液体渗透检测

1. 液体渗透检测 渗透检测（PT）是用带有荧光染料（荧光法）或红色染料（着色法）渗透剂的渗透作用，来显示放大缺陷图像的痕迹，从而能够用肉眼检查试件表面开口缺陷的方法，并给予评价。

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5. 渗透检测 6.1 概述 一、渗透检测发展简史 渗透检测是最早被人们采用的一种无损检测方法。它广泛 地应用于钢铁零件的表面质量检验，特别是在铁道系统应用 极广。但自MT、ET问世后，PT发展稍有停滞。由于MT只 能检验铁磁性材料，对于非铁磁材料（如有色金属、塑料、 陶瓷等）则无能为力，而ET只适于检测导电材料，因此， PT以其操作简单，使用方便，在NDT技术中逐渐受到重视。

6. 渗透检测 6.1 概述 • 二、渗透检测的特点 • 优点： • 不受试件形状，大小，化学成分，组织结构，缺陷方向限制，一次可简便地探出任何方位的缺陷 • 原理简明易懂，便于掌握。对于训练有素的检验人员来说，发生无关显示的机率比其他方法少 • 检测设备及工艺过程简单，检测费用低，既不需要特殊设备，又不受场地限制，适于野外及无电源地区。

7. 渗透检测 6.1 概述 • 二、渗透检测的特点 • 局限性： • 只能检测表面开口缺陷 • 对多孔性材料检测困难 • 一般检验温度范围不得低于5℃或高于50℃ • 渗透液易被污染失效 • 三、渗透检测的应用 • 随着化学工业的发展，渗透检测技术已日益完善，已被广泛 • 应用于机械、航空、宇航、造船、仪表、压力容器和化工工业 • 等各个领域。

8. 液体渗透检测 6.2 渗透检测的物理基础 渗透检测用的渗透剂绝大部分为液体，故必须研究渗透过程中的毛细管现象、清洗剩余渗透液过程中的乳化现象、显象过程中的毛细吸附。 渗透检测中不同液体向固体孔隙中的渗透能力不同，称为液体的渗透力，其强度将明显影响发现缺陷的能力。 液体的渗透力取决于液体的表面张力、液体与固体表面间的润湿角的大小、缺陷的形状和大小以及渗透液的粘度等因素。

9. 液体渗透检测 6.2 渗透检测的物理基础 　一.液体的表面张力 由于液体分子间距比气体小得多，分子力比气体大。所有在分子作用球半径的液体薄层内并与气体交界的分子，都受到指向液体内部力的作用，此薄层称为表面层，此吸引力即为内聚力。因此，表面层中的分子均有从表面进入液体内部的趋势，因而，液体要尽可能地缩小其表面积，而球的表面积是最小的。（水滴为球形） 使液体自动收缩的力叫表面张力，它使液体表面积都有收缩到最小面积的趋势，能量最低。

10. 液体渗透检测 6.2 渗透检测的物理基础 液体的表面张力决定于液体的性质，同一种液体，其表面张力大小与温度有关。 式中：σ为液体单位长度的表面张力； l为液面的长度。

11. 液体渗透检测 6.2 渗透检测的物理基础 二.液体的润湿作用 润湿是固体表面上的气体被液体取代的过程。渗透液润湿金属表面或其他固体材料表面的能力，是判定其是否具有高的渗透能力的另一个最重要的性能。  　 液体对固体的润湿程度，可以用它们的接触角的大小来表示。把两种互不相溶的物质间的交界面称为界面，则接触角θ就是指液固界面与液气界面处液体表面的切线所夹的角度，如图所示。由图可知，θ越大，液体对固体工件的润湿能力越小。

12. 液体渗透检测 θ=0°，完全润湿； θ＜90°，润湿； 90°＜θ＜180°，不润湿； θ=180°，完全不润湿

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14. 液体渗透检测 6.2 渗透检测的物理基础 二.液体的润湿作用 当液体与固体相接触时，有两种现象： ① 当液滴成球形，与固体接触有收缩趋势 —不润湿 ②当液滴沿固体表面散开与固体接触有扩散趋势 —润湿 润湿时，内聚力＜附着力，润湿角θ≤90°

15. 液体渗透检测 　三.液体的毛细现象 通常把内径、宽度≤1mm的管子或两平行板，称为毛细管 润湿时液体在毛细管中上升和不润湿液体在毛细管中下降的现象叫做毛细现象

