CN106645431A - 一种金属探伤用工业耦合剂及其制备方法 - Google Patents

一种金属探伤用工业耦合剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属探伤用工业耦合剂及其制备方法，所述金属探伤用工业耦合剂由原料为蜂蜜和一种或以上的糖类的混合物制得。与现有技术相比，本发明提供的金属探伤用工业耦合剂的优点是：(1)原料廉价易得，仅为市面上最常见的糖类；(2)易于清洗，相较于常见的机油等工业耦合剂，本发明提供的糖类混合物制成的金属探伤用工业耦合剂只需使用清水冲洗或纸巾擦拭即可完成清洁工作；(3)纯天然原料，无毒副作用，安全性高；(4)该耦合剂呈中性，不易腐蚀超声波探头与待测物，应用更广泛；(5)粘度大于300mpa.s，适用于各类超声波检测仪器。

Description

一种金属探伤用工业耦合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属探伤用工业耦合剂，具体而言是一种金属探伤用工业耦合剂及其制备方法。
背景技术
耦合剂是一种水溶性高分子胶体，它是用来排除超声波检测设备的探头和被测物体之间的空气，使超声波能有效地穿入物体以达到检测目的。耦合剂通过使用领域的不同分为两种，分别为医用耦合剂和工业用耦合剂。医用耦合剂是一种由新一代水性高分子凝胶组成的医用产品。由于人们日常诊查中，经常需要大量应用超声波检查，故耦合剂在医学中的应用非常广泛。医用耦合剂的PH值为中性，对人体无毒无害，不易干燥，不易酸败，超声显像清晰，粘稠性适宜，无油腻性，探头易于滑动，可湿润皮肤，消除皮肤表面空气，润滑性能好，易于展开；对超声探头无腐蚀、无损伤，故生产成本非常昂贵。工业耦合剂是用来排除探头和被测物体之间的空气，使超声波能有效地穿入工件达到检测目的的产品。目前，在工业应用中，为了降低生产成本，一般的工业耦合剂主要是以机油、变压器油、润滑脂、甘油、水玻璃(硅酸钠Na2SiO3)或者工业胶水、化学浆糊，或者是商品化的超声检测专用耦合剂，多为液态；固态的较少，例如铝箔。但固态的耦合剂在低应力条件下的耦合紧密程度很差，适用范围过小；而当采用工业胶水、化学浆糊、机油这些液态的耦合剂时，由于粘度原因，虽然可以通过纵波，但却不能通过大部分高频率横波，其只适用于纵波检测。
超声波检测设备是采用最新的高性能、低功耗微处理器技术，基于超声波脉冲反射原理，可以测量金属及其它多种材料的厚度，还可以对材料的声速进行测量。当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。超声波检测设备可以对生产设备中各种管道和压力容器进行厚度测量，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度，也可以对各种板材和各种加工零件作精确测量。更重要的是，现有的超声波检测技术中，由于纵波是指传声媒质质点的振动方向与声波的传播方向相一致的声波，横波则是指传声媒质的质点振动方向与声波传播方向相垂直的声波，故常采用斜探头进行横波检测，采用直探头进行纵波检测。众所周知，超声波检测中，横波检测比之纵波检测，在波长相同的情况下，超声波检测设备产生横波的频率要比纵波低一半，生产成本更低；但由于横波在同频率下波长短一半左右，更易产生表面干扰，如始波占宽加大，杂波增多等，故在耦合剂效果大致相同的情况下，需要被检工件的表面光洁度要比纵波高一个等级。在综合考虑工件形状、截面厚度和可能产生缺陷的延伸方向等情况下，由于波长更短，因此受表面粗糙度影响造成的表面声能损失比纵波大。这就要求被测物体端面平整度较高，也就是要求横波耦合剂能适用于不同端面粗糙度的表面。据了解，如今的超声波检测或测厚设备常常同时配置了直探头和斜探头，但由于横波检测法对横波耦合剂的要求较高，超声检测或探伤设备的生产厂家也无法生产出能适用于不同端面粗糙度物体表面的工业耦合剂，往往建议客户使用洗洁精、洗手液等液体作为耦合剂。但在专业的金属探测过程中，此类液体并不能达到探测目的；而市面上超声波检测或测厚设备虽然配备了横、纵波检测探头，但当待测物表面不够平整时，需要购买价格昂贵的专门适用于横波的工业耦合剂，致使检测成本极高；或改为采用纵波检测，致使检测结果不准确。故现有的工业耦合剂的局限性限制了超声波检测设备的应用。
