，

(上海誠(chéng)友實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，上海 200437)

滲透檢測(cè)用油基著色滲透液由于具有滲透能力強(qiáng)、著色鮮艷、潤(rùn)濕性能好及檢測(cè)靈敏度高等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。

因?yàn)橛突珴B透液所用溶劑多為煤油、變壓器油、丁酸丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯等，均為有機(jī)溶劑，所用溶質(zhì)(著色染料)較多考慮的是著色鮮艷程度等，所以該類油基著色滲透液使用后的廢液排放會(huì)污染環(huán)境，不符合環(huán)保要求。另外，油基著色滲透液的廢液很難降解，即使通過(guò)一般的廢水處理系統(tǒng)，都很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，而必須要通過(guò)相關(guān)專業(yè)的化工污水處理工程，才能達(dá)到排放要求。

污水處理工程占地面積大、處理工序繁瑣、費(fèi)用昂貴等，給滲透檢測(cè)企業(yè)帶來(lái)了較大負(fù)擔(dān)。隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出，企業(yè)的環(huán)保意識(shí)也日益加強(qiáng)。滲透檢測(cè)后的廢液排放成為一個(gè)急待解決的問(wèn)題。

研究的可排放(環(huán)保)型水基著色滲透液(以下簡(jiǎn)稱“滲透液”)以水為主要溶劑，以環(huán)保型染料為溶質(zhì)，其檢測(cè)靈敏度高、清洗性能好、無(wú)毒、無(wú)味、零VOC(產(chǎn)生危害的揮發(fā)性有機(jī)物)，300倍的稀釋液可達(dá)到GB/T 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 試驗(yàn)過(guò)程

1.1 原料與儀器

(1) 原料

原料主要包括：去離子水、助溶劑、環(huán)保紅色染料(市售)、吐溫-80、三乙醇胺硼酸酯等。

(2) 儀器

儀器主要包括：QSJ高速分散機(jī)、1型參考試塊、SY-05型石油密度計(jì)、SYP1003-Ⅵ黏度計(jì)、SYD-261閃點(diǎn)儀、ZL300A全自動(dòng)界面張力測(cè)定儀等。

1.2 滲透液的配制

取70.0%～85.0%的去離子水，加入3.0%～4.0%的紅色環(huán)保染料，開(kāi)啟攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速到500 r·min-1，攪拌3～4 h，直至全部溶解，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍分別為6.0%～10.0%的助溶劑，2.0%～3.0%的吐溫-80和1.5%～2.5%的三乙醇胺硼酸酯，再攪拌約30 min。

1.3 性能測(cè)試

目視檢測(cè)滲透液外觀,按照GB/T 18851.2-2008《無(wú)損檢測(cè) 滲透檢測(cè) 第2部分：滲透材料的檢驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定滲透液靈敏度(著色滲透液的2級(jí)靈敏度為高級(jí)靈敏度，1級(jí)靈敏度為普通靈敏度)，按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2013—2010《液體石油化工產(chǎn)品密度測(cè)定法》測(cè)定滲透液的密度，按照ASTM D445《石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)黏度測(cè)定》測(cè)定滲透液的黏度，按照ASTM D93《閉口杯測(cè)定閃點(diǎn)》測(cè)定滲透液的閃點(diǎn)。

1.4 滲透液廢水排放指標(biāo)評(píng)價(jià)

滲透檢測(cè)中，施加到工件表面及缺陷內(nèi)的滲透液、去除劑及顯像劑等，經(jīng)過(guò)滲透、去除、顯像、檢驗(yàn)后，再經(jīng)過(guò)清洗去除變成廢水。廢水的處理是目前一項(xiàng)重要的工作。

筆者將自己?jiǎn)挝慌渲频臐B透液和市售常用滲透液進(jìn)行了廢水排放主要指標(biāo)的數(shù)據(jù)對(duì)比，廢水綜合排放基本指標(biāo)測(cè)定如表1所示(其中a表示1份滲透液+300份水+1份中和液，b表示1份市售常用滲透液+1 000份水+1份中和液)。

表1 廢水綜合排放基本指標(biāo)測(cè)定

從表1可以看出，研制的水基著色滲透液通過(guò)水洗后(相當(dāng)于稀釋300倍)，再加入自配的中和液就可以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的二級(jí)或三級(jí)排放要求;而市售普通的著色滲透液先稀釋1 000倍，再通過(guò)簡(jiǎn)單處理，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶劑的選擇

滲透液中，溶劑起到溶解染料和滲透的作用。常用的溶劑有煤油、芳香烴等，其中芳香烴對(duì)人體有一定傷害。所有溶劑中，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染且對(duì)人體沒(méi)有傷害的只有水。

筆者選用水作為主要溶劑，添加環(huán)保水性染料等，配制出的水基著色滲透液具有靈敏度高、零VOC、無(wú)毒、無(wú)味、潤(rùn)濕性能好等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 潤(rùn)濕劑的選擇

加入少量的表面活性劑即潤(rùn)濕劑，能大大降低溶劑(通常為水)的表面張力或界面張力，改變物系的界面狀態(tài)，能夠產(chǎn)生潤(rùn)濕、乳化、起泡、增溶及分散等一系列作用，從而達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求[1]。

滲透液的潤(rùn)濕能力與滲透能力相關(guān)聯(lián)，且對(duì)滲透檢測(cè)整個(gè)性能有重要影響。潤(rùn)濕性好，滲透液在工件表面的鋪展好；潤(rùn)濕性差，滲透液液體容易收縮，滲透液在工件表面的覆蓋不好，容易造成漏檢[2]。所以，選擇合適的潤(rùn)濕劑，降低水的表面張力，增加水基滲透液對(duì)受檢固體表面的潤(rùn)濕能力尤其重要。選了5種潤(rùn)濕劑進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

