滲透檢測技術探傷缺陷及其顯示特征的應用

文／王偉，趙建軍，張麗敏，張小梅，劉貝，榮俊紅，牛凱·內蒙古第一機械集團有限公司質量管理部

滲透檢測適用于非多孔性金屬材料或非金屬材料制件在制造、安裝及使用中產生的表面開口缺陷的檢測。其應用領域廣泛，涉及到現代工業的各個領域，是產品制造和維修中不可或缺的組成部分。

本文主要針對滲透檢測日常工作中基本操作步驟、常見缺陷、注意事項進行了研究，列舉了常見缺陷及其顯示特征，分析了裂紋產生的原因，為操作工在日常工作中進行各類產品滲透檢測做了操作方法指導、為其判定產品缺陷提供了依據，指出了工作中應注意的問題，很大程度上可以避免在工作中錯檢、漏檢現象的出現，有效地避免因質量問題引發的質量事故。

滲透檢測簡介

滲透法檢測可用于檢測各種類型的裂紋、氣孔、分層、縮孔、疏松、折疊、冷隔及其他開口于表面的缺陷，可廣泛應用于檢測有色金屬和黑色金屬的鑄件、鍛件、粉末冶金件、焊接件以及各種陶瓷、塑料件及玻璃制品。適用于原材料、在制零件、成品零件和在役零件的表面質量檢驗。

滲透檢測的基本步驟

表面準備和預清洗

工件表面應清潔、干燥，妨礙滲透劑進入零件、影響染料性能或產生不良本底的表面附著物均應去除。

常見的預清洗方法有：機械清理、化學清洗、溶劑清洗。在預清洗方法的選擇上，應視污染物的種類和性質，選擇不同的清理和清洗方法。

⑴機械清理。

機械清理的適應性：當工件表面有嚴重的腐蝕、飛濺、毛刺、涂料等一類的覆蓋物時，應首先考慮采用機械清理方法，常用的方法包括振動光飾、拋光、噴砂、噴丸、鋼絲刷、砂輪磨及超聲波清洗等。

機械清理應注意的事項：采用機械清理時，應慎重選用噴丸、噴砂、鋼絲刷及砂輪磨等方法。

⑵化學清洗。

化學清洗的適應性：化學清洗包括酸洗和堿洗，酸洗時用硫酸、硝酸或鹽酸來清除工件表面的鐵銹(氧化物)；堿洗時用氫氧化鈉、氫氧化鉀來清除工件表面的油污、拋光劑、積碳等。

化學清洗應注意的事項：酸洗或堿洗要根據被檢金屬材料、污染物的種類和工作環境來選擇。同時，由于酸、堿對某些金屬有強烈的浸蝕作用，所以在使用時，對清洗劑的濃度、清洗的時間都應嚴格控制，以防止工件表面的過腐蝕。

⑶溶劑清洗。

溶劑清洗的適應性：溶劑清洗包括溶劑液體清洗和溶劑蒸汽除油等方法，主要用于清除各類油、油脂及某些油漆。

溶劑清洗應注意的事項：在使用三氯乙烯蒸汽除油時要經常測量酸度值，避免三氯乙烯因呈酸性而腐蝕工件。

施加滲透劑

施加方法應根據工件大小、形狀、數量和檢測部位來選擇。所選方法應保證被檢部位完全被滲透劑覆蓋，并在整個滲透時間內保持潤濕狀態。

滲透時間要適當，如時間過短，滲透劑滲入不充分，缺陷不易檢出；如時間過長，滲透劑易干涸，清洗困難，靈敏度低，工作效率也低。滲透溫度應控制在10℃～50℃范圍內，滲透時間不得少于10min；若溫度在5℃～10℃范圍內，滲透時間不得少于20min。

