渗透检测

渗透检测(penetrant testing,缩写符号为PT），又称渗透探伤，是一种以毛细作用原理为基础的检查表面开口缺陷的无损检测方法。这种方法是五种常规无损检测方法（射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测）中一种，是一门综合性科学技术。

同其他无损检测方法一样，渗透检测也是以不损坏被检测对象的使用性能为前提，运用物理、化学、材料科学及工程学理论为基础，对各种工程材料、零部件和产品进行有效的检验，借以评价它们的完整性、连续性、及安全可靠性。渗透检测是产品制造中实现质量控制、节约原材料、改进工艺、提供劳动生产率的重要手段，也是设备维护中不可或缺的手段。

着色渗透检测在特种设备行业及机械行业里应用广泛。特种设备行业包括锅炉、压力容器、压力管道等承压设备，以及电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施等机电设备。荧光渗透检测在航空、航天、兵器、舰艇、原子能等国防工业领域中应用特别广泛。

适用范围及特点

渗透检测可广泛应用于检测大部分的非吸收性物料的表面开口缺陷，如钢铁，有色金属，陶瓷及塑料等，对于形状复杂的缺陷也可一次性全面检测。主要用于裂纹、白点、疏松、夹杂物等缺陷的检测无需额外设备，对应用于现场检测来说，常使用便携式的灌装渗透检测剂，包括渗透剂、清洗剂和显像剂这三个部份，便于现场使用。渗透检测的缺陷显示很直观，能大致确定缺陷的性质，检测灵敏度较高，但检测速度慢，因使用的检测剂为化学试剂，对人的健康和环境有较大的影响。

渗透检测特别适合野外现场检测，因其可以不用水电。渗透检测虽然只能检测表面开口缺陷，但检测却不受工件几何形状和缺陷方向的影响，只需要进行一次检测就可以完成对缺陷的检测。

基本原理及步骤

渗透检测是基于液体的毛细作用（或毛细现象）和固体染料在一定条件下的发光现象。

渗透检测的工作原理是：工件表面被施涂含有荧光染料或者着色染料的渗透剂后，在毛细作用下，经过一定时间，渗透剂可以渗入表面开口缺陷中；去除工件表面多余的渗透剂，经过干燥后，再在工件表面施涂吸附介质——显像剂；同样在毛细作用下，显像剂将吸引缺陷中的渗透剂，即渗透剂回渗到显像剂中；在一定的光源下（黑光或白光），缺陷处的渗透剂痕迹被显示（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。

渗透检测的基本步骤

无论是那种渗透检测方法，其步骤基本上是差不多的，主要包括以下几步：

1、预处理；

2、渗透；

3、清洗；4、显像；

5、观察记录及评定；

6、后处理。

渗透检测的结果主要受到操作者的操作影响，所以进行渗透检测的人员一定要严格按照相关的工艺标准、规程及技术要求来进行操作，这样才能确保检测结果的可靠性。

方法

渗透检测方法，即在测试材料表面使用一种液态染料，并使其在体表保留至预设时限，该染料可为在正常光照下即能辨认的有色液体，也可为需要特殊光照方可显现的黄/绿荧光色液体。

此液态染料由于“毛细作用”进入材料表面开口的裂痕。毛细作用在染色剂停留过程中始终发生，直至多余染料完全被清洗。此时将某种显像剂施加到被检材质表面，渗透入裂痕并使其着色，进而显现。具备相应资质的检测人员可对该显现痕迹进行解析。

检测方法的分类

根据渗透剂和显像剂种类不同，检测方法可按照表1和表2进行分类：

表1

表2

1、根据渗透剂所含染料成分分类

根据渗透剂所含染料成分，渗透检测分为荧光渗透检测法、着色渗透检测法和荧光着色渗透检测法，简称为荧光法、着色法、和荧光着色法三大类。渗透剂内含有荧光物质，缺陷图像在紫外线能激发荧光的为荧光法。渗透剂内含有有色染料，缺陷图像在白光或日光下显色的为着色法。荧光着色法兼备荧光和着色两种方法的特点，缺陷图像在白光或日光下能显色，在紫外线下又能激发出荧光。

