Физические явления

Диффузия

Диффузия представляет собой выравнивание концентрации входящих в систему веществ (молекул, ионов и др.) под действием их беспорядочного теплового движения.

Например, когда вносят кристалл в жидкость, в которой он может раствориться, от его поверхности отделяются отдельные молекулы, которые благодаря диффузии равномерно распределяются по всему объему растворителя. Таким образом, если растворение представляет собой процесс проникновения одного вещества в другое, то диффузия характеризует дальнейшее распространение одного, уже проникшего вещества в другом.

Диффузия имеет место практически при всех операциях капиллярного контроля, но ее роль наиболее ощутима при заполнении тупикового дефекта индикаторной жидкостью, которая по мере проникновения в полость дефекта сжимает запираемый в нем газ (обычно воздух).

Современные дефектоскопические материалы для капиллярного контроля позволяют обнаруживать микротрещины шириной раскрытия менее 1 мкм. А это означает, что запираемый в тупиковых полостях воздух очень сильно сжимается под действием капиллярного давления, которое тем больше, чем меньше поперечный размер канала. В результате сжатый воздух растворяется в дефектоскопической жидкости и, поскольку его концентрация в области мениска значительно выше, чем в устье дефекта, диффундирует к выходу. Освободившийся объем капилляра заполняет пенетрант. Следует отметить, что если глубина выявляемых поверхностных дефектов достигает нескольких миллиметров и градиент концентрации растворенного в индикаторном пенетранте воздуха очень велик, то процесс замещения воздуха пенетрантом протекает достаточно быстро.

Процесс перемещения мениска жидкости в капиллярной трещине за счет растворения и диффузии воздуха, запертого в тупиковом капилляре, называется диффузионной пропиткой, точнее - диффузионной стадией заполнения капилляра пенетрантом.

Продолжительность стадии заполнения дефектов пенетрантом в зависимости от объектов контроля и технологических требований обычно варьируется от 5 до 60 минут. Этого времени достаточно, чтобы за счет только диффузии глубина заполнения пенетрантом полости дефекта с шириной раскрытия R < 10 мкм увеличилась в два и более раз по сравнению с глубиной капиллярной пропитки.

Немаловажную роль играет процесс диффузии при проявлении с использованием суспензионных проявителей, а также красок и лаков. Вначале идет взаимодиффузия пенетранта и жидкой фазы проявителя. Затем по мере высыхания слоя проявителя пенетрант уже за счет капиллярных сил, проникает в пористую структуру слоя, образуя индикаторный след дефекта на поверхности изделия.