Методы контроля проникающими веществами. Модуль 1. Методы контроля герметичности изделий. Курс лекций

Федеральное государственное бюджетное  
образовательное учреждение высшего образования  
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана  
(национальный исследовательский университет)»
А.Л. Ремизов, А.С. Зубарев, А.А. Дерябин
Методы контроля 
проникающими веществами
Модуль 1 
Методы контроля 
герметичности изделий
Курс лекций
Учебное пособие
2-е издание

УДК 620.165.29(075.8)
ББК 30-07
	
Р38 		           -
Издание доступно в электронном виде по адресу 
ebooks.bmstu.press/catalog/47/book2035.html
Факультет «Машиностроительные технологии» 
Кафедра «Технологии сварки и диагностики» 
Рекомендовано Научно-методическим советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия
Рецензенты: 
канд. техн. наук М.Е. Комов
канд. техн. наук, доцент Ю.Ю. Инфимовский
Ремизов, А. Л. 
Р38
Методы контроля проникающими веществами. Модуль 1. Методы контроля герметичности изделий. Курс лекций : учебное пособие / 
А. Л. Ремизов, С. А. Зубарев, А. А. Дерябин. — 2-е изд. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. — 90, [2] с. : ил. 
ISBN 978-5-7038-5191-3 
Приведены материалы лекций по курсу «Методы контроля проникающими 
веществами», основанные на исследованиях в области контроля герметичности. 
Усвоение материала учебного пособия позволит студентам получить практические 
навыки решения теоретических и практических задач. 
Для студентов кафедры «Технологии сварки и диагностики» МГТУ 
им. Н.Э. Бау 
мана. 
УДК 620.165.29(075.8)
ББК 30-07
ISBN 978-5-7038-5191-3 
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017
© Оформление. Издательство 
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019

Предисловие 
Контроль изделий на герметичность является важным комплексом 
работ и занимает особое место в ряду методов неразрушающего контроля 
сварных соединений и конструкций. Методы, применяемые при контроле 
герметичности, основаны на физических явлениях, которые были открыты 
русскими и иностранными исследователями более 100 лет назад (например, 
работа Д.И. Менделеева «О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании», опубликованная в 1880 г.). Большой вклад в развитие данных методов 
внесли отечественные ученые: А.И. Евлампиев, Г.А. Востров, Л.Н. Розанов, 
Е.Д. Попов, С.Г. Сажин, Л.Д. Муравьева, С.А. Добротин, А.В. Половинкин, 
Ю.А. Кондратьев и многие другие. 
Несмотря на кажущуюся простоту методов течеискания, в основе каждой схемы контроля заложены сложные физические явления.
Цель учебного пособия — изучение физических явлений и основных 
схем оценки герметичности изделий. 
Материал, представленный в учебном пособии, входит в Модуль 1 курса «Методы контроля проникающими веществами». Освоение материалов 
модуля позволит студентам овладеть навыками анализа процессов проникновения газов и жидкостей через сквозные несплошности при различных 
давлениях и в условиях вакуума, выбирать метод испытания для выявления 
сквозных дефектов, самостоятельно разрабатывать схемы контроля герметичности и рассчитывать режимы контроля, определять дефекто 
скопичность 
(контролепригодность) конкретных изделий и сварных соединений для испытаний проникающими веществами.
После изучения материала данного пособия студенты будут обладать 
следующими компетенциями:
• владение основами расчета и проектирования элементов и устройств 
различных физических принципов действия;
• способность участвовать в работах по доводке и освоению технологических процессов, технологических машин и комплексов в ходе подготовки 
производства новой продукции, проверять качество монтажа и наладки при 
испытаниях и сдаче в эксплуатацию новых образцов изделий, узлов и деталей выпускаемой продукции;
• умение применять стандартные методы расчета деталей и узлов изделий машиностроения, используемых в конструкциях технологических машин и комплексов;
• способность подготавливать технические задания на разработку проектных решений, разрабатывать эскизные, технические и рабочие проекты 
технологических машин, технологической оснастки, специального оборудования, средств механизации и автоматизации с использованием средств 
3  -				

