[摘要]節(jiē)流式 流量計(jì) 在電站鍋爐(lu)及其相連管(guan)道上應用廣(guang)泛，主要用于(yú)🌏測量鍋爐主(zhu)蒸汽、主給水(shuǐ)以及減溫水(shuǐ)的流量，屬承(chéng)壓部💚件。市❓場(chǎng)監管總局文(wén)件，對電站鍋(guō)爐用流量計(ji)開展專項排(pai)查整治行動(dòng)，其中對流量(liàng)計環向對接(jiē)接頭提出了(le)相應超聲檢(jian)測要求。　　本文(wén)針♉對流量計(ji)特殊的結構(gou)📞形式，分析檢(jiǎn)測難點，拟定(ding)檢測方案，利(lì)🈲用多種K值探(tàn)頭，探索切實(shí)可行👉的超聲(shēng)檢測工藝，旨(zhǐ)在達到典型(xíng)缺陷較高檢(jiǎn)出率和掃查(chá)範圍覆蓋全(quan)焊縫的雙重(zhòng)目标。
　　2025年12月17日(rì)，湖北某地發(fā)生一起因主(zhǔ)蒸汽管流量(liang)計焊縫爆裂(liè)🈲，造成的重大(dà)事故，經濟損(sun)失和社會影(ying)響巨大。在🚩後(hòu)續排查工作(zuò)中發現，部分(fen)地區流量計(ji)的設計、制造(zao)☁️、安裝、使用管(guan)理、檢驗檢測(ce)等環節均存(cún)在安全技術(shù)規範及相關(guān)标準未得到(dào)嚴格執行等(děng)問題📞。
　　由于流(liu)量計結構複(fú)雜，透照厚度(dù)大，現場檢測(cè)成本高，射線(xian)檢測的實現(xiàn)難度較大。而(er)超聲檢測具(jù)有檢🌈測厚度(du)大，靈敏度高(gāo)，速度快，成本(běn)低等優勢，成(chéng)爲在制在役(yi)流量計檢測(ce)的選擇。實際(jì)檢測中，由于(yu)結構限制，流(liú)量計的超聲(sheng)檢測一直存(cún)在困難，針對(duì)流量計特殊(shu)結構的超聲(sheng)檢測方法研(yan)究顯得尤爲(wei)重要。
1流量計(jì)結構及檢測(ce)難點
　　鍋爐常(cháng)用節流式流(liu)量計包括長(zhǎng)頸噴嘴系列(lie)、焊接噴♻️嘴系(xì)🏃列🌈和焊接孔(kǒng)闆系列。其中(zhōng)，焊接噴嘴及(ji)焊接孔闆系(xì)列，主要用于(yu)主蒸汽或高(gao)壓主給水管(guǎn)道，材質爲碳(tàn)鋼或合金鋼(gāng)。本文僅以焊(han)接噴嘴式流(liu)量計💰爲研究(jiū)對象(噴嘴和(hé)孔闆結構的(de)不同對🧑🏾‍🤝‍🧑🏼于焊(hàn)縫的超聲檢(jian)測無影響)，具(jù)體計算以編(bian)号爲DG1的某焊(han)接噴嘴式流(liu)量計爲⛱️例，結(jié)構尺寸如圖(tu)1所示。流量計(jì)通過測量管(guan)内節流件前(qian)後壓差變化(hua)換算得到流(liu)量大小，爲了(le)測量壓力需(xū)✏️要，設置了環(huan)室、取源管及(ji)取源縫隙;爲(wèi)了固定噴嘴(zuǐ)需要，焊縫位(wèi)置厚度較薄(bao)且有🐉台階狀(zhuang)結構，如圖2所(suǒ)示。
 
以上結構(gou)造成的檢測(cè)難點主要有(you):
a由于焊縫餘(yu)高的存在，探(tan)頭隻能貼着(zhe)焊縫邊緣進(jìn)🏒行平移，如前(qián)沿值過大，-.次(ci)波将無法掃(sǎo)查到焊縫根(gēn)部;
b噴嘴頂部(bu)與焊縫根部(bu)未完全融合(he)(圖3-2所示)，且焊(hàn)縫底部凹凸(tu)❗不平，故無法(fa)利用焊縫底(di)部反射的二(er)次波進行檢(jiǎn)測，隻能以環(huan)室上部平台(tai)作爲超聲波(bo)反射面;
c作爲(wei)反射面，環室(shi)長度1限制了(le)二次波的實(shi)際檢測🔞範⭐圍(wei);
d噴嘴與焊縫(feng)連接處的台(tai)階狀結構存(cun)在，導緻部分(fen)二次🐅波✍️無法(fǎ)覆蓋到焊縫(feng)檢測區域;
e平(píng)台L長度不夠(gou)，二次波檢測(cè)的探頭移動(dòng)範圍1.25P(P=2KT)。以常用(yòng)K2探頭計算，L=60mm<1.25P=94mm，無(wú)法保證特定(dìng)K值探頭的掃(sǎo)查範圍覆蓋(gài)全焊縫;
f結構(gou)不連續處的(de)各種工件輪(lún)廓雜波信号(hào)較多，給檢測(ce)帶❌來--定幹擾(rao)。
 