从工业超声波检测上考虑，要求液体耦合剂具备如下功能：容易附着在工件的表面上，有足够的浸润性以排除探头和工件之间由于表面粗糙造成的空气隙；其声阻抗尽量与工件材料的声阻抗有较小的相差，以利于声能尽可能多的进入工件；从实用角度还要对工件无腐蚀作用，容易清除、来源方便、价格低廉。现有的工业用耦合剂为了满足使用要求，多数组分中含有水合物，工业领域内很多使用场合下无法彻底清理残余的耦合剂，现有的耦合剂在检测完成后清理过程较为复杂，超声检测后多数金属容易产生锈渍，锈渍对金属表面的影响严重，更有甚者可顺着伤口表面腐蚀内部晶间结构，给被测工件造成长远的不利影响，现有的防锈材料包括防锈剂、防锈防腐剂、杀菌防腐剂等，配比一般为0～20％之间，具体的配比可根据防锈组分的不同进行相应的调整。
如上所述，至目前为止，国内并没有一种广泛适用于高频率横波的金属探伤用工业耦合剂，故需要有一种既能适用于超声波纵波检测，也能适用于超声波横波检测的金属探伤用工业耦合剂，以提高中国超声波检测的探测水平。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供是一种廉价的金属探伤用工业耦合剂，即能同时测试纵横波、适用于不同粗糙度端面、无毒的、生产成本极低的、新的超声波检测用金属探伤用工业耦合剂。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种金属探伤用工业耦合剂，其由原料为蜂蜜和一种或以上的糖类的混合物制得。
优选地，所述糖类为单糖、二糖或多糖中的一种或以上的混合物。
更优选地，所述单糖选自葡萄糖、果糖、半乳糖或核糖。
更优选地，所述二糖选自乳糖、麦芽糖或蔗糖。
更优选地，所述多糖选自淀粉、纤维素、氨基多糖、壳聚糖、壳寡糖或葡甘聚糖。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由原料为0.01％～99.99％的乳糖和余量的蜂蜜制得，上述原料的质量百分比之和为100％。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由原料为10％～60％的乳糖和余量的蜂蜜制得，上述原料的质量百分比之和为100％。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由原料为0.01％～99.99％的蔗糖和余量的蜂蜜制得，上述原料的质量百分比之和为100％。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由原料为10％～60％的蔗糖和余量的蜂蜜制得，上述原料的质量百分比之和为100％。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由10％蜂蜜，10％淀粉和余量的果糖制得。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由30％蜂蜜和余量的葡萄糖制得。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由40％蜂蜜，5％麦芽糖和余量的乳糖制得。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由50％蜂蜜和余量的白砂糖制得。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由60％蜂蜜和余量的麦芽糖制得。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由70％蜂蜜和余量的冰糖制得。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由80％蜂蜜和余量的淀粉制得。
