滲透檢測方法及應(yīng)用

滲透檢測方法滲透檢測方法主要分為水洗型滲透檢測法、后乳化型滲透檢測法和溶劑去除型滲透檢測法。6．1水洗型滲透檢測法

水洗型滲透檢測法是廣泛使用的滲透檢測方法之一，它包括水洗型著色滲透檢測法及水洗型熒光滲透檢測法兩種，其檢測程序見圖6—1。

1．水洗型滲透檢測法適用的范圍

(1)靈敏度要求不高；(2)檢驗大體積或大面積的工件；(3)檢驗開口窄而深的缺陷；(4)檢驗表面很粗糙(例如砂型鑄造)的工件；(5)檢驗螺紋工件和帶有鍵槽的工件；工件的狀態(tài)不同，缺陷種類不同，所需滲透時間不同。實際滲透時間，需根據(jù)所用滲透劑型號，檢驗靈敏度要求或滲透劑制造廠推薦的滲透時間來具體制定；實際滲透時間還與滲透溫度有關(guān)，當(dāng)滲透溫度改變較大時，應(yīng)通過試驗確定。

不同的材料和不同的缺陷，不僅滲透時間不同，而且顯像時間也不同。水洗型滲透檢測法所用滲透劑為水洗型滲透劑。

一般不使用水懸浮式水溶解濕式顯像劑；對于著色法一般不用干式和自顯像，因為這兩種顯像方法均不能形成白色背景，對比度低，故靈敏度也較低。

2．水洗型滲透檢測法的優(yōu)缺點

(1)水洗型滲透檢測法的優(yōu)點1)表面多余的滲透劑可以直接用水去除，相對于后乳化型滲透檢測方法，具有操作簡便，檢驗費用低等優(yōu)點。2)檢測周期較其他方法短。能適應(yīng)絕大多數(shù)類型的缺陷檢測。如使用高靈敏度熒光滲透劑，可檢出很細(xì)微的缺陷。3)較適合于表面粗糙的工件檢測，也適用于螺紋類工件、窄縫和工件上的銷槽、盲孔內(nèi)缺陷等的檢測。(2)水洗型滲透檢測法的缺點1)靈敏度相對較低，對淺而寬的缺陷容易漏檢。2)重復(fù)檢測時，再現(xiàn)性差，故不宜在復(fù)檢的場合下使用。3)‘如清洗方法不當(dāng)，易造成過清洗，例如，水洗時間過長、水溫偏高或水壓過大，都可能會將缺陷中的滲透劑清洗掉，降低缺陷的檢出率。4)滲透劑的配方復(fù)雜。5)抗水污染的能力弱。特別是滲透劑中的含水量超過容水量時，會出現(xiàn)混濁、分離、沉淀及靈敏度下降等現(xiàn)象。6)酸的污染將影響檢測的靈敏度，尤其是酸和鉻酸鹽的影響很大。這是因為酸和鉻酸鹽在沒有水存在的情況下，不易與滲透劑的染料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但當(dāng)水存在時，易與染料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而水洗型滲透劑中含有乳化劑，易與水相混溶，故酸和鉻酸鹽對其影響較大。6．2后乳化型滲透檢測法

后乳化型滲透檢測法也是廣泛使用的滲透檢測方法之一。這種方法除了多一道乳化工序外，其余與水洗型滲透檢測程序完全一樣；這種方法也包括后乳化型著色滲透檢測法及后乳化型熒光滲透檢測法兩種。

