20140410-06环保型渗透检测剂、黑光灯和检漏技术

[20140410-06]环保型渗透检测剂、黑光灯和检漏技术第一页，共42页。一、渗透检测剂的环保趋势随着科学与技术在全球范围内进入飞速发展的时期，全球资源的掠夺性开发和伴随工业化发展而产生的大量“三废”排放，破坏了人类生存的环境，威胁着人类的生存和健康。人们越来越清楚地认识到保护环境的重要性。第二页，共42页。一、渗透检测剂的环保趋势环保绿色化学的“5R”1.Reduction—减量。减少“三废”排放。2.Reuse—“重复使用”。降低成本和减废的需要。3.Recycling—回收。可有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求。4.Regeneration—再生。变废为宝，节省资源、能源，减少污染的有效途径。5.Rejection—拒用。拒绝在化学过程在使用无法替代、无法回收、再生和重复使用的，毒副及污染作用明显的原料第三页，共42页。一、渗透检测剂的环保趋势渗透剂的主要组分包括染料、溶剂、辅助剂（表面活性剂、互溶剂、稳定剂、增光剂、乳化剂、抑制剂、乳化剂、中和剂等）着色染料多采用暗红色染料，因为暗红色与显像剂形成的白色背景能获得较高的对比度。渗透检测中的着色渗透剂较多采用油溶型着色染料。其中以偶氮系染料中的苏丹红IV最常用，其化学名称为偶氮苯·偶氮-β萘酚，其分子式为C6H5N2·COH4

