滲透檢測(cè)原理及方法

5滲透檢測(cè)5-1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(lái)檢查缺陷，為在室外存放的鋼板，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。

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)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剩余滲透液。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來(lái)并加以顯示。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

B)

應(yīng)用面廣，可用于多種材料的表面檢測(cè)，而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)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

滲透檢測(cè)的局限性，主要是只能檢測(cè)開(kāi)口的表面缺陷，工序比較多，探傷靈敏度受人為因素的影響比較多。滲透檢測(cè)對(duì)各種材料的開(kāi)口式缺陷(如裂紋、氣孔、分層、夾雜物、折疊、熔合不良、泄漏等)都能進(jìn)行檢查。

特別是某些表面無(wú)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。但對(duì)工件表面粗糙度有一定要求，因?yàn)楸砻孢^(guò)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。(1)滲透滲透檢測(cè)用的滲透劑絕大部分為液體，故必須研究滲透過(guò)程中的毛細(xì)管現(xiàn)象、清洗剩余滲透液過(guò)程中的乳化現(xiàn)象、顯象過(guò)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。

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、缺陷的形狀和大小以及滲透液的粘度等因素。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)。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(guò)氣體、液體、固體交點(diǎn)，向液體表面所作切線之間的夾角(含液體部分)，如圖所示。圖中A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FS、氣體與液體之間FL以及固體與液體之間FSL

當(dāng)液滴處于平衡時(shí)，則可見(jiàn)，F(xiàn)S-FSL=FL時(shí)，則cosθ=1，θ=0o，此時(shí)液體在固體界面上完全潤(rùn)濕當(dāng)FS-FSL<FL時(shí)，則0<cosθ<1，90o>θ>0o，液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度隨θ的增大而減小當(dāng)θ≥90o時(shí)，液體在固體表面潤(rùn)濕不良式中FL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cosθ愈大即潤(rùn)濕角θ減小，液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度增加?？梢圆捎迷谝后w中加入表面活性劑來(lái)降低表面張力，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身有關(guān)，而且與被潤(rùn)濕的固體表面性質(zhì)有關(guān)。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)觀象若液體與毛細(xì)管壁之間接觸角θ小于90o，液體潤(rùn)濕管壁，管中液面為凹面，液體上升，如圖a如果θ=90o，不發(fā)生毛細(xì)上升或下降(圖b)。θ>90o，液體被壓低，不潤(rùn)濕，液面為凸面(圖c)

在毛細(xì)上升的情況下，液體沿管手上升是靠凹面上表面張力的分布使緊靠彎液面下的靜壓力下降，毛細(xì)管外部自由表面上的大氣壓力通過(guò)液體傳遞而把毛細(xì)管內(nèi)的液體上升。圖中清楚地顯示出了引起液體在毛細(xì)管內(nèi)上升的幾種力的情況。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)管的直徑成反比，可用下式計(jì)算式中α-液體表面張力系數(shù)，θ-液體潤(rùn)濕角，

d-細(xì)管直徑，ρ-液體密度，g-重力加速度

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。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。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式中d’-兩塊平行板之間的距離由此可見(jiàn)，在間距為d’

的平行板之間，其潤(rùn)濕液體的上升高度恰為直徑為d的細(xì)管內(nèi)同樣液體上升高度的1/2

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。對(duì)開(kāi)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。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。

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)，邊界層厚度為0.1μm時(shí)，液體層不能視為連續(xù)均勻的。

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)的流體動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象

B)

孔隙內(nèi)固-氣、固-液、氣-液三個(gè)界面張力必須與孔隙寬度無(wú)關(guān)因此，當(dāng)固體窄間隙的寬度小于0.1μm時(shí)，毛細(xì)作用大大減弱。

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，液體吸附在固體表面上，其厚度約為5×10-7cm，使液體滲透受到妨礙?？梢哉J(rèn)為0.1μm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。

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上剩余滲透液的清洗增加困難,所以非常粘的液體不宜用作滲透液。但粘度過(guò)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(4～10)×10-7m2/s(38℃時(shí))。(2)清洗完成滲透過(guò)程后，緊接著就是除液清洗過(guò)程，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。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的滲透液很困難。

在水中加入一些乳化劑，清洗就比較容易，因?yàn)橛退g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，水中表面活性劑的濃度不必過(guò)大，在0.02～0.4%左右。