1．后乳化型滲透檢測法適用范圍

(1)表面陽極化工件，鍍鉻工件及復(fù)查工件；(2)有更高檢測靈敏度要求的工件；(3)被酸或其他化學(xué)試劑污染的工件，而這些物質(zhì)會有害于水洗型滲透檢測劑；(4)檢驗開口淺而寬的缺陷；(5)被檢工件可能存在使用過程中被污物所污染的缺陷；(6)應(yīng)力或晶界腐蝕裂紋類缺陷(使用最高靈敏度滲透檢測劑)；(7)磨削裂紋缺陷；(8)靈敏度可控，以便在檢測出有害缺陷的同時，非有害缺陷不連續(xù)能夠被放過。后乳化型滲透檢測法也大量應(yīng)用于經(jīng)機加工的光潔工件的檢驗，例如，發(fā)電機的渦輪葉片、壓氣機葉片、渦輪盤及壓氣機盤等機加工工件的檢驗。這些工件在檢驗前最好能進行一次酸洗或堿洗，以去除工件表面約O．001～O．005mm的一薄層表面層金屬，使被機加工堵塞的缺陷重新露出。后乳化型滲透檢測法因乳化劑不同(親水型、親油型)而分為親水型后乳化滲透檢測法及親油型后乳化滲透檢測法兩種。親水型后乳化滲透檢測法的去除工序操作工藝為：預(yù)水洗’施加乳化劑一最終水洗一滴落余水。親油型后乳化滲透檢測法的去除工序操作工藝為：施加乳化劑一水洗一滴落余水。2．優(yōu)缺點(1)后乳化型滲透檢測法的優(yōu)點

1)具有較高的檢測靈敏度。這是因為滲透劑中不含乳化劑，有利于滲透劑滲入表面開口的缺陷中去。另一方面，滲透劑中染料的濃度高，顯示的熒光亮度(或顏色強度)比水洗型滲透劑高，故可發(fā)現(xiàn)更細(xì)微的缺陷。

2)能檢出淺而寬的表面開口缺陷。這是因為在嚴(yán)格控制乳化時間的情況下，已滲入到淺而寬的缺陷中去的滲透劑不被乳化，從而不會被清洗掉。3)因滲透劑不含乳化劑，故滲透速度快，滲透時問比水洗型要短4)抗污染能力強，不易受水、酸和鉻鹽的污染。后乳化型滲透劑中不含乳化劑，不吸收水分，水進入后，將沉于槽底，故水、酸和鉻鹽對它的污染影響小。5)重復(fù)檢驗的再現(xiàn)性好。這是因為后乳化型滲透劑不含乳化劑，第一次檢驗后，殘存在缺陷中的滲透劑可以用溶劑或三氯乙烯蒸氣清洗掉，因而在第二次檢驗時，不影響滲透劑的滲入，故缺陷能重復(fù)顯示。水洗型滲透劑中含有乳化劑，第一次檢驗后，只能清洗去滲透劑中的油基部分，乳化劑將殘留在缺陷中，妨礙滲透劑的第二次滲入。這也是水洗型滲透檢測法的再現(xiàn)性差的主要原因。6)滲透劑不含乳化劑，故溫度變化時，不會產(chǎn)生分離、沉淀和凝膠等現(xiàn)象。

(2)后乳化型滲透檢測法的缺點1)要進行單獨的乳化工序，故操作周期長，檢測費用大。2)必須嚴(yán)格控制乳化時間，才能保證檢驗靈敏度。3)要求工件表面有較低的粗糙度。如工件表面粗糙度較大或工件上存有凹槽、螺紋或拐角、鍵槽時，滲透劑不易被清洗掉。4)大型工件用后乳化滲透檢測法比較困難。6．3溶劑去除型滲透檢測法

溶劑去除型滲透檢測法是滲透檢測中應(yīng)用較廣的一種方法，它也包括溶劑去除型著色滲透檢測法及溶劑去除型熒光滲透檢測法兩種，其檢測程序見圖63。溶劑去除型滲透檢測適用于焊接件和表面光潔的工件，特別適用于大工件的局部檢測，也適用于非批量工件和現(xiàn)場檢測。工件檢測前的清洗和滲透劑的去除都應(yīng)采用同一種有機溶劑。溶劑去除型滲透檢測法所用滲透劑不是專用滲透劑，可以使用后乳化型滲透劑，也可以使用水洗型滲透劑。僅僅是因為去除方法不同，形成了不同的滲透檢測方法。溶劑去除型滲透檢測多采用非水基濕式顯像劑即溶劑懸浮顯像劑顯像，具有較高的檢驗靈敏度。(1)溶劑去除型著色檢測法的優(yōu)點

