一種無色滲透檢測新技術

(上海材料研究所 上海市工程材料應用評價重點實驗室，上海 200437)

滲透檢測是無損檢測的一種方法，分為著色滲透檢測和熒光滲透檢測。無論是著色滲透檢測，還是熒光滲透檢測，都需要使用滲透劑、去除劑和顯像劑等滲透檢測用材料。滲透檢測方法通常有滲透、去除、顯像、觀察、后清洗和防護等操作步驟。著色滲透檢測的顯示需要在強白光的照射下進行觀察，而熒光滲透檢測的顯示則需要在紫外線的照射下進行觀察。著色滲透檢測使用的滲透劑是著色滲透劑，即在滲透劑中添加有紅色染料。熒光滲透檢測使用的是熒光滲透劑，即在滲透劑中添加有熒光染料。由于滲透劑含有染料，所以大多數實施過滲透檢測的材料或產品都要進行后清洗，因為大多數產品是不允許沾染染料的。

新型的無色滲透檢測，是一種不同于著色滲透檢測和熒光滲透檢測、也不同于歷史上早期出現過的未加染料而直接使用煤油進行滲透檢測的技術，該新技術是基于一種新開發的不含染料的無色透明的滲透劑的應用[1]，由于其使用的是一種無色透明的滲透劑，因此無色滲透檢測的過程比較簡單，只需滲透、觀察兩個操作過程即可，免去了去除、顯像、甚至是后清洗等操作過程。

為了驗證無色滲透檢測的有效性，2012年筆者申請了上海市科委專項，對該新技術進行了試驗驗證和研究。

1 研究目標和方案

1.1 研究目標

了解無色滲透檢測方法的適用性和局限性，完善無色滲透檢測方法的檢測工藝，提出零部件表面無色滲透檢測方法的行業標準草案。

1.2 研究方案

制定研究方案和步驟如下：

(1) 配制無色滲透劑；

(2) 制作和收集各種試件；

(3) 無色滲透檢測試驗；

(4) 無色滲透檢測與著色滲透檢測對比試驗；

(5) 確定無色滲透檢測工藝；

(6) 無色滲透檢測機理研究。

2 試驗準備

2.1 配制滲透劑

配制了SMG-OI-a型無色滲透劑。

2.2 制作和收集各種試件

2.2.1 材料選擇

任何一種檢測方法和技術，都有其各自的適用性和局限性。而全面了解和確定其適用性和局限性，需要對各種可能的情況進行試驗和研究，因此如何合理選樣使得其具有代表性，是試驗有效性的關鍵。

對于陶瓷，選擇了若干種典型材料，比如95瓷、99瓷、鋰硅酸鹽、鎂硅酸鹽、氧化鋯等，制作了若干種典型形狀，比如條、片、環等多種形狀的陶瓷件，盡可能有代表性地覆蓋到常見的材料和零部件形狀。

對于金屬，選擇了合金、不銹鋼等典型金屬材料，制作了焊接件、鍛件、管角焊縫、氣門、葉片等常見零部件。

通過盡可能地選用和制作具有代表性的材料和零部件，并以此作為試驗的試件，解決了試驗對象的廣泛性問題和試驗結果的代表性問題。

2.2.2 缺欠設計

任何一種檢測方法和技術，在其各自的適用范圍內實施應用時，也有其各自的檢測能力和檢測靈敏度。而全面了解和確定其檢測能力和檢測靈敏度，需要對各種可能的情況進行試驗和研究，因此合理制作試件使得其具有代表性，是試驗的關鍵因素。

為此，在選定的材料和零部件的基礎上，加工了一些典型的缺欠，比如劃痕、孔洞、磨損、裂紋等等。

通過盡可能地加工制作具有代表性的各種缺欠，并以此作為試驗的試件，解決了試驗對象的廣泛性問題和試驗結果的代表性問題。

2.2.3 試件制作和收集

根據上述特征，制作表面含有不同缺欠的各種滲透檢測用試件。

制作和收集了各種類型的陶瓷試件和金屬試件各50多件。

3 試驗和研究

3.1 無色滲透檢測試驗

使用SMG-OI-a型無色滲透劑，對準備好的各種陶瓷試件和金屬試件反復多次實施無色滲透檢測試驗，以了解和取得在不同材料和形狀的試件上應用無色滲透檢測的效果。

部分試件的試驗結果如圖1～6所示。

圖1 陶瓷試件(99瓷耐磨條)的無色滲透檢測試驗結果

圖2 陶瓷試件(95瓷片)的無色滲透檢測試驗結果

圖3 陶瓷試件(氧化鋯耐磨件)的無色滲透檢測試驗結果

圖4 陶瓷試件(99耐磨瓷條)的無色滲透檢測試驗結果

圖5 高純99瓷環3#試件的無色滲透檢測試驗結果(劃痕)

圖6 合金鍛件105#試件的無色滲透檢測試驗結果(裂紋)