在滲透檢測(cè)的除液清洗過(guò)程中，主要利用非離子型或陰離子型表面活性劑，這種表面活性劑又稱乳化劑，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。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。這種能力稱為滲透液在缺陷中的殘留性能。對(duì)于水洗型滲透液采用具有凝膠現(xiàn)象的非離子型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。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。

當(dāng)實(shí)際檢測(cè)中用水清洗時(shí)，由于缺陷(特別是裂紋)的開(kāi)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(kāi)口處，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大，因此，其粘度很小，很容易被水沖洗掉。

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。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被顯象膜吸附出來(lái)并擴(kuò)展成象，常用的破膠物質(zhì)有丙酮、乙醇等。(3)顯象顯象過(guò)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回滲到工件表面，這看起來(lái)似乎與前面講到的滲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(lái)，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。

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0.25～0.70μm，它比缺陷縫隙的開(kāi)口寬度要小得多。

當(dāng)這些粉末微粒覆蓋在缺陷縫隙上時(shí)，會(huì)形成非常細(xì)的無(wú)規(guī)則的毛細(xì)通道。已被顯象劑破膠的滲透液就會(huì)向粉末微?？p隙中滲透。這是因?yàn)橛擅?xì)觀象可知，毛細(xì)管的半徑愈小，則附加壓強(qiáng)愈大。因此，缺陷中的滲透液勢(shì)必會(huì)被顯象劑微粒充分吸附上來(lái)并加以擴(kuò)展，這樣，被檢工件表面上的微細(xì)缺陷得到放大顯示，使人眼容易看到。

使用顯象劑的缺點(diǎn)是

A)

由于滲透液在顯象劑中擴(kuò)展而放大顯示，必然引起分辨力的下降，使兩個(gè)互相靠近的缺陷難以分清

B)

滲透液在顯象劑中遷移的結(jié)果，必然沖淡了染料或熒光添加劑的濃度，影響檢測(cè)靈敏度

C)

如果顯象劑層厚超過(guò)某一最佳厚度，缺陷檢出的可能性必然下降。由于滲透檢測(cè)時(shí)滲透液的熒光與著色強(qiáng)度大小對(duì)檢測(cè)靈敏度影響比較大。因此，要求盡可能提高滲透液中染料或熒光物質(zhì)的濃度，以有利于缺陷的顯示。5-2滲透檢測(cè)方法5-2方法分類按滲透液中溶質(zhì)的不同，滲透檢測(cè)方法可分為熒光檢測(cè)法和著色(或稱染色)檢測(cè)法。這兩類方法按洗滌材料或洗滌材料施加時(shí)機(jī)的不同，又可分為水洗型滲透檢測(cè)法、后乳化型滲透檢測(cè)法和溶劑清洗型滲透檢測(cè)法三種。

其中水洗型還可分為水基型和自乳化型(也稱預(yù)乳化型)兩種。水基型以水為溶劑和滲透劑，自乳化型所用滲透液中預(yù)先含有乳化劑成分。乳化劑含量多少影響檢測(cè)靈敏度。兩者都直接用水清洗。后乳化型的滲透液中無(wú)乳化劑，因此在滲透后必須加一道乳化工序，即在工件表面施加乳化劑后才能用水清洗。溶劑型則不用乳化劑，而是直接用溶劑清洗工件表面。

上述各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和其適用范圍如表所示

熒光檢測(cè)法所用滲透液中含有熒光物質(zhì)，缺陷的觀察采用紫外線光源(也稱黑光燈)，使?jié)B入缺陷內(nèi)的熒光物質(zhì)激發(fā)出熒光，在暗室中觀察。著色滲透法所用滲透液中含有某些色澤鮮艷的染料，可在一般可見(jiàn)光條件下進(jìn)行觀察。一般情況下，熒光檢測(cè)的的靈敏度高于著色檢測(cè)，這是因?yàn)槿搜蹖?duì)黑色背襯中的亮點(diǎn)的分辨力高手對(duì)白色背襯中黑點(diǎn)的分辨率。此外，人眼對(duì)于各種顏色的感覺(jué)以黃綠色最為敏感，因此，紫外線照射能發(fā)出黃綠色熒光的物質(zhì)，最適用于熒光檢測(cè)。

