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      滲透性無損檢測參考文獻老化機制

      滲透性無損檢測參考文章的老化機制:

      第一部分:無損檢測材料對物品老化的影響

      摘要—描述了參考文章的不同版本以及其用于測試滲透性無損檢測材料的工作能力的特定功能??紤]了參考物品隨時間降解的原因和具體特征。痕量無損檢測材料以及金屬腐蝕和氧化產物對裂紋孔的逐漸污染是制品質量下降的主要原因。介紹了裂紋孔中污染物,氧化物和氧化產物積聚的具體特征,以及這些物質的含量。

       

      滲透測試過程中使用了各種包含裂紋的參考樣品,以評估非破壞性測試材料(NTM)的工作能力。NTM用于開發測試技術,進行培訓或用于其他目的。特別是,由耐熱馬氏體鋼11?11?2?2??(ùà962)制成的扁平氮化試樣被廣泛使用。這些樣品呈板狀,其橫向裂紋將樣品的表面從一個面切到另一個面。還已知由相同的鋼制成的試樣,其中心有裂紋。還使用了由奧氏體Ni-Cr鋼制成的,在鍍鉻層中出現星形裂紋的試樣,由具有個別裂紋的耐腐蝕馬氏體40?13制成的試樣以及在Ni-Cr涂層中具有橫向裂紋的黃銅試樣。其他許多類型的鋼的標本,制成帶有脆性金屬電鍍或化學涂層(最常見的是Ni或Cr)的板,以及經過化學和熱處理(氮化,固井,氰化,鋁化和熱處理)表面硬化的鋼板-擴散鍍鉻)。試樣通過彎曲或拉伸變形會產生裂紋[1–6]。

      標本通常非?;钴S地用于生產工廠。通常,它們每天都用于評估NTM的區域和工作站中打算用于滲透測試的工作能力。NTM的工作能力在每個班次開始時以及更換材料時(即在供應新批次或大量材料時)進行測試。如果對材料的質量有疑問,也可以使用這些標本。在評估工作能力時,將使用滲透劑方法對物品進行測試,并根據已建立的技術應用要測試的NTM。在此過程中,裂縫的孔中充滿了滲透性液體,稱為滲透劑。該物質從樣品表面清除后仍留在裂縫中。然后將顯影劑涂抹在表面上。滲透劑從裂縫擴散到顯影劑層,并產生裂縫的指示圖像[7]。指標圖像的質量用于評估NTM的工作能力。

      每次使用后都要清洗樣品。最常使用丙酮將顯影劑從樣品表面去除[8,9]。復合有機溶劑[10,11];較不常見的是用堿的熱水溶液,特殊技術洗滌劑,陽極堿處理或其他方法[4]。為了去除樣品表面和孔中的水分,去污劑和NTM的液體成分殘留,將鋼制品在100–150°C(有時在200–220°C)的溫度下干燥,并鍍鉻-鍍鎳的樣品和鍍鎳的樣品分別在270–300°C和400driedC的溫度下干燥[3,4]。但是,這種清潔方法不能防止樣品降解。當如上所述積極地使用樣本時,它們的質量隨著時間而逐漸劣化。最終,它們完全失去了功能特性。剛開始時,以完整,清晰和對比鮮明的方式處理表面裂紋,而后來的模式變得越來越模糊,零散和沉悶。以后完全看不到裂縫了。樣品裂紋指示圖像的這種質量下降經常會誤導工廠的人員,包括高層管理人員,工程師和技術人員。然后得出一個錯誤的結論,即所應用的NTM質量低下;禁止在工廠中使用它們,并且對這些試劑的制造商提出未經證實的主張。

      參考樣品是相當昂貴的產品。這需要研究用于滲透測試的樣品的老化機理,以及隨著時間的推移在樣品表面和裂紋孔中形成的過程。通過更精確地選擇定期清潔的方式和方式,這可能有助于改善標本的使用,導致降低其降解過程并更有效地恢復其工作能力的措施。不能排除的是,這樣可以更好地選擇參考樣品的材料,從而延長其使用壽命。

      裂紋可通過滲透劑方法確定[4],條件是:(i)孔為空,(ii)沒有被不可滲透的物質層覆蓋,并且(iii)滲透劑可以很好地潤濕裂紋壁。如果樣品上的裂紋不再被發現,則孔將被某些物質堵塞或覆蓋,或者其壁的可濕性下降。讓我們考慮通過??15染料滲透檢測(例如,使用紅色滲透劑“K”,油和煤油的混合物以及白色顯影涂料“M”)來測試零件的樣品示例中,裂紋孔中會發生什么。)和???-1熒光法(使用?ü-6A滲透劑,éü-1清潔液和èê-1顯影劑)[3,4]。

