影响液体渗透检测灵敏度的因素

　　液体渗透检测是五大常规无损检测方法之一,广泛应用于宇航、造船、原子能、石油天然气工业,特别是近年来随着新材料的不断出现,如:钛合金、高温合金、玻璃钢、塑料零件等非磁性材料,使得液体渗透检测在产品无损检测中的比例大大提高,应用更加广泛。液体渗透检测结果的准确性和可靠性主要取决于检测灵敏度,本文从渗透液的物理性能、缺陷类型、外界条件和质量控制4个方面来探讨影响液体渗透检测灵敏度的因素。

　　1　液体渗透液的本身性质

　　1.1　润湿作用和表面张力的影响

　　1.1.1　渗透刚开始时力的作用情况

　　液体要渗到微小缺陷中去的先决条件是它能润湿零件表面。图1中所示是渗透刚开始时在A点处受力的情况,图中未画出重力对液体微滴作用。因为在裂纹宽度很小时,重力是可以忽略不计的。另外,在这一瞬间,大气压力fo和槽中气压Pk是相等的,从而可以相互抵消。

　　从图1中可知,液体向下渗透的条件是:σ固气-σ液气≥σ液气cosθ,式中σ固气-σ液气反映了固体对液体的附着力,此差值越大,润湿作用越好,液体越往下渗。

　　σ液气cosθ实质上是表面张力,当θ角确定时,σ固气-σ液气的差值是不变的,cosθ是不变的。而表面张力σ随着渗透液不同,它的数值大小也不同,因此只有σ是个变量。要使液柱不断往下渗,只有σ数值变小,这样渗透液性能才会好,灵敏度才会提高。

　　所谓渗透液的渗透性能包括渗透能力和渗透速度。在渗透时间内,渗透液渗入缺陷的能力和快慢是衡量其性能优劣的重要标志,而渗透能力的强弱和渗透速度的快慢取决于渗透液对零件的润湿性能,渗透液的粘度和零件的表面光洁度、缺陷的形状、性质及其内表面状况等有关。

　　1.1.2　渗透液渗透到某一深度h时

　　由于渗透液不断往下渗时,缺陷中的气体(假定这个缺陷是非穿透性的)产生反压强将会越来越大。当液体渗透到某一深度h时,这时缺陷中的气体产生反压强Pk=液面产生的附加压强Ps+外面大气压强PO时,这时液柱难往下渗透,而保持稳定平衡状态。可得出公式:

　　h= 2b/(2 +dpo/σcosθ) (1)

　　式中　h—液柱高度

　　b—裂纹深度

　　d—裂纹宽度

　　po—外界大气压

　　σ—表面张力

　　θ—接触角

　　从公式可知,要使渗透液不断往下渗透,渗透液的σ就要大一点,这样h就大,渗透深度就深。根据渗透液渗透到缺陷里的状态不同,选择的渗透液的σ大小也不一样,对于同一渗透液来讲是不可能同时满足的。选择的渗透液的σ最好在某一数值范围内,达到两者兼顾的目的,笔者认为最好通过实验来确定。