一、渗透探伤发展概况和现状
渗透探伤对表面缺陷检测能力及检测的可靠性,取决于渗透探伤剂性能和操作工艺正确与否,因此几十年来,渗透探伤技术发展的主线一直是探伤剂的研制及其性能评价,探伤操作工艺的改进及其标准化,以及与之有关的渗透探伤理论的研究。
1、渗透探伤剂
工业应用最早的是渗透剂不加染料的于粉显象着色法。30年代初出现的荧光法,也是渗透剂不加荧光染料的干粉显象法。这两种方法灵敏度低,满足不了工业生产特别是航空工业和原子能工业的需要。1946年,BelerkwJ在有机溶剂中加入红色染料作着色渗透剂;195上年,VeakekerE用葱溶解于苯和丙酮里作荧光渗透剂;1955年,RohdeFredw提出后乳化型渗透探伤法,这些都使渗透探伤灵敏度有所提高。与此同时,国外也出现了一个渗透剂的研制高潮,采用苏丹W号作着色渗透剂染料,采用拜耳荧光黄作荧光染料,使检测灵敏度提高到十微米裂纹宽度。但致命弱点是渗透剂和显象剂必须采用含苯等剧毒试剂作溶剂。
2、探伤荆性能及探伤综合灵敏度侧试评价
探伤剂性能包括探伤剂浓度、粘度、闪点、表面张力、稳定性、清洗性、荧光液含水量、渗透剂临界厚度、着色(荧光)强度、毒性及腐蚀性等。目前,国内外渗透探伤技术标准都对探伤剂性能作了相应的规定。1960年,KaPerDw提出荧光渗透液的荧光强度测定法。2962年,JameRW提出用Meniseus方法测定渗透液临界厚度。用这两种方法评价荧光强度和着色强度一直沿用至今。美国MIL一1一25“渗透探伤方法”1968年版开始规定卖主须提供探伤剂毒性评定,并规定了毒性评定方法。我国1994年版JB4730“压力容器无损检测”首次规定探伤剂必须“对人体基本无毒害”。
3、渗透探伤操作工艺及渗透探伤标准
与其它四种常规无损检测方法相比,渗透探伤操作一〔艺更依赖于实验的结果,而较缺乏理论的支承。因此,渗透探伤发展的过程,就是探伤工艺不断改进完善的过程。近20年来,国内外发表的渗透探伤论文,有关工艺方法方面的约占70%。80年代初,BoothRc详细分析了渗透探伤中影响可靠性的各种变化因素提出一r提高渗透探伤可靠性的仁艺措施,FijalkouskAMlot提出改善渗透探伤可靠卞七的预清洗技术,这些都先后被国外标准引用。
4、渗透探伤理论
渗透理论涉及物理、化学、表面物理及表面化学等多种学科。渗透探伤技术发展过程,直接利用这些学科的已有成果,但这些已有理论,更多的只是给出定性的说明,而作为一门检测技术,更需要的是理论上的定量结果。因此,渗透探伤理论上要解决的最重要间题是渗透机理和显象机理。
二、影响渗透探伤因素
影响渗透探伤的因素很多,主要有工件温度、渗透时间、缺陷的特征以及油污等。本文着重研究了工件温度和油污侵润堵塞(1)这两个在现场探伤中常变因素影响。
1、温度对渗透探伤的影响
根据物体热膨胀原理,工件表面温度增加,则缺陷受热膨胀,开口张大,裂纹宽度增加,会提高渗透剂的渗透能力,其中微细裂纹对比反应特别明显。但是,裂纹若开口过宽,则会因丧失毛细作用而对探伤效果产生负作用。另外,温热工件能提高涂敷在工件表面的渗透剂的温度,使其粘度下降,增加其流动性,提高渗透能力。众所周知,气体的平均动能只与温度有关,即与绝对温度成正比。工件温度提高,裂纹中气体分子运动加剧,内压升高,部分气体便排除裂纹。一旦温度偏低的渗透液封闭裂纹开口,裂纹内气压下降,则会形成轻度负压,提高渗透剂渗透能力。因此试样温度对渗透探伤效果有很大的影响,过低的温度,难以清晰地显示缺陷而在实际现场探伤时经常存在环境温度低于探伤标准规定的温度范围(15～50℃),这样,必然会影响探伤结果。
2、油污侵润堵塞对渗透探伤的影响
毛细现象是渗透探伤的物理基础,如果工件长时间处于油脂中,表面缺陷也可能侵入渗透力较弱的油脂,形成侵润堵塞。通用的清理方法很难清除缺陷中的油脂,这必然会影响渗透剂的渗入,对探伤结果产生很大影响。
此外,如果预清洗不当,工件表面残存较多的洗液且时间又很长,也会渗入被检缺陷中,若未被除干净,也对渗透不利。
三、渗透探伤技术的展望
1、研制新的渗透探伤剂,仍然是今后渗透探伤技术发展的主题。特别是研制开发无污染探伤剂和无公害的喷罐式喷雾剂,继续用氟里昂作喷雾剂是无法接受的。
2、研制新的渗透探伤器材,随着工业生产中人体工程学兴起以及人们对工作环境舒适化的强烈愿望,使用方便、舒适的探伤器材是今后渗透探伤发展的一个重要目标。
3、计算机的应用是无损检测的一次革命,微机将使渗透探伤全自动化得以实现,特别是自动识别真假迹痕及缺陷迹痕的评定和分选,最大限度地减少随机误差和人为误差,提高渗透探伤可靠性。
4、渗透探伤理论涉及到零点几微米宽缺陷内毛细现象的极为复杂的过程,是急待解决的理论问题。毛细现象是分子间作用力的宏观体现,它利用诺维一斯托克斯层流方程式,而该方程式是在液体的宏观间隙情况下得到的,仅适用于均匀介质。当间隙为零点几微米时,液体很难视为均匀介质了,因此,用基于诺维一斯托克斯层流方程式的毛细现象会有很大的偏差。
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