作为一种优选实施方案，所述金属探伤用工业耦合剂由90％蜂蜜和余量的琼脂制得。
优选地，所述金属探伤用工业耦合剂的粘度大于300mpa.s。
更优选的，所述金属探伤用工业耦合剂的粘度为300～85000mpa.s。
优选地，所述金属探伤用工业耦合剂的工作温度为-20～60℃。
本发明的另一目的是提供上述金属探伤用工业耦合剂的制备方法，具体步骤为：将蜂蜜和糖类混合，加热并搅拌至混合物呈液态，自然冷却后获得琥珀色膏体，即本发明提供的金属探伤用工业耦合剂。
优选地，加热温度为60～100℃，较佳地，加热温度为80～100℃。
优选地，加热时间为10～30min，较佳地，加热时间为20～30℃。
相对于现有技术，本发明提供的金属探伤用工业耦合剂具有如下优点：
(1)原料廉价易得，仅为市面上最常见的糖类，显著降低了超声波检测的金属探伤用工业耦合剂成本；
(2)易于清洗，相较于常见的机油等工业耦合剂，本发明提供的糖类制成的金属探伤用工业耦合剂只需使用清水冲洗或纸巾擦拭即可完成清洁工作；
(3)安全性高，原料为纯天然、可食用的糖类，没有任何毒副作用；
(4)该耦合剂呈中性，不易腐蚀超声波探头与待测物，应用更广泛；
(5)粘度大于300mpa.s，满足各类超声波检测要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整地说明。
仪器：
EHC-09超声波测厚仪(工作频率：0.5～20MHz)，美国DANATRONICS公司，市售；
Alpha 2A Mini-DFR纵波探头(工作频率：20MHz)，探头接触直径4.8mm，测量范围0.13～5.1mm，市售；
M2091横波探头(工作频率：20MHz)，探头接触直径6.0mm，测量范围0.10～10mm，市售；
标准试块(CSK-IB)，用于表征接触探头声场的参考试块GB/T 18694-2002，市售；
试剂：
超声波耦合剂，美国DANATRONICS公司，EHC-09超声波测厚仪配置；
洗洁精，市售；
凡士林，市售；
蜂蜜，市售；
果糖，市售；
葡萄糖，市售；
乳糖，市售；
白砂糖，市售；
麦芽糖，市售；
冰糖，市售；
淀粉，市售；
琼脂，市售；
上述试剂或仪器在以下具体实施方式中无如特殊说明，则按照其说明书进行操作，在此不作赘述。
实施例1
按下述质量百分比配取：蜂蜜10％，淀粉10％，余量为果糖，制备所述耦合剂。
制备方法：称取果糖80g、淀粉10g和蜂蜜10g混合，置于烧杯内在60℃下加热并充分搅拌30min，冷却至室温，获得琥珀色膏体，即得到本发明提供的耦合剂。
实施例2
按下述质量百分比配取：蜂蜜30％，余量为葡萄糖，制备所述耦合剂。
制备方法：称取葡萄糖70g和蜂蜜30g混合，置于烧杯内在65℃下加热并充分搅拌10min，冷却至室温，获得琥珀色膏体，即得到本发明提供的耦合剂。
实施例3
按下述质量百分比配取：蜂蜜40％，5％麦芽糖，余量为乳糖，制备所述耦合剂。
制备方法：称取乳糖55g、麦芽糖5g和蜂蜜40g混合，置于烧杯内在80℃下加热并充分搅拌15min，冷却至室温，获得琥珀色膏体，即得到本发明提供的耦合剂。
实施例4
按下述质量百分比配取：蜂蜜50％，余量为白砂糖，制备所述耦合剂。
制备方法：称取白砂糖50g和蜂蜜50g混合，置于烧杯内在80℃下加热并充分搅拌20min，冷却至室温，获得琥珀色膏体，即得到本发明提供的耦合剂。
实施例5
按下述质量百分比配取：蜂蜜60％，余量为麦芽糖，制备所述耦合剂。
制备方法：称取麦芽糖40g和蜂蜜60g混合，置于烧杯内在85℃下加热并充分搅拌20min，冷却至室温，获得琥珀色膏体，即得到本发明提供的耦合剂。
