Transcript NDI0924

非破壞性檢測實習
NonDestructive Testing
第二章液滲檢測(PT)
1
大 綱
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簡介
檢測原理
檢測設備
檢測程序
實作實習
2
液 滲 檢 測 簡 介
利用滲透劑藉著毛細作用(capillary action)來
進行。也就是藉著表面張力、附著力、內聚力等
性質使液滲材料進入試片開口間斷的方法。
優點
缺點
 簡便
 便宜
 表面缺陷
 非多孔材料
 彈性大
 環境限制
安全防護
 試件清理複雜
 靈敏度高
物料維護
重檢困難
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液滲檢測原理
1.滲透原理
液滲檢測(PT)是針對非多孔性固體材料，
利用液體毛細作用檢測開口至表面間斷
的非破壞檢測方法。
名詞說明
濕潤作用
開口的毛細管
封閉的毛細管
4
滲 透 原 理
名 詞 解 釋
內聚力 ： 液體內部分子間的凝聚力量
表面張力： 液體分子之間的內聚力
附著力 ： 液體--固體分子間的聚合力量
潤濕現象：液體分子間的內聚力和液體--固體
分子間的附著力平衡的現象
接觸角θ： 液體—固體表面夾角
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滲
透
原
理
潤 濕 現
象
6
滲 透 原 理
開 口 毛
細
向下力Fd =  r2 h  g
向上力Fu = (T cos) (2  r)
力平衡時 Fd = Fu
 r2 h  g = (T cos) (2  r)
h = 2 T cos / g  r
h：上升液體柱高度；
T：表面張力； ：接觸角；
g：重力加速度；：液體密度
r：毛細管徑
7
滲 透 原 理
封 口 毛
細
h = 2 T cos / g  r
影響滲透效果的因素
裂痕寬度
潤濕能力
表面張力
8
顯 像 原 理
顯像劑是細小絨毛狀的粉末，施加在試件表面後，形成類
似海棉組織的薄層，產生細小的毛細作用，將試件間斷中
殘留的滲透液吸出，並在顯像劑上擴散放大，直到毛細作
用平衡。
9
液 滲 檢 測 種 類
10
液 滲 檢 測 設 備
攜帶式裝備
11
液 滲 檢 測 設 備
固定式裝備
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液 滲 檢 測 設 備
附屬裝備
黑光係波長3200Å～4000Å的紫外光，過濾
2500Å對生物有害的紫外光，螢光液滲檢測
時，螢光經黑光照射後大多呈現黃綠色或
是綠色 。
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液 滲 檢 測 物 料
液滲檢測物料
清潔劑
滲透劑：螢光、色比、複合
乳化劑：水性、油性
顯像劑：1.乾式
2.濕式：水溶性、水懸浮、油性
3. 膠膜
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液 滲 檢 測 物 料
液滲物料管制
檢測條件改變、補充新液、揮發污染、到使用期限
靈敏度
清洗度
螢光亮度
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液 滲 檢 測 物 料
靈
敏
度
用以比較檢測環境或檢測物料對缺陷的檢出能力
1.取校對試片
2.一半施加待檢物料(或待檢條件)
3.另一半施加標準物料(條件)
4.比較校對試片兩邊對缺陷檢出能力
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液 滲 檢 測 物 料
清
洗
度
1.取玻璃試片或鋼試片兩塊
2.一塊以待檢物料滲透水洗
3.另一塊以標準物料滲透水洗
4.比較兩塊試片滲透液殘留情形