2檢測相關參(cān)數測定
　　由于(yú)目前在役流(liu)量計大多未(wèi)在正規渠道(dao)采購，圖紙📞不(bu)💋全🏃‍♀️，尺寸參數(shù)均不明确。在(zài)進行流量計(jì)焊縫超聲檢(jiǎn)測前，對流量(liang)計結構進行(hang)測量、繪制，爲(wei)之後的檢測(cè)做圖形建模(mo)準備，以判斷(duàn)檢測是否可(ke)行。
　　與檢測相(xiàng)關的尺寸參(cān)數，如圖1所示(shi):平台長度L:60mm;焊(han)縫寬度b:20mm;坡口(kou)根部間隙a:2mm;坡(po)口根部高度(du)h:2mm;檢測厚度T:19mm;焊(han)縫㊙️厚度t:13mm;環室(shì)長度(單側)1:28mm，噴(pen)嘴寬度c:20mm;探頭(tou)前沿q(可取6.5/9)mm。
　　其(qí)中平台長度(du)L、焊縫寬度b可(ke)直接利用鋼(gāng)直尺測量得(de)出✏️，坡口根部(bù)間隙a和根部(bu)高度h默認爲(wei)2mm(參照常見V型(xíng)坡口)，探頭前(qian)🈲沿由💁所選探(tàn)頭參數而定(ding)。現着重介🌍紹(shào)檢測厚度T、噴(pēn)嘴寬度c、焊縫(féng)厚度t、環室✔️長(zhang)度(單側)1四個(ge)參數的測定(dìng)方法🔞。
2.1檢測厚(hou)度T和噴嘴寬(kuan)度c測定
　　由于(yú)噴嘴與母材(cái)在垂直方向(xiàng)未完全融合(he)(圖4箭頭指🈲示(shi)👨‍❤️‍👨位置)，可以利(lì)用K1斜探頭入(rù)射到端角産(chǎn)生發射的原(yuán)理，根據端角(jiao)反射的最大(da)回波信号，所(suo)示深度即爲(wei)環室距離⭐工(gōng)件表🏃‍♀️面的距(ju)離(即檢測厚(hou)度T)。同時測量(liang)探頭前部位(wei)置🏃‍♀️與焊縫中(zhōng)心的距離，減(jiǎn)去最大💜回波(bō)信号處的水(shui)平距離，所得(dé)數值乘以2，即(jí)得噴嘴寬度(dù)c。
 
2.2焊縫厚度t測(cè)定
　　由于焊縫(féng)未與噴嘴融(rong)合在一-起，無(wu)法利用斜探(tàn)頭💘測量焊👉縫(féng)厚度，所以必(bì)須磨平一小(xiǎo)塊焊縫餘高(gāo)，磨平範圍約(yue)♻️爲直探頭大(dà)小，将直探頭(tóu)置于磨平餘(yú)高焊縫處，此(cǐ)處接收到的(de)最大回波信(xin)号所示深度(du)即爲焊縫厚(hòu)💃度t。同樣利用(yòng)測厚儀也可(ke)測量出焊縫(feng)厚度。
2.3環室長(zhang)度1測定
　　利用(yong)直探頭得到(dao)兩個回波信(xìn)号(分别爲環(huan)室反射🙇🏻信号(hao)✔️、平底反射信(xin)号)，根據超聲(shēng)波大平底面(miàn)回波聲壓與(yǔ)距離📞的反比(bi)關系，△12=201gx2/x1,以📞DG1爲例(li)，計算出兩個(ge)回波差值△=5db，根(gen)據閘門移☀️動(dong)或設置雙閘(zhá)門，比較🌍回波(bō)的db差值，來判(pàn)斷直探頭發(fa)射點是否處(chù)在環室的邊(bian)緣。最後通過(guò)鋼直尺測量(liàng)焊縫邊緣與(yǔ)探頭中✍️心的(de)水平距離，即(jí)得到環室長(zhang)度1。
 
