消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測(cè)試效果的慢速耦合劑的制作方法
【專利摘要】一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測(cè)試效果的慢速耦合劑。本耦合劑以石膏、熟石膏、聚乙烯醇、白乳膠、六磷偏酸鈉、氧化鈣和氯化鎂等廉價(jià)易得材料，按一定的工序制成一種粉末狀物料保存于密封袋中待用，使用時(shí)與水混合，充分?jǐn)嚢韬笸磕ㄓ诒粶y(cè)物體表面并安裝超聲波探頭，然后便可進(jìn)行超聲波測(cè)試。該耦合劑在超聲波測(cè)試預(yù)處理階段處于流塑狀態(tài)，能充分填充探頭與被測(cè)物體端面間的空隙，消除端面粗糙度對(duì)超聲波測(cè)試的影響。在超聲波測(cè)試時(shí)處于硬塑狀態(tài)，具有適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)強(qiáng)度將超聲波探頭與被測(cè)物體粘為一體，由此便可得到較好的縱橫波測(cè)試效果。同時(shí)本發(fā)明通過(guò)化學(xué)反應(yīng)方程式推算各物料的反應(yīng)質(zhì)量，使耦合劑接近中性，減少對(duì)被測(cè)物與探頭的腐蝕。
【專利說(shuō)明】消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測(cè)試效果的慢速耦合劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石、混凝土、鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)與探傷等超聲波測(cè)試領(lǐng)域，特別涉及一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測(cè)試效果的慢速耦合劑。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波探測(cè)技術(shù)作為地球物理勘探的主要勘探方法之一，廣泛應(yīng)用于巖石巖體工程性質(zhì)鑒別、完整性判斷、煤田和油田勘探等的等領(lǐng)域。同時(shí)超聲波探測(cè)技術(shù)也廣泛應(yīng)用于工民建等行業(yè)，例如混凝土，鋼結(jié)構(gòu)等材料的無(wú)損檢測(cè)。然而超聲波不能穿透超聲波探頭與被測(cè)物體之間的空氣，所以換能器與被測(cè)物體之間必須經(jīng)行耦合保護(hù)。目前，耦合劑的使用缺少規(guī)范，多種不同的耦合劑被用于生產(chǎn)、科研當(dāng)中；由于耦合劑的耦合效果不同，降低了測(cè)試結(jié)果的可靠性，同時(shí)也不利于同種材料不同耦合劑條件下測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析。
[0003]目前，耦合劑大多數(shù)為液態(tài)的，例如機(jī)油、凡士林；固態(tài)的較少，例如鋁箔。這些液態(tài)的耦合劑雖然可以通過(guò)縱波，但卻不能通過(guò)橫波；而固態(tài)的耦合劑在低應(yīng)力條件下的耦合緊密程度很差。除此之外，聲波測(cè)試對(duì)被測(cè)物體端面平整度要求較高，不能廣泛適用于不同端面粗糙度的測(cè)試。隨著目前超聲波理論與實(shí)踐應(yīng)用的加深，縱橫波一體探頭的逐漸普遍，對(duì)能同時(shí)縱橫波測(cè)試且適用于不同端面粗糙度的耦合劑越發(fā)迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)因耦合劑的選擇帶來(lái)的測(cè)試誤差，同時(shí)也為了簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)和降低實(shí)驗(yàn)要求，本發(fā)明的目的在于提供一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測(cè)試效果的耦合齊U，能同時(shí)測(cè)試縱橫波、適用于不同粗糙度端面、無(wú)毒的超聲波測(cè)試。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測(cè)試效果的慢速耦合劑，包括:
[0007]固結(jié)劑:熟石膏CaSO4.0.5H20，
[0008]固結(jié)強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑:生石膏CaSO4.2H20，
[0009]潤(rùn)滑劑及早強(qiáng)劑:白乳膠、聚乙烯醇，
[0010]固結(jié)緩凝劑:六磷偏酸鈉Na6O18P6,
[0011]在嚴(yán)寒區(qū)域還可使用氯化鎂MgCl與氧化鈣CaO的混合粉劑做增溫添加劑。
