[摘要]節流(liú)式 流量計(ji) 在電站鍋(guō)爐及其相(xiàng)連管道上(shang)應用廣泛(fan)，主要用于(yú)測量鍋爐(lú)主蒸汽、主(zhǔ)給水以及(ji)減溫水的(de)流量，屬承(chéng)壓部🌏件。市(shì)場監管總(zǒng)局文件，對(dui)電站鍋爐(lú)用流量計(jì)開展專項(xiang)排查整治(zhì)行動，其中(zhōng)對流量計(jì)環向對接(jie)接頭提出(chu)了相應超(chao)聲檢測要(yao)❄️求。　　本文針(zhen)對流量計(ji)特殊的結(jie)構🌈形式，分(fen)析檢測難(nan)點，拟定檢(jiǎn)測方案，利(lì)✨用多種K值(zhi)探頭，探索(suǒ)切實可行(hang)的超聲檢(jian)測工❄️藝，旨(zhi)在達到典(diǎn)型缺陷較(jiao)高檢出率(lü)和掃查範(fàn)圍覆蓋全(quán)焊縫的雙(shuāng)重目标。
　　2025年(nián)12月15日，湖北(bei)某地發生(shēng)一起因主(zhǔ)蒸汽管流(liu)量計焊🔞縫(feng)爆🔴裂，造成(chéng)的重大事(shì)故，經濟損(sǔn)失和社會(hui)影響巨大(da)。在後續排(pai)查工作中(zhong)發現，部分(fèn)地區流量(liang)計的設計(ji)、制造、安裝(zhuang)、使用管理(lǐ)、檢驗檢測(cè)等環♉節均(jun1)存在安全(quán)技術規⛷️範(fàn)及相關⭕标(biao)準未得到(dào)嚴格執行(háng)等問題💋。
　　由(you)于流量計(jì)結構複雜(za)，透照厚度(du)大，現場檢(jian)測成本高(gao)，射線檢測(cè)的實現難(nan)度較大。而(er)超聲檢測(cè)具有檢測(ce)厚度大，靈(líng)敏度高，速(sù)度快，成本(ben)低等優勢(shi)，成爲在制(zhi)在役流量(liàng)計檢測的(de)選擇。實際(jì)檢測🏃🏻中，由(yóu)于結構限(xiàn)制，流量計(jì)的超聲檢(jian)測一直存(cun)在困難⭐，針(zhen)對流量計(jì)特殊結構(gòu)的超聲檢(jiǎn)測方法研(yan)究顯得尤(yóu)爲重要。
1流(liú)量計結構(gòu)及檢測難(nán)點
　　鍋爐常(chang)用節流式(shi)流量計包(bāo)括長頸噴(pen)嘴系列、焊(hàn)接噴嘴系(xì)列和🙇🏻焊接(jie)孔闆系列(liè)。其中，焊接(jie)噴嘴及焊(han)接孔闆系(xi)列，主要用(yong)于主蒸汽(qi)或高壓主(zhu)給水管道(dao)，材⛷️質爲碳(tàn)鋼或合⛱️金(jin)鋼。本文僅(jin)以焊接噴(pen)✌️嘴式流量(liang)計爲研究(jiū)對象(噴嘴(zuǐ)和孔闆結(jié)構💔的不同(tóng)對于焊縫(féng)的超聲檢(jian)測無影響(xiǎng))，具體計算(suan)以編号爲(wei)DG1的某焊接(jie)噴嘴式流(liú)量計爲例(li)，結構尺寸(cùn)如圖1所示(shi)。流量計通(tong)過測量管(guǎn)内節流件(jiàn)前後壓🏃差(cha)變化換算(suan)得到流量(liàng)大小，爲了(le)測量壓力(li)需要，設置(zhì)了環室、取(qǔ)源管及取(qu)源縫隙;爲(wèi)了固定噴(pēn)嘴需要，焊(han)縫位置厚(hou)度較薄且(qie)有台階狀(zhuàng)結構，如圖(tú)2所示。
 
