（4）荧光检验时，需要配备黑光灯和暗室，无法在没有电
力和暗室的环境下工作；
（5）一般检验温度范围不得低于5℃或高于50℃ ，且渗透液
容易被污染失效。
8
无损检测技术基础
渗透检测技术
1、基础知识 2、检测原理 3、关键技术 4、应用举例 5、研究进展和热点
9
无损检测技术基础
2、检测原理
2.1 自然界的三种物质形态所构成的界面
2.3.1 润湿（或不润湿）现象 润湿作用是一种表面及界面过程。普遍而言，表面上的一
种流体被另一种流体所取代的过程就是润湿。因此，润湿作用 必然涉及三相，而其中至少两相为流体。一般情况下，润湿是 指固体表面上的气体被液体取代，有时是一种液体被另一种液 体所取代。润湿现象是固体表面结构与性质，固－液两相分子 间相互作用等微观特性的宏观表现。
渗透液时，一般使用水包油型乳化剂进行乳化清洗。此时，渗
透液是乳化的对象，由于乳化的目的是要将零件表面多余的渗
透液清洗掉，故乳化剂还应有良好的洗涤作用。
去 除 多 余 渗 透 剂
32
无损检测技术基础
2.8 黑光和荧光
将波长略低于可见紫色光波长的紫外线称为黑光，黑光位于 电磁辐射300nm－400nm波长范围内，其峰值波长约为365nm。
4
无损检测技术基础
检测缺陷类型： 裂纹、气孔、分层、缩孔、疏松、冷隔、折叠及其它开口于表 面的缺陷。 检测工件： 铸件、锻件、粉末冶金件、焊接件以及各种陶瓷、塑料及玻璃 制品等。
5
无损检测技术基础
1.3 渗透检测的分类
1 根据染料分类： 荧光法、着色法和荧光着色法
2 根据去除方式分类： 水洗型、后乳化型和溶剂清洗型
27
无损检测技术基础
2.6.3 表面张力与浓度的 关系： 右图中，曲线1和2为表面 活性物质，曲线1为表面 活性剂，3为非表面活性 物质。
28
无损检测技术基础
2.6.4 表面活性剂的分子结构 表面活性剂分子一般总是由非极性的亲油疏水的碳氢链部
分（憎水基）和极性的亲水疏油的基团（亲水基）共同组成的， 而且这两部分分处两端，形成不对称的结构。因此，表面活性 剂分子是一种两亲分子，具有既亲水又亲油的两亲性质。这种 两亲分子能吸附在油水界面上，降低油水界面的界面张力；能 吸附在水溶液表面上，降低水溶液的表面张力。
18
无损检测技术基础
2.湿润方程 如上图所示的三种界面，存在三种界面张力。液－气界面
张力实际上是液体的表面张力，它力图使液体表面收缩，用γL 表示；固－气界面存在固体与气体的界面张力，它力图使液滴 表面铺开，用γS表示；固－液界面存在固体与液体的界面张力， 它力图使液滴表面收缩，用γSL表示。
当液滴停留在固体平面上时，三种界面张力相平衡，它们 之间的关系为：
式中：σ为表面张力系数，F是液体单位长度的表面张力，单
位N/m ；l为液面的长度。
12
无损检测技术基础
表面张力系数与液体的种类和温度以及有无杂质有关。 一般，易挥发液体的表面张力系数比不易挥发的液体的表面 张力系数小；同种液体，温度越高，表面张力系数越小，表 面张力也越小；当液体中含有杂质时，会使表面张力系数降 低。
29
无损检测技术基础 2.7 乳化作用
2.7.1 乳化现象和乳化剂 由于表面活性剂的作用使本来不能混合到一块的两种液体
（油水）能够混合到一起的现象称为乳化现象。 具有乳化作用的表面活性剂称乳化剂。
30
无损检测技术基础
2.7.2 乳化形式 乳状液是一种液体分散于另一种不相溶的液体中形成的胶
体分散体系，外观常呈乳白色不透明液状。乳状液中以液滴形 式存在的那一相称为分散相（也称内相、不连续相），另一相 是连成一片的，称为分散介质（也称外相、连续相）。
常见的乳状液，一般都有一相是水或水溶液，通常称为“水” 相；另一相是与水不相溶的有机相，常称为“油”相。外相为 水内相为油的乳状液叫做水包油型乳状液（牛奶），以O/W表 示；外相为油，内相为水的乳状液叫做油包水型乳状液（原 油）,以W/O表示。
31
无损检测技术基础
2.7.3 渗透探伤中的乳化现象
渗透探伤时，使用后乳化型渗透液，去除零件表面多余的
24
无损检测技术基础
2.5.2 液体表面的吸附 吸附现象不仅发生在固体表面，还可发生在液体表面（液
－液界面和液－气界面）。在溶液吸附中（溶液是吸附剂）， 作为吸附质使用最广的是能降低表面张力和界面张力的表面活 性剂。表面活性剂吸附在水表面上（液－气界面）上，能降低 水表面的表面张力；表面活性剂吸附在油－水界面上，能降低 油－水界面的界面张力。
16
无损检测技术基础
润湿液体装在容器里，靠近容器壁处的液面呈凹面，不润湿 液体装容器里，零件容器壁处的液面呈凸面，容器的内径越 小，这种现象越显著，如上图所示。
17
无损检测技术基础
2.3.2 接触角与润湿方程 1.接触角θ：