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液 滲 檢 測 物 料
螢 光 亮 度
檢驗滲透液的螢光亮度。
1.欲試驗的滲透液和標準滲透液分別用高揮發溶劑(例如：
二氯甲烷)稀釋，5cc滲透液稀釋成50cc。
2.取適當大小試紙，五張浸入欲試驗稀釋滲透液，六張浸
入標準稀釋滲透液。
3.取出後滴流風乾。再放入107℃爐內烘乾5分鐘。
4.一張浸入標準液的試紙做螢光測定儀的設定，
5. 用螢光測定儀分別測定各試紙螢光亮度值，5值平均。
6.比較兩滲透稀釋液值，若試驗亮度低於標準亮度85%，
即表示需更換滲透液。
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液 滲 檢 測 程序
前清理
滲
透
後處理
重
檢
清
潔
水洗式
顯
像
檢
視
19
液 滲 檢 測 程序
後乳化式
前清理
滲
透
乳
化
後處理
重
檢
乳化作用
清
潔
顯
像
檢
視
20
液 滲 檢 測 程序
溶劑式
前清理
滲
透
清
潔
後處理
重
檢
顯
像
檢
視
21
液 滲 檢 測 程序
前清理
清除試件表面的油漆、鍍層、碳化物、油脂、灰塵、
銹蝕、水份…等
機械法
：研磨法、噴砂、鋼刷
高壓水洗或蒸氣清洗
超音波洗淨
化學法
溶劑法
：鹼洗法、酸洗、鹽浴法
：蒸汽去脂、溶劑擦拭法
前清理 滲透
乳化
清潔
顯像 檢視 後處理 重檢
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液 滲 檢 測 程序
滲
透
施加方式：浸入法(immersion)、噴灑法(spraying)、
流注法(pouring)、塗刷法(brushing)等方式。
特殊施加方法：加壓滲透、減壓滲透、震動滲透。
滲透時間：滲透時間又稱做駐留時間(dwell time)包
括施加及滴流時間。
工作溫度：液滲作業溫度應保持在16℃~52℃之間，超
過此溫度範圍檢驗時應另訂特別程序。
前清理 滲透
乳化
清潔
顯像 檢視 後處理 重檢
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液 滲 檢 測 程序
乳
化
乳化劑(emulsifier)與油性滲透液接觸，透過擴
散或取代作用使滲透液自試件表面分離而易於用
水清洗
 油性乳化劑：藉擴散作用將乳化層散佈到滲透液
上 ，乳化時間2分鐘以內 。
 水性乳化劑：藉清潔劑取代試件表面滲透液的作
用 ，乳化時間5分鐘以內 。
 乳化方式：可用噴灑或浸入方式，不宜採用塗刷，
乳化劑施加愈快愈好
前清理 滲透
乳化
清潔
顯像 檢視 後處理 重檢
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液 滲 檢 測 程序
清
潔
水洗與後乳化式：清洗水壓不超過50
psi (3.5 Kg /
cm2)，平均水壓約為30 psi (2.1Kg / cm2)。清洗水溫範
圍在16℃到43℃之間為宜。通常在15秒至2分鐘之間 。
溶劑式：用溶劑溶解滲透液
乾燥：
。
• 乾式或非水性濕式顯像劑，可用自然乾燥或溫空
氣乾燥。
•溶劑式滲透檢測時採用正常蒸發、擦拭或強力通風。
檢視：不得有螢光反應或紅色滲透液。
前清理 滲透
乳化
清潔
顯像 檢視 後處理 重檢
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液 滲 檢 測 程序
顯
像
螢光液滲檢測可用濕式或乾式顯像法，色比液滲檢測大多
只採用濕式顯像劑
乾式顯像劑：施加用浸入法、球形噴罐、噴槍或靜電噴
槍等方式，不可使用塗刷法。
濕式顯像劑
•水性懸浮顯像劑 ：浸入法、流過、塗刷及噴灑方
式 。
•水溶性顯像劑：靈敏度穩定但會造成螢光減弱現象 。
•溶劑懸浮顯像劑：僅用噴灑法 ，特殊情形用塗刷法。
•膠膜顯像劑：顯像粒子加入塑膠中，並混以凡立水 。
