因此,用基于諾維一斯托克斯層流方程式的毛細(xì)現(xiàn)象會有很大的偏差。56. 結(jié)語綜上所述,滲透探傷技術(shù)能夠切實有效的針對工件缺陷進(jìn)行探測,這對于工業(yè)的生產(chǎn)的質(zhì)量提升來說,有著極其重要的作用。但是,必須要針對其中所涉及到的幾個重要方面進(jìn)行全面的探討,防止探傷的結(jié)果受到直接影響,同時,還應(yīng)當(dāng)將大量的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)