液体渗透检测资料.docx
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液体渗透检测资料
:
初级液渗检测
目 录
主 题 页 次
壹、液渗概论…………………………………………………
一、液渗检测之目的及功能…………………………………
二、液渗之渗透原理…………………………………………
三、与其它非破坏检测方法之比较…………………………
四、展望………………………………………………………
贰、检测方法…………………………………………………
一、液渗检测之六个基本步骤………………………………
二、六种不同液渗检测之程序………………………………
三、前清理……………………………………………………
四、施加渗透液………………………………………………
五、清除表面剩余渗透液……………………………………
六、施加显像剂………………………………………………
七、干燥处理…………………………………………………
八、检视与评估………………………………………………
九、后清理……………………………………………………
十、再检测……………………………………………………
参、检测设备与材料…………………………………………
一、前清理与后清理设备……………………………………
二、渗透设备…………………………………………………
三、渗透液清除设备…………………………………………
四、干燥设备…………………………………………………
五、显像设备…………………………………………………
六、检视设备…………………………………………………
七、黑光产生装置……………………………………………
八、液渗材料…………………………………………………
九、安全卫生…………………………………………………
肆、检测结果之显示…………………………………………
一、显示之认定………………………………………………
二、影响显示形成之因素……………………………………
三、显示与制造程序之关系…………………………………
四、ˇA切显示………………………………………………
五、适切显示…………………………………………………
六、显示之严重性……………………………………………
伍、各类试件特性及检测要点………………………………
一、焊道………………………………………………………
二、钢锻件……………………………………………………
三、钢铸件……………………………………………………
四、铝及铝合金………………………………………………
五、奥斯田系不锈钢及超合金………………………………
陆、实作练习…………………………………………………
注意事项………………………………………………………
操作程序………………………………………………………
一、黑光灯操作………………………………………………
二、荧光水洗液渗检测………………………………………
三、荧光后乳化液渗检测……………………………………
四、色比式液渗检测…………………………………………
柒、液渗检测法通则…………………………………………
一、适用范围…………………………………………………
二、一般要求…………………………………………………
三、检测方法…………………………………………………
四、检测装备…………………………………………………
五、液渗材料…………………………………………………
六、检测技术…………………………………………………
七、检测程序…………………………………………………
八、比较规块…………………………………………………
九、显示评估…………………………………………………
十、检测记录…………………………………………………
捌、焊道液渗检测法…………………………………………
一、适用范围…………………………………………………
二、一般要求…………………………………………………
三、检测时机…………………………………………………
四、检测装备…………………………………………………
五、液渗材料…………………………………………………
六、前处理……………………………………………………
七、检测方法…………………………………………………
八、显示评估…………………………………………………
九、后处理……………………………………………………
十、瑕疵种类…………………………………………………