去除表面多余的滲透劑

這一步驟是將工件表面多余的滲透劑去除干凈，達到改善滲透檢測表面缺陷對比度和可見度的效果，以保證在得到合適背景的情況下，取得較滿意的靈敏度。

去除表面多余的滲透劑有3 種方法，分別為水洗型滲透劑、后乳化型滲透劑(包括親油性、親水性后乳化型滲透劑)、溶劑去除型滲透劑。

⑴水洗型滲透劑的去除。

水洗型滲透劑的去除主要有4 種方法，即手工水噴洗、手工水擦洗、自動水噴洗和空氣攪拌水浸洗。

采用手工水噴洗和自動水噴洗時，宜采用20℃左右的水噴灑，水壓不得大于0.27MPa，噴槍嘴與工件表面的間距不小于300mm，如采用氣動-水混合噴洗，空氣壓力不大于0.17MPa。水洗型熒光滲透劑用水噴洗時，應由下往上進行噴洗，以避免留下一層熒光薄膜。

采用手工水擦洗時，先用編織品、紙等擦去多余滲透劑，然后再用干凈的、水潤濕的棉布或毛巾擦凈。應當注意：潤濕的棉布或毛巾中的含水量不應過飽和，以免造成過清洗。

采用空氣攪拌水浸洗時，水溫應控制在10℃～50℃范圍內，并始終保持水的良好循環。

⑵后乳化型滲透劑的去除。

后乳化型滲透劑的去除程序：去除親油性后乳化型滲透劑需要經乳化處理以后才能用水清洗。其去除程序是乳化→最終水洗。去除親水性后乳化型滲透劑時，采用親水性乳化劑，其去除程序是預水洗→乳化→最終水洗。

后乳化型滲透劑的去除注意事項：

①親油性后乳化型滲透劑的去除采用親油性乳化劑，滲透完畢以后，不需預水洗而直接施加乳化劑；施加乳化劑時，只能用浸涂和澆涂，不能用噴涂。在浸涂乳化劑過程中，不應翻動工件或攪動工件表面的乳化劑。

②親水性后乳化型滲透劑的去除應在乳化前，先用水預清洗，目的是盡可能去除附著于被檢工件表面的多余滲透劑。可采用壓縮空氣/水噴槍或浸入水中清洗等措施進行預水洗。對水基乳化劑，一般采用水噴法清除多余滲透劑，水壓一般不超過0.27MPa，水溫不超過40℃，時間應控制在盡量短的范圍內。預清洗后再進行乳化，施加乳化劑時要均勻，只能用浸涂、澆涂和噴涂，不能用刷涂。

乳化劑的濃度：GJB 2367A-2005 標準規定，乳化劑的使用濃度應符合生產廠家推薦值。采用浸涂法施加時，乳化劑的濃度一般不超過35%(體積百分比)，采用噴涂法施加時，乳化劑的濃度一般不超過5%(體積百分比)。

乳化時間：通常使用水基乳化劑的乳化時間不超過2min；如采用油基乳化劑，熒光滲透檢測的乳化時間在3min，著色滲透檢測的乳化時間在0.5min內。也可以采用材料生產廠家推薦的乳化時間。

乳化溫度：乳化溫度應根據乳化劑制造廠商推薦的溫度，一般在21℃～32℃的范圍內，使用效果較好。

⑶溶劑去除型滲透劑的去除。

溶劑去除型滲透劑的去除方法：先用清潔不起毛的干燥棉布或毛巾擦拭，然后再用沾有去除劑的干凈不起毛的棉布或毛巾擦拭，直至將表面上多余的滲透劑全部擦凈。

溶劑去除型滲透劑的去除注意事項：擦拭時必須按一個方向擦拭；只能用去除劑潤濕棉布或毛巾擦拭，不能用清洗劑直接在被檢面上沖洗。

干燥

⑴干燥的目的：去除工件表面的水分，使滲透劑滲入缺陷部位或被回滲到顯像劑上。

⑵常用的干燥方法：可用干凈的布擦干、壓縮空氣吹干、熱風吹干、熱空氣循環烘干裝置烘干等方法。如果使用壓縮空氣吹干，應特別注意確保氣體不含有水分和油，且對被檢件表面盡可能保持較低的沖擊壓力。