從三種基本的滲透系統(tǒng)來(lái)看，應(yīng)根據(jù)被檢工件的表面狀態(tài)、缺陷性質(zhì)、受檢時(shí)間與地點(diǎn)以及工件大小不同進(jìn)行選擇。水洗型滲透系統(tǒng)檢測(cè)效率高，但容易造成滲透液被過(guò)洗面，降低檢測(cè)靈敏度度。滲透液去除程度和速度取決于工藝條件，如噴嘴特性。水壓、水溫、水洗時(shí)間、工件表面狀態(tài)以及所用滲透液本身的清洗性能等。

后乳化型滲透系統(tǒng)可以防止缺陷中的滲透液被過(guò)洗，因此，檢測(cè)靈敏度高。多了一道乳化工序，在乳化工序牛最重要湯是必須輕制乳化時(shí)間，做到只使工件表面上的滲透液被乳化，而應(yīng)防止缺陷內(nèi)的滲透液被乳化。后乳化型滲透系統(tǒng)雖然檢測(cè)靈敏度比水洗型高，但它的檢測(cè)效率比較低和成本比較高。

溶劑清洗型滲透系統(tǒng)一般適用于大型工件的局部檢測(cè)或場(chǎng)檢測(cè)，它的操作工序與水洗型類似也要防止過(guò)度清洗掉缺陷中的滲透液。選擇滲透檢測(cè)方法和類型的依據(jù)時(shí)，除了工件大小、形狀以及被檢工件的數(shù)量等因素外，最重要的是靈敏度高低和費(fèi)用大小。一般來(lái)說(shuō)，靈敏度愈高費(fèi)用愈大。

下面是前面提到的6種滲透檢測(cè)系統(tǒng)按靈敏度和費(fèi)用逐漸減小的排列順序

A)

后乳化型熒光檢測(cè)

B)

溶劑去除型熒光檢測(cè)

C)

水洗型熒光檢測(cè)

D)

后乳化型著色檢測(cè)

E)

溶劑去除型著色檢測(cè)

F)

水洗型著色檢測(cè)

后乳化型熒光滲透檢測(cè)方法在所有滲透檢測(cè)方法中靈敏度最高，這種方法能發(fā)現(xiàn)寬而淺的缺陷和緊密的裂紋。滲透時(shí)間短，適合于工作量大的檢測(cè)，缺點(diǎn)是增加乳化工序費(fèi)用，以及需在黑光下檢測(cè)。

溶劑去除型滲透檢測(cè)方法除了多余滲透液是用溶劑去除外，其它均與后乳化方法類似。這種方法特別推薦用于局部檢測(cè)或用水不方便的地方。其檢測(cè)靈敏度比水洗法高。但由于施加溶劑要特別小心且需增加時(shí)間，常妨礙這種方法的應(yīng)用。

水洗型熒光滲透檢測(cè)法在熒光方法中檢測(cè)速度最快并且是可靠而相當(dāng)經(jīng)濟(jì)。它既適用于小件也適用于大件，并能很好地適用于粗糙的表面和難于檢測(cè)的區(qū)域，如螺紋和鍵槽部位。

由于它的檢測(cè)靈敏度低于上面所述的兩種方法，因此不能發(fā)現(xiàn)開(kāi)口淺的缺陷，也難于發(fā)現(xiàn)非常緊密的裂紋。還存在除液時(shí)被過(guò)洗的危險(xiǎn)。當(dāng)要求靈敏度高于水洗型著色檢測(cè)，應(yīng)采用后乳化型著色檢測(cè)法。但增加的乳化工序必然提高檢測(cè)費(fèi)用。著色滲透檢測(cè)法不需要黑光燈。

溶劑清洗型著色檢測(cè)法具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，所有必須的配料都是可攜帶的，使用場(chǎng)所不受限制，既可在生產(chǎn)車間使用又可在外場(chǎng)使用。但是由于滲透劑去除問(wèn)題，這種方法通常只限于作抽樣檢測(cè)或者限于在工件尺寸和檢測(cè)場(chǎng)所不允許使用其它方法的情況下使用。水洗型著色檢測(cè)是所有滲透檢測(cè)技術(shù)中速度最快和最簡(jiǎn)單的方法，但靈敏度最低。因此，當(dāng)檢測(cè)靈敏度要求不高時(shí)，這種方法最實(shí)用。5-2-2影響因素滲透檢測(cè)所能發(fā)現(xiàn)缺陷的能力，一方面取決于檢測(cè)劑性能的優(yōu)劣。此外，也取決于操作方法的正確與否，需要研究各工序的影響因素。(1)預(yù)清洗如果不充分去除工件表面的污染，將可能漏檢某些缺陷，這是因?yàn)?/p>

