影响液体渗透检测灵敏度的因素

摘　要: 液体渗透检测结果的准确性和可靠性主要取决其检测灵敏度, 而检测灵敏度的高低主要取决于 渗透液的物理性能、缺陷类型、外界条件、质量控制等。沧州欧谱研究影响液体渗透检测灵敏度的因素是非常必要的。

主题词: 液体渗透检测; 灵敏度; 渗透液; 临界厚度

中图分类号: T G115. 28　文献标识码: A 　文章编号: 167124423 (2004) 06238203 　　

液体渗透检测是五大常规无损检测方法之一, 广泛应用于宇航、造船、原子能、石油天然气工业, 特 别是近年来随着新材料的不断出现, 如: 钛合金、高 温合金、玻璃钢、塑料零件等非磁性材料, 使得液体 渗透检测在产品无损检测中的比例大大提高, 应用 更加广泛。液体渗透检测结果的准确性和可靠性主 要取决于检测灵敏度, 本文从渗透液的物理性能、缺 陷类型、外界条件和质量控制 4 个方面来探讨影响 液体渗透检测灵敏度的因素。

1　液体渗透液的本身性质

1. 1　润湿作用和表面张力的影响

1. 1. 1　渗透刚开始时力的作用情况 液体要渗到微小缺陷中去的先决条件是它能润 湿零件表面。图 1 中所示是渗透刚开始时在A 点处 受力的情况, 图中未画出重力对液体微滴作用。因为 在裂纹宽度很小时, 重力是可以忽略不计的。另外, 在这一瞬间, 大气压力 f o 和槽中气压 P k 是相等的, 从而可以相互抵消。 从图 1 中可知, 液体向下渗透的条件是: R固气 - R液气 ≥R液气co sH, 式中R固气 - R液气 反映了固体对液体 的附着力, 此差值越大, 润湿作用越好, 液体越往下 渗。 R液气co sH实质上是表面张力, 当H角确定时, R固气 - R液气 的差值是不变的, co sH是不变的。而表面张力 R随着渗透液不同, 它的数值大小也不同, 因此只有 R是个变量。要使液柱不断往下渗, 只有R数值变小, 这样渗透液性能才会好, 灵敏度才会提高。 图 1　开始渗透时力的作用情况 　　

所谓渗透液的渗透性能包括渗透能力和渗透速 度。在渗透时间内, 渗透液渗入缺陷的能力和快慢是 衡量其性能优劣的重要标志, 而渗透能力的强弱和 渗透速度的快慢取决于渗透液对零件的润湿性能, 渗透液的粘度和零件的表面光洁度、缺陷的形状、性 质及其内表面状况等有关。 1. 1. 2　渗透液渗透到某一深度 h 时 由于渗透液不断往下渗时, 缺陷中的气体(假定 这个缺陷是非穿透性的) 产生反压强将会越来越 大。当液体渗透到某一深度 h 时, 这时缺陷中的气体 产生反压强P k = 液面产生的附加压强P s + 外面大 气压强 P O 时, 这时液柱难往下渗透, 而保持稳定平 衡状态。可得出公式: h = 2bö(2 + d p oöRco sH) (1) 式中　 h— 液柱高度 b— 裂纹深度 d— 裂纹宽度 p o— 外界大气压 R— 表面张力 H— 接触角 从公式可知, 要使渗透液不断往下渗透, 渗透液 的 R就要大一点, 这样 h 就大, 渗透深度就深。 根据渗透液渗透到缺陷里的状态不同, 选择的 渗透液的 R 大小也不一样, 对于同一渗透液来讲是 不可能同时满足的。选择的渗透液的 R 最好在某一 数值范围内, 达到两者兼顾的目的, 笔者认为最好通 过实验来确定。

1. 2　渗透液粘度的影响 粘度是反映渗透液渗透到缺陷中的速度的性能 参数。粘度大的渗透液渗透速度慢且清洗困难, 但是 对于渗透液在缺陷中保留有一定的好处, 这时对保 证检测灵敏度是有利的, 粘度小的渗透液有利于向 缺陷缝隙内渗入, 其渗透速度快, 但易被水冲洗掉, 在缺陷中保留性能差, 显然影响检测灵敏度。