[0012]所述的耦合劑制作分三步:第一步，以生石膏:聚乙烯醇溶液:白乳膠:沸水=50:15:5:15的質(zhì)量比將生石膏、聚乙烯醇溶膠和白乳膠在沸水中充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓笤跍囟?40°?170°之間烘箱里烘干I小時(shí)，熱處理形成熟石膏混合固體；第二步，添加固結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑:六磷偏酸鉀和固結(jié)強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑:生石膏，按熟石膏混合物:生石膏:六磷偏酸鈉=50:5:1的質(zhì)量比均勻混合，得到慢速耦合劑；第三步，在特定需求下，添加增溫劑，得到抗寒稱合劑。
[0013]進(jìn)一步的,選取所述稱合劑,按稱合劑:氯化鎂:氧化I丐=150:20:13的質(zhì)量比均勻混合，得到抗寒耦合劑。[0014]進(jìn)一步的，所有固體混合前都研磨過(guò)0.075mm篩，所得耦合劑密封于密封袋中待用，在使用時(shí)與溫水按質(zhì)量比0.8:1?1:1混合即可使用。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于半固結(jié)時(shí)間以前具有較好的可塑性，能密實(shí)填充耦合面之間的空隙，撫平端面粗糙。應(yīng)用本耦合劑可減少對(duì)試樣端面的處理，從而減少制樣成本，也適用于野外原位測(cè)試粗糙端面情況。在超聲波探頭安裝以后，耦合劑逐漸由軟塑態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，具有適度的粘結(jié)強(qiáng)度將換能器與被測(cè)物體粘為一體，可省去特殊聲學(xué)測(cè)試時(shí)的探頭固定裝置。待到達(dá)固結(jié)時(shí)間后，耦合劑呈硬塑態(tài)，可較好的通過(guò)縱橫波。本發(fā)明根據(jù)實(shí)際情況添加固結(jié)強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑，防止探頭固結(jié)太牢固，不易于被測(cè)物分離的情況的發(fā)生。本發(fā)明通過(guò)添加不同的固結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑來(lái)調(diào)節(jié)半固結(jié)時(shí)間，可滿足了實(shí)際測(cè)試對(duì)不同半固結(jié)時(shí)間的要求:例如多探頭損傷探測(cè)系統(tǒng)由于需要一次性耦合多個(gè)探頭，測(cè)試預(yù)處理時(shí)間較長(zhǎng)，所以需要用半固結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)的耦合劑；室內(nèi)巖樣超聲波測(cè)試時(shí)，測(cè)試預(yù)處理時(shí)間所需較短，需要用半固結(jié)時(shí)間較短的耦合劑節(jié)約測(cè)試時(shí)間。本發(fā)明還附有增溫粉劑，可應(yīng)付嚴(yán)寒等惡劣天氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的聲波測(cè)試示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明耦合劑處理前后疏松砂巖端面對(duì)比；
[0018]圖3標(biāo)準(zhǔn)鋁樣(Φ50Χ 100)凡士林與本發(fā)明耦合劑耦合效果對(duì)比；
[0019]圖4標(biāo)準(zhǔn)細(xì)砂巖樣(Φ 50 X 100)凡士林與本發(fā)明耦合劑耦合測(cè)試效果對(duì)比；
[0020]圖5標(biāo)準(zhǔn)花崗巖砂巖(Φ50Χ 100)凡士林與本發(fā)明耦合劑耦合測(cè)試效果對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0022]一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測(cè)試效果的慢速耦合劑，包括:
[0023]固結(jié)劑:熟石膏CaSO4.0.5H20，
[0024]固結(jié)強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑:生石膏CaSO4.2H20，
[0025]潤(rùn)滑劑及早強(qiáng)劑:白乳膠、聚乙烯醇，
[0026]固結(jié)緩凝劑:六磷偏酸鈉Na6O18P6,
[0027]在嚴(yán)寒區(qū)域還可使用氯化鎂MgCl與氧化鈣CaO的混合粉劑做增溫添加劑；
[0028]所述的耦合劑制作分三步:第一步，以生石膏:聚乙烯醇溶液:白乳膠:沸水=50:15:5:15的質(zhì)量比將生石膏、聚乙烯醇溶膠和白乳膠在沸水中充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓笤跍囟?40°?170°之間烘箱里烘干I小時(shí)，熱處理形成熟石膏混合固體；第二步，添加固結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑:六磷偏酸鉀和固結(jié)強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑:生石膏，按熟石膏混合物:生石膏:六磷偏酸鈉=50:5:1的質(zhì)量比均勻混合，得到慢速耦合劑；第三步，在特定需求下，添加增溫劑，得到抗寒稱合劑。