A)

滲透劑不能滲入缺陷中去

B)

滲透劑可能與缺陷中已有的污染起反應(yīng)，使其失去發(fā)現(xiàn)缺陷的能力

C)

緊靠缺陷周圍表面保留有足夠的滲透劑，會(huì)遮蓋真正的缺陷顯示

所有的涂層如漆層、鍍層或噴涂層，必須在進(jìn)行滲透檢測(cè)前去除。如果沒(méi)有很好的預(yù)清洗，滲透劑滲入殘留的漆層、陶瓷涂層、噴涂層、熱處理或焊接造成的氧化皮等將會(huì)產(chǎn)生假的缺陷顯示。

清洗方法通常可分為化學(xué)法、機(jī)械法，溶劑法或幾種方法的組合。典型的化學(xué)清洗法包括酸或堿清洗、酸蝕、化學(xué)浸蝕和熔鹽槽清洗。機(jī)械清洗法包括滾筒清理、濕吹砂、干吹砂、鋼絲刷刷、高壓水或蒸汽和超聲波清洗等。盡管水澆、溶劑噴洗、溶劑擦除方法等都廣泛采用，但最常采用的方法是蒸汽除油。蒸汽與洗滌劑聯(lián)合使用，超聲波清洗與洗滌劑或溶劑聯(lián)合使用等也都適用于一定場(chǎng)合。機(jī)械方法

A)

滾筒磨蝕，去除輕微的氧化皮、毛刺、焊劑、硬釬焊斷流、銹斑、鑄?；蛐咀硬牧稀２灰糜谲浗饘偕?，如鋁、鎂或鈦

B)

干吹砂，去除輕微的或重的氧化皮，焊劑、斷流、銹斑、鑄?；颍恍咀硬牧?，噴涂層、積碳，概括地說(shuō)，任何易碎的沉積物。設(shè)備可以是固定的或手提式的

C)

濕吹砂，和干吹砂一樣，沉積物是輕微的，要求有更好的表面和更好的尺寸控制D)

鋼絲刷刷，去除輕微的氧化皮、焊劑和斷流高壓水和蒸汽，通常與堿性清洗劑或洗滌劑一起使用，特別用于去除加工車間的污物如切削油、拋光劑、油脂、鐵屑、電火花加工的沉淀物等。必須保持表面光潔度時(shí)，是一種經(jīng)濟(jì)的清洗方法

E)

超聲波清洗，通常與洗滌劑和水或與溶劑一起使用，用于從大批量的小零件上去除粘附的車間污物化學(xué)方法

F)

堿洗，去除硬釬焊斷流、銹斑、氧化皮、油脂、拋光劑、積碳，通常用寸：手工操作勞動(dòng)量大的大工件土。也用于鋁合金包鋁層的去除

G)

酸洗，強(qiáng)的酸液用于去除嚴(yán)重的氧化皮；中等強(qiáng)度的酸液用于去除輕微的氧化皮，弱的(浸蝕)酸液用于清洗輕微污染的金屬(2)滲透滲透處理根據(jù)不同條件可采用液浸法、噴灑法、涂刷法或靜電噴涂法等。液浸法的滲透比較充分，速度較快，適用于檢測(cè)批量較大的小型工件。噴灑法和涂刷法適用于大型工件或焊接件的局部檢測(cè)，用噴灑法時(shí)因霧狀滲透液容易污染工作環(huán)境，應(yīng)采取必要的通風(fēng)和防火措施。

靜壓噴涂法利用靜吸引力吸附滲透液，因此，滲透作用和利用率都比較好，適用于大型工灃或批量較大工件的滲透處理。滲透需要一定時(shí)間，它隨缺陷大小、深度、形狀和性質(zhì)而不同，還與滲透液種類、性質(zhì)、工件的材質(zhì)和滲透溫度等有關(guān)。當(dāng)對(duì)工件有較高檢測(cè)要求時(shí)，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)滲透時(shí)間以便充分發(fā)觀缺陷。

當(dāng)然滲透時(shí)間過(guò)長(zhǎng)不但降低生產(chǎn)效率，而且工件表面滲透液懂得渾發(fā)和沉積，必然增加清洗處理的困難。另外，隨著溶劑的揮發(fā)，容易造成滲透液改變成分，不利于滲透液的重復(fù)使謾按檢測(cè)方法、工件材質(zhì)和缺陷性質(zhì)不同，所需的滲透時(shí)間一般為2～30min，平均約為15min

