无损检测Ⅱ级人员培训教材

1、唐山轨道客车有限责任公司唐山轨道客车有限责任公司 检测中心检测中心 李来顺李来顺0315-3089612无损检测培训无损检测培训 渗渗 透透 检检 测测第一章第一章 渗透检测概述渗透检测概述21.1 1.1 渗透探伤的渗透探伤的概述概述一、渗透探伤是一种无损检测方法一、渗透探伤是一种无损检测方法1.1.概念概念：渗透检测（Penetrant Test）是一种以毛细管毛细管作用原理为基础的检查表面开口缺陷表面开口缺陷的无损检测方法。代号为PTPT。2.2.应用范围应用范围：渗透检测可用来检测延伸至表面的开口缺陷。主要用来致密性材料，可检查金属材料，也可用来检查其他非金

2、属材料，前提是材料必须为非多孔性材料。二、渗透探伤的工作原理和操作步骤二、渗透探伤的工作原理和操作步骤1.1.工作原工作原理理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管的作用下，经一定的时间的渗透，渗透液可以渗进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液和干燥后；再在零件表面施涂吸附介质显象剂；在毛细管作用下，显象剂将吸附缺陷中的渗透液，使渗透液回渗到显象剂中；在一定的光源下（黑光或白光），缺陷处非渗透液痕迹被显示出来（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测缺陷的形貌和分布状态。31.1 1.1 渗透探伤的渗透探伤的概述概述2 2. .渗透探伤的基本操作步骤渗透探伤的基本操作步骤：预

3、清洗、：预清洗、渗透渗透、去除去除、干燥、干燥、显像显像、观察观察1.预清洗 2.渗透 3.清洗4.显像 5.观察 渗透检测工件实物示例41.1 1.1 渗透探伤的渗透探伤的概述概述预预清清洗洗51.1 1.1 渗透探伤的渗透探伤的概述概述渗渗透透61.1 1.1 渗透探伤的渗透探伤的概述概述去除去除71.1 1.1 渗透探伤的渗透探伤的概述概述显像显像81.1 1.1 渗透探伤的渗透探伤的概述概述观察观察91.1 1.1 渗透探伤的渗透探伤的概述概述记录记录101.2 1.2 渗透检测的发展简史及现状渗透检测的发展简史及现状目前尚未确切查明渗透检测起源于何时；1930年以前，渗透检测发展较慢

4、；利用铁锈检查裂纹铁锈检查裂纹，可以认为是它的初始阶段。“油油- -白法白法” 是公认的最早的一种渗透探伤方法。1930年以后，一直到第二次世界大战期间，由于非铁磁材料大量使用，促使渗透探伤的发展。二十世纪30年代到40年代，美国人斯威策（R.C.Switzer）进行了大量研究，使渗透探伤进入了新阶段。随着现代科技的发展，高灵敏度及超高灵敏度渗透液相继问世；渗透探伤材料形成系列，试验方法及手段趋于完善；在提高检验可靠性、检验速度及降低成本方面都取得了新成果。渗透探伤已经称为检查表面缺陷的三种渗透探伤已经称为检查表面缺陷的三种无损检测无损检测方法（磁方法（磁粉探伤、渗透探伤、涡流检测）之一。粉探

5、伤、渗透探伤、涡流检测）之一。铁锈检查裂纹铁锈检查裂纹户外存放的钢板，户外存放的钢板，如果钢板表面存在裂纹，水渗入了裂如果钢板表面存在裂纹，水渗入了裂纹，形成铁锈氧化物，裂纹上的铁锈纹，形成铁锈氧化物，裂纹上的铁锈比其它地方更多。因此，利用铁锈的比其它地方更多。因此，利用铁锈的位置和分布状态，可以找出钢板上裂位置和分布状态，可以找出钢板上裂纹的位置和分布状态。纹的位置和分布状态。“油白法油白法”将重滑油稀释在煤油中将重滑油稀释在煤油中，得到一种混合体作为渗透液；将零件浸，得到一种混合体作为渗透液；将零件浸入渗透液中，一定时间后用浸有煤油的布入渗透液中，一定时间后用浸有煤油的布把零件表面擦净，再

6、涂上一种白色粉末加把零件表面擦净，再涂上一种白色粉末加酒精的悬浮液，待酒精自然挥发后，如果酒精的悬浮液，待酒精自然挥发后，如果零件表面存在有开口缺陷，则在零件表面零件表面存在有开口缺陷，则在零件表面均匀的白色背景上出现深黑色现实的缺陷均匀的白色背景上出现深黑色现实的缺陷痕迹。痕迹。无损检测无损检测以不损坏被检测对象的使用以不损坏被检测对象的使用性能为前提，运用物理、化学、材料性能为前提，运用物理、化学、材料 科学科学及工程学理论为基础，对各种工程材料、及工程学理论为基础，对各种工程材料、零部件和产品进行有效的检验，借以评价零部件和产品进行有效的检验，借以评价它们的完整性、连续性及安全可靠性的方

7、它们的完整性、连续性及安全可靠性的方法。常规的无损检测方法有：射线检测、法。常规的无损检测方法有：射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测和涡流超声波检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测。检测。111.1.3 3 渗透探伤的基础知识渗透探伤的基础知识一、渗透探伤的分类一、渗透探伤的分类1.根据渗透液所含染料成份分类荧光渗透探伤法、着色渗透探伤法、荧光着色渗透探伤法2.根据渗透液去除方法分类水洗型、后乳化型、溶剂去除型3.根据渗透探伤灵敏度分类：低级、中级、高级4.根据检测的目的：表面渗透探伤、检漏渗透探伤二、影响检测有效性的因素二、影响检测有效性的因素这种方法的有效性取决于被检材料、检测试剂性质

8、、表面处理情况、清洗程度、缺陷种类及检测过程。三、渗透检测的优点和局限性三、渗透检测的优点和局限性优点：材料适应性、缺陷种类、灵敏度、操作、速度、成本、直观性局限性：缺陷类型、表面影响、缺陷深度、操作者的因素121.1.3 3 渗透探伤的基础知识渗透探伤的基础知识四、各种渗透探伤的操作程序四、各种渗透探伤的操作程序131.1.3 3 渗透探伤的基础知识渗透探伤的基础知识五、各种渗透探伤方法的优缺点着色、荧光探伤法水洗型着色探伤法后乳化型着色探伤法溶剂去除型着色探伤法水洗型荧光渗透探伤法后乳化型荧光渗透探伤法溶剂去除型荧光渗透探伤法 着色渗透探伤法只需在白光或日光下进行着色渗透探伤法只需在白光或

