渗透检测中的表面多余渗透液去除技术：工艺方法与关键控制点

在渗透检测（Penetrant Testing, PT）流程中，去除试件表面的多余渗透液是一个极为关键的控制环节。其核心目标是在彻底清洁试件表面背景的同时，完整保留缺陷内部捕获的渗透液。这些留存在微观不连续性中的指示介质，是后续形成高对比度荧光或着色显示的基础。因此，这一步骤的执行质量直接决定了检测的信噪比与灵敏度，是确保缺陷可靠检出的前提。

操作中需要警惕，清洗剂的化学成分不应对渗透剂造成损害。一个典型的例子是，对于含水清洗剂，0.5%的硅含量能提供优良的无污染清洗效果，但若含量攀升至4.0%，则可能反而将裂纹开口“封死”，导致漏检。

根据渗透剂系统类型的不同，业界发展出了四种主流的去除工艺，即方法A、B、C和D。

方法A：水洗型渗透剂的去除工艺

水洗型渗透剂因其配方中含有乳化剂组分，允许直接使用水进行清洗。其典型的工艺流程如图1所示。

图1 水洗型渗透检测的程序流程图

1. 水喷洗操作

• 工艺参数：采用水喷洗时，喷嘴与试件表面的距离应不小于30 cm，水压控制在0.27 MPa以下，水温维持在10~40°C范围内。这些参数的设定旨在提供足够的清洗力，同时避免过度冲刷对缺陷中的渗透液造成流失。
• 过程监控：清洗效果的判定通常依赖目视观察。对于荧光渗透检测，此过程应在黑光灯（UVA）辐照下进行，操作者需精确控制清洗时间，目标是恰好去除表面的背景荧光，而不能触及缺陷指示。
• “过洗”风险：理想的清洗结果是获得一个低颜色或低荧光本底的表面。然而，水洗型渗透剂对于宽而浅的缺陷（如划伤、磨损）极易产生“过洗”（Over-washing）现象，即缺陷中的渗透液被一并冲走。一旦发生过洗，必须将试件彻底干燥后，返回前序工步，重新进行渗透处理。
• 后序干燥：清洗完成后，应立即去除试件表面残留的水分。若采用经过滤的压缩空气吹干，气压应小于0.17 MPa，以防水分被强行压入缺陷中。

2. 手工擦洗

在某些工况下，如试件不允许与水直接接触，可采用手工擦洗。此方法分为三步：

1. 初擦：使用清洁、无绒的干布或毛巾，擦去绝大部分多余渗透液。
2. 精擦：换用一块仅以水润湿（非饱和状态）的洁净棉布或毛巾进行擦拭。
3. 终擦：最后用干燥、洁净的棉布彻底擦干试件。

对于荧光检测，擦洗过程同样建议在黑光环境下进行，以实时评估背景去除程度，避免因残留渗透液造成伪显示，或因擦拭过度导致漏检。

自动化喷洗系统通过多喷头阵列能实现高效、均匀的清洗，对于凹槽、盲孔等复杂结构，可辅以手动喷枪进行补充清理。但无论采用何种方式，防止“过洗”都是必须遵守的铁律。过洗的直接标志是零件表面观察不到任何残存的渗透液迹象。

方法B：后乳化型（亲油性）渗透剂的去除工艺

后乳化型渗透剂本身不具备水洗性，需要借助独立的乳化剂使其能够被水清洗。亲油性（Lipophilic）乳化剂是其中一类，其检测流程如图2所示。

图2 后乳化型渗透剂的检测流程图

1. 乳化剂（亲油性）的施加与停留

• 施加方式：乳化剂通常通过浸渍或流动冲洗的方式施加，不推荐喷涂或刷涂，以保证覆盖的均匀性。其作用机理（如图3）是乳化剂分子以一定速率扩散并溶解于试件表面的油基渗透液中，形成可被水洗的混合层。
• 乳化时间：乳化停留时间是此工艺的灵魂。它需要在最短的时间内完成对表面渗透液的乳化，以获得合格的背景。这个时间窗口受试件表面粗糙度、乳化剂活性、渗透液类型及目标缺陷形貌等多种因素影响。对于浅而宽的缺陷，乳化时间的精确控制尤为重要。通常，乳化时间设定在10 s ~ 3 min之间，一个常用的经验值为30 s。

图3 亲油性乳化剂的作用机理

2. 水清洗

乳化时间一到，必须立即通过水洗终止乳化过程。可采用浸入水槽或直接喷水的方式，将渗透剂与乳化剂的混合物彻底清洗干净。水洗的工艺参数（压力、温度）与方法A相同。清洗后，同样需要在黑光或白光下检查清洗效果，对清洗不彻底或过度乳化的零件，必须按规范重新处理。