滲透時(shí)間還取決于溫度，規(guī)范要求，被檢部件和滲透液的溫變應(yīng)在15～50℃之間。溫度愈高滲透速度愈快，但溫度過(guò)高會(huì)使?jié)B透液揮發(fā)，以致使檢測(cè)無(wú)法進(jìn)行。溫度太低則必須延長(zhǎng)滲透時(shí)間或因滲透液粘度過(guò)大不能滲入缺陷而無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。

滲透過(guò)程完成后，為便于乳化和清洗應(yīng)進(jìn)行排液處理，使工件表面剩余的滲透液流回槽中。為使被檢工件表面殘留滲透液層厚薄均勻，一般工件的排液時(shí)間為0.5～5min(3)乳化與清洗乳化處理不但有利于表面剩余滲透液的清除，而且由于非離子型乳化劑的膠凝，使已滲入缺陷內(nèi)的滲透液不會(huì)被沖掉，保證了檢測(cè)的靈敏度。乳化劑根據(jù)其粘度、濃度、化學(xué)成分及工件表面粗糙度不同，可在幾秒鐘到幾分鐘內(nèi)起作用。不同乳化劑的具體乳化時(shí)間根據(jù)制造廠推薦或由試驗(yàn)決定。

乳化劑有油基和水基兩種，油基乳化劑通過(guò)擴(kuò)散起作用，水基乳化劑是靠?jī)艋饔脧墓ぜ砻嬷脫Q多余的滲透劑而起作用。必須盡可能快地對(duì)工件所有需檢測(cè)的部位涂覆乳化劑，常用的乳化時(shí)間是15s到3min

乳化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，乳化劑可能與缺陷中的滲透液相互作用，因而被清洗掉而降低檢測(cè)靈敏度。乳化時(shí)間過(guò)短時(shí)，則因乳化不足而不能把工件表面的滲透液全部清洗掉，從而使本底色澤增加，降低了顯示缺陷的對(duì)比度。

工件乳化后進(jìn)行清洗處理，必須正確掌握洗滌的程度，水洗時(shí)最好采用具有適當(dāng)壓力的淋浴流水，水溫在15～40℃，水壓為0.15～0.3MPa

溶劑清洗法是直接通過(guò)溶劑溶解工件表面多余滲透劑，有兩種類型即可燃型與不可燃型?？扇夹颓逑磩┎缓u素，但有著火的危險(xiǎn)。不可燃型通常包含鹵索，雖不會(huì)著火但有毒。溶劑清洗法，最好采用噴罐，否則不易掌握。(4)顯示清洗干燥后即可進(jìn)行顯象處理，按所涂顯象物質(zhì)的不同，有干式、濕式和靜電噴涂顯象法等。顯象劑的采用是為了提高可見(jiàn)度，盡量把可能被漏檢的、不清晰的顯示變得明顯可見(jiàn)，同時(shí)也能縮短檢測(cè)時(shí)間。顯象劑應(yīng)具有下列功能

A)

能將缺陷中的滲透液盡可能吸出來(lái)

B)

提供了滲透劑擴(kuò)展的襯底

C)

能提供一個(gè)與缺陷有良好對(duì)比的本底，同時(shí)能遮住工件表面本身不良的襯底

D)

能起到清除缺陷中殘余滲透劑的作用，這對(duì)有些情況很重要，例如，若在焊接裂紋中殘留滲透劑，在補(bǔ)焊時(shí)就會(huì)引起麻煩

干式顯象法用干燥的白色微細(xì)粉末作為顯象材料，廣泛用于熒光檢測(cè)，極少用于著色檢測(cè)。理想的干顯象粉應(yīng)是輕質(zhì)、松散、容易噴灑、能在干燥的工件表面上形成薄膜的一定粒度的混合物，干顯象粉的成分和顏色不應(yīng)吸收黑光。干式顯象的缺點(diǎn)是空氣中到處漂浮著干粉，應(yīng)盡可能把操作室密閉起來(lái)。

濕式顯象法所用顯象液由水、白色粉末、糊精和少量表面活性劑按一定比例組成的懸濁液，與水洗型滲透液組合使用，適用于檢查批量較大的中小型工件，也可以用容易揮發(fā)的有機(jī)溶劑和白色粉末組成的速干式顯象劑。靜電噴涂顯象法，一般與速干式顯象液配合使用，適用于大型工件的顯象。