2、根据渗透剂去除方法分类

根据渗透剂去除方法，渗透检测分为水洗型、后乳化型和溶剂去除型三大类。水洗型渗透法是渗透剂内含有一定量的乳化剂，工件表面多余的渗透剂可以直接用水洗掉。有的渗透剂虽不含乳化剂，但溶剂是水，即水基渗透剂，工件表面多余的渗透剂也可直接用水洗掉，它也属于水洗型渗透法。后乳化型渗透法的渗透剂不能直接用水从工件表面洗掉，必须增加一道乳化工序，即工件表面上多余的渗透剂要用乳化剂“乳化”后方能用水洗掉。溶剂去除型渗透法是用有机溶剂去除工件表面多余的渗透剂。

3、根据显像剂类型分类

根据显像剂类型，渗透检测分为干式显像法、湿式显像法两大类。干式显像法是以白色微细粉末作为显像剂，施涂在清洗并干燥后的工件表面上。湿式显像法是将显像粉末悬浮于水中（水悬浮显像剂）或溶剂中（溶剂悬浮显像剂），也可将现象粉溶解于水中（水溶性显像剂）。此外，还有塑料薄膜显像法；也有不使用显像剂，实现自显像的。

一般步骤及要求

1.被检物表面处理。

2.施加渗透液。

3.停滞一定时间。

4.表面渗透液清洗。

5.施加显像剂。

6.缺陷内部残留的渗透液被显像剂吸附出来，进行观察。

7.缺陷判定。

一、表面处理

对表面处理的基本要求就是，任何可能影响渗透检测的污染物必须清除干净，同时，又不能损伤被检工件的工作功能。渗透检测工作准备范围应从检测部位四周向外扩展25mm以上。

污染物的清除方法有：机械清理，化学清洗和溶剂清洗，在选用时应进行综合考虑。特别注意涂层必须用化学的方法进行去除而不能用打磨的方法。

二、渗透剂的施加

常用的施加方法有喷涂、刷涂、浇涂和浸涂。

渗透时间是一个很重要的因素，一般来说，施加渗透剂的时间不得少于10min，对于应力腐蚀裂纹因其特别细微，渗透时间需更长，可以长达2小时。

渗透温度一般控制在10~50℃范围内，温度太高，渗透剂容易干在被检工件上，给清洗带来困难；温度太低，渗透剂变稠，动态渗透参量受到影响。当被检工件的温度不在推荐范围内时，可进行性能对比试验，以此来验证检测结果的可靠性。

在整个渗透时间内应让被检表面处于润湿状态。

三、渗透剂的去除

在渗透剂的去除时，既要防止过清洗又要防止清洗不足，清洗过度可能导致缺陷显示不出来或漏检，清洗不足又会使得背景过浓，不利于观察。

水洗型渗透剂的去除：水温为10~40℃，水压不超过0.34MPa，在得到合适的背景的前提下，水洗的时间越短越好。

后乳化型渗透剂的去除：乳化工序是后乳化型渗透检测工艺的最关键步骤，必须严格控制乳化时间防止过乳化，在得到合适的背景的前提下，乳化的时间越短越好。

溶剂去除型渗透剂的去除：应注意不得往复擦拭，不得用清洗剂直接冲洗被检表面。

四、显像剂的施加

显像剂的施加方式有喷涂、刷涂、浇涂和浸涂等，喷涂时距离被检表面为300~400mm，喷涂方向与被检面的夹角为30~40°，刷涂时一个部位不允许往复刷涂几次。

五、观察

观察显示应在显像剂施加后7~60min内进行。

观察的光源应满足要求，一般白光照度应大于1000Lx，无法满足时，不得低于500Lx，荧光检测时，暗室的白光照度不应大于20Lx，距离黑光灯380mm处，被检表面辐照度不低于1000μW/

