ПЕНЕТРАНТ ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ Советский патент 1997 года по МПК C09K11/06 

Изобретение относится к составу люминесцентных жидкостей (пенетрантов), которые находят применение в авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности для обнаружения поверхностных дефектов в металлических изделиях. Пенетрант преимущественно предназначен для контроля изделий с грубо обработанной поверхностью (класс обработки ниже Δ5), он обеспечивает II класс чувствительности по ГОСТ 18442-80.

Контроль изделий с шероховатой поверхностью (литье, штамповка и др.) представляет определенные трудности вследствие невозможности полного удаления излишков пенетранта с контролируемой поверхности. Наличие остаточного люминесцирующего фона мешает контролю, не позволяет обнаруживать мелкие дефекты.

Для контроля изделий с грубо обработанной поверхностью (литье, штамповка и т. п.), в том числе для промежуточного контроля различных изделий с целью определения целесообразности их дальнейшей обработки, необходимы люминесцентные пенетранты с высокой интенсивностью свечения, хорошей проникающей способностью, легко удаляемые с контролируемой поверхности после операции пропитки и в то же время отличающиеся пониженной вымываемостью из устья дефектов, в том числе неглубоких широких дефектов. Снижение вымываемости пенетранта из устья дефектов повышает надежность их выявления. Это относится прежде всего в дефекта типа рисок, заковов, поверхностных пор и др.

Известен люминесцентный пенетрант, содержащий 99% керосина, 1% ксилола и 0,6 г/л (0,07 масс.) люминофора-1,8-нафтоилен1',2'-бензимидазола. Пенетрант широко используется в машиностроении, является базовым для промежуточного контроля изделий в состоянии литья [1]
Недостатками указанного пенетранта являются его низкая интенсивность люминесценции в тонких слоях, неполная смываемость с контролируемой поверхности (фон); оба фактора являются причиной пониженной чувствительности пенетранта: он выявляет дефекты с раскрытием от 6 мкм и выше. К недостаткам пенетранта следует отнести также его повышенную пожароопасность (T_всп=53^oC).

Наиболее близким к заявляемому по назначению и составу является пенетрант для люминесцентной дефектоскопии, включающий люминофоры N-фенилимид 4-аминонафталевой кислоты и 4-метил-7-диэтиламинокумарин, смачиватель - моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля (ОП-7), растворители - N-метилпирролидон, керосин и дибутилфталат [2]
Этот пенетрант имеет ряд преимуществ по сравнению с описанным [1] базовым объектом: интенсивность люминесценции в тонких слоях у него в 7 раз выше, выявляющая способность в 1,7 раза выше, он люминесцирует в более благоприятной для зрения области спектра (l_макс=525 нм), чем базовый объект (λ_макс=495 нм), и позволяет выявлять дефекты с раскрытием от 1 мкм (II класс чувствительности по ГОСТ 18442-80). Пенетрант удаляется с контролируемой поверхности водой, что снижает токсичность и пожароопасность на операциях контроля и удешевляет контроль.

Однако этот пенетрант имеет недостаточно высокую чувствительность (выявляющую способность) и надежность выявления дефектов раскрытием 1 мкм на металлических поверхностях, замедленную и недостаточно полную очистку контролируемой поверхности от пенетранта водой (продолжительность смывки водой при температуре 40^oC составляет не менее 10 мин, при этом остается слабый голубой фон), а также повышенную пожароопасность (T_всп=61^oC), что ограничивает его использование на участках контроля в горячих цехах (литье, штамповка и др.)
Целью данного изобретения является повышение чувствительности и надежности выявления дефектов с раскрытием 1 мкм на контролируемых металлических изделиях, снижение пожароопасности пенетранта и повышение степени его водосмываемости с контролируемой поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что пенетрант для люминесцентной дефектоскопии, включающий люминофоры N-фенилимид 4-аминонафталевой кислоты и 4-метил-7-диэтиламинокумарин, смачиватель моноалкилфеноловый эфир полиэтиленгликоля и растворитель N-метилпирролидон, дополнительно содержит моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля и трибутиловый эфир фосфорной кислоты при следующем соотношении ингредиентов, мас.

N-Фенилимид 4-аминонафталевой кислоты 0,8-0,9
4-Метил-7-диэтиламинокумарин 0,2-0,3
Моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля (ОП-) 4,0-6,0
Моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля (неонол П1216-3) 16,0-20,0
Трибутиловый эфир фосфорной кислоты (трибутилфосфат) 8,0-28,0
N-метилпирролидон Остальное
В этом составе N-метилпирролидон является основным растворителем люминофоров, но он плохо смачивает металлы. Трибутилфосфат улучшает смачивающую и приникающую способность, снижает вязкость пенетранта, неонол и замедляет вымывание пенетранта из устья дефектов, обеспечивает более равномерную и более полную смывку излишков в пенетранта с контролируемой поверхности.

Оказалось, что введение в состав пенетранта трибутилфосфата и неонола 1216-3 повысило растворимость люминофора-акцептора (фенилимид 4-аминонафталевой кислоты), ответственного за спектральную область люминесценции пенетранта (530 нм), до 9 г/л (состав по прототипу содержит 7 г/л).

Увеличение концентрации люминофора, как известно, снижает предельную толщину светящегося слоя пенетранта, а следовательно, гарантирует более надежное выявление тонких дефектов, повышает выявляющую способность.

