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一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測試效果的耦合劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測試效果的耦合劑。本發(fā)明耦合劑以石膏、熟石膏、聚乙烯醇、白乳膠、氧化鈣和氯化鎂等廉價易得材料，按一定的工序制成一種粉末狀物料保存于密封袋中待用，使用時與水混合，充分攪拌后涂抹于被測物體表面并安裝超聲波探頭，然后便可進行超聲波測試。該耦合劑在超聲波測試預處理階段處于流塑狀態(tài)，能充分填充探頭與被測物體端面間的空隙，消除端面粗糙度對超聲波測試的影響。在超聲波測試時處于硬塑狀態(tài)，具有適當?shù)恼辰Y(jié)強度將超聲波探頭與被測物體粘為一體，由此便可得到較好的縱橫波測試效果。同時本發(fā)明通過化學反應方程式推算各物料的反應質(zhì)量，使耦合劑接近中性，減少對被測物與探頭的腐蝕。
【專利說明】一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測試效果的耦合劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石、混凝土、鋼結(jié)構(gòu)的檢測與探傷等超聲波測試領(lǐng)域，特別涉及一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測試效果的耦合劑。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波探測技術(shù)作為地球物理勘探的主要勘探方法之一，廣泛應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。同時超聲波探測技術(shù)也廣泛應用于工民建等行業(yè)，例如混凝土，鋼結(jié)構(gòu)等材料的無損檢測。然而超聲波不能穿透超聲波探頭與被測物體之間的空氣，所以換能器與被測物體之間必須經(jīng)行耦合保護。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)、科研當中；由于耦合劑的耦合效果不同，降低了測試結(jié)果的可靠性，同時也不利于同種材料不同耦合劑條件下測試結(jié)果對比分析。
[0003]目前，耦合劑大多數(shù)為液態(tài)的，例如機油、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縱波，但卻不能通過橫波；而固態(tài)的耦合劑在低應力條件下的耦合緊密程度很差。除此之外，聲波測試對被測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試。隨著目前超聲波理論與實踐應用的加深，縱橫波一體探頭的逐漸普遍，對能同時縱橫波測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的測試誤差，同時也為了簡化實驗和降低實驗要求，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試效果的耦合齊U，能同時測試縱橫波、適用于不同粗糙度端面、無毒的超聲波測試。
[0005]為達到上述目的，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試效果的耦合劑，包括:
[0007]固結(jié)劑:熟石膏CaSO4.0.5H20，
[0008]固結(jié)強度調(diào)節(jié)劑:生石膏CaSO4.2H20，
[0009]潤滑劑及早強劑:白乳膠、聚乙烯醇，
[0010]在嚴寒區(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。
[0011]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攪拌均勻，然后在溫度140°?170°之間烘箱里烘干I小時，熱處理形成熟石膏混合固體；第二步，添加固結(jié)強度調(diào)節(jié)劑:生石膏，按熟石膏混合物:生石膏=10:1的質(zhì)量比均勻混合，得到中速耦合劑；第三步，在特定需求下，添加增溫劑，得到抗寒耦合劑。
[0012]進一步的,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。
[0013]進一步的，所有固體混合前都研磨過0.075mm篩，所得耦合劑密封于密封袋中待用，在使用時與溫水按質(zhì)量比0.8:1?1:1混合即可使用。[0014]本發(fā)明的優(yōu)點在于半固結(jié)時間以前具有較好的可塑性，能密實填充耦合面之間的空隙，撫平端面粗糙。應用本耦合劑可減少對試樣端面的處理，從而減少制樣成本，也適用于野外原位測試粗糙端面情況。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)強度將換能器與被測物體粘為一體，可省去特殊聲學測試時的探頭固定裝置。待到達固結(jié)時間后，耦合劑呈硬塑態(tài)，可較好的通過縱橫波。本發(fā)明根據(jù)實際情況添加固結(jié)強度調(diào)節(jié)劑，防止探頭固結(jié)太牢固，不易于被測物分離的情況的發(fā)生。本發(fā)明還附有增溫粉劑，可應付嚴寒等惡劣天氣對實驗的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的聲波測試示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明耦合劑處理前后疏松砂巖端面對比；
