§ 2.11. Взаимодействие "жидкость-жидкость" в капилляре
В процессе контроля дефект заполняется разными жидкими дефектоскопическими материалами. Сначала - это моющая жидкость, затем капилляр заполняет индикаторная жидкость. Затем индикаторная жидкость удаляется с поверхности очищающей жидкостью и, наконец, индикаторная жидкость вступает в контакт с жидким носителем проявителя.
Рассмотрим
самый общий случай, когда в тупиковом
капилляре находится жидкость 1 (Ж1)
и
с ней в контакт приводится вторая
жидкость 2 (Ж2),
химически
не реагирующая с ней (рис. 2.8). В зависимости
от поверхностного натяжения жидкостей
(
,
),
давления насыщенного пара (Р1
,Р2),
краевого
угла смачивания (θ1,
θ2)
возможны
два крайних варианта их взаимодействия.
Рис. 2.8.Схема взаимодействия жидкости 1 (Ж1) и жидкости 2 (Ж2) в тупиковом капилляре.
Случай полного извлечения жидкостью 2 жидкости 1: σ2 cos θ2 < σ1 cos θ1
Исследователями на основании анализа термодинамики процесса показано, что если удовлетворяются условия
σ1 cos θ1 > σ2 cos θ2 (2.5)
жидкость Ж2 полностью вытеснит из капилляра жидкость Ж1 и займет ее место (случай полного извлечения). Например, если в капилляре индикаторный пенетрант ЛЖ-6А, то его извлекает ацетон, пентан, бензол, бутиловый и этиловый спирты. Если критерий (2.5) не выполняется, возможно частичное извлечение.
Третий случай, когда Ж2 защемляет Ж1 в капилляре и не дает ей выйти из капилляра. Знание критерия (2.5) позволяет прогнозировать результаты взаимодействия различных дефектоскопических жидкостей. Представим, например, случай, когда остатки моющей жидкости не дают индикаторной жидкости попасть в дефект, т.е. дефект не будет выявлен. Знание критерия (2.5) позволяет правильно составлять дефектоскопические наборы и быть уверенным в их эффективном действии, что они выявляет опасный дефект и предотвратят техническую аварию.
§ 2.12. Размерный эффект вязкости
Это явление заключается в изменении вязкости полярных жидкостей в микрокапиллярах радиусом менее 10-6 м. Вязкость может существенно (до 60-70%) увеличиваться с уменьшением радиуса. Поскольку большинство жидких дефектоскопических материалов - это полярные жидкости (вода, спирты и др.), такое изменение вязкости ощутимо сказывается на скорости и глубине заполнения капиллярной трещины, и это изменение надо учитывать при расчетах.
§ 2.13. Гидродинамика заполнения сквозного капилляра
Необходимым условием осуществления капиллярного контроля является доступ дефектоскопических материалов в полости дефектов контролируемых изделий. Полости дефектов подразделяются на сквозные и тупиковые. Между ними существует разница в гидродинамике заполнения и извлечения жидкостей на всех стадиях капиллярного контроля.
Сквозной капилляр имеет доступ к обоим концам. Поэтому любой дефектоскопический материал (пенетрант, моющая и очищающая жидкости и другие) могут беспрепятственно заполнять капиллярную трещину под действием капиллярных сил.
Наиболее важными технологическими характеристиками кинетики заполнения дефектов дефектоскопическими материалами является глубина проникновения пенетранта в трещину l и время t заполнения на заданную глубину для открытых сквозных капилляров. Они связаны друг с другом следующим соотношением
(2.6)
где μ - коэффициент вязкости. Из формулы (2.6) следует, что время t, необходимое для прохождения пенетрантом через сквозную трещину, связано с толщиной стенки l, в которой возникла трещина, квадратичной зависимостью: оно тем меньше, чем меньше вязкость μ и больше смачиваемость σ cos θ. Следует иметь в виду, что зависимость (2.6) справедлива для идеального капилляра. При заполнении пенетрантом реальной трещины отмеченные закономерности сохраняются лишь при условии одновременного касания пенетрантом всего периметра трещины равномерной ширины и других требований. Невыполнение этих условий вызывает нарушение соотношения (2.6), однако характер влияния отмеченных физических свойств пенетранта на время пропитки t и глубину заполнения l сохраняется.