9、日光下进行，在没有电源的场合也能工作。，在没有电源的场合也能工作。 荧光渗透探伤法需要配备黑光灯和暗室，荧光渗透探伤法需要配备黑光灯和暗室，无法在没有电源及暗室的场合下工作。无法在没有电源及暗室的场合下工作。 水洗型着色法渗透探伤适合于检查表面较水洗型着色法渗透探伤适合于检查表面较粗糙的工件，操作简单，成本较低。粗糙的工件，操作简单，成本较低。 灵敏度较低，不易发现细微缺陷。灵敏度较低，不易发现细微缺陷。 水基渗透液适用于检查不能接触油类的特水基渗透液适用于检查不能接触油类的特殊零件，但灵敏度很低。殊零件，但灵敏度很低。 后乳化型着色渗透探伤法应用较广，具有后乳化型着色渗透探伤法应用较广，具有

10、中等灵敏度，适宜检查较精密工件。中等灵敏度，适宜检查较精密工件。 溶剂去除型着色渗透探伤法应用较广，特溶剂去除型着色渗透探伤法应用较广，特别是使用喷罐，可简化操作，适宜于大型工别是使用喷罐，可简化操作，适宜于大型工件的局部检查。件的局部检查。 成本较高，手工操作不易掌握，不适用于成本较高，手工操作不易掌握，不适用于大批量工件的检查。大批量工件的检查。 水洗型荧光渗透探伤法成本较低，有明亮水洗型荧光渗透探伤法成本较低，有明亮的荧光，易于水洗，检查速度快，适用于表的荧光，易于水洗，检查速度快，适用于表面较粗糙的零件，带有螺纹、键槽的工件及面较粗糙的零件，带有螺纹、键槽的工件及大批量小工件的检查。大

11、批量小工件的检查。 灵敏度较低，宽而浅的缺陷容易漏检，光灵敏度较低，宽而浅的缺陷容易漏检，光洁度高的零件重复检查效果差，水洗操作时洁度高的零件重复检查效果差，水洗操作时容易过洗，荧光渗透液容易被水污染。容易过洗，荧光渗透液容易被水污染。 后乳化型荧光渗透探伤法具有极明亮的荧后乳化型荧光渗透探伤法具有极明亮的荧光，对细小缺陷检验灵敏度高，能检验宽而光，对细小缺陷检验灵敏度高，能检验宽而浅的缺陷，重复效果好，成本较高，不适用浅的缺陷，重复效果好，成本较高，不适用于检查带有螺纹、键槽及盲孔的零件，也不于检查带有螺纹、键槽及盲孔的零件，也不适用于表面粗糙工件的检查，清洗困难。适用于表面粗糙工件的检查，

12、清洗困难。 溶剂去除型荧光渗透探伤法轻便，适于局溶剂去除型荧光渗透探伤法轻便，适于局部检查，重复性好，可用于无水源场所，成部检查，重复性好，可用于无水源场所，成本较高，所用物质易燃易挥发，不适用于粗本较高，所用物质易燃易挥发，不适用于粗糙表面零件的检查，去除操作失误时，灵敏糙表面零件的检查，去除操作失误时，灵敏度下降明显。度下降明显。141.1.4 4 渗透探伤与磁粉探伤、涡流探伤比较渗透探伤与磁粉探伤、涡流探伤比较唐山轨道客车有限责任公司唐山轨道客车有限责任公司 检测中心检测中心 李来顺李来顺0315-3089612无损检测培训无损检测培训 渗渗 透透 检检 测测

13、第二章第二章 渗透检测渗透检测的表面化学基础的表面化学基础162.1 表面张力及产生原因一、表面张力一、表面张力1. 在自然界中，体积一定的几何体中球体的面积最小。液体由其它形状变为球形，如露珠、水银珠等，其面积就减小，如无外力影响或影响不大时，液体总是自由收缩成球状液体总是自由收缩成球状，这是因为液体表面张力的存在。这种存在于液体表面，使液体表面存在于液体表面，使液体表面收缩的力，称为液体的表面张力。收缩的力，称为液体的表面张力。相邻分子间，分子作用力所能达到的最大距离叫做分子作用半径，约10-10 m；所谓的液体表面厚度等于分子作用半径。2.表面张力系数表面张力一般用表面张力系数表面张力系

14、数来表示。表面张力系数表面张力系数是任一单位长度上的收缩表面力，法定单位为牛顿是任一单位长度上的收缩表面力，法定单位为牛顿/ /米（米（N/mN/m），它的作用方向与该液体表面相切。，它的作用方向与该液体表面相切。当液体表面张力系数小时，该液体的表面能就小，这时液体就容易挥发。172.1 表面张力及产生原因3.影响表面张力的因素表面张力系数的大小与液体的种类液体的种类和温度温度有关。对于一定成份的液体，在一定的压力和温度下具有一定的值。不同的液体其值也不同。一般液体的值随温度的升高而下降，但也有一些金属熔融液体的值随温度的升高而升高，如铜、镉等金属熔融液体。此外，易挥发液体的值要比不易挥发液体

15、的更小；含有杂质的液体比纯净液体的值要小。4. 4. 部分常用液体部分常用液体在20时的表面张力系数182.1 表面张力及产生原因二、表面张力产生的机理1.物质的三态物质是以气态、液态、固态三种形式存在于自然界中。其中气体的分子间距离很大，因此极易扩散；而固体中每个分子在平衡位置附近振动，其相互间吸引力很大，因此不易扩散；液体分子排列比气体密，分子间相互作用较大，但分子热运动的平均动能不足以克服分子间的内聚力，因而液体具有一定的体积，同时由于液体内部存在分子可移动的“空位”，因此液体可根据容器的不同而改变外形。192.1 表面张力及产生原因2.分子压强的产生分子力：在液体内部的分子之间，彼此互

