渗透检测技术探伤缺陷及其显示特征的应用

文／王伟，赵建军，张丽敏，张小梅，刘贝，荣俊红，牛凯·内蒙古第一机械集团有限公司质量管理部

渗透检测适用于非多孔性金属材料或非金属材料制件在制造、安装及使用中产生的表面开口缺陷的检测。其应用领域广泛，涉及到现代工业的各个领域，是产品制造和维修中不可或缺的组成部分。

本文主要针对渗透检测日常工作中基本操作步骤、常见缺陷、注意事项进行了研究，列举了常见缺陷及其显示特征，分析了裂纹产生的原因，为操作工在日常工作中进行各类产品渗透检测做了操作方法指导、为其判定产品缺陷提供了依据，指出了工作中应注意的问题，很大程度上可以避免在工作中错检、漏检现象的出现，有效地避免因质量问题引发的质量事故。

渗透检测简介

渗透法检测可用于检测各种类型的裂纹、气孔、分层、缩孔、疏松、折叠、冷隔及其他开口于表面的缺陷，可广泛应用于检测有色金属和黑色金属的铸件、锻件、粉末冶金件、焊接件以及各种陶瓷、塑料件及玻璃制品。适用于原材料、在制零件、成品零件和在役零件的表面质量检验。

渗透检测的基本步骤

表面准备和预清洗

工件表面应清洁、干燥，妨碍渗透剂进入零件、影响染料性能或产生不良本底的表面附着物均应去除。

常见的预清洗方法有：机械清理、化学清洗、溶剂清洗。在预清洗方法的选择上，应视污染物的种类和性质，选择不同的清理和清洗方法。

⑴机械清理。

机械清理的适应性：当工件表面有严重的腐蚀、飞溅、毛刺、涂料等一类的覆盖物时，应首先考虑采用机械清理方法，常用的方法包括振动光饰、抛光、喷砂、喷丸、钢丝刷、砂轮磨及超声波清洗等。

机械清理应注意的事项：采用机械清理时，应慎重选用喷丸、喷砂、钢丝刷及砂轮磨等方法。

⑵化学清洗。

化学清洗的适应性：化学清洗包括酸洗和碱洗，酸洗时用硫酸、硝酸或盐酸来清除工件表面的铁锈(氧化物)；碱洗时用氢氧化钠、氢氧化钾来清除工件表面的油污、抛光剂、积碳等。

化学清洗应注意的事项：酸洗或碱洗要根据被检金属材料、污染物的种类和工作环境来选择。同时，由于酸、碱对某些金属有强烈的浸蚀作用，所以在使用时，对清洗剂的浓度、清洗的时间都应严格控制，以防止工件表面的过腐蚀。

⑶溶剂清洗。

溶剂清洗的适应性：溶剂清洗包括溶剂液体清洗和溶剂蒸汽除油等方法，主要用于清除各类油、油脂及某些油漆。

溶剂清洗应注意的事项：在使用三氯乙烯蒸汽除油时要经常测量酸度值，避免三氯乙烯因呈酸性而腐蚀工件。

施加渗透剂

施加方法应根据工件大小、形状、数量和检测部位来选择。所选方法应保证被检部位完全被渗透剂覆盖，并在整个渗透时间内保持润湿状态。

渗透时间要适当，如时间过短，渗透剂渗入不充分，缺陷不易检出；如时间过长，渗透剂易干涸，清洗困难，灵敏度低，工作效率也低。渗透温度应控制在10℃～50℃范围内，渗透时间不得少于10min；若温度在5℃～10℃范围内，渗透时间不得少于20min。