[0017]圖3標準鋁樣(Φ50Χ 100)凡士林與本發(fā)明耦合劑耦合效果對比；
[0018]圖4標準細砂巖樣(Φ 50 X 100)凡士林與本發(fā)明耦合劑耦合測試效果對比；
[0019]圖5標準花崗巖砂巖(Φ50Χ 100)凡士林與本發(fā)明耦合劑耦合測試效果對比。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明技術(shù)方案做進一步詳細描述:
[0021]一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測試效果的耦合劑，包括:
[0022]固結(jié)劑:熟石膏CaSO4.0.5H20，
[0023]固結(jié)強度調(diào)節(jié)劑:生石膏CaSO4.2H20，
[0024]潤滑劑及早強劑:白乳膠、聚乙烯醇，
[0025]在嚴寒區(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。
[0026]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攪拌均勻，然后在溫度140°?170°之間烘箱里烘干I小時，熱處理形成熟石膏混合固體；第二步，添加固結(jié)強度調(diào)節(jié)劑:生石膏，按熟石膏混合物:生石膏=10:1的質(zhì)量比均勻混合，得到中速耦合劑；第三步，在特定需求下，添加增溫劑，得到抗寒耦合劑。
[0027]進一步的,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。
[0028]進一步的，所有固體混合前都研磨過0.075mm篩，所得耦合劑密封于密封袋中待用，在使用時與溫水按質(zhì)量比0.8:1?1:1混合即可使用。
[0029]實施例1、一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測試效果的耦合劑，包括:
[0030]固結(jié)劑:熟石膏CaSO4.0.5H20，
[0031]固結(jié)強度調(diào)節(jié)劑:生石膏CaSO4.2H20，
[0032]潤滑劑及早強劑:白乳膠、聚乙烯醇，
[0033]在嚴寒區(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。
[0034]所述的耦合劑制作包括如下步驟:
[0035](I)將沸水、8%的聚乙烯醇液膠和白乳膠按20:14:1的比例混合并充分攪拌形成高溫稀釋聚乙烯醇溶液。[0036](2)將過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。
[0037](3)將上述混合試劑充分攪拌后放入烘箱中，烘箱溫度控制在140°~170°之間，經(jīng)過I小時的熱處理脫水，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，形成耦合劑，并保存于密封袋中待用。
[0038](4)使用時，將水與耦合劑按質(zhì)量比0.8:1~1:1混合充分攪拌形成漿糊狀超聲波耦合劑；迅速將配好的耦合劑涂抹于被測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)超過固結(jié)時間后如圖1所示，進行超聲波測量。如果在嚴寒條件下，為保證測試效果，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)見表1。
[0039]表1 I禹合劑性能參數(shù)
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種消除端面粗糙度影響且提高縱橫波測試效果的耦合劑，其特征在于，包括: 固結(jié)劑:熟石膏CaSO4.0.5H20， 固結(jié)強度調(diào)節(jié)劑:生石膏CaSO4.2H20， 潤滑劑及早強劑:白乳膠、聚乙烯醇， 在嚴寒區(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攪拌均勻，然后在溫度140°?170°之間烘箱里烘干I小時，熱處理形成熟石膏混合固體；第二步，添加固結(jié)強度調(diào)節(jié)劑:生石膏，按熟石膏混合物:生石膏=10:1的質(zhì)量比均勻混合，得到中速耦合劑；第三步，在特定需求下，添加增溫劑，得到抗寒耦合劑。
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0.075mm篩，所得耦合劑密封于密封袋中待用，在使用時與溫水按質(zhì)量比0.8:1?1:1混合即可使用。
【文檔編號】G01N29/28GK104007183SQ201410240702
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉高, 黎亮, 魏蒙恩, 陳龍飛, 姜秉秉, 金星 申請人:蘭州大學