·N2

·C10H6(OH)，可溶于乙醇、煤油、润滑油等溶剂中呈暗红色。一、渗透检测剂的环保趋势第四页，共42页。一、渗透检测剂的环保趋势偶氮染料（azodyes）就是分子结构中含有偶氮基-N=N-，偶氮基两端连接芳基的一类有机化合物。根据偶氮基数目的多少可分为单偶氮、双偶氮染料和多偶氮染料。目前市场上70%左右的合成染料均以偶氮结构为基础的偶氮染料，它广泛出现于直接染料、酸洗染料、活性染料、金属络合染料、分散染料、阳离子染料及缩聚染料等合成染料之中。第五页，共42页。一、渗透检测剂的环保趋势偶氮染料其结构本身通常不会对人体产生有害影响，但有一些用“芳胺类中间体”合成的偶氮染料，因其与皮肤长期接触之后，会因人皮肤的弱酸环境，极易发生还原反应并使偶氮基断裂，生成大量芳胺类化合物。这些化合物会被人体吸收，经过一系列活化作用使人体细胞的DNA发散结构和功能的变化，引起人体病变和诱发癌症。从环保角度来说，着色渗透检测的染料苏丹红有被取代的趋势。第六页，共42页。一、渗透检测剂的环保趋势荧光染料指能在可见光范围内强烈吸收和辐射出荧光的染料。从结构上分类有荧烷衍生物类、1，8-萘酰亚胺类芪类化合物、香豆素衍生物、吡唑啉衍生物、三芳甲烷类、偶氮类、蒽醌类、芳香稠环化和物、苯并蒽酮衍生物等。荧光型环保有机染料的合成与应用主要集中在荧烷衍生物类、1，8-萘酰亚胺类、香豆素类三大类中。渗透检测中常用的荧光染料有荧光黄、荧蒽、苝类化合物YJP-15和YJP-1、萘酰亚胺化合物YJN-68、咪唑化合物YJI-43和香豆素化合物MDAC。第七页，共42页。一、渗透检测剂的环保趋势环保染料主要着眼于符合(1)不含德国政府和欧共体及Eco-TexStandard100明文规定的在特定条件下会裂解释放出22种致癌芳香胺的偶氮染料，无论这些致癌芳香胺游离于染料中或由染料裂解所产生；(2)不是过敏性染料；(3)不是致癌性染料；(4)不是急性毒性染料；(5)可萃取重金属的含量在限制值以下；(6)不含环境激素；(7)不含会产生环境污染的化学物质；(8)不含变异性化合物和持久性有机污染物；(9)甲醛含量在规定的限值以下；(10)不含被限制农药的品种且总量在规定的限值以下；第八页，共42页。一、渗透检测剂的环保趋势渗透产品的环保发展方向随着国家相关政策的制定和人们环保意识的不断增强，渗透产品的环保化是渗透行业发展的大势所趋。一方面，积极开发和寻找禁用染料的代用品，选用合适的“绿色”溶剂和无环境公害、易生物降解的各种助剂，促使渗透液的本身的环保化，从根本上减轻渗透产品的环境危害性。另一方面，需要加快各种渗透液清洗废水处理技术的创新和设备的研制，降低其制造和使用成本，积极推进工业化应用；同时重视渗透探伤工艺的改进，尽量做到材料的高利用和废液的低排放第九页，共42页。二、渗透检测与环境保护渗透检测过程中造成环境污染的物质主要有各种脂类、油类、有机溶剂、非离子表面活性剂、着色染料与荧光染料等。水洗型或后乳化型渗透检测工艺中去除表面多余渗透剂的操作程序所产生的大量清洗废水，也包括报废的渗透剂、乳化剂、湿式显像剂等。废液对环境存在污染，不能直接排放而必须经过净化处理达到国家规定的排放标准要求后才能排放。荧光渗透检测所产生废水中的污染因子的分子结构稳定、处理难度大，处理工艺较复杂，需经过多道工序处理，才能达到国家规定的污水排放标准。第十页，共42页。二、渗透检测与环境保护渗透检测的废水处理中要考虑的重要生化指标是COD和BOD。COD是化学耗氧量，是指在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。BOD是生化需氧量，是指在有氧的条件下，由于微生物的作用，水中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗的量。它是以水样在一定的温度下，在密闭容器中保存一定时间后溶解氧所减少的量（mg/L）表示。在20℃下培养五天作为测定生化需氧量的标准即为BOD5.渗透检测的废液中主要是COD（石油类化学耗氧量）指标超标，可以采用化学破乳、物理破乳等方法分解废液中难以分离的乳化剂成分，然后再经过过滤（如活性炭）净化，最后的浓缩物（液）可以填埋、焚烧或交环保部门处理。第十一页，共42页。二、渗透检测与环境保护渗透产品的环保发展方向随着国家相关政策的制定和人们环保意识的不断增强，渗透产品的环保化是渗透行业发展的大势所趋.这主要需要开展以下两方面的工作：一方面，积极开发和寻找禁用染料的代用品，选用合适的“绿色”溶剂和无环境公害、易生物降解的各种助剂，促使渗透液的本身的环保化，从根本上减轻渗透产品的环境危害性。另一方面，需要加快各种渗透液清洗废水处理技术的创新和设备的研制，降低其制造和使用成本，积极推进工业化应用；同时重视渗透探伤工艺的改进.

第十二页，共42页。SMT-MH-1A无排水荧光渗透探伤设备第十三页，共42页。二、渗透检测与环境保护荧光渗透检测工艺当前已被广泛应用在精密零件的无损探伤检测上，检测后的零件在清洗过程中会产生大量的含高浓度荧光检测渗透液的废水。其主要成分为荧光剂、表面活性剂、矿物油以及各种化学添加剂，成分十分复杂。该废水有机物浓度高、有毒、含油高、色度高、污染强度大。废水COD值在10000-15000mg/L，矿物油含量为300-3000mg/L，色度在600-2000倍。荧光渗透检测废液属于乳化液，因此，处理的关键在于有效的破乳工艺，使荧光剂能与水彻底分离。第十四页，共42页。二、渗透检测与环境保护许多场合，由常规处理形成的渗透剂废水不得直接排放到污水管，需要进一步作如下处理：1）破坏乳化物2）分离有机物3）澄清水处理方法有：1）反渗滤技术2）活性碳吸附过滤3）添加澄清剂形成沉淀物再过滤第十五页，共42页。

