滲透檢測原理

滲透檢測(penetrant testing,縮寫符號為PT），又稱滲透探傷，是一種以毛細作用原理為基礎的檢查表面開口缺陷的無損檢測方法。這種方法是五種常規(guī)無損檢測方法（射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測）中一種，是一門綜合性科學技術。

同其他無損檢測方法一樣，滲透檢測也是以不損壞被檢測對象的使用性能為前提，運用物理、化學、材料科學及工程學理論為基礎，對各種工程材料、零部件和產(chǎn)品進行有效的檢驗，借以評價它們的完整性、連續(xù)性、及安全可靠性。滲透檢測是產(chǎn)品制造中實現(xiàn)質(zhì)量控制、節(jié)約原材料、改進工藝、提供勞動生產(chǎn)率的重要手段，也是設備維護中不可或缺的手段。

著色滲透檢測在特種設備行業(yè)及機械行業(yè)里應用廣泛。特種設備行業(yè)包括鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓設備，以及電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施等機電設備。熒光滲透檢測在航空、航天、兵器、艦艇、原子能等國防工業(yè)領域中應用特別廣泛。

適用范圍及特點

滲透檢測可廣泛應用于檢測大部分的非吸收性物料的表面開口缺陷，如鋼鐵，有色金屬，陶瓷及塑料等，對于形狀復雜的缺陷也可一次性全面檢測。主要用于裂紋、白點、疏松、夾雜物等缺陷的檢測無需額外設備，對應用于現(xiàn)場檢測來說，常使用便攜式的灌裝滲透檢測劑，包括滲透劑、清洗劑和顯像劑這三個部份，便于現(xiàn)場使用。滲透檢測的缺陷顯示很直觀，能大致確定缺陷的性質(zhì)，檢測靈敏度較高，但檢測速度慢，因使用的檢測劑為化學試劑，對人的健康和環(huán)境有較大的影響。

滲透檢測特別適合野外現(xiàn)場檢測，因其可以不用水電。滲透檢測雖然只能檢測表面開口缺陷，但檢測卻不受工件幾何形狀和缺陷方向的影響，只需要進行一次檢測就可以完成對缺陷的檢測。

基本原理及步驟

滲透檢測是基于液體的毛細作用（或毛細現(xiàn)象）和固體染料在一定條件下的發(fā)光現(xiàn)象。

滲透檢測的工作原理是：工件表面被施涂含有熒光染料或者著色染料的滲透劑后，在毛細作用下，經(jīng)過一定時間，滲透劑可以滲入表面開口缺陷中；去除工件表面多余的滲透劑，經(jīng)過干燥后，再在工件表面施涂吸附介質(zhì)——顯像劑；同樣在毛細作用下，顯像劑將吸引缺陷中的滲透劑，即滲透劑回滲到顯像劑中；在一定的光源下（黑光或白光），缺陷處的滲透劑痕跡被顯示（黃綠色熒光或鮮艷紅色），從而探測出缺陷的形貌及分布狀態(tài)。

滲透檢測的基本步驟

無論是那種滲透檢測方法，其步驟基本上是差不多的，主要包括以下幾步：

1、預處理；

2、滲透；

3、清洗；4、顯像；

5、觀察記錄及評定；

6、后處理。

滲透檢測的結果主要受到操作者的操作影響，所以進行滲透檢測的人員一定要嚴格按照相關的工藝標準、規(guī)程及技術要求來進行操作，這樣才能確保檢測結果的可靠性。

方法

滲透檢測方法，即在測試材料表面使用一種液態(tài)染料，并使其在體表保留至預設時限，該染料可為在正常光照下即能辨認的有色液體，也可為需要特殊光照方可顯現(xiàn)的黃/綠熒光色液體。

此液態(tài)染料由于“毛細作用”進入材料表面開口的裂痕。毛細作用在染色劑停留過程中始終發(fā)生，直至多余染料完全被清洗。此時將某種顯像劑施加到被檢材質(zhì)表面，滲透入裂痕并使其著色，進而顯現(xiàn)。具備相應資質(zhì)的檢測人員可對該顯現(xiàn)痕跡進行解析。

