专利名称：工件表面开口缺陷的渗透探伤方法
技术领域：
本发明涉及一种工件表面开口缺陷的无损检验方法，具体涉及一种风力发动机回转支撑的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法。
背景技术：
在钢锭或钢块这样的连续铸造的未加工金属产品表面上会遇到这种形式的缺陷。 这种缺陷可以是通常用术语“针孔”表示的气孔，它由一些基本与表面垂直的拄形小孔所构成，其直径大约为几百个微米，典型的约为500微米，而其深度约为几个毫米(典型的为 I-IOmm或更大)。因而事实上这涉及的是截面小而深度较深的小孔，其侧壁实际上与表面垂支。在锭模中浇铸金属时捕获的气泡从钢锭表面放出，通常就产生这样的缺陷。也有另外一些缺陷，其横向尺寸与其深度相比较小，其产生，例如，是由于在模锭下游的导向滚柱夹卡而产生的，呈沟槽形，在铸造产品的纵方向延伸。这种缺陷会严重影响所得到产品的质量，因此必须在产品轧制之前，用例如磨副的方法除去。于是需要对这种缺陷进行检测，定位，并确定它们的尺寸。问题在于，由于这种缺陷的横向尺寸小，使用通常检测这种产品上缺陷用的以磁学法为基础的方法或用傅科电流的方法，一般检测不到这种缺陷或检测得不准。此外，相对于连续铸造的未加工产品表面的不规则而言，这种缺陷的尺寸是小的， 由表面起伏或表面凸结所造成的不规则可达到3毫米。实验室中已经实验过用装成环形的白光照射表面以及用掠射入射光照射表面的方法，未检测这种缺陷。在观察此表面时，缺陷区域呈现的照明比表面的一般照明弱。然而在工业场合这种方法却是不能用的，这是因为所需设备的尺寸大，同时在铸造产品行进时在线使用所需快速的情况亨不能检测这种缺陷。此外，环境照明不可避免的变化，或是使得此缺陷不能被检测，或是检测到一些“假缺陷”。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，以无损工件的方式对工件表面开口缺陷进行检测。实现本发明目的的技术方案如下工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，包括以下步骤步骤一，对被检测的工件表面进行预清冼，去除残留在缺陷内的油污和水分后，使工件充分干燥；步骤二，将渗透剂覆盖在经步骤一处理后的工件上，渗透剂渗入被检测工件表面的缺陷中；所述渗透剂为溶剂去除型着色渗透剂或者水洗型荧光渗透剂或者为后乳化型荧光渗透剂，渗透剂在工件上的渗透时间为10-30分钟；步骤三，采用擦拭或者水洗或者乳化剂去除被检测工件表面上多余的渗透剂；步骤四，将经过步骤三处理后的工件进行干燥处理；
步骤五，将经步骤四处理后的工件上施加显像剂，使工件表面缺陷中的渗透剂被吸出，在工件表面上露出缺陷迹痕；步骤六，施加显像剂后7-30分钟内观察显示迹痕，并用照相、画示意图或描绘等方式将观察的迹痕进行记录。本发明的优点是通过在被检测工件表面涂敷含有着色剂物质且具有高度渗透能力的渗透液，在液体对固体表面的湿润作用和毛细管作用下，渗透液将渗入被检工件表面开口缺陷中，然后用水或其他清洗液将工件表面多余的渗透液清洗干净，待工件干燥后再在工件表面涂上一层显像剂，将缺陷中的渗透液在毛细作用下重新吸附到工件表面，从而形成缺陷的痕迹。通过直接目视或特殊灯具，观察缺陷痕迹颜色图像对缺陷进行评定。本发明在检测过程中，具有避免损伤工件的优点。本发明的显像剂具有以下性能1)吸湿能力强、速度快，易于被缺陷内残存的渗透剂所润湿。2)易于在被检表面上形成薄而均勻的覆盖层，能尽量多地遮住被检表面的光泽和颜色。3)颗粒细微，能将缺陷处微嚣的渗透剂扩展到尽量大的范围，并能保证显示轮廓的清晰。4)在黑光照射下不会发出荧光。不会减弱荧光渗透剂的亮度，对着色染料无消色作用，能保持最佳的颜色对比度。5)无腐蚀性，使用安全，易于去除，价格便宜。