实施例6
按下述质量百分比配取：蜂蜜70％，余量为冰糖，制备所述耦合剂。
制备方法：称取冰糖30g和蜂蜜70g混合，置于烧杯内在65℃下加热并充分搅拌10min，冷却至室温，获得琥珀色膏体，即得到本发明提供的耦合剂。
实施例7
按下述质量百分比配取：蜂蜜80％，余量为淀粉，制备所述耦合剂。
制备方法：称取淀粉20g和蜂蜜80g混合，置于烧杯内在70℃下加热并充分搅拌10min，冷却至室温，获得琥珀色膏体，即得到本发明提供的耦合剂。
实施例8
按下述质量百分比配取：蜂蜜90％，余量为琼脂，制备所述耦合剂。
制备方法：称取琼脂10g和蜂蜜90g混合，置于烧杯内在75℃下加热并充分搅拌25min，冷却至室温，获得琥珀色膏体，即得到本发明提供的耦合剂。
性能实验
(一)将上述8个原料配比获得的8个样品(样品编号1-8#)进行主要理化性能指标的检测，测得平均值如下表所示：
表1耦合剂物理化学性能数据表
(二)在相同检测环境下，分别随机选取样品1、3、5和样品编号9#——洗洁精、样品编号10#——凡士林、样品编号11#——超声波耦合剂，使用EHC-09超声波测厚仪分别用纵波和横波对低合金耐热无缝钢管A(管壁厚度10.00mm)进行氧化膜厚度测量，检测结果见表2，检测方法见CL5高精度检测仪说明书，在此不作赘述。
表2金属管壁氧化膜厚度检测结果
稳定性实验
(三)随机选取样品1、2和3做时间稳定性实验，耦合剂的粘度在35℃下随时间变化的粘度见表3。
表3耦合剂随时间变化的粘度值数据表
样品编号 12小时 1天 10天 20天 30天 60天 90天 240天 360天
1 84821 84821 84821 84821 84821 84821 84821 84821 84821
2 455 455 455 455 455 455 455 455 455
3 46320 46320 46320 46320 46320 46320 46320 46320 46320
综上所述，本发明提供的金属探伤用工业耦合剂原料廉价易得、易于清洗、安全性高，检测效果好，稳定性高，适用范围广，具有很大的市场价值。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属探伤用工业耦合剂，其特征在于：所述金属探伤用工业耦合剂由如下组分构成：
蜂蜜 70～89％；
糖 10～10％；
防锈防腐剂 1～20％；
其中糖类包括一种或以上的糖类混合物。
2.根据权利要求1所述的金属探伤用工业耦合剂，其特征在于：所述糖类为单糖、二糖或多糖中的一种或以上的混合物。
3.根据权利要求2所述的金属探伤用工业耦合剂，其特征在于：所述单糖选自葡萄糖、果糖、半乳糖或核糖。
4.根据权利要求2所述的金属探伤用工业耦合剂，其特征在于：所述二糖选自乳糖、麦芽糖或蔗糖。
5.根据权利要求2所述的金属探伤用工业耦合剂，其特征在于：所述多糖选自淀粉、纤维素、氨基多糖、壳聚糖、壳寡糖或葡甘聚糖。
6.根据权利要求1所述的金属探伤用工业耦合剂，其特征在于：所述防锈防腐剂为水溶性的。
7.根据权利要求6所述的金属探伤用工业耦合剂，其特征在于：防锈防腐剂包括脂肪酸、含氮化合物和环氧化合物，三种成分的摩尔比为：脂肪酸0.85～1.05，含氮化合物0.95～1.25，环氧化合物0.15～0.3。
8.制备权利要求1～7任一所述的金属探伤用工业耦合剂的方法，其特征在于：将蜂蜜和糖类混合，加热并搅拌至混合物呈液态，加入制备好的防锈防腐剂，自然冷却后获得琥珀色膏体。
9.根据权利要求7所述的制备金属探伤用工业耦合剂的方法，其特征在于：防锈防腐剂经酸催化反应制备而成。
10.根据权利要求9所述的制备金属探伤用工业耦合剂的方法，其特征在于：酸催化过程中，催化剂为浓度98％的硫酸，其用量以控制到体系显酸性为准。
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