[0029]進(jìn)一步的,選取所述稱合劑,按稱合劑:氯化鎂:氧化I丐=150:20:13的質(zhì)量比均勻混合，得到抗寒耦合劑。
[0030]進(jìn)一步的，所有固體混合前都研磨過(guò)0.075mm篩，所得耦合劑密封于密封袋中待用，在使用時(shí)與溫水按質(zhì)量比0.8:1?1:1混合即可使用。[0031]實(shí)施例1、一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測(cè)試效果的慢速耦合劑，包括:
[0032]固結(jié)劑:熟石膏CaSO4.0.5H20，
[0033]固結(jié)強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑:生石膏CaSO4.2H20，
[0034]潤(rùn)滑劑及早強(qiáng)劑:白乳膠、聚乙烯醇，
[0035]固結(jié)緩凝劑:六磷偏酸鈉Na6O18P6,
[0036]在嚴(yán)寒區(qū)域還可使用氯化鎂MgCl與氧化鈣CaO的混合粉劑做增溫添加劑。
[0037]所述的耦合劑制作包括如下步驟:
[0038](I)將沸水、8%的聚乙烯醇液膠和白乳膠按20:14:1的比例混合并充分?jǐn)嚢栊纬筛邷叵♂尵垡蚁┐既芤骸?br> [0039](2)將過(guò)0.075mm篩的生石膏粉與合成高溫液膠按質(zhì)量比3:2的比例混合，形成稠度較高的漿糊狀混合試劑。
[0040](3)將上述混合試劑充分?jǐn)嚢韬蠓湃牒嫦渲校嫦錅囟瓤刂圃?40°~170°之間，經(jīng)過(guò)I小時(shí)的熱處理脫水，使生石膏(CaSO4.2Η20)混合試劑變成熟石膏(CaSO4.0.5Η20)混合固體。將上述熟石膏混合固體研碎過(guò)0.075mm篩形成熟石膏混合粉末，，再按熟石膏混合物:生石膏=10:1均勻混合并保存于密封袋中待用。
[0041](4)將過(guò)0.075mm篩的六磷偏酸鈉粉末、生石膏粉末和步驟(3)所得產(chǎn)物按質(zhì)量比1:5:50均勻混合，形成慢速耦合劑，保存于密封袋中待用。
[0042](5)使用時(shí)，將水與耦合劑按質(zhì)量比0.8:1~1:1混合充分?jǐn)嚢栊纬蓾{糊狀超聲波耦合劑；迅速將配好的耦合劑涂抹于被測(cè)物體端面然后安裝換能器并施加稍許壓力數(shù)秒，待固結(jié)超過(guò)固結(jié)時(shí)間后如圖1所示，進(jìn)行超聲波測(cè)量。如果在嚴(yán)寒條件下，為保證測(cè)試效果，可添加5%的20:13的氯化鎂:氧化鈣混合粉末提高水溫。該耦合劑性能參數(shù)見(jiàn)表1。
[0043]表1稱合劑性能參數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測(cè)試效果的慢速耦合劑，其特征在于，包括: 固結(jié)劑:熟石膏CaSO4.0.5H20， 固結(jié)強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑:生石膏CaSO4.2H20， 潤(rùn)滑劑及早強(qiáng)劑:白乳膠、聚乙烯醇， 固結(jié)緩凝劑:六磷偏酸鈉Na6O18P6, 在嚴(yán)寒區(qū)域還可使用氯化鎂MgCl與氧化鈣CaO的混合粉劑做增溫添加劑， 所述的耦合劑制作分三步:第一步，以生石膏:聚乙烯醇溶液:白乳膠:沸水=50:15:5:15的質(zhì)量比將生石膏、聚乙烯醇溶膠和白乳膠在沸水中充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后在溫?40°?170°之間烘箱里烘干I小時(shí)，熱處理形成熟石膏混合固體；第二步，添加固結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑:六磷偏酸鉀和固結(jié)強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑:生石膏，按熟石膏混合物:生石膏:六磷偏酸鈉=50:5:1的質(zhì)量比均勻混合，得到慢速耦合劑；第三步，在特定需求下，添加增溫劑，得到抗寒稱合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述耦合劑，其特征在于，選取耦合劑，按耦合劑:氯化鎂:氧化鈣=150:20:13的質(zhì)量比均勻混合,得到抗寒稱合劑。
3.根據(jù)權(quán)利I或2所述耦合劑，其特征在于，所有固體混合前都研磨過(guò)0.075mm篩，所得耦合劑密封于密封袋中待用，在使用時(shí)與溫水按質(zhì)量比0.8:1?1:1混合即可使用。
【文檔編號(hào)】G01N29/28GK103983701SQ201410240527
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉高, 魏蒙恩, 毛舉, 王彥蓉, 趙永虎, 石廣明 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)