1)設(shè)備簡單。滲透劑、清洗劑和顯像劑一般裝在噴罐中使用，故攜帶方便，且不需要暗室和黑光燈。2)操作方便，對單個工件檢測速度快。3)適合于外場和大工件的局部檢測，配合返修或?qū)τ袘岩傻牟课唬呻S時進行局部檢測。4)可在沒有水、電的場合下進行檢測。5)缺陷污染對滲透檢測靈敏度的影響不像對熒光滲透檢測的影響那樣嚴(yán)重，工件上殘留的酸和堿對著色滲透劑的破壞不明顯。6)與溶劑懸浮型顯像劑配合使用，能檢出非常細(xì)小的開口缺陷。(2)溶劑去除型著色滲透檢測的缺點1)所用的材料多數(shù)是易燃和易揮發(fā)的，故不宜在開口槽中使用。2)相對于水洗型和后乳化型而言，不太適合于批量工件的連續(xù)檢測。3)不太適用于表面粗糙的工件檢測。特別是對吹砂的工件表面更難應(yīng)用。4)擦拭去除表面多余滲透劑時要細(xì)心，否則易將淺而寬的缺陷中的滲透劑洗掉，造成漏檢。6．5滲透檢測方法的選用

滲透檢測方法的選用，首先應(yīng)滿足檢測缺陷類型和靈敏度的要求。選用中，必須考慮被檢工件表面粗糙度、檢測批量大小和檢測現(xiàn)場的水源、電源等條件。此外，檢驗費用也是必須考慮的。不是所有的滲透檢測靈敏度級別、材料和工藝方法均適用于各種檢驗要求。靈敏度級別達到預(yù)期檢測目的即可，并不是靈敏度級別越高越好。相同條件下，熒光法比著色法有較高的檢測靈敏度。

對于細(xì)小裂紋，寬而淺裂紋，表面光潔的工件，宜選用后乳化型熒光法或后乳化型著色法，也可采用溶劑去除型熒光法。疲勞裂紋、磨削裂紋及其他微小裂紋的檢測，宜選用后乳化型熒光滲透檢測法或溶劑去除型熒光滲透檢測法。對于批量大的工件檢測，宜選用水洗型熒光法或水洗型著色法。大工件的局部檢測，宜選用溶劑去除型著色法或溶劑去除型熒光法。對于表面粗糙且檢測靈敏度要求低的工件，宜選用水洗型熒光法或水洗型著色法。檢測場所無電源、水源時，宜選用溶劑去除型著色法。滲透探傷方法的選擇細(xì)小缺陷、寬而淺的缺陷、表面光潔的零件后乳化型熒光法疲勞裂紋、磨削裂紋、微小裂紋后乳化型熒光法或溶劑去除熒光法小零件的批量生產(chǎn)水洗型熒光法或水洗型著色法大零件的局部檢測溶劑去除型著色法粗糙表面零件水洗型熒光法或水洗型著色法檢驗場所無電源暗室著色法

另外，選用合適的顯像方法，對保證檢測靈敏度很重要。比如光潔的工件表面，干粉顯像劑不能有效地吸附在工件表面上，因而不利于形成顯示，故采用濕式顯像比干粉顯像好；相反，粗糙的工件表面則適于采用干粉顯像。采用濕式顯像時，顯像劑可能會在拐角、孔洞、空腔、螺紋根部等部位積聚而掩蓋顯示。溶劑懸浮顯像劑對細(xì)微裂紋的顯示很有效，但對淺而寬的缺陷顯示效果則較差。若采用自顯像工藝，則應(yīng)經(jīng)過批準(zhǔn)，并使用專用的自顯像滲透劑。應(yīng)該注意：允許使用較高靈敏度等級的滲透劑代替較低靈敏度等級；反之，是不允許的，除非經(jīng)過批準(zhǔn)。鐵磁性材料表面缺陷的檢測，優(yōu)先選用磁粉檢測法。滲透探傷方法的選擇原則首先滿足檢驗靈敏度的要求零件批量大小、表面狀況和幾何形狀檢驗場所水源、電源、氣源和環(huán)境檢驗費用靈敏度達到預(yù)期檢測目的即可，不是靈敏度越高越好著色滲透探傷不適用干粉顯象和水溶解濕式顯象劑應(yīng)采用非水基濕顯象劑宇航產(chǎn)品不得使用著色法發(fā)電機零件維修只能用熒光滲透探傷法

