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五大常規(guī)無損檢測技術(shù)之一:滲透檢測(PT)的原理和特點(diǎn)_檢測資

滲透檢測(Penetrant Testing),業(yè)內(nèi)人士簡稱PT,是工業(yè)無損檢測(Nondestructive Testing)應(yīng)用最早的無損檢測方法,由于滲透檢測簡單易操作,其在現(xiàn)代工業(yè)的各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

滲透檢測主要的應(yīng)用是檢查金屬(鋼、鋁合金、鎂合金、銅合金、耐熱合金等)和非金屬(塑料、陶瓷等)工件的表面開口缺陷,例如表面裂紋等。

工業(yè)產(chǎn)品在制造和運(yùn)行過程中,可能在表面產(chǎn)生寬度零點(diǎn)幾微米的表面裂紋, 斷裂力學(xué)研究表明,在惡劣的工作條件下,這些微細(xì)裂紋都會是導(dǎo)致設(shè)備破壞的裂紋源。


滲透檢測是五大常規(guī)無損檢測技術(shù)之一,其他四種是:超聲檢測(Ultrasonic Testing):A型顯示的超聲波脈沖反射法、射線檢測(Radiographic Testing):射線照相法、磁粉檢測(Magnetic Particle Testing)、渦流檢測(Eddy Current Testing)。

按照不同特征,可將滲透檢測分為多種不同的方法:
按顯示材料,分為熒光法(Fluorescent)和非熒光法(Non-Fluorescent)。前者稱為“熒光滲透檢測”,后者稱為“著色滲透檢測”。

典型的熒光滲透檢測缺陷示意圖。(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
肉眼無法察覺的微裂紋,經(jīng)熒光滲透檢,在紫外線燈的照射下,黃綠色熒光格外醒目,如下圖所示:



滲透檢測原理
滲透檢測,本質(zhì)上是利用液體的表面能。

當(dāng)液體和固體界面接觸時會出現(xiàn)以下三種現(xiàn)象,θ稱為接觸角。如下圖所示:



 

(a)θ=0°,全部潤濕;(b)θ<90°,部分潤濕;(c)θ>90°,不潤濕。
對某一液體而言,表面張力越小,當(dāng)液體在界面鋪展時克服這個力做功越少,則潤濕效果越好。

表面張力,是液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。


毛細(xì)現(xiàn)象:當(dāng)液體潤濕毛細(xì)管或含有細(xì)微縫隙的物體,液體沿毛細(xì)縫隙流動的現(xiàn)象。
如果液體能潤濕毛細(xì)管,則液體在細(xì)管上升,管子的內(nèi)徑越小,它里面上升的水面也越高 。例如水在玻璃毛細(xì)管內(nèi),液面是上升的,相當(dāng)于水滲入毛細(xì)管內(nèi)。
如果液體不能潤濕毛細(xì)管,則液體在細(xì)管降低。例如水銀(Hg)在玻璃毛細(xì)管內(nèi),液面是下降的。


(圖片來源于維基百科)


滲透檢測基本原理:由于毛細(xì)現(xiàn)象的作用,當(dāng)人們將溶有熒光染料或著色染料的滲透劑施加于試件表面時,滲透劑就會滲入到各類開口于表面的細(xì)小缺陷中(細(xì)小的開口缺陷相當(dāng)于毛細(xì)管,滲透劑滲入細(xì)小開口缺陷相當(dāng)于潤濕現(xiàn)象),然后清除依附在試件表面上多余的滲透劑,經(jīng)干燥后再施加顯像劑,缺陷中的滲透劑在毛細(xì)現(xiàn)象的作用下重新吸附到試件的表面上,形成放大的缺陷顯示。用目視檢測即可觀察出缺陷的形狀、大小及分布情況。


滲透檢測特點(diǎn)
1、適用范圍
滲透檢測可以應(yīng)用于各種金屬、非金屬、磁性及非磁性材料工件的表面開口缺陷的檢測。除了多孔性的材料無法或難以檢測外,幾乎所有材料的表面開口缺陷都可以使用此方法,獲得令人滿意的檢測結(jié)果。

2、滲透檢測優(yōu)點(diǎn)
(a)不受被檢工件磁性、形狀、大小、組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分及缺陷方位的限制,一次操作能檢查出各個方向的缺陷。
(b)操作簡便,設(shè)備簡單。
(c)缺陷顯示直觀,靈敏度高。

3、滲透檢測局限
(a)只能檢測出材料的表面開口缺陷,對于埋藏在材料內(nèi)部的缺陷,滲透檢測就無能為力了。必須指出,由于多孔性材料的缺陷圖像顯示難以判斷,所以滲透檢測并不適合多孔性材料表面缺陷。
(b)滲透劑成分對被檢工件具有一定腐蝕性,必須嚴(yán)格控制硫、鈉等微量元素的存在。
(c)滲透劑所用的有機(jī)溶劑具有揮發(fā)性,工業(yè)染料對人體有毒性,必須注意吸入防護(hù)。

參考資料:
【1】《 滲透檢測》林猷文,任學(xué)冬主編。