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渗透性无损检测参考文献老化机制

渗透性无损检测参考文章的老化机制:

第一部分:无损检测材料对物品老化的影响

摘要—描述了参考文章的不同版本以及其用于测试渗透性无损检测材料的工作能力的特定功能。考虑了参考物品随时间降解的原因和具体特征。痕量无损检测材料以及金属腐蚀和氧化产物对裂纹孔的逐渐污染是制品质量下降的主要原因。介绍了裂纹孔中污染物,氧化物和氧化产物积聚的具体特征,以及这些物质的含量。

 

渗透测试过程中使用了各种包含裂纹的参考样品,以评估非破坏性测试材料(NTM)的工作能力。NTM用于开发测试技术,进行培训或用于其他目的。特别是,由耐热马氏体钢11ï11ç2Ç2åî(ùà962)制成的扁平氮化试样被广泛使用。这些样品呈板状,其横向裂纹将样品的表面从一个面切到另一个面。还已知由相同的钢制成的试样,其中心有裂纹。还使用了由奥氏体Ni-Cr钢制成的,在镀铬层中出现星形裂纹的试样,由具有个别裂纹的耐腐蚀马氏体40?13制成的试样以及在Ni-Cr涂层中具有横向裂纹的黄铜试样。其他许多类型的钢的标本,制成带有脆性金属电镀或化学涂层(最常见的是Ni或Cr)的板,以及经过化学和热处理(氮化,固井,氰化,铝化和热处理)表面硬化的钢板-扩散镀铬)。试样通过弯曲或拉伸变形会产生裂纹[1–6]。

标本通常非常活跃地用于生产工厂。通常,它们每天都用于评估NTM的区域和工作站中打算用于渗透测试的工作能力。NTM的工作能力在每个班次开始时以及更换材料时(即在供应新批次或大量材料时)进行测试。如果对材料的质量有疑问,也可以使用这些标本。在评估工作能力时,将使用渗透剂方法对物品进行测试,并根据已建立的技术应用要测试的NTM。在此过程中,裂缝的孔中充满了渗透性液体,称为渗透剂。该物质从样品表面清除后仍留在裂缝中。然后将显影剂涂抹在表面上。渗透剂从裂缝扩散到显影剂层,并产生裂缝的指示图像[7]。指标图像的质量用于评估NTM的工作能力。

每次使用后都要清洗样品。最常使用丙酮将显影剂从样品表面去除[8,9]。复合有机溶剂[10,11];较不常见的是用碱的热水溶液,特殊技术洗涤剂,阳极碱处理或其他方法[4]。为了去除样品表面和孔中的水分,去污剂和NTM的液体成分残留,将钢制品在100–150°C(有时在200–220°C)的温度下干燥,并镀铬-镀镍的样品和镀镍的样品分别在270–300°C和400driedC的温度下干燥[3,4]。但是,这种清洁方法不能防止样品降解。当如上所述积极地使用样本时,它们的质量随着时间而逐渐劣化。最终,它们完全失去了功能特性。刚开始时,以完整,清晰和对比鲜明的方式处理表面裂纹,而后来的模式变得越来越模糊,零散和沉闷。以后完全看不到裂缝了。样品裂纹指示图像的这种质量下降经常会误导工厂的人员,包括高层管理人员,工程师和技术人员。然后得出一个错误的结论,即所应用的NTM质量低下;禁止在工厂中使用它们,并且对这些试剂的制造商提出未经证实的主张。

参考样品是相当昂贵的产品。这需要研究用于渗透测试的样品的老化机理,以及随着时间的推移在样品表面和裂纹孔中形成的过程。通过更精确地选择定期清洁的方式和方式,这可能有助于改善标本的使用,导致降低其降解过程并更有效地恢复其工作能力的措施。不能排除的是,这样可以更好地选择参考样品的材料,从而延长其使用寿命。

裂纹可通过渗透剂方法确定[4],条件是:(i)孔为空,(ii)没有被不可渗透的物质层覆盖,并且(iii)渗透剂可以很好地润湿裂纹壁。如果样品上的裂纹不再被发现,则孔将被某些物质堵塞或覆盖,或者其壁的可湿性下降。让我们考虑通过ñå15染料渗透检测(例如,使用红色渗透剂“K”,油和煤油的混合物以及白色显影涂料“M”)来测试零件的样品示例中,裂纹孔中会发生什么。)和ãûå-1荧光法(使用ãÜ-6A渗透剂,éÜ-1清洁液和èê-1显影剂)[3,4]。