图Ia为本发明中渗透处理过程的示意图；图Ib为本发明中清洗处理过程的示意图；图Ic为本发明中显像处理过程的示意图；图Id为本发明中检测处理过程的示意具体实施例方式实施例一结合图Ia至图ld，对本发明的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法作以下具体说明步骤一，前处理对被检测的工件表面进行预清冼，去除残留在缺陷内的油污和水分。采用溶剂 (如酒精、丙酮、汽油、三氯乙烷等)对工件进行清洗，预清洗后，使残留的溶剂、清洗剂和水分充分干燥。特别应予指出的是大部分渗透剂与水是不相溶的。缺陷处和缺陷中残留的水分将严重阻碍渗透剂的渗入，降低渗透探伤的灵敏度。表面清理的目的是彻底清除妨碍渗透剂渗入缺陷的铁锈、氧化皮、飞溅物、焊渣及涂料等表面附着物，预清洗是为了取出残存在缺陷内的油污和水分。这些表面污物的存在对渗透检测有如下不良影响1)可能堵塞缺陷，使渗透剂难以渗进缺陷内部。
2)渗透剂与油污混合会降低缺陷显示的颜色强度或荧光亮度。3)渗透剂易残留在氧化皮、焊渣或飞溅的表面附着物上，产生假缺陷显示。步骤二，渗透处理渗透是指在规定时间内，用浸、喷或刷涂等方法将渗透剂覆盖在被检工件表面上， 并使其全部润湿。具体操作如下将渗透剂覆盖在经步骤一处理后的工件上，渗透剂渗入被检测工件表面的缺陷中。所述渗透剂为溶剂去除型着色渗透剂。从施加渗透剂到开始清洗操作之间的时间称为渗透时间。渗透时间的长短取决于渗透剂的种类、被检物形态、预测的缺陷与大小以及被检物和渗透剂的温度。在10-50°C的温度范围内，渗透剂在工件上的渗透时间为20分钟；在 5-10°C的温度范围内，渗透时间为25分钟；温度超过50°C时渗透时间为10分钟；温度低于 5 °C时，渗透时间为观分钟。在步骤二中的溶剂去除型着色渗透剂的组分及其重量百分比为萘、20%，煤油、 80%，并向萘和煤油组成的溶液中添加苏丹红，苏丹红的剂量为lg/100mL。步骤三，去除表面上多余的渗透剂采用擦拭的方式去除被检测工件表面上多余的溶剂去除型着色渗透剂。具体过程为先用布或绉纸粗擦一遍，擦掉大部分多余的渗透剂；在用无绒布浸渍少许有机溶剂的清洗剂擦拭；最后用干净的布将被检工件表面擦干净。该步骤在不宜过量使用清洗剂，也不得往复擦拭被检工件表面。其中所使用的清洗剂是有机溶剂，如丙酮、酒精、三氯乙烯等。步骤四，干燥处理将经过步骤三处理后的工件进行干燥处理。将工件置入加热装置中进行加热干燥，所述加热温度为40°C，干燥时间为5分钟。干燥温度不能过高，过高的温度可能会将缺陷中的渗透剂烘干，以至显像是不能将其被检工件表面上来，造成缺陷的漏检。步骤五，显像
用压力喷罐经干燥处理后的被检测工件表面上喷涂覆盖快干式显像剂，快干式显像剂要喷涂的薄而均勻，以略能看出被检工件表面为宜。喷涂后可让快干式显像剂自然干燥或用低温空气吹干。使工件表面缺陷中的渗透剂被吸出，在工件表面上即可露出缺陷迹痕。步骤六，观察显示迹痕施加快干式显像剂后7分钟后观察显示迹痕，由于是溶剂去除型着色渗透剂的显示迹痕时，因此，可见光照度应在3501x以上。显示迹痕有真缺陷显示和假缺陷显示之分。 假缺陷显示有两类一类为工件的加工工艺所固有，或由工件的结构外形所引起，还可能源于目测可以发现的如划伤、刻痕及飞溅等表面缺陷，这称为不相关显示；另一类源自于渗透剂污染，称为虚假显示。不相关显示源目视可见，容易辨别。用干净的布或棉球蘸一点酒精擦拭曼示部位可以辨别虚假显示。如被擦去的是真缺陷显示，该显示还能再现。擦拭后在该部位撒上少许显像粉未还可以放大缺陷显示，提高微小缺陷显示的重现性。如被擦去的显示不再重现，则一般是虚假显示。将观察到的显示迹痕用照相机拍摄进行记录。实施例二 本发明的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，包括以下步骤步骤一，前处理
