一種實(shí)用顯像劑的研發(fā)實(shí)驗(yàn)

王曉海

摘 要：無損探傷檢測是利用物質(zhì)的聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下，檢測被檢物對象當(dāng)中是否存在著缺陷或者不均勻性，具體給出缺陷大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息。而滲透檢測作為無損檢測中最常用的一種檢測手段而被廣泛應(yīng)用到通用工業(yè)、船舶工業(yè)、兵器工業(yè)、核工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域。而檢測過程中顯像劑的品質(zhì)優(yōu)劣與否是檢測的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

關(guān)鍵詞：無損探傷檢測、滲透檢測、顯像劑

論文綜述：

一、無損探傷檢測的特點(diǎn)和現(xiàn)狀

1.無損探傷檢測與破壞性檢測相比，無損檢測有以下特點(diǎn)：第一是具有非破壞性，因?yàn)樗谧鰴z測時不會損害被檢測對象的使用性能；第二具有全面性，由于檢測是非破壞性，因此必要時可對被檢測對象進(jìn)行100%的全面檢測，這是破壞性檢測辦不到的；第三具有全程性，破壞性檢測一般只適用于對原材料進(jìn)行檢測，如機(jī)械工程中普遍采用的拉伸、壓縮、彎曲等，破壞性檢驗(yàn)都是針對制造用原材料進(jìn)行的，對于成品和在用品，除非不準(zhǔn)備讓其繼續(xù)服役，否則是不能進(jìn)行破壞性檢測的，而無損檢測因不損壞被檢測對象的使用性能。所以，它不僅可對制造用原材料，各中間工藝環(huán)節(jié)、直至最終產(chǎn)成品進(jìn)行全程檢測，也可對服役中的設(shè)備進(jìn)行檢測。

2.著色（滲透）探傷是無損探傷中一種常用的方法。滲透檢測是一種以液體毛細(xì)管作用（毛細(xì)管現(xiàn)象）為基礎(chǔ)，檢測固體材料表面開口缺陷的無損檢測方法。其基本原理是利用毛細(xì)現(xiàn)象使?jié)B透液滲入開口于表面的缺陷中，經(jīng)清洗使表面多余的滲透液去除，而缺陷中的滲透液殘留，再利用顯像劑的毛細(xì)管作用吸附出缺陷中殘留滲透液而達(dá)到檢驗(yàn)缺陷的目的。

3.無損檢測現(xiàn)狀：滲透檢測始于20世紀(jì)初，它是目視檢查以外應(yīng)用最早的無損檢測方法。20世紀(jì)30年代，隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了磁粉檢測法，因其具有檢測靈敏度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于機(jī)車維修。在20世紀(jì)50年代，我國的滲透檢測基本沿用蘇聯(lián)工業(yè)的檢測方法和主導(dǎo)材料。至60年代中期，國內(nèi)許多大型企業(yè)和科研單位為滿足自己的需求使用，紛紛自行研制滲透液，產(chǎn)品達(dá)數(shù)十種之多。70年代后期，國內(nèi)已成功研制出可檢測微米級寬度的表面裂紋，且基本無毒害的著色劑。隨后研制出水洗型和后乳化型熒光滲透液，并不斷改進(jìn)和提高其性能，使檢測能力接近或達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平，滿足了國內(nèi)很多工業(yè)領(lǐng)域滲透檢測大需求，得到了廣泛應(yīng)用。隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，滲透檢測材料的供應(yīng)已雖產(chǎn)品化、系列化，國內(nèi)外已出現(xiàn)了眾多知名的專門供應(yīng)滲透檢測系列材料及設(shè)備的廠商。為保證滲透檢測的靈敏度和可靠性，國外已有專門的機(jī)構(gòu)對滲透檢測材料的性能和質(zhì)量進(jìn)行鑒定與監(jiān)控，建立合格產(chǎn)品目錄供用戶選擇使用。我所在碼科泰克（上海）探傷設(shè)備有限公司是由日本MARKTEC公司生產(chǎn)無損檢測設(shè)備、標(biāo)號設(shè)備及為上述設(shè)備配套的化學(xué)品耗材，包括磁粉探傷劑中的防銹劑、標(biāo)號設(shè)備用清洗劑、油漆、滲透劑、顯像劑等產(chǎn)品。

4.滲透檢測使用范圍：滲透檢測主要用于檢測各種非多孔性固體材料制件的表面開口缺陷。適用于原材料、在制零件、成品零件、在用零件的表面質(zhì)量檢測。滲透檢測方法可以檢測各種金屬（包括非鐵磁性金屬）材料和非金屬材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金、鋼鐵材料（包括奧氏體不銹鋼）、塑料、陶瓷等；可檢測各種加工零件，如擠壓件、鍛造件、鑄造件、焊接件等金屬及非金屬制件；可檢測裂紋、冷隔、夾雜、氣孔、針孔等露出零件表面或與表面相通的各種缺陷。

二、滲透檢測的一般工序：

Ⅰ預(yù)處理——Ⅱ滲透——Ⅲ清洗——Ⅳ干燥——Ⅴ顯像——Ⅵ檢驗(yàn)

品質(zhì)室在對工廠滲透劑產(chǎn)品檢測過程中發(fā)現(xiàn)，工作的難點(diǎn)是第六步檢驗(yàn)，但是關(guān)鍵點(diǎn)是第五步顯像劑的選擇和噴涂方法。

