Гидродинамика заполнения тупикового капилляра

Тупиковый капилляр имеет открытый доступ только с одной стороны. Поэтому заполнение тупикового капилляра отличается тем, что паро-воздушная смесь, защемленная в тупиковом конце, ограничивает глубину проникновения пенетранта или другой жидкости. Рассмотрим заполнение тупикового капилляра на примере индикаторной жидкости. Когда пенетрант приходит в контакт с тупиковой капиллярной трещиной, вначале она быстро, благодаря силам поверхностного натяжения, заполняется индикаторной жидкостью, на глубину l. Но затем этот процесс существенно замедляется, по мере увеличения противодействия - давления внутри тупика трещины. Когда капиллярное давление жидкости сравняется с давлением защемленной парогазовой смеси внутри, считают, что процесс заполнения переходит из капиллярной стадии в диффузионную, когда зажатый в полости дефекта воздух постепенно растворяется в пенетранте и диффундирует наружу к устью дефекта. Учитывая, что растворимость воздуха в жидкостях при нормальных условиях невелика, диффузионная пропитка идет очень медленно и может длиться несколько часов.

По технологии, конечно, пенетрант не может находится на поверхности контролируемого изделия несколько часов по многочисленным причинам. Поэтому практически всегда в тупиковом капилляре может остаться защемленный воздух или пар. Интересно, что этот зажатый газ может при проявлении помогать извлечению пенетранта из трещины, т.е. играть положительную роль.

В случае, когда заполнение происходит под действием только капиллярных сил, такой способ заполнения называют капиллярным. Время заполнения зависит от величины раскрытия дефекта, его глубины, вязкости пенетранта, его поверхностного натяжения, смачиваемости материала изделия пенетрантом и колеблется от нескольких минут до десятков минут. Для вязких пенетрантов на основе масел предварительный подогрев изделия до 50-60°С приводит к ускорению заполнения.

Все рассмотренные закономерности относятся к заполнению тупиковых и сквозных несплошностей под действием только капиллярных сил. Для ускорения этих процессов выше говорилось о подогреве. Используются также другие способы интенсификации: вакуумный, компрессионный, ультразвуковой, деформационный, электрический, электромагнитный и др. Эти способы заполнения дефектов индикаторными пенетрантами, их технологические характеристики и достоинства подробно описаны в главе 5 "Технология капиллярного контроля".