三、渗透检测新器材（一）.LED紫外灯1.LED的结构及发光原理

50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。

第十六页，共42页。（一）.LED紫外灯发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。第十七页，共42页。2、UV-LED光源的特点

1）超长寿命：使用寿命是传统汞灯式固化机的10倍以上，约25000~30000小时。

2）冷光源、无热辐射，被照品表面温升低，解决光通讯、液晶生产中长期存在的热伤害问题。特别适合液晶封边、薄膜印刷等要求温升小的场合适用

3）发热量小，可解决汞灯喷绘设备发热量大、工作人员难以忍受的问题。

4）瞬间点亮，不需要预热即刻达到100%功率紫外输出。

5）使用寿命不受开闭次数影响。

6）能量高，光输出稳定，照射均匀效果好，提高生产效率。

7）可定制有效照射区域，长度从20mm到1000mm。

8）不含汞，也不会产生臭氧，是替代传统光源技术的一种更安全、更环保的选择。

9）能耗低，耗电量仅为传统汞灯式固化机的10%，能节约90%电量。

10）维护成本几乎为零，采用UV-LED固化设备每年至少节约10000元/台的耗材费

第十八页，共42页。LED紫外光灯发出波长为380纳米（3800埃）紫外光UVLED鹰16手电筒式黑光灯：波长控制在365-370nm之间。采用LED冷光源新技术，寿命延长50000小时。快速启动，无需预热，即开即用产生强大的聚光紫外线光，紫外线照度在距灯中心380mm处达到16000μW/cm2，释放高强度紫外线能量，其强大的激发态即使在日光下远距离处，也可以看到以前无法看到的荧光现象第十九页，共42页。（二）紫外线内窥镜70年代就将内窥镜作为NDT检测的重要仪器,用于民航飞机维修上。80年代中期,在压力容器、石化、电力、机械制造、军械等行业的NDT工作中也陆续使用了该产品。国内内窥镜检测已进入了实用阶段，越来越多地运用于产品生产过程的质量控制，并发展成为一种常规的检测段。工业内窥镜技术具有独特的优势,它可以把人们的视距延长,并且能任意改变视线方向,准确地观察物体内表面的真实状况,这是其他检测仪器无法取代的。例如,在航空的应用中,可以将工业窥镜伸到飞机发动机内部,直接观察运行后内部的真实状况或设备零部件内部表面状况;对比较隐蔽或狭窄部位的表面状况进行有效的检测,而无需将设备或部件分解做破坏性检查第二十页，共42页。（二）紫外线内窥镜在成像头安装有摄像头，内置LED紫外灯1.视角可随意调节，紫外线荧光检测方式。2.在眼睛难以看到、手难以触及的地方，可快速探测渗漏染料。3.可确认零部件拆卸的地方发生的泄漏。4.快速探测空调蒸发器的泄漏，节省时间。5.在不拆卸蒸发排放系统的情况下探测油箱顶部的泄漏。6.汽车空调系统检测：蒸发器/冷凝器，软管，压缩机。7.蒸发排放系统检测。8.发动机润滑油，变速器，以及动力转向液的泄漏检测。9.冷却系统和燃油系统检测。第二十一页，共42页。四、渗透检漏技术（一）检漏的基础知识1）漏率及其单位理想气体状态方程式中R-摩尔气体常数

