技術背景

超聲波檢測技術作為無損檢測技術的四大方法之一，具有檢測精度高、操作方便、檢測成本低的優(yōu)點。在使用超聲波換能器對被檢物進行檢測時，為使換能器發(fā)出的超聲波波束充分進入被檢工件內(nèi)，需在被檢工件表面涂抹耦合介質(zhì)，一般使用水、機油、甘油、化學漿糊等。

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。

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、機油、甘油、化學漿糊、水玻璃等；

3.1.1 機油

機油（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，常使用20到40號機油，不同編號的機油有不同的粘度（編號越大，粘度越高）。

當環(huán)境溫度不同時其粘度也有一定變化。其附著力、潤濕性、價格和粘度等綜合性能都較為合適，對工件沒有腐蝕性對操作人員也無害，因此是最廣泛應用的耦合劑。

利用機油作耦合劑的缺點是對聲接觸壓力比較敏感，即施加在探頭上的壓力不同時，接收到的超聲回波幅度變化比較顯著，因此對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，并且對聲接觸壓力不敏感的耦合介質(zhì)，以化學分析純的等級為最好，適用于表面光潔度較高的工件。

缺點是價格較高，而且它所具有的吸水性強的特點容易導致在敞開的容器中放置一段時間后就會因為吸收空氣中的水分而使本身濃度發(fā)生變化（粘度變化），影響作為耦合劑的性能一致性。被檢驗過的工件需要用水及時清洗，防止殘留的甘油吸濕引起工件的銹蝕。濃度高的甘油也會對操作人員的皮膚吸濕導致皮膚干裂。甘油對工件表面的潤濕性不夠好也是其缺點。

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，而且價格較便宜；

和甘油具有相同的吸水性強的特點，在敞開的容器中放置一段時間后就會因為吸收空氣中的水分而使?jié)舛热菀装l(fā)生變化。

在實際應用中為了保持聲耦合效果的穩(wěn)定，要求在每個工作班使用前用波美比重計測試其比重，在必要時進行濃度調(diào)整以保持最佳耦合效果時的比重。

水玻璃有弱堿性，對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油耦合進行檢測，可以獲得較好的耦合效果。

3.1.4 化學漿糊

化學漿糊（羧甲基纖維素，又稱強力CMC、糊精或化學漿糊）：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”用作超聲波檢測的耦合劑，

適用于一般粗糙度表面的工件，價格很便宜（工業(yè)純的等級即可），

對工件無腐蝕，對人體無害，但是由于其干涸后黏附在工件表面會影響工件外觀以及后續(xù)表面處理，檢測后要求及時用清水沖洗干凈。

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。

宇時先鋒HUC-1高溫耦合劑                              

1、容量：50ml/瓶                                    

2、溫度范圍：-18~371℃                            

3、黑色金屬防銹等級達到75                  

4、生物可降解，無毒無害，

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性和使用條件不同可分為固體耦臺劑、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合不同。

空氣耦合  

   非接觸式超聲與常規(guī)超聲檢測類似，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工件中。

3.3.4.1 優(yōu)勢

空氣耦合超聲檢測的優(yōu)勢：常用聲耦合劑包括機油、膠體、水等，這些耦合劑需要清理，通常會使得整套系統(tǒng)變得笨重，使得工作場所變得很臟亂。對于空氣耦合裝置，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行超聲波無損檢測。

3.3.4.2  技術難點

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

第一，研制聲阻抗匹配層材料，實現(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，實現(xiàn)接收信號的低噪音增幅。

四、宇時先鋒耦合劑（UC-2,UC-4,UC-5）110度高溫測評結論：

UC-2 聚合效果差，高溫下冒泡蒸發(fā)，需要頻繁復涂，經(jīng)濟成本高，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，波幅比機油高30%。

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

通過以上實驗，當有高溫環(huán)境測量時，選用高溫耦合劑測試效果最佳。

五、常用耦合劑主要性能總結

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