去除表面多余的渗透剂

这一步骤是将工件表面多余的渗透剂去除干净，达到改善渗透检测表面缺陷对比度和可见度的效果，以保证在得到合适背景的情况下，取得较满意的灵敏度。

去除表面多余的渗透剂有3 种方法，分别为水洗型渗透剂、后乳化型渗透剂(包括亲油性、亲水性后乳化型渗透剂)、溶剂去除型渗透剂。

⑴水洗型渗透剂的去除。

水洗型渗透剂的去除主要有4 种方法，即手工水喷洗、手工水擦洗、自动水喷洗和空气搅拌水浸洗。

采用手工水喷洗和自动水喷洗时，宜采用20℃左右的水喷洒，水压不得大于0.27MPa，喷枪嘴与工件表面的间距不小于300mm，如采用气动-水混合喷洗，空气压力不大于0.17MPa。水洗型荧光渗透剂用水喷洗时，应由下往上进行喷洗，以避免留下一层荧光薄膜。

采用手工水擦洗时，先用编织品、纸等擦去多余渗透剂，然后再用干净的、水润湿的棉布或毛巾擦净。应当注意：润湿的棉布或毛巾中的含水量不应过饱和，以免造成过清洗。

采用空气搅拌水浸洗时，水温应控制在10℃～50℃范围内，并始终保持水的良好循环。

⑵后乳化型渗透剂的去除。

后乳化型渗透剂的去除程序：去除亲油性后乳化型渗透剂需要经乳化处理以后才能用水清洗。其去除程序是乳化→最终水洗。去除亲水性后乳化型渗透剂时，采用亲水性乳化剂，其去除程序是预水洗→乳化→最终水洗。

后乳化型渗透剂的去除注意事项：

①亲油性后乳化型渗透剂的去除采用亲油性乳化剂，渗透完毕以后，不需预水洗而直接施加乳化剂；施加乳化剂时，只能用浸涂和浇涂，不能用喷涂。在浸涂乳化剂过程中，不应翻动工件或搅动工件表面的乳化剂。

②亲水性后乳化型渗透剂的去除应在乳化前，先用水预清洗，目的是尽可能去除附着于被检工件表面的多余渗透剂。可采用压缩空气/水喷枪或浸入水中清洗等措施进行预水洗。对水基乳化剂，一般采用水喷法清除多余渗透剂，水压一般不超过0.27MPa，水温不超过40℃，时间应控制在尽量短的范围内。预清洗后再进行乳化，施加乳化剂时要均匀，只能用浸涂、浇涂和喷涂，不能用刷涂。

乳化剂的浓度：GJB 2367A-2005 标准规定，乳化剂的使用浓度应符合生产厂家推荐值。采用浸涂法施加时，乳化剂的浓度一般不超过35%(体积百分比)，采用喷涂法施加时，乳化剂的浓度一般不超过5%(体积百分比)。

乳化时间：通常使用水基乳化剂的乳化时间不超过2min；如采用油基乳化剂，荧光渗透检测的乳化时间在3min，着色渗透检测的乳化时间在0.5min内。也可以采用材料生产厂家推荐的乳化时间。

乳化温度：乳化温度应根据乳化剂制造厂商推荐的温度，一般在21℃～32℃的范围内，使用效果较好。

⑶溶剂去除型渗透剂的去除。

溶剂去除型渗透剂的去除方法：先用清洁不起毛的干燥棉布或毛巾擦拭，然后再用沾有去除剂的干净不起毛的棉布或毛巾擦拭，直至将表面上多余的渗透剂全部擦净。

溶剂去除型渗透剂的去除注意事项：擦拭时必须按一个方向擦拭；只能用去除剂润湿棉布或毛巾擦拭，不能用清洗剂直接在被检面上冲洗。

干燥

⑴干燥的目的：去除工件表面的水分，使渗透剂渗入缺陷部位或被回渗到显像剂上。

⑵常用的干燥方法：可用干净的布擦干、压缩空气吹干、热风吹干、热空气循环烘干装置烘干等方法。如果使用压缩空气吹干，应特别注意确保气体不含有水分和油，且对被检件表面尽可能保持较低的冲击压力。