檢測方法的分類

根據(jù)滲透劑和顯像劑種類不同，檢測方法可按照表1和表2進行分類：

表1

表2

1、根據(jù)滲透劑所含染料成分分類

根據(jù)滲透劑所含染料成分，滲透檢測分為熒光滲透檢測法、著色滲透檢測法和熒光著色滲透檢測法，簡稱為熒光法、著色法、和熒光著色法三大類。滲透劑內(nèi)含有熒光物質(zhì)，缺陷圖像在紫外線能激發(fā)熒光的為熒光法。滲透劑內(nèi)含有有色染料，缺陷圖像在白光或日光下顯色的為著色法。熒光著色法兼?zhèn)錈晒夂椭珒煞N方法的特點，缺陷圖像在白光或日光下能顯色，在紫外線下又能激發(fā)出熒光。

2、根據(jù)滲透劑去除方法分類

根據(jù)滲透劑去除方法，滲透檢測分為水洗型、后乳化型和溶劑去除型三大類。水洗型滲透法是滲透劑內(nèi)含有一定量的乳化劑，工件表面多余的滲透劑可以直接用水洗掉。有的滲透劑雖不含乳化劑，但溶劑是水，即水基滲透劑，工件表面多余的滲透劑也可直接用水洗掉，它也屬于水洗型滲透法。后乳化型滲透法的滲透劑不能直接用水從工件表面洗掉，必須增加一道乳化工序，即工件表面上多余的滲透劑要用乳化劑“乳化”后方能用水洗掉。溶劑去除型滲透法是用有機溶劑去除工件表面多余的滲透劑。

3、根據(jù)顯像劑類型分類

根據(jù)顯像劑類型，滲透檢測分為干式顯像法、濕式顯像法兩大類。干式顯像法是以白色微細粉末作為顯像劑，施涂在清洗并干燥后的工件表面上。濕式顯像法是將顯像粉末懸浮于水中（水懸浮顯像劑）或溶劑中（溶劑懸浮顯像劑），也可將現(xiàn)象粉溶解于水中（水溶性顯像劑）。此外，還有塑料薄膜顯像法；也有不使用顯像劑，實現(xiàn)自顯像的。

一般步驟及要求

1.被檢物表面處理。

2.施加滲透液。

3.停滯一定時間。

4.表面滲透液清洗。

5.施加顯像劑。

6.缺陷內(nèi)部殘留的滲透液被顯像劑吸附出來，進行觀察。

7.缺陷判定。

一、表面處理

對表面處理的基本要求就是，任何可能影響滲透檢測的污染物必須清除干凈，同時，又不能損傷被檢工件的工作功能。滲透檢測工作準備范圍應從檢測部位四周向外擴展25mm以上。

污染物的清除方法有：機械清理，化學清洗和溶劑清洗，在選用時應進行綜合考慮。特別注意涂層必須用化學的方法進行去除而不能用打磨的方法。

二、滲透劑的施加

常用的施加方法有噴涂、刷涂、澆涂和浸涂。

滲透時間是一個很重要的因素，一般來說，施加滲透劑的時間不得少于10min，對于應力腐蝕裂紋因其特別細微，滲透時間需更長，可以長達2小時。

滲透溫度一般控制在10~50℃范圍內(nèi)，溫度太高，滲透劑容易干在被檢工件上，給清洗帶來困難；溫度太低，滲透劑變稠，動態(tài)滲透參量受到影響。當被檢工件的溫度不在推薦范圍內(nèi)時，可進行性能對比試驗，以此來驗證檢測結果的可靠性。

在整個滲透時間內(nèi)應讓被檢表面處于潤濕狀態(tài)。

三、滲透劑的去除

在滲透劑的去除時，既要防止過清洗又要防止清洗不足，清洗過度可能導致缺陷顯示不出來或漏檢，清洗不足又會使得背景過濃，不利于觀察。

水洗型滲透劑的去除：水溫為10~40℃，水壓不超過0.34MPa，在得到合適的背景的前提下，水洗的時間越短越好。

后乳化型滲透劑的去除：乳化工序是后乳化型滲透檢測工藝的最關鍵步驟，必須嚴格控制乳化時間防止過乳化，在得到合適的背景的前提下，乳化的時間越短越好。

溶劑去除型滲透劑的去除：應注意不得往復擦拭，不得用清洗劑直接沖洗被檢表面。

四、顯像劑的施加

顯像劑的施加方式有噴涂、刷涂、澆涂和浸涂等，噴涂時距離被檢表面為300~400mm，噴涂方向與被檢面的夾角為30~40°，刷涂時一個部位不允許往復刷涂幾次。

五、觀察

觀察顯示應在顯像劑施加后7~60min內(nèi)進行。

觀察的光源應滿足要求，一般白光照度應大于1000Lx，無法滿足時，不得低于500Lx，熒光檢測時，暗室的白光照度不應大于20Lx，距離黑光燈380mm處，被檢表面輻照度不低于1000μW/