顯象時(shí)間隨顯象方式的不同而有差異，干式顯象法通常為滲透時(shí)間的一半，一般為3～5min，濕式顯象法需要干燥，一般為5～10mmin

顯象時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成較寬、較深缺陷的對(duì)應(yīng)顯示混亂及痕跡過(guò)寬。若要顯示工件上更為微細(xì)的表面缺陷，可以適當(dāng)延長(zhǎng)顯象時(shí)間，但不宜過(guò)長(zhǎng)。

在干燥處理的程序上，干式顯象和濕式顯象也不相同。干式顯象應(yīng)在噴灑顯象粉之前，使表面干燥，干燥溫度視工件大小，厚薄不同，在30～50℃之間，不宜過(guò)高，以防缺陷中滲透液蒸發(fā)過(guò)多而不能顯示缺陷。濕式顯象則是在工件上噴涂顯象液之后再進(jìn)行干燥處理，目的是加速顯象液中水分蒸發(fā)，使缺陷內(nèi)滲透液容易被顯象薄膜吸附，干燥溫度比較高，大致在70～90℃之間。

因此，濕式顯象時(shí)間可以縮短，這是因?yàn)槿毕葜械臐B透劑由于烘干溫度高，會(huì)加快滲出到工件表面上來(lái)，而且顯示膜早巳具備，只需經(jīng)過(guò)很短時(shí)間就可對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)。此時(shí)，大缺陷中的滲透液還沒(méi)有來(lái)得及大量滲出來(lái)，因此缺陷顯示的清晰度良好。

對(duì)處于高溫工作狀態(tài)或工作應(yīng)力較大的工件進(jìn)行滲透檢測(cè)時(shí)，可采用應(yīng)力熒光滲透檢測(cè)法。這就是一方面將被檢工件加載，使它處于相當(dāng)于工作時(shí)承受載荷的應(yīng)力狀態(tài)。另一方面，同時(shí)對(duì)被檢工件進(jìn)行滲透處理，這時(shí)工件表面的微細(xì)裂紋在應(yīng)力狀態(tài)下容易被滲透液滲入，從而有利于提高檢測(cè)靈敏度。

熒光滲透檢測(cè)時(shí)，工件經(jīng)滲透和清洗后，不再施加顯象劑，而是直接觀察缺陷痕跡，這種檢測(cè)方法也稱為無(wú)顯象處理滲透檢測(cè)法。但只適用于高輝度的熒光滲透檢測(cè)法，而不適用于著色滲透檢測(cè)法。這是因?yàn)榍罢呒词篃o(wú)顯象膜作背襯，已滲入缺陷中的熒光液在暗室中用紫外線照射后也會(huì)有清晰的熒光顯示。而后者若無(wú)白色顯象膜作背襯，則缺陷處的紅色痕跡就不醒目，不僅容易漏檢，而且也可能造成誤判。

這種無(wú)顯象處理的熒光滲透檢測(cè)方法主要適用于兩種情況。一種是用于某些自乳化熒光滲透檢測(cè)，特別是當(dāng)該類滲透液中混入水后，不用顯象處理可以避免已滲入缺陷中的熒光滲透液流失。另一種是用于所謂閃爍法熒光滲透檢測(cè)，這種閃爍法熒光滲透檢測(cè)適用于某些工件的疲勞裂紋和熱疲勞裂紋。

由于這些裂紋往往接合緊密或縫隙中充填有氧化物、腐蝕物或兩者兼而有之：使熒光滲透液難以滲入。而當(dāng)對(duì)被檢工件施加載荷(彎曲或扭轉(zhuǎn))時(shí)，可使缺陷的縫隙增大，有利于滲透液的滲入，然后去除載荷進(jìn)行清洗。由于載荷的應(yīng)力作用，在紫外線照射下進(jìn)行觀察時(shí)，熒光痕跡將有一種特有的“閃爍”之感，這將有利于檢測(cè)工作者在觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。5-2-3滲透檢測(cè)用設(shè)備除熒光滲透檢測(cè)所用紫外線(黑光)光源外，對(duì)于滲透檢測(cè)來(lái)說(shuō)沒(méi)有什么特殊的專用設(shè)備。但這種看法僅在下列情況下才是正確的，例如只檢測(cè)少數(shù)幾個(gè)工件、大型工件的局部檢查、靈敏度要求不高以及外場(chǎng)檢查等。實(shí)際上在多數(shù)情況下，最好是在專用設(shè)備上進(jìn)行滲透檢測(cè)。典型的水洗型熒光滲透檢測(cè)系統(tǒng)成套設(shè)備包括七個(gè)工位，施加滲透劑、滴落多余的滲透劑、水洗、在紫外線下檢查清洗效果、干燥、施加顯象劑、最后在紫外線下檢查缺陷，如圖所示