如上所述,在对关节剂进行渗透测试的过程中,将显影剂涂抹在表面上之后,通过从裂缝中提取渗透剂来识别裂缝。但是,渗透剂通常不能完全提取。它的一部分保留在裂缝的深处。在随后使用溶剂或清洁剂对样品进行手洗的过程中,渗透剂残留物仅部分地从裂缝中洗出。这是由于裂缝的大水力阻力。例如,开口为0.001mm的裂纹的水力阻力系数是直径为27mm的给水管的水力阻力系数的400000倍。因此,渗透剂很难从裂纹孔中去除并逐渐聚集在裂纹孔中。因此,有时可以用肉眼看到的渗透剂的粉红色线条粘在骨折的边缘,这些线条无法去除。在清洗已长时间用于测试零件的旧镀镍试样的抛光表面后,可以观察到此类事件。

通常认为,当使用è-1和“M”化合物所属的染料类型作为显影剂时,“指示剂图像的形成主要取决于渗透剂向显影剂中的扩散和溶解过程。”12]。这个说法是正确的。但是,通常只考虑扩散和解的单向过程。一世。例如,从裂缝到渗透层的方向。此过程实际上是双向的。渗透剂的溶液溶解在显影剂中,并且显影剂也溶解在渗透剂中。显影剂的主要成分为成膜剂,并扩散到裂缝孔中。因此,除了渗透剂的痕迹外,旧参考样品中的开放裂缝孔还包含少量显影剂。用于测试的其他类型的NTM也会渗透到裂缝中。在裂缝的整个壁上几乎均匀地观察到在开放裂缝的壁上发现的NTM痕迹。但是,很难确定不同NTM的痕迹之间的定量比率。

如果在每次使用后在超声浴中清洗样品,则清洁裂纹孔的效率会提高。这有助于长时间保持样品的工作能力。但是,即使在这种情况下,裂纹孔也会逐渐被NTM残留物污染。造成这种情况的原因如下。

裂纹通常可以表示为狭窄且变形的通道,该通道由一系列宽度不同的孔组成[13,14]。超声波的清洁效果取决于裂纹孔入口处的空化过程。进入裂缝的洗涤液流是由于裂缝通道入口处的空化气泡塌陷和进入裂缝孔[11,15]的累积流的出现而形成的。裂缝中的弯曲和其壁上的肩部部分屏蔽了这种流动。

image.png

当考虑超声清洗过程中产生的裂纹体积中的液体速度场时,可以区分出三个不同的区域(图1):(1)裂纹中心部位的剧烈液体运动区域;(2)涡旋式循环运动区域,和(3)液体不运动的死区。通常,将痕量的NTM从区域1中推出或冲洗掉。由于中心流动和扩散的机械作用,这些物质也从区域2和3中被冲洗掉。然而,由于扩散过程的速率低和裂孔的大水力阻力,NTM从区域2尤其是区域3流出的影响很小。因此,即使定期在超声浴中清洗样品,用于渗透剂测试的所有NTM的残留物也会逐渐积累在裂纹孔中。

如上所述,参考样品通过加热洗涤后干燥。该程序有助于去除裂缝中的液体,从而确保样品准备好用于后续使用。样品加热也降低了其腐蚀的可能性。如果使用去污剂水溶液(例如,热碱溶液或阳极碱处理)从样品中去除渗透剂,则加热能够去除样品中的水分。如果样品用有机溶剂洗涤,则加热会阻止样品冷却至露点以下,并阻碍表面上的水分凝结。

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同时,参考样品的加热会导致裂纹中NTM残留物的物理性质发生变化;例如,“M”和èê-1显影剂会改变其颜色和机械性能。同样重要的是,当加热到170°C或更高温度时,它们变得不溶于丙酮和复合有机溶剂(请参见表)。用于渗透测试的渗透剂和其他NTM的痕迹以类似的方式改变其性质。例如,红色的渗透性液体“K”变成硬质的漆膜。加热到100–200°C或更高温度时,其他NTM的痕迹变得不溶于有机溶剂。因此,它们不能在随后的清洗中从裂缝中除去。