автоматизации проектирования и передового опыта разработки конкурентоспособных изделий, участвовать в рассмотрении различной технической 
документации, подготавливать необходимые обзоры, отзывы, заключе- 
ния;
• способность разрабатывать рабочую проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы 
с проверкой соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам, умение проводить патентные исследования для обеспечения 
патентной чистоты новых проектных решений и их патентоспособности 
с определением показателей технического уровня проектируемых изделий.
Качество усвоения знаний осуществляется посредством оценки письменной контрольной работы. Максимальное число баллов за контрольную 
работу составляет 60, минимальное — 35. 
Письменные работы оцениваются по следующим критериям.
Тесты по материалам лекций (освоение модулей): 
60…52 балла — теоретическое содержание модуля освоено полностью, 
без пробелов, необходимые практические навыки работы с освоенным материалом сформированы;
51…43 балла — теоретическое содержание модуля освоено полностью, 
без пробелов, некоторые практические навыки работы с освоенным материалом сформированы недостаточно, некоторые виды заданий выполнены 
с ошибками;
42…35 баллов — теоретическое содержание модуля освоено частично, 
но пробелы не носят существенного характера, необходимые практические 
навыки работы с освоенным материалом в основном сформированы, некоторые из выполненных заданий, возможно, содержат ошибки;
34 балла и менее — теоретическое содержание модуля не освоено, 
необходимые практические навыки работы не сформированы, дополнительная самостоятельная работа над материалом дисциплины не приведет 
 
к какому-либо значимому повышению качества выполнения учебных заданий.
Для более качественного усвоения материала студентам рекомендуется 
проводить самостоятельную работу по следующему алгоритму:
• перед лекционным занятием предварительно прочитать содержание 
лекции по данному учебному пособию, выделив материал, который вызывает вопросы;
• во время лекционного занятия задать вопросы по выделенным материалам (темам), вызвавшим непонимание или требующим дополнительной 
информации;
• после лекционного занятия ответить на контрольные вопросы, которые прилагаются в учебном пособии к каждой лекции; при  необходимости 
воспользоваться литературой, указанной в учебном пособии;
• если необходима дополнительная информация (для курсового проекта или расширения кругозора), задать вопрос преподавателю на следующей 
лекции;
4-	-    -				

•	в обязательном порядке учить определения и основные тезисы лекций;
•	для подготовки к письменным контрольным работам необходимо уверенно отвечать на контрольные вопросы.
Перед освоением данного курса лекций рекомендуется повторить материал по ультразвуковым методам неразрушающего контроля, приведенный 
в курсе лекций «Контроль качества сварных соединений», который читается 
в 7-м семестре. 

Термины и определения
Быстрота действия насоса  — объем газа, удаляемый насосом в единицу 
времени через входной патрубок насоса.
Вакуум — состояние газа при давлении меньше атмосферного.
Вязкость — свойство жидкости сопротивляться деформации сдвига ее 
слоев.
Газ — агрегатное состояние вещества, в котором составляющие его атомы и молекулы хаотически движутся между столкновениями, в результате 
которых происходит резкое изменение характера их движения.
Герметичность — свойство конструкции или материала препятствовать 
проникновению через них газа, жидкости или пара.
Динамическая (абсолютная) вязкость — сила, действующая на единичную 
площадь плоской поверхности, перемещаемой с единичной скоростью относительно другой плоской поверхности, находящейся на единичном расстоянии от первой.
Живое сечение потока — сечение, перпендикулярное в каждой точке скорости частиц потока жидкости.
Жидкость — агрегатное состояние веществ, в котором вещество принимает форму сосуда, сохраняя определенный объем.
Индикаторное (пробное) вещество — жидкость или газ, применяемые для 
проникновения через течи в конструкциях при их испытаниях.
Кавитация — образование в жидкости пустот, заполненных газом, паром 
или их смесью.
Контроль герметичности — вид неразрушающего контроля, состоящий 
в измерении или оценке суммарного потока вещества, проникающего через 
течи, для сравнения с допускаемым по ТУ значением. 
Наибольшее выпускное давление — наибольшее давление в выходном сечении насоса, при котором насос еще способен осуществлять откачку, т. е. 
осуществлять перенос массы газа со стороны с низким давлением на сторону с более высоким давлением.
Наибольшее рабочее давление вакуумного насоса — наибольшее давление 
в его входном сечении, при котором насос длительное время сохраняет номинальную быстроту действия.
Плотность жидкости — физическая величина, представляющая собой отношение массы жидкости к ее объему.
Пороговая чувствительность течеискателя — наименьший поток или концентрация пробного вещества, которые могут быть обнаружены и измерены 
данным прибором.
Рабочее вещество — жидкость или газ, которым заполняют конструкцию 
в процессе эксплуатации.
6