在进行荧光检测时，检测人员进入暗室应有暗适应时间。

六、缺陷评定

按照标准要求进行记录和评定。

优缺点

渗透检测可以检测（钢、耐热合金、铝合金、镁合金、铜合金）和非金属（陶瓷、塑料）工件的表面开口缺陷，例如，裂纹、疏松、气孔、夹渣、冷隔、折叠和氧化斑疤等。这些表面开口缺陷，特别是细微的表面开口缺陷，一般情况下，直接目视检查是难以发现的。

渗透检测不受被控工件化学成分限制。渗透检测可以检查磁性材料，也可以检查非磁性材料；可以检查黑色金属，也可以检查有色金属，还可以检查非金属。

渗透检测不受被检工件结构限制。渗透检测可以检查焊接件或铸件，也可以检查压延件和锻件，还可以检查机械加工件。

渗透检测不受缺陷形状（线性缺陷或体积型缺陷）、尺寸和方向的限制。只需要一次渗透检测，即可同时检查开口于表面的所有缺陷。

但是，渗透检测无法或难以检查多孔的材料，例如粉末冶金工件；也不适用于检查因外来因素造成开口或堵塞的缺陷，例如工件经喷丸处理或喷砂，则可能堵塞表面缺陷的“开口”，难以定量的控制检测操作质量，多凭检测人员的经验、认真程度和视力的敏锐程度。

渗透检测内容简介

渗透检测是无损检测五大常规检测技术之一，是高等院校无损检测专业基础课。本教材编写的目标和出发点都是立足于为无损检测专业的高年级本科生或研究生教学使用，同时又兼顾高职学院学生教学及工程技术人员需要。强调理论基础的重要性，始终以理论基础贯穿全文；考虑教学、培训的双重需要，将理论、工程、资格考核有机结合；教材编排注重结构层次、渗透检测过程的逻辑关系。内容包括绪论、渗透检测的基本原理、渗透检测探伤剂、渗透检测方法、渗透检测技术、痕迹显示的解释与评定、渗透检测设备和器材、渗透检测应用、安全与健康、渗透检测质量控制和渗漏检测等。教材全面反映渗透检测技术的各种分支内容，同时考虑渗透检测的最新发展。