形成塑膠薄膜，其靈敏度和鑑別力非常高。
前清理 滲透
乳化
清潔
顯像 檢視 後處理 重檢
26
液 滲 檢 測 程序
檢
視
顯像後便需立即進行檢視，顯示檢視作業為顯像噴
灑7~30分鐘之內進行，
色比液滲法：照明充分，被檢物表面照度不得低
於500 lux。
螢光液滲法：檢視區背景亮度需低於32
lux，檢
視需5分鐘適應期，黑光燈強度在被檢物表面不得少
於1000 μW / cm2，每八小時或工作區改變時應查核。
前清理 滲透
乳化
清潔
顯像 檢視 後處理 重檢
27
液 滲 檢 測 程序
後 處 理
乾式顯像劑可用壓縮空氣吹除、清水洗淨。
水性顯像劑用清水或清潔劑，配合刷子或洗刷機清洗。
溶劑顯像劑用溶劑清洗，配合擦拭或刷子清洗。
滲透液清除可用溶劑浸入清除、蒸氣去脂或是超音波
洗淨。
前清理 滲透
乳化
清潔
顯像 檢視 後處理 重檢
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液 滲 檢 測 程序
重
檢
第一
重檢
FA
FA
FB
FC
VA
VB
VC
X
ˇ
ˇ
X
X
X
FB
X
ˇ
ˇ
X
X
X
FC
X
ˇ
ˇ
X
X
X
VA
X
ˇ
ˇ
X
ˇ
ˇ
VB
X
ˇ
ˇ
X
ˇ
ˇ
VC
X
ˇ
ˇ
X
ˇ
ˇ
ˇ：可採用之組合
前清理 滲透
X：不宜採用之組合 。
乳化
清潔
顯像 檢視 後處理 重檢
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檢 測 方 法 選 用
滲 透 液 靈 敏 度
滲透液
清洗方式
CNS代號
JIS代號
ASME
靈敏度
螢光式
水洗法
FA
FA
A-1
3
後乳化法
FB
FB
A-2
1
溶劑清除
FC
FC
A-3
2
水洗法
VA
VA
B-1
6
VB
B-2
4
VC
B-3
5
色比式
後乳化法
溶劑清除
VC
30
滲透液靈敏度 顯像劑靈敏度 滲透液選用 檢測法選用 施加法選用
檢測方法選用
靈敏度
靈敏度最差
靈敏度最佳
顯像液靈敏度
顯像方式
1.乾式顯像劑採浸入法
2.乾式顯像劑採空氣吹拂法
3.乾式顯像劑採流過法
4.乾式顯像劑採靜電吹拂法
5.水性懸浮顯像劑採浸入法
6.水溶性顯像劑採浸入法
7.水性懸浮顯像劑採噴灑法
8.水溶性顯像劑採噴灑法
9.膠膜顯像劑採噴灑法
10.溶劑懸浮顯像劑採噴灑法
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滲透液靈敏度 顯像劑靈敏度 滲透液選用 檢測法選用 施加法選用
檢 測 方 法 選 用
檢測方法
水洗式
滲透劑選用參考
後乳化式
色比式
1.靈敏度最低
2.適合大面積檢
3.適合大量檢測
1.靈敏度較水洗高
2.適合大面積檢測
螢光式
1. 螢光式中靈敏度最低
2.適合大面積檢測
3.適合大量檢測
4.適合檢測深窄的間斷
5.適合粗糙表面檢測
6.不適合重檢
7.有過度清洗的可能
1.靈敏度較水洗式高
2.適合大量檢測
3.零件含有酸或鉻成份，
不適用水洗者
4.適合檢測寬淺的間斷
5.適合不同靈敏度要求
6.適用易受汙染試件
7.適合應力腐蝕、粒間
腐蝕或研磨裂痕
溶劑清除式
1.不適合水洗清除
2.適合局部檢測
3.適合少量檢測
1.靈敏度較色比
溶劑式高
2.不適合水洗清
除
3.適合局部檢測
4.適合少量檢測
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滲透液靈敏度 顯像劑靈敏度 滲透液選用 檢測法選用 施加法選用
檢測方法選用
檢
測
情
況
大量小零件檢測
大量大零件檢測
對細小間斷能有最高靈敏度
像是刮痕等淺間斷之檢測
試件表面粗糙
有螺紋或鍵槽之零件
試件表面中等粗糙
局部檢測
設備可攜性高
不宜水和電之場合
陽極處理過之試件
需重檢
洩漏測試
較 適 合 檢 測 方
法
水洗式
後乳化式
後乳化式
後乳化
水洗式
水洗式
水洗或後乳化式