第10章滲透檢測應(yīng)用10．1焊接件的滲透檢測

焊接技術(shù)在機械、石油、化工、冶金、鐵道、造船和宇航等領(lǐng)域已普遍采用，承壓設(shè)備結(jié)構(gòu)也主要采用焊接方法連接。焊縫中常見缺陷露出表面時可采用滲透檢測方法。任何缺陷對焊縫都有不同程度的危害，為了保證焊接件的質(zhì)量和安全運行，必須對焊接件進行無損檢測。特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范要求對承壓設(shè)備焊縫進行表面檢測，采用滲透檢測方法的對象主要有兩大類：一為承壓設(shè)備的角焊縫；二為非鐵磁性材料，如鋁合金、鈦合金和奧氏體不銹鋼等；值得注意的是，因攜帶和使用方便，對承壓設(shè)備現(xiàn)場檢測和大工件的局部檢測，多使用壓力噴罐施加滲透檢測劑，在對鈦合金或奧氏體鋼焊縫進行滲透檢測時，應(yīng)注意如下問題：目前噴罐內(nèi)大多使用氟利昂(即二氟二氯甲烷F-12)氣霧劑，如果噴罐內(nèi)含有一定水分，氟利昂就會溶解到滲透檢測劑中形成鹵酸，腐蝕鈦合金和奧氏體鋼焊縫；另外，氟利昂能與油脂以任意比例互相溶解，而滲透檢測劑配方中大量使用油脂(例如煤油、松節(jié)油等)及乳化劑等物質(zhì)，被檢工件表面也常有油脂，這樣，氟利昂中的鹵素也能進入滲透檢測劑中，同時進入被檢工件表面，能對工件產(chǎn)生腐蝕作用。很顯然，即使?jié)B透檢測劑中控制了鹵族元素的含量，如果不注意上述問題，這種控制也將失去實際意義。而滲透檢測劑配方中大量使用油脂(例如煤油、松節(jié)油等)及乳化劑等物質(zhì)，被檢工件表面也常有油脂，這樣，氟利昂中的鹵素也能進入滲透檢測劑中，同時進入被檢工件表面，能對工件產(chǎn)生腐蝕作用。很顯然，即使?jié)B透檢測劑中控制了鹵族元素的含量，如果不注意上述問題，這種控制也將失去實際意義。

10．1．1焊縫的滲透檢測

焊縫進行滲透檢測時，多采用溶劑去除型著色法，也可采用水洗型熒光法。在靈敏度等級符合要求時，也可采用水洗型著色法。10．1．2坡口的滲透檢測坡口常見缺陷是分層和裂紋。前者是軋制缺陷，分層平行于鋼板表面，一般分布在板厚中心附近。裂紋有兩種，一種是沿分層端部開裂的裂紋，方向大多平行于板面；另一種是火焰切割裂紋，無一定方向。由于坡口的表面比較光滑(如圖10—8所示)，可采用溶劑去除型著色法對其進行滲透檢測，可得到較高的靈敏度。因坡口面一般比較窄，所以檢測操作時可采用刷涂法施加檢測劑，以減少檢測劑的浪費和環(huán)境污染。10．1．3焊接過程中的滲透檢測焊接過程中有時需進行清根和層間檢測，對于焊縫清根可采用電弧氣刨法和砂輪打磨法。兩種方法都有局部過熱的情況，電弧氣刨法還有增碳產(chǎn)生裂紋的可能。所以，滲透檢測時應(yīng)注意這些部位。因清根面比較光滑，可采用溶劑去除型著色法進行檢測。某些焊接性能差的鋼種和厚鋼板要求每焊一層檢測一次，發(fā)現(xiàn)缺陷及時處理，保證焊縫的質(zhì)量。層間檢測時可采用溶劑去除型著色法，如果靈敏度滿足要求，也可采用水洗型著色法，操作時一定注意不規(guī)則的部位，不能漏掉缺陷也不能誤判缺陷，造成不必要的返修。