16、相吸引力。图1 中，分子M1 处于液体内部，其它液体分子对分子M1 的作用力合力为零，而在液面的分子M2、M3则受到一个向下的作用力。由表面与近表面分子组成的液体表面层，都受到垂直于液面且指向液体内部的力的作用，这个力使液体向内收缩。该压力在单位面积上的平均值叫压强，也叫分子压强。 3.分子压强是表面张力产生的原因。202.2 润湿作用物质的相与相之间的分界面称为界面。物质分气、液、固三相，因此可组成气-液、液-液、气-固、液-固等四种界面。一般把气相组成的界面称为液体表面及固体表面。液-固界面经过液体内部到液-气界面之间的夹角称为接触角，以表示，见图2。212.2 润湿作用当液滴停留在固体表

17、面并达到平衡状态时，三种液面张力也达到平衡，这时各界面的张力与接触角的关系如下： rS-rSL=rLcos式中：rS固体与气体的界面张力；rL液体与气体的界面张力，即液体的表面张力；rSL固体与液体体的界面张力；接触角。上述公式可变化为：LSLSrrr cos222.2 润湿作用润湿作用是一种表面及界面的过程。一般而言，表面上的一种流体被另一种流体所取代的过程就是润湿，而将增强该流体取代另一种流体的物质称为润湿剂。润湿根据不同界面的不同取代形式有三种方式为：沾湿润湿、浸湿润湿、辅展润湿。当180时,发生沾湿润湿；当90时,可发生浸湿润湿；当0(或不存在)时,发生铺展润湿。在工程上，又常用完全润

18、湿、润湿、不润湿、完全不润湿等四个等级来表示不同的润湿性能。232.2 润湿作用当为0，即cos=1 时，液滴在固体表面呈薄膜状，称为完全润湿；当在0至90之间，即0cos1 时，液滴在固体表面呈小于半球形的球冠，称为润湿；当在90至180之间，即-1cos0 时，液滴在固体表面呈大于半球形的球冠，称为不润湿。当为180，即cos=-1 时，液滴在固体表面呈球形，它与固体之间仅有一个接触点，称为完全不润湿。当接触角越小，说明其润湿性能就越好。242.2 润湿作用252.3 液体的毛细现象1.1.毛细管现象毛细管现象把一根很细的玻璃管一端插入水中，由于湿润作用，可见到水在玻璃中上升，水面凹形，且

19、高出容器中的水面。管子的内径越小，管中的水面越高，如图4。如把玻璃管插入水银中，由于水银不能润湿管壁，可见玻璃管中的水银比容器中的低，且水银面呈凸形。管子的内径越小，管中的水银面就越低。润湿液体在毛细管中呈凹面且上升润湿液体在毛细管中呈凹面且上升，不润湿液体在毛细管中呈凸面且下降，不润湿液体在毛细管中呈凸面且下降的现象，称为毛细现象。的现象，称为毛细现象。能够发生毛细现象的管子叫毛细管。262.3 液体的毛细现象2.2.毛细管现象的成因毛细管现象的成因液体靠近器壁的液面分子，同时受有内聚力和附著力的作用，其合力垂直于液面。使得液体表面张紧，产生表面张力。所产生的作用力沿著液面的切线方向，作用于

20、液体器壁的交界线。因此它。272.3 液体的毛细现象3.3.管内液柱的上升高度管内液柱的上升高度由于液柱所受表面张力的总合与液柱的重量静力平衡。gdrhghrdrmgFcos2cos2cos2式中：F表面张力 接触角表面张力系数 d液体密度r毛细管半径 h管内液柱的上升高度 g重力加速度从上面公式可以看出：毛细管曲率半径越小，管子越细，则上升高度越高，即润湿液体在很细的管子里上升特别显著。若毛细管曲率半径一定，则表面张力越大，润湿作用越强，液体密度越小，液体上升高度越高。注意：表面张力大的液体，润湿作用弱。282.3 液体的毛细现象4.4.渗透探伤中的毛细现象渗透探伤中的毛细现象渗透过程中，渗

21、透液对受检表面渗透过程中，渗透液对受检表面开口缺陷的渗透作用；显象过程中，开口缺陷的渗透作用；显象过程中，渗透液从缺陷中回渗到显象剂中形成渗透液从缺陷中回渗到显象剂中形成缺陷显示痕迹等，实质上都是毛细作缺陷显示痕迹等，实质上都是毛细作用。用。 当渗透液施加于有表面开口裂纹的零件表面时，渗透液将湿润裂纹内表面，并在裂纹内形成凹陷的弯月面，并在弯月面上产生指向裂纹的附加压强P。 裂纹宽度越小，附加压强值越大。渗透液向裂纹内渗透的同时将压缩裂纹内被封闭的气体。随着渗透液的不断渗透，裂纹内气体体积越来越小，而气体的反压强P气将越来越大，直到气体的反压强和附加压强完全平衡位置。如果考虑大气压强P0，则平

22、衡关系为： 附加压强P+大气压强P0=裂纹内气体反压强P气 要使渗透液完全占有裂纹空间，必须将裂纹内气体完全排除。要使渗透液完全占有裂纹空间，必须将裂纹内气体完全排除。292.4 液体的乳化作用1.1.分散体系分散体系在日常生活和工业生产中，我们常遇到一种或几种物质分散在另一种物质里，而形成所谓分散体系。我们把被分散的物质称为分散相，也称为内相、不连续相；分散其它物质的物质称为分散介质，也称为外相、连续相。2.2.乳化现象和乳化剂乳化现象和乳化剂当衣服被油污弄脏后，如直接用水清洗很难洗净，但如用肥皂或洗衣粉对衣服浸泡后再进行清洗，就可很快把油污洗掉。这是由于肥皂或洗衣粉溶液与衣服上的油污产生乳

23、化作用所致。肥皂或洗衣粉属于一种表面活性剂。乳化剂属于表面活性剂，它具有亲水基和亲油基的两亲分子，亲水基对水和极性分子有亲和作用，而亲油基则对油和非极性分子有亲和作用。由于表面活性剂的作用使本来不能混合到一起的两种液体能够混合在由于表面活性剂的作用使本来不能混合到一起的两种液体能够混合在一起的现象称为乳化现象。一起的现象称为乳化现象。具有乳化作用的表面活性剂称为乳化剂。具有乳化作用的表面活性剂称为乳化剂。 表面活性表面活性凡能使溶剂的表面张力降低的凡能使溶剂的表面张力降低的性质称为表面活性。性质称为表面活性。 表面活性剂表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面