      如上所述,在對關節劑進行滲透測試的過程中,將顯影劑涂抹在表面上之后,通過從裂縫中提取滲透劑來識別裂縫。但是,滲透劑通常不能完全提取。它的一部分保留在裂縫的深處。在隨后使用溶劑或清潔劑對樣品進行手洗的過程中,滲透劑殘留物僅部分地從裂縫中洗出。這是由于裂縫的大水力阻力。例如,開口為0.001mm的裂紋的水力阻力系數是直徑為27mm的給水管的水力阻力系數的400000倍。因此,滲透劑很難從裂紋孔中去除并逐漸聚集在裂紋孔中。因此,有時可以用肉眼看到的滲透劑的粉紅色線條粘在骨折的邊緣,這些線條無法去除。在清洗已長時間用于測試零件的舊鍍鎳試樣的拋光表面后,可以觀察到此類事件。

      通常認為,當使用è-1和“M”化合物所屬的染料類型作為顯影劑時,“指示劑圖像的形成主要取決于滲透劑向顯影劑中的擴散和溶解過程?!?2]。這個說法是正確的。但是,通常只考慮擴散和解的單向過程。一世。例如,從裂縫到滲透層的方向。此過程實際上是雙向的。滲透劑的溶液溶解在顯影劑中,并且顯影劑也溶解在滲透劑中。顯影劑的主要成分為成膜劑,并擴散到裂縫孔中。因此,除了滲透劑的痕跡外,舊參考樣品中的開放裂縫孔還包含少量顯影劑。用于測試的其他類型的NTM也會滲透到裂縫中。在裂縫的整個壁上幾乎均勻地觀察到在開放裂縫的壁上發現的NTM痕跡。但是,很難確定不同NTM的痕跡之間的定量比率。

      如果在每次使用后在超聲浴中清洗樣品,則清潔裂紋孔的效率會提高。這有助于長時間保持樣品的工作能力。但是,即使在這種情況下,裂紋孔也會逐漸被NTM殘留物污染。造成這種情況的原因如下。

      裂紋通??梢员硎緸楠M窄且變形的通道,該通道由一系列寬度不同的孔組成[13,14]。超聲波的清潔效果取決于裂紋孔入口處的空化過程。進入裂縫的洗滌液流是由于裂縫通道入口處的空化氣泡塌陷和進入裂縫孔[11,15]的累積流的出現而形成的。裂縫中的彎曲和其壁上的肩部部分屏蔽了這種流動。

      image.png

      當考慮超聲清洗過程中產生的裂紋體積中的液體速度場時,可以區分出三個不同的區域(圖1):(1)裂紋中心部位的劇烈液體運動區域;(2)渦旋式循環運動區域,和(3)液體不運動的死區。通常,將痕量的NTM從區域1中推出或沖洗掉。由于中心流動和擴散的機械作用,這些物質也從區域2和3中被沖洗掉。然而,由于擴散過程的速率低和裂孔的大水力阻力,NTM從區域2尤其是區域3流出的影響很小。因此,即使定期在超聲浴中清洗樣品,用于滲透劑測試的所有NTM的殘留物也會逐漸積累在裂紋孔中。

      如上所述,參考樣品通過加熱洗滌后干燥。該程序有助于去除裂縫中的液體,從而確保樣品準備好用于后續使用。樣品加熱也降低了其腐蝕的可能性。如果使用去污劑水溶液(例如,熱堿溶液或陽極堿處理)從樣品中去除滲透劑,則加熱能夠去除樣品中的水分。如果樣品用有機溶劑洗滌,則加熱會阻止樣品冷卻至露點以下,并阻礙表面上的水分凝結。

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      同時,參考樣品的加熱會導致裂紋中NTM殘留物的物理性質發生變化;例如,“M”和èê-1顯影劑會改變其顏色和機械性能。同樣重要的是,當加熱到170°C或更高溫度時,它們變得不溶于丙酮和復合有機溶劑(請參見表)。用于滲透測試的滲透劑和其他NTM的痕跡以類似的方式改變其性質。例如,紅色的滲透性液體“K”變成硬質的漆膜。加熱到100–200°C或更高溫度時,其他NTM的痕跡變得不溶于有機溶劑。因此,它們不能在隨后的清洗中從裂縫中除去。