顯像劑是滲透檢驗(yàn)中另一個關(guān)鍵性材料。顯像劑可放大缺陷顯示，又可以提供背景，因此可以提高檢測靈敏度。

在這里我們討論顯像劑本身的性能優(yōu)劣，通常來說一種好的顯像劑應(yīng)具有如下的性能：

1）吸濕能力強(qiáng)，吸濕速度快，能容易被缺陷處的滲透液所潤濕。

2）顯像粉末顆粒細(xì)微均勻，對工件表面有較強(qiáng)的吸附力，能均勻地附著于工件表面形成薄而勻曲覆蓋層，有效地蓋住金屬本色能將缺陷處微量的滲透液吸附到表面并擴(kuò)展到足以被肉眼觀察到，且能保持顯示輪廓清晰。

3）用于熒光法的顯像劑應(yīng)不發(fā)熒光，也不應(yīng)含有任何減弱熒光亮度的成分。

4）用于著色法的顯像劑應(yīng)對光有較大的反射率，能與缺陷顯示形成較大的色差，以保證最佳對比度，對著色染料無消色的作用。

5）具有較好的化學(xué)惰性，對盛放的容器和被控丁件不產(chǎn)生腐蝕。

6）無毒、無不良?xì)馕丁θ梭w無害。

7）檢測完畢后，容易從零件表面上去除掉。

8）使用方便、價格便宜。

顯像劑分為干粉顯像劑和濕顯像劑，濕式顯像劑又分為：水懸浮型、水溶型、溶劑懸浮型和溶劑溶型四種類型。溶劑懸浮型顯像劑是將顯像劑粉末加在揮發(fā)性的有機(jī)溶劑中配制而成。由于有機(jī)溶劑揮發(fā)速度快，因此溶劑懸浮型顯像劑又稱速干型顯像劑。由于這種顯像劑通常都裝在噴罐中使用，而且與滲透劑配合使用。溶劑懸浮型顯像劑中的溶劑具有良好的滲透能力，在其揮發(fā)過程中能不斷的把缺陷中的滲透劑帶回到零件表面上來，故顯像靈敏度高。同時由于溶劑揮發(fā)快，故形成的顯示擴(kuò)散小、顯示輪廓清晰。

三、實(shí)踐與改良

結(jié)合實(shí)際情況我們發(fā)現(xiàn)公司生產(chǎn)的顯像劑基本上都是溶劑懸浮型顯像劑。常用顯像劑產(chǎn)品A的性能，并不能特別滿足1.2點(diǎn)，因此及時將這一情況反映給研發(fā)部，進(jìn)過討論后確定在研發(fā)部的牽頭下，品質(zhì)部配合研發(fā)部共同研發(fā)一款產(chǎn)品，性能上超過顯像劑A。

從實(shí)際情況上看顯像劑A存在以下幾個方面的問題：

1.粉體不白，且粉體表面不均勻。

2.顯像時間較慢，噴射顯像劑后大概需要5分鐘才開始顯像 。

3.受氣溫影響大，冬天霧化效果不佳。（均一性差）

顯像檢測使用試驗(yàn)片要求：符合JB/T604標(biāo)準(zhǔn)要求的“五點(diǎn)式B型試片”。

圖片顯示：前3點(diǎn)顯像比較明顯，后2點(diǎn)比較模糊；顯像粉體昏暗。

針對上述問題，具體改進(jìn)試驗(yàn)如下：

第一步：解決顯像劑的顯像白度問題

實(shí)驗(yàn)1：原配方中直接添加鈦白粉增加粉體白度

試驗(yàn)結(jié)果：白度不夠，未解決。

實(shí)驗(yàn)2：去掉MSK-P，用滑石粉和輕質(zhì)碳酸鈣代替

試驗(yàn)結(jié)果：顯像效果不佳，未解決。

實(shí)驗(yàn)3：去掉MSK-P和滑石粉，增加輕質(zhì)碳酸鈣量，并添加鈦白粉

試驗(yàn)結(jié)果：解決顯像劑白度問題。

第二步：解決表面不均勻現(xiàn)像，提高干燥速度。

實(shí)驗(yàn)4：增加HPC-SSL樹脂用量，去掉氣象二氧化硅，改善均一性

試驗(yàn)結(jié)果：均一性改善不明顯，干燥速度無明顯變化，問題未解決。

實(shí)驗(yàn)5：調(diào)整無水乙醇和正庚烷用量

試驗(yàn)結(jié)果：干燥速度較原產(chǎn)品加快，均一性不好，問題未解決。

實(shí)驗(yàn)6：調(diào)整無水乙醇和正庚烷用量，減少輕質(zhì)碳酸鈣量

試驗(yàn)結(jié)果：干燥速度較原產(chǎn)品加快，均一性不好，問題未解決。

實(shí)驗(yàn)7：調(diào)整無水乙醇和正庚烷用量，降低白炭黑，增加鈦白粉量

試驗(yàn)結(jié)果：干燥速度較原產(chǎn)品加快，均一性明顯改善，問題解決。

四、具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

五、結(jié)論

通過上述實(shí)驗(yàn)新研發(fā)的顯像劑較以前產(chǎn)品具備以下特點(diǎn)：

1.以5點(diǎn)試塊為例前3點(diǎn)噴射即刻顯像，后兩點(diǎn)需要1分鐘顯像，顯像速度提高。

2.顯像均勻、清晰，觀察方便。

3.水洗性好，直接可被水沖洗。

參考文獻(xiàn)：

《滲透檢驗(yàn)》中國機(jī)械工程學(xué)會無損檢測學(xué)會

《滲透檢測 NDT人員培訓(xùn)試用本》中國機(jī)械工程學(xué)會無損檢測學(xué)會