Физические явления

Взаимодействие жидкостей в капилляре

В процессе контроля дефект заполняется разными жидкими дефектоскопическими материалами. Сначала - это моющая жидкость, затем капилляр заполняет индикаторная жидкость. После этого индикаторная жидкость удаляется с поверхности очищающей жидкостью и, наконец, индикаторная жидкость вступает в контакт с жидкой фазой проявителя.

Рассмотрим самый общий случай, когда в тупиковом капилляре находится жидкость Ж₁ и с ней в контакт приводится вторая жидкость Ж₂, химически не реагирующая и не смешиваемая с ней. В зависимости от поверхностного натяжения жидкостей (σ₁, σ₂), давления насыщенного пара (Р₁, Р₂), краевого угла смачивания (θ₁, θ₂) возможны два крайних варианта их взаимодействия.

В случае а) приведенная в контакт с жидкостью Ж₁ жидкость Ж₂ полностью вытесняет из капилляра Ж₁ и занимает ее место. Это случай полного извлечения жидкости из капилляра. Находящийся в капилляре индикаторный пенетрант Ж₁ извлечется, например, ацетоном, пентаном, бензолом, бутиловым и этиловым спиртами.

В случае б) жидкость Ж₂ запирает Ж₁ в капилляре и не дает ей выйти из него наружу.

Взаимодействие двух жидкостей в капилляре:

а) полное извлечение. Жидкость Ж₂ полностью вытесняет из капилляра жидкость Ж₁ и занимает ее место;

б) жидкость Ж₂ запирает жидкость Ж₁ в капилляре. Отсутствие замещения жидкостей.

Исследованиями на основании анализа термодинамики процесса показано, что если удовлетворяется условие σ₁cosΘ₁ > σ₂cosΘ₂, то жидкость Ж₂ полностью вытеснит из капилляра Ж₁ и займет ее место (случай полного извлечения). Если перечисленные жидкости берутся в обратном порядке (жидкость 2 в капилляре), то извлечение жидкости из капилляра контактирующей с ней другой жидкостью не наблюдается.

Знание этого критерия позволяет прогнозировать результаты взаимодействия различных дефектоскопических жидкостей.

Хотя реальные дефекты, выявляемые капиллярными методами, существенно отличаются от использованных в экспериментах моделей как формой, так и состоянием поверхности канала, тем не менее, общий характер описанного взаимодействия сохраняется и для них. Например, при нанесении проявителя в зависимости от соотношения свойств индикаторного пенетранта, находящегося в дефектах (σ_пcosΘ_п) и жидкой фазы проявителя (σ_прсosΘ_пр), взаимодействие жидкостей в капилляре может либо облегчать извлечение пенетранта из капилляра, либо затруднять его.

Если σ_пcosΘ_п < σ_прсosΘ_пр, то в результате взаимодействия жидкой фазы проявителя и пенетранта уже с момента приведения их в контакт наблюдается вытеснение пенетранта к выходу из капилляра, что обеспечивает увеличение полноты и скорости извлечения пенетранта из дефекта и повышение надежности и чувствительности контроля.

Заметим, что рассмотренное выше взаимодействие жидкостей в капилляре играет важную роль и при очистке дефектов перед контролем. Например, в случае когда остатки моющей жидкости не дают индикаторной жидкости попасть в дефект, последний не будет выявлен.

Знание критерия подбора жидкостей позволяет обоснованно составлять дефектоскопические наборы, повышая эффективность их действия.