液化气半挂车渗透检测技术

　　JB 4730 标准 比较系统地叙述了非多孔性金属材料或非金属材料制压力容器表面开口缺陷渗透检测的工艺方法及检测结果的质量分级。沧州欧谱至于不同压力容器应采用的渗透检测工艺方法及质量等级则要遵循相关法规及产品标准的有关规定。

　　1 渗透检测方法的分类

　　(1) 按去除溶剂类型分类 可分为卤族类、非卤族类及特殊应用类溶剂去除剂三类。

　　(2) 按渗透液的去除方法分类 可分为可水洗性、亲油性后乳化、亲水性后乳化及溶剂性去除型渗透检测法四类。 (3) 按显像剂类型分类 可分为干粉、水溶性、水悬浮性、非水湿、特殊应用显像剂及自显像剂六类。

　　(4) 按渗透检测灵敏度等级分类 可分为很低、低级、中级、高级及超高级灵敏度五类。

　　(5) 按渗透液所含染料成分分类 可分为荧光、着色及荧光着色渗透检测法三类。

　　2 渗透检测的适用范围

　　渗透检测可有效地应用于检验非多孔性的金属与非金属材料。渗透检测应用于粉末冶金类制品检验时,要注意区分粉末冶金类制品究竟是松孔类制品还是致密类制品,如果是致密类制品,就可以使用常规渗透检测方法进行检测。

　　3 渗透检测材料

　　渗透检测材料包括由生产厂家推荐的实用的渗透液、乳化剂、溶剂去除剂和显像剂。不同生产厂家生产的渗透检测材料不得交叉使用。渗透检测应用于奥氏体及钛合金液化气运输槽车时,要注意控制渗透检测材料中氯及氟等卤族元素的含量;应用于镍基合金液化气运输槽车时,要注意控制渗透检测材料中硫元素的含量。

　　渗透检测应用于某些橡胶及塑料制品时,要注意渗透检测材料与这些橡胶及塑料制品的相容性。乳化剂分亲水性与亲油性两种,并以此有亲水性与亲油性后乳化渗透检测法之分。亲油性乳化剂根据不同的扩散速度分为快作用型及慢作用型两种,它与化学成分及粘度有关;亲油性乳化剂通常按供应状态使用。亲水性后乳化剂实质是一种洗涤剂,通常按浓缩状态供应,用水稀释后使用。溶剂去除剂可分为卤化型与非卤化型两类。非卤化型溶剂去除剂中,氯及氟等卤族元素的含量受到严格控制, 可用于奥氏体及钛合金材料的清洗。

　　4 渗透检测的操作要点

　　(1) 液化气罐车渗透检测的适宜温度范围为 10～40 ℃。如果在实际检测过程中,受检区域温度超出以上范围,则应通过对比试验,确定在实际温度条件下进行渗透检测的有效性。

　　(2) 渗透检测工艺能否成功,很大程度上取决于受检焊接接头表面及缺陷表面是否有干扰渗透检测的固体或液体污染物。例如清洗液化气槽车受检焊接接头部位时所产生的残留物会妨碍渗透液对缺陷的渗入,若残留物是强碱、强酸或铬酸等,则可能与渗透液发生有害反应,从而降低渗透检测的灵敏度。因此应彻底清除零件受检表面的固体液体污染物。

　　(3) 喷砂、喷丸或磨削等加工工艺有可能导致受检表面缺陷开口的封闭,或产生掩盖缺陷的显示迹痕,可采用浸蚀方法处理上述表面。

　　(4) 采用静电喷涂法施加渗透液,可以避免过量的渗透液堆积在液化气运输半挂车受检零件上,并防止渗透液进入空心孔通道,避免在检验时引起严重的渗出问题。

　　(5) 去除受检表面的多余渗透液时应避免出现去除过度现象。

　　对于后乳化渗透检测法而言,必须防止过度乳化,残留在缺陷中的渗透液一般不受过度清洗的影响。亲油性乳化剂只能用浸涂法或浇涂法施加,不能用刷涂法或喷涂法施加。亲水性乳化剂只能用浸涂法、浇涂法或喷涂法施加,不能用刷涂法施加。

