液体渗透检测机理

PT的效果有赖于表面的清洁程度、缺陷空腔几何 尺寸和形状、液体表面张力及润湿工件表面的能力
液体渗透检测
6.2 渗透检测的物理基础
四.
表面活性就是使溶剂液体的表面张力系数降低的性质。
加入少量的表面活性物质能使原液体的表面张力系数显著
降低，从而产生润湿，乳化，分散等现象。
பைடு நூலகம்
液体渗透检测
五.
在某物质的作用下，把原来不相溶的物质变为可溶性的， 这种作用称为乳化作用。所用这种物质叫乳化剂。例如，把水和 油一起倒进容器中，静置后就会出现分层现象，形成明显的界面。 如果加以搅拌，使油分散在水中，形成乳浊液， 但稍静置，又 会分成明显的两层。如果在容器中加入合适的乳化剂， 经搅拌 混合后，可形成稳定的乳浊液。这一类乳化剂是由具有亲水基和 亲油基 ( 又叫憎水基 ) 的两亲分子构成的，它能吸附在水和油的 界面上，起一种搭桥的作用，不仅防止了水和油的互相排斥，而 且把两者紧紧地连接在自己的两端，使油和水不相分离。这样就 把渗透液变成可溶性的了，经这样处理后的渗透液在检测清洗时， 很容易被水洗掉，保证了检测工作的顺利进行。
cos h rg
式中：r为两板之间间距的一半；
（6-2 ）
在渗透检测中，可将零件表面的开口缺陷看作毛细管或毛
细缝隙， 渗透液在毛细作用下进入表面缺陷，显像过程也是利
用显像剂微粉之间形成很小的毛细作用，将渗透剂吸收出来， 在试件表面形成一个放大的缺陷显示。
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6.2 渗透检测的物理基础
液体渗透检测
渗透检测（PT）是用带有荧光染料（荧光法） 或红色染料（着色法）渗透剂的渗透作用，来显示 放大缺陷图像的痕迹，从而能够用肉眼检查试件表 面开口缺陷的方法，并给予评价。
液体渗透检测
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渗透检测
6.1 概述
一、渗透检测发展简史
渗透检测是最早被人们采用的一种无损检测方法。它广泛 地应用于钢铁零件的表面质量检验，特别是在铁道系统应用 极广。但自MT、ET问世后，PT发展稍有停滞。由于MT只 能检验铁磁性材料，对于非铁磁材料（如有色金属、塑料、 陶瓷等）则无能为力，而ET只适于检测导电材料，因此， PT以其操作简单，使用方便，在NDT技术中逐渐受到重视。
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6.2 渗透检测的物理基础
在毛细管中上升高度h
2 cos h Rg
式中：θ 为液面与管壁接触角； ρ 为液体的密度；
σ 为表面张力系数；
R为细管半径；
g为重力加速度。
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6.2 渗透检测的物理基础
液体在间距很小的两平行板之间也会发生毛细现象，此时，液面 形状为柱面，液面上身或下降的高度h可用下式计算：
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θ=0°，完全润湿； θ＜90°，润湿； 90°＜θ＜180°，不润湿； θ=180°，完全不润湿
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6.2 渗透检测的物理基础
二.
当液体与固体相接触时，有两种现象： ① 当液滴成球形，与固体接触有收缩趋势 —不润湿 ②当液滴沿固体表面散开与固体接触有扩散趋 势 —润湿 润湿时，内聚力＜附着力，润湿角θ≤90°
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6.1 概述
二、渗透检测的特点
优点：
不受试件形状，大小，化学成分，组织结构，缺陷方向限制， 一次可简便地探出任何方位的缺陷 原理简明易懂，便于掌握。对于训练有素的检验人员来说， 发生无关显示的机率比其他方法少 检测设备及工艺过程简单，检测费用低，既不需要特殊设备， 又不受场地限制，适于野外及无电源地区。
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6.1 概述
二、渗透检测的特点
局限性：
只能检测表面开口缺陷 对多孔性材料检测困难 一般检验温度范围不得低于5℃或高于50℃ 渗透液易被污染失效
三、渗透检测的应用
随着化学工业的发展，渗透检测技术已日益完善，已被广泛 应用于机械、航空、宇航、造船、仪表、压力容器和化工工业 等各个领域。
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一.
由于液体分子间距比气体小得多，分子力比气体大。所有
在分子作用球半径的液体薄层内并与气体交界的分子，都受到 指向液体内部力的作用，此薄层称为表面层，此吸引力即为内
聚力。因此，表面层中的分子均有从表面进入液体内部的趋势，
因而，液体要尽可能地缩小其表面积，而球的表面积是最小的。 （水滴为球形）
毛细管一端封闭，此时润湿液体在毛细管中仍 能上升，由于末端存在空气压力，毛细管中液体上 升的高度小于开口毛细管
2b cos h p0d 2 cos
式中：p为大气压强； b为缺陷深度； d为缺陷宽度
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σ 增加，h增加， σ 太大，不利于渗透， σ 太小，挥发性大。
工件中贯通缺陷不常见，非贯通的较常见，
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三.
通常把内径、宽度 ≤ 1mm 的管子或两平行板，称 为毛细管
润湿时液体在毛细管中上升和不润湿液体在毛细 管中下降的现象叫做毛细现象
液体渗透检测
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毛细机理：
润湿管壁—凹弯月形
不润湿管壁—凸弯月形 凹弯月面下液体压强＜水平液面压强 凸弯月面下液体压强＞水平液面压强 液面不断上升 直至与水平液面压强相等 液面不断下降
润湿是固体表面上的气体被液体取代的过程。渗透液润湿
金属表面或其他固体材料表面的能力，是判定其是否具有高的
渗透能力的另一个最重要的性能。 液体对固体的润湿程度，可以用它们的接触角的大小来表 示。把两种互不相溶的物质间的交界面称为界面，则接触角θ 就是指液固界面与液气界面处液体表面的切线所夹的角度， 如 图所示。由图可知，θ 越大，液体对固体工件的润湿能力越小。
类似于此情况，液体渗透液正是在毛细作用下自动
地渗进表面缺陷中去的。
液体渗透检测
PT是利用液体渗入工件表面来寻找缺陷的方法。 具体过程是将渗透液喷于工件表面，在毛细作用下， 渗透液渗入到工件表面开口的缺陷中，去除多余渗透 液，保留缺陷内的渗透液，再在工件表面上涂上一层 显像剂，缺陷中的渗透液在毛细作用下重新被吸到工 件表面，从而形成缺陷痕迹，据此对缺陷做出评判 。
使液体自动收缩的力叫表面张力，它使液体表面积都有收
缩到最小面积的趋势，能量最低。
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6.2 渗透检测的物理基础
液体的表面张力决定于液体的性质，同一种液 体，其表面张力大小与温度有关。
F l
式中：σ 为液体单位长度的表面张力； l为液面的长度。
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6.2 渗透检测的物理基础
二.
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6.2 渗透检测的物理基础
渗透检测用的渗透剂绝大部分为液体，故必须研究渗透过 程中的毛细管现象、清洗剩余渗透液过程中的乳化现象、显
象过程中的毛细吸附。
渗透检测中不同液体向固体孔隙中的渗透能力不同，称 为液体的渗透力，其强度将明显影响发现缺陷的能力。 液体的渗透力取决于液体的表面张力、液体与固体表面间的 润湿角的大小、缺陷的形状和大小以及渗透液的粘度等因素。