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对被检测的工件表面进行预清冼，去除残留在缺陷内的油污和水分。采用三氯乙烯蒸气清洗对工件进行清洗，预清洗后，使残留的溶剂、清洗剂和水分充分干燥。特别应予指出的是大部分渗透剂与水是不相溶的。缺陷处和缺陷中残留的水分将严重阻碍渗透剂的渗入，降低渗透探伤的灵敏度。步骤二，渗透处理渗透是指在规定时间内，用浸、喷或刷涂等方法将渗透剂覆盖在被检工件表面上， 并使其全部润湿。具体操作如下将渗透剂覆盖在经步骤一处理后的工件上，渗透剂渗入被检测工件表面的缺陷中。所述渗透剂为水洗型荧光渗透剂。从施加渗透剂到开始清洗操作之间的时间称为渗透时间。渗透时间的长短取决于渗透剂的种类、被检物形态、预测的缺陷与大小以及被检物和渗透剂的温度。在10-50°C的温度范围内，渗透剂在工件上的渗透时间为22分钟；在5-10°C 的温度范围内，渗透时间为观分钟；温度超过50°C时渗透时间为12分钟；温度低于5°C时， 渗透时间为30分钟。步骤三，去除表面上多余的渗透剂在步骤三中，采用水洗方式去除工件表面的水洗型荧光渗透剂，清洗时，水流方向应与被检测工件表面平行。所采用的水压低于0. 3MPa，水的温为25°C。步骤四，干燥处理将经过步骤三处理后的工件进行干燥处理。将工件置入加热装置中进行加热干燥，所述加热温度为35°C，干燥时间为7分钟。干燥温度不能过高，过高的温度可能会将缺陷中的渗透剂烘干，以至显像是不能将其被检工件表面上来，造成缺陷的漏检。步骤五，显像用湿式显像剂直接覆盖在工件的表面，进行湿式显像。所述湿式显像剂为具有高挥发性的有机溶剂与锌白粉(主要成分为氧化锌)以及钛白粉(主要成分为二氧化钛)的混合物，这些白色粉末并不溶解于上述有机溶剂中，而坚悬浮状态，使用时必须摇晃均勻。 有机溶剂只是作为白色粉末的载体，便于均勻的喷涂或刷涂，并不要求它有能溶解白色粉末的性质。为改善显像剂的性能，还要加入一些增加粘度的成分，增加粘度的成分为聚烯烃。通过增加粘度的成分可以限制有机溶剂在吸附渗透液到工件表面后的扩散作用从而造成显现的图像比实际缺陷扩大的假象；或由于渗透剂扩散后造成着色成分浓度减小，与显像剂之间对比度降低，使缺陷观察困难。由于白色粉末只需要液体作为载体，因此使用水也可以，但水蒸发较慢，显像处理后自然干燥需较长时间，为了尽快进行观察，常常采用吹风机进行热风烘吹以加快干燥。覆盖湿式显像剂后，再用热空气将显像剂烘干。从显像剂干燥到开始观察的时间称为显像时间。显像时间的长短取决于显像剂的种类、预测的缺陷种类和大小以及被检对象的温度等因素。通常采用的显像时间为10 15min。步骤六，观察显示迹痕施加快干式显像剂后15分钟后观察显示迹痕。由于是水洗型荧光渗透剂，观察水洗型荧光渗透剂的显示迹痕前应先让眼睛有5min以上的时间适应暗室，被检工件表面上的荧光照度应大于501x。将观察到的显示迹痕用照相机拍摄进行记录。实施例三
本发明的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，包括以下步骤步骤一，前处理对被检测的工件表面进行预清冼，去除残留在缺陷内的油污和水分。采用酸或者碱对工件进行清洗，预清洗后，使残留的溶剂、清洗剂和水分充分干燥。特别应予指出的是大部分渗透剂与水是不相溶的。缺陷处和缺陷中残留的水分将严重阻碍渗透剂的渗入，降低渗透探伤的灵敏度。步骤二，渗透处理渗透是指在规定时间内，用浸、喷或刷涂等方法将渗透剂覆盖在被检工件表面上， 并使其全部润湿。具体操作如下将渗透剂覆盖在经步骤一处理后的工件上，渗透剂渗入被检测工件表面的缺陷中。所述渗透剂为后乳化型荧光渗透剂。从施加渗透剂到开始清洗操作之间的时间称为渗透时间。渗透时间的长短取决于渗透剂的种类、被检物形态、预测的缺陷与大小以及被检物和渗透剂的温度。在10-50°C的温度范围内，渗透剂在工件上的渗透时间为18分钟；在 5-10°C的温度范围内，渗透时间为25分钟；温度超过50°C时渗透时间为10分钟；温度低于 5°C时，渗透时间为观分钟。步骤三，去除表面上多余的渗透剂在步骤三中，采用水洗方式去除工件表面的后乳化型荧光渗透剂。后乳化型荧光渗透剂本身不含乳化剂，去除时要先用喷洒的方式将乳化剂均勻的施加在被检测工件表面的渗透剂上。从施加渗透剂到开始清洗的时间称为乳化时间。乳化时间的长短取决于乳化剂和渗透刑的性能及被检工件表面的粗糙度。对具体的被检对象，常需用试验确定最佳乳化时间。油基乳化剂的乳化时间应控制在anin以内；水基乳化剂的乳化时间应控制在&nin 以内。乳化剂是非离子型的表面活性剂，其亲水性指标——亲憎平衡值(H. L. B)在8 18 之间的称为水基乳化剂。水基乳化剂能将油分散在水中。