　　对于可水洗性渗透检测法而言,应防止过度清洗。

　　对于溶剂去除型渗透检测法而言,必须避免使用过量的溶剂,更不允许使用溶剂冲洗受检表面。为避免出现去除过度现象,对于荧光渗透检测法而言,应在黑光灯监视下进行去除操作;对于着色渗透检测法而言,应在白光灯监视下进行去除操作。

　　(6) 最好使用恒温控制的热风循环式干燥箱进行干燥处理。干燥温度≯℃70 ,干燥时间≯30min ,否则,检验灵敏度将受到损伤。

　　(7) 常使用喷涂法施加溶剂悬浮湿式显像剂。不要采用浸涂法或浇涂法施加溶剂悬浮湿式显像剂,否则,会通过显像剂中的溶剂作用,使缺陷中的渗透液被冲洗(溶解) 掉,产生漏检的后果。

　　5 渗透检测的可靠性

　　随着渗透检测方法在液化气储罐检测中的广泛应用,其可靠性越来越受到重视。影响渗透检测可靠性的因素有:

　　(1) 毛细现象作用的强弱

　　受检液化石油气运输车、渗透检测剂及渗透检测工艺等被确定后,受检压力容器的表面准备及预清洗就非常关键。沧州欧谱表面准备及预清洗越好,其表面开口缺陷的内表面就可能越干净,毛细现象作用就越强,渗透检测的可靠性就越高。否则,如果受检液化气半挂运输车的表面开口缺陷预清洗不好,表面开口缺陷被污染甚至被堵塞,则毛细现象就不可能发生,渗透检测就要失败。当然,渗透检测的可靠性也就无从谈起。

　　(2) 试块人工缺陷与实际表面开口缺陷的对应性无论是随机开裂的A 型试块,还是辐射开裂的B 型试块及平行开裂的 C 型试块,它们都与受检液化气运输车的实际表面开口缺陷不同。因此,最好在使用A ,B 或C 型试块的同时,还应使用受检液化气运输车的带有实际表面开口缺陷的试块。A ,B 或C 型试块的人工缺陷显示正常的同时,受检压力容器试块上的实际开口缺陷也应显示正常。A ,B 或C 型标准试块上的人工缺陷与受检压力容器实际开口缺陷显示的对应性越高(例如标准试块上的细微裂纹与受检液化气半挂运输车细微裂纹显示的对应性越高) ,渗透检测的可靠性就越高。

　　(3) 渗透检测方法及工艺的选择被检液化石油气槽车不同,制造方法不同,产生的缺陷类型将不同,缺陷的尺寸也将不同。不同的缺陷类型和尺寸,将导致选用不同的渗透检测方法及工艺。很明显,缺陷类型及尺寸与渗透检测方法及工艺对应性越高,渗透检测的可靠性就可能越高。

　　因此,为了提高渗透检测的可靠性,必须合理选择渗透剂及检测工艺,合理选择标准试块及受检压力容器实际缺陷试块,使用可行的渗透检测方法标准,加强渗透检测人员的管理,进行正确的操作,建立全面质量控制(QC) 及质量保证(QA) 体系等。

　　6 渗透检测工艺方法标准

　　6. 1 我国渗透检测方法标准

　　我国渗透检测工艺方法标准基本与国际标准接轨,比较典型的有:

　　(1) GJB 2367《渗透检测方法》;

　　(2) HB/ Z 61《渗透检测》;

　　(3) JB 4730《液化气运输半挂车无损检测》。

　　6. 2 国外渗透检测方法标准

　　美国的渗透检测工艺方法标准代表了国际渗透检测的一流水平,比较典型的有:

　　(1) ASTME 1417《渗透检测的标准方法》;

　　(2) ASTME 165《渗透检测的标准推荐操作方法》;

　　(3) ASTME 1208《亲油性后乳化荧光渗透检测的试验方法》;

　　(4) ASTME 1209《可水洗性荧光渗透检测的试验方法》;

　　(5) ASTME 1210《亲水性后乳化荧光渗透检测的试验方法》;

　　(6) ASTME 1219《溶剂去除性荧光渗透检测的试验方法》;

　　(7) ASTME 1220《溶剂去除性着色渗透检测的试验方法》;