3.2 對比試驗

使用SMG-OI-a型無色滲透劑和SMG-PT-6型著色滲透劑，對做過無色滲透檢測試驗的金屬試件再實施常規的著色滲透檢測(陶瓷產品不適宜實施著色滲透檢測)，以對比和取得在不同材料和形狀的試件上應用無色滲透檢測和著色滲透檢測的差別。

部分試件的無色滲透檢測與著色滲透檢測對比試驗結果如圖7～10所示。

圖7 5點式鍍鉻試塊的對比試驗結果

圖8 金屬試件(不銹鋼焊管)的對比試驗結果

圖9 金屬試件(硬質合金刀具)的對比試驗結果

圖10 鑄件的對比試驗結果

3.3 研究分析

根據一系列的試驗結果，從以下幾個方面進行了分析： (1) 研究無色滲透檢測方法的適用性和局限性；

(2) 研究無色滲透檢測方法的檢測能力和檢測靈敏度；

(3) 研究無色滲透檢測方法與著色滲透檢測方法的異同；

(4) 研究和確定相關零部件表面無色滲透檢測方法的檢測工藝；

(5) 研究和確定零部件表面無色滲透檢測方法標準的編寫原則和方案。

姥爺出生于1946年，在晉東南的一個小村莊里。在農村，幾乎每家每戶都留有一些古時候的銅錢，所以孩子們經常玩一種“跌面兒”的游戲。姥爺也常常拿三枚銅錢出去和小伙伴玩。按規矩，孩子們將三枚銅錢面朝上置于掌心，拋到地上。誰的三枚幣全為面朝上，誰就是贏家；反之，誰的三枚幣全是背朝上，誰就輸了；若兩人都是兩背一面或兩面一背，則是平局。在那個物質極具匱乏的年代，能拿上銅錢和朋友玩一個這樣簡單的游戲，也意味著巨大的樂趣。

通過試驗和研究分析，得出了以下結果：

無色滲透檢測方法適合于檢測表面光亮的零部件，對線型、面型缺欠的檢測靈敏度較高。最高檢測靈敏度可達到標準JB/T 7523-2010《無損檢測滲透檢測用材料》規定的高靈敏度等級。

通過試驗和研究，確定了適用的檢測工藝，并在檢測工藝的基礎上，撰寫了發明專利文案和標準草案。

3.4 研究成果

3.4.1 提出發明專利

2014年1月10日提出了發明專利申請，2016年1月6日發明專利授權[2]。

該專利詳細地描述了無色滲透檢測工藝。

3.4.2 提出行業標準

2012年提出了行業標準的立項申請，2014年完成標準審查和報批，2017年4月12日批準發布[3]。

由于該標準涉及專利，因此報批后的批準程序極為繁瑣和苛刻。經過層層審核，其終于批準發布了。這是工業和信息化部批準發布的第一項涉及專

利的標準。

該標準闡述了無色滲透檢測的機理、適用范圍和局限性。

4 結語

無色滲透檢測方法是一種全新開發的無損檢測技術，與傳統的著色滲透檢測和熒光滲透檢測方法有很大不同。傳統的著色和熒光滲透檢測方法通常需要經過滲透、去除、顯像、觀察等步驟，最后還要做清洗處理。無色滲透檢測方法只需滲透、觀察兩個主要步驟，不僅操作更簡單和快捷，而且省卻了去除劑和顯像劑，降低了檢測成本。傳統的著色滲透劑使用的是紅色染料，熒光滲透劑使用的是熒光染料，所以污染性較大。而無色滲透檢測方法采用的是無色滲透劑，不使用任何染料，所以污染性很低。

無色滲透檢測方法所使用的滲透劑，不僅無色，而且無味、非油性和易溶于水，與油基滲透劑相比，不僅檢測靈敏度更高，也更加無味、無毒、容易清除和可以直接排放。所以，無色滲透檢測適合于環保要求高或者通風不良等場合使用，也適合于需要又難以清除沾染紅色或熒光染料的材料和零部件的表面檢測。當然，無色滲透檢測也有其自身的局限性，例如由于沒有不同顏色的反差比對，對顯示的觀察和拍照記錄相對困難，尤其是對于粗糙或暗的表面來說更顯困難，因而此技術不可能取代著色滲透檢測和熒光滲透檢測以及任何一種無損檢測技術，只是無損檢測的一種補充技術，可以在其自身的適用范圍內適度使用和有效應用。

無色滲透檢測方法不僅操作方便，而且檢測成本低，對環境無污染，是無損檢測各種方法和技術中具有較高性價比的檢測技術，是一種值得推廣的新技術。

[1] 歸錦華,陳宏偉.無色透明滲透劑：中國，CN201110006387.8[P]. 2014-09-10.

[2] 上海材料研究所.一種無色滲透檢測方法：中國，CN201410012493.0[P].2016-01-16.

[3] JB/T 12465-2017 無損檢測 零部件表面無色滲透檢測方法[S].