1. 3　着色强度和荧光强度的影响

1. 3. 1　临界厚度 被显像剂吸附到零件表面上的同样多渗透液或 着色液在紫外线灯下观察时, 缺陷显示痕迹有的明 显, 有的则不明显。沧州欧谱这是因为渗透液或着色液的荧光 强度和着色强度不同所致。荧光强度和着色强度是 影响检测灵敏度的很重要的因素, 这两个量用渗透 液的临界厚度反映出来。 一定量的渗透液(或着色液) 有一定的发光强 度, 不断增加其厚度时, 强度也有所增加。所谓临界 厚度就是当渗透液层(或着色液层) 达到某一厚度 时, 再增加液层厚度时, 荧光强度(着色强度)不再增 加时的液层厚度。临界厚度的测量方法通常采用黑 点试验点, 黑点直径愈小, 临界厚度也越小, 渗透液 发光强度愈大, 灵敏度就愈大。高灵敏度的荧光液, 黑点直径可达 1 mm 以下, 甚至只有针尖大。

1. 3. 2　溶液的吸光度 有色物质溶解成溶液的颜色同浓度密切相关, 溶液愈浓, 溶液对光线的吸收愈大, 液层愈厚, 吸光 度越大。溶液的吸光度与溶液中的有色物质的浓度 及液层的厚度的乘积成正比。溶液的吸光度可用比 色光度计测量。 着色强度的大小还可用吸光度准确测量。吸光 度越大, 表示溶液越浓, 着色强度也就越大, 检测灵 敏度也就越高。

1. 3. 3　荧光强度 不同物质的荧光强度不同, 同一荧光物质, 荧光 强度同溶液浓度密切相关。在较稀的溶液中, 荧光强 度随着溶液的浓度增大; 对于较浓的溶液, 荧光强度 不仅不随浓度增大而增大, 且常常随浓度增大而下 降。这因为荧光有自熄灭和内滤作用。自熄灭就是 指荧光物质的溶液浓度超过某值时产生的荧光一般 都不甚强烈的现象, 内滤作用则是指溶液中如有其 它杂质存在, 对入射光和溶液的荧光也会吸收, 从而 导致溶液的荧光强度降低。 温度对荧光强度也有明显影响, 一般荧光物质 的溶液随着温度的降低而增大荧光强度。不同溶剂 溶解同一荧光物质, 荧光强度也可能有明显不同。

1. 4　渗透液保留性能的影响 在施加显像剂前必须清洗零件表面多余的渗透 液, 为了避免将渗入缺陷的渗透液也清洗掉, 往往在 渗透液中加一些凝聚物质, 如水洗型渗透液中加非 离子乳化剂, 这种乳化剂在一定的吸水范围内它起 凝胶作用。如果用水清洗时, 裂纹开口与水接触面 小, 它就会形成凝胶, 如同塞子封住了裂纹开口, 所 以渗透液不致被水洗掉。

1. 5　渗透液化学稳定性的影响 在检测中渗透液难免遇光遇热, 荧光渗透液还 必须经紫外线照射。如果渗透液的化学稳定性不好, 受光受热就会分解, 降低检测灵敏度。一般配制一次 渗透液希望使用较长的时间, 这有利于提高劳动生 产率和节约原材料, 故要求渗透液的化学稳定性好, 不易氧化、分解和挥发, 以便放置较长时间也不会发 生沉淀、混浊、冒泡等现象。