24、能定向排列，并能使表面张力团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。显著下降的物质。 它可以改变液体体系表面状它可以改变液体体系表面状态，产生润湿、乳化、起泡及加溶等一系列作用态，产生润湿、乳化、起泡及加溶等一系列作用。302.4 液体的乳化作用3.乳化剂的作用当乳化剂加到油水混合液中时，乳化剂易在油水界面上吸附并富集，亲油基与油层相连，亲水基与水层相连，从而起到搭桥作用，使两种原本不相溶的液体连在一起，形成均匀的乳浊液。乳化剂的作用有两个：一是当乳化剂在油水界面吸附并富集时，改变了界面的性质和状态，降低界面张力，使油滴表面能不因表面积的增加而急剧增加，从而使体系始终保持表面能

25、较低的稳定状态；二是能在分散的液滴表面形成一种具有一定强度的保护膜，阻止液滴因碰撞而又重新聚集，而且当保护膜受损时，自动弥补受损处。312.4 液体的乳化作用4.4.乳化形式乳化形式乳化剂的乳化形式一般分为两种类型。通常按照其亲水亲油平衡值（H.L.B）的范围进行划分。亲水性表面活性剂有较高的HLB值,HLB 值为818 的表面活性剂的乳化形式为水包油型（水包油型（O/WO/W），其能将与水不相混溶的油状液体呈细小的油滴分散在水中，形成的乳状液称为水包油型乳状液（如牛奶），因而这种乳化剂也称为亲水性乳化剂。亲油性表面活性剂有较低的HLB值，HLB 值为3.66 的表面活性剂的乳化形式为油包水型

26、（油包水型（W/OW/O），其能将水以很细小的水滴分散在油中(如原油)，故称为亲油性乳化剂。后乳化型渗透剂的去除多采用水包油型（O/W）乳化剂。HLB 值在1115 间的乳化剂，既具有乳化作用，又具有洗涤作用，所形成的乳化液可以直接用水冲洗。是理想的去除剂。后乳化型渗透剂有时也采用油包水型（W/O）乳化剂去除。322.5 吸附现象1.吸附现象物质自一相内部富集于界面的现象称为吸附现象。当固体和液体或气体接触时，凡是能把液体或气体中的某些成分聚集到固体表面上来的现象，就是固体表面发生的吸附现象。当一种液体和另一种或气体接触时，凡能把被接触的另一种液体或气体中的某些成分吸附到这种液体上来的现象就是

27、液体表面的吸附现象。起吸附作用的物质是吸附剂，被吸附的液体或气体是吸附质。2.物理吸附和化学吸附按吸附现象的本质，可将吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附多在低温上发生，随温度的升高，吸附量下降。它的特点是：吸附热小，吸附速度快。332.5 吸附现象3.渗透探伤中的吸附现象渗透探伤全过程所发生的吸附现象主要是物理吸附。显象过程中显象剂粉末吸附从缺陷中回渗的渗透液，从而形成缺陷显示。显象剂粉末是吸附剂，回渗的渗透液是吸附质。显象剂粉末越细，吸附量越多，缺陷显示越清晰。由于吸附是放热过程，如果显象剂中含有常温下易挥发的溶剂，当溶剂在显象表面迅速挥发时，能大量吸热，从而促进显象剂粉末对缺陷中回渗的渗

28、透液的吸附，加快并且加剧吸附显象，可提高显象灵敏度。自乳化渗透探伤法或后乳化渗透探伤法中，吸附显象发生在在渗透液水表面。渗透过程中受检零件表面及缺陷与渗透液接触时，也发生吸附显象。342.6 渗透液的渗透特性1.毛细作用渗透过程中，渗透液对受检零件表面开口缺陷的渗透，实质是渗透液的毛细作用。毛细作用是渗透液渗透到细小而清洁的裂纹中的速度比它渗透到宽裂纹中速度要快。裂纹中如果含有某些污染物，则会使毛细作用减弱。2.静态渗透参量静态渗透参量定义为：SPP=cos。静态渗透参量表征渗透液渗入开口缺陷的能力，它与渗透液的表面张力（一般用表面张力系数表示）和接触角有关。3.动态渗透参量动态渗透参量定义为

29、：KPP=cos/ 粘度动态渗透参量表征渗透液的渗透速率。粘度越大，渗透速度越慢。唐山轨道客车有限责任公司唐山轨道客车有限责任公司 检测中心检测中心 李来顺李来顺0315-3089612无损检测培训无损检测培训 渗渗 透透 检检 测测第第三章三章 渗透探伤的光学基础渗透探伤的光学基础363 渗透探伤的光学基础渗透探伤的光学基础一、光的本质一、光的本质1.光是一种电磁波，按照电磁波的频率（或波长）的大小排列起来形成电磁波谱。2.着色渗透检测采用白光（可见光）来观察，其波长范围为400760nm，可由日光、白炽灯或高压水银灯等得到。3.荧光渗透检测时，只有借助紫外线照射

30、下进行观察，才能发现显像后缺陷显示的影像。紫外线的波长比可见光更短，是不可见的，又称为黑光灯。4.紫外线一般分成如下三种范围：1）波长为320nm400nm 称为UV-A，适用于荧光渗透检测，其中心波长为365nm；2）波长为280nm320nm 称为UV-B，具有使皮肤变红的作用，还可引起晒斑和雪盲，不能用于荧光渗透检测；3）波长为100nm280nm 称为UV-C，具有杀菌作用，能引起猛烈燃烧，还会伤害眼睛，也不能用于荧光渗透检测。373.1渗透探伤的光学基础渗透探伤的光学基础可见光和紫外线在电磁波谱中的位置可见光和紫外线在电磁波谱中的位置383 渗透探伤的光学基础渗透探伤的光学基础二、光

31、子说和光的波粒二象性二、光子说和光的波粒二象性三、物质的发光三、物质的发光许多物质原来在白光下不发光，在紫外线等外辐射源的作用下能够发光，这种现象称为光致发光。能产生光致发光现象的物质，称为光致发光物质。光致发光物质通常分为磷光物质和荧光物质两类。当外界光源停止照射后仍能持续发光的物质称为磷光物质；当停止光照后立刻停止发光的物质称为荧光物质。荧光渗透剂中的荧光染料就属于荧光物质，它能吸收紫外线的能量并发出荧光，其波长一般在510550nm 之间。由于人眼对黄绿角光较敏感，故在荧光渗透检测中常使用能发出波长为550nm 左右的黄绿色荧光的荧光物质。393 渗透探伤的光学基础渗透探伤的光学基础四、

