高温超声检测

虽然大多数超声缺陷检测和厚度测量在正常的环境温度下进行，但是在很多情况下，也需要对温度很高的材料进行检测。

这种情况通常发生在加工行业中，因为在这些行业中，必须在不停机冷却的情况下对热金属管道或储罐进行检测。还包括涉及热材料的制造行业，如对制成后立即挤压的塑料管或热成型塑料进行的检测，或在金属锭或铸件完全冷却之前对它们进行的检测。

常规超声探头可以检测温度最高约为50°C的样件。在高于这个温度的情况下，探头最终会遭受永久性的损坏，因为热膨胀会引起探头内部的组件脱粘。如果被测材料的温度高于约50°C，则需要使用高温探头和特殊的检测技术完成检测。

本应用说明介绍了有关选择高温探头和耦合剂的快速参考信息，以及在使用高温探头和耦合剂时需要注意的一些重要事项。应用说明中所讲述的是对温度高达约500 °C的材料进行的常规超声检测。在涉及更高温度材料的研究应用中，需要使用高度专业化的波导技术。这种技术不在本应用说明的范围之内。

高温探头

无损检测高温探头分为两类：双晶探头和延迟块探头。在这两种探头中，延迟块材料（在双晶探头中为内置材料）都起到了防止高温检测表面损伤激活探头晶片的隔热作用。出于设计原因，在标准探头产品系列中，没有高温接触式探头或高温水浸探头。

高温双晶探头和高温延迟块探头可以用于厚度测量和缺陷探测两种应用中。与所有超声检测一样，为某个高温应用选择合适的探头也取决于检测应用的具体要求，包括材料、厚度范围、温度等因素，在缺陷探测应用中还要考虑相关缺陷的类型和尺寸。

1. 用于高温厚度测量的探头

高温测厚最常见的应用是腐蚀检测。这类检测使用腐蚀测厚仪，如39DL PLUS和45MG测厚仪，对高温管道和储罐的剩余金属壁厚进行测量。大多数可与Evident腐蚀测厚仪配合使用的探头都适用于高温检测应用。常用的D790系列探头可用于被测表面温度高达500°C的检测。有关包含温度规格的腐蚀测厚双晶探头的完整列表，请参阅以下链接：用于腐蚀测厚的双晶探头。

对于使用39DL PLUS或带有单晶软件的45MG测厚仪进行的精确测厚应用，如热塑料的厚度测量，我们可以为M200系列中的任何标准Microscan延迟块探头（包含默认的测厚探头：M202、M206、M207和M208）配备高温延迟块。DLHT-1、DLHT-2和DLHT-3延迟块可用于检测温度高达260°C的表面。DLHT-101、DLHT-201和DLHT-301延迟块可用于检测温度高达175°C的表面。这些延迟块列于延迟块选项表中。

在要求使用低频探头获得高穿透性能的具有挑战性的应用中，还可以将Videoscan可更换接触面探头以及适当的高温延迟块与39DL PLUS和带有高穿透软件选项的45MG测厚仪一起使用。需要用户对探头进行自定义设置。用于这个探头系列的标准延迟块可以接触温度高达480°C的被测表面。要查阅完整的探头和延迟块列表，请点击以下链接：可更换接触面的探头。

2. 用于高温缺陷检测的探头

正如高温厚度测量应用一样，高温缺陷检测应用最常使用的探头也是双晶探头或延迟块探头。我们所有的标准NDT缺陷检测双晶探头都具有高温性能。频率为5 MHz或更低的指尖型、齐头外壳型和扩展范围型双晶探头可用于检测温度高达约425°C的样件，更高频率的双晶探头（7.5 MHz和10 MHz）可用于检测温度高达约175°C的样件。要查阅这个类别探头的完整列表，请点击以下链接：用于缺陷探测的双晶探头。

在缺陷检测应用中，所有可更换接触面的Videoscan探头都可与适当的高温延迟块一起使用。用于这个探头系列的延迟块可以接触温度高达480°C的被测表面。要查阅适用于各种最高温度的探头和延迟块的完整列表，请点击以下链接：可更换接触面的探头。

使用V200系列中的延迟块探头（最常用的是V202、V206、V207和V208）通常可以非常有效地完成涉及薄材料的检测应用，这些探头都配备有高温延迟块。DLHT-1、DLHT-2和DLHT-3延迟块可用于检测温度高达260°C的表面。DLHT-101、DLHT-201和DLHT-301延迟块可用于检测温度高达175°C的表面。这些探头和延迟块列于延迟块探头列表中。

我们还提供一些与角度声束探头一起使用的特殊高温楔块：ABWHT系列用于检测温度高达260°C的样件，ABWVHT系列用于检测温度高达480°C的样件。有关可用尺寸的更详细信息，请联系您当地的Evident销售代表。

用于高温超声检测的耦合剂

大多数常用的超声耦合剂，如丙二醇、甘油及超声凝胶，如果用在高于100°C的热表面上，都会快速蒸发。因此，在高温下进行的超声检测要求使用特殊配方的耦合剂，这类耦合剂在高温下可以保持稳定的液态或糊状，而不会蒸发成气体，被烧焦或散发出有毒气体。在使用这些耦合剂时，一定要了解它们特定的温度范围，并在它们相应的特定温度范围内使用这些耦合剂。声学性能不佳和/或安全隐患的出现，可能源于样件的实际温度超出了所用高温耦合剂可以使用的预期温度范围。