2　缺陷性质

2. 1 常见的缺陷 渗透检测可检出铸件、锻件、焊接件和各种机械 加工零件的表面开口缺陷。渗透检测发现的常见缺 陷: 气孔、夹渣、氧化斑疤、疏松、裂纹、冷隔、折叠等 等。除此之外, 渗透检测的实际操作中, 还可以发现 一些缺陷, 如凹槽、毛刺等, 另外还由于操作不当, 如 零件预清洗不干净, 檫布上纤维沾染, 操作者手上的 油污等都可能造成假缺陷显示。此外在渗透检测中 对缺陷的判定, 应根据缺陷产生的原因、缺陷的性质 及缺陷在零件上的部位, 对照被检零件的技术文件 进行评定。

2. 2　缺陷的种类 造成材料和零件缺陷的原因是多种多样的, 从 冶炼到加工, 从检验到使用都可能产生缺陷。有的缺 陷对使用是可以允许的, 但是有的是不允许。 根据缺陷的特点, 我们把缺陷分 4 大类型: 线型 缺陷(如裂纹、折叠、未焊透等); 点状缺陷(如气孔、 点状夹渣等); 凹坑; 贯通性缺陷。

2. 3　宽深比和各类缺陷对检测灵敏度的影响 在检测过程中有这样的情况, 对于肉眼能看的 缺陷检测不出来; 沧州欧谱反之, 那些肉眼看不见的缺陷却可 以检测出来, 这个现象与缺陷宽深比有关。 缺陷宽深比, 是指缺陷宽度d 和深度b的比值k 的大小即: k = döb, 缺陷越窄越深, k 值越小; 反之 k 值越大。k 值大小反映渗透液在缺陷中的保留性能。 当渗透液渗透到某一深度 h 时, 根据公式有: h = 2bö(2 + d pöRco sH) (2) 把 k = döb 代入 h = 2bö(2 + kbpöRco sH) (3) 显然, 渗透液的深度 h 随着 k 值减小而增大。所 以, k 值对检测灵敏度影响较大。k 值小, 灵敏度高; k 值大, 灵敏度低。

3　外界因素

3. 1　温度的影响 由于液体的表面张力和粘度随温度升高而降 低, 反之就会增大, 所以温度的变化对检测灵敏度是 有影响的。 对于凝固点高的渗透液不允许在低温下进行操 作, 易挥发的渗透液不易在高温下进行操作, 对于不 同渗透液和不同受检零件加热到渗透液所许可的温 度, 然后放入室温下的渗透液中, 或在表面涂敷渗透 液, 随着受检零件温度下降, 缺陷中空气就会收缩产 生负压, 渗透液进入缺陷, 检测灵敏度就会提高。

3. 2　压力的影响 当液体渗透到缺陷中去达到 某一高度 h 时, 这 时 h = 2bö(2 + d pöRco sH) 从公式中可知: 外界p 越 小, h 就越大, 即渗透的深度h 就大。这时迅速减小p 的话, 缺陷中空气反压强就会大于渗透的附加压强, 气体就会排出, 有利于继续渗透, 所谓真空检测法就 是根据此原理。

4　质量控制 无损检测质量由进行无损检测所需的设备、材 料、试验方法和从事无损检测人员所决定, 数字超声波探伤仪http://www.shuzichaoshengbotanshangyi.com为确保产 品的检验质量, 必须对无损检测质量进行严格地控 制。 从事无损检测人员的资格是保证无损检测质量 的最重要因素。凡从事无损检测的人员均应经过足 够的培训并经过书面考试和实际操作考试, 考试合 格取得资格证后, 才能从事资格证上所规定的无损 检测工作。 渗透检测用的材料和设备在购买、领用、安装和 使用时均要符合材料和设备的控制规范的要求, 并 要得到工厂无损检测实验室的批准。除此之外, 渗透 检测所用的材料和设备要进行定期的控制校验。 在渗透检测中经常需要控制校验主要是灵敏度 试验, 其次还有渗透液含水量及荧光亮度测定、着色 液的着色强度测定、乳化剂的乳化性能测定、渗透液 清洗性测定、显像剂质量控制及紫外线灯强度测定。

参考文献: [1 ]　日本非破坏检查协会编. 非破坏检查便览 [2 ]　周大应, 董德玉等. 渗透检验