滲透檢測(cè)技術(shù)探傷缺陷及其顯示特征的應(yīng)用

文／王偉，趙建軍，張麗敏，張小梅，劉貝，榮俊紅，牛凱·內(nèi)蒙古第一機(jī)械集團(tuán)有限公司質(zhì)量管理部

滲透檢測(cè)適用于非多孔性金屬材料或非金屬材料制件在制造、安裝及使用中產(chǎn)生的表面開(kāi)口缺陷的檢測(cè)。其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涉及到現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，是產(chǎn)品制造和維修中不可或缺的組成部分。

本文主要針對(duì)滲透檢測(cè)日常工作中基本操作步驟、常見(jiàn)缺陷、注意事項(xiàng)進(jìn)行了研究，列舉了常見(jiàn)缺陷及其顯示特征，分析了裂紋產(chǎn)生的原因，為操作工在日常工作中進(jìn)行各類產(chǎn)品滲透檢測(cè)做了操作方法指導(dǎo)、為其判定產(chǎn)品缺陷提供了依據(jù)，指出了工作中應(yīng)注意的問(wèn)題，很大程度上可以避免在工作中錯(cuò)檢、漏檢現(xiàn)象的出現(xiàn)，有效地避免因質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)的質(zhì)量事故。

滲透檢測(cè)簡(jiǎn)介

滲透法檢測(cè)可用于檢測(cè)各種類型的裂紋、氣孔、分層、縮孔、疏松、折疊、冷隔及其他開(kāi)口于表面的缺陷，可廣泛應(yīng)用于檢測(cè)有色金屬和黑色金屬的鑄件、鍛件、粉末冶金件、焊接件以及各種陶瓷、塑料件及玻璃制品。適用于原材料、在制零件、成品零件和在役零件的表面質(zhì)量檢驗(yàn)。

滲透檢測(cè)的基本步驟

表面準(zhǔn)備和預(yù)清洗

工件表面應(yīng)清潔、干燥，妨礙滲透劑進(jìn)入零件、影響染料性能或產(chǎn)生不良本底的表面附著物均應(yīng)去除。

常見(jiàn)的預(yù)清洗方法有：機(jī)械清理、化學(xué)清洗、溶劑清洗。在預(yù)清洗方法的選擇上，應(yīng)視污染物的種類和性質(zhì)，選擇不同的清理和清洗方法。

⑴機(jī)械清理。

機(jī)械清理的適應(yīng)性：當(dāng)工件表面有嚴(yán)重的腐蝕、飛濺、毛刺、涂料等一類的覆蓋物時(shí)，應(yīng)首先考慮采用機(jī)械清理方法，常用的方法包括振動(dòng)光飾、拋光、噴砂、噴丸、鋼絲刷、砂輪磨及超聲波清洗等。

機(jī)械清理應(yīng)注意的事項(xiàng)：采用機(jī)械清理時(shí)，應(yīng)慎重選用噴丸、噴砂、鋼絲刷及砂輪磨等方法。

⑵化學(xué)清洗。

化學(xué)清洗的適應(yīng)性：化學(xué)清洗包括酸洗和堿洗，酸洗時(shí)用硫酸、硝酸或鹽酸來(lái)清除工件表面的鐵銹(氧化物)；堿洗時(shí)用氫氧化鈉、氫氧化鉀來(lái)清除工件表面的油污、拋光劑、積碳等。

化學(xué)清洗應(yīng)注意的事項(xiàng)：酸洗或堿洗要根據(jù)被檢金屬材料、污染物的種類和工作環(huán)境來(lái)選擇。同時(shí)，由于酸、堿對(duì)某些金屬有強(qiáng)烈的浸蝕作用，所以在使用時(shí)，對(duì)清洗劑的濃度、清洗的時(shí)間都應(yīng)嚴(yán)格控制，以防止工件表面的過(guò)腐蝕。

⑶溶劑清洗。

溶劑清洗的適應(yīng)性：溶劑清洗包括溶劑液體清洗和溶劑蒸汽除油等方法，主要用于清除各類油、油脂及某些油漆。

溶劑清洗應(yīng)注意的事項(xiàng)：在使用三氯乙烯蒸汽除油時(shí)要經(jīng)常測(cè)量酸度值，避免三氯乙烯因呈酸性而腐蝕工件。

施加滲透劑

施加方法應(yīng)根據(jù)工件大小、形狀、數(shù)量和檢測(cè)部位來(lái)選擇。所選方法應(yīng)保證被檢部位完全被滲透劑覆蓋，并在整個(gè)滲透時(shí)間內(nèi)保持潤(rùn)濕狀態(tài)。

