快速渗透探伤技术的试验研究

　　1　引言

　　渗透检测按其染料可分为荧光渗透法和着色渗透法。荧光法的灵敏度高,但工艺复杂,要求有水和电,并需在暗室观察。着色法工艺和操作简单,非常适合现场检测。在某些检测现场,检测效率和速度尤其重要,但按目前的行业标准和市场上现有产品,进行一次着色渗透检测,整个工艺过程需要约20min甚至更长。因此,需要研究一种可快速探伤的着色探伤剂。另外,在我国北方地区冬季的外场排故现场,需要在5℃以下的气温中进行现场探伤。鉴于现有渗透剂都需要在5℃以上、最好在25℃左右才能充分发挥其性能,在研制快速探伤剂时也考虑扩大渗透剂的应用范围。

　　2　渗透检测机理

　　渗透检测是利用渗透液的润湿作用和毛细管现象(见图1),在被检材料和工件表面上施加某些渗透力比较强的渗透液,将液体渗入孔隙中,然后用水或清洗剂清洗材料和工件表面的多余渗透液,最后用显示材料施加在被检工件表面,经毛细管作用将孔隙中的渗透液析出来并加以显示。因此,渗透检测机理是毛细管作用原理。

　　毛细管内液面的高度和形状随液体对管壁润湿情况不同而变化的现象称为液体的毛细管现象。由于润湿的液体在毛细管中呈凹液面,产生了附加压力,在此压力作用下液体沿毛细管上升,其高度h为:

　　式中,a为液体表面张力系数;θ为液体与管壁的润湿角;d为毛细管直径;ρ为液体密度;g为重力加速度。润湿液体在间距很小的两平行板间也会产生毛细现象。其液面上升的高度恰为毛细管内同样液体上升高度的一半,即:

　　式中,b为平行板间距离。

　　渗透液对工件表面的点状缺陷如气孔、疏松、缩孔等的渗透相当于液体在毛细管内的毛细作用;而对表面裂纹、分层等缺陷的渗透则相当于液体在间距很小的两平行板间的毛细作用。

　　3　渗透速度的影响因素

　　影响渗透液渗透速度的因素主要有:渗透液本身性能参数和被检测缺陷的形状参数。

　　3. 1　渗透液的粘滞系数

　　渗透液的粘度越小渗透速度越快。但是渗透液必须有一定粘度,因为没有粘度就没有附着力,这影响渗透液在缺陷内的保留性能,粘度越大保留性能越好。所以最佳渗透液粘度应该考虑这两方面因素确定。

　　3. 2　渗透液的润湿度

　　润湿和渗透是密切相关的。液体渗透剂的表面张力阻止渗透剂进入裂缝,液体润湿和散布的阻力随接触角的增大而增大,而大的表面张力和接触角标志着低的润湿度。向渗透液中添加表面活性剂时可以降低其表面张力,减小接触角,提高润湿度,从而加快渗透速度。实际上,绝大多数的液体渗透剂的接触角都很小,接近于0°。