⑶干燥的时间和温度：干燥时，被检面的温度不得大于50℃，当采用溶剂去除多余渗透剂时，应在室温下自然干燥。干燥时间通常为5min ～10min。

施加显像剂

⑴使用水湿式显像剂时，在被检面经过清洗处理后，可直接将显像剂喷洒或涂刷到被检面上或将工件浸入到显像剂中，然后再迅速排出多余显像剂，并进行干燥处理。

⑵使用溶剂磁浮显像剂时，在被检面经干燥处理后，将显像剂喷洒或刷涂到被检面上，然后进行自然干燥或用暖风(30℃～50℃)吹干。

⑶溶剂磁浮显像剂在使用前应充分搅拌均匀。显像剂施加应薄而均匀，不可在同一地点反复多次施加。

⑷喷涂显像剂时，喷嘴离被检面距离为300mm～400mm，喷涂方向与被检面夹角为30°～40°。

⑸显像时间：干粉显像时间为10min；非水基湿显像的显像时间为10min ～60min；水基湿显像的显像时间为10min ～120min。

检验

⑴对检验时机的要求：观察显示应在显像剂施加后7min ～60min 内进行。

⑵光源的要求：检验时，工作场地应保持足够的照度。

着色检测应在白光下进行，显示为红色图像。GJB 2367A-2005 标准规定：在被检工件表面上的白光照度应不少于1000Lx。CB/T 3958 标准规定：在被检工件表面上的白光照度应不少于500Lx。

荧光检测应在暗室内的紫外灯下进行观察，显示为明亮的黄绿色图像。检测时暗室内的最大可见光应限于20Lx，被检工件表面的黑光辐照度应不低于1000μW/cm2。

⑶检验时注意事项：对有疑问、不能给出明确解释的显示，可用被溶剂润湿的毛笔、毛刷等拭去显示，使区域干燥，重新显像。非水湿显像时间不少于3min，其他显像与原显像时间一样。对于任一原始显示，这种处理仅允许进行1 ～2 次。

后处理

工件检测完毕应进行后清洗，以去除对以后使用或对材料有害的残留物。可采用刷洗、水洗、布或纸擦除等方法。水洗过的工件应立即进行干燥处理。需要重复渗透检验或使用环境特殊的零件，应当用溶剂彻底清洗。