、等级分类…………………………………………………
、接受基准…………………………………………………
、检测记录…………………………………………………
玖、液渗检测程序书…………………………………………
一、适用范围…………………………………………………
二、适用参照规范……………………………………………
三、检测人员资格……………………………………………
四、液渗材料…………………………………………………
五、检测方法…………………………………………………
六、检测………………………………………………………
七、记录与合格标准…………………………………………
八、检测报告…………………………………………………
九、检测后清理………………………………………………
学习目标
课程最终学习目标:
CTO-01──从液渗原理,检测方法,检测设备与材料,检测结果之显示,检测实例及重点等章节之介绍讲解,使学员能由基础液渗检测知识进阶到现场检测及显示分析并实际练习检测操作。
课程介绍
本课程设计的目的是在教导初级液渗检测人员液渗检测原理、方法、设备材料、显示分析等液渗检测知识,并加上实作练习,使学员经过本课程训练后就能具备初级液渗检测能力,轻松胜任本项检测工作。
本课程主要内容包括:
‧液渗检测目的及功能
‧液渗原理
‧与其它非破坏检测之比较
‧六种不同液渗检测方法之步骤及流程
‧液渗检测设备与材料
‧检测结果之显示分析
‧检测实例及重点
‧实作练习
‧液渗检测法通则
‧焊道液渗检测法
单元名称/代号:
液渗概论 ED-331A-01
单元最终学习目标:
LTO-01──使学员了解液渗目的、功能及原理并与其它非破坏检测方法之比较。
单元使能学习目标:
EON-01──说明液渗目的、功能及原理。
EON-02──摘要与其它非破坏检测方法优缺点之比较。
单元介绍
本单元说明液渗之目的、功能及原理,并与其它非破坏检测方法优缺点之比较。
单元内题纲:
1.液渗之目的、功能、原理及展望。
2.与其它非破坏检测方法优缺点之比较。
单元本文
一、液渗检测之目的及功能
液渗检测(PenetrantTesting)是非破坏检测法之一,可检测出非多孔性(Non-porous)、固相(SolidPhase)材料开口于表面之间断(Discontinuities)。
简单、易学而又很有效。
凡是开口于表面的间断对材料之使用而言是相当不利的,其严重性较位于材料内部之间断为大,因而如何有效地将开口于表面之间断定位(Locating),判读与评估(Interpretation&Evaluation)采取补救之措施对于任一材料制造商而言都是当务之急。
尤其近代工业突飞猛进,举凡核电工业,航空太空工业,车辆工业所使用之材料、零件需要高度的质量可靠性,所以液渗检测担任了一个十分吃重的角色。
液渗检测广泛地用于下列工业:
1.航空太空工业
2.车辆工业
3.陶瓷业
4.工具及工具机业
5.塑料业
6.工地局部检验
二、液渗之渗透原理
朝阳下荷叶上的露珠使得吾人赏心悦目,露珠之所以能够停留在荷叶上是因为水珠本身的表面张力(SurfaceTension)与水珠荷叶间之附着力(Adhesiveforce)平衡之结果;此种结果可归纳为下列两种情况:
情况一:
接触角θ小于90度,此种情形液体沾湿固体之能力较佳,称之为沾湿力强(GoodWettingAbility)。
情况二:
接触角θ大于90度(如图1-1),此种情况液体沾湿固体的能力较弱,称为沾湿力弱(WeakWettingAbility)。
当渗透液接触到被检物表面时,因具有强的沾湿力,所以迅速分布于受检区,并渐渐渗入间断内。
渗透液之所以能够进入表面间断之空隙内,其原因可由图1-2解释:
将一端封闭之毛细管插入渗透液槽内,封闭端朝上,此时可发觉毛细管内之液面较槽内之液面为高,实验结果发现管径越细则毛细管内液面升得越高,此种现象称为毛细管作用(CapillaryAction)。
结论:
液渗检测时,被检物表面之间断相当于一端封闭之毛细管;将渗透液施加于被检物上相当于形成一个渗透液槽,藉毛细管作用,渗透液逐渐沾湿并渗入间断内。
如果将被检物表面渗透液去除时,将有如图1-3所示情形发生:
虽然藉由间断内冒出之渗透液可检视出间断之存在,但因冒出之量非常微小,且可视度不佳,所以无法百分之百地将间断检测出来,因此仍须藉显像剂将间断内之渗透液吸附出,并加以扩大及蔓延,且提供一高对比度之背景,使得每一存在之间断皆能