渗透检测目录

序

丛书序言

前言

第1章绪论1

11渗透检测技术的发展1

12渗透检测的特点2

复习题3

第2章渗透检测的物理化学基础4

21分子运动论4

22液体表面张力和表面自由能6

23润湿现象12

24弯曲液面下的附加压强与液体毛细现象18

25吸附现象25

26溶解现象29

27表面活性和表面活性剂30

28渗透检测中的光学基础48

复习题62

第3章渗透检测剂64

31渗透剂64

32清洗剂82

33乳化剂83

34显像剂86

35渗透检测剂系统90

36渗透剂的配制方法91

37国内外部分渗透检测剂性能介绍92

复习题95

第4章渗透检测设备与器材96

41渗透检测设备96

42渗透检测的辅助器材101

43光照条件(检测场地)105

44试块106

45渗透检测设备、仪器和标准试块的质量控制111

复习题112

第5章渗透检测工艺113

51渗透检测方法的分类113

52渗透检测的基本步骤114

53典型的渗透检测方法127

54特殊的渗透检测方法133

55渗透检测方法的选择136

复习题137

第6章痕迹显示的解释和评定139

61缺陷的基本知识139

62痕迹显示的分类145

63缺陷显示的分类147

64渗透检测常见缺陷的显示特征149

65质量评定154

66缺陷的记录156

复习题157

第7章渗透检测应用158

71焊接件渗透检测158

72铸件渗透检测160

73锻件渗透检测162

74机加工件渗透检测164

75在役试件渗透检测165

76非金属件渗透检测166

复习题166

第8章渗透检测的质量管理167

81质量管理体系认证167

82计量认证体系169

83渗透检测的人员资格鉴定172

84渗透检测的设备器材管理175

85渗透检测耗材的管理177

86渗透检测环境与安全防护管理180

87渗透检测文件管理180

88渗透检测工艺管理185

89渗透检测记录及归档186

复习题188

附录189

附录A正交试验法与正交表189

附录B渗透检测缺陷显示图例202

参考文献209

《渗透检测(第2版)》是在全国特种设备无损检测人员资格考核委员会直接领导下编写的渗透检测人员资格考核统编教材，按照全国特种设备无损检测人员资格考核大纲编写。

《渗透检测(第2版)》是在全国特种设备无损检测人员资格考核委员会直接领导下编写的渗透检测人员资格考核统编教材，按照全国特种设备无损检测人员资格考核大纲编写。《渗透检测(第2版)》共分13章，主要内容包括：渗透检测的基础知识，渗透检测的物理化学基础，渗透检测的光学基础，渗透检测剂，渗透检测设备、仪器和试块，渗透检测方法，渗透检测工艺，显示的解释与缺陷评定，质量控制与安全防护，渗透检测应用，承压设备渗透检测工艺规程和工艺卡，国内外渗透检测标准对比分析以及6个渗透检测实验。

《渗透检测(第2版)》的特点是：既注重理论与实际应用的结合，又紧跟科技的发展，及时介绍国内外渗透检测的新观点和新技术。《渗透检测(第2版)》除作为特种设备渗透检测人员资格考核培训教材外，也可供各企业生产一线人员、质量管理人员、安全监察人员、研究机构、大专院校相关专业师生学习使用。2100433B

渗透检测技术的优点

渗透检测方法可检查各种非疏孔性材料的表面开口缺陷，如裂纹、气孔、折叠、疏松、冷隔等。渗透检测技术不受材料组织结构和化学成分的限制，不仅可以检查有色金属和黑色金属，还可以检查塑料、陶瓷及玻璃等。渗透检测具有较高的检测灵敏度，超高灵敏度的渗透检测材料可清晰地显示宽0.5μm、深10μm、长1mm左右的细微裂纹。而且，渗透检测的显示直观，容易判断，操作也非常快速、简便，一次操作即可检出一个平面上各个方向的缺陷。此外，渗透检测还具有设备简单携带方便、检测费用低、适应于野外工作等优点。正是由于以上优点,渗透检测技术在工业领域得到了广泛的应用。

渗透检测技术的局限性

首先是渗透检测不适于检查多孔性或疏松材料制成的工件或表面粗糙的工件,因为检测多孔性材料时，会使整个表面呈现强的荧光背景,以致掩盖缺陷显示;而工件表面太粗糙时，易造成假象,降低检测效果。其次是渗透检测只能检出零部件的表面开口缺陷，被污染物堵塞或经机械处理(如喷丸、抛光和研磨等)后开口被封闭的缺陷则不能被有效检出。另外,渗透检测只能检出缺陷的表面分布,难以确定缺陷的实际深度,因而很难对缺陷做出定量评价。2100433B

本书是一部渗透检测人员资格鉴定考核的培训教材。主要内容包括：渗透检测基础知识，渗透检测物理化学基础，渗透检测材料，渗透检测器材，渗透检测技术，检测评定，渗透检测应用及缺陷图谱，质量控制与案例防护和渗透检测实验等。为了更好地掌握教材内容，本书还收录了渗透检测术语，国内外渗透检测标准对比分析等内容。

本书既注重理论与实践应用的结合，又紧跟现代科学技术的发展，并及时介绍国内、外渗透检测的新观点和新技术。

本书除作为渗透检测人员资格鉴定考核培训教材外，也可供各企业生产一线人员、质量管理人员、安全监督人员、工艺技术人员、研究机构及大专院校相关专业师生学习参考。