若是用于后乳化型檢測(cè)系統(tǒng)，則可在滲透液滴落之后、水洗之前，增加一個(gè)工位，給工件涂上一層乳化劑。對(duì)批量不大的檢測(cè)，特別是外場(chǎng)檢測(cè)，通常采用輕便型設(shè)備。一套輕便型設(shè)備實(shí)際上只是包括幾個(gè)分別裝有預(yù)清洗劑、滲透劑和顯象劑的壓力噴罐。熒光檢測(cè)系統(tǒng)還包括有一臺(tái)供檢查用的小型手提式紫外線燈。5-2-4靈敏度試片目前用得最多的評(píng)價(jià)滲透液性能的方法是用人工缺陷試片進(jìn)行檢測(cè)，以人工能發(fā)現(xiàn)的缺陷縫隙寬度和深度的數(shù)量級(jí)的大小作為靈敏度標(biāo)志。除人工缺陷試片測(cè)定滲透檢測(cè)靈敏度外，還可用下述指標(biāo)來(lái)衡量：A)毛細(xì)管爬高，B)著色滲透液的色深和熒光滲透液的熒光強(qiáng)度，C)滲透液在金屬表面的擴(kuò)散長(zhǎng)度，D)滲透液的粘度。為了確保檢測(cè)結(jié)果的充分可靠，應(yīng)對(duì)檢測(cè)液的性能和操作方法經(jīng)常進(jìn)行鑒別，靈敏度試片就是這種鑒別用的工具。

因?yàn)榈侥壳盀橹?，滲透檢測(cè)還沒(méi)有一套定量的評(píng)價(jià)方法，實(shí)際上經(jīng)常是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作。盡管檢測(cè)用材料出廠之前都進(jìn)行過(guò)有關(guān)理化性能的測(cè)試，但這些性能參數(shù)與檢測(cè)用材料應(yīng)能達(dá)到的檢測(cè)靈敏度之間也沒(méi)有明確的定量關(guān)系。因此，每一次檢測(cè)操作最終所能達(dá)到的檢測(cè)靈敏度究竟如何是不清楚的，很難對(duì)操作者的技術(shù)水平作出客觀評(píng)價(jià)。

從目前所用的檢測(cè)材料和檢測(cè)方法的來(lái)看，超高靈敏度檢測(cè)已能清晰顯示寬0.5μm、深10μm左右，長(zhǎng)度在1mm以下的微細(xì)裂紋。一般中高靈敏度檢測(cè)劑按要求使用時(shí)也能發(fā)現(xiàn)寬度在lμm以上的細(xì)裂紋。因此，目前對(duì)滲透檢測(cè)用靈敏度試片，其工作面上至少要有寬度小于1μm微細(xì)裂紋存在，且其深度也不允許過(guò)大。

鋁合金對(duì)比試塊是國(guó)際上最通用的滲透檢測(cè)用試塊，試塊外形尺寸為75×50×8(mm)，材料為L(zhǎng)Yl2硬鋁。鋁合金對(duì)比試塊的用途比較廣：A)用作檢測(cè)劑靈敏度對(duì)比試驗(yàn)，B)用于檢查探傷操作是否恰當(dāng)，工藝參數(shù)是否合理，C)用于檢查熒光滲透液的老化性。目前市場(chǎng)上供應(yīng)的鋁試塊表面往往過(guò)于粗糙，而且它的裂紋一般過(guò)大，裂紋的花紋和寬度分布也不理想。

不銹鋼鍍鉻輻射裂紋試塊，也是國(guó)際上比較常用的滲透檢測(cè)用試塊，它常用來(lái)作為滲透檢測(cè)隨班檢查用試塊，以檢查工件材料、設(shè)備狀態(tài)與人員操作水平是否正常。上述兩種試塊使用時(shí)的關(guān)鍵是在每次使用后，在施加新的檢測(cè)劑或改換工藝條件重做之前，試片是否得到徹底清洗。一般，在短時(shí)間內(nèi)徹底清洗試片比較困難，這方面，鋁合金試塊的清洗要容易一些。

