零件熒光滲透檢測典型顯示實例分析

摘" 要：零件經(jīng)熒光滲透檢測時，表面常呈現(xiàn)各種形態(tài)的熒光顯示。這些顯示是由在役使用、加工成型及表面處理等多種因素形成的。為使零件在熒光滲透檢測中結(jié)果可靠，該文對在役的零件受力及服役情況進行分析，并對零件的熒光顯示特征總結(jié)，淺談熒光滲透檢測技術(shù)在零件檢測上的應(yīng)用，有利于產(chǎn)品熒光滲透檢測技術(shù)的提升。在實際檢測中，往往需要操作人員對熒光顯示特征有清晰的認識和辨別的能力，因此操作人員對熒光顯示的判斷與分析在熒光滲透檢測中起著至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：熒光滲透；金屬；無損檢測；表面處理；疲勞損傷

中圖分類號：V250.2" " " 文獻標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）28-0149-04

Abstract： Various forms of fluorescent display are often present on the surface of parts during fluorescent penetrant testing. These display are formed by various factors such as in-service use， raw material processing and surface treatment. In order to make the results of alloy parts reliable in fluorescent penetrant testing， this paper analyzes the stress and service conditions of alloy parts in service， and summarizes the fluorescence display characteristics of alloy， as well as the application of fluorescent penetrant testing technology in alloy， there by conductive to the improvement of fluorescent penetrant testing technology for alloy products. In actual testing， operators are often required to have a clear understanding and discrimination of fluorescent display features， therefore， the correct judgment and analysis of the fluorescent display by the operator plays a vital role in the fluorescent penetrant testing.

Keywords： luorescent penetrant testing; alloy; non-destructive testing; surface treatment; fatigue damage

零件上細小的缺陷可能造成重大事故，因此表面缺陷的檢測尤為重要。滲透檢測是利用毛細現(xiàn)象檢查材料表面缺陷的無損檢測方法，不受被檢測物體組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分限制[1]。滲透檢測對有一定深寬比的缺陷，如對開口細而深的裂紋有很高的檢測靈敏度，不受缺陷方向、位置等局限，且缺陷顯示直觀易判斷，廣泛應(yīng)用于航空制件的表面檢測，作為金屬表面開口性缺陷最有效的無損檢測方法之一，熒光滲透檢測對確保零件質(zhì)量具有重要意義。零件熒光滲透探傷具有3個顯著特點：一是缺陷的性質(zhì)主要為疲勞裂紋；二是被檢表面往往存在一定的腐蝕產(chǎn)物、油污、高溫積碳等，對熒光滲透探傷前的預(yù)處理要求較高；三是部分鑄造鋁合金表面存在疏松、夾雜、針孔等原材料缺陷。在實際檢測中，根據(jù)大量的熒光顯示數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，熒光顯示的形狀、尺寸、分布狀態(tài)可分為連續(xù)線狀顯示、斷續(xù)線狀顯示、圓形顯示、密集性顯示及分散顯示。依據(jù)熒光顯示產(chǎn)生的原因和顯示類型又可分為真實顯示、不相關(guān)顯示、虛假顯示，其中真實顯示是指由缺陷或不連續(xù)引起的顯示；不相關(guān)顯示是由于工件的機加面、零件結(jié)構(gòu)外形或者劃痕、刻痕毛刺等缺陷所引起的；虛假顯示是由清洗不到位或是污染物所致[2]。熒光滲透檢測中得到的顯示是缺陷或不連續(xù)存在的依據(jù)，但并非所有的顯示都是缺陷或不連續(xù)引起的，因此在實際檢測過程中，需要對觀察到的顯示進行具體分析，確認這些顯示產(chǎn)生的原因。本研究對零件進行熒光滲透檢測，淺析熒光典型顯示特征。

1" 熒光滲透檢測方法及參數(shù)