滲透時(shí)間要適當(dāng)，如時(shí)間過(guò)短，滲透劑滲入不充分，缺陷不易檢出；如時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，滲透劑易干涸，清洗困難，靈敏度低，工作效率也低。滲透溫度應(yīng)控制在10℃～50℃范圍內(nèi)，滲透時(shí)間不得少于10min；若溫度在5℃～10℃范圍內(nèi)，滲透時(shí)間不得少于20min。

去除表面多余的滲透劑

這一步驟是將工件表面多余的滲透劑去除干凈，達(dá)到改善滲透檢測(cè)表面缺陷對(duì)比度和可見(jiàn)度的效果，以保證在得到合適背景的情況下，取得較滿意的靈敏度。

去除表面多余的滲透劑有3 種方法，分別為水洗型滲透劑、后乳化型滲透劑(包括親油性、親水性后乳化型滲透劑)、溶劑去除型滲透劑。

⑴水洗型滲透劑的去除。

水洗型滲透劑的去除主要有4 種方法，即手工水噴洗、手工水擦洗、自動(dòng)水噴洗和空氣攪拌水浸洗。

采用手工水噴洗和自動(dòng)水噴洗時(shí)，宜采用20℃左右的水噴灑，水壓不得大于0.27MPa，噴槍嘴與工件表面的間距不小于300mm，如采用氣動(dòng)-水混合噴洗，空氣壓力不大于0.17MPa。水洗型熒光滲透劑用水噴洗時(shí)，應(yīng)由下往上進(jìn)行噴洗，以避免留下一層熒光薄膜。

采用手工水擦洗時(shí)，先用編織品、紙等擦去多余滲透劑，然后再用干凈的、水潤(rùn)濕的棉布或毛巾擦凈。應(yīng)當(dāng)注意：潤(rùn)濕的棉布或毛巾中的含水量不應(yīng)過(guò)飽和，以免造成過(guò)清洗。

采用空氣攪拌水浸洗時(shí)，水溫應(yīng)控制在10℃～50℃范圍內(nèi)，并始終保持水的良好循環(huán)。

⑵后乳化型滲透劑的去除。

后乳化型滲透劑的去除程序：去除親油性后乳化型滲透劑需要經(jīng)乳化處理以后才能用水清洗。其去除程序是乳化→最終水洗。去除親水性后乳化型滲透劑時(shí)，采用親水性乳化劑，其去除程序是預(yù)水洗→乳化→最終水洗。

后乳化型滲透劑的去除注意事項(xiàng)：

①親油性后乳化型滲透劑的去除采用親油性乳化劑，滲透完畢以后，不需預(yù)水洗而直接施加乳化劑；施加乳化劑時(shí)，只能用浸涂和澆涂，不能用噴涂。在浸涂乳化劑過(guò)程中，不應(yīng)翻動(dòng)工件或攪動(dòng)工件表面的乳化劑。

②親水性后乳化型滲透劑的去除應(yīng)在乳化前，先用水預(yù)清洗，目的是盡可能去除附著于被檢工件表面的多余滲透劑。可采用壓縮空氣/水噴槍或浸入水中清洗等措施進(jìn)行預(yù)水洗。對(duì)水基乳化劑，一般采用水噴法清除多余滲透劑，水壓一般不超過(guò)0.27MPa，水溫不超過(guò)40℃，時(shí)間應(yīng)控制在盡量短的范圍內(nèi)。預(yù)清洗后再進(jìn)行乳化，施加乳化劑時(shí)要均勻，只能用浸涂、澆涂和噴涂，不能用刷涂。

乳化劑的濃度：GJB 2367A-2005 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，乳化劑的使用濃度應(yīng)符合生產(chǎn)廠家推薦值。采用浸涂法施加時(shí)，乳化劑的濃度一般不超過(guò)35%(體積百分比)，采用噴涂法施加時(shí)，乳化劑的濃度一般不超過(guò)5%(體積百分比)。