但不銹鋼鍍鉻試片的裂紋間隙不容易被腐蝕，因此它的使用壽命比較長(zhǎng)。美國(guó)波音公司采用一種所謂5點(diǎn)式綜合試塊(PSM-5)，基體是一塊150×100(mm)的銹銅薄片，工作面上一半涂硬鉻，另一半經(jīng)吹砂處理。由于它在反映檢測(cè)靈敏度的同時(shí)還能反映檢測(cè)劑的清洗性能，因此稱為綜合試塊。

在這種試塊的鍍鉻面上有5組輻射裂紋，與常見(jiàn)三點(diǎn)式試塊不同的是其裂紋直徑較小。用超高靈敏度檢測(cè)劑時(shí)可顯示5組裂紋，用高靈敏度檢測(cè)劑可顯示4組(偶爾5組)裂紋，而當(dāng)用中靈敏度檢測(cè)劑時(shí)則只顯示3組裂紋。然而滲透檢測(cè)用靈敏度試塊在重復(fù)使用時(shí)，必須加以清洗處理，把已滲入缺陷中的滲透液等夾雜物盡可能地被全部清洗干凈。

試塊的常用清洗方法有下列兩種

A)

煮法，把試塊浸在盛有水的燒杯中，然后加熱煮沸半小時(shí)，當(dāng)缺陷中的夾雜物基本被除凈后，再把試塊烘干。

B)

溶劑浸泡法，將試塊浸泡在溶劑中，保持一定時(shí)間。這種溶劑應(yīng)根據(jù)檢測(cè)劑配方進(jìn)行選擇，一般常選用丙酮。5-2-5檢測(cè)用材料著色檢測(cè)液的基本組成為染料、溶劑，滲透劑以及多種用于改善液體性能的附加成分。在實(shí)際配方中，一種化學(xué)試劑往往同時(shí)可以起幾種作用。在不少配方中滲透劑往往就是染料的溶劑，常用染料溶劑和滲透劑有煤油、松節(jié)油、苯、乙醇、水楊酸甲酯、水楊酸異戊酯、α-溴化萘等。

常用的著色染料大多為油溶性染料，如蘇丹紅、燭紅、油溶紅、熒光紅、剛果紅等。其中尤以蘇丹Ⅳ使用最廣。熒光滲透液的基本成分由熒光物質(zhì)、溶劑、滲透劑和附加成分組成。常用的熒光物質(zhì)的顏色是淺藍(lán)色和黃綠色。

常用清洗劑的組成為乙醇、丙酮、油酸和各種表面活性物質(zhì)，然后再用熱水沖洗，清洗時(shí)洗滌水的溫度一般不超過(guò)40℃

當(dāng)溫度超過(guò)40℃時(shí)，缺陷中的滲透液有被洗去的危險(xiǎn)，水的壓力至少應(yīng)為200Pa，但一般不超過(guò)350Pa

此外，滲透檢測(cè)通常還需要預(yù)清洗，預(yù)清洗(或稱表面準(zhǔn)備)對(duì)檢測(cè)靈敏度有很大影響，預(yù)清洗采用的材料，在工廠生產(chǎn)中大多數(shù)是三氯乙烯蒸汽和汽油。

三氯乙烯的溶油能力在常溫下比汽油大4倍，在50℃時(shí)大7倍，這種溶劑的沸點(diǎn)為87℃，容易進(jìn)行蒸汽除油。三氯乙烯除油過(guò)程是當(dāng)其沸騰后變成蒸汽，蒸汽遇到工件后冷凝，而將工件上的油污溶解掉，當(dāng)工件溫度達(dá)到三氯乙烯沸點(diǎn)時(shí)，蒸汽便不在工件上冷凝，此時(shí)除油過(guò)程結(jié)束。

三氯乙烯在使用過(guò)程中受熱、光、氧的作用易分解呈酸性，在使用中要經(jīng)常測(cè)量酸度值，避免三氯乙烯變酸而腐蝕工件。三氯乙烯蒸汽有麻醉作用，應(yīng)避免吸入人體。鈦合金則不宜用三氯乙烯除油，否則容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。工件從三氯乙烯除油槽中取出后，需待冷卻到