M-气体的摩尔质量漏孔的大小可以用单位时间内流过漏孔的气体量来表示。漏率指单位时间内流过漏孔的气体量，用Q表示。即我国法定的漏率单位是Pa·m3/s

第二十二页，共42页。四、渗透检漏技术2）影响漏率大小的因素漏孔的漏率指气体通过漏孔的流量。对于某一密封结构来说，影响其漏率大小的因素是多方面的，主要有：间隙的大小，内外的压差，气体的粘度及分子质量，密封的长度，环境的温度，密封材料本身的性能，密封面的加工精度，相对运动的线速度或转速，受机械振动和冲击的情况等。3）检漏灵敏度与仪器灵敏度检漏灵敏度是指在具体检漏工作状态下，采用某种检漏方法或检漏仪所能检出的最小漏率，用Qmin表示。仪器灵敏度是指检漏仪在最佳工作状态下所能检出的最小漏率，它是由仪器本身性能所决定的。仪器灵敏度又称最佳灵敏度，一般比检漏灵敏度高。检漏灵敏度反映检漏仪在检漏条件下仪器灵敏度的发挥程度，又称有效灵敏度。采用累积检漏法后，检测灵敏度有可能超过仪器灵敏度。第二十三页，共42页。四、渗透检漏技术（二）渗透检漏的原理渗透泄漏检测就是将含有染料的渗透剂涂覆在被检件的一侧表面上，若被检件表面存在穿透性缺陷，渗透剂将在毛细作用下进入缺陷内部并从被检件的另一侧表面渗出，从而发现泄漏源。比如在对砂型铸造的铝合金铸件检测过程中，可以采用此方法，检查铸件疏松缺陷是否穿透。渗漏检测具有操作简单、缺陷定位准确、直观等特点。典型应用包括航天发动机喷管喉部环焊缝、飞机正油箱检漏、航空航天用薄壁容器焊缝的粗检漏以及透明电子元器件检漏等第二十四页，共42页。四、渗透检漏技术（三）渗透检漏技术分类1.着色渗透检漏技术

着色渗透检漏是应用最广泛的检漏方法之一，比较适合于表面光洁的零件和焊缝的检验，特别适合于大零件所局部检验和非批量零件的检测和现场检测。检测前对被检零件的两个侧面进行预清洗，然后在一个侧面上施加渗透剂，注意施加过程中不能让渗透剂沾污被检零件的检测表面。在渗透过程中注意保持渗透面的渗透剂始终为润湿状态。渗透结束后在实际的观察表面焊缝区域进行观察，若进行观察存在较大漏孔时会用肉眼直接发现渗出的带色的渗透剂，也可用显像剂进行显像观察。着色渗漏检测一般使用非水式显像剂显像。第二十五页，共42页。1.着色渗透检漏技术