很容易地被检测出来。
显像剂施加于被检区后,提供许许多多的毛细孔,将间断内之渗透液吸附出,所以显像作用之原理亦为毛细管作用。
三、与其它非破坏检测方法优缺点之比较
1.检测理论与实际操作皆易学易懂
液渗检测理论实作皆简单易学,几乎人人可在短期内训练成为熟手;不似其它非破坏检测方法理论艰深学之不易,操作麻烦或有危险性,人员之训练从生手至熟手可能要以年或月为单位,个别案例疑难杂症多,累积经验不易;更有甚者非采取破坏方式否则无法获得结论。
2.受被检物形状因素影响不大
形状复杂之被检物而言,对液渗检测结果分析影响较小,只要清理工作做得好,几乎可说是毫无影响。
然而对其他非破坏检测方法而言,碰到形状复杂之被检物,可靠度及包涵度(Coverage)都是无法保证的难题。
3.检测灵敏度
液渗检测材料之选用依被检物之严重性从普通灵敏度,可检出间断之大小以千分之一吋(mi
其他方法则无法达到如此高之灵敏度。
4.被检物材质之适用性
液渗检测可检测任何固态、非多孔性之物质;其它非破坏检测方法则有太多的限制,如磁粒检测(MT)无法检测非铁磁性物质,超音波检测(UT)不适于检测铸铁材料,涡电流检测(ET)不适于检测非金属物质,射线检测(RT)不适于检测吸收系数太小之物质。
5.设备之选用具有弹性
液渗检测设备从最简单的可携式套件,至计算机控制生产线固定式设备一应俱全,可视需要而做适当之选择,其它方法如UT、RT、ET等皆需昂贵之起始投资。
纵然液渗检测有如此多的优点,但亦有其限制之处:
(1)仅能检测出开口于表面之间断。
(2)清洁度要求极高,麻烦且费时。
(3)重复检测时,灵敏度渐次降低。
(4)使用之液渗检测材料多为石化产品,安全卫生顾虑多。
四、展望
由于新的耐高温合金不断发展成功广泛用于航空、太空、石化、核电工业,使得液渗检测的适用对象越来越多;又设计上要求强度/重量比有增大之趋势,为确保昂贵设备之安全及使用寿命,设计人员对液渗检测的兴趣越来越浓,总之液渗检测的工作需求日益增加。
科学的突飞猛进,各种特殊液渗检测材料不断的研究发展出来,适应各种情况的液渗检测材料推广的结果,使得检测效率提高;今日所使用之液渗检测材料适用温度的上下限越来越宽;灵敏度有许多等级可供选择,因而使得检测人员能以较少的劳力产生更高的效率。
人类对于所生存之环境越来越关注,污染问题渐渐为人所注意,因此液渗检测材料使用后之污染问题恐怕会成为讨论的对象,制造无污染之液渗检测材料,或发展出消除液渗检测污染之方法,液渗检测材料制造商亦应往此方面下功夫。
总结
液渗检测理论与实作皆简单易学,几乎人人皆可在短期内训练成为熟手,并且检测灵敏度极高,可检测出开口于表面的细微间断,开口于表面的间断对材料之使用而言是相当不利的,其严重性较位于材料内部之间断为大,而液渗检测能不受被检物复杂形状的影响得到有效准确地将开口于表面之间断定位,判读与评估。
液渗检测渗透液之渗透原理与显像剂之显像作用之原理皆为毛细管作用。
但液渗检测仅能检测出开口于表面之间断,对于未开口于表面之间断则完全检测不出来,并且清洁度要求极高,麻烦且费时,重复检测时,灵敏度渐次降低。
定义及说明
液渗检测
LiquidPenetrantTesting;非破坏检测方法之一种,系将渗透剂施加于被检物表面,经过适当的渗透时间后,清除表面多余的渗透剂,再施加显像剂,使瑕疵内的渗透剂渗出被检物表面形成明显之显示,再实施检视作业过程称之液渗检测。
毛细管作用
CapillaryAction;由于表面张力、附着力、内聚力等性质使液渗材料进入开口瑕疵的作用。
附着
Adhesion;液渗材料在被检物表面黏附现象。
沾湿力
WettingAbility;液体具有自然扩散并附着于固体表面的能力。
非多孔性
Non-Porous;金属或非金属材料其组织细密,表面无蜂巢状气孔。
自我评估
1.液渗检测之限制为何?
2.液渗检测之优点为何?
3.液渗检测之灵敏度极高,可检出间断之大小为何?
4.渗透液之所以能够进入表面间断之空隙内及显像剂之显像作用之原理均为何种作用之功?
5.接触角θ越小(小于90度)则该液体沾湿固体之能力变化为何?
6.开口于表面的间断对材料之使用而言是相当不利的,其严重性较位于材料内部之间断何者严重性较大?
7.液渗检测重复检测时,灵敏度之变化如何?
8.液渗检测可检测何种物质?