在進行熒光檢測時，檢測人員進入暗室應有暗適應時間。

六、缺陷評定

按照標準要求進行記錄和評定。

優(yōu)缺點

滲透檢測可以檢測（鋼、耐熱合金、鋁合金、鎂合金、銅合金）和非金屬（陶瓷、塑料）工件的表面開口缺陷，例如，裂紋、疏松、氣孔、夾渣、冷隔、折疊和氧化斑疤等。這些表面開口缺陷，特別是細微的表面開口缺陷，一般情況下，直接目視檢查是難以發(fā)現(xiàn)的。

滲透檢測不受被控工件化學成分限制。滲透檢測可以檢查磁性材料，也可以檢查非磁性材料；可以檢查黑色金屬，也可以檢查有色金屬，還可以檢查非金屬。

滲透檢測不受被檢工件結構限制。滲透檢測可以檢查焊接件或鑄件，也可以檢查壓延件和鍛件，還可以檢查機械加工件。

滲透檢測不受缺陷形狀（線性缺陷或體積型缺陷）、尺寸和方向的限制。只需要一次滲透檢測，即可同時檢查開口于表面的所有缺陷。

但是，滲透檢測無法或難以檢查多孔的材料，例如粉末冶金工件；也不適用于檢查因外來因素造成開口或堵塞的缺陷，例如工件經(jīng)噴丸處理或噴砂，則可能堵塞表面缺陷的“開口”，難以定量的控制檢測操作質(zhì)量，多憑檢測人員的經(jīng)驗、認真程度和視力的敏銳程度。

滲透檢測內(nèi)容簡介

滲透檢測是無損檢測五大常規(guī)檢測技術之一，是高等院校無損檢測專業(yè)基礎課。本教材編寫的目標和出發(fā)點都是立足于為無損檢測專業(yè)的高年級本科生或研究生教學使用，同時又兼顧高職學院學生教學及工程技術人員需要。強調(diào)理論基礎的重要性，始終以理論基礎貫穿全文；考慮教學、培訓的雙重需要，將理論、工程、資格考核有機結合；教材編排注重結構層次、滲透檢測過程的邏輯關系。內(nèi)容包括緒論、滲透檢測的基本原理、滲透檢測探傷劑、滲透檢測方法、滲透檢測技術、痕跡顯示的解釋與評定、滲透檢測設備和器材、滲透檢測應用、安全與健康、滲透檢測質(zhì)量控制和滲漏檢測等。教材全面反映滲透檢測技術的各種分支內(nèi)容，同時考慮滲透檢測的最新發(fā)展。