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17. 液体渗透检测 毛细机理： 润湿管壁—凹弯月形 不润湿管壁—凸弯月形 凹弯月面下液体压强＜水平液面压强 凸弯月面下液体压强＞水平液面压强 液面不断上升 直至与水平液面压强相等 液面不断下降

18. 液体渗透检测 6.2 渗透检测的物理基础 在毛细管中上升高度h 式中：θ为液面与管壁接触角； ρ为液体的密度； σ为表面张力系数； R为细管半径； g为重力加速度。

19. 液体渗透检测 6.2 渗透检测的物理基础 液体在间距很小的两平行板之间也会发生毛细现象，此时，液面 形状为柱面，液面上身或下降的高度h可用下式计算： （6-2） 式中：r为两板之间间距的一半； 在渗透检测中，可将零件表面的开口缺陷看作毛细管或毛细缝隙， 渗透液在毛细作用下进入表面缺陷，显像过程也是利用显像剂微粉之间形成很小的毛细作用，将渗透剂吸收出来，在试件表面形成一个放大的缺陷显示。

20. 液体渗透检测 6.2 渗透检测的物理基础 毛细管一端封闭，此时润湿液体在毛细管中仍能上升，由于末端存在空气压力，毛细管中液体上升的高度小于开口毛细管 式中：p为大气压强； b为缺陷深度； d为缺陷宽度

21. 液体渗透检测 σ增加，h增加， σ太大，不利于渗透， σ太小，挥发性大。 工件中贯通缺陷不常见，非贯通的较常见，类似于此情况，液体渗透液正是在毛细作用下自动地渗进表面缺陷中去的。

22. 液体渗透检测 液体渗透检测机理 PT是利用液体渗入工件表面来寻找缺陷的方法。具体过程是将渗透液喷于工件表面，在毛细作用下，渗透液渗入到工件表面开口的缺陷中，去除多余渗透液，保留缺陷内的渗透液，再在工件表面上涂上一层显像剂，缺陷中的渗透液在毛细作用下重新被吸到工件表面，从而形成缺陷痕迹，据此对缺陷做出评判 。 PT的效果有赖于表面的清洁程度、缺陷空腔几何尺寸和形状、液体表面张力及润湿工件表面的能力

23. 液体渗透检测 6.2 渗透检测的物理基础 四.表面活性和表面活性剂 表面活性就是使溶剂液体的表面张力系数降低的性质。 加入少量的表面活性物质能使原液体的表面张力系数显著降低，从而产生润湿，乳化，分散等现象。 

24. 液体渗透检测 五. 乳化作用和乳化剂 在某物质的作用下，把原来不相溶的物质变为可溶性的， 这种作用称为乳化作用。所用这种物质叫乳化剂。例如，把水和油一起倒进容器中，静置后就会出现分层现象，形成明显的界面。如果加以搅拌，使油分散在水中，形成乳浊液， 但稍静置，又会分成明显的两层。如果在容器中加入合适的乳化剂， 经搅拌混合后，可形成稳定的乳浊液。这一类乳化剂是由具有亲水基和亲油基(又叫憎水基)的两亲分子构成的，它能吸附在水和油的界面上，起一种搭桥的作用，不仅防止了水和油的互相排斥，而且把两者紧紧地连接在自己的两端，使油和水不相分离。这样就把渗透液变成可溶性的了，经这样处理后的渗透液在检测清洗时，很容易被水洗掉，保证了检测工作的顺利进行。

25. 液体渗透检测 五. 乳化作用和乳化剂 1.作用 用于乳化不溶于水的渗透液，使其便于用水清洗。有表面化剂和添加剂组成。 2.性能要求 a 综合性能 乳化效果好，化学性质稳定，对工件无腐蚀，对人体无害，凝胶作用强，便于清洗。外观能与渗透液明显区别；受少量水或渗透液污染不降低性能；存储保管中，温度稳定性好，性能不变；对操作者的健康无害，无毒及无不良气味；闪点高，挥发性低，废液及去除污水的处理简便等。

26. 液体渗透检测 五. 乳化作用和乳化剂 b物理性能 粘度：影响乳化时间，最短的乳化时间大于等于30s。 闪点：不低于50°C。 挥发性：应低。 c化学性能 毒性：无毒。 容水性：应能允许混入5%的水含量。 与渗透液的相容性：应允许混入20%的渗透液而不变质。 特殊性能：水洗性，荧光，槽液寿命，温度稳定性，停留时间。