以上(shàng)結構造成(chéng)的檢測難(nán)點主要有(you):
a由于焊縫(feng)餘高的存(cún)在，探頭隻(zhi)能貼着焊(hàn)縫邊緣進(jìn)🥰行平移，如(rú)前沿值過(guò)大，-.次波将(jiāng)無法掃查(cha)到焊縫根(gēn)部;
b噴嘴頂(dǐng)部與焊縫(féng)根部未完(wán)全融合(圖(tú)3-2所示)，且焊(han)縫底部✂️凹(āo)凸不🔴平，故(gu)無法利用(yong)焊縫底部(bu)反射的二(er)次波進⁉️行(háng)檢測，隻能(neng)以環室上(shang)部平台作(zuo)爲超聲波(bo)反射面;
c作(zuo)爲反射面(mian)，環室長度(du)1限制了二(er)次波的實(shí)際檢測範(fan)圍;
d噴嘴與(yǔ)焊縫連接(jie)處的台階(jie)狀結構存(cun)在，導緻部(bù)分二次波(bō)🤞無法覆蓋(gài)到焊縫檢(jian)測區域;
e平(píng)台L長度不(bú)夠，二次波(bō)檢測的探(tan)頭移動範(fàn)圍1.25P(P=2KT)。以常用(yong)🈲K2探頭計算(suàn)，L=60mm<1.25P=94mm，無法保證(zheng)特定K值探(tan)頭的掃查(chá)範圍覆蓋(gai)全焊縫;
f結(jie)構不連續(xù)處的各種(zhong)工件輪廓(kuò)雜波信号(hao)較多，給檢(jian)測🥰帶來🏃🏻‍♂️--定(ding)幹擾。
 
2檢測(ce)相關參數(shù)測定
　　由于(yu)目前在役(yì)流量計大(dà)多未在正(zhèng)規渠道采(cǎi)購，圖🐪紙不(bú)全🐅，尺寸🈲參(cān)數均不明(ming)确。在進行(hang)流量計焊(han)縫超聲檢(jiǎn)測前，對流(liú)量計結構(gou)進行測量(liang)、繪制，爲之(zhī)後的檢測(ce)做圖形建(jiàn)模準備♋，以(yi)判斷檢測(cè)是⚽否可行(hang)。
　　與檢測相(xiàng)關的尺寸(cùn)參數，如圖(tu)1所示:平台(tai)長度L:60mm;焊縫(feng)寬度👣b:20mm;坡🚶‍♀️口(kǒu)💔根部間隙(xì)a:2mm;坡口根部(bu)高度h:2mm;檢測(ce)厚度T:19mm;焊縫(féng)厚度t:13mm;環室(shi)長度(單側(cè))1:28mm，噴嘴寬度(du)c:20mm;探頭前沿(yan)q(可取6.5/9)mm。
　　其中(zhong)平台長度(dù)L、焊縫寬度(dù)b可直接利(li)用鋼直尺(chǐ)測量得出(chu)，坡💰口根部(bù)間隙a和根(gēn)部高度h默(mo)認爲2mm(參照(zhao)常見🔅V型坡(po)口)，探頭前(qian)📞沿由所選(xuan)探頭參數(shu)而定。現着(zhe)重介紹檢(jian)測厚度T、噴(pēn)嘴寬度🏃🏻‍♂️c、焊(han)縫厚👅度t、環(huán)室長度(單(dān)側)1四個參(can)數的測定(ding)方法。
2.1檢測(cè)厚度T和噴(pēn)嘴寬度c測(cè)定
　　由于噴(pen)嘴與母材(cái)在垂直方(fang)向未完全(quán)融合(圖4箭(jiàn)頭指示位(wèi)置)，可以利(lì)用K1斜探頭(tóu)入射到端(duan)角産生發(fā)射📞的原理(lǐ)，根據端📞角(jiǎo)反🔞射的最(zui)大回波信(xin)号，所示深(shēn)度即爲環(huán)室距離工(gong)件表💯面的(de)距離(即檢(jiǎn)測厚度T)。同(tóng)時測量探(tan)頭前部位(wei)置🆚與焊縫(feng)中心的距(jù)離，減去最(zui)大🐪回波信(xìn)号處的水(shui)平距離♍，所(suǒ)得數值乘(chéng)以2，即得噴(pēn)嘴寬度c。
 