3.超聲檢測(ce)工藝制訂
3.1儀(yí)器探頭選擇(zé)
3.1.1儀器選擇
　　綜(zōng)合考慮水平(píng)線性、垂直線(xiàn)性、靈敏度餘(yú)量、信噪比、檢(jian)測功率、分辨(biàn)力、便攜度等(deng)參數，選擇較(jiào)優的數字式(shi)超📞聲檢💯測儀(yi)。
3.1.2探頭選擇
a尺(chi)寸參數測定(dìng)時，選擇高頻(pin)小尺寸縱波(bo)直探頭進行(hang)測量;
b焊縫檢(jiǎn)測時選擇橫(héng)波斜探頭進(jin)行掃查，由于(yú)檢測厚🈚度🔱T不(bú)大🔞(--般在20~40mm)，通常(chang)選用5MHz探頭，以(yi)提高檢測靈(líng)敏度、分辨力(li)和聲速指向(xiang)性;
c在探頭晶(jīng)片尺寸的選(xuǎn)擇上，前沿值(zhi)q由于焊縫餘(yu)高的🐪存在對(duì)于一次波掃(sao)查範圍的影(yǐng)響:平台長度(dù)L對探頭移動(dòng)範圍的限制(zhì):以及減少耦(ǒu)合損失的考(kao)慮，通常選用(yong)6X6或8X12的小晶片(piàn)探頭，來确保(bao)斜🏃‍♀️探頭的掃(sao)查覆蓋度。
3.2典(dian)型缺陷檢出(chū)
　　通過解剖流(liú)量計進行目(mù)視檢查、表面(mian)磁粉檢測和(hé)金☔相分析等(deng)多種檢測手(shǒu)段，發現該類(lèi)流量計的常(cháng)見缺陷主要(yao)爲根部未焊(han)透、坡口未熔(róng)合及與.坡口(kǒu)方向近似平(píng)行⭕的裂紋(見(jian)圖3所示)。
3.2.1未焊(hàn)透掃查
　　根據(jù)端角反射原(yuan)理，選用K1探頭(tóu)檢測未焊透(tòu)缺陷(需滿✍️足(zu)條件💃🏻:q+b/2≤t，才🐪能确(que)保掃查到根(gen)部)，以DG1爲例，由(yóu)于焊縫寬度(dù)👨‍❤️‍👨和探頭前沿(yan)所限，K1探頭無(wu)法檢測到焊(han)縫根部，則需(xū)選🔅擇較大K值(zhí)探頭進行根(gēn)部掃查。
3.2.2坡口(kou)掃查
　　針對坡(pō)口未熔合和(hé)裂紋，優先選(xuan)擇角度與坡(po)口缺陷方向(xiàng)垂直的K值探(tàn)頭進行坡口(kou)缺陷掃查，計(ji)算坡💯口角度(du):K=tanθ=(t-h)(b-a)/2,DG1參數計算得(de)K=1.2，近似取K1探頭(tou)的二次波進(jìn)行坡口掃查(chá)。
3.3掃查全覆蓋(gài)
在3.2确保典型(xing)缺陷較高檢(jian)出率的基礎(chǔ)上，确保掃查(chá)🏃‍♂️範圍覆蓋全(quán)焊縫。
a圖像模(mó)拟:将流量計(jì)尺寸參數準(zhǔn)确輸入CAD圖像(xiàng)，選擇多種K值(zhi)探頭，通過做(zuo)圖方式将其(qí)掃查範圍直(zhí)接顯示于圖(tu)中，就可🤟判斷(duan)是否覆蓋(如(ru)圖6所示)。
 
b計算(suàn):通過三角函(han)數，計算幾種(zhong)K值與焊縫中(zhong)心線的交點(dian)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，來判斷何種(zhǒng)探頭組合可(kě)以覆蓋。DG1經圖(tú)像模拟和計(ji)算均得出💰，需(xu)三個K值探頭(tóu)(K1,K2,K3)來保證焊縫(feng)掃查全覆蓋(gài)。
4試驗驗證
　　以(yǐ)上檢測工藝(yì)已在實際檢(jian)測中應用，從(cong)DG1的檢測結果(guo)(見表1)來⛱️看，能(neng)有效發現II區(qu)II區缺陷。對比(bi)射線檢測(解(jie)體後檢測)和(he)⛷️相控陣等🈲檢(jian)測方法的結(jié)果，缺陷的契(qi)合度較高。
 
　　另(ling)外在實際檢(jiǎn)測中發現，不(bú)同流量計的(de)尺寸變化較(jiào)大，如🔞每次都(dou)需要進行CAD模(mó)拟或計算，工(gong)作量較大。爲(wei)方便選擇和(hé)檢測，流量計(jì)模拟分析軟(ruǎn)件，通過設置(zhi)流量計尺寸(cùn)參數，直觀、快(kuai)速、正确地篩(shāi)選出滿足❄️掃(sao)查要求的探(tàn)頭K值組合，并(bing)輸出焊縫成(chéng)形圖和所用(yòng)K值的掃查範(fàn)圍圖(見圖7)，圖(tu)示有10種方案(an)可供選擇🐉，大(dà)大提高了檢(jian)測效率。
 
5總結(jié)
　　本文着手解(jiě)決了流量計(jì)結構帶來的(de)檢測難點，制(zhi)定的超聲檢(jian)🛀測工藝經實(shí)際驗證，對于(yú)在制在役流(liu)量計的超聲(sheng)檢測能起到(dào)一定指導作(zuo)用，特别是在(zài)智能軟件投(tou)用後，效率♍和(hé)可操作性有(you)進一步提高(gao)。
　　脈沖反射法(fa)超聲檢測受(shòu)操作人員水(shui)平影響較大(da)，缺陷定☀️性較(jiào)爲困難，僅能(néng)二維掃查成(cheng)像的局限性(xing)仍然存在，随(sui)着⛷️新型超聲(sheng)檢測技術的(de)推廣和相關(guān)标準實施的(de)支撐，對于節(jiē)流式流量計(jì)超聲檢測這(zhe)一課題，會有(you)更多研究方(fang)向。

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