27. 液体渗透检测 五. 乳化作用和乳化剂 3、乳化剂分类 分亲水和亲油两大类。 亲水性的乳化形式是油包水型，水分散在油里； 亲油性的乳化形式是水包油型，油分散在水里。 若乳化剂的浓度高，乳化能力强，乳化速度快，乳化时间难以控制且乳化剂拖带损耗大； 若浓度低，乳化能力弱，乳化速度慢，乳化时间常。应根据被检零件的大小、数量、表面光洁度等情况，通过试验来选择最佳浓度和时间。 4、乳化剂的选择 根据H.L.B值及工件的材质、检验要求、渗透液种类进行选择。

28. 液体渗透检测 6.2 渗透检测的物理基础 • 六.光学基础知识 • 可见光和紫外线 • 光致发光 • 着色强度，荧光强度 • 发光强度，光通量，照度 • 可见度 • 对比度

29. 液体渗透检测 6.3 渗透检测材料与设备 • 一.渗透检测材料 • 渗透剂 • 清洗剂，去除剂 • 显像剂 • 二.渗透检测设备 • 试块 • 黑度灯 • 照度计

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34. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术 • 一. 液体渗透检测方法的分类 • 按缺陷的显示方法不同，可分为着色法和荧光法； • 按渗透液的清洗方法不同，可分为自乳化型、后乳化型和溶剂清洗型； • 按显像剂或显像方法分：干式显像，湿式显像，快干式显像和无显像剂式； • 按缺陷的性质不同，可分为检查表面缺陷的表面检测法和检查穿透型缺陷的检漏法； • 按施加检测剂的方式不同，可分为浸泡法、刷涂法、喷涂法、流涂法和静电喷涂法等。 

35. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术 二. 液体渗透检测的基本步骤 基本要点 • 确保渗透液能充分进入缺陷内 • 表面清洗时，只把附在表面的渗透液清除干净，不使渗入缺陷的渗透液流出，确保其留在缺陷内

36. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术 二. 液体渗透检测的基本步骤 1 预清洗：清除不洁物（锈蚀、污垢、氧化皮等） 去除方法 ① 机械方法：吹沙、抛光、超声波清洗等 ② 化学方法：酸洗、碱洗 ③ 溶剂去除法

37. 液体渗透检测 二. 液体渗透检测的基本步骤 2 渗透 渗透剂使用温度为15～40℃，距表面20～30㎜喷，渗透时间为5～20min，（渗透时间包括渗涂时间和滴落时间）。当给零件加载时，细小裂缝张开，有利于渗透剂渗入，可检测微裂纹

38. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术 二. 液体渗透检测的基本步骤

39. 液体渗透检测 二. 液体渗透检测的基本步骤 3 去除多余渗透剂 可采用水洗、乳化后水洗和溶剂清洗 4 干燥 去除表面水分，可采用干布、压缩空气吹干，热风吹干等。主要用于水洗型、后乳化型 应注意① 温度不要太高； ②时间不要过长

40. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术 二. 液体渗透检测的基本步骤 去除多余渗透剂

41. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术 二. 液体渗透检测的基本步骤 5 显像 显像剂厚度为0.05～0.07mm，保持10～15min，施加显像剂要均匀，且一次涂覆

42. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术 二. 液体渗透检测的基本步骤

43. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术 二. 液体渗透检测的基本步骤 6 观察 可见光下用肉眼或放大镜观察，此法适用于着色法 紫外线灯适用于荧光法 7 评定 根据JB/T4730-2005 8 后处理 清洗残留渗透剂和显像剂

44. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术 二. 液体渗透检测的基本步骤 钢包吊耳处因受力而裂纹

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46. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术 三. 常见缺陷的显像特征 渗透显示图像是确定缺陷的依据，并不是所有的显示都是缺陷引起的，为正确分析显示的图像，通常将显示分为真实缺陷和虚假影像

47. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术 真实缺陷显示 主要指裂纹、气孔、夹杂、疏松、折叠、分层等 1.连续线状缺陷显示：裂纹、冷隔、锻造折叠 2.断续线状缺陷显示：零件磨削、喷丸、锻造、机加工时，原来表面线性缺陷被堵塞，PT时呈断续状，计算时按连续长缺陷计算

48. 液体渗透检测 6.4 渗透检测技术

49. 液体渗透检测 A线包括渗透装置、预清洗装置、清洗装置、烘干装置、显像装置和观察台。B线包括后清洗装置和后烘干装置。电气控制柜独立。

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