液體滲透檢測(cè)第1頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．1液體的一些物理化學(xué)現(xiàn)象2．1．1液體的表面張力1．定義表面張力——存在液體表面上的一種力，它恰好抵消在反方向使液體表面積增加的外拉力式中：——液體單位長(zhǎng)度的表面張力，單位：——液面長(zhǎng)度——表面張力第2頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．表面張力產(chǎn)生的原因在液體分子間強(qiáng)烈相互吸收力作用下，液體分子進(jìn)行結(jié)合，成為液態(tài)整體液體內(nèi)部液體分子所受合力為零液體表面層上的分子，上部受氣體分子的吸引，下部受液體分子的吸引，由于氣體分子濃度遠(yuǎn)小于液體分子濃度，所以表面層上的分子所受下邊液體的引力，大于上邊氣體的引力，合力不為零，方向指向液體內(nèi)部——表面張力表面張力作用：總是力圖使液體表面積收縮到可能達(dá)到的最小程度第3頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3．表面張力系數(shù)σ及與σ有關(guān)的因素液體的種類、接觸面的性質(zhì)決定著σ的大小對(duì)于同種液體而言，溫度越高，σ越小第4頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六下表列出了滲透探傷中常用液體σ值第5頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．1．2液體的潤(rùn)濕作用潤(rùn)濕動(dòng)力——固體表面分子對(duì)固液接界層液體附面層分子吸引，引起液體密度增加，分子間斥壓強(qiáng)增加，正向斥壓強(qiáng)為固體表面所約束，側(cè)面斥壓強(qiáng)推動(dòng)液體鋪展，潤(rùn)濕固體表面液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度，可以用兩者間接觸角的大小來(lái)表示接觸角θ

——指液固的界面與液氣界面處液體表面的切線所夾的角度，如右圖所示第6頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．1．3液體的毛細(xì)現(xiàn)象液體的毛細(xì)現(xiàn)象——把一根內(nèi)徑很細(xì)的玻璃管插入液體內(nèi)，根據(jù)液體對(duì)管子的潤(rùn)濕能力的不同，管內(nèi)的液面高度就會(huì)發(fā)生不同的變化。如果液體能夠濕潤(rùn)管子，則液面在管內(nèi)上升，且形成凹形，如上圖(a)所示；如果液體對(duì)管子沒(méi)有潤(rùn)濕能力，那么管內(nèi)的液面下降，且成為凸形彎曲，如上圖(b)所示產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象的動(dòng)力——固體管壁分子吸引液體分子，引起液體密度增加，產(chǎn)生側(cè)向斥壓強(qiáng)推動(dòng)附面層上升，形成彎月面，由彎月面表面張力收縮，提拉液柱上升。平衡時(shí)，管壁側(cè)向斥壓力通過(guò)表面張力傳遞，與液柱重力平衡第7頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六毛細(xì)現(xiàn)象使液體在管內(nèi)上升的高度h，可用下式計(jì)算：（2.1）式中：h——管內(nèi)液面上升高度

θ——液面與管壁接觸角

ρ——液體的密度

σ

——表面張力系數(shù)

R——細(xì)管半徑

g——重力加速度第8頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．1．4溶液的吸光性能溶解有色物質(zhì)的溶液的顏色，同溶液的濃度有關(guān)。濃度越高，顏色越深，即溶液對(duì)光的吸收能力越強(qiáng)。表示這一能力大小的物理量是吸光度溶液吸光度——與溶液中的有色物質(zhì)濃度及液層厚度的乘積成正比第9頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．1．5溶解作用溶解度——在一定溫度下，100g溶液里所能含溶質(zhì)的量溶劑溶解規(guī)律——基本遵循“相似相溶”規(guī)律，即極性和化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)可以互溶，但不絕對(duì)，如硝基甲烷和硝化纖維相似，但不互溶溶解過(guò)程——通過(guò)物質(zhì)分子間的極性吸力，或形成共價(jià)鍵，或互相擴(kuò)散與滲透第10頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六物質(zhì)在水中的溶解規(guī)律——1.偶極矩越大的物質(zhì)，在水中的溶解度越高

