CN1651906A - 探伤用渗透液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种探伤用渗透液及其制备方法，其特征在于该渗透液由下列原料组成：苄性醇、乙二醇单丁醚、丙醇、丙二醇、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸正丁酯、苯基偶氮红、盐基品红、中性红、醌基艳红。本发明探伤用渗透液的制备方法，包括筛选原料、配料、溶解原料、提纯、检验等步骤。本发明提供的探伤用渗透液所含有害元素氟、氯、硫、钠、磷的含量很低，特别适合于液化天然气工程和核动力工程的无损检测使用，且对镍基不锈钢不起螯合作用，检测灵敏度高，宽深比大。

Description

探伤用渗透液及其制备方法

技术领域

本发明涉及工件表面渗透探伤，特别涉及一种探伤用渗透液及其制备方法。

背景技术

渗透检验方法自1934年开始发展以来，已成为工业生产中用来检测工件表面微细裂缝的一种重要手段。有关这种检测方法的工艺、设备等已经有了较多的研究，但这种渗透检测会给工件留下些什么后遗症，还是直到发展特种石油化工以及核动力工程以后，那些经渗透检验方法检测并被判为合格的工件表面，却因残留有探伤剂(包括渗透液、显像液、清洗液)，在日后的运转中造成腐蚀，引起泄漏、诱发恶性事故，才受到人们的注意。

研究发现，渗透剂中有几种元素会造成金属材料，特别是不锈钢表面的点针状腐蚀、晶粒边界腐蚀等。如在核工程文件(例如HAF文件)中就公布了三种有害元素，它们是：氟、氯、硫。对它们的游离态与化合态的含量都要严格控制。例如：法国RCC-M-F6423标准规定，渗透探伤剂中氯、硫的含量不得超过200PPm，中国标准Q/UCAB005-1999[B3100(1999)3031]中规定，氯的含量不超过100PPm，氟、硫的含量不超过50PPm。

核工业中，重要部件的金属材料多数会受高温、高压、高通量辐射。而液化天然气(LNG、CNG)工程中的金属材料是处在高压、极低温、交变应力场下工作的，环境更加恶劣。这时，金属(特别是直接与液化天然气接触的内胆)的低温冷脆比任何时候都要敏感。渗透探伤剂中有害元素除与核动力工程中具有相同的不良作用之外，还有引发低温冷脆的危害性。特别对于液化天然气运输船或液氯、液溴甲烷、二氧化硫、环氧乙烷等运输船，因其运送的液货对环境的危害是极大的，必须严格监管。按照《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》即IGC规则(International Codefor the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases inBulk)规定，运载工具的材料不能与液货发生腐蚀、低温脆裂、高温蠕变、高压屈服等而造成爆破、燃烧等事故。而对制造这类运载工具的不锈钢材料探伤所用的探伤剂中所含的一些有害元素，正是能直接形成或是间接促使形成腐蚀、脆裂、蠕变的基本因素。所以严格控制这类液货运载工具的建造中使用的渗透探伤剂中有害元素的含量已不容忽视。

试验研究及实践考察表明，诱发这类不锈钢等金属破坏的有害元素除了氟、氯、硫之外，还有钠、磷(文献：Resch G；Odenthal，H：Korrosion 15，Weinheim；Verlag Chemie 1992，S，33；H.Kaesche：Die Korrosion der Metalle.Zweite Vollig neubearbeitete und erweiterte Auflage Springer-Verlag Berlin，Heidelberg.New York 1979；Fracture of brittle Solids B.R.Lawn T.R.Wilshaw，Cambridge University Press)。特别对于处于载荷状态下的不锈钢材料，常温至低温(-20℃以下)状态时，除了氟、氯、硫的影响，钠和磷对其的破坏作用也较大。钠离子易与卤素无素结合成盐类，例如NaCl，这类物质促使金属表面形成严重的孔蚀。游离态的钠离子也是形成晶粒边界腐蚀的重要因素之一。磷离子在热脆、冷脆中能起极大的促进作用。而液货运载工具(如LNG船)的工作温度可达到-163℃，大大低于-20℃，可见环境更加恶劣，发生脆裂的可能性更大。因此，对于液货运载工具特别如液化天然气(LNG、CNG)工程用渗透探伤剂，除要严格控制氟、氯、硫三种有害元素的含量外，也必须严加控制钠、磷元素的含量。但是，到目前为止，还没有这样的渗透探伤剂(渗透液、显像液、清洗液)及其控制标准问世。国内曾有渗透探伤剂专利，例如CN87101195，但其对于有害杂质未作过要求说明。国外ASME-SD-129(ASTM D129-95，ASME：美国机械工程师学会)对硫有过限制，ASME-SD-808(ASTM D80895)对氯有过限制。当前所用的渗透探伤剂绝大多数对有害元素氟、氯、硫未加控制，只有极少数(例如船牌核级著色渗透探伤剂)对氟、氯、硫有控制，而对于重要的有害元素钠、磷的控制，至今还未发现有关报道。

