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渗透检测的缺陷检出能力及影响因素

发表时间：2021/7/28 来源：《中国科技信息》2021年9月上作者：王增辉

[导读] 目前，我国的经济在迅猛发展，社会在不断进步，渗透检测的缺陷检出能力可通过缺陷检出概率来表征。

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摘要：目前，我国的经济在迅猛发展，社会在不断进步，渗透检测的缺陷检出能力可通过缺陷检出概率来表征。通过试验,从渗透检测材料、检测方法和技术、质量控制和检测条件等4个方面,分析比较了渗透检测检出缺陷的能力及影响因素。
关键词：渗透检测;检出概率;影响因素
        引言
        由于封头、筒体是压力容器的核心构成，因此其强度问题可归结为在一定压力下，容器会产生何等应力及其分布规律，最终确定整个窗口中的核心危险部位、应力状态。渗透检测具备易于检测操作、原理并不复杂、易于适应等优势，针对小零件、大设备分别可使用浸液法、刷涂或喷涂法。这种检测方法是指在渗透液渗透待测设备一段时间后，利用毛细现象进入缺陷部位，随后清除表面渗透液，缺陷部位、无缺陷部位分别残留有渗透液、无渗透液，然后利用毛细现象，将缺陷部位处的渗透液吸附出来，并最终发现缺陷。在压力容器的定期检验中，对接焊缝以及角焊缝的表面检测是关键，渗透检测必不可少。
        1问题的提出
        在对材料为：30CrMnSiNi2A、热处理状态为δb=1670±100MPa的某型飞机活塞杆进行磁粉连续法检测时，发现活塞杆有大量或平行或网状、浅而细的磁痕显示。该产品为飞机起落架的重要构件，在飞机起降过程中，承受拉应力、压应力及剪切应力，载荷比较复杂。一旦失效，将导致飞机整个着陆系统失效，飞机无法正常起降。产品在进行磁粉检测时：①磁化电流的选择：因交流电湿法检测零件表面微小裂纹的能力强，适用于机加后及使用后零件的检测，因此选择了交流电；②磁化方向的选择：该产品在使用过程中，承受载荷比较复杂，可能在任何方向产生裂纹，稳妥起见，在不能预估缺陷方向的情况下，分别对产品进行了周向磁化和纵向磁化；③磁悬液的施加：为保证产品质量，采用了灵敏度较高的连续法湿法进行施加；④磁粉的选择：选择了对比度更好，粒度更细的荧光磁粉，以提高灵敏度。在荧光灯下进行观察，无论是周向磁化，还是纵向磁化，均出现了类似磨削裂纹的显示。为了验证复现性，拭掉磁痕，多次重新施加磁悬液观察，均出现相同显示。慎重起见，相同条件下，适当降低了磁化电流，再次进行一遍检测，结果依旧如故。事实已经证明，该产品存在缺陷。依据GJB2908《磁粉显示图谱》及《磁粉检测中常见缺陷的分析及磁痕图谱》，初步断定该显示为磨削裂纹。磨削裂纹经常在经过磨削加工的热处理零件表面硬化零件、镀铬零件中发现。磨削裂纹与一般淬火裂纹明显不同，磨削裂纹只发生在磨削面上，深度较浅，一般成簇出现。较轻的磨削裂纹是垂直于或接近垂直于磨削方向的平行线，且规则排列的条状裂纹，这是第一种裂纹。较严重的裂纹显龟甲状（封闭网络状），有研究资料表明其深度大致为0.03-0.15mm，裂纹明显易见。这是第二种裂纹。无论何种形式，因其深宽比较大，形成的漏磁场也比较大，因而更易于检出。其磁粉检测显示特征：呈网状或辐射状和相互平行的断续线条，显示强烈，磁粉聚集集中，轮廓较清晰，重现性好。
        2渗透检测的缺陷检出能力及影响因素
        2.1检测方法和技术
        检测方法和技术的影响主要包括检测方法的选择、工艺流程的控制等。无论采用何种检测方法,都要防止过清洗、过乳化或过擦洗的情况发生。应根据被检工件的表面状态、用途、设计要求等,合理选择检测方法。工艺流程的控制主要包括渗透时间、乳化时间、烘干温度及显像剂的施加,其要求如下所述。(1)渗透时间。在10~52℃的温度条件下,渗透时间一般不少于10min,对于疑有疲劳裂纹的工件,渗透时间可最多延长至4h。(2)乳化时间。乳化时间取决于乳化剂的性能、乳化剂的浓度、乳化剂的受污染程度和工件表面的粗糙度等。