着色渗漏检测的特点：1）优点：设备、材料比较简单，工艺操作过程简单、方便，易于野外和现场检测；漏孔污染对检测灵敏度影响不像荧光渗透检测的影响那样严重。零件在预清洗中残留的酸、碱对着色渗透剂的破坏不明显。2)缺点：所用材料多数可燃，现场需要特别注意用火和防火安全；在粗糙表面上使用时容易造成假显示或漏检第二十六页，共42页。2．荧光渗漏检测方法荧光渗漏检测的主要优点是：被检件的漏孔显示在黑光灯下有明亮的荧光和高可见度；对被检件表面要求不高，不管复杂工件和粗糙表面甚至变截面之处都能正常显示漏孔；泄漏检测灵敏度高，定位准确。荧光渗漏检测的不足之处是：渗透剂配方复杂，使得渗透剂容易受到污染变质；酸的污染对检测灵敏度有较大的影响。荧光渗透检测需要暗室和黑光灯，观察漏孔需在黑光灯下进行。第二十七页，共42页。2．荧光渗透检漏技术荧光渗漏检验法操作简单，只需在被检部位涂复上渗透剂，等一定的时间后，在试件的对应面检验就行了，不需要清洗、干燥、显像等步骤。渗漏检验用的荧光液多为荧光渗透剂，荧光液不必从试件表面上去除，故即使是粗糙的试件，也可以采用高灵敏度的后乳化型荧光液。渗漏检验所需的渗透时间比一般渗透检测方法要长。渗透时间越长，检验效果愈可靠。因此，渗透时间最长可达12小时以上。这种方法多用于密封容器的焊缝检验。第二十八页，共42页。荧光渗漏检测新技术—荧光示踪检测技术荧光示踪探伤技术的特点采用380～760nm波长范围内的单色可见光作为探伤灯的激发光，并制造出相应的“非染料”型的荧光试剂作为渗透探伤剂。此种方法因为全部采用可见光，且荧光渗透探伤剂具备化学惰性的特点，因此我们将此称为荧光示踪探伤技术。相应的渗透探伤剂称为示踪剂，激发灯称为检测灯（检漏灯或探伤灯）。第二十九页，共42页。选择性光屏蔽技术的原理：选择性地将激发光源过滤掉，只让荧光完全透过。因此荧光的高灵敏性不受任何影响。即使激发光很强，也不需担心激发光的危害了。由于采用了光共振技术，因此能够以很小电功率的激发光取得最大的荧光效果，新型的HLED技术制作的单色检测灯的电功率很小，可以即开即用，不用预热，体积和重量大大减小，使用和携带非常方便。荧光示踪探伤主要利用光化学的原理，结合了物理、有机化学、无机化学、分析化学、高分子化学、无机金属材料、无机非金属材料学等学科，可以根据实际的检测条件和环境的变化提供特定的无损解决方案。与传统的荧光渗透检测技术相比，荧光示踪探伤技术的应用行业和可检测的材料更加广泛。第三十页，共42页。荧光示踪探伤技术可检测的缺陷类型

在工业生产中的工艺条件试验、成品或半成品的质量检验和设备检修过程中的局部检查；可检验材料:所有非多孔性的黑色和有色金属材料以及非金属，如铝合金、镁合金、钛合金、高温合金等非磁性材料以及各种陶瓷、塑料及玻璃制品等。应用领域:主要在航空、航天、船舶等非陆地应用的高危险工业；在汽车零部件如曲轴、凸轮轴、连杆、气门、活塞销、油嘴等质量控制中也开始应用。能显示的缺陷如下:·接件表面的裂纹、熔合不良、气孔等；·锻件、轧制件和冲压件表面的裂纹、分层和折叠等；·铸件表面的裂纹、缩孔、疏松、冷隔和气孔；·金属材料的磨削裂纹、疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹、热处理淬火裂纹等；·酚醛塑料、陶瓷、玻璃等非金属材料和器件的表面裂纹缺陷；·各种金属、非金属容器泄漏的检查；·现役设备检修时的局部检查。不适用于检验多孔性材料或多孔性表面缺陷，因为缺陷显示的图像难以判断。第三十一页，共42页。荧光示踪剂的分类b.显像剂的种类干粉；水溶性；水悬浮性；非水湿；特殊用途剂；自显像。c.溶剂去除剂的种类1类..含卤溶剂去除剂；2类..非含卤溶剂去除剂。a．示踪剂按荧光颜色分类:黄色、黄绿色、蓝绿色、蓝色、橙黄色、橙红色、红色等第三十二页，共42页。荧光示踪探伤法的使用方法

1）将被检测的工业零部件(以下简称工件)表面处理干净；2）将荧光示踪剂(示踪剂)喷洒并全面覆盖到到工件表面，或将待检工件浸泡在其中；3）利用毛细作用，示踪剂主动渗入到各种表面开口的细小缺陷中；4）清除表面的示踪剂。缺陷中的示踪剂被保留；5）干燥或施加显像剂后,戴上专用的3P眼镜。用IBON探伤灯照射，缺陷处发出非常醒目的荧光第三十三页，共42页。3．变色渗透检漏技术

