6渗透检测技术的现状及发展.docx

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6渗透检测技术的现状及发展渗透检测技术的现状及发展渗透检测技术的现状及发展胡学知（中航一集团庆安集团有限公司,西安710077）一.关于渗透检测系统分类:

1.按渗透液所含染料成分分类：

可分为荧光渗透检测法、着色渗透检测法及荧光着色渗透检测法等三类。

2.按渗透液的去除方法分类：

可分为可水洗性渗透检测法、亲油性后乳化渗透检测法、亲水性后乳化渗透检测法及溶剂性去除型渗透检测法等四类。

3.按渗透检测灵敏度等级分类：

可分为很低级灵敏度、低级灵敏度、中级灵敏度、高级灵敏度及超高级灵敏度等五类。

4.按显像剂类型分类：

可分为干粉显像剂、水溶性显像剂、水悬浮性显像剂、非水湿显像剂、特殊应用显像剂及自显像等六类。

5.按去除溶剂类型分类：

可分为卤族类溶剂去除剂、非卤族类溶剂去除剂及特殊应用类溶剂去除剂等三类。

二.关于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材料及非多孔性的非金属材料。

它可以应用于压力容器的工艺制造过程中检验及最终成品检验；它还可以应用于在役压力容器的定期检验及维修检验。

渗透检测应用于陶瓷类制品检验时，要注意陶瓷类制品是否上釉；上釉者为瓷，可以使用常规渗透检测方法进行渗透检测。

渗透检测应用于石墨类制品检验时，要注意石墨类制品是否经过浸铜等工艺处理；经过浸铜等工艺处理后，石墨类制品中的细微孔洞被填充，就可以使用常规渗透检测方法进行渗透检测。

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渗透。

三关于渗透检测材料:

渗透检测材料包括荧光/或着色渗透液、乳化剂、溶剂去除剂和显像剂。

一族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压力容器时，要注意控制渗透检测材料中氯及氟等卤族元素的含量；应用于镍基合金压力容器时，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，并以此有亲水性后乳化渗透检测法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。

四关于渗透检测实际操作的正确性：

1.渗透检测实际操作过程中，渗透检测剂材料及受检压力容器都应处于1040之间。

如果在实际操作过程中，不能满足这些温度极限，则应在准备采用的温度条件下，通过试验进行鉴定，以确定可否在准备采用的温度条件下进行渗透检测实际操作。

2.任何渗透检测工艺可否得到成功，在很大程度上取决于受检焊接接头表面及缺陷表面不应有干扰渗透检测的固体或液体污染物。

所有需要渗透检测的受检焊接接头或有关部位，都必须在施加渗透液前进行清洗和干燥。

清洗处理的残留物，会妨碍渗透液对缺陷的渗入；如果是如强硷、强酸和铬酸等，则可能与渗透液发生有害的反应，并降低渗透液的灵敏度及性能。

3.所有需要渗透检测的表面，如果经过喷砂、喷丸或磨削加工，就有可能封闭缺陷的开口，或有可能掩盖缺陷的显示迹痕，或有可能干扰检验的有效性。

为此，应考虑采用浸蚀方法处理上述表面。

4.采用静电喷涂方法施加渗透液，可以避免过量的渗透液堆积在受检零件上；可以防止渗透液进入空心孔通道，并使其成为储存处，而在检验时引起严重的渗出问题。

5.受检表面的多余渗透液的去除特别关键，不允许出现去除过度现象。

对于可水洗性渗透检测法而言，必须防止过度清洗。

对于后乳化渗透检测法而言，必须防止过度乳化，截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。

对于溶剂性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。

干燥温度不应超过70，干燥时间不应超过30分钟。

否则，检验灵敏度将受到损伤。

7.渗透检测，常使用喷涂法施加溶剂悬浮湿式显像剂。

注意：

不应使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，而使缺陷中的渗透液冲洗（溶解）掉，产生漏检的严重后果。