Расход жидкости — количество жидкости, протекающей через живое сечение потока в единицу времени. 
Реальный газ (пар) — неустойчивое рабочее тело, которое в ходе термодинамического процесса может изменять свое агрегатное состояние.
Средняя скорость движения жидкости — средняя скорость частиц в живом 
сечении потока.
Средняя теплоемкость — количество теплоты, необходимое для повышения температуры единицы количества вещества на один градус в заданном 
интервале температур.
Степень герметичности — количественная характеристика герметичности, выраженная в единицах потока проникающего вещества.
Теплоемкость — отношение количества теплоты dQ, полученного телом 
при бесконечно малом изменении его состояния, к связанному с ним изменением температуры dT тела.
Теплопроводность — процесс переноса теплоты вследствие движения 

микрочастиц вещества.
Течеискание — вид неразрушающего контроля, состоящий в обнаружении и измерении отдельных (единичных) течей путем регистрации значения 
потока индикаторного вещества через течь.
Чувствительность течеискания — наименьший поток пробного вещества, 
который может быть обнаружен при течеискании.
Эффективная быстрота откачки насоса — объем газа, поступающий в единицу времени из откачиваемого объема в трубопровод.

Лекция № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ 
МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ 
И ТЕЧЕИСКАНИЯ
Герметичность — свойство конструкции или материала препятствовать 
проникновению через них газа, жидкости или пара.
Абсолютная герметичность конструкций недостижима и неконтролируема. Поэтому герметичность объекта контроля следует рассматривать 
в сравнении с нормативным уровнем (степенью герметичности), устанавливаемым техническими условиями (ТУ) или требованиями для этого объекта.
Степень герметичности — количественная характеристика герметичности, выраженная в единицах потока проникающего вещества.
Различают контроль герметичности и течеискание (поиск течей).
Контроль герметичности — вид неразрушающего контроля, состоящий 
в измерении или оценке суммарного потока проникающего вещества через 
течи для сравнения с допускаемым по ТУ значением. 
Течеискание — вид неразрушающего контроля, состоящий в обнаружении и измерении отдельных (единичных) течей путем регистрации значения 
потока индикаторного вещества через течь.
Индикаторное (пробное) вещество — жидкость или газ, предназначенные 
для проникновения через течи в конструкциях при их испытаниях. Если 
в качестве индикаторного вещества применяют смесь нескольких веществ, 
такую смесь называют контрольным веществом. Часто в качестве основы 
контрольного вещества используется рабочее вещество.
Рабочее вещество — жидкость или газ, которым заполняют конструкцию 
в процессе эксплуатации. Для вакуумных систем применимо понятие рабочей среды, окружающей объект при эксплуатации. 
Часто контроль выполняют с помощью специальных устройств — течеискателей, предназначенных для выявления мест расположения и определения течей в объекте. 
Основной рабочей характеристикой любого метода контроля является 
его чувствительность.
Чувствительность течеискания (q) — наименьший поток пробного вещества, который может быть обнаружен при течеискании. Чувствительность 
зависит от физических свойств и концентрации пробного вещества, испытательного давления в объекте, пороговой чувствительности течеискателя 
и других факторов.
Пороговая чувствительность течеискателя — наименьший поток или 
концентрация пробного вещества, которые могут быть обнаружены и из8

мерены данным прибором. Настройку течеискателей на требуемый уровень 
чувствительности выполняют по контрольным течам, с помощью которых 
получают заданный постоянный во времени поток индикаторного вещества.
При герметизации объектов для сохранения постоянства количества 

вещества в объекте (изделии), поддержания в нем неизменного давления 
или состава вещества предельно допустимые потоки вещества через течи 
рассчитывают по следующим формулам: 
	
[Q] = [m]/t;	
(1.1)
	
[Q] = [Dp]V/ gt;	
(1.2)
где [m] — допустимая потеря вещества из объекта; [D p] — допустимое изменение парциального давления пробного компонента в газовой смеси в объекте объемом V в течение заданного времени t при объемной концентрации 
вещества в смеси g.
Эти выражения определяют количественные требования к герметичности конструкций. 
Течи менее 10–10 Вт (10–7мм3 ·МПа/с) маловероятны.
Часто при контроле герметичности систем с помощью жидкостей применяют контрольные жидкости, отличающиеся по вязкости от рабочих. 
В этом случае при определении степени герметичности системы используют 
соотношение 
	