本文采用江蘇迅達的XD-2半自動化熒光檢測線對零件進行熒光滲透檢測，如圖1所示。依據(jù)GJB 2367A—2005《滲透檢驗》標(biāo)準(zhǔn)，選擇水洗型熒光滲透工藝方法對零件進行處理。預(yù)處理過程中，將零件放入超聲波清洗水槽中進行清洗，并使用超聲波水基清洗劑DECLEAN282對零件表面進行清洗，清洗時間為10 min；滲透過程中，采用3種靈敏度分別為ZY22、ZY31、ZL60D的滲透液對零件進行浸涂滲透，在室溫20 ℃的條件下，對零件持續(xù)滲透15 min。滲透時采用專用的工裝以防止零件互相接觸；清洗時采用專用的噴頭噴水法對零件表面的滲透劑進行沖洗，射束與被檢工件夾角為30°，水溫20 ℃；干燥階段采用烘干箱對零件進行干燥，干燥溫度為56 ℃，干燥時間為8 min；采用D-10F顯像粉對零件進行噴粉顯像，等待顯像劑將缺陷處的熒光滲透液吸附至零件表面，產(chǎn)生清晰可見的熒光顯示；將顯像后的零件置于暗室中觀察。

2" 熒光滲透檢測典型顯示實例

2.1" 在役零件的裂紋的熒光顯示

在役零件在重復(fù)載荷作用下經(jīng)常因疲勞而產(chǎn)生裂紋，最終導(dǎo)致疲勞破壞[3]。對在役使用的零件進行熒光滲透探傷時，分析缺陷時必須考慮該零件的服役過程，由于特定環(huán)境下經(jīng)受特定的工作載荷，可能產(chǎn)生的服役過程缺陷不同。疲勞裂紋是在役使用的零件最常見的缺陷，常發(fā)現(xiàn)于零件表面，其危害性最嚴(yán)重，通常疲勞裂紋基本都發(fā)生在應(yīng)力集中的區(qū)域，如通孔邊緣、螺栓根部和螺紋底部、R角根部，其熒光滲透顯示特征一般呈現(xiàn)連續(xù)的線狀或斷續(xù)的線狀，熒光顯示隨著裂紋延伸方向逐漸變細，部分區(qū)域會因為裂口較大，熒光滲透液彌散開來，如圖1所示。

2.2" 原材料缺陷的熒光顯示

鑄造件中最常見的缺陷主要是裂紋、氣孔、疏松等，其熒光滲透顯示特征各有特點。疏松缺陷為鑄造件中常見的一種缺陷，經(jīng)過熒光液滲透后熒光顯示特征為彌散狀的黃綠色圓點形態(tài)；鑄造氣孔常分布于鑄件表面或近表面，由于鑄件在凝固時氣體未能及時排出，所以在鑄件內(nèi)部形成梨形或球形狀的缺陷，氣孔的熒光顯示特征為呈圓形或橢圓形熒光亮點顯示，呈現(xiàn)密集型顯示，由于一些氣孔較大或者較為密集，熒光滲透液會彌散至氣孔周圍從而導(dǎo)致熒光顯示呈片狀的黃綠色顯示；鑄造裂紋是由于鑄造金屬液在凝固過程中相鄰區(qū)域冷卻速度不同而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，由內(nèi)應(yīng)力作用而產(chǎn)生的缺陷，鑄造裂紋的熒光顯示特征為短小的黃綠色線型顯示，尤其容易分布在零件的厚薄不均勻區(qū)域或者是變截面區(qū)域，如圖2所示。

2.3" 焊接部位的熒光顯示

在焊接零件中，主要存在未焊透、未熔合、焊接裂紋和焊接氣孔等缺陷。本文中焊接方式以釬焊為主，焊接材料為LF3。在焊接過程中，焊件的母材與母材之間未被電弧熔化焊合而留下的空隙稱為未焊透，熒光滲透檢測僅能發(fā)現(xiàn)單面焊的根部未焊透[2]。焊接裂紋一般呈現(xiàn)2種顯示特征，一種是火口裂紋呈星狀的黃綠色線條，有時會因為熒光滲透液回滲較多而使顯示擴展呈現(xiàn)圓形；另一種是中部稍寬兩端尖細呈直線狀的黃綠色線條。填充金屬和母材之間或填充金屬與填充金屬之間沒有熔合在一起稱為未熔合，未熔合一般為焊縫邊緣的直線狀或橢圓形線條狀的黃綠色條形熒光顯示特征；焊接氣孔的形成原因是溶解于母材或焊條藥皮中的氣體未能逸散，焊接氣孔的熒光顯示特征與鑄造氣孔的熒光顯示特征相似，如圖3所示。