五.关于渗透检测的可靠性：

有人曾经断言，渗透检测方法使用的日子不会很长，将被淘汰5。

照此推理，渗透检测方法在压力容器等特种设备上的使用也不会很长，将被淘汰。

很显然，对渗透检测方法的这种断言，是与渗透检测的可靠性直接相关的。

但是，包括压力容器等各种特种设备在内的现代工业发展的事实是：

（a）渗透检测在镍及镍合金、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等有色金属制压力容器及压力管道的制造、安装、改造、维修及检验检测过程中，得到了独特的应用。

（b）渗透检测不但在非铁磁金属不锈钢制压力容器及压力管道的制造、安装、改造、维修及检验检测过程中，得到了广泛的应用；而且在普通钢制压力容器及压力管道的制造、安装、改造、维修及检验检测过程中，特别是在役钢制压力容器及压力管道的定期检验，也得到了广泛的应用。

随着全面质量控制（QC）及质量保证（QA）的推行，渗透检测在等特种设备的应用范围不但越来越广，而且可靠性越来越高。

可靠性的影响因素如下：

（a）毛细现象作用的强弱：

特别重要的是，受检压力容器、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。

受检压力容器的表面准备及预清洗特别好，其表面开口缺陷的内表面就可能非常干净，毛细现象作用就可能非常强，渗透检测的可靠性就可能非常高。

否则，如果受检压力容器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。

（b）试块人工缺陷与实际的表面开口缺陷的对应性：

不论是随机开裂的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，它们都与受检压力容器的实际的表面开口缺陷不同。

因此，最好在使用A/B/C型试块的同时，还应使用受检压力容器的带有实际的表面开口缺陷的试块。

A/B/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/C型标准试块上的人工缺陷显示，与受检压力容器实际开口缺陷显示，两者的对应性越高（例如标准试块上的细微裂纹缺陷与受检压力容器细微裂纹缺陷显示的对应性越高），渗透检测的可靠性就可能越高。

（c）渗透检测方法及工艺的选择：

被检压力容器不同，制造方法不同，产生的缺陷类型将不同，缺陷的尺寸（长度、宽度、深度）也将不同。

不同的缺陷类型，不同的缺陷尺寸，将导致选用不同的渗透检测方法及工艺。

很明显，缺陷类型及缺陷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。

试想，如果使用水洗性着色渗透探伤法检查晶间腐蚀裂纹，渗透检测的可靠性则将无从谈起。

因此，为了提高渗透检测的可靠性，必须合理选择渗透检测剂及渗透检测工艺，合理选择使用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，进行渗透检测的正确操作，建立全面质量控制（QC）及质量保证（QA）体系等。

六.关于渗透检测工艺方法标准:

荧光渗透检测在我国宇航领域里应用范围非常广泛；着色渗透检测在我国特种设备行业里应用范围非常广泛。

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：

（a）国防科技工业军事标准GJB2367渗透检测方法；（b）航空工业标准HB/Z61渗透检测；（c）特种设备行业标准JB4730压力管道无损检测。

渗透检测在美国、日本及欧洲应用非常广泛。

美国的渗透检测工艺方法标准反映了国际渗透检测的一流水平，比较典型的有：

（a）ASTME1417渗透检测的标准方法；（b）ASTME165渗透检测的标准推荐操作方法；（c）ASTME1208亲油性后乳化荧光渗透检测的试验方法；（d）ASTME1209可水洗性荧光渗透检测的试验方法；（e）ASTME1210亲水性后乳化荧光渗透检测的试验方法；（f）ASTME1219溶剂去除性荧光渗透检测的试验方法；（g）ASTME1220溶剂去除性着色渗透检测的试验方法；（h）ASTME1418可水洗性着色渗透检测的试验方法。

七关于渗透检测标准试块：

国际标准化组织无损检测技术委员会表面方法分委员会/欧洲标准化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。

1.A型对比试块：

A型对比试块的形状及其尺寸见图1。

图1A型对比试块制作尺寸图该型试块用于渗透检测剂的性能测试和探伤灵敏度的比较。

该型试块基材为LY12铝合金板材或棒材，尺寸为755010（mm），试块长度方向应与板材轧制方向一致；化学成分应符合GB/T3190铝及铝合金加工产品化学成分规定；板材技术条件应符合GB/T3193铝及铝合金热轧板材规定，棒材技术条件应符合GB/T3191铝及铝合金挤压棒材或GB/T3192高强度铝合金挤压棒材规定。