乳化時(shí)間：通常使用水基乳化劑的乳化時(shí)間不超過(guò)2min；如采用油基乳化劑，熒光滲透檢測(cè)的乳化時(shí)間在3min，著色滲透檢測(cè)的乳化時(shí)間在0.5min內(nèi)。也可以采用材料生產(chǎn)廠家推薦的乳化時(shí)間。

乳化溫度：乳化溫度應(yīng)根據(jù)乳化劑制造廠商推薦的溫度，一般在21℃～32℃的范圍內(nèi)，使用效果較好。

⑶溶劑去除型滲透劑的去除。

溶劑去除型滲透劑的去除方法：先用清潔不起毛的干燥棉布或毛巾擦拭，然后再用沾有去除劑的干凈不起毛的棉布或毛巾擦拭，直至將表面上多余的滲透劑全部擦凈。

溶劑去除型滲透劑的去除注意事項(xiàng)：擦拭時(shí)必須按一個(gè)方向擦拭；只能用去除劑潤(rùn)濕棉布或毛巾擦拭，不能用清洗劑直接在被檢面上沖洗。

干燥

⑴干燥的目的：去除工件表面的水分，使?jié)B透劑滲入缺陷部位或被回滲到顯像劑上。

⑵常用的干燥方法：可用干凈的布擦干、壓縮空氣吹干、熱風(fēng)吹干、熱空氣循環(huán)烘干裝置烘干等方法。如果使用壓縮空氣吹干，應(yīng)特別注意確保氣體不含有水分和油，且對(duì)被檢件表面盡可能保持較低的沖擊壓力。

⑶干燥的時(shí)間和溫度：干燥時(shí)，被檢面的溫度不得大于50℃，當(dāng)采用溶劑去除多余滲透劑時(shí)，應(yīng)在室溫下自然干燥。干燥時(shí)間通常為5min ～10min。

施加顯像劑

⑴使用水濕式顯像劑時(shí)，在被檢面經(jīng)過(guò)清洗處理后，可直接將顯像劑噴灑或涂刷到被檢面上或?qū)⒐ぜ氲斤@像劑中，然后再迅速排出多余顯像劑，并進(jìn)行干燥處理。

⑵使用溶劑磁浮顯像劑時(shí)，在被檢面經(jīng)干燥處理后，將顯像劑噴灑或刷涂到被檢面上，然后進(jìn)行自然干燥或用暖風(fēng)(30℃～50℃)吹干。

⑶溶劑磁浮顯像劑在使用前應(yīng)充分?jǐn)嚢杈鶆?。顯像劑施加應(yīng)薄而均勻，不可在同一地點(diǎn)反復(fù)多次施加。

⑷噴涂顯像劑時(shí)，噴嘴離被檢面距離為300mm～400mm，噴涂方向與被檢面夾角為30°～40°。

⑸顯像時(shí)間：干粉顯像時(shí)間為10min；非水基濕顯像的顯像時(shí)間為10min ～60min；水基濕顯像的顯像時(shí)間為10min ～120min。

檢驗(yàn)

⑴對(duì)檢驗(yàn)時(shí)機(jī)的要求：觀察顯示應(yīng)在顯像劑施加后7min ～60min 內(nèi)進(jìn)行。

⑵光源的要求：檢驗(yàn)時(shí)，工作場(chǎng)地應(yīng)保持足夠的照度。

著色檢測(cè)應(yīng)在白光下進(jìn)行，顯示為紅色圖像。GJB 2367A-2005 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在被檢工件表面上的白光照度應(yīng)不少于1000Lx。CB/T 3958 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在被檢工件表面上的白光照度應(yīng)不少于500Lx。

熒光檢測(cè)應(yīng)在暗室內(nèi)的紫外燈下進(jìn)行觀察，顯示為明亮的黃綠色圖像。檢測(cè)時(shí)暗室內(nèi)的最大可見(jiàn)光應(yīng)限于20Lx，被檢工件表面的黑光輻照度應(yīng)不低于1000μW/cm2。

⑶檢驗(yàn)時(shí)注意事項(xiàng)：對(duì)有疑問(wèn)、不能給出明確解釋的顯示，可用被溶劑潤(rùn)濕的毛筆、毛刷等拭去顯示，使區(qū)域干燥，重新顯像。非水濕顯像時(shí)間不少于3min，其他顯像與原顯像時(shí)間一樣。對(duì)于任一原始顯示，這種處理僅允許進(jìn)行1 ～2 次。