2.4" 刻痕、刀痕的熒光顯示

機械加工是零件從毛坯料到成品的過程中必不可少的一個流程，由于部分零件在機械加工中所產(chǎn)生的機加刀痕或刻痕有很大的深寬比，在毛細作用下，熒光滲透液滲入其中，從而產(chǎn)生熒光顯示。機加刀痕或刻痕通常為寬而平的黃綠色線性顯示，兩端圓潤且不尖細，呈有規(guī)律的線條排列，與機械加工方向流線一致且間距大致相等，如圖4所示。

2.5" 表面覆蓋層的熒光顯示

當(dāng)零件未能完全除去漆層時，零件表面剩下的漆層與零件基體形成有層次的間隙，在熒光滲透的過程中形成點狀或片狀的黃綠色顯示。部分零件在拆解后表面帶有密封膠層，由于大多數(shù)膠層為有機化合物，在滲透液滲入之后，膠層極易吸附熒光滲透液，在清洗滲透液的階段中，無法完全清洗去除，在顯像階段黑光燈下零件表層會形成全面的黃綠色顯示，如圖5所示。

2.6" 表面處理工藝的熒光顯示

常見金屬制件表面電鍍工藝主要起到了3種作用：一是美觀作用，電鍍能做出美觀的表面效果，起到裝飾作用；二是保護作用，電鍍可以有效提高被鍍物的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，增加硬度、耐用性，以及被鍍物的抗腐蝕性；三是功能作用，在零件維修時，電鍍通常用于打磨后零件的修補及尺寸的恢復(fù)。鋁合金的鍍鎘表面極易出現(xiàn)鍍層氧化，在熒光滲透檢測中，鍍鎘表面呈現(xiàn)大面積的黃綠色花斑狀顯示，陽極化是一種物理化學(xué)表面處理方法，其原理是鋁合金作為電化學(xué)電池陽極進行表面處理，以提高鋁合金制件的表面耐磨、抗氧化等性能[4]。當(dāng)陽極化表面的零件進行熒光滲透時，呈現(xiàn)表面全覆蓋的黃綠色顯示，如圖6所示。

3" 結(jié)束語

目前，熒光滲透檢測已廣泛應(yīng)用于航空制造領(lǐng)域，是評價工程材料、零部件和產(chǎn)品的完整性和連續(xù)性的重要手段[5]。本研究通過收集實際熒光滲透檢測中的典型圖片對熒光滲透后的典型顯示實例進行分析。在熒光滲透檢測時，除了真實的相關(guān)顯示外，零件表面也同樣會存在非相關(guān)顯示和偽顯示。非相關(guān)顯示與偽顯示形成原因復(fù)雜，顯示特征多樣，常與零件表面狀態(tài)及產(chǎn)生熒光顯示的部位形態(tài)有關(guān)，零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，非相關(guān)顯示與偽顯示常因為客觀原因存在且不可避免，從而在一定程度下會影響操作人員對缺陷的判斷。在對熒光顯示的判斷階段，除了從顯示形態(tài)特征、大小、亮度背景等方面判斷外，也應(yīng)從零件的材料、成型工藝、處理工藝和應(yīng)用場景等方面考慮其產(chǎn)生熒光顯示的原因，某一個零件中會產(chǎn)生多種類型的熒光顯示，某一類熒光顯示也往往可能是多種原因作用的結(jié)果，因此檢測人員的經(jīng)驗在熒光顯示的判斷中起重要作用。并且由于零件自身的工藝特點，探傷的工序設(shè)計顯得尤為重要，必要時也可采用其他方法對熒光探傷結(jié)果進行驗證。

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