在温度很高的情况下，即使是特定的高温耦合剂，也要快速使用，因为时间稍微长一点，耦合剂就会干掉或凝固，且不能再传播超声能量。在下一次检测之前，要将凝固在被测表面和探头上的残留耦合剂清除掉。

请注意：垂直入射横波所需的耦合效果一般不会在高温情况下获得，因为商用横波耦合剂会在高温下变成液体，并丧失横波传播所需的高粘度特性。

我们提供两种高温耦合剂：

1. 耦合剂H-2：温度范围为-18 °C至400 °C

2. 耦合剂I-2：温度范围为-40 °C至675 °C

请注意：中温和高温耦合剂都不应该在通风不畅的环境中使用，因为通风不畅会存在蒸汽自动起火的隐患，虽然这种情况不太可能发生。请咨询Evident了解详细信息。

要查阅Evident所提供耦合剂的完整列表，以及每种耦合剂的更详细信息，请参阅标题为超声耦合剂的应用说明。

用于高温应用的检测技术

在为任何高温应用创建检测程序时，一定要考虑以下几个因素：

1. 占空因数

在设计所有标准高温探头时，都要考虑到占空因数。尽管延迟块会对探头的内部起到隔热作用，但是长时间与非常热的表面接触也会使热量高度聚积，而且在探头的内部温度升到足够高时，会最终造成探头的永久性损坏。

对于大多数双晶和延迟块探头来说，当测量温度在约90°C到425°C的表面时，我们建议它们所使用的占空比为接触热表面的时间不超过10秒钟（最好为5秒钟），然后最少在空气中冷却1分钟时间。注意这只是一般性的指导原则，如果被测样件的表面温度达到了某种探头的特定温度范围的上限时，接触时间与冷却时间的比率就变得更为关键。

一般来说，如果探头的外壳变得特别热，以至于操作人员不带手套时不能用手舒服地握住探头时，就说明探头的内部温度已经达到了可以损坏探头的温度，此时必须使探头冷却，才可以继续进行检测。一些用户采用水冷方式来加速冷却过程。然而，Evident并未发布有关水冷的官方指南，其适用性必须由用户自行决定。

2. 冻结功能

我们的EPOCH系列探伤仪和测厚仪都有冻结功能，可用于冻结屏幕上显示的波形和读数。冻结功能在进行高温检测时非常有用，因为它可使操作人员在采集了读数后，快速将探头从高温表面上移走。使用测厚仪时，应该使用快速屏幕更新模式，以尽量减少探头与热表面的接触时间。

3. 耦合技术

由于探头占空比的要求以及耦合剂在其可用温度范围的上限容易固化或汽化的特点，操作人员在进行这类检测时一定要快速操作。适当的做法是在探头的接触面上滴一滴耦合剂，然后将探头紧压在被测表面上，不要扭动或碾磨探头（否则会使探头受到磨损）。在每次检测之前，一定要将凝固在探头端部上的残留耦合剂清除掉。

4. 增益提升

39DL PLUS和45MG测厚仪都提供了可由用户调节的增益提升功能，这点与所有EPOCH系列探伤仪一样。因为高温测量过程中会出现较大的声能衰减现象，因此在测量之前提高增益值通常都非常有用。

5. 声速变化

所有材料的声速都会随着温度的变化而改变，会随着材料温度的升高而减慢。对高温材料进行准确的厚度测量总是需要对声速进行重新校准。钢中的声速，在温度每变化55°C时，会有大约1%的变化（具体数值因合金而异）。塑料和其他聚合物的声速变化会大得多，在温度每变化55°C，一直到达到熔点的情况下，声速的变化可能会接近50%。如果没有材料的温度/声速变化图表，则应在实际检测的温度下，对由被测材料制成的样件进行声速校准。39DL PLUS测厚仪中的温度补偿软件功能可用于基于编入程序的温度/声速常量，为已知升高的温度自动调整声速。

6. 零位重新校准

当使用双晶探头进行厚度测量时，切记特定探头的零位偏移值会随着温度的升高而变化，因为声波在延迟块中的传播时间会发生变化。因此，为保证测量结果的准确性，需要时常对探头的零位进行重新校准。在使用Evident的腐蚀测厚仪时，操作人员可以通过测厚仪的自动零位功能快速方便地完成零位重新校准操作：只需按下第二功能 > 零位补偿键即可。

7. 声衰减增加

所有材料的声衰减都会随着温度的升高而增加，而且在塑料中的衰减效应要比在金属或陶瓷中明显得多。对于典型的细晶碳钢合金来说，在室内温度下，探头频率为5 MHz时，每100毫米单向声程（相当于每个方向各50毫米的一个往返声程）的声衰减约为2 dB。在500°C的温度下，每100毫米声程的声衰减会增加到约15 dB。在高温下进行长声程检测时，这种影响可能要求使用大幅增加的仪器增益。还可能需要调整在室温下建立的距离/波幅校正（DAC）曲线或 TVG（时变增益）程序。

聚合物中的温度/衰减效应与材料有很大关系，但通常会比上述钢材料的衰减值高出几倍。特别是在使用较长的高温延迟块时，因为当延迟块的温度升高时，声波在延迟块中的传播可能会得到完全衰减。