2.同時(shí)能與水形成氫鍵的物質(zhì)在水中的溶解度也高

例如水能與醇、醛、酮、胺等含氧含氮的化合物形成“氫鍵”，所以這些物質(zhì)也都溶解于水第11頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．1．6乳化作用乳化作用——在乳化劑的作用下，把原來(lái)不相溶的物質(zhì)變?yōu)榭扇苄缘摹Ｋ眠@種物質(zhì)叫乳化劑2．1．6．1液體的不溶性以油和水為例。實(shí)驗(yàn)表明，假如：1cm3的油混在1cm3水中，經(jīng)過(guò)搖動(dòng)，油被分散成許多具有0.01μm直徑的小球時(shí)，油粒的總面積大為增加,可達(dá)600m2，增加表面積，必然使表面能相應(yīng)增加第12頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六表面積能的增加量：式中：α

——單位面積的表面能

ΔS

——面積的增加量因?yàn)?cm3表面與600m2相比是微不足道的，計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)，所以已知礦物油的則第13頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.1．6．2乳化劑及乳化作用乳化處理——改善油性滲透液和水的不溶性乳化作用——乳化劑與不溶于水的滲透液結(jié)合后，使?jié)B透液具有可溶性

第14頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．1．6．3乳化作用是如何進(jìn)行的乳化劑——由具有親水基和親油基(又叫憎水基)的兩親分子構(gòu)成，它能吸附在水和油的界面上，起一種搭橋的作用。這樣乳化劑分子不僅防止了水和油的互相排斥，而且把兩者緊緊地連接在自己的兩端，使油和水不相分離。第15頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．1．6．4乳化劑的分類水包油型——乳化液微滴內(nèi)部是油，外部是水油包水型——乳化液微滴內(nèi)部是水，外部是油在滲透探傷中，常常要用水沖洗多余的滲透液，所以常常采用水包油型的乳化液乳化劑(表面活性劑)的親水性HLB值可用下式計(jì)算：滲透探傷中，HLB=(11～5)第16頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．2液體滲透探傷原理和影響探傷靈敏度的主要因素2．2．1名詞解釋探傷劑——探傷所用液體，是滲透劑、清洗劑、顯像劑的總稱滲透劑——含有著色染料或熒光物質(zhì)又具有極強(qiáng)滲透能力的液體清洗劑——用來(lái)清洗表面多余滲透液的液體顯像劑——為把滲透到缺陷中的液體吸出來(lái)而顯示缺陷圖像所施加的液體第17頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．2．2液體滲透探傷原理液體滲透探傷法基本原理——液體對(duì)固體的潤(rùn)濕能力＋毛細(xì)現(xiàn)象被探工件浸涂滲透液滲透液滲入工件表面缺陷中清洗缺陷以外的多余滲透液刷涂白色顯像劑，將滲入裂縫中的滲透液吸出缺陷顯示（在白色涂層上）第18頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

2.2．3操作程序(1)被探工件清潔(2)烘干，尤其注意缺陷內(nèi)部的烘干(3)工件表面滲透液施加(4)多余滲透液去除(5)顯像劑施加(6)判傷檢查第19頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．2．4影響探傷靈敏度的主要因素2．2．4．1滲透液性能的影響(1)滲透能力滲透性能又取決于：①潤(rùn)濕作用②表面張力③滲透液的粘度一般液體表面張力越小，潤(rùn)濕能力就越強(qiáng)，所以要求液體粘度不能過(guò)高。粘度過(guò)高液體滲透能力減弱，且會(huì)給清洗工作帶來(lái)困難，但有利于滲液在缺陷中的保留低粘度液體雖易于滲入，但清洗時(shí)也易被洗掉結(jié)論：粘度稍高些為好，但要適當(dāng)加大滲透的時(shí)間，以保證探傷靈敏度第20頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六(2)著色強(qiáng)度和熒光強(qiáng)度著色滲透液濃度越高，其顏色越深，越易于于發(fā)現(xiàn)極小缺陷熒光滲透液發(fā)光強(qiáng)度越強(qiáng)，靈敏度越高，越易于發(fā)現(xiàn)缺陷注意：熒光物質(zhì)濃度大于某一值時(shí)，由于存在熒光自熄滅和內(nèi)濾現(xiàn)象，熒光強(qiáng)度不僅不隨濃度增加而增強(qiáng)，反而隨濃度增加而下降

