滲透探傷工藝

1、河南工程學(xué)院焊接檢驗(yàn)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(jí)： 材料成型及控制工程1142班 學(xué) 號(hào)： 201110617240 任課教師： ?，|瑋 2014年 11 月 19 日滲透探傷工藝摘要 滲透探傷是無(wú)損檢測(cè)常規(guī)檢驗(yàn)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(shí)際應(yīng)用，分析討論焊縫滲透探傷的工藝過(guò)程要點(diǎn)和探傷靈敏度的影響因素。關(guān)鍵字 滲透探傷 檢測(cè) 工藝 1.前言 滲透探傷是以物理學(xué)中液體對(duì)固體的潤(rùn)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(rùn)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(lái)，在顯示劑上便顯示出缺陷的跡痕，通過(guò)跡痕的觀察，對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)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(yàn)。形狀復(fù)雜的部件采用一次滲透探傷可做到全面檢驗(yàn)。下面就簡(jiǎn)介焊縫滲透探傷的方法、步驟和結(jié)果評(píng)定。1.1 潤(rùn)濕性能的重要性和評(píng)價(jià)指標(biāo)滲透劑的第一重要性能是潤(rùn)濕性能,其次才是其滲透性能

3、,因?yàn)闈?rùn)濕整個(gè)被檢工件表面是滲透劑滲進(jìn)未知開口缺陷的前提。評(píng)價(jià)潤(rùn)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(gè)表面張力(rS,rSL和rL)匯交平衡時(shí)(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(rùn)濕性能越好”。這個(gè)觀點(diǎn)錯(cuò)在似乎決定潤(rùn)濕性能的指標(biāo)僅是液體的表面張力。水能潤(rùn)濕玻璃,但不能潤(rùn)濕石蠟,然而水的表面張力 rL并無(wú)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(rùn)的工件一定,在液體中

4、加入了表面活性劑,此時(shí)rS無(wú)變化,rSL基本無(wú)變化,而rL卻明顯變小了,根據(jù)式(1)可知a變小,潤(rùn)濕性能變好。因此正確的敘述是,當(dāng)rS和rSL一定時(shí),液體表面張力rL減小,接觸角a減小,潤(rùn)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(shí),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(zhǎng)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(zhǎng)。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(lái),就是這個(gè)道理。用毛細(xì)理論來(lái)解釋顯像,是比較貼切的。盡管上面提到評(píng)價(jià)滲透能力時(shí),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(duì)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(gè)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(gè)前提符合絕大多數(shù)裂紋類缺陷(或稱線狀顯示)的實(shí)際情況。盡管上面提到評(píng)價(jià)

6、滲透能力時(shí),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(duì)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(gè)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(gè)前提符合絕大多數(shù)裂紋類缺陷(或稱線狀顯示)的實(shí)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(shí)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(lái)定量計(jì)算的。12.焊縫滲透探傷方法滲透探傷檢驗(yàn)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(shí)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(duì)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(duì)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(shí),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(guò)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(shí),噴嘴距受檢表面在20一3omm為宜,滲透劑必須潤(rùn)濕全部受檢表面,并保證足夠的滲透時(shí)間(一般為15一30分鐘)。若為探測(cè)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(shí)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(shí),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(guò)43oC。當(dāng)采用熒光滲透劑時(shí),對(duì)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(shí),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(duì)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(shí)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(shí),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(shí),即顯示出明亮的熒光圖象。必要時(shí)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(píng)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(shí)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(xiàng)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(xiàng)（1）檢測(cè)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(wú)色盲和色弱。（2）在使用購(gòu)買的探傷液時(shí)，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(shí)，禁止用噴丸、拋丸清理方法。（4）檢測(cè)順序應(yīng)按照探傷液使用說(shuō)明嚴(yán)格執(zhí)行。（5）在檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)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(duì)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(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò),都可能會(huì)對(duì)最終的結(jié)果造成,例如滲透時(shí)間控制、工件溫度、油污等方面。下文主要針對(duì)工件溫度、油污侵潤(rùn)堵塞等兩個(gè)

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(duì)滲透探傷的影響依據(jù)物體熱膨脹的原理來(lái)看,如果說(shuō)針對(duì)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(huì)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(shí)有效的提升滲透劑在這一過(guò)程中所呈現(xiàn)出來(lái)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(gè)問題在于,必須要對(duì)裂縫的寬度進(jìn)行控制,否則不僅無(wú)法起到探傷的效果,還會(huì)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(dòng)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(duì)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(huì)在這一過(guò)程中發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng),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(huì)將使得裂縫開口完全封閉,同時(shí),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(guò)程中,其溫度所帶來(lái)的影響對(duì)于滲透探傷的效果有著極大的影響,但是,如果說(shuō)對(duì)于溫度的控制不嚴(yán)格,那么溫度在過(guò)低的情況下,又無(wú)法反映出探傷的精確性,從而影響到探

15、傷的實(shí)際結(jié)果。4.2 油污侵潤(rùn)堵塞對(duì)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(zhǎng)時(shí)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(rùn)堵塞。通用的清理方法很難清除缺陷中的油脂,這必然會(huì)影響滲透劑的滲入,對(duì)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(shí)間又很長(zhǎng),也會(huì)滲入被檢缺陷中,若未被除干凈,也對(duì)滲透不利。極易導(dǎo)致最終的結(jié)果不精確,從而帶來(lái)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(wú)污染探傷劑和無(wú)公害的噴罐式噴霧劑,繼續(xù)用氟里昂作噴霧劑是無(wú)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(duì)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(gè)重要目標(biāo)。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用是無(wú)損檢測(cè)的一次革命,微機(jī)將使?jié)B透探傷全自動(dòng)化得以實(shí)現(xiàn),特別是自動(dòng)識(shí)別真假跡痕及缺陷跡痕的評(píng)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(diǎn)幾微米寬缺陷內(nèi)毛細(xì)現(xiàn)象的極為復(fù)雜的過(guò)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(diǎn)幾微米時(shí),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(huì)有很大的偏差。56. 結(jié)語(yǔ)綜上所述,滲透探傷技術(shù)能夠切實(shí)有效的針對(duì)工件缺陷進(jìn)行探測(cè),這對(duì)于工業(yè)的生產(chǎn)的質(zhì)量提升來(lái)說(shuō),有著極其重要的作用。但是,必須要針對(duì)其中所涉及到的幾個(gè)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(shí),還應(yīng)當(dāng)將大量的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)