　　(8) ASTME 1418《可水洗性着色渗透检测的试验方法》。

　　7 渗透检测标准试块

　　欧洲标准化委员会，国际标准化组织无损检测技术委员会表面方法分委员会及我国有关标准都规定了渗透检测标准试块的尺寸、制作方法及数据记录,它将有利于渗透检测过程的规范化,有利于对渗透检测剂系统的灵敏度和综合性能进行验证,有利于提高和保证渗透检测结果的可靠性。

　　7. 1 A 型对比试块

　　7. 1. 1 A 型对比试块的尺寸及功能

　　A 型对比试块的形状及其尺寸见图 1。

　　图1 A 型对比试块

　　A 型试块用于渗透检测剂的性能测试和探伤灵敏度的比较。

　　7. 1. 2 A 型试块的制作

　　A 型试块基材为LY12 铝合金板材或棒材,尺寸为75mm ×50mm ×10mm ,试块长度方向应与板材轧制方向一致;化学成分应符合 GB/ T 3190 标准 规定;板材技术条件应符合 GB/ T 3193 标准规定,棒材技术条件应符合GB/ T 3191 标准 或 GB/ T 3192标准 规定。

　　在试块上表面粗糙度为 6. 3μm 的一面中间部位用喷灯进行局部加热,温度达到500～540 ,℃ 然后立即投入水中急冷,使其产生开口裂纹,裂纹宽度为≤3μm ,3～5μm 和> 5μm ,呈不规则分布,且每块试块上≯3μm 的裂纹不得少于两条。然后将试块加热至约 140 ℃干燥,冷却后将其分隔成相等的A ,B 两区(每区约为 37. 5mm ×50mm ×10mm) 。

　　应用金相法逐块测量每块试块上的裂纹宽度,并正确记录在测试参数卡片上;试块制造商需在试块质量证明书上标明裂纹宽度的测量结果和部位。

　　7. 2 B型对比试块

　　7. 2. 1 B 型对比试块的尺寸及功能

　　图 2 B 型对比试块

　　B 型(改进型) 对比试块的形状及其尺寸见图 2。

　　B 型试块用于评定荧光和着色渗透检测的综合性能,即评定渗透检测剂系统和渗透检测程序对于不同尺寸缺陷的分辨能力及对粗糙表面的清洗能力。

　　7. 2. 2 B 型试块的制作

　　该型试块基材为不锈钢板,牌号为 00Cr17Ni132Mo2N ,硬度 HV20 =150 ±10 或相当, 尺寸为155mm ×50mm×2. 5mm。沧州欧谱试块分隔为两个尺寸相等的部分(155mm ×25mm ×215mm) ,分别称为可清洗度测试区和缺陷评定区。

　　(1) 缺陷评定区 先镀镍,其厚度为 60 ±3μm ,硬度为 HV20 = 500～600 ;后镀硬铬,厚度为 0. 53～115μm ,405 ℃加热70min (不排除其它工艺) ,使硬度达到 HV20 = 900～1 000 ,硬铬层粗糙度为1. 2～1.6μm。再在电镀层背面分别以 2. 0 ,3. 5 ,5. 0 ,6. 5 和8. 0kN 的压力,等距离压制五个压痕,在电镀层表面(与压痕对应处) 形成圆或近似圆的放射状裂纹,直径分别达到3. 0 ,3. 5 ,4. 0 ,4. 5 和 5. 5mm。试块制造商在试块质量证明书上标明每个放射状裂纹的最大直径实测值。

　　(2) 可清洗度测试区 先将其分成四个大小均为 25mm ×35mm 的区域;然后,通过特定的表面处理方法,制成四个粗糙度分别为 2. 5 ,5 ,10 和 15μm 的区域。试块制造商在试块质量证明书上标明四个不同粗糙度区域的粗糙度实测值。

　　图 3 C 型对比试块

　　7. 3 C 型对比试块

　　7. 3. 1 C 型对比试块的尺寸及功能

　　C 型试块的形状及尺寸见图 3。

　　C 型试块用于评定荧光和着色渗透液系统的灵敏度等级。其中电镀层总厚度为 10 ,20 和 30μm 的试块用于确定荧光渗透液系统的灵敏度等级,电镀层总厚度为30 和50μm 的试块用于确定着色渗透液系统的灵敏度等级。