      為了估計加熱后滲透劑對裂縫中的痕量顯影劑的潤濕性變化,對一組拋光金屬板進行了實驗,在該金屬板上涂了顯影劑。將每個板加熱30分鐘至100至400°C的特定溫度(請參見表)。將滲透劑液滴放置在冷卻的顯影劑層上。在“M”顯影劑上滴入標準化量為0.0045ml的紅色滲透性液體“K”,在帶有èê-1的板上滴定為0.005ml的?-6A熒光滲透劑。開發人員。然后測量滲透點擴散的最大直徑。圖2顯示了斑點擴散直徑與顯影劑層加熱溫度的關系圖。曲線顯示,當顯影劑加熱到100–130°C時,筆-授予者會使開發人員的效率降低。因此,裂紋的可檢測性降低。在較高的溫度下,潤濕性會提高。這是由于顯影劑膜的孔隙率增加導致的。

      在不同溫度下干燥30分鐘后,“M”和IIP-1顯影劑的特性

      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

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      由成膜劑硝酸纖維素在150–250°C下分解產生。此過程涉及釋放氮及其氧化物,碳氧化物和其他化合物。自然,該實驗并不能完全模擬加熱試樣時裂縫中進行的過程。標本在使用期間被加熱多次。結果,高溫對顯影劑跡線的持續時間增加。而且,空氣進入裂隙的通道受到限制。因此,滲透劑在裂縫中產生的痕量顯影劑的潤濕性可能會下降,然后在其他通常較低的溫度下得到改善。但是,該實驗證實了滲透劑對顯影劑的潤濕性在高溫作用下會發生變化。

      引用的數據可以使人們對參考樣品的使用得出一些初步結論。主要結論如下:樣品必須徹底清除NTM痕跡后才能通過加熱干燥。一些工廠未經預先清潔就對樣品進行加熱,因為假定所有干燥過程中,裂紋中包含的物質會蒸發或燃燒。建議如下:

      (1)在評估NTM的工作能力之后,應立即將顯影劑從其表面移走。顯影劑在制品表面停留的時間越長,其組分溶解到滲透劑中的數量就越大,滲透劑會從裂縫中永久遷移并滲透到裂縫中。丙酮或硝化纖維琺瑯的任何化合物溶解劑均可用于從參考樣品中去除顯影劑。

      (2)標本清洗后,應立即將其放入裝有純丙酮的容器中,并在其中放置40-60分鐘。容器的尺寸應允許試樣水平放置,其裂縫朝下放在支撐物上,該支撐物允許容器底部和試樣表面之間有5-10mm的間隙。當將標本保存在容器中時,其他NTM的滲透劑和殘留物會從裂縫中滴落出來。當使用這種技術清洗用于染料-染料檢查的用于測試零件的樣品時,靠近裂紋的丙酮會變成粉紅色。使用-1-1熒光技術清潔用于測試零件的樣品后,丙酮會發出黃綠色熒光。為了提高清潔效率并從裂紋區域去除染色的丙酮,建議定期對容器進行輕微搖動或重新放置物品。

      (3)將樣品保存在丙酮中(但不能代替此程序),應在新鮮丙酮中進行超聲波清洗。為了減少所需的丙酮量并提高防火安全性,建議在水箱中注滿超聲波清洗設備,并將裝有標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。樣品應放置在容器中,其裂縫應朝向換能器(輻射器),并在容器底部和樣品表面之間留出2–5mm的間隙。超聲波清洗程序應持續8-10分鐘。樣品可以在浴池容量不超過1l的臺式超聲波清潔設備中進行清潔,例如在功率為100W的1/100超聲波清潔設備中進行清潔。

      (4)清潔后,應從丙酮中取出標本,并用干凈的干抹布擦拭。這樣可以防止由于丙酮從其表面蒸發而導致樣品過度冷卻,并減少了水分在表面上的凝結。

      (5)建議將清潔過的樣品在真空干燥器或氬氣中于150–220°C或更高溫度下干燥1小時[16,17]。如果干燥溫度較低,則滲透劑可能會破壞裂紋壁的潤濕性。

      這些建議需要擴展和修正,并留有余地應對試樣的腐蝕和氧化過程,本出版物第二部分對此進行了考慮。


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