一种无色渗透检测新技术

(上海材料研究所 上海市工程材料应用评价重点实验室，上海 200437)

渗透检测是无损检测的一种方法，分为着色渗透检测和荧光渗透检测。无论是着色渗透检测，还是荧光渗透检测，都需要使用渗透剂、去除剂和显像剂等渗透检测用材料。渗透检测方法通常有渗透、去除、显像、观察、后清洗和防护等操作步骤。着色渗透检测的显示需要在强白光的照射下进行观察，而荧光渗透检测的显示则需要在紫外线的照射下进行观察。着色渗透检测使用的渗透剂是着色渗透剂，即在渗透剂中添加有红色染料。荧光渗透检测使用的是荧光渗透剂，即在渗透剂中添加有荧光染料。由于渗透剂含有染料，所以大多数实施过渗透检测的材料或产品都要进行后清洗，因为大多数产品是不允许沾染染料的。

新型的无色渗透检测，是一种不同于着色渗透检测和荧光渗透检测、也不同于历史上早期出现过的未加染料而直接使用煤油进行渗透检测的技术，该新技术是基于一种新开发的不含染料的无色透明的渗透剂的应用[1]，由于其使用的是一种无色透明的渗透剂，因此无色渗透检测的过程比较简单，只需渗透、观察两个操作过程即可，免去了去除、显像、甚至是后清洗等操作过程。

为了验证无色渗透检测的有效性，2012年笔者申请了上海市科委专项，对该新技术进行了试验验证和研究。

1 研究目标和方案

1.1 研究目标

了解无色渗透检测方法的适用性和局限性，完善无色渗透检测方法的检测工艺，提出零部件表面无色渗透检测方法的行业标准草案。

1.2 研究方案

制定研究方案和步骤如下：

(1) 配制无色渗透剂；

(2) 制作和收集各种试件；

(3) 无色渗透检测试验；

(4) 无色渗透检测与着色渗透检测对比试验；

(5) 确定无色渗透检测工艺；

(6) 无色渗透检测机理研究。

2 试验准备

2.1 配制渗透剂

配制了SMG-OI-a型无色渗透剂。

2.2 制作和收集各种试件

2.2.1 材料选择

任何一种检测方法和技术，都有其各自的适用性和局限性。而全面了解和确定其适用性和局限性，需要对各种可能的情况进行试验和研究，因此如何合理选样使得其具有代表性，是试验有效性的关键。

对于陶瓷，选择了若干种典型材料，比如95瓷、99瓷、锂硅酸盐、镁硅酸盐、氧化锆等，制作了若干种典型形状，比如条、片、环等多种形状的陶瓷件，尽可能有代表性地覆盖到常见的材料和零部件形状。

对于金属，选择了合金、不锈钢等典型金属材料，制作了焊接件、锻件、管角焊缝、气门、叶片等常见零部件。

通过尽可能地选用和制作具有代表性的材料和零部件，并以此作为试验的试件，解决了试验对象的广泛性问题和试验结果的代表性问题。

2.2.2 缺欠设计

任何一种检测方法和技术，在其各自的适用范围内实施应用时，也有其各自的检测能力和检测灵敏度。而全面了解和确定其检测能力和检测灵敏度，需要对各种可能的情况进行试验和研究，因此合理制作试件使得其具有代表性，是试验的关键因素。

为此，在选定的材料和零部件的基础上，加工了一些典型的缺欠，比如划痕、孔洞、磨损、裂纹等等。

通过尽可能地加工制作具有代表性的各种缺欠，并以此作为试验的试件，解决了试验对象的广泛性问题和试验结果的代表性问题。

2.2.3 试件制作和收集

根据上述特征，制作表面含有不同缺欠的各种渗透检测用试件。

制作和收集了各种类型的陶瓷试件和金属试件各50多件。

3 试验和研究

3.1 无色渗透检测试验

使用SMG-OI-a型无色渗透剂，对准备好的各种陶瓷试件和金属试件反复多次实施无色渗透检测试验，以了解和取得在不同材料和形状的试件上应用无色渗透检测的效果。

部分试件的试验结果如图1～6所示。

图1 陶瓷试件(99瓷耐磨条)的无色渗透检测试验结果

图2 陶瓷试件(95瓷片)的无色渗透检测试验结果

图3 陶瓷试件(氧化锆耐磨件)的无色渗透检测试验结果

图4 陶瓷试件(99耐磨瓷条)的无色渗透检测试验结果

图5 高纯99瓷环3#试件的无色渗透检测试验结果(划痕)

图6 合金锻件105#试件的无色渗透检测试验结果(裂纹)