表2 加入不同種類潤(rùn)濕劑的表面張力 (×10-3 N·m-1)

通過(guò)表2發(fā)現(xiàn)，SN-4727、Dynol 960和Twin 4100可以大大降低表面張力，但是會(huì)引起滲透液在工件表面的縮孔現(xiàn)象；而吐溫-80可以將滲透液調(diào)整到合適的表面張力，并且無(wú)縮孔、縮邊等現(xiàn)象，滲透液靈敏度也高。滲透液并不是表面張力越低越好，這點(diǎn)可以從以下理論來(lái)解釋。

滲透液在毛細(xì)管中的上升高度為

h=2αcosθ/(rdg)

(1)

式中：h為潤(rùn)濕液體在毛細(xì)管中的上升高度；α為液體的表面張力系數(shù)；θ為接觸角；α·cosθ為靜態(tài)滲透參量(SPP)；r為毛細(xì)管內(nèi)壁半徑；d為液體密度；g為重力加速度。

分析式(1)可知，滲透液在表面開(kāi)口缺陷中的上升高度與滲透液表面張力及滲透液接觸角直接相關(guān)。

靜態(tài)滲透參量可表征滲透液滲入缺陷的能力。表面張力與接觸角余弦的乘積越大，潤(rùn)濕性越好，滲透力越強(qiáng)[3]。所以，在保證潤(rùn)濕性能好的條件下，表面張力應(yīng)取適當(dāng)值。

2.3 染料的選擇

染料是決定滲透液靈敏度的主要因素之一。

著色滲透液的著色強(qiáng)度是指缺陷內(nèi)一定數(shù)量的著色滲透液被顯像劑吸附出來(lái)后顯示色澤的能力。滲透液的著色強(qiáng)度越大，被吸附出的一定量的滲透液在顯像后顯示色澤的能力越強(qiáng), 從而越容易被觀察, 滲透檢測(cè)靈敏度也就越高。著色強(qiáng)度可以用吸光度準(zhǔn)確測(cè)量。

A=C·L

(2)

式中：A為吸光度；C為著色液的染料濃度；L為液層的厚度。

從式(2)可以看出，染料的濃度C越大，吸光度A就越大，即著色強(qiáng)度越大，因而檢測(cè)靈敏度就越高[4]。

選擇的染料溶解度高，符合環(huán)保要求，不含24種芳香胺，不含國(guó)際、國(guó)內(nèi)禁用產(chǎn)品，不含重金屬[5]。

2.4 防銹劑的選擇

水基產(chǎn)品中的防銹性能是最主要的，而傳統(tǒng)的防銹劑主要有亞硝酸鹽、磷酸鹽或鉻酸鹽等，雖然防銹效果良好，但毒性較強(qiáng)[6]。采用易生銹的低碳鋼，并選擇幾種環(huán)保防銹劑進(jìn)行防銹試驗(yàn),不同防銹劑防銹性能測(cè)試結(jié)果如表3所示，防銹試驗(yàn)的步驟如下所述。

(1) 取三乙醇胺硼酸酯、有機(jī)胺類緩蝕劑、硅酸鹽類防銹助劑、磷酸酯型防銹助劑4種環(huán)保防銹劑，分別配制防銹劑含量為0.5%，1.0%，1.5%和2.0%的水溶液。

(2) 取16塊易生銹低碳鋼板，用砂紙將其表面打磨光滑，然后用分析級(jí)丙酮洗凈、晾干。

(3) 將潔凈、光滑的試板浸入準(zhǔn)備好的16種防銹液中，在50℃下靜置1 h，取出試板觀察表面銹蝕的情況。

表3 不同防銹劑防銹性能測(cè)試結(jié)果

由表3可知，含有1.5%三乙醇胺硼酸酯防銹劑溶液的耐腐蝕性好，并且1 h內(nèi)無(wú)任何銹跡，所以在滲透液中選用三乙醇胺硼酸酯作為防銹劑。

2.5 滲透液性能

研究的環(huán)?？膳欧判退珴B透液，可應(yīng)用于滲透檢測(cè)中非多孔性的金屬或其他材料表面開(kāi)口缺陷的檢測(cè)。將其與市售傳統(tǒng)的著色滲透液進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表4。由表1和表4可知，相比傳統(tǒng)滲透液，制備的水基著色滲透液不僅通過(guò)簡(jiǎn)單處理就可達(dá)到排放要求，而且具有靈敏度高、清洗性好等優(yōu)點(diǎn)。

表4 研制的水基著色滲透液與市售著色滲透液的性能對(duì)比

四川某鑄造單位原來(lái)每個(gè)月需要處理近10 t的廢水，處理周期較長(zhǎng)、費(fèi)用昂貴。使用該可排放型水基著色滲透液后，大大提高了工作效率，減少了生產(chǎn)成本。

3 結(jié)論

(1) 以水為主要溶劑，以溶解度高的環(huán)保染料為溶質(zhì)，可配制成環(huán)?？膳欧判退哽`敏度滲透液。

(2) 選擇吐溫-80作為潤(rùn)濕劑，三乙醇胺硼酸酯作為防銹劑，可使得滲透液具有滲透能力強(qiáng)、潤(rùn)濕性能好、靈敏度高、防銹性能好等優(yōu)良特性。