为了估计加热后渗透剂对裂缝中的痕量显影剂的润湿性变化,对一组抛光金属板进行了实验,在该金属板上涂了显影剂。将每个板加热30分钟至100至400°C的特定温度(请参见表)。将渗透剂液滴放置在冷却的显影剂层上。在“M”显影剂上滴入标准化量为0.0045ml的红色渗透性液体“K”,在带有èê-1的板上滴定为0.005ml的ã-6A荧光渗透剂。开发人员。然后测量渗透点扩散的最大直径。图2显示了斑点扩散直径与显影剂层加热温度的关系图。曲线显示,当显影剂加热到100–130°C时,笔-授予者会使开发人员的效率降低。因此,裂纹的可检测性降低。在较高的温度下,润湿性会提高。这是由于显影剂膜的孔隙率增加导致的。

在不同温度下干燥30分钟后,“M”和IIP-1显影剂的特性

Dryingtempera-ture,°C

Characteristics of the developer film

Color

Dissolvabilityinsolvents

Abrasionresistance

“M”

èê-1

“M”

èê-1

“M”

èê-1

20

100

150

170

200

250

300

350

400

Whitish blue The same White Creamy white Creamy Dark brown Dark blue Gray

White

Whitish blue The same

White

Yellow-brownThe

Same Brown

Dark brown

Gray

Bluishgray

Dissolves The same

"

UndissolvableThe same

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Easily removed

The same

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由成膜剂硝酸纤维素在150–250°C下分解产生。此过程涉及释放氮及其氧化物,碳氧化物和其他化合物。自然,该实验并不能完全模拟加热试样时裂缝中进行的过程。标本在使用期间被加热多次。结果,高温对显影剂迹线的持续时间增加。而且,空气进入裂隙的通道受到限制。因此,渗透剂在裂缝中产生的痕量显影剂的润湿性可能会下降,然后在其他通常较低的温度下得到改善。但是,该实验证实了渗透剂对显影剂的润湿性在高温作用下会发生变化。

引用的数据可以使人们对参考样品的使用得出一些初步结论。主要结论如下:样品必须彻底清除NTM痕迹后才能通过加热干燥。一些工厂未经预先清洁就对样品进行加热,因为假定所有干燥过程中,裂纹中包含的物质会蒸发或燃烧。建议如下:

(1)在评估NTM的工作能力之后,应立即将显影剂从其表面移走。显影剂在制品表面停留的时间越长,其组分溶解到渗透剂中的数量就越大,渗透剂会从裂缝中永久迁移并渗透到裂缝中。丙酮或硝化纤维珐琅的任何化合物溶解剂均可用于从参考样品中去除显影剂。

(2)标本清洗后,应立即将其放入装有纯丙酮的容器中,并在其中放置40-60分钟。容器的尺寸应允许试样水平放置,其裂缝朝下放在支撑物上,该支撑物允许容器底部和试样表面之间有5-10mm的间隙。当将标本保存在容器中时,其他NTM的渗透剂和残留物会从裂缝中滴落出来。当使用这种技术清洗用于染料-染料检查的用于测试零件的样品时,靠近裂纹的丙酮会变成粉红色。使用-1-1荧光技术清洁用于测试零件的样品后,丙酮会发出黄绿色荧光。为了提高清洁效率并从裂纹区域去除染色的丙酮,建议定期对容器进行轻微摇动或重新放置物品。

(3)将样品保存在丙酮中(但不能代替此程序),应在新鲜丙酮中进行超声波清洗。为了减少所需的丙酮量并提高防火安全性,建议在水箱中注满超声波清洗设备,并将装有标本和丙酮的容器放入水箱中。容器可以例如由薄塑料瓶制成。样品应放置在容器中,其裂缝应朝向换能器(辐射器),并在容器底部和样品表面之间留出2–5mm的间隙。超声波清洗程序应持续8-10分钟。样品可以在浴池容量不超过1l的台式超声波清洁设备中进行清洁,例如在功率为100W的1/100超声波清洁设备中进行清洁。

(4)清洁后,应从丙酮中取出标本,并用干净的干抹布擦拭。这样可以防止由于丙酮从其表面蒸发而导致样品过度冷却,并减少了水分在表面上的凝结。

(5)建议将清洁过的样品在真空干燥器或氩气中于150–220°C或更高温度下干燥1小时[16,17]。如果干燥温度较低,则渗透剂可能会破坏裂纹壁的润湿性。

这些建议需要扩展和修正,并留有余地应对试样的腐蚀和氧化过程,本出版物第二部分对此进行了考虑。


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