渗透检测质量可靠性主要影响因素的试验研究

葛怀文，杨 钊，杨金友

（云南省石油化工锅炉压力容器检测中心站，云南 昆明 650233）

随着特种设备的广泛应用，焊接特种设备中任何缺陷对焊缝都有不同程度的伤害，一旦失效往往引起灾难性事故[1]。为保证焊接件的质量和安全运行，必须对其进行无损检测。因兼具携带与使用的便利性，在针对各种特种设备进行现场检测时，渗透检测应用较为普遍，亦包括对大工件所实施的局部检测。尤其在角焊缝和非铁磁性材料焊缝检验中使用频繁，且多为压力喷罐施加渗透检测剂[2]。

人们比较关心渗透检测的灵敏度，却对其可靠性缺乏关注，同时疏于了解可对检测可靠性产生干扰的相关因素[3]。前者指的是检测方法对于最小缺陷的检测能力，一般以有效检出工件中某一规定尺寸大小的缺陷作为度量；而后者则指的是在确保所规定的检测灵敏度下，对于某一尺寸所存在的表面缺陷可予检出的概率。对于液体渗透检测而言，其结果的可靠与准确性主要以灵敏度为核心依据，灵敏度可保持在较高水准，则可靠性亦相对较高。实际渗透检测操作稳定性不足，在缺陷检测灵敏度不变的情况下，可靠性难保证。为了解决以上问题，本文从质量管理因素进行分析，通过试验寻求有效的解决办法保证渗透检测质量可靠。

1 渗透检测原理及优点

渗透检测的原理是：经由对液体毛细管作用的充分利用，引导渗透液于所检测固体材料表面所存在的开口缺陷处进行渗透；然后经由显影剂予以显现，即将于缺陷处渗入的渗透液由内向表面析出，并将所存在缺陷清晰显现。所涉及的探伤工艺依次有预处理、给予渗透液施加、对多余的渗透剂予以去除、进行干燥、对显像剂施加以及对结果进行观察评定等过程[2]，如图1。

图1 渗透检测操作的基本步骤

渗透检测涉及范围较广，包括对金属、非金属工件所出现的如裂纹、气孔、疏松等表面开口缺陷的检测。这些表面开口缺陷，在直接目视下，或很难被诊断出。此外，该检测方法并不受限于被检工件所具备的结构、化学成分等，同时亦不局限于缺陷所呈现出的尺寸、方向或形状特征。渗透检测设备简单、操作较为容易、缺陷显现直观、容易判断，只需一次渗透检测，即可同时检查开口于表面的所有缺陷。

2 试验

2.1 试验对象和设备

以承压特种设备中的带焊缝的压力容器、不同管径压力管道、管道与容器的角焊缝为对象，上海新美达DPT-5着色渗透探伤剂喷罐为试验设备，300mm×300mm硬质塑料板、毛巾、棉纱、棉纸等辅助用品。

2.2 试验方法

渗透检测的可靠性，对于产品的安全使用具积极意义，是对产品安全使用有确切保证的重要条件之一。显而易见，若检测体系本身不具备较高可靠性，则产品存在缺陷甚至是较为危险的缺陷，却无法通过渗透检测得以发现。则渗透检测本身即丧失了其检测意义，而不能将有存在缺陷的产品有效检测出，即意味着产品的安全性与使用可靠性得以得到有效保障，甚至是毫无保障，在使用中失效、破坏现象发生的可能性较高。

在渗透检测体系中，涵括了渗透检测人员、设备、材料以及所采用工艺方法、检验环境等，对检测体系进行质控，其本质上即对上述五个环节予以质控，以良好管理促进检测质量与可靠性提升。

3 结果与讨论

3.1 渗透剂原料的影响

在所实施的渗透检测中，起到先决性条件的是渗透剂，因其可对被检测工件表面进行良好的浸润，而只有被检工件表面被充分的浸润后，渗透剂方可于狭窄的缝隙中进行渗透。同时，对于渗透剂还有另一个要求，即其需具备润湿显影剂的作用，以达到可顺利将于缺陷内渗透剂析出

渗透检测中，渗透剂对被检工件表面的良好润湿是进行渗透检测的先决条件。只有当渗透剂充分润湿被检工件表面时，才能渗入狭窄的缝隙。此外，还要求渗透剂能润湿显像剂，以便将缺陷内的渗透剂析出，并对缺陷清晰显现。当前阶段，各个渗透检测剂制造企业研发的配方基本都可以达到检验灵敏度的要求，需要进行性能校验合格。在保质期内的喷罐，对渗透检测可靠性的影响较小。

3.2 外界条件的影响

渗透检测一般在5～50℃的温度范围内进行，在此范围外，特别是在低温情况下，工件表面存在污垢，渗透检测灵敏度降低，容易造成漏检。喷罐喷射压力也受影响，故低温环境适用性差。对低温情况下如何保证渗透检测灵敏度，技术标准中针对低温和高温的非标准温度，提出了专门的检测方法[4]，对低温条件下渗透检测相关问题也有很多研究实例[5～6]。

3.3 检测工艺方法的影响

3.3.1 表面状态

检测工件存在缺陷部位的表面状况对于渗透检测的质量存在着很大程度的影响，若被检工件表面呈现出较为严重的污染及粗糙，则将对渗透检测的成功性造成干扰，因污染物对于渗透剂向缺陷处进入存在一定的阻碍作用。此外，在对污染物进行清理的过程中，所产生的残余物也可能与渗透剂起反应，使之灵敏度受损[7]。而且，被检工件表面所表现出的粗糙程度同样会影响检测准确度，此点已获多方验证，相关研究较多、较全面。

3.3.2 几何形状

对Φ89焊接无缝钢管对接焊缝、钢管和钢板角接焊缝、钢板对接焊缝进行等钢管圆周长度（89π）渗透剂检测。在考虑操作时间、操作便捷程度和环保要求的情况下，钢板对接焊缝用时最快、操作最简单、较干净；钢管对接耗时最长、操作复杂、污染最大；管板焊接居中。可见，工件几何形状对渗透检测质量影响较大。

3.3.3 施加方式

渗透剂施加方式主要有喷涂、刷涂（刷子、棉纱、布、纸）、浇涂、浸涂四种方式。对于在役无缝压力管道对接焊缝检测，主要是前三种。对比不同施加方法在操作便捷程度、操作环境、后续处理难易度和检测成本方面的优缺点。

4 结论和建议

1）特种设备焊缝检验在满足灵敏度要求的前提下，应合理选择渗透检测设备品种。

2）针对温度影响大的情况，温度过低时，停止渗透检测工作或改变环境温度使其达到要求；渗透前增加烘干工序，使工件表面温度达到要求。

3）工件表面清洗不干净，一是渗透液不容易渗入有油污的缺陷中去，容易漏检；二是油污容易污染渗透液。表面状态对渗透检测的影响不同，可通过各种方法进行改善，选择具体方法以达到检测的要求[8]。

4）工件几何形状、尺寸大小对检测质量虽然影响较大，但主要是操作人员的技术水平限制，检测机构应加强对操作人员的培训和考核，提高其操作熟练程度，保证渗透检测质量的可靠。同时需要针对具体操作场合，从安全防护和卫生安全等方面合理选择渗透施加方法。

5）可通过完善质量管理制度来保证渗透检测的可靠性。