此外，作为制造液货运输工具或包装的一种主要材料，镍基不锈钢(例如殷钢(36％的镍钢))与现有的各种渗透探伤剂接触后都会产生严重的螯合作用，其表面被接触区域变色发黑，即其镍基合金表面嵌入了非金属—主要是碳氢化合物及其衍生物，削弱了镍基合金的防锈能力，在螯合层与内层金属之间、螯合区与非螯合区的分界线上都会产生“原电池”现象，造成金属的腐蚀，在低温环境下降低镍基不锈钢的韧性，破坏蠕变性能使其产生脆裂，使得液货运输和储藏的安全性受到威胁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种探伤用渗透液及其制备方法，以解决现有探伤渗透液中氟、氯、硫、钠、磷等有害元素含量高且现有探伤渗透液与镍基不锈钢接触会产生严重的螯合作用的问题。

本发明总的构思是采用偶极薄膜透析技术、大孔离子树脂吸附技术、不同极性的有机溶剂、氧化物配制成一种氟、氯、硫、钠、磷元素含量低的探伤用渗透液，以适应液化天然气工程和核动力工程等镍基不锈钢工程对探伤渗透液的要求。

为实现上述目的，本发明提供一种探伤用渗透液，其原料组成如下：

序号  原料                                重量百分比(％)

①    苄性醇                                  7～61

②    乙二醇单丁醚                            8～30

③    丙醇                                    1～5

④    丙二醇                                  8～12

⑤    邻苯二甲酸二乙酯                        8～16

⑥    邻苯二甲酸正丁酯                        8～18

⑦    苯基偶氮红                              1～2

⑧    盐基品红                                1～2

⑨    中性红                                  2～4

⑩    醌基艳红                                2～4。

本发明还提供上述探伤用渗透液的制备方法，包括下列步骤：

①筛选原料：选用工业纯或化学纯的原料，对原料中的氟、氯、硫、钠、磷的含量进行分析，不超过1200PPm的方可使用；

②称量原料：根据上述配方计算并称量各原料；

③在常温条件下，溶化原料，按上述配方中所列原料顺序依次投入，从第二原料开始，待前一种原料充分溶解搅拌均匀后，再投入下一种原料，直至所有原料投入完毕；

④提纯处理：通过定性滤、定量滤、偶极膜滤或大孔离子树脂吸附方法对第③步骤溶解均匀的溶液进行提纯处理；

⑤对提纯的溶液中的有害元素进行检测，氯＜95PPm、氟≤45PPm、硫≤45PPm、钠≤100PPm、磷≤100PPm时，为合格，否则再重复第④步骤提纯处理。

对提纯溶液有害元素检测合格后，进行灵敏度检验：将本渗透液的样品与其配套的显像液、清洗液一起在专用裂缝试片上进行测试，确定试液能检出宽度为0.0001mm，宽深比为1/10的人造裂缝为合格。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的探伤用渗透液因其配方的设计以及在配制中采取的严格提纯处理工艺，降低了所含氟、氯、硫、钠、磷有害元素的含量，确保该渗透液中的单体、游离态、化合态的下列有害元素的含量控制为：氯含量不超过95PPm，氟、硫不超过45PPm，钠、磷不超过100PPm。显然，本发明提供的探伤用渗透液除将氟、氯、硫三种有害元素的含量控制在核动力工程标准的限量以下之外，还控制了有害元素钠、磷的含量，满足当前要求较高的工程—液化天然气(LNG、CNG)工程金属表面微细裂缝等缺陷检测的需要，也适合核动力工程检测金属表面的微细裂缝用，当然也适合于普通工程用；

2、本发明提供的探伤用渗透液对镍基不锈钢不起螯合作用，适用于镍基不锈钢工程(如LNG、核动力等工程)的探伤用，其与现有探伤渗透液的效果比较如下表：

	氟	氯	硫	钠	磷	螯合
							检索专利CN87101195	-	-	-	-	-	重
检索专利DE4421277A1	-	-	-	-	-	轻
							RCCM(PPm)	200	200	100	-	-	轻
ASME(％)	1	1	1	-	-	轻
							船牌核工业级探伤剂(PPm)	50	100	50	-	-	重
本发明探伤用渗透液(PPm)	45	95	45	40	40	未见

