Folyadékbehatolásos, avagy penetrációs vizsgálat
The liquid penetrant test is one of the oldest and simplest methods of materials testing, used as far back as the 19th century. In the beginning, limestone milk was used to test mainly transport equipment, such as railway components. Subsequent mixtures made using kerosene and petroleum displaced lime milk, as its use was severely limited and no minor material defects could be detected. Methods using different dyes were experimented with in the 1940s.
The fluid penetrant test is based on the capillary effect. The tracer fluid penetrates the cracks in the workpiece under test by the effect of capillary action. Therefore, this method is only suitable for the detection of surface defects, which are open defects running to the surface, but with a very good efficiency. For porous or rough materials with a rough surface, the method is of limited use. The tracer fluid that penetrates into porous materials and then leaks back out covers the entire surface, making it impossible to detect defects. In the case of coarse, rough surfaces, one of the most delicate operations is the removal of excess marking paint.
A folyadékbehatolásos vizsgálat lényege
A jelzőfolyadékot felvisszük a vizsgálandó tárgy felületére, ahol az beszivárog a folytonossági hibákba. Egy idő után a jelzőfolyadékot alaposan letöröljük, és egy abszorbens előhívó anyagot viszünk a felületre. Ez itatóspapírként működve „kiszívja” a felületre a hibákban összegyűlt jelzőfolyadékot, így a hibaindikációk jól láthatók lesznek a vizsgált darab felületén.
Elvileg minden folyadék képes behatolni bizonyos méretű repedésekbe, az anyagvizsgálat célja azonban az, hogy a szabad szemmel nem látható folytonossági hibákat is feltárjuk. Ezért szükséges, hogy a jelzőfolyadék felületi feszültsége minél kisebb legyen, és nagy kontraszt legyen a jelzőfolyadék és az előhívó szer között a jól láthatóság biztosítása végett.
A jelzőfolyadékok ezért alapvetően két típusba sorolhatók:
- típus – fluoreszkáló jelzőfolyadékok: UV fény hatására látható indikációt hoznak létre
- típus – színkontrasztos (látható) jelzőfolyadékok: többnyire szudánvörös festéket tartalmaznak, amely nagy kontrasztot biztosít a fehér színű előhívóval szemben.
It can be argued that fluorescent penetrant testing provides more sensitive flaw detection than contrast, but the latter has the advantage of not requiring a darkened work area and UV lamp testing.
There is also magneto-fluorescence, which is a combination of magnetic crack detection and fluorescent tracer, and fluorescent colour contrast tracer - not discussed here.
The popularity of penetrant testing can be attributed to two main factors: its relative ease of use and flexibility. Almost any material can be tested using this method, provided that its surface is not extremely rough or porous, including metals, glass, ceramics, rubber and plastics.
A penetrációs vizsgálat lépései
The exact procedure for fluid penetrant testing depends on a number of factors, such as the quality of the penetrantion materials used, the size and material of the defects to be detected, and the external conditions of the test, such as temperature. However, the general steps can be summarised as follows:
1. Surface preparation
In all cases, the test starts with the preparation of the surface of the object to be tested. The surface must be free of oil, grease and water. The test piece shall be cleaned of all dirt, paint, laitance, rust, etc. which may obscure defects or prevent the penetration of the tracer fluid. A wet surface also interferes with good flaw detection, so the surface must be completely dry. Various grit cleaning methods are not recommended as they can clog minor defects on the surface.
2. Application of the tracer
The tracer (penetrating fluid, penetrating chemical) can be applied to the surface by several methods. For large-scale industrial applications, for serial tests, for full surface tests, the products to be tested are immersed in tubs of penetrating agent or applied by spray gun. For targeted, localised testing, the test agent is typically applied by brush, less frequently by spray.
Minden gyártó feltünteti a termékén a behatolási időt, ami függ persze a vizsgálandó tárgy anyagától, a hibák méretétől és típusától is. Átlagosan legalább 10 perc a behatolási idő, de akár egy óráig is eltarthat – a hibakimutatás szempontjából nem árt a hosszabb idő kivárása. Gyakran egyéni kísérletezéssel állapítjuk meg az ideális behatolási időt. Minél kisebb a hibák mérete, annál hosszabb legyen a behatolás ideje. A behatolási idő alatt semmilyen műveletet nem kell végezni a vizsgált darabbal, tehát felügyeletet sem igényel.