液面在接触点的切线与包括该液体与固体表面之间的夹角 （从三相交点向液体表面做切线，与固液界面之间的夹角即为 接触角。 ）
液－液界面与液－固界面等两相之间的界面也有类似的界 面张力与界面能。
对于界面而言，两相之间的化学特点越接近，它们之 间的界面张力就越小；界面张力值总是小于两相各自的表 面张力之和，这是因为两相之间总会有某些吸附力。
同液体的表面张力一样，界面张力也有使其界面自发 减少的趋势。
15
无损检测技术基础
2.3 润湿现象
有一些物质可在黑光照射下发光（光致发光）。在光源移开 后，立即停止发光的称为荧光物质。荧光渗透液中含荧光物质， 可吸收能量发出黄（绿）色荧光。
2
无损检测技术基础 1.2 Байду номын сангаас法概述
先清洗试件的表面，然后将渗透剂施加在试件表面，渗透剂由 于毛细作用能渗入到各种开口于表面的细小缺陷中。
3
无损检测技术基础
清除附着在试件表面上多余渗透剂，经干燥和施加显像剂后， 在黑光或白光下观察，缺陷处可分别相应地发出黄绿色的荧光 或呈现红色，用目视检验就能发现。
2.5 吸附现象
2.5.1 固体表面的吸附 当固体和液体或气体接触时，凡能把液体或气体中的某些
成分聚集到固体表面上来的现象，就是固体的吸附现象。能起 吸附作用的固体称为吸附剂，例如显象剂粉末、活性碳、硅胶、 分子筛等；被吸附在固体表面上的液体或气体称为吸附质。例 如显象过程中，显象剂粉末吸附缺陷中回渗的渗透液，显象剂 粉末是吸附剂，渗透液是吸附质。
26
无损检测技术基础 2.6 表面活性与表面活性剂
2.61 表面活性：凡能使溶剂的表面张力降低的性质。 2.6.2 表面活性剂：是这样一种物质，它在加入量很少时，能 大大将低溶剂（一般为水）表面张力或液－液界面张力，改变 体系界面状态，产生润湿、乳化、起泡及加溶等一系列作用， 从而达到实际使用的要求。
25
无损检测技术基础
2.5.3 渗透探伤中的吸附现象 显像过程中显像剂粉末吸附从缺陷中回渗的渗透液，从而
形成缺陷显示。此吸附现象属于固体表面（固－液界面）的吸 附，显像剂粉末是吸附剂，回渗的渗透液是吸附质。显象剂粉 末越细，比表面越大，吸附量越多，缺陷显示越清晰。另外， 由于吸附为放热过程，如果显像剂中含有常温下易挥发的溶剂， 当溶剂在显像表面迅速挥发时，能大量吸热，从而促进了显像 剂粉末对缺陷中回渗的渗透液的吸附，加快并加剧了吸附显像， 可提高显像灵敏度。
10
无损检测技术基础
2.2 表面张力和表面张力系数
作用在液体表面而使液体表面收缩并趋于最小表面积的 力， 称为液体的表面张力。渗透液的表面张力是判定其是否 具有高的渗透能力的两个最重要的性能之一。表面张力产生 的原因是因液体分子之间客观存在着强烈的吸引力，由于这 个力的作用， 液体分子才进行结合，成为液态整体。在液体 内部对于每一个分子来讲，它所受的力是平衡的，即合力为 零。
无损检测技术基础
渗透检测技术
1、基础知识 2、检测原理 3、关键技术 4、应用举例 5、研究进展和热点
无损检测技术基础
1、基础知识
1.1 定义
渗透检测(penetration testing,缩写符号为PT），又称 渗透探伤，是一种以毛细作用原理为基础用于检测 非疏孔性金属和非金属试件表面开口缺陷的无损检 测方法，属于无损检测五大常规方法之一。
11
无损检测技术基础
而处于表面层上的分子，上部受气体分子的吸引，下部 受液体分子的吸引， 由于气体分子的浓度远小于液体分子的 浓度，因此表面层上的分子所受下边液体的引力大于上边气 体的引力，合力不为零， 方向指向液体内部。这个合力，就 是所说的表面张力。它总是力图使液体表面积收缩到可能达 到的最小程度，而球的表面积是最小的。表面张力的大小可 表示为：
22
无损检测技术基础
2.显像与毛细作用 显像过程中，渗透液从缺陷中回渗到显象剂中形成缺陷显示
痕迹，也是由于毛细作用。 显像剂通常有两个基本功能：
（1）吸附足量的从缺陷中回渗到工件表面的渗透剂； （2）通过毛细作用将渗透剂在工件表面横向扩展，放大缺陷显 示提供一个可观察的背景。
23
无损检测技术基础
13
无损检测技术基础
表面过剩自由能 表面过剩自由能是单位面积表面分子的自由能与单位面
积内部分子的自由能的差值。 表面张力系数是单位液体方面的过剩自由能，常称为表
面过剩自由能，它是将液体表面扩大（缩小）单位面积， 表面张力所作的功。
14
无损检测技术基础
界面张力与界面能 正如液体的自由表面具有表面张力与表面能一样，
7
无损检测技术基础
1.3 渗透检测的优缺点
局限性：
（1）只能检出试件开口于表面的缺陷，不能显示缺陷的深
度及缺陷内部的形状和大小；
（2）无法或难以检查多孔的材料，表面粗糙时，也会使试