提高熒光液熒光強(qiáng)度的方法：a.提高熒光物質(zhì)濃度

b.提高紫外線光源功率第21頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六在缺陷中的保留性能指在清除表面多余滲透液時(shí)，在缺陷中的滲液不致被清除掉的能力。顯然這一性能越好，靈敏度就越高。影響保留性能的兩個(gè)因素：a.滲液的粘度——越大越好

b.水洗型滲透液采用具有凝膠現(xiàn)象的非離子型乳化劑時(shí)，當(dāng)用水洗時(shí)在缺陷處形成一個(gè)凝膠層，封住了裂紋開(kāi)口處，保護(hù)缺陷中的滲液不會(huì)被水沖走，從而提高了探傷靈敏度第22頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

凝膠現(xiàn)象的形成——主要是因?yàn)榉请x子型乳化劑與水混合時(shí)，其粘度隨含水量而變化，即在一定含水量范圍內(nèi)混合物的粘度變得極大，而含水量低于或高于這一范圍時(shí)粘度均小，尤其是含水量大于這一范圍時(shí)粘度迅速下降。如工件表面因接觸大量的水，乳化劑的含水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了凝膠區(qū)，其粘度變小，而被水洗掉。缺陷處因接觸水面有限，含水量在凝膠區(qū)內(nèi)，故有凝膠保護(hù)現(xiàn)象第23頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．2．4．2乳化劑的乳化效果乳化效果不好→便沖洗不凈→從而使判傷困難→降低靈敏度2．2．4．3顯像劑性能的影響主要是指顯像劑的揮發(fā)性能和對(duì)缺陷內(nèi)滲液的吸附能力，這一性能越強(qiáng)，顯像效果就越好2．2．4．4操作方法的影響如滲透時(shí)間不足，清洗不干凈，乳化清洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，顯像涂層不及時(shí)、不均勻或太厚等，都會(huì)降低探傷靈敏度第24頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．2．4．5缺陷本身性質(zhì)的影響缺陷有線狀缺陷和點(diǎn)狀缺陷等，如裂紋、折疊、未焊透及氣孔、砂眼、點(diǎn)狀?yuàn)A渣等。缺陷的性質(zhì)不同，被顯示的難易程度也不一樣。如寬裂紋比窄裂紋對(duì)滲液的保留能力差，但比凹坑形缺陷又好得多；對(duì)于貫穿形缺陷，因氣體易排出，阻力小，滲液就易于滲入實(shí)際經(jīng)驗(yàn)：滲透探傷靈敏度同缺陷的寬深比K＝b/d密切相關(guān)。K值越小，對(duì)缺陷內(nèi)的滲液保留能力就越強(qiáng)；反之對(duì)缺陷內(nèi)滲液的保留能力就很差第25頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六滲透深度h與寬深比K具有如下關(guān)系：式中：σ——滲液的表面張力

θ——滲液與缺陷的接觸角

p0——外界壓力

第26頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．2．4．6外界條件的影響溫度、壓力和振動(dòng)

⑴溫度的影響由于液體表面張力和粘度隨溫度的升高而減小，使?jié)B透性能得到改善另外也可以把工件加熱到滲液允許的溫度(即不致使?jié)B液變質(zhì))而后放在滲液中，由于溫度的下降，缺陷內(nèi)氣體收縮，產(chǎn)生負(fù)壓，使?jié)B液容易滲入缺陷，這也可使靈敏度提高第27頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

⑵外界壓力的影響外界壓力p0越小，滲透的深度就越大。如果施加滲透液后，迅速減小外界壓力p0，缺陷中氣體的反壓強(qiáng)就會(huì)大于滲液的附加壓強(qiáng)，氣體易于排出，有利于滲透繼續(xù)進(jìn)行

液體真空滲透法——將外界壓力p0減小到零，進(jìn)一步提高滲液體透法檢測(cè)靈敏度

例：使用著色劑的常規(guī)操作法只能發(fā)現(xiàn)0.01mm寬的缺陷；而采用真空法可發(fā)現(xiàn)0.005mm寬的缺陷第28頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．4滲透檢測(cè)的發(fā)展1.氣泡產(chǎn)生缺陷暴露法

——在缺陷中滲入低沸點(diǎn)滲透劑，然