变色渗透检漏是利用渗透剂和显色剂发生化学反应，而改变颜色的原理进行漏孔检验，一般为气体渗透剂从漏孔中渗出时遇到显色剂发生化学反应，在漏孔附件产生明显的颜色变化从而指示漏孔的位置。特点：检漏中的渗透剂、显色剂不含任何颜料和荧光物质，配方简单；污染少。氨泄漏检测是变色渗透检漏中应用较多的一种方法。第三十四页，共42页。4、煤油渗透检漏技术煤油渗透检漏的原理是利用煤油分子量小，渗透能力强的特点，来作为渗透剂进行检漏。煤油渗透检漏的检测对象一般是容器式。这种方法要求被检件表面不能有油污第三十五页，共42页。五、渗透检测新发展

（一）特种渗透探伤剂1、高灵敏度水洗型荧光渗透剂这种探伤剂的渗透液克服了普通水洗型因大量冲水而造成过洗的缺点，大大提高了检测灵敏度，达到了溶剂清洗型、后乳化型渗透剂的检测能力，而且具有以下特点：

(1)直接用水作渗透后的清洗剂，节约了有机溶剂。

(2)对油污等有一定的溶解能力，因而可以作为预清洗剂用。只要在有水场合，探伤剂只用渗透液、显象剂两种即可，操作方便且成本低廉。

(3)对于表面粗糙的工件，其清洗工作较其它型渗透剂容易，尤其适用于大型球罐、锅炉、管道焊缝的表面探伤。第三十六页，共42页。（一）特种渗透探伤剂2．反应型着色渗透探伤剂反应型着色渗透剂是在渗透剂中加入无色的碱性染料，如若丹明型的乳胺体或结晶紫型的内酯体，这些染料具有油溶性，将其溶解到溶剂中后，就能构成无色以至淡黄色的渗透剂。显像剂中特别添加酸性白土以及酚醛树脂等固体酸性粉末这一类成分。当缺陷内部的渗透剂被显像剂吸收时，渗透剂中的乳胺体或内酯体便与显像剂中的固体酸反应，将乳胺环或内酯环开环后，发出颜色，分别成为若丹明型染料(红色)和结晶紫型染料(兰色)。这两种染料可以指示缺陷部分，为检测提供方便。其主要特点如下：

(1)显示缺陷清晰，并可用紫外线光检查。

(2)由于无色或颜色极淡，不会像普通着色渗透剂那样，将红色渗透剂保留在工件表面凹坑、缝隙或台阶的沟槽等处而产生残留的污染，也不会使操作者的衣物和皮肤以及工作场地和冲洗残余着色液的废水染上红色。

(3)由于其本身无色(或极淡)，但遇显象剂后发生反应而变色，故被探工件表面的显象剂吸附层清洁、美观，缺陷衬度很高。有利于提高缺陷的鉴别率，便于作业正确的判断。第三十七页，共42页。（一）特种渗透探伤剂3．高温型渗透探伤剂对高温零件进行检测时，涂覆在零件上的荧光渗透剂中的染料很快地遭到破坏，荧光猝灭。因此，通常的荧光渗透剂不能用于高温零件的检测。高温下使用的渗透剂，应能在短时间内与高温零件接触而不破坏，用这种渗透剂进行检测时，检测速度应尽量快，要在染料未完全破坏前完成检测。我国最新研制的高温型着色渗透探伤剂工作温度为5-180℃，且渗透剂、清洗剂、显象剂三者使用的温度范围一致。即可用于高温探伤，也可用于常温探伤。而且在高温下性能稳定、不挥发、抗氧化、抗污染，检测灵敏度高。

4.不燃型渗透探伤剂一般的渗透探伤剂多数是一级易燃品。在运输、贮存、使用过程中都必须采取一定的消防措施。不燃型渗透探伤剂解决了安全问题，其特点是不会燃烧，在常温下无闪点，极难挥发，抗氧化强，性能稳定。第三十八页，共42页。（二）超声波增渗荧光渗透检测法超声波增渗荧光渗透检测法的检测原理超声波增渗荧光渗透检测法也用于荧光渗透检测