单元名称/代号:
检测方法 ED-331A-02
单元最终学习目标:
LTO-01──使学员了解液渗检测方法6个基本步骤,及六种液渗检测程序的工作顺序及各步骤之作业要点。
单元使能学习目标:
EON-01──使了解前清理、施加渗透液、清除表面剩余渗透液、施加显像剂、干燥处理、检视与评估及后处理等6个基本步骤之作业要点及注意事项。
EON-02──说明六种不同液渗检测程序之作业要点。
单元介绍
本单元说明液渗检测之六种方法之工作程序:
荧光水洗式,荧光后乳化式,荧光溶剂清除式,色比水洗式,色比后乳化式,色比溶剂清除式等不同检测方法之检测程序及各步骤包括前清理、施加渗透液、清除表面剩余渗透液、施加显像剂、干燥处理、检视与评估及后清理等6个基本步骤之作业要点。
5.检查:
显像完成后即进行检查,检查时,若发现操作程序不合规定,必须重新检测。
发现有指示,必须依规定记录。
6.后清理:
试件经检查完成后,表面残留一层显像剂或少量渗透液,这些残留物有时会影响试件使用,或可能造成腐蚀,因此必须清除干净。
清除的时机,检查完成随即清除。
二、六种不同液渗检测程序
液渗检测的工作程序依所使用液渗检测材料型别之不同可分为以下所述之六种(参阅图2-2),此六种方法为一般各种规范所认定,现以流程图说明如下:
1.荧光水洗式渗透液(FluorescentWaterWashablePenetrant)
┌─────┐┌─┐┌───┐┌─┐
│表面清理 │ │干│ │施 加│ │水│
│前清洁处理│ │燥│ │渗透液│ │洗│
└─────┘ └─┘ └───┘ └─┘
┌─────┐ ┌────┐
│ 干 │ │施加干粉│
│ 燥 │ │显像剂 │
└─────┘ └────┘ ┌─┐ ┌─┐
│显│ │检│
┌─────┐ ┌───┐ │像│ │视│
│施加水性 │ │ 干 │ └─┘ └─┘
│悬浮显像剂│ │ 燥 │
└─────┘ └───┘
┌───┐
│后清洁│
│处 理│
└───┘
┌───┐
│修补或│
│重 做│
└───┘
2荧光后乳化式渗透液(FluorescentPostEmulsificationPenetrant)
┌─────┐ ┌─┐ ┌───┐ ┌──┐ ┌─┐
│表面清理 │ │干│ │施 加│ │ │ │水│
│前清洁处理│ │燥│ │渗透液│ │ │ │洗│
└─────┘ └─┘ └───┘ └──┘ └─┘
以后步骤与荧光水洗式渗透液步骤5-15-26-16-2789-19-2完全相同。
3.荧光溶剂清除式渗透液(FluorescentSolventRemovablePenetrant)
┌─────┐ ┌─┐ ┌───┐ ┌───┐
│表面清理 │ │干│ │施 加│ │渗透液│
│前清洁处理│ │燥│ │渗透液│ │清 除│
└─────┘ └─┘ └───┘ └───┘
┌─┐ ┌─┐ ┌─┐
│干│ │显│ │检│ 与荧光水洗渗透液
│燥│ │像│ │视│ 步骤9-19-2相同
└─┘ └─┘ └─┘
4.色比式水洗渗透液(ColorContrastWaterWashablePenetrant)检测步骤与1.相同。
5.色比式后乳化渗透液(ColorContrastPostEmulsificationPenetr-ant)检测步骤与2.相同。
6.色比式溶剂移除渗透液(ColorContrastSolventRemovablePene-trant)检测步骤与3.相同。
三、前清理
前清理是液渗检测极为重要之步骤,若清理不当,可能会因以下之原因造成检测失败:
渗透液因污染物之阻碍而无法渗透进入间断内。
与污染物、残留物发生化学反应而产生渗透液之特性,造成错误显示。
吾人应依据材料及污染物之种类及特质而选用适当之清理方式。
清理方式不外乎机械方式或化学方式两大类,有时需两类并用,有时仅须择一即可,兹说明如下:
A.机械方式:
1.手提式砂轮研磨法
使用手提式砂轮或其它磨料将被检物表面之锈蚀、毛边、焊溅物、铸砂等污染物清除,但此种方式不得用以处理软性金属如铝、镁等。
2.喷砂清除法
去除锈皮、焊溅物、铸砂、积碳等。
3.钢丝刷清除法
去除较轻微之锈蚀、焊渣等。
4.高压力水或水蒸汽清除法
通常与碱性清洁液或清洁剂合并使用,以去除油、脂等污染物。
5.超音波清洗
通常与清洁剂、溶剂合并使用,适于大量小件形状复杂工作物之清理。
B.化学方式:
1.热碱洗
用以去除软焊剂、锈蚀、锈皮、油脂类、抛光剂、积碳等。
适用于大件工作物之清理。
