技術(shù)背景

超聲波檢測(cè)技術(shù)作為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的四大方法之一，具有檢測(cè)精度高、操作方便、檢測(cè)成本低的優(yōu)點(diǎn)。在使用超聲波換能器對(duì)被檢物進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，為使換能器發(fā)出的超聲波波束充分進(jìn)入被檢工件內(nèi)，需在被檢工件表面涂抹耦合介質(zhì)，一般使用水、機(jī)油、甘油、化學(xué)漿糊等。

一、耦合劑的定義

耦合劑是指在探頭與工件表面之間施加的透聲介質(zhì)。

二、耦合劑的作用

使用耦合劑的主要目的是耦合劑可以填充探頭與工件間的空氣間隙，使超聲波能夠傳入工件。此外，耦合劑還具有潤(rùn)滑作用，可以減小探頭和工件之間的摩擦，防止工件表面磨損探頭，并使探頭便于移動(dòng)。

三、耦合劑的分類

3.1 工業(yè)超聲波耦合劑按材質(zhì)分類，可以分為：水、機(jī)油、甘油、化學(xué)漿糊、水玻璃等；

3.1.1 機(jī)油

機(jī)油（變壓器油）在探傷中是使用最為廣泛的一種耦合劑，呈液體狀，易流動(dòng)，常使用20到40號(hào)機(jī)油，不同編號(hào)的機(jī)油有不同的粘度（編號(hào)越大，粘度越高）。

當(dāng)環(huán)境溫度不同時(shí)其粘度也有一定變化。其附著力、潤(rùn)濕性、價(jià)格和粘度等綜合性能都較為合適，對(duì)工件沒有腐蝕性對(duì)操作人員也無(wú)害，因此是最廣泛應(yīng)用的耦合劑。

利用機(jī)油作耦合劑的缺點(diǎn)是對(duì)聲接觸壓力比較敏感，即施加在探頭上的壓力不同時(shí)，接收到的超聲回波幅度變化比較顯著，因此對(duì)操作人員的操作技能要求高一些。

3.1.2 甘油

甘油（丙三醇，C3H5(OH)3）：這是一種透聲效果很好，并且對(duì)聲接觸壓力不敏感的耦合介質(zhì)，以化學(xué)分析純的等級(jí)為最好，適用于表面光潔度較高的工件。

缺點(diǎn)是價(jià)格較高，而且它所具有的吸水性強(qiáng)的特點(diǎn)容易導(dǎo)致在敞開的容器中放置一段時(shí)間后就會(huì)因?yàn)槲湛諝庵械乃侄贡旧頋舛劝l(fā)生變化（粘度變化），影響作為耦合劑的性能一致性。被檢驗(yàn)過的工件需要用水及時(shí)清洗，防止殘留的甘油吸濕引起工件的銹蝕。濃度高的甘油也會(huì)對(duì)操作人員的皮膚吸濕導(dǎo)致皮膚干裂。甘油對(duì)工件表面的潤(rùn)濕性不夠好也是其缺點(diǎn)。

3.1.3 水玻璃

水玻璃（硅酸鈉，Na2SiO3）：水玻璃的透聲效果也是較好的，而且價(jià)格較便宜；

和甘油具有相同的吸水性強(qiáng)的特點(diǎn)，在敞開的容器中放置一段時(shí)間后就會(huì)因?yàn)槲湛諝庵械乃侄節(jié)舛热菀装l(fā)生變化。

在實(shí)際應(yīng)用中為了保持聲耦合效果的穩(wěn)定，要求在每個(gè)工作班使用前用波美比重計(jì)測(cè)試其比重，在必要時(shí)進(jìn)行濃度調(diào)整以保持最佳耦合效果時(shí)的比重。

水玻璃有弱堿性，對(duì)操作人員的皮膚及被檢工件（特別是鋁、鎂合金）有一定的腐蝕性，使用后必須及時(shí)用清水沖洗干凈。

水玻璃主要用于表面粗糙的工件，特別是可以采用所謂“地毯法”耦合，即在被檢工件粗糙的檢測(cè)表面上先均勻涂布一層濃度較高的水玻璃，待其干涸后即已將粗糙表面填平為平整表面，再在上面涂布較稀的水玻璃或機(jī)油耦合進(jìn)行檢測(cè)，可以獲得較好的耦合效果。