2.2焊(hàn)縫厚度t測(ce)定
　　由于焊(hàn)縫未與噴(pen)嘴融合在(zai)一-起，無法(fǎ)利用斜探(tàn)頭測量焊(han)縫厚度，所(suǒ)以必須磨(mó)平一小塊(kuài)焊縫餘高(gao)，磨平範👣圍(wéi)約爲直探(tàn)頭🌈大小，将(jiāng)直探頭置(zhi)于磨平餘(yu)高🛀焊縫處(chu)，此處接收(shōu)到的最大(da)回波信号(hào)🈚所示深度(du)即🏃‍♀️爲焊縫(feng)厚度t。同樣(yang)利用測厚(hòu)儀😘也可測(ce)量出焊縫(féng)厚度。
2.3環室(shì)長度1測定(ding)
　　利用直探(tàn)頭得到兩(liang)個回波信(xìn)号(分别爲(wèi)環室反射(she)信㊙️号、平底(di)反🌈射信号(hao))，根據超聲(shēng)波大平底(dǐ)面回波聲(sheng)壓與距離(li)的反比關(guān)⛷️系，△12=201gx2/x1,以❤️DG1爲例(lì)，計算出兩(liang)個回波差(cha)值△=5db，根據閘(zha)門移動或(huò)設置雙閘(zhá)🔞門，比較回(huí)波的db差值(zhi)，來判斷直(zhi)探頭發射(shè)點是否處(chù)👈在環室的(de)邊緣。最後(hou)通過鋼直(zhi)尺測量焊(hàn)縫邊緣與(yǔ)探頭中心(xīn)的水平距(jù)🍉離，即得到(dào)環室長度(du)1。
 
3.超聲檢測(ce)工藝制訂(ding)
3.1儀器探頭(tou)選擇
3.1.1儀器(qi)選擇
　　綜合(he)考慮水平(píng)線性、垂直(zhi)線性、靈敏(mǐn)度餘量、信(xìn)噪比🚶‍♀️、檢測(cè)功🔴率、分辨(biàn)力、便攜度(du)等參數，選(xuan)擇較優的(de)數字✏️式超(chao)聲檢測儀(yí)。
3.1.2探頭選擇(zé)
a尺寸參數(shu)測定時，選(xuǎn)擇高頻小(xiao)尺寸縱波(bo)直探頭進(jìn)行測量;
b焊(han)縫檢測時(shí)選擇橫波(bo)斜探頭進(jìn)行掃查，由(yóu)于檢測厚(hou)度T不大(--般(bān)在20~40mm)，通常選(xuan)用5MHz探頭，以(yi)提高檢測(ce)靈敏度、分(fen)辨力和聲(sheng)速指向性(xing);
c在探頭晶(jing)片尺寸的(de)選擇上，前(qian)沿值q由于(yu)焊縫餘高(gao)✌️的存在對(dui)于一次波(bo)掃查範圍(wei)的影響:平(ping)台長度L對(dui)探頭移動(dòng)範圍的限(xiàn)🐇制:以及減(jiǎn)少耦合損(sǔn)失的考慮(lü)，通常選用(yòng)6X6或8X12的小晶(jīng)片探頭，來(lái)确保斜探(tan)頭的掃查(cha)覆蓋度。
3.2典(dian)型缺陷檢(jian)出
　　通過解(jiě)剖流量計(ji)進行目視(shi)檢查、表面(mian)磁粉檢測(cè)和🔆金相🐆分(fèn)析等多種(zhong)檢測手段(duàn)，發現該類(lei)流量計的(de)常見缺陷(xian)主要爲根(gen)部未焊透(tou)、坡口未熔(róng)合及與.坡(pō)口方向近(jìn)似平行的(de)裂紋🧡(見圖(tu)3所示)。
3.2.1未焊(hàn)透掃查
　　根(gen)據端角反(fan)射原理，選(xuǎn)用K1探頭檢(jiǎn)測未焊透(tòu)缺陷(需滿(man)🐕足條件:q+b/2≤t，才(cai)能确保掃(sao)查到根部(bù))，以DG1爲例，由(you)于焊縫寬(kuān)度🔆和探頭(tóu)前沿所限(xiàn)，K1探頭無法(fa)檢測到焊(han)縫根部，則(zé)需選擇較(jiao)大K值探頭(tóu)進行根部(bù)掃查。
3.2.2坡口(kou)掃查
　　針對(dui)坡口未熔(róng)合和裂紋(wén)，優先選擇(zé)角度與坡(po)口缺陷方(fang)向垂直💯的(de)K值探頭進(jin)行坡口缺(quē)陷掃查，計(jì)算坡口角(jiǎo)度:K=tanθ=(t-h)(b-a)/2,DG1參數計(jì)算得💘K=1.2，近似(si)取K1探頭的(de)二次波進(jìn)行坡口掃(sǎo)查。
3.3掃查全(quán)覆蓋
在3.2确(que)保典型缺(que)陷較高檢(jian)出率的基(ji)礎上，确保(bǎo)掃查範圍(wei)覆蓋♋全👉焊(hàn)縫。
a圖像模(mó)拟:将流量(liang)計尺寸參(cān)數準确輸(shu)入CAD圖像，選(xuǎn)擇多種K值(zhí)探🌈頭，通過(guo)做圖方式(shi)将其掃查(chá)範圍直接(jie)顯示于圖(tu)中，就可判(pàn)斷是否覆(fù)蓋(如圖6所(suǒ)示)。
 