Qкhк /( p2к – p1к) = Qрhр /( p2р – p1р ), 	
(1.3)
где Qк , Qр — степени герметичности по контрольной и рабочей жидкостям; 
hк, hр — коэффициенты динамической вязкости контрольной и рабочей 
жидкостей; p2к, p2р — давления контрольной и рабочей жидкостей на входе 
в течь; p1к, p1р — давления контрольной и рабочей жидкостей на выходе из 
течи. 
В конструкциях, работающих под избыточным давлением, перепад давления считают положительным, в вакуумных — отрицательным. В открытых 
конструкциях (с разомкнутым объемом) перепад давления равен нулю.
Методы испытаний, основанные на измерении положительного перепада давлений, называют компрессионными, отрицательного — вакуумными.
Различают методы испытаний жидкостями и газами: гидравлические, 
капиллярные, манометрические, пузырьковые, физико-химические и 

газоаналитические. Г
идравлические и капиллярные испытания выполняют 
с применением жидкостей; пузырьковые, физико-химические и газоаналитические — с применением газов; манометрические испытания можно проводить с применением как жидкостей, так и газов.
Капиллярная дефектоскопия — метод дефектоскопии, основанный на 
проникновении определенных жидких веществ в поверхностные дефекты 
изделия под действием капиллярного давления, в результате чего повышается свето- и цветоконтрастность дефектного участка относительно неповрежденного.
9

Данный метод пригоден для выявления несплошностей с поперечными 
размерами от 0,1 до 500 мкм, в том числе сквозных, на поверхности черных 
и цветных металлов, сплавов, керамики, стекла и т. п.
Капиллярные методы контроля предназначены для обнаружения невидимых или слабовидимых невооруженным глазом дефектов, выходящих на 
поверхность, и позволяют контролировать изделия любых форм и размеров, 
изготовленных как из металлических, так и неметаллических материалов. 
Эти методы имеют ограниченное применение для контроля сварных швов, 
так как требуют предварительной механической обработки их поверхности 
для удаления чешуйчатости, брызг, окалины и обеспечения плавных переходов между основным и наплавленным металлом. Капиллярный контроль 
в  зависимости от вида проникающего вещества разделяют на контроль 
с  помощью жидких проникающих растворов различного состава и контроль с  применением фильтрующихся суспензий. По способу получения 
первичной информации (в зависимости от состава проникающего раствора) 

выделяют яркостный, цветной, люминесцентный и люминесцентно-цветной методы.
Яркостный (ахроматический) метод основан на регистрации контраста 
ахроматического индикаторного следа (рисунка) на поверхности контролируемого объекта в видимом излучении. Простейшим примером применения 
яркостного метода является метод керосиновой или керосино-масляной 
пробы. При этом в качестве пенетранта используют керосин или его смесь 
с маслом, в качестве проявителя — водный или спиртовый раствор мела 
(спиртовый сохнет быстрее).
Цветной (хроматический) метод в отличие от яркостного основан на 
регистрации цветных (как правило, ярко-красных) индикаторных следов 
и отличается несколько большей чувствительностью. Недостатком цветного 
метода являются высокие требования к остроте зрения контролера, а также 
отсутствие у него нарушений цветового восприятия — дальтонизма. 
Люминесцентный метод предусматривает введение в пенетрант люминофоров и дополнительно требует наличия источника ультрафиолетового 
излучения. При облучении индикаторных следов длинноволновым ультрафиолетовым излучением происходит люминесцирование видимым излучением. Это обеспечивает резкое увеличение контраста индикаторных 
следов на фоне поверхности контролируемого объекта и повышает чувствительность по сравнению с яркостным методом в некоторых случаях в 

несколько раз.
Люминесцентно-цветной метод объединяет достоинства и недостатки 
рассмотренных выше методов. Индикаторный след от дефекта светится 
при ультрафиолетовом облучении и имеет цветовую окраску при освещении в видимом диапазоне спектра. С применением фильтрующихся суспензий контролируют конструкции, изготовленные из пористых материалов. 
В составе суспензии помимо проникающей жидкости содержатся цветные, 
люминесцентные или люминесцентно-цветные вещества размером от тысячных до сотых долей миллиметра. Проникающая жидкость при нанесении ее на контролируемую поверхность поглощается пористым материалом. 
Поглощение происходит наиболее интенсивно в зоне дефектов, при этом 
10