⑶干燥的時間和溫度：干燥時，被檢面的溫度不得大于50℃，當采用溶劑去除多余滲透劑時，應在室溫下自然干燥。干燥時間通常為5min ～10min。

施加顯像劑

⑴使用水濕式顯像劑時，在被檢面經過清洗處理后，可直接將顯像劑噴灑或涂刷到被檢面上或將工件浸入到顯像劑中，然后再迅速排出多余顯像劑，并進行干燥處理。

⑵使用溶劑磁浮顯像劑時，在被檢面經干燥處理后，將顯像劑噴灑或刷涂到被檢面上，然后進行自然干燥或用暖風(30℃～50℃)吹干。

⑶溶劑磁浮顯像劑在使用前應充分攪拌均勻。顯像劑施加應薄而均勻，不可在同一地點反復多次施加。

⑷噴涂顯像劑時，噴嘴離被檢面距離為300mm～400mm，噴涂方向與被檢面夾角為30°～40°。

⑸顯像時間：干粉顯像時間為10min；非水基濕顯像的顯像時間為10min ～60min；水基濕顯像的顯像時間為10min ～120min。

檢驗

⑴對檢驗時機的要求：觀察顯示應在顯像劑施加后7min ～60min 內進行。

⑵光源的要求：檢驗時，工作場地應保持足夠的照度。

著色檢測應在白光下進行，顯示為紅色圖像。GJB 2367A-2005 標準規定：在被檢工件表面上的白光照度應不少于1000Lx。CB/T 3958 標準規定：在被檢工件表面上的白光照度應不少于500Lx。

熒光檢測應在暗室內的紫外燈下進行觀察，顯示為明亮的黃綠色圖像。檢測時暗室內的最大可見光應限于20Lx，被檢工件表面的黑光輻照度應不低于1000μW/cm2。

⑶檢驗時注意事項：對有疑問、不能給出明確解釋的顯示，可用被溶劑潤濕的毛筆、毛刷等拭去顯示，使區域干燥，重新顯像。非水濕顯像時間不少于3min，其他顯像與原顯像時間一樣。對于任一原始顯示，這種處理僅允許進行1 ～2 次。

后處理

工件檢測完畢應進行后清洗，以去除對以后使用或對材料有害的殘留物。可采用刷洗、水洗、布或紙擦除等方法。水洗過的工件應立即進行干燥處理。需要重復滲透檢驗或使用環境特殊的零件，應當用溶劑徹底清洗。