滲透檢測目錄

序

叢書序言

前言

第1章緒論1

11滲透檢測技術的發(fā)展1

12滲透檢測的特點2

復習題3

第2章滲透檢測的物理化學基礎4

21分子運動論4

22液體表面張力和表面自由能6

23潤濕現(xiàn)象12

24彎曲液面下的附加壓強與液體毛細現(xiàn)象18

25吸附現(xiàn)象25

26溶解現(xiàn)象29

27表面活性和表面活性劑30

28滲透檢測中的光學基礎48

復習題62

第3章滲透檢測劑64

31滲透劑64

32清洗劑82

33乳化劑83

34顯像劑86

35滲透檢測劑系統(tǒng)90

36滲透劑的配制方法91

37國內(nèi)外部分滲透檢測劑性能介紹92

復習題95

第4章滲透檢測設備與器材96

41滲透檢測設備96

42滲透檢測的輔助器材101

43光照條件(檢測場地)105

44試塊106

45滲透檢測設備、儀器和標準試塊的質(zhì)量控制111

復習題112

第5章滲透檢測工藝113

51滲透檢測方法的分類113

52滲透檢測的基本步驟114

53典型的滲透檢測方法127

54特殊的滲透檢測方法133

55滲透檢測方法的選擇136

復習題137

第6章痕跡顯示的解釋和評定139

61缺陷的基本知識139

62痕跡顯示的分類145

63缺陷顯示的分類147

64滲透檢測常見缺陷的顯示特征149

65質(zhì)量評定154

66缺陷的記錄156

復習題157

第7章滲透檢測應用158

71焊接件滲透檢測158

72鑄件滲透檢測160

73鍛件滲透檢測162

74機加工件滲透檢測164

75在役試件滲透檢測165

76非金屬件滲透檢測166

復習題166

第8章滲透檢測的質(zhì)量管理167

81質(zhì)量管理體系認證167

82計量認證體系169

83滲透檢測的人員資格鑒定172

84滲透檢測的設備器材管理175

85滲透檢測耗材的管理177

86滲透檢測環(huán)境與安全防護管理180

87滲透檢測文件管理180

88滲透檢測工藝管理185

89滲透檢測記錄及歸檔186

復習題188

附錄189

附錄A正交試驗法與正交表189

附錄B滲透檢測缺陷顯示圖例202

參考文獻209

《滲透檢測(第2版)》是在全國特種設備無損檢測人員資格考核委員會直接領導下編寫的滲透檢測人員資格考核統(tǒng)編教材，按照全國特種設備無損檢測人員資格考核大綱編寫。

《滲透檢測(第2版)》是在全國特種設備無損檢測人員資格考核委員會直接領導下編寫的滲透檢測人員資格考核統(tǒng)編教材，按照全國特種設備無損檢測人員資格考核大綱編寫?！稘B透檢測(第2版)》共分13章，主要內(nèi)容包括：滲透檢測的基礎知識，滲透檢測的物理化學基礎，滲透檢測的光學基礎，滲透檢測劑，滲透檢測設備、儀器和試塊，滲透檢測方法，滲透檢測工藝，顯示的解釋與缺陷評定，質(zhì)量控制與安全防護，滲透檢測應用，承壓設備滲透檢測工藝規(guī)程和工藝卡，國內(nèi)外滲透檢測標準對比分析以及6個滲透檢測實驗。

《滲透檢測(第2版)》的特點是：既注重理論與實際應用的結合，又緊跟科技的發(fā)展，及時介紹國內(nèi)外滲透檢測的新觀點和新技術?！稘B透檢測(第2版)》除作為特種設備滲透檢測人員資格考核培訓教材外，也可供各企業(yè)生產(chǎn)一線人員、質(zhì)量管理人員、安全監(jiān)察人員、研究機構、大專院校相關專業(yè)師生學習使用。2100433B

滲透檢測技術的優(yōu)點

滲透檢測方法可檢查各種非疏孔性材料的表面開口缺陷，如裂紋、氣孔、折疊、疏松、冷隔等。滲透檢測技術不受材料組織結構和化學成分的限制，不僅可以檢查有色金屬和黑色金屬，還可以檢查塑料、陶瓷及玻璃等。滲透檢測具有較高的檢測靈敏度，超高靈敏度的滲透檢測材料可清晰地顯示寬0.5μm、深10μm、長1mm左右的細微裂紋。而且，滲透檢測的顯示直觀，容易判斷，操作也非?？焖?、簡便，一次操作即可檢出一個平面上各個方向的缺陷。此外，滲透檢測還具有設備簡單攜帶方便、檢測費用低、適應于野外工作等優(yōu)點。正是由于以上優(yōu)點,滲透檢測技術在工業(yè)領域得到了廣泛的應用。

滲透檢測技術的局限性

首先是滲透檢測不適于檢查多孔性或疏松材料制成的工件或表面粗糙的工件,因為檢測多孔性材料時，會使整個表面呈現(xiàn)強的熒光背景,以致掩蓋缺陷顯示;而工件表面太粗糙時，易造成假象,降低檢測效果。其次是滲透檢測只能檢出零部件的表面開口缺陷，被污染物堵塞或經(jīng)機械處理(如噴丸、拋光和研磨等)后開口被封閉的缺陷則不能被有效檢出。另外,滲透檢測只能檢出缺陷的表面分布,難以確定缺陷的實際深度,因而很難對缺陷做出定量評價。2100433B

本書是一部滲透檢測人員資格鑒定考核的培訓教材。主要內(nèi)容包括：滲透檢測基礎知識，滲透檢測物理化學基礎，滲透檢測材料，滲透檢測器材，滲透檢測技術，檢測評定，滲透檢測應用及缺陷圖譜，質(zhì)量控制與案例防護和滲透檢測實驗等。為了更好地掌握教材內(nèi)容，本書還收錄了滲透檢測術語，國內(nèi)外滲透檢測標準對比分析等內(nèi)容。

本書既注重理論與實踐應用的結合，又緊跟現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，并及時介紹國內(nèi)、外滲透檢測的新觀點和新技術。

本書除作為滲透檢測人員資格鑒定考核培訓教材外，也可供各企業(yè)生產(chǎn)一線人員、質(zhì)量管理人員、安全監(jiān)督人員、工藝技術人員、研究機構及大專院校相關專業(yè)師生學習參考。