溶劑清除式
溶劑清除式
溶劑清除式
1溶劑2後乳化3水洗
溶劑清除式
水洗或後乳化
檢測法選用參考
附
註
小零件裝在籃內
大型鍛件或擠製品
指示最清晰
乳化深度可控制
後乳化式滲透液易卡在尖
角
視檢驗量和靈敏度而定
依1,2,3順序使用
最多可重複5~6次
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滲透液靈敏度 顯像劑靈敏度 滲透液選用 檢測法選用 施加法選用
檢 測 方 法 選 用
影響因素
試件尺寸
試件形狀
檢驗數量
滲
大
件
小
件
簡
單
複
雜
少
量
大
量
透 作
業
施加法選用參考
清 潔 作 業
顯 像 作 業
浸
入
×
噴
射
ˇ
壓力
罐
○
塗
刷
×
擦
拭
×
後乳
化
○
水
洗
ˇ
浸
入
×
流
過
ˇ
噴
灑
ˇ
噴
射
ˇ
ˇ
○
○
○
ˇ
○
○
ˇ
×
ˇ
ˇ
ˇ
ˇ
ˇ
ˇ
ˇ
ˇ
ˇ
○
ˇ
ˇ
○
ˇ
×
×
○
ˇ
×
×
ˇ
ˇ
○
ˇ
ˇ
ˇ
○
○
○
○
ˇ
ˇ
ˇ
○
×
×
○
ˇ
ˇ
○
×
○
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滲透液靈敏度 顯像劑靈敏度 滲透液選用 檢測法選用 施加法選用
檢測實 例
實驗項目
前清理
高碳鋼淬火裂痕檢驗
色比水洗&螢光溶劑
前清理
操作相片
操作說明
1. 用鋼刷刷去脫碳層。
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
2. 酸洗浸泡或擦拭，
氧化與脫碳層，並去
除缺 陷上的毛邊。
3.超音波酒精洗淨5分
鐘去除油脂。
4. 選擇通風處，並做
個人防護。
5. 直接噴灑清潔劑，
去除油脂。
6.以不掉纖維擦拭紙將
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清潔劑擦拭乾淨。
檢測實 例
色比水洗式
操作照片
操作說明
滲透
螢光溶劑式
操作照片
操作說明
1.直接噴灑滲透
劑。(距離約
15cm。)
1. 直接噴灑滲透劑。
(距離約5cm)
2. 保持適當滲透
時間(30分鐘)
2.保持適當滲透
時間 (7分鐘)
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檢測實 例
色比水洗式
操作照片
操作說明
1. 水龍頭不加壓
力沖洗試片，
水溫25℃，直
至紅色滲透劑
大都去除。
2.以不掉纖維擦
拭紙直接(不加
清潔劑)單方向
擦拭試件表面，
使試件表面無
殘留紅色滲透
劑。
清潔
螢光溶劑式
操作照片
操作說明
1. 以清潔劑噴在
不
掉纖維擦拭紙
上
(不可直接噴灑
在試件上)
2. 單方向擦拭試
件
表面，使試件
表
面無殘留滲透
劑。
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3. 以黑光燈檢視
檢測實 例
色比水洗式
操作照片
操作說明
1. 視需要將
試
件風乾。
2. 壓力罐先
均
勻搖晃。
3. 噴灑薄層顯
像劑(距離
約15cm，
不要重複噴
灑)
顯像
螢光溶劑式
操作照片
操作說明
1.視需要將試
件風乾。
2. 壓力罐先均勻
搖晃。
3. 噴灑薄層顯
像劑(距離約
15cm，不要
重複噴灑)
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檢測實 例
色比水洗式
操作照片
操作說明
1. 顯像後立即檢
視並紀錄。
2. 顯像後30分鐘
再次檢視並紀
錄。
3. 比較兩次顯像
條紋變化。
檢視
螢光溶劑式
操作照片
操作說明
1. 顯像後立即以黑
光燈檢視並紀錄。
2. 顯像後30分鐘再
次檢視並紀錄。
3. 比較兩次顯像條
紋變化。
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