后處理

工件檢測(cè)完畢應(yīng)進(jìn)行后清洗，以去除對(duì)以后使用或?qū)Σ牧嫌泻Φ臍埩粑铩？刹捎盟⑾?、水洗、布或紙擦除等方法。水洗過(guò)的工件應(yīng)立即進(jìn)行干燥處理。需要重復(fù)滲透檢驗(yàn)或使用環(huán)境特殊的零件，應(yīng)當(dāng)用溶劑徹底清洗。

典型滲透劑顯示的特征

在實(shí)際操作情況下，必須訓(xùn)練檢驗(yàn)人員能正確地判斷相關(guān)顯示、非相關(guān)顯示或虛假顯示?，F(xiàn)將典型滲透劑顯示的特征作如下介紹。

連續(xù)現(xiàn)狀顯示

鑄造冷裂紋：多呈較規(guī)則的微彎曲的直線狀，起始部位較寬，隨延伸方向逐漸變細(xì)；有時(shí)貫穿整個(gè)鑄件，邊界通常較整齊。

鑄造熱裂紋：多呈連續(xù)、半連續(xù)的曲折線狀，起始部位較寬，尾端纖細(xì)；有時(shí)呈斷續(xù)條狀或樹(shù)枝狀，粗細(xì)較均勻或者參差不齊。熒光亮度或色澤取決于裂紋中的滲透劑容量。

鍛造裂紋：一般呈現(xiàn)沒(méi)有規(guī)律的線狀，擦掉顯示，目視可見(jiàn)。

熔焊裂紋：呈縱向、橫向線狀或樹(shù)枝狀，多出現(xiàn)在焊縫及其熱影響區(qū)。

淬火裂紋：呈直線或彎曲線狀，磁痕顯示濃密清晰。

磨削裂紋：呈網(wǎng)狀、輻射狀和相互平行的短曲線條狀，其方向與磨削方向垂直。

冷作裂紋：呈直線狀或微彎曲的線狀，多發(fā)生在變形量大或張力大的部位，一般單個(gè)出現(xiàn)。

疲勞裂紋：呈線狀、曲線狀，隨延伸方向逐漸變細(xì)。顯示形狀較清晰，多發(fā)生在應(yīng)力集中區(qū)，從工件表面缺陷處開(kāi)始產(chǎn)生。

線狀疏松：呈各種形狀的短線條，散亂分布，多成群出現(xiàn)在鑄件的孔壁或均勻板壁上。

冷隔：呈較粗大、兩端圓禿、較光滑線狀，時(shí)而出現(xiàn)緊密、斷續(xù)或連續(xù)的線狀。擦掉顯示，目視可見(jiàn)，常出現(xiàn)在鑄件厚、薄轉(zhuǎn)角處。

未焊透：呈線狀，多出現(xiàn)在焊道的中間，顯示一般較清晰、均勻。

斷續(xù)線狀顯示

折疊：與工件表面呈一定的角度、肉眼可見(jiàn)的線狀缺陷，多發(fā)生在鍛件的轉(zhuǎn)接部位。顯示有時(shí)呈斷續(xù)線狀或延續(xù)細(xì)線條狀。