2.酸洗
强酸用以去除厚的锈皮,中等酸度用以去除薄的锈皮;弱酸用以将软金属被封闭的间断重新开口。
3.溶剂蒸汽法
去除油脂类污染;通常使用氯化物之溶剂。
4.溶剂擦拭法
去除油脂类污染;简便且很有效故最常被使用,适用于小件或局部检测之工作物。
5.盐浴浸洗法
去除厚的锈皮。
注意事项:
1.使用机械方式经常会因为作用压力太大而将间断开口封闭;或因磨料进入间断而影响渗透作用。
尤其在处理软金属时需特别小心。
软金属于机械加工后,液渗检测前须以酸蚀法将封闭的间断重新开口。
酸洗、碱洗后的工作物尚须经过中和、水洗之程序以免残留有化学液。
溶剂蒸汽法去除油脂的效果极佳。
超音波溶剂清洗法适当的操作,可将间断内的污染物清除。
化学方式处理后之工作物,须再经过热水洗的过程以澈底清除残留物。
在进入渗透工作程序之前,需待工作物完全干燥后方可继续进行。
四、施加渗透液
1.施加方式可为浸入法、喷洒法、涂刷法、流过法等四种(如图2-3)。
2.小件被检物以浸入法为主,通常将一批小被检物装入框网内,而后将整个框网浸入渗透液槽中,浸入一段时间后取出,放在滴流架上等待渗透时间。
如果发现渗透不充分或者有干燥现象可重新浸入槽内,然后再度取出。
整个过程中因为渗
透作用不断在进行,所以浸透时间与滴流时间之和。
3.大件被检物可使用涂刷法或喷洒法。
涂刷法使用软毛刷子沾上渗透液往被检物上涂刷。
喷洒法系利用压缩空气,静电喷枪,或压力罐喷洒至被检物上。
使用压缩空气时须在压缩空气进入渗透液罐之前加上过滤器,以除去杂质及水份。
使用静电喷枪可得最佳之喷洒效果。
4.溶剂清除式渗透液可使用喷洒法及涂刷法。
5.渗透时间
对象施加渗透液后,需静置一段时间,让渗透液能充份进入缺陷内。
渗透所需时间视对象材料、间断种类而定,细而紧的裂痕需要较长的渗透时间。
渗透期中,对象表面需留
存足量的渗透液以供渗透之需,若时间过长(超过30分钟),对象表面渗透液可能已干涸,应再施加渗透液或再浸入,促使渗透完全。
五、清除表面剩余渗透液
此一步骤是否恰当,影响检测结果甚巨。
对象表面剩余的渗透液必须澈底清除干净,以免干扰正常显示;缺陷内的渗透液需不被清除,以免失掉或减弱正常指示。
清除方法视使用渗透液而有所不同,可分为水洗渗透液、后乳化渗透液和溶剂清除渗透液三种方法。
1.水洗清除法
水洗渗透液预先混有乳化剂,溶于水,可直接用水洗净,不需另外乳化步骤。
清洗方法可为人工、半自动或全自动用水喷洗。
喷洗的程度视水温、水压而定,同时也应考虑对象表面情况,通常平滑表面较粗糙表面容易洗净。
喷洗时水粒大小、速度及方向都会影响喷洗的效果,可由经验中取得最恰当的值,常用水温约60~110℉,压力平均约30psi,不可超过50psi。
为避免过度清洗,把缺陷内的渗透液也洗掉,清洗过程需仔细观察,必要时辅以黑光灯(荧光渗透液),以恰将表面剩余之渗透液清洗干净为原则。
有些特殊场合不能用水喷洗时,也有用干布沾水反复擦拭。
2.后乳化清除法
后乳化渗透液不溶于水,不能用清水洗净。
渗透完成后施加乳化剂(Emulsifier),渗透液与之混合起乳化作用,即可用水清洗干净(如图2-4所示)。
乳化剂一旦施加在对象表面,即开始乳化作用,乳化时间随乳化剂种类(快速、慢速、油性、水性)及对象表面情况(平滑、粗糙)而异,需由实作中寻求适当的时间。
乳化时间通常很短,约~3分钟,所以施加必须迅速。
最好的方法当然是浸入,但大型对象无法浸入时,应用多个喷嘴将乳化剂由不同方向喷覆整个表面。
不可用刷子涂刷,因不易覆盖完全。
渗透液经乳化后再用水喷洗,可获得相当干净的表面,至于缺陷内的渗透液,由于未经乳化,不易被水清除,故无过度清洗之虑,此法特别适于检验宽、浅的缺陷。
用水清洗时仍以使用喷嘴为宜,常用水温约60~110℉,压力约30psi。
3.溶剂清除法
溶剂清除法系用干净、具吸水性、不掉纤维的布或纸,沾以少量清除液(溶剂),小心擦拭清除之,同时仔细观察,必要时用黑光灯(荧光渗透液),直到表面看不到渗透液为止。
不可沾取过量溶剂,也不可将溶剂直接喷在表面,或将对象浸入溶剂中,否则都会带走缺陷内的渗透液。
这种擦拭清除的方法,只要小心从事,可获得相当良好的效果(尤其对着色渗透液),但由于速度慢,仅适于局部或少量对象的液渗检测。
六、施加显像剂
通常可供选用的显像剂有干粉式,水性悬浮式,溶剂悬浮式,依显像剂之不同因而施加方式亦有所不同
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