典型渗透剂显示的特征

在实际操作情况下，必须训练检验人员能正确地判断相关显示、非相关显示或虚假显示。现将典型渗透剂显示的特征作如下介绍。

连续现状显示

铸造冷裂纹：多呈较规则的微弯曲的直线状，起始部位较宽，随延伸方向逐渐变细；有时贯穿整个铸件，边界通常较整齐。

铸造热裂纹：多呈连续、半连续的曲折线状，起始部位较宽，尾端纤细；有时呈断续条状或树枝状，粗细较均匀或者参差不齐。荧光亮度或色泽取决于裂纹中的渗透剂容量。

锻造裂纹：一般呈现没有规律的线状，擦掉显示，目视可见。

熔焊裂纹：呈纵向、横向线状或树枝状，多出现在焊缝及其热影响区。

淬火裂纹：呈直线或弯曲线状，磁痕显示浓密清晰。

磨削裂纹：呈网状、辐射状和相互平行的短曲线条状，其方向与磨削方向垂直。

冷作裂纹：呈直线状或微弯曲的线状，多发生在变形量大或张力大的部位，一般单个出现。

疲劳裂纹：呈线状、曲线状，随延伸方向逐渐变细。显示形状较清晰，多发生在应力集中区，从工件表面缺陷处开始产生。

线状疏松：呈各种形状的短线条，散乱分布，多成群出现在铸件的孔壁或均匀板壁上。

冷隔：呈较粗大、两端圆秃、较光滑线状，时而出现紧密、断续或连续的线状。擦掉显示，目视可见，常出现在铸件厚、薄转角处。

未焊透：呈线状，多出现在焊道的中间，显示一般较清晰、均匀。

断续线状显示

折叠：与工件表面呈一定的角度、肉眼可见的线状缺陷，多发生在锻件的转接部位。显示有时呈断续线状或延续细线条状。

非金属夹杂：沿金属纤维方向，呈连续或断续的线条，有时成群分布。显示形状较清晰，分布无规律，位置不固定。

圆形显示

气孔：呈球状或椭圆形，擦掉显示，目视可见。

圆形疏松：多数呈长度等于或小于三倍宽度的线条，也呈圆形显示，散乱分布。

缩孔：呈不规则的窝坑，常出现在铸件表面上。

火口裂纹：一般呈星状，但较深火口裂纹由于截留大量的渗透剂，也经常呈圆形显示。

大面积缺陷：由于实际缺陷轮廓不规则，截留渗透剂量大，有时也呈圆形显示。

小点状显示

针孔：呈小点状显示，显示比较细微、深度浅、比较弱。

收缩空穴：形状呈显著的羊齿植物状或枝蔓状轮廓。

弥散状显示

显微疏松：可弥散成一较大区域的微弱显示，应给予注意。

表面疏松：对相关部位重新检测，以排除虚假显示，不可简单仓促地作出评价。

渗透检测的应用

渗透检测的应用是多种多样的，检测的部件不但种类繁多，而且材质也各不相同；但从工艺方法考虑，可以把各种部件分为铸钢件、锻钢件、焊接件、机加工件等，从而选择适当的检测方法。下面将铸钢件、锻钢件、承压设备、阀门液体、泵产品零部件检测注意事项进行讲解。

铸钢件的渗透检测

铸钢件渗透检测按GB/T 9443-2007 标准进行，该标准适用于各种铸造方法生产的铸钢件渗透检测。

在检测铸钢件时应注意以下几个特殊要求：

⑴所用产品的卤族元素和硫的质量分数应小于1%。

⑵渗透时间不应小于渗透剂制造商推荐的时间。

⑶操作温度应为10℃～50℃。

⑷水冲洗的压力应低于0.2MPa，水温应低于40℃。

⑸干燥应采用压力低于0.2MPa、温度低于70℃的清洁干燥空气。

⑹显像时间一般为15min ～30min。

锻钢件的渗透检测

锻钢件渗透检测按JB/T 8466-2014 标准进行，它能用于无细孔金属制作的工件的工序检验、最终检验和维修检验，且确认有效。它可以发现表面开口缺陷，如裂纹、接缝、重皮、冷隔、分层、贯穿泄露和未焊透等不易显示的缺陷。

在对奥氏体不锈钢和镍基合金材料渗透检测时应限制氯化物、氟化物离子含量及总的氯、硫、氟含量。若有特殊要求时，合同双方应对氯、硫、氟含量的极限值协商达成一致。若无特殊要求，含氯质量分数应限制在1%，对氟、硫含量也应同样限制。

阀门液体渗透检测

阀门液体渗透检测按JB/T 6902-2008 标准进行。适用于阀门在制造、安装及使用过程中产生的表面开口缺陷的检测，不适用于非表面开口缺陷及多孔性材料。

泵产品零件渗透检测

泵产品零件渗透检测按JB/T 8543.2-1997 标准进行，适用于金属材料制成的泵产品零件的表面开启缺陷的检测。

结论

渗透检测技术的应用越来越广泛，特别是在有色金属和黑色金属的铸件、锻件、粉末冶金件、焊接件以及各种陶瓷、塑料件及玻璃制品检测中，使用的频率较高。本文仔细对渗透检测的适用范围、渗透检测的基本步骤、典型渗透剂显示的特征、渗透检测的应用分别进行了讲解，介绍了铸钢件、锻钢件、阀门液体、泵产品零件检测时须注意的事项。对渗透检测中遇到的问题提出了针对性的解决和修正方法，避免了误判和漏检的问题，致力于为今后有色金属和黑色金属的铸件、锻件、粉末冶金件、焊接件以及各种陶瓷、塑料件及玻璃制品渗透检测技术合理使用提供一份参考依据。