方法C：溶剂去除型渗透剂的去除工艺

此方法依赖专用的溶剂型清洗剂，通常用于对灵敏度要求极高或不便用水的场合。其操作程序如图4所示。

图4 溶剂去除型渗透剂和手工擦洗检测时的操作程序图

1. 手工擦洗

1. 初擦：用清洁、无绒的干布擦除大部分渗透液。
2. 精擦：用沾有少量溶剂清洗剂（不饱和）的洁净棉布进行擦拭。一个绝对禁止的操作是：将溶剂直接喷洒或倾倒在试件表面。这会立刻溶解缺陷内的渗透液，造成严重的过洗。
3. 终擦：最后用洁净的干布擦干表面。

2. 安全注意事项

溶剂型清洗剂通常具有较低的闪点和一定的挥发毒性。

• 火灾风险：操作区域必须远离火源，严禁吸烟。
• 健康风险：必须保证检测场地通风良好。在罐体等密闭空间作业时，除强制通风外，还需配备呼吸防护装置，并有人员在外部监护。

这些严格的工艺控制和安全要求，凸显了在实际生产中获得可靠无损检测结果的复杂性。这正是专业检测实验室的核心价值所在。 精工博研测试技术（河南）有限公司（原郑州三磨所国家磨料磨具质量检验检测中心），央企，国字头检测机构，专业的权威第三方检测机构，专业检测渗透检测，可靠准确。欢迎沟通交流，电话19939716636

方法D：后乳化型（亲水性）渗透剂的去除工艺

亲水性（Hydrophilic）后乳化工艺是目前灵敏度和可靠性最高的渗透检测方法之一，尤其在航空航天领域应用广泛。它通过不同的作用机理（如图5所示）实现了对清洗过程更精细的控制。

图5 亲水性乳化剂的作用机理

1. 预水洗

在施加乳化剂之前，通常会进行一个短暂的预水洗步骤。使用压力水（压力不大于0.27 MPa，温度15~30°C）冲洗30~60 s，可以去除掉表面约60%~80%的多余渗透液。这一步不仅提高了后续乳化的效率，还大大降低了乳化剂槽被渗透液污染的风险。

2. 亲水性乳化剂的施加与停留

• 浓度控制：亲水性乳化剂是与水配制成一定浓度的溶液使用的。对于浸渍法，浓度通常在15%~35%之间（33%浓度时对渗透剂的容限和寿命最佳）；对于喷涂法，则采用5%以下的低浓度。浓度需使用光学折射仪定期测量，过高会导致过乳化和浪费，过低则会造成背景过高，掩盖微小缺陷。
• 停留时间：停留时间（包括浸渍和滴落时间）旨在让乳化剂与表面残留的渗透液充分作用，通常不超过2 min。

3. 后清洗

乳化完成后，采用与预水洗相同的参数进行最终清洗。如果清洗后背景依然过高，可以进行一次短暂的补充乳化（不超过2 min）。若仍不理想，则必须将试件彻底清洗后重新处理。

4. 亲水性乳化剂工艺的优势

该方法之所以备受青睐，源于其一系列技术优点：

• 高灵敏度与可靠性：乳化剂水溶液与油基渗透液不互溶或微溶，其作用更像是“剥离”而非“溶解”，因此不易进入缺陷内部，有效防止了过洗，确保了对微小缺陷的检出能力。
• 过程控制性强：通过预水洗、乳化剂浓度和时间的精确调控，整个过程的可靠性和可重复性得到显著改善。
• 经济与环保：乳化剂用水稀释，成本低，粘度低带出损耗少。通常由生物降解能力强（80%~90%）的非离子表面活性剂构成，在封闭循环系统中使用，对环境友好。
• 化学纯净度高：能够满足航空级标准对氯、硫、碱金属等杂质的严苛限制，避免对高温镍基合金、不锈钢、钛合金等敏感材料造成应力腐蚀开裂的风险。

工艺偏差的纠正：不当去除后的重新处理

一个常见的错误操作，是将一-件乳化不充分或未洗净的试件直接返回乳化槽中“再乳化”。这种做法是绝对禁止的，原因在于：

1. 带水的试件会污染乳化槽，改变乳化剂的浓度和性能。
2. 湿润表面上的乳化时间变得无法控制，使操作失效。

正确的纠正程序是启动完整的返工流程：

1. 彻底清洗：将试件上所有残留的渗透剂、乳化剂及水分完全清除。
2. 彻底干燥：在重新开始渗透工艺前，确保试件完全干燥。
3. 工艺调整（可选）：为改善返工效果，可根据试验结果，适当提高乳化剂浓度或延长乳化时间。