A behatolószereket érzékenység/kimutathatóság alapján is osztályozzák. Az öt érzékenységi szint:
½ - Ultra low sensitivity level
1 - Low sensitivity level
2 - Medium sensitivity level
3 - High sensitivity level
4 - Ultra high sensitivity level
3. Removing excess tracer fluid
This is the most delicate step of the process, because excess tracer fluid must be removed from the surface without removing it from the defects. Depending on the penetrating system used, this step may involve cleaning with a solvent, direct rinsing with water, or first treating the part with an emulsifier and then rinsing with water.
A Control Labornál oldószeres rendszert használunk. A jelzőfolyadékot oldószerrel átitatott, szálmentes, jó nedvszívó képességű ronggyal alaposan el kell távolítani a felületről. A folyamatot többször meg kell ismételni újabb, tiszta ronggyal – hiába nem látható már a jelzőanyag, az még ott van. Gyakorlatlan felhasználók gyakran esnek abba a hibába, hogy nem tisztítják le elég alaposan a felületet, ezért az előhívásnál értékelhetetlen, hamis hibaindikációkat generálnak. Bonyolult formájú daraboknál a jelzőfolyadék letisztítása nehézkesebb. Gyakorlott anyagvizsgáló meg tudja különböztetni a hamis indikációt a valóditól ilyen esetben is.
A behatoló anyagokat felesleges behatolószer eltávolítására használt módszer szerint is osztályozzák:
A - water-soluble: removed by plain water rinsing
B - lipophilic emulsifier: removed by oil-based emulsifier
C - solvent-based
D - hydrophilic emulsifier: removed by water-soluble emulsifier
4. Developing
The developer is applied to the test specimen, which has been thoroughly cleaned of tracer fluid. These are also available in different forms, there are dry powders and wet developers. The most common and convenient solution is to use a penetration system containing the cleaner and developer in spray form. The developer spray should be applied evenly to the object from a distance of about 20-25 cm without dripping. Spray developers dry very quickly, in a maximum of one to two minutes. After a few more minutes, failure indications will be clearly visible. Here again, the smaller the defects you want to detect, the longer the development time you need.
It is up to the customer whether he wants the piece to be cleaned from the developer after penetration.
A penetrálószerek veszélyes vegyi anyagok, ezért alapvető a megfelelő munkavédelmi előírások betartása és védőeszközök (pl. maszk) használata.
Fontos, hogy azonos (kompatibilis) vizsgálószereket használjunk! A különböző rendszerek vegyítése rontja a hibakimutatás hatékonyságát. Szabvány szerint a jelzőfolyadék és a felesleges jelzőfolyadékot eltávolító szer származzon egy gyártótól!
Az előhívókat anyaguk szerint hat szabványos fejlesztői kategóriába sorolják:
a - dry powder
b - water-soluble
c - water-suspendable
d - non-aqueous type 1: fluorescent (solvent-based)
e - non-aqueous type 2: visible dye (solvent-based)
f - special applications
Hőmérséklet
The temperature of the penetrant and the component under test is essential for fluid penetrant testing. The literature most often recommends temperatures between 5 and 50°C for optimal results. Too low a temperature is particularly critical, as water can condense or even freeze into the defects, rendering the defect detection ineffective. Special test equipment is used for conditions other than the recommended temperature.
A folyadékbehatolásos vizsgálat előnyei
- Nagy érzékenység (kis anyagfolytonossági hibák is észlelhetők)
- Sokféle anyag vizsgálata (fémes és nemfémes, mágneses és nem mágneses, vezetőképes és nem vezető anyagok)
- Nagy felületek és mennyiségek gyors ellenőrzése
- Bonyolult formájú alkatrészek vizsgálata
- A hibaindikációk a darab felületén szabad szemmel is jól láthatók
- Hordozható rendszer (a vizsgálószerek aeroszolos spraykben is kaphatók)
- Viszonylag alacsony költség (az anyagok és a hozzájuk tartozó berendezések viszonylag olcsók)
Hátrányok
- Csak felületi (felületre kifutó) hibák észlelhetők
- Csak nem porózus felületű anyagok vizsgálatára alkalmas
- Nagy előkészítést igényel a felület megtisztítása, mivel a szennyeződések elfedhetik a hibákat
- A felület érdessége befolyásolhatja az vizsgálat érzékenységét
- A penetrálószerek egészségre ártalmas vegyi anyagok, használatuk körültekintést igényel