在试块上表面粗糙度为6.3m的一面中间部位用喷灯进行局部加热，温度达到500540；然后立即投入水中急冷，使其产生开口裂纹；裂纹宽度为3m，35m和5m，呈不规则分布；并且每块试块上，3m的裂纹不得少于两条。

然后再将试块加热至约140进行干燥，冷却后将试块分隔成相等的A/B两区（每区约为37.55010mm）。

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

2.B型（改进型）对比试块:

B型对比试块的形状及其尺寸见图2。

（a）可清洗度测试区（试块上半部）（b）缺陷评定区（试块下半部）图2B型对比试块制作尺寸图该型试块用于评定荧光和着色渗透检测的综合性能，可以评定某渗透检测剂系统和某渗透检测程序对于不同尺寸缺陷的分辨能力及对某粗糙度表面的清洗能力。

该型试块基材为不锈钢板，牌号为00Cr17Ni13-Mo2N，硬度HV20=15010或相当，尺寸为155502.5（mm）。

试块分隔为两个尺寸相等的部分（155252.5mm），分别称为可清洗度测试区和缺陷评定区。

缺陷评定区，先镀镍，其厚度为603m，硬度为HV20=500600；后镀硬铬，厚度为0.531.5m，405加热70分（不排除其它工艺），使硬度达到HV20=9001000，硬铬层粗糙度为1.21.6m。

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。

可清洗度测试区，先将其分成四个大小均为2535mm的相等区域；然后，通过特定的表面处理方法，制成四个粗糙度不同的区域，粗糙度分别为2.5，5，10和15m。

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。

3.C型对比试块:

C型对比试块的形状及其尺寸见图3。

图3C型对比试块制作尺寸图该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30m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50m用于确定着色渗透液系统的灵敏度等级。

该型试块基材为黄铜板，尺寸为351002（mm）。

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50m；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1：

20。

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。

八关于渗透检测工艺限制：

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，黑光幅照度应不低于3000w/cm2。

关键重要零件不推荐使用着色渗透检测。

涡轮发动机关键零件的维修及检修仅允许采用亲水性后乳化荧光渗透检测法进行检验，且检验灵敏度应为高级及超高级。

九.关于裂纹深度的渗透检测试验:

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，更关心的是裂纹的深度。

但是，渗透检测的裂纹深度测量，一直是渗透检测的一个盲点。

国内某研究单位，使用铝合金平板材料及铝合金焊接试验件进行着色渗透检测试验，并通过裂纹测深仪测量及试验件解剖对照，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。

十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、渗透检测工艺方法及渗透检测设备等，但是受检缺陷本身的性质，例如受检裂纹的几何形貌即开口宽度、深度及长度等，就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。

理论推导的公式表明：

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。

十一.在役容器穿透裂纹的渗透检测:

渗透检测可分为表面渗透检测及穿透渗透检测。

前者是检测表面缺陷，后是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，容器一直处于承压状态。

如果存有穿透裂纹，即使是细微的，但是，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，检测效果甚好。

使用穿透渗透检测时，预清洗特别重要。

穿透裂纹中的污染物清洗得越干净越好。

清洗污染物所使用的清洗剂，如果成分结构与容器中的盛装液体介质相似，则清洗效果将更好。

渗透检测剂与容器中的盛装液体介质，如果成分结构相似，检测效果也将更好。

使用穿透渗透检测时，容器内侧施加渗透液，容器外侧施加显象剂，容器外侧形成缺陷显示即容器泄漏位置。

十二关于渗透检测自动自动化：

国内某研究单位，使用电荷耦合器件（CCD）图象摄取和计算机图象处理的机电一体化渗透检测自动分选系统，使用在SM-1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象剂，对非金属材料陶瓷轴承球（6.6/8.5）进行检测，检测灵敏度高（能发现的最小裂纹宽度1m），缺陷显示宽度约为缺陷实际宽度4060倍（即扩散系数约4060），检测速度快，检测成本低，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。

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