其中H. L.B值在11 15范围内的水基乳化剂，既具有使油水混合的乳化作用，又具有洗涤作用，是后乳化型荧光渗透剂较理想的去除剂。水基乳化剂的粘度通常较高，因而使用以前需加水稀释，稀释质量分数一般推荐为5% 20%。另外，在低温条件下，乳化剂应加温后再使用，乳化剂清洗的喷嘴水压为0. 3MPa。步骤四，干燥处理将经过步骤三处理后的工件进行干燥处理。将工件置入加热装置中进行加热干燥，所述加热温度为45°C，干燥时间为10分钟。步骤五，显像用湿式显像剂直接覆盖在工件的表面，进行湿式显像，然后再用热空气将显像剂烘干。从显像剂干燥到开始观察的时间称为显像时间。显像时间的长短取决于显像剂的种类、预测的缺陷种类和大小以及被检对象的温度等因素。通常采用的显像时间为10 15min。步骤六，观察显示迹痕施加快干式显像剂后15分钟后观察显示迹痕，将观察到的显示迹痕用照相机拍摄进行记录。本发明不局限于上述三种实施例当在灵敏度要求不高的情况下，可以不使用显像剂，待缺陷中残存的渗透剂重新蔓延到工件表面上以后再进行检验(又称为自显像方法)。这种方法省去了显像操作而简化了检测工艺。在这种情况下为保证得到足够的检测灵敏度，可以采用高一等级的渗透剂和更强的黑光灯进行检验。对缺陷的判别、分级与记录缺陷显示的分类一般实根据显示的形状、尺寸和分布状态进行的。渗透探伤的质量验收标准不同，对缺陷显示的分类也不尽相同。以下是本发的几类缺陷的判别方法。一、线状显示迹痕线状显示指长度大于等于三倍宽度的显示迹痕，根据缺陷的形式不同，迹痕的形态也不同，通常反映的缺陷有裂纹、未熔合、分层、条形夹渣等；这些迹痕有可能表现比较整齐的连续直线；在缺陷全部扩展到表面时，也可能为同一直线的延长线上断续显现；也有可能显现为参差不齐的、略微曲折的线段，或长觅比个不大的不规则迹痕。二、圆形显示迹痕圆状显示迹痕指长度小于三倍宽度的迹痕，可能呈圆形、扁圆形或不规则形状。圆形显示迹痕通常由表面气孔、弧坑缩孔、点状夹渣等形成的缺陷而形成的。根据痕迹形状判断缺陷类型在相当程度上依靠检验人员的经验，虽然有些一般规律可遵循，例如在检验焊缝时，根部未焊透常表现为连续或断续的直线段；裂纹则为宽度不大的不规则线段；条状夹渣则多为长宽比相对来说不大的不规则迹痕，表面气孔多呈圆形显示。这时就一般规律而言，较为准确的缺陷则还要根据显现的位置特征、材料的特征等因素综合判断。对缺陷深度的判断更为困难，对着色探伤则根据迹痕色彩的深浅大体的对比确定。三、分散形和密集形的显示在一定面积范围内，存在几个缺陷的显示，可认为是分散状的缺陷显示。如果缺陷显示中最短的显示长度小于2mm，而间距又大于显示迹痕时，则可看作是单独的缺陷显示； 如间距小于显示迹痕时，则可看作是密集形的缺陷痕迹显示。对比试块在开口缺陷探伤中使用对比试块的目的是检验在相同条件下，渗透检测材料的性能及显示缺陷迹痕的能力。(1)镀铬对比试块在尺寸为IOOmmX 25mmX 4mm的长方形lCrl8Ni9Ti或其他适当不锈钢材料的试块上先单面抛光后镀铬，铬层厚度约25um左右，镀后退火。然后在试块的未镀面上用直径为IOmm的钢球按布氏硬度法分别以7350N、9800N、12250N的载荷打三点硬度，在试块的镀层中形成三处辐射状裂纹，这即为镀铬对比试块。用这种试块可测定渗透检测的灵敏度，用两块同样的试块可以比较两种渗透检测材料的性能。用照相方法记录下的标准的对比用检测材料在试块上的检测结果，可作为评价检测材料性能优劣和操作工艺是否正确的依据。(2)铝合金对比试块铝合金QAU)对比试块的形状。试块中部带有天然的淬火裂纹。利用该试块的两个半面可以做外界影响因素的比较和规定条件下不同配方检测材料灵敏度的对比试验。(3)带缺陷零部件带已知缺陷的零件也可以作为对比试块，但其表面结构、几何形状及材料性质均应与被检测的零部件相同，并具有典型的代表性。
权利要求