32、光度学在渗透检测中通常涉及发光强度、光通量、照度等光度学概念。发光强度是指光源向某方向单位立体角发射的光通量，国际单位为坎德拉（cd）。光通量是指能引起眼睛视觉强度的辐射通量，单位为流明（lm）。照度是指被照射的物体在单位面积上所接受的光通量，单位为勒克司（lx）。对于一定面积的表面，当照射到其表面的光通量越大，表面的照度也越大，当光通量的大小一定时，则被均匀照射的表面积也越大，表面的照度就越小。403 渗透探伤的光学基础渗透探伤的光学基础五、着色（荧光）强度、对比度在渗透检测时，当被显像剂吸附上来的渗透剂厚度达到一定值时，再增加其厚度，则渗透剂的着色（荧光）强度也不再增大，我们把此时的液层厚

33、度称为渗透剂的临界厚度。由此可见渗透剂的临界厚度越小，其着色（荧光）强度就越大，缺陷显示也越容易被发现。显示和围绕这个显示的背景之间的亮度和颜色之差称为对比度。对比度可用两者间的反射光或发射光的相对量来表示，这个相对量称为对比率。通常，黑色染料显示与白色显像剂背景之间的对比率为9比1，而红色染料显示与白色显像剂背景之间的对比率只有6比1。荧光显示与不发荧光的背景之间的对比率却很高，在周围环境存在微弱的白光时，这个对比率值可达300比1，最高可达1000比1。413 渗透探伤的光学基础渗透探伤的光学基础六、人眼的观察机能人眼具有复杂的观察机能。在强白光下，人眼对光强度的微小差别不敏感，而对颜色和

34、对比度差别的辨别能力很强。在暗光中，人眼辨别颜色和对比度差别的能力很弱，但却能看见微弱发光的物体。人眼从明亮处进入黑暗处，必须经过一段适应时间，通常为5 分钟，要完全适应一般需要20 分钟。唐山轨道客车有限责任公司唐山轨道客车有限责任公司 检测中心检测中心 李来顺李来顺0315-3089612无损检测培训无损检测培训 渗渗 透透 检检 测测第第四章四章 渗透检测材料及设备渗透检测材料及设备434.1 渗透检测材料渗透检测材料4.1 渗透检测材料渗透检测材料主要包括渗透剂、去除剂、显像剂三大类。4.1.1 渗透剂1.渗透剂是一种含有着色染料或荧光染料且具有很强的渗透能

35、力的溶剂。它渗入表面开口的缺陷并被显像剂吸附出来，从而显示缺陷的痕迹，因此渗透剂是渗透检测中最关键的材料，其质量的好坏直接影响检测的灵敏度。2.理想的渗透剂应具备下列综合性能（11条）：渗透能力强，能容易渗入工件表面细微的缺陷中；较好的截留性能，即能较好地留存在缺陷中；易于从被覆盖过的工件表面清除掉；不易挥发，不会很快干在工件表面上；良好的润湿能力，易于被从缺陷中吸附到显像剂表面；44 4.1 渗透检测材料渗透检测材料扩展成薄膜时，对荧光渗透剂仍有足够的荧光亮度，对着色渗透剂仍有新鲜的颜色；稳定性好，在热和光等作用下，仍能保持稳定的物理和化学性能，使之不易受酸碱的影响，不易分解，不混浊，不沉淀

36、；闪点高，不易燃烧（闪点是液体在加温过程中刚刚出现闪光现象时的液体最低温度，其温度高于燃点）；无毒，对人体无害，不污染环境；较好的化学惰性，对工作或盛装的容器无腐蚀作用；价格便宜。实际对于任一渗透剂都不可能完全达到以上理想性能，只能有取舍地尽可能接近理想水平。45 4.1 渗透检测材料渗透检测材料3.渗透剂的分类按溶解染料的基本溶剂按溶解染料的基本溶剂分为水基渗透剂和油基渗透剂。水基渗透剂以水作基本溶剂，水的渗透能力很差，但加入特殊的表面活性剂后，水的表面张力降低，润湿能力提高，渗透能力也大大提高，但检测灵敏度较低。由于水无色无味无毒和不可燃，因而具有使用安全无污染且价格低廉等优点，可用于与油

37、类接触容易爆炸的部件，如盛放液氧的容器。油基渗透剂以油类物质（如航空煤油等）作基本溶剂，其渗透能力很强，检测灵敏度较高。按渗透剂去除方法按渗透剂去除方法分为自乳化型渗透剂、后乳化型渗透剂、溶剂去除型渗透剂。自乳化型渗透剂中一般含有一定量的乳化剂，因此可用水直接将渗透剂清除。46 4.1 渗透检测材料渗透检测材料后乳化型渗透剂中不含乳化剂，在去除被检工件表面多余渗透剂时，需先施加乳化剂乳化后，才能用水去除掉。溶剂去除型渗透剂是用有机溶剂来去除被检工件表面多余渗透剂。按渗透剂的染料按渗透剂的染料成分可分为荧光渗透剂、着色渗透剂、着色荧光渗透剂三大类。荧光渗透剂中含有荧光物质，在黑光照射下缺陷显示可

38、发出黄绿色荧光。着色渗透剂中含有红色染料，在白光照射下缺陷显示为红色。着色荧光渗透剂中含有特殊染料，在白光照射下缺陷显示为红色，而在黑光照射下缺陷显示又可发出黄绿色荧光。47 4.1 渗透检测材料渗透检测材料4.渗透液的主要组成渗透液是由多种特性材料配制而成的，其主要组分是染料、溶剂和表面活性剂，此外，还有其他多种改善性能的附加成分。染料在渗透检测中，常用的染料有着色染料和荧光染料两类。溶剂渗透溶剂主要作用是将染料带进缺陷并被显象剂回渗回来。溶剂有两个作用：一是溶解染料，二是起渗透作用。选择溶剂可根据化学结构“相似相溶”的原则，多数情况溶剂不是单一的，而是几种溶剂的组合。附加成分渗透液中的附加