典型滲透劑顯示的特征

在實際操作情況下，必須訓練檢驗人員能正確地判斷相關顯示、非相關顯示或虛假顯示。現將典型滲透劑顯示的特征作如下介紹。

連續現狀顯示

鑄造冷裂紋：多呈較規則的微彎曲的直線狀，起始部位較寬，隨延伸方向逐漸變細；有時貫穿整個鑄件，邊界通常較整齊。

鑄造熱裂紋：多呈連續、半連續的曲折線狀，起始部位較寬，尾端纖細；有時呈斷續條狀或樹枝狀，粗細較均勻或者參差不齊。熒光亮度或色澤取決于裂紋中的滲透劑容量。

鍛造裂紋：一般呈現沒有規律的線狀，擦掉顯示，目視可見。

熔焊裂紋：呈縱向、橫向線狀或樹枝狀，多出現在焊縫及其熱影響區。

淬火裂紋：呈直線或彎曲線狀，磁痕顯示濃密清晰。

磨削裂紋：呈網狀、輻射狀和相互平行的短曲線條狀，其方向與磨削方向垂直。

冷作裂紋：呈直線狀或微彎曲的線狀，多發生在變形量大或張力大的部位，一般單個出現。

疲勞裂紋：呈線狀、曲線狀，隨延伸方向逐漸變細。顯示形狀較清晰，多發生在應力集中區，從工件表面缺陷處開始產生。

線狀疏松：呈各種形狀的短線條，散亂分布，多成群出現在鑄件的孔壁或均勻板壁上。

冷隔：呈較粗大、兩端圓禿、較光滑線狀，時而出現緊密、斷續或連續的線狀。擦掉顯示，目視可見，常出現在鑄件厚、薄轉角處。

未焊透：呈線狀，多出現在焊道的中間，顯示一般較清晰、均勻。

斷續線狀顯示

折疊：與工件表面呈一定的角度、肉眼可見的線狀缺陷，多發生在鍛件的轉接部位。顯示有時呈斷續線狀或延續細線條狀。

非金屬夾雜：沿金屬纖維方向，呈連續或斷續的線條，有時成群分布。顯示形狀較清晰，分布無規律，位置不固定。

圓形顯示

氣孔：呈球狀或橢圓形，擦掉顯示，目視可見。

圓形疏松：多數呈長度等于或小于三倍寬度的線條，也呈圓形顯示，散亂分布。

縮孔：呈不規則的窩坑，常出現在鑄件表面上。

火口裂紋：一般呈星狀，但較深火口裂紋由于截留大量的滲透劑，也經常呈圓形顯示。

大面積缺陷：由于實際缺陷輪廓不規則，截留滲透劑量大，有時也呈圓形顯示。

小點狀顯示

針孔：呈小點狀顯示，顯示比較細微、深度淺、比較弱。

收縮空穴：形狀呈顯著的羊齒植物狀或枝蔓狀輪廓。

彌散狀顯示

顯微疏松：可彌散成一較大區域的微弱顯示，應給予注意。

表面疏松：對相關部位重新檢測，以排除虛假顯示，不可簡單倉促地作出評價。

滲透檢測的應用

滲透檢測的應用是多種多樣的，檢測的部件不但種類繁多，而且材質也各不相同；但從工藝方法考慮，可以把各種部件分為鑄鋼件、鍛鋼件、焊接件、機加工件等，從而選擇適當的檢測方法。下面將鑄鋼件、鍛鋼件、承壓設備、閥門液體、泵產品零部件檢測注意事項進行講解。

鑄鋼件的滲透檢測

鑄鋼件滲透檢測按GB/T 9443-2007 標準進行，該標準適用于各種鑄造方法生產的鑄鋼件滲透檢測。

在檢測鑄鋼件時應注意以下幾個特殊要求：

⑴所用產品的鹵族元素和硫的質量分數應小于1%。

⑵滲透時間不應小于滲透劑制造商推薦的時間。

⑶操作溫度應為10℃～50℃。

⑷水沖洗的壓力應低于0.2MPa，水溫應低于40℃。

⑸干燥應采用壓力低于0.2MPa、溫度低于70℃的清潔干燥空氣。

⑹顯像時間一般為15min ～30min。

鍛鋼件的滲透檢測

鍛鋼件滲透檢測按JB/T 8466-2014 標準進行，它能用于無細孔金屬制作的工件的工序檢驗、最終檢驗和維修檢驗，且確認有效。它可以發現表面開口缺陷，如裂紋、接縫、重皮、冷隔、分層、貫穿泄露和未焊透等不易顯示的缺陷。

在對奧氏體不銹鋼和鎳基合金材料滲透檢測時應限制氯化物、氟化物離子含量及總的氯、硫、氟含量。若有特殊要求時，合同雙方應對氯、硫、氟含量的極限值協商達成一致。若無特殊要求，含氯質量分數應限制在1%，對氟、硫含量也應同樣限制。

閥門液體滲透檢測

閥門液體滲透檢測按JB/T 6902-2008 標準進行。適用于閥門在制造、安裝及使用過程中產生的表面開口缺陷的檢測，不適用于非表面開口缺陷及多孔性材料。

泵產品零件滲透檢測

泵產品零件滲透檢測按JB/T 8543.2-1997 標準進行，適用于金屬材料制成的泵產品零件的表面開啟缺陷的檢測。

結論

滲透檢測技術的應用越來越廣泛，特別是在有色金屬和黑色金屬的鑄件、鍛件、粉末冶金件、焊接件以及各種陶瓷、塑料件及玻璃制品檢測中，使用的頻率較高。本文仔細對滲透檢測的適用范圍、滲透檢測的基本步驟、典型滲透劑顯示的特征、滲透檢測的應用分別進行了講解，介紹了鑄鋼件、鍛鋼件、閥門液體、泵產品零件檢測時須注意的事項。對滲透檢測中遇到的問題提出了針對性的解決和修正方法，避免了誤判和漏檢的問題，致力于為今后有色金屬和黑色金屬的鑄件、鍛件、粉末冶金件、焊接件以及各種陶瓷、塑料件及玻璃制品滲透檢測技術合理使用提供一份參考依據。