3.1.4 化學(xué)漿糊

化學(xué)漿糊（羧甲基纖維素，又稱強(qiáng)力CMC、糊精或化學(xué)漿糊）：這是一種由淀粉（如玉米等）提煉而成的食品添加劑。

它是優(yōu)良的水溶性膠料，一般可以1:10左右的比例與自來水調(diào)配成“工業(yè)膠水”用作超聲波檢測(cè)的耦合劑，

適用于一般粗糙度表面的工件，價(jià)格很便宜（工業(yè)純的等級(jí)即可），

對(duì)工件無(wú)腐蝕，對(duì)人體無(wú)害，但是由于其干涸后黏附在工件表面會(huì)影響工件外觀以及后續(xù)表面處理，檢測(cè)后要求及時(shí)用清水沖洗干凈。

3.2 按使用環(huán)境溫度分類，可分為低溫耦合劑、常溫耦合劑、高溫耦合劑；

3.2.1高溫耦合劑：這也是專門配制的商品化超聲波檢測(cè)耦合劑，具有較好的隔熱性能，適用于處在較高溫度（例如100℃甚至更高）的工件的在役超聲波檢測(cè)。

宇時(shí)先鋒HUC-1高溫耦合劑                              

1、容量：50ml/瓶                                    

2、溫度范圍：-18~371℃                            

3、黑色金屬防銹等級(jí)達(dá)到75                  

4、生物可降解，無(wú)毒無(wú)害，

刺激性氣味小  

3.3、按耦合劑的狀態(tài)分類，可分為固態(tài)耦合劑、液態(tài)耦合劑、膠體態(tài)耦合劑、空氣耦合；

超聲波耦合劑按其流動(dòng)性和使用條件不同可分為固體耦臺(tái)劑、液體態(tài)耦合劑、膠體態(tài)耦合劑和“空氣耦合”。不同的耦合劑使用的場(chǎng)合不同。

空氣耦合  

   非接觸式超聲與常規(guī)超聲檢測(cè)類似，其最大的區(qū)別是非接觸式超聲不需要聲耦合劑涂抹在待檢測(cè)工件上，就能很好的將超聲波從發(fā)射探頭通過空氣傳播到待測(cè)工件中。

3.3.4.1 優(yōu)勢(shì)

空氣耦合超聲檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)：常用聲耦合劑包括機(jī)油、膠體、水等，這些耦合劑需要清理，通常會(huì)使得整套系統(tǒng)變得笨重，使得工作場(chǎng)所變得很臟亂。對(duì)于空氣耦合裝置，周圍環(huán)境空氣就是其聲耦合劑，高溫低溫工件及不適合用聲耦合劑的工件也能進(jìn)行超聲波無(wú)損檢測(cè)。

3.3.4.2  技術(shù)難點(diǎn)

    空氣耦合系統(tǒng)，為了使超聲波有效的發(fā)射到空氣中，穿過檢測(cè)工件，并將接收信號(hào)進(jìn)行成像處理，必須解決三個(gè)問題：

第一，研制聲阻抗匹配層材料，實(shí)現(xiàn)探頭和空氣的最佳耦合；第二，研制超高功率發(fā)射接收，實(shí)現(xiàn)向空中發(fā)射高功率的超聲波；第三，研制前置放大器，實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的低噪音增幅。

四、宇時(shí)先鋒耦合劑（UC-2,UC-4,UC-5）110度高溫測(cè)評(píng)結(jié)論：

UC-2 聚合效果差，高溫下冒泡蒸發(fā)，需要頻繁復(fù)涂，經(jīng)濟(jì)成本高，不適合110度溫度使用。

UC-4 純甘油耦合劑，聚合效果好，未發(fā)生可見的蒸發(fā)，同等增益下，波幅比機(jī)油高30%。

UC-5 機(jī)油耦合劑，聚合效果一般，擴(kuò)散成很大一片，未發(fā)生可見的蒸發(fā)，回波波幅較甘油低。

通過以上實(shí)驗(yàn)，當(dāng)有高溫環(huán)境測(cè)量時(shí)，選用高溫耦合劑測(cè)試效果最佳。

五、常用耦合劑主要性能總結(jié)

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