　　7. 3. 2 C 型试块的制作

　　C 型试块基材为黄铜板,尺寸为35mm ×100mm×2mm。 先在试块基材上电镀镍和铬,每块试块电镀层总厚度不同,分别为10 ,20 ,30 和 50μm;然后,用纵向拉伸方法(不排除其它方法) 使电镀层开裂而形成若干条近乎平行的横向裂纹,裂纹深度接近电镀层总厚度,宽度与深度之比约为 120 ∶ 。

　　试块制造商在试块质量证明书上标明试块裂纹宽度和深度(或电镀层总厚度) 实测值。

　　8 渗透检测工艺限制

　　着色渗透检测不推荐使用干粉显像剂和水溶性显像剂,应采用非水湿显像剂。 自显像工艺应经过批准,使用专用的自显像渗透液,黑光辐照度应≮3 000μW/ cm2 。 关键重要零件不推荐使用着色渗透检测。

　　9 渗透检测裂纹深度的试验

　　渗透检测越来越受到人们的重视,从断裂力学的角度出发,人们对渗透检测结果的期望不再局限于裂纹的长度和宽度,还关心裂纹的深度。数字超声波探伤仪http://www.shuzichaoshengbotanshangyi.com但是,渗透检测的裂纹深度测量,一直是渗透检测的盲点。国内某研究单位使用铝合金平板材料及铝合金焊接试件进行着色渗透检测试验,并通过裂纹测深仪测量与试件解剖对照,发现裂纹深度与长度和宽度之间有一定的对应关系。并以此得出统计规律数据,得到裂纹长度、宽度与深度之间的对照表,对裂纹深度的评估有一定的参考价值。

　　10 不规则裂纹的角度对渗透深度的影响

　　影响渗透检测灵敏度的因素很多,包括渗透检测材料、工艺方法及设备等,但是缺陷本身的性质(例如受检裂纹的开口宽度、深度及长度等) 直接影响渗透检测的灵敏度。规则裂纹的渗透作用已有研究报道,而不规则裂纹的探讨报道甚少。理论推导公式表明,渗透液在裂纹中的渗透深度主要取决于裂纹的角度大小;当裂纹的开口宽度和深度都相同时,渗透液在有角度的裂纹中渗透得深;当裂纹的开口宽度相同时,裂纹越尖锐,检测灵敏度越高。渗透深度与裂纹的长度无关。

　　11 在役容器穿透裂纹的渗透检测

　　渗透检测可分为表面渗透与穿透渗透检测。前者检测表面缺陷,后者检测穿透缺陷(即检漏) 。盛装液体介质的在役容器,在运行过程中一直处于承压状态。如果存有穿透裂纹(即使很细微) , 由于其处于扩张状态,就可能导致容器出现泄漏。停止运行,把液体介质清理出来,容器无内压,穿透裂纹则处于闭合状态。如果泄漏位置在容器底部,受检部位处于仰视位置,即使使用磁粉探伤,效果也不好。此时,使用穿透渗透检测的效果甚好。

　　使用穿透渗透检测时,预清洗很重要。穿透裂纹中的污染物清洗得越干净越好。清洗污染物所用的清洗剂,如成分结构与容器中盛装的液体介质相似,则清洗效果将更好。渗透检测剂如与容器中盛装的液体介质成分结构相似,检测效果也将更好。

　　使用穿透渗透检测时,液化气半挂运输车内侧施加渗透液,容器外侧施加显像剂,液化石油气汽车罐车外侧形成缺陷显示即可表明容器泄漏位置。

　　12 渗透检测的自动化

　　国内某研究单位使用电荷耦合器件(CCD) 图像摄取和计算机图像处理的机电一体化渗透检测自动分选系统和在 SM21 型着色渗透检测剂基础上改进的水洗型着色渗透液和水溶型湿式显像剂,对非金属陶瓷轴承球( <6. 6 和<8. 5mm) 进行检测,检测灵敏度高,能发现的最小裂纹宽度≤1μm ,缺陷显示宽度约为实际宽度的 40～60 倍(即扩散系数约 40～60) ,检测速度快,成本低,减轻了劳动强度,提高了工作效率,可使渗透检测工艺规范化及自动化。该自动分选系统不仅可用于陶瓷轴承球表面的点状气孔、疏松及裂纹的缺陷检测,亦可用于钢球等曲面表面的缺陷检测,为渗透检测自动化探索出一条新路。