39、成分有表面活性剂、互溶剂、稳定剂、增光剂、乳化剂、抑制剂、中和剂等。对于各种渗透液来说，并非必须包含以上所有成分。48 4.1 渗透检测材料渗透检测材料4.1.2 去除剂（清洗剂）1.去除剂（清洗剂）去除剂（清洗剂）是用来除去被检工件表面多余渗透剂的溶剂。水洗型渗透剂是采用水进行直接去除,清洗剂就是水。后乳化型渗透剂是在乳化后再用水去除,清洗剂就是水和乳化剂。溶剂去除型渗透剂是采用溶剂进行去除,清洗剂就是这些溶剂,常用煤油、酒精、丙酮等。2.乳化剂乳化剂是由表面活性剂和添加溶剂组成，主要是表面活性剂，添加溶剂的作用是调节粘度，调整与渗透剂的配比，降低材料费用等。49 4.1 渗透检测材料渗透检

40、测材料乳化剂应具备的综合性能：乳化效果好，便于清洗；抗污染能力强，在受少量水或渗透剂污染时，不降低乳化性能；粘度和浓度适中，使乳化时间合理，不致造成乳化操作困难；稳定性好，在贮存和保管中不受温度变化的影响；良好的化学惰性，对被检工件或盛装的容器不产生腐蚀，不变色；对人体无害，无毒及不良气味；闪点高，挥发性低；颜色与渗透剂有明显区别；凝胶作用强；废液及污水的处理简便。50 4.1 渗透检测材料渗透检测材料3.显像剂显像剂是渗透检测中另一个重要材料，其作用是将开口缺陷中的渗透剂吸附到被检工件表面上来，并加以放大。显像剂分为干式显像剂干式显像剂与湿式显像剂湿式显像剂两大类（自显像是不使用显像剂）。干

41、式显像剂实际就是细微的白色粉末。湿式显像剂又分为水悬浮湿式显像剂（白色显像剂粉末悬浮于水中）、水溶性湿式显像剂（白色显像剂粉末溶解于水中）、 溶剂悬浮湿式显像剂（白色显像剂粉末悬浮于有机溶剂中）及塑料薄膜显像剂（白色显像剂粉末悬浮于树脂清漆中）。51 4.1 渗透检测材料渗透检测材料显像剂应具备下列的综合性能：吸湿能力要，速度要快，能很容易被缺陷处的渗透剂所湿润并吸出足量的渗透剂；显像剂粉末颗粒细微，对工件表面有一定的粘附力，能在工件表面形成均匀的薄覆盖层，将缺陷显示的宽度扩展到足以用肉眼看到；用于荧光法的显像剂应不发荧光，也不应有任何减弱荧光的成分，且不吸收黑光；用于着色法的显像剂应能与缺陷

42、显示形成较大的色差，以保证最佳对比度，且对着色染料无消色作用；对被检工件和存放容器不腐蚀，对人体无害；使用方便，易于消除，价格便宜。524.2 4.2 渗透检测剂系统渗透检测剂系统4 4.2 .2 渗透检测剂系统渗透检测剂系统1.渗透检测剂系统是指由渗透剂、去除剂、显像剂所构成的特定组合系统。2.检测剂必须是同厂家同族组的，不同族组的产品不能混用。渗透检测剂系统的选择，首先应满足渗透检测所需的灵敏度和可靠性，其次也要考虑经济性。3.JB/T9218(ISO 3452-2)标准的检测产品名称渗透检测用产品族名称是包含了检测产品类型、方法和方式的名称，以及1型参考试块进行检测所得到的灵敏度等级的显

43、示图。例如：某一渗透检测系统包括了荧光渗透剂(I)、去除剂水(A)和干粉显像剂(a)，以及2级系统灵敏度。则产品族的名称即为：JB/T 9218-IAa-2JB/T 9218-IAa-2（或（或ISO 3452-2-IAa-2ISO 3452-2-IAa-2）53 4.2 4.2 渗透检测剂系统渗透检测剂系统4. JB/T9218(ISO 3452-2)表1 检测产品54 4.2 4.2 渗透检测剂系统渗透检测剂系统5.5.渗透检测剂系统的选择原则渗透检测剂系统的选择原则灵敏度应满足检测要求灵敏度应满足检测要求灵敏度：后乳化最高，溶剂去除型次之，水洗型最低；荧光的高灵敏度：后乳化最高，溶剂去除

44、型次之，水洗型最低；荧光的高，着色的低。，着色的低。不能片面追求灵敏度，要考虑整体效能。粗糙表面工件如果选择不能片面追求灵敏度，要考虑整体效能。粗糙表面工件如果选择高灵敏度的系统，则会由于清洗困难造成背景太高，信噪比降低，使高灵敏度的系统，则会由于清洗困难造成背景太高，信噪比降低，使灵敏度降低，反而达不到预期的目的。灵敏度降低，反而达不到预期的目的。根据被检工件状态选择根据被检工件状态选择光洁的表面可选择后乳化型的，表面粗糙的可选择水洗型的，大光洁的表面可选择后乳化型的，表面粗糙的可选择水洗型的，大型工件的局部检测可选择溶剂去除型的。型工件的局部检测可选择溶剂去除型的。在满足灵敏度要求时，选择

45、价格低、毒性小、易清洗的。在满足灵敏度要求时，选择价格低、毒性小、易清洗的。要考虑对工件的腐蚀影响要考虑对工件的腐蚀影响化学稳定性好，能长期使用，受到阳光或遇到高温不易分解和化学稳定性好，能长期使用，受到阳光或遇到高温不易分解和变质变质使用安全、不易着火。使用安全、不易着火。55 4.3 渗透检测设备4.3 渗透检测设备渗透检测设备包括渗透检测试块和渗透检测装置。4.3.1 渗透检测试块渗透检测试块是带有人工缺陷或自然缺陷的试件，它用于衡量渗透检测灵敏度，也被称为灵敏度试块。渗透检测灵敏度是指在工件或试块表面上发现微细裂纹的能力。在GB/T18851.3-2002（ISO3452-3：1998