3.2 对比试验

使用SMG-OI-a型无色渗透剂和SMG-PT-6型着色渗透剂，对做过无色渗透检测试验的金属试件再实施常规的着色渗透检测(陶瓷产品不适宜实施着色渗透检测)，以对比和取得在不同材料和形状的试件上应用无色渗透检测和着色渗透检测的差别。

部分试件的无色渗透检测与着色渗透检测对比试验结果如图7～10所示。

图7 5点式镀铬试块的对比试验结果

图8 金属试件(不锈钢焊管)的对比试验结果

图9 金属试件(硬质合金刀具)的对比试验结果

图10 铸件的对比试验结果

3.3 研究分析

根据一系列的试验结果，从以下几个方面进行了分析： (1) 研究无色渗透检测方法的适用性和局限性；

(2) 研究无色渗透检测方法的检测能力和检测灵敏度；

(3) 研究无色渗透检测方法与着色渗透检测方法的异同；

(4) 研究和确定相关零部件表面无色渗透检测方法的检测工艺；

(5) 研究和确定零部件表面无色渗透检测方法标准的编写原则和方案。

姥爷出生于1946年，在晋东南的一个小村庄里。在农村，几乎每家每户都留有一些古时候的铜钱，所以孩子们经常玩一种“跌面儿”的游戏。姥爷也常常拿三枚铜钱出去和小伙伴玩。按规矩，孩子们将三枚铜钱面朝上置于掌心，抛到地上。谁的三枚币全为面朝上，谁就是赢家；反之，谁的三枚币全是背朝上，谁就输了；若两人都是两背一面或两面一背，则是平局。在那个物质极具匮乏的年代，能拿上铜钱和朋友玩一个这样简单的游戏，也意味着巨大的乐趣。

通过试验和研究分析，得出了以下结果：

无色渗透检测方法适合于检测表面光亮的零部件，对线型、面型缺欠的检测灵敏度较高。最高检测灵敏度可达到标准JB/T 7523-2010《无损检测渗透检测用材料》规定的高灵敏度等级。

通过试验和研究，确定了适用的检测工艺，并在检测工艺的基础上，撰写了发明专利文案和标准草案。

3.4 研究成果

3.4.1 提出发明专利

2014年1月10日提出了发明专利申请，2016年1月6日发明专利授权[2]。

该专利详细地描述了无色渗透检测工艺。

3.4.2 提出行业标准

2012年提出了行业标准的立项申请，2014年完成标准审查和报批，2017年4月12日批准发布[3]。

由于该标准涉及专利，因此报批后的批准程序极为繁琐和苛刻。经过层层审核，其终于批准发布了。这是工业和信息化部批准发布的第一项涉及专

利的标准。

该标准阐述了无色渗透检测的机理、适用范围和局限性。

4 结语

无色渗透检测方法是一种全新开发的无损检测技术，与传统的着色渗透检测和荧光渗透检测方法有很大不同。传统的着色和荧光渗透检测方法通常需要经过渗透、去除、显像、观察等步骤，最后还要做清洗处理。无色渗透检测方法只需渗透、观察两个主要步骤，不仅操作更简单和快捷，而且省却了去除剂和显像剂，降低了检测成本。传统的着色渗透剂使用的是红色染料，荧光渗透剂使用的是荧光染料，所以污染性较大。而无色渗透检测方法采用的是无色渗透剂，不使用任何染料，所以污染性很低。

无色渗透检测方法所使用的渗透剂，不仅无色，而且无味、非油性和易溶于水，与油基渗透剂相比，不仅检测灵敏度更高，也更加无味、无毒、容易清除和可以直接排放。所以，无色渗透检测适合于环保要求高或者通风不良等场合使用，也适合于需要又难以清除沾染红色或荧光染料的材料和零部件的表面检测。当然，无色渗透检测也有其自身的局限性，例如由于没有不同颜色的反差比对，对显示的观察和拍照记录相对困难，尤其是对于粗糙或暗的表面来说更显困难，因而此技术不可能取代着色渗透检测和荧光渗透检测以及任何一种无损检测技术，只是无损检测的一种补充技术，可以在其自身的适用范围内适度使用和有效应用。

无色渗透检测方法不仅操作方便，而且检测成本低，对环境无污染，是无损检测各种方法和技术中具有较高性价比的检测技术，是一种值得推广的新技术。

[1] 归锦华,陈宏伟.无色透明渗透剂：中国，CN201110006387.8[P]. 2014-09-10.

[2] 上海材料研究所.一种无色渗透检测方法：中国，CN201410012493.0[P].2016-01-16.

[3] JB/T 12465-2017 无损检测 零部件表面无色渗透检测方法[S].