b計算:通(tong)過三角函(han)數，計算幾(jǐ)種K值與焊(han)縫中心線(xian)的交點，來(lái)🙇🏻判斷何種(zhong)探頭組合(he)可以覆蓋(gai)。DG1經圖像模(mo)拟和計算(suàn)均得出📐，需(xū)三個K值探(tàn)頭(K1,K2,K3)來保證(zheng)焊縫掃查(cha)全覆蓋。
4試(shi)驗驗證
　　以(yi)上檢測工(gong)藝已在實(shi)際檢測中(zhong)應用，從DG1的(de)檢測結果(guo)(見🏃‍♀️表1)來看(kàn)，能有效發(fa)現II區II區缺(que)陷。對比射(she)線檢測(解(jie)體後檢📐測(cè))和相控陣(zhen)等檢測方(fang)法的結果(guo)，缺陷的契(qì)合度較高(gao)。
 
　　另外在實(shí)際檢測中(zhong)發現，不同(tong)流量計的(de)尺寸變化(huà)較大，如每(mei)❌次都需要(yao)進行CAD模拟(nǐ)或計算，工(gōng)作量較大(dà)。爲方便選(xuǎn)📱擇和檢測(cè)，流量計模(mo)拟分析軟(ruan)件，通過設(she)置流量計(jì)尺寸參數(shù)，直觀、快速(sù)、正确地篩(shai)選出滿足(zú)掃查要求(qiu)的探頭K值(zhí)組合，并輸(shu)出焊縫成(chéng)形圖和所(suǒ)用K值的掃(sao)查範圍圖(tu)(見圖7)，圖示(shi)有10種方案(àn)可供選擇(zé)🔱，大大提高(gāo)了👅檢測效(xiao)率。
 
5總結
　　本(běn)文着手解(jiě)決了流量(liang)計結構帶(dài)來的檢測(cè)難點，制定(ding)📐的超🎯聲檢(jiǎn)測工藝經(jīng)實際驗證(zhèng)，對于在制(zhì)在役流量(liàng)計的超聲(sheng)檢測能起(qǐ)到一定指(zhǐ)導作用，特(te)别是在智(zhi)能軟💔件投(tóu)用🔴後，效率(lǜ)和可操作(zuò)性有進一(yī)步提高📧。
　　脈(mò)沖反射法(fǎ)超聲檢測(ce)受操作人(rén)員水平影(ying)響較大，缺(que)陷🏒定性較(jiao)爲困難，僅(jǐn)能二維掃(sǎo)查成像的(de)局限性仍(reng)然存在，随(suí)着新型超(chāo)聲檢測技(jì)術的推廣(guang)和相關标(biāo)準實施的(de)支撐，對于(yú)節流式🐆流(liú)量計超聲(sheng)檢測這💯一(yi)課題，會有(you)更多研究(jiu)方向。

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