                                   注：“-”指未作要求说明

3、本发明提供的探伤用渗透液检测灵敏度α高，可达0.0001mm，宽深比η可达1/10以上，高于一般渗透探伤剂(国际上公布的一般的渗透探伤剂，如日本荣进株式会社的产品，所能达到的检测灵敏度最高为0.0005mm，宽深比为1/60。注：工程上衡量检测水平的高低，α值越小越好，η值越大越好)，且渗透力极强、能与多种金属表面良好湿润，含有色剂，在普通日光或专用的紫外光照下能发出鲜艳的光芒。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

本探伤用渗透液的组成配方如下：

序号  原料                           重量百分比(％)

①    苄性醇                              61

②    乙二醇单丁醚                        8

③    丙醇                                1

④    丙二醇                              8

⑤    邻苯二甲酸二乙酯                    8

⑥    邻苯二甲酸正丁酯                    8

⑦    苯基偶氮红                          1

⑧    盐基品红                            1

⑨    中性红                              2

⑩    醌基艳红                            2。

其制备方法包括下列步骤：

①筛选原料：选用工业纯或化学纯的原料，对原料中的氟、氯、硫、钠、磷的含量进行分析，不超过1200PPm的方可使用；

②称量原料：按照上述配方计算并称量各原料；

③在常温条件下，溶化原料，按上述所列原料顺序依次投入，从第二原料开始，待前一种原料充分溶解搅拌均匀后，再投入下一种原料，直至所有原料投入完毕；

④提纯处理：通过定性滤、定量滤、偶极膜滤或大孔离子树脂吸附方法对第③步骤溶解均匀的溶液进行提纯处理；

⑤对提纯的溶液中的有害元素进行检验，氯＜95PPm、氟≤45PPm、硫≤45PPm、钠≤100PPm、磷≤100PPm时，为合格，否则再重复第④步骤提纯处理；

⑥灵敏度检验，将本渗透液的样品与其配套的显像液、清洗液一起在专用裂缝试片上进行测试，确定试液能检出宽度为0.0001mm，宽深比为1/10的人造裂缝为合格。

实施例2：

本探伤用渗透液的组成配方如下：

序号  原料                         重量百分比(％)

①    苄性醇                             7

②    乙二醇单丁醚                       30

③    丙醇                               5

④    丙二醇                             12

⑤    邻苯二甲酸二乙酯                   16

⑥    邻苯二甲酸正丁酯                   18

⑦    苯基偶氮红                         2

⑧    盐基品红                           2

⑨    中性红                             4

⑩    醌基艳红                           4。

其制备方法同实施例1。

实施例3：

本探伤用渗透液的组成配方如下：

序号  原料                         重量百分比(％)

①    苄性醇                             30

②    乙二醇单丁醚                       20

③    丙醇                            4

④    丙二醇                          11

⑤    邻苯二甲酸二乙酯                10

⑥    邻苯二甲酸正丁酯                16

⑦    苯基偶氮红                      1.5

⑧    盐基品红                        1.5

⑨    中性红                          3

⑩    醌基艳红                        3。

其制备方法同实施例1。

Claims (3)

1、一种探伤用渗透液，其特征在于其原料组成如下：

序号     原料                            重量百分比(％)

①       苄性醇                          7～61

②       乙二醇单丁醚                    8～30

③       丙醇                            1～5

④       丙二醇                          8～12

⑤       邻苯二甲酸二乙酯                8～16

⑥       邻苯二甲酸正丁酯                8～18

⑦       苯基偶氮红                      1～2

⑧       盐基品红                        1～2

⑨       中性红                          2～4

⑩       醌基艳红                        2～4。

2、权利要求1所述的探伤用渗透液的制备方法，其特征在于包括下列步骤：

①筛选原料：选用工业纯或化学纯的原料，对原料中的氟、氯、硫、钠、磷的含量进行分析，不超过1200PPm的方可使用；

②称量原料：根据权利要求1所述配方计算并称量各原料；

③在常温条件下，溶化原料，按权利要求1中所列原料顺序依次投入，从第二原料开始，待前一种原料充分溶解搅拌均匀后，再投入下一种原料，直至所有原料投入完毕；

④提纯处理：通过定性滤、定量滤、偶极膜滤或大孔离子树脂吸附方法对第③步骤溶解均匀的溶液进行提纯处理；

⑤对提纯的溶液中的有害元素进行检测，氯＜95PPm、氟≤45PPm、硫≤45PPm、钠≤100PPm、磷≤100PPm时，为合格，否则再重复第④步骤提纯处理。

3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于对提纯溶液有害元素检测合格后，进行灵敏度检验：将本渗透液的样品与其配套的显像液、清洗液一起在专用裂缝试片上进行测试，确定试液能检出宽度为0.0001mm，宽深比为1/10的人造裂缝为合格。