1.一种工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一，对被检测的工件表面进行预清冼，去除残留在缺陷内的油污和水分后，使工件充分干燥；步骤二，将渗透剂覆盖在经步骤一处理后的工件上，渗透剂渗入被检测工件表面的缺陷中；所述渗透剂为溶剂去除型着色渗透剂或者水洗型荧光渗透剂或者为后乳化型荧光渗透剂，渗透剂在工件上的渗透时间为10-30分钟；步骤三，对经过渗透后的工件采用擦拭或者水洗或者乳化剂去除被检测工件表面上多余的渗透剂；步骤四，将经过步骤三处理后的工件进行干燥处理；步骤五，将经步骤四处理后的工件上施加显像剂，使工件表面缺陷中的渗透剂被吸出， 在工件表面上露出缺陷迹痕；步骤六，施加显像剂后7-30分钟内观察显示迹痕，并用照相、画示意图或描绘等方式将观察的迹痕进行记录。
2.根据权利要求1所述的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，其特征在于所述步骤一中采用酒精或丙酮的溶剂清洗，或者三氯乙烯蒸气清洗，或水蒸气清洗，或者酸清洗，或者碱清洗。
3.根据权利要求1所述的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，其特征在于在步骤二中的溶剂去除型着色渗透剂的组分及其重量百分比为萘、15% -30%，煤油、70-90%，并向萘和煤油组成的溶液中添加苏丹红，苏丹红的剂量为lg/100mL。
4.根据权利要求1所述的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，其特征在于在步骤三中，采用擦除的方式去除工件表面的溶剂去除型着色渗透剂，具体过程为先用布或绉纸粗擦一遍，擦掉大部分多余的渗透剂；在用无绒布浸渍少许有机溶剂的清洗剂擦拭；最后用干净的布将被检工件表面擦干净。
5.根据权利要求1所述的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，其特征在于在步骤三中，采用水洗方式去除工件表面的水洗型荧光渗透剂，所采用的水压低于0. 34MPa，水的温为 15-40 0C ο
6.根据权利要求1所述的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，其特征在于在步骤三中，采用乳化剂的方式去除工作表面的后乳化型荧光渗透剂的过程为采用喷洒或者浇注方式将乳化剂均勻的施加在被检测工件表面的渗透剂上，乳化时间在5分钟以内，乳化后采用压力低于0. 34MPa的水对乳化剂进行清洗。
7.根据权利要求1所述的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，其特征在于在步骤四中，将工件置入加热装置中进行加热干燥，所述加热温度小于50°C，干燥时间为5-10分钟。
8.根据权利要求1所述的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，其特征在于步骤五中的显像剂为干式显像剂，或者是快干式显像剂，或者是湿式显像剂。
9.根据权利要求8所述的工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，其特征在于所述湿式显像剂为具有高挥发性的有机溶剂与锌白粉以及钛白粉的混合物，具有高挥发性的有机溶剂为苯，或者是二甲苯，或者是酒精。
全文摘要
本发明公开了一种工件表面开口缺陷的渗透探伤方法，包括将渗透剂覆盖在经步骤一处理后的工件上，渗透剂渗入被检测工件表面的缺陷中；所述渗透剂为溶剂去除型着色渗透剂或者水洗型荧光渗透剂或者为后乳化型荧光渗透剂，渗透剂在工件上的渗透时间为10-30分钟；对经过渗透后的工件采用擦拭或者水洗或者乳化剂去除被检测工件表面上多余的渗透剂；将经过步骤三处理后的工件进行干燥处理；将经步骤四处理后的工件上施加显像剂，使工件表面缺陷中的渗透剂被吸出，在工件表面上露出缺陷迹痕；施加显像剂后7-30分钟内观察显示迹痕，并用照相、画示意图或描绘等方式将观察的迹痕进行记录。本发明能以无损工件的方式对工件表面开口缺陷进行检测。
文档编号G01N21/91GK102466644SQ20101055022
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者奚仁宽, 孙眺, 金佳琳 申请人:江苏瑞特回转支承有限公司