46、）中规定：型试块用来确定荧光渗透剂和着色渗透剂系列产品的灵敏度；型试块用来评估荧光渗透剂和着色渗透剂的检测灵敏度。56 4.3 渗透检测设备GB/T 18851.3-2002（ISO3452-3：1998）型试块57 4.3 渗透检测设备GB/T 18851.3-2002（ISO3452-3：1998）型试块58 4.3 渗透检测设备JB/T 6064-2006标准试块分为：A型、B型和C型试块59 4.3 渗透检测设备4.3.2 渗透检测装置渗透探伤装置般可分为四类，即固定式、便携式、自动化及专业化渗透探伤装置。1 1便携式渗透探伤装置便携式渗透探伤装置压力喷罐压力喷罐在无固定式探伤设备或对

47、大型工件进行局部探伤时，可采用便携式渗透探伤装置。该装置是一个装有渗透探伤剂及各类工具的箱子。因其体积小、重量轻、便于携带，故适用于现场探伤。喷罐的外壳一般采用可锻铸铁板卷焊或铝合金拉制而成。喷罐内封装检测试剂和一定比例的气雾剂。气雾剂常为乙烷或氟利昂等，在其液态下装入罐内，常温下气化从而在罐内形成高压。使用时用手压下喷罐头部的阀门，检测试剂就会成雾状从喷嘴内喷出。喷罐内的压力随温度的上升而增大，温度越高压力越大，因此在使用和存贮时，应使喷罐远离热源，以免发生爆炸或火灾。60 4.3 渗透检测设备61 4.3 渗透检测设备便携式渗透检测装置62 4.3 渗透检测设备2.2.固定式渗透探伤装置固

48、定式渗透探伤装置除了便携式的压力喷罐以外，根据被检零部件的大小、数量及现场情况等，将渗透检测试剂组装到各种槽子中，分别排列成“一”形、“U”形、“L”形等。我们把这些渗透检测所用的各种槽子组成的装置成为整体探伤装置或分立探伤装置。固定式渗透探伤装置包括渗透槽、乳化槽、清洗槽、干燥箱、显象槽及检查台等组成。整体型探伤装置适用于小型工件的探伤；分离型探伤装置适用于大型工件的检测。63 4.3 渗透检测设备64 4.3 渗透检测设备65 4.3 渗透检测设备整体式渗透检测装置实例整体式渗透检测装置实例66 4.3 渗透检测设备分立式渗透检测装置实例分立式渗透检测装置实例67 4.3 渗透检测设备分立

49、式渗透检测装置实例分立式渗透检测装置实例68 4.3 渗透检测设备3.3.紫外线灯紫外线灯紫外线灯的结构：紫外线灯的结构：紫外线灯又称为黑光灯。，它由高压水银蒸气弧光灯、紫外线滤光片（或称黑光滤光片）和镇流器等所组成。由于紫外线灯借助水银蒸发来使两主电极之间产生电弧放电，从而使紫外线灯点燃。紫外线灯的滤光片只让波长为320nm400nm紫外线透过，从而保证荧光检测的安全。69 4.3 渗透检测设备渗透检测对紫外线的要求渗透检测对紫外线的要求只有波长为320nm400nm 的紫外线才能用于荧光检测。紫外线灯使用时注意事项紫外线灯使用时注意事项a)应定期检查和清理滤光片，以免滤光片破损或集聚灰尘，

50、同时不能将紫外线灯对人眼进行照射；b)应尽量减少紫外线灯的开关次数。每断电一次，灯的寿命大约缩短3 小时；c)应尽量保持电源电压的稳定。d)应定期对紫外线灯的幅照度进行测定。因紫外线灯随着使用，其输出功率会不断下降。e)开始时放电电压不稳定，一般要点燃510min 后才能使用。70 4.3 渗透检测设备4.4.辅助装置：辅助装置：照度计、紫外线强度计是常用的监控装置。紫外线强度检测仪有两种型式：直接测量法；间接测量法。直接测量法是紫外线（黑光）直接辐射到离黑光灯一定距离的光敏电池上，测得其辐射强度值，以W/cm2来表示。间接测量法是紫外线（黑光）辐射到一块荧光板上，使其激发出黄绿色荧光，黄绿色

51、荧光再照射到光电池上，从而测得照度值，以Lx来表示。紫外线强度计紫外线强度计白光照度计白光照度计唐山轨道客车有限责任公司唐山轨道客车有限责任公司 检测中心检测中心 李来顺李来顺0315-3089612无损检测培训无损检测培训 渗渗 透透 检检 测测第第五章五章 渗透检测技术渗透检测技术725.1 渗透检测基本步骤 一、概述一、概述 1.渗透检测六种基本方法 水洗型荧光法、水洗型着色法、后乳化型荧光法、后乳化型着色法、溶剂去除型荧光法、溶剂去除型着色法。 2.渗透检测方法的基本操作步骤有 预处理和预清洗、渗透过程、去除表面多余的渗透液体和干燥、显像过程、检验、后清洗。

52、735.1 渗透检测基本步骤1.预清洗 2.渗透 3.清洗4.显像 5.观察 渗透检测工件实物示例745.1 渗透检测基本步骤二、预处理和预清洗二、预处理和预清洗1.为使渗透剂渗入可能存在的缺陷中，应对受检表面及附近30mm范围内进行清理，将被检表面上的油、油脂、附着物、锈以及各种表面涂层去掉。2.常用的方法有：机械清理法机械清理法、化学清洗法化学清洗法、溶剂清洗法溶剂清洗法机械预清洗方法主要清除表面的锈蚀、飞溅、毛刺、涂料等。注意不允许将有些缺陷封住，有时还可进行酸洗或碱洗处理，当受检表面妨碍显示时，应进行打磨或抛光处理。化学预清洗主要去除油污、抛光剂、积碳层等。溶剂预清洗主要去除工件表面的

53、油、油脂和某些油漆。预清洗后，要进行足够的冲洗和烘，不允许在缺陷中存在水或清洗剂。3.预清洗后必须注意检测面的温度在（550）之间，如果超出这一温度范围，必须使用允许的试剂种类。755.1 渗透检测基本步骤765.1 渗透检测基本步骤三、渗透过程1.目的：把渗透液覆盖在被检测工件的检测表面上，让渗透液充分渗入到表面开口的缺陷中。2.施加方法：可采用喷涂法、刷涂法、流布（浇涂）、浸涂法将渗透剂施加到被检工件上。应确保被检工件表面在整个渗透时间内保持完全湿润，在任何情况下都不应在渗透时间内干燥。喷涂法：适用于大型工件的局部检测，可用喷罐或低压泵，喷嘴距受检表面控制在（2030）mm。刷涂法：适用于