非金屬夾雜：沿金屬纖維方向，呈連續(xù)或斷續(xù)的線條，有時(shí)成群分布。顯示形狀較清晰，分布無(wú)規(guī)律，位置不固定。

圓形顯示

氣孔：呈球狀或橢圓形，擦掉顯示，目視可見(jiàn)。

圓形疏松：多數(shù)呈長(zhǎng)度等于或小于三倍寬度的線條，也呈圓形顯示，散亂分布。

縮孔：呈不規(guī)則的窩坑，常出現(xiàn)在鑄件表面上。

火口裂紋：一般呈星狀，但較深火口裂紋由于截留大量的滲透劑，也經(jīng)常呈圓形顯示。

大面積缺陷：由于實(shí)際缺陷輪廓不規(guī)則，截留滲透劑量大，有時(shí)也呈圓形顯示。

小點(diǎn)狀顯示

針孔：呈小點(diǎn)狀顯示，顯示比較細(xì)微、深度淺、比較弱。

收縮空穴：形狀呈顯著的羊齒植物狀或枝蔓狀輪廓。

彌散狀顯示

顯微疏松：可彌散成一較大區(qū)域的微弱顯示，應(yīng)給予注意。

表面疏松：對(duì)相關(guān)部位重新檢測(cè)，以排除虛假顯示，不可簡(jiǎn)單倉(cāng)促地作出評(píng)價(jià)。

滲透檢測(cè)的應(yīng)用

滲透檢測(cè)的應(yīng)用是多種多樣的，檢測(cè)的部件不但種類繁多，而且材質(zhì)也各不相同；但從工藝方法考慮，可以把各種部件分為鑄鋼件、鍛鋼件、焊接件、機(jī)加工件等，從而選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法。下面將鑄鋼件、鍛鋼件、承壓設(shè)備、閥門(mén)液體、泵產(chǎn)品零部件檢測(cè)注意事項(xiàng)進(jìn)行講解。

鑄鋼件的滲透檢測(cè)

鑄鋼件滲透檢測(cè)按GB/T 9443-2007 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，該標(biāo)準(zhǔn)適用于各種鑄造方法生產(chǎn)的鑄鋼件滲透檢測(cè)。

在檢測(cè)鑄鋼件時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)特殊要求：

⑴所用產(chǎn)品的鹵族元素和硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于1%。

⑵滲透時(shí)間不應(yīng)小于滲透劑制造商推薦的時(shí)間。

⑶操作溫度應(yīng)為10℃～50℃。

⑷水沖洗的壓力應(yīng)低于0.2MPa，水溫應(yīng)低于40℃。

⑸干燥應(yīng)采用壓力低于0.2MPa、溫度低于70℃的清潔干燥空氣。

⑹顯像時(shí)間一般為15min ～30min。

鍛鋼件的滲透檢測(cè)

鍛鋼件滲透檢測(cè)按JB/T 8466-2014 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，它能用于無(wú)細(xì)孔金屬制作的工件的工序檢驗(yàn)、最終檢驗(yàn)和維修檢驗(yàn)，且確認(rèn)有效。它可以發(fā)現(xiàn)表面開(kāi)口缺陷，如裂紋、接縫、重皮、冷隔、分層、貫穿泄露和未焊透等不易顯示的缺陷。

在對(duì)奧氏體不銹鋼和鎳基合金材料滲透檢測(cè)時(shí)應(yīng)限制氯化物、氟化物離子含量及總的氯、硫、氟含量。若有特殊要求時(shí)，合同雙方應(yīng)對(duì)氯、硫、氟含量的極限值協(xié)商達(dá)成一致。若無(wú)特殊要求，含氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)限制在1%，對(duì)氟、硫含量也應(yīng)同樣限制。

閥門(mén)液體滲透檢測(cè)

閥門(mén)液體滲透檢測(cè)按JB/T 6902-2008 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。適用于閥門(mén)在制造、安裝及使用過(guò)程中產(chǎn)生的表面開(kāi)口缺陷的檢測(cè)，不適用于非表面開(kāi)口缺陷及多孔性材料。

泵產(chǎn)品零件滲透檢測(cè)

泵產(chǎn)品零件滲透檢測(cè)按JB/T 8543.2-1997 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，適用于金屬材料制成的泵產(chǎn)品零件的表面開(kāi)啟缺陷的檢測(cè)。

結(jié)論

滲透檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是在有色金屬和黑色金屬的鑄件、鍛件、粉末冶金件、焊接件以及各種陶瓷、塑料件及玻璃制品檢測(cè)中，使用的頻率較高。本文仔細(xì)對(duì)滲透檢測(cè)的適用范圍、滲透檢測(cè)的基本步驟、典型滲透劑顯示的特征、滲透檢測(cè)的應(yīng)用分別進(jìn)行了講解，介紹了鑄鋼件、鍛鋼件、閥門(mén)液體、泵產(chǎn)品零件檢測(cè)時(shí)須注意的事項(xiàng)。對(duì)滲透檢測(cè)中遇到的問(wèn)題提出了針對(duì)性的解決和修正方法，避免了誤判和漏檢的問(wèn)題，致力于為今后有色金屬和黑色金屬的鑄件、鍛件、粉末冶金件、焊接件以及各種陶瓷、塑料件及玻璃制品滲透檢測(cè)技術(shù)合理使用提供一份參考依據(jù)。