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原则上乳化时间在保证允许的荧光背景前提下应尽量短,可通过试验来确定最佳的乳化时间。针对亲水型后乳化去除法乳化时间对检测结果的影响,笔者进行了试验。试验零件为后机身涡流发生器。试验组采用浓度为10%的乳化剂乳化60s,对照组采用浓度为10%的乳化剂乳化70s。
        2.2荧光渗透检测法
        这种检测方法使用的渗透检测试剂的液体呈黄绿色，这种试剂使用黄绿色荧光颜料配制而成，无论在渗透、清洗方面，还是在显像方法，这种检测法都与前一种检测法相似，但在观察环境方面，荧光渗透检测法有所不同，需在紫外线照射下进行，并且紫外线的波长在365nm左右，对呈黄绿色的痕迹进行观察，会提示缺陷，这种检测法的优势在于极为灵敏，易于发现缺陷，当前被普遍应用于核心工业部门的零件表面，特别是质量检验中。这种检测法的缺陷在于其观察条件较为严苛，需在紫外线照射下进行，会造成一定负面影响，威胁检测人员的人体健康，如易于出现用眼疲劳现象，并且在长期照射下，会对人体皮肤带来不良影响。因此相较于前一种检测方法，其适用范围更小。可依照清洗方法，将荧光渗透检测法细分为后乳化等三种检测方法。
        2.3荧光强度
        荧光强度实际上是缺陷内被吸附出来的一定数量的渗透液在显像后显示色泽的能力。荧光强度不但与荧光染料的种类及染料在渗透液中的溶解度有关，还与入射的紫外线强度有关。不同物质的荧光强度不同，同一荧光物质的荧光强度与溶液浓度密切相关。在较稀的溶液中荧光强度随溶液的浓度增加；对于较浓的溶液，荧光强度不仅不随浓度增大而增大，且常常随浓度增大而下降，这是因为荧光有自熄灭和内滤作用。自熄灭是指荧光物质的溶液浓度超过某值时会出现产生的荧光不甚强烈的现象。内滤是指溶液中如有杂质存在，杂质对入射光和溶液荧光产生吸收，从而导致溶液的荧光强度降低。温度对荧光强度也有明显影响，一般荧光物质的荧光强度随着溶液温度的降低而增大。通过以上分析，为得到良好的渗透液荧光强度，确保微小缺陷的检出，除了购买品质良好的渗透液外，最终的烘干温度也不宜过高。
        2.4质量控制
        质量控制是渗透检测体系的可靠保证,主要包括人、机、料、法、环5个方面,即渗透检测人员、渗透检测设备、渗透检测材料、技术文件和检测环境等。渗透检测人员必须具备相关的理论知识和专业技能,且需要按相关标准进行资格鉴定;渗透检测设备需要按照相应标准要求进行测试和计量;渗透检测材料需要按照相应的标准对渗透剂污染度、荧光亮度、水洗型渗透剂含水量、乳化剂浓度、显像剂污染度及系统性能等进行测试;渗透检测所使用的标准、技术手册和工艺必须是现行有效的;检测环境指渗透检测时的温度、压力、计时器、暗室环境及灯光照明等要求。
        结语
        通过上述试验表明，磁粉检测发现的磨削裂纹，不能简单的用荧光渗透方法进行验证。①对尺寸相当的表面开口缺陷检测用磁粉检测一般要比用渗透检测灵敏度高；②磁粉检测不仅能检出表面开口缺掐，能有效地检出表面不开口缺陷和近表面缺陷，而渗透检测不能检出上述两类缺陷。大量的工程实践证明尚未开口的近表面缺陷与表面开口缺陷对工件的危害是相同或相近的。当然铁磁性材料制成的制件可使用磁粉检测方法检测表面和近表面缺陷，而对于非铁磁性材料，如铝铜、钛、奥氏体不锈钢等，则只能依靠渗透检测方法。所以在使用渗透检测方法进行表面检测时就不可避免的会漏检近表面不开口缺陷，给制件的安全使用留下隐患；③铁磁性材料磁粉检测发现的磨削裂纹，进行渗透检测验证时存在不可靠性；④渗透检测磨削裂纹时，不应采用擦拭法验证。因磨削裂纹深度过浅，擦拭后再显像，有可能导致无法吸附渗透剂形成显示，容易漏检，造成质量隐患。
参考文献
[1]张华.磁粉检测在压力容器检验中的应用[J].科学与财富，2015（30）：262.
[2]刘信.在用压力容器定期检验渗透检测的应用[J].无损检测，2003（03）：49-50.