54、局部检验，可用刷子、面丝或抹布刷流布（浇涂）：适于于局部检验，将渗透液直接浇在零件上。浸涂法：适用于小零件，将工件全部浸入渗透液中。775.1 渗透检测基本步骤3.渗透时间和温度渗透时间指从施加渗透液到开始乳化处理或清洗处理之间的时间。包括滴落（采用浸涂法时）时间。渗透时间一般在（560）min之间，对于特定的材料和缺陷种类可延长渗透时间。适当的渗透时间取决于渗透剂的性能、渗透温度、被检工件的材料、工件表面状态以及要检测的缺陷。施加渗透剂的环境温度应控制在（1050）范围内。当环境温度低于10或高于50时，渗透产品种类、工艺方法必须按照标准的要求来确认。若对细小的缺陷进行探测，可将工件预热到4

55、0-50 ，然后进行渗透。如果环境温度较低时，需采取较长的渗透时间。785.1 渗透检测基本步骤四、去除1.将检测表面上的多余渗透剂去掉。2.在使用水或溶剂之前,应先用不带纤维的布将检测面上多余的渗透剂除去，然后用清洗剂清洗或清洗剂蘸湿的手巾来清洗，但要防止将渗透剂彻底清洗掉（过洗）。3.若采用水清洗渗透剂时，可用水喷法，应注意尽可能减少机械作用的影响。水喷时水管压力为0.27MPa，水温不超过40，水射束和被检面的夹角以30为宜（千万不能垂直喷射）。4.溶剂去除型渗透剂用清洗剂去除。除了特别难于去除的场合可在受检表面喷涂溶剂，一般都用蘸有清洗剂的布和纸擦拭。不得往复擦拭，不得将被检件浸于清洗

56、剂中或过量地使用清洗剂。795.1 渗透检测基本步骤5.使用后乳化渗透剂时，应采用水冲洗乳化剂的方法来清除。应在渗透后清洗前用浸浴、刷涂或喷涂方法将乳化剂施加于受检表面。在应用乳化剂前，乳化剂的浓度和停留时间，应按照供应商在应用乳化剂前，乳化剂的浓度和停留时间，应按照供应商说明书在预先校验的基础上进行评定。说明书在预先校验的基础上进行评定。停留时间一般为（15）min。当采用荧光渗透剂时，最后的清洗过程在紫外线的照射下完成，其辐照度不低于3W/m2（300W/cm2）。对不宜在设备中洗涤的大型零件，可用带软管的管子喷洗。805.1 渗透检测基本步骤五、干燥1.干燥的目的是除去工件表面的水分，使

57、渗透液能充分地渗透到缺陷中或回渗到显象剂上。2.可使用下列方法干燥被检表面：a）用干净的、干燥的、不起毛的布擦拭；b）浸渍热水后在室温中蒸发；c）高温度蒸发；d）强迫空气循环；e）上列中a）至d）方法的组合。3.采用溶剂去除工件表面多余渗透液时，不必专门干燥处理，只需自然干燥一段时间即可。4.水洗的，并且使用水基显像剂的，水洗后可直接显象，然后进行干燥处理。5.被检工件的干燥操作应保证留在缺陷内的渗透剂不能干燥。除非另有规定，干燥时检测表面温度应不超过50。6.干燥时间一般不超过10min。815.1 渗透检测基本步骤六、显像1.显象是指在工件表面施加显象剂，利用毛细作用将缺陷中的渗透液回渗到

58、工件表面，形成清洗可见的缺陷显示图像。2.显象方式：干粉、水溶性、水悬浮、溶剂型（非水湿式）、特殊应用的水或溶剂型。（自显象型已经被取消）3.现场的渗透检验主要采用湿式溶剂型显像剂，溶在溶剂中的粉末通过喷射，在工件表面形成一层均匀的薄膜。非水湿式显象一般采用压力喷灌喷涂，喷涂前，必须充分摇动喷灌，让喷灌中的珠子将显象剂搅拌均匀。喷涂前要预先调节，喷嘴距被检表面的距离约为300mm，喷射方向与被检面的夹角为3040，使得喷涂到表面的显象剂稍微潮湿，不得流挂，并能迅速形成干燥的显象薄膜。825.1 渗透检测基本步骤4.干的粉末与渗透剂一但接触，就立即开始显像过程。5.显像剂层的厚度取决于采用的渗透

59、剂。采用荧光渗透剂时，相当薄的一层就够了；采用着色渗透剂时，应使其恰好覆盖上底色为好。如果显像剂层很厚，渗透容量较小的材料裂痕就很容易被遮蔽，无法看到显示。如果显象剂过薄，则不能形成形成显示。6.对于特定的材料和缺陷种类（比如应力裂纹腐蚀），显像时间有时以小时为单位计算。显像过程是一个与时间有关的过程。显像时间一般为1030 分钟。7.显象操作是渗透检测中一个重要的环节，必须正确操作。835.1 渗透检测基本步骤845.1 渗透检测基本步骤855.1 渗透检测基本步骤七、检验1.如果可能应在喷上显像剂后直接观察检测面，这主要可以有助于解释所出现的显示。真正的观察应在显像完成后进行。2.着色渗透

60、检测法见到的缺陷是在白底色上出现红色显示；荧光渗透检测法见到的缺陷为暗黑的底色上出现黄绿颜色显示。3.着色检测要求检测面上的光照度至少为500Lx；荧光检测要求检测面上的辐照度至少为10w/m2（1000W/cm2），同时光照度不超过20Lx。865.1 渗透检测基本步骤4.采用荧光渗透法主要适于室内检测，其检测灵敏度要高于着色渗透法。荧光检测在暗室进行时，在观察前，检测人员必须首先适应变弱的光线，适应时间最少5 分钟。采用新的紫外线灯在检测面上会产生较高的辐照度，因此在接近现场的条件下，也可用荧光方法，但在最大的辐照度为50W/m2时，不允许光照度超过100Lx。5.有关检验人员视力的要求在