Выбор указанных ингредиентов в приведенных граничных значениях позволил улучшить технические характеристики пенетранта (см. табл.1). Выявляющая способность пенетранта увеличилась на 15% по сравнению с составом по прототипу и в 2 раза по сравнению с базовым объектом, сократилась в 2 раза продолжительность его смывки с контролируемым поверхности, при этом на поверхности не остается затрудняющего обнаружения мелких дефектов голубого фона, присущего пенетранту-прототипу. Предложенный состав обладает пониженной пожароопасностью (T_всп=96^oC) по сравнению с составом по прототипу (T_всп=61^oC) и базовым объектом (T_всп=53^oC), его использование на участках дефектоскопического контроля в горячих цехах (контроль литья и т.п.) более безопасно в пожарном отношении.

Улучшенная водосмываемость пенетранта, отсутствие остаточного фона на поверхности делают более надежным обнаружением тонких дефектов, одновременно вследствие уменьшения в 2 раза расхода воды удешевляется стоимость контроля. Предложенный пенетрант как и состав по прототипу люминесцирует в более благоприятной для зрения области спектра (530 нм), чем базовый объект (495 нм), что повышает производительность труда контролера и надежность обнаружения мелких дефектов.

Пример. N-Фенилимид 4-аминонафталевой кислоты и 4-метил-7-диэтиламинокумарин нагревают в смеси N-метилпирролидона и неонола до температуры 60-70^oC при перемешивании и выдерживают до полного растворения люминофоров, затем обогрев прекращают, загружают ОП-7 и трибутилфосфат, перемешивают до однородности и фильтруют через слой бязи.

Рецептурные данные для приготовления пенетрантов представлены в табл. 1.

Метод контроля с помощью предлагаемого пенетранта заключается в том, что детали обезжиривают в бензине, затем прогревают при температуре 12-140^oC. Подготовленные таким образом детали обрабатывают пенетрантом (окунание). Через некоторое время 10-15 мин) избыток пенетранта удаляют с контролируемой поверхности водой (35-40^oC), детали протирают салфетками из бязи или сушат сухим сжатым воздухом, затем на их поверхность наносят проявитель, а через 20-30 мин осматривают в ультрафиолетовом свете. Места дефектов обнаруживают по яркому зеленовато-желтому свечению на белом фоне, создаваемом проявителем.

Из табл. 1 следует, что нарушение заявляемых граничных значений ингредиентов, входящих в состав предлагаемого пенетранта, делает его непригодным вследствие нестабильности композиций (составы N 7,10), пониженной выявляющей способности (составы 1,2,8,9), нестабильность композиций 7,10 обусловлена избыточным содержанием смачивателя (состав 7) или люминофора (состав 1). Понижение выявляющей способности обусловлено снижением концентрации люминофора ниже предельного значения (состав 3) или увеличением в 2 раза продолжительности смывки пенетранта водой для обеспечения полной очистки контролируемой поверхности от люминесцирующего фона (составы 1,2,8,9). При удлинении продолжительности смывки, по-видимому, возрастает вероятность вымывания пенетранта из устья неглубоких дефектов (риски, законы, поры) и, как следствие этого, невыявление таких дефектов.

В табл. 2 приведены характеристики пенетрантов заявляемого состава по прототипу и базового образца. Выявляющую способность определения на металлических эталонных образцах с вальцовочными и усталостными трещинами раскрытием 1-10 мкм.

Предварительное опробование предлагаемого пенетранта показало целесообразность его внедрения в промышленное производство и практику заводского контроля. Пенетрант надежно выявляет дефекты с раскрытием от 1 мкм и выше, отличается пониженной пожароопасностью (T_всп=96^oC) и улучшенной водосмываемостью. Он будет использоваться преимущественно для контроля деталей с грубообработанной поверхностью (ниже 4).

Пенетрант для люминесцентной дефектоскопии, включающий люминофоры N-фенилимид 4-аминонафталевой кислоты и 4-метил-7-диэтиламинокумарин, смачиватель-моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля и растворитель N-метилпирролидон, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности выявления дефектов с раскрытием 1 мкм на контролируемых металлических изделиях, снижения пожароопасности пенетранта и повышения степени его водосмываемости с контролируемой поверхности, он дополнительно содержит моноалкиловый эфир полиэтилен гликоля и трибутиловый эфир фосфорной кислоты при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
N-фенилимид 4-аминонафталевой кислоты - 0,8 - 0,9
4-метил-7-диэтиламинокумарин - 0,2 - 0,3
Моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля - 4,0 - 6,0
Моноалкиловый эфир полиэтилен гликоля - 16,0 - 20,0
Трибутиловый эфир фосфорной кислоты - 8,0 - 28,0
N-метилпирролидон - Остальноеф

Пенетрант для люминесцентной дефектоскопии, включающий люминофоры N-фенилимид 4-аминонафталевой кислоты и 4-метил-7-диэтиламинокумарин, смачиватель-моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля и растворитель N-метилпирролидон, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности выявления дефектов с раскрытием 1 мкм на контролируемых металлических изделиях, снижения пожароопасности пенетранта и повышения степени его водосмываемости с контролируемой поверхности, он дополнительно содержит моноалкиловый эфир полиэтилен гликоля и трибутиловый эфир фосфорной кислоты при следующем соотношении ингредиентов, мас.

N-Фенилимид 4-аминонафталевой кислоты 0,8 0,9
4-Метил-7-диэтиламинокумарин 0,2 0,3
Моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля 4,0 6,0
Моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля 16,0 20,0
Трибутиловый эфир фосфорной кислоты 8,0 28,0
N-Метилпирролидон Остальноеи