焊縫清根經(jīng)滲透檢測后，應(yīng)進行后清洗。多層焊焊縫，每層焊縫經(jīng)滲透檢測后的清洗尤為重要，必須處理干凈，否則，殘留在焊縫上的滲透檢測劑會影響隨后進行的焊接，可能會產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷。

10．2鑄件的滲透檢測10．2．1鑄件滲透檢測的特點鑄件是由熔融金屬澆鑄入鑄模，經(jīng)冷卻而形成的形狀符合需要的結(jié)構(gòu)件。鑄件中常發(fā)現(xiàn)的主要缺陷是氣孔、夾雜物、縮孔、疏松、冷隔、裂紋和白點。前幾種缺陷易產(chǎn)生于澆冒口及其下部截面最大部位和最后凝固的部位；而冷卻速度過快、幾何形狀復(fù)雜、截面變化大的鑄件易產(chǎn)生收縮裂紋；白點易產(chǎn)生于某些合金鑄件中。只有當(dāng)這些缺陷露出金屬表面時，滲透檢測才可以檢出。鑄件表面粗糙，形狀復(fù)雜，給滲透檢測的清理和去除工序帶來困難。為了克服這些困難，并保證足夠的靈敏度，常采用水洗型熒光滲透檢測方法。隨著鑄造技術(shù)的發(fā)展和鑄造水平的提高，有些鑄件表面狀態(tài)也很光滑，對重要鑄件，如渦輪葉片、航空部件和汽車等部件，其表面經(jīng)機加工比較光滑，可采用后乳化型滲透檢測方法檢測，以獲得更高靈敏度。

10．3鍛件的滲透檢測10．3．1鍛件滲透檢測的特點

鍛件是由可鍛金屬經(jīng)鍛壓、擠壓、熱軋、冷軋和爆炸成形等方法得到的。鍛件晶粒很細(xì)，且有方向性。鍛件經(jīng)鍛造加工形變后，原缺陷形態(tài)和性質(zhì)均會發(fā)生變化。例如夾雜、氣孔等體積性缺陷會變得平展細(xì)長，可能形成發(fā)紋，鑄坯的中心小孔，可能形成夾層，表面折皺可能形成折疊或裂紋等，鍛件中常見缺陷有縮孔、疏松、夾雜、分層、折疊和裂紋等，而且這些缺陷具有方向性，其方向一般與壓延方向垂直而與金屬流線方向平行。與鑄件相比，鍛件表面較為光潔，去除表面多余滲透劑較易操作；鍛件承載能力更高，缺陷更緊密細(xì)小。滲透檢測時，要求使用較高靈敏度的后乳化熒光滲透劑，滲透時間也較長；特別是一些重要部件，要求使用超高靈敏度的后乳化型熒光滲透劑，如發(fā)動機工件和航空航天用鍛造部件。

10．3．2鍛件滲透檢測程序1．預(yù)處理鍛件滲透檢測前一般進行機械加工，所以鍛件表面較為光潔。鍛件表面預(yù)清洗可采用清洗劑擦洗。如果油污較多，可采用三氯乙烯蒸氣清洗。如果鍛件表面氧化皮較多，則可采用機械方法清理，如砂輪打磨、拋光或超聲清洗，也可采用酸洗或堿洗等化學(xué)方法清洗。高強度鋼酸洗時，應(yīng)注意防止發(fā)生氫脆現(xiàn)象，酸洗后應(yīng)立即進行去氫處理。2．干燥可采用自然干燥也可采用加熱干燥，

3．滲透可采用噴罐直接將滲透劑噴灑在鍛件表面即可。4．去除5．干燥溶劑清洗時可采用自然干燥，水洗時，也可采用熱空氣吹干。6．顯像小型鍛件可采用浸埋法施加干粉顯像劑，還可將鍛件置于噴粉柜中噴粉。溶劑懸浮顯像劑可采用噴罐直接噴到鍛件表面。7．檢驗熒光滲透檢測時，