[摘要(yao)]節流式(shi) 流量計(ji) 在電站(zhan)鍋爐及(jí)其相連(lián)管道上(shang)應用廣(guang)泛，主要(yào)用于測(ce)🈚量鍋爐(lu)主⚽蒸汽(qì)、主給水(shuǐ)以及減(jiǎn)溫水的(de)流量，屬(shǔ)承❓壓部(bù)件。市💚場(chǎng)監管總(zǒng)局文⛱️件(jian)，對電站(zhàn)鍋爐用(yòng)流量計(ji)開展專(zhuan)項排查(chá)🆚整治行(hang)動，其中(zhong)對流量(liàng)計環向(xiang)對接接(jiē)頭提出(chu)了相應(yīng)超聲檢(jiǎn)測要求(qiú)。　　本文針(zhen)對流量(liang)計🔴特殊(shū)的結構(gou)形式，分(fen)析檢測(ce)難點，拟(ni)定檢測(cè)方案，利(li)用多種(zhong)K值探頭(tóu)，探索切(qiē)實可行(háng)的超聲(sheng)檢測工(gōng)藝，旨在(zai)達到典(dian)💔型缺陷(xian)較高檢(jian)出率和(hé)掃查範(fan)圍覆蓋(gài)全焊縫(feng)的雙重(zhòng)目标。
　　2025年(nián)12月16日，湖(hu)北某地(di)發生一(yī)起因主(zhǔ)蒸汽管(guan)流量計(jì)焊💚縫爆(bào)裂⭐，造成(cheng)的重大(da)事故，經(jīng)濟損失(shi)和社會(huì)影響巨(ju)大。在後(hou)續排查(cha)工作中(zhong)發現，部(bu)分地區(qu)流量計(jì)的設計(jì)、制造、安(an)裝、使用(yong)管理、檢(jian)驗檢測(ce)等環節(jiē)均存在(zài)安全技(jì)術規範(fan)及相關(guān)标準未(wèi)得到嚴(yan)格執行(hang)等問題(tí)。
　　由于流(liú)量計結(jie)構複雜(za)，透照厚(hòu)度大，現(xian)場檢測(cè)成本高(gāo)，射線檢(jiǎn)👄測的實(shí)現難度(dù)較大。而(er)超聲檢(jiǎn)測具有(you)檢測厚(hòu)度大，靈(ling)敏度高(gāo)，速度快(kuài)，成本低(dī)等優勢(shì)，成爲在(zài)制在役(yì)📞流量計(jì)檢測的(de)選擇。實(shi)✊際檢測(cè)中，由于(yu)結構限(xiàn)制，流量(liang)計的超(chao)聲檢測(ce)一直存(cun)在困難(nan)，針對流(liú)量計特(te)殊結構(gòu)的超聲(sheng)檢測方(fang)法研究(jiu)顯得尤(you)爲重要(yào)💜。
1流量計(jì)結構及(ji)檢測難(nan)點
　　鍋爐(lú)常用節(jie)流式流(liú)量計包(bāo)括長頸(jǐng)噴嘴系(xi)列、焊接(jie)噴✊嘴🛀系(xì)列和焊(hàn)接孔闆(pan)系列。其(qí)中，焊接(jiē)噴嘴及(jí)焊接孔(kǒng)闆🔴系列(liè)，主要用(yòng)于主蒸(zhēng)汽或高(gāo)壓主給(gei)水管道(dao)，材質爲(wei)碳鋼或(huò)合金鋼(gāng)。本文僅(jǐn)以焊接(jiē)噴嘴式(shi)流量計(ji)爲研究(jiū)對象(噴(pen)嘴和孔(kǒng)闆結構(gou)的不同(tong)對于焊(han)縫的超(chāo)聲檢測(cè)無影響(xiang))，具體計(jì)算以編(bian)号爲🛀DG1的(de)某焊接(jiē)噴🤩嘴式(shi)流量計(ji)爲例，結(jié)構尺寸(cun)如圖1所(suo)示。流量(liàng)計通過(guo)測量管(guan)内節流(liu)件前後(hou)壓差變(biàn)化換算(suan)得到流(liú)量大小(xiǎo)☔，爲了測(ce)量壓力(li)需要，設(shè)置了環(huan)室、取源(yuán)管及取(qǔ)源❤️縫隙(xì);爲了固(gù)定噴嘴(zui)需🏒要，焊(han)縫位置(zhi)厚度較(jiào)薄且有(you)台階狀(zhuàng)結構，如(ru)圖2所示(shi)。
 
以上結(jié)構造成(cheng)的檢測(ce)難點主(zhu)要有:
a由(yóu)于焊縫(féng)餘高的(de)存在，探(tàn)頭隻能(neng)貼着焊(hàn)縫邊緣(yuán)進行平(píng)移，如前(qian)沿值過(guò)大，-.次波(bō)将無法(fǎ)掃查到(dao)焊縫根(gen)部;
b噴嘴(zui)頂部與(yu)焊縫根(gēn)部未完(wan)全融合(hé)(圖3-2所示(shì))，且焊縫(feng)底部凹(ao)凸不平(píng)，故無法(fa)利用焊(hàn)縫底部(bù)反射的(de)二次波(bō)進行檢(jiǎn)測，隻能(neng)以環室(shi)上部平(píng)台作爲(wèi)超聲波(bo)反射面(miàn);
c作爲反(fan)射面，環(huan)室長度(du)1限制了(le)二次波(bo)的實際(jì)檢測範(fan)圍📞;
d噴嘴(zuǐ)與焊縫(feng)連接處(chù)的台階(jiē)狀結構(gòu)存在，導(dao)緻部分(fen)二次波(bo)無法覆(fu)蓋到焊(hàn)縫檢測(ce)區域;
e平(ping)台L長度(du)不夠，二(èr)次波檢(jiǎn)測的探(tan)頭移動(dong)範圍1.25P(P=2KT)。以(yi)常用K2探(tan)頭計算(suan)，L=60mm<1.25P=94mm，無法保(bao)證特定(dìng)K值探頭(tóu)的掃查(chá)範圍覆(fù)蓋全焊(hàn)縫;
f結構(gòu)不連續(xu)處的各(gè)種工件(jian)輪廓雜(za)波信号(hao)較多，給(gěi)檢測帶(dài)💚來☎️--定幹(gàn)擾。
 
2檢測(ce)相關參(cān)數測定(dìng)
　　由于目(mu)前在役(yi)流量計(ji)大多未(wei)在正規(gui)渠道采(cǎi)購，圖紙(zhi)不全，尺(chi)寸參數(shù)均不明(ming)确。在進(jìn)行流量(liàng)計焊縫(féng)超🥰聲檢(jian)測前，對(dui)流量計(jì)結構進(jìn)行測量(liàng)、繪制，爲(wei)之後的(de)檢測做(zuo)圖形建(jian)模準備(bèi)，以判斷(duàn)檢測是(shì)💚否可行(háng)。
　　與檢測(cè)相關的(de)尺寸參(can)數，如圖(tu)1所示:平(píng)台長度(dù)L:60mm;焊縫📞寬(kuān)🔴度🙇‍♀️b:20mm;坡口(kou)根部間(jian)隙a:2mm;坡口(kou)根部高(gao)度h:2mm;檢測(ce)厚度T:19mm;焊(hàn)縫厚度(dù)t:13mm;環室🌍長(zhǎng)度💋(單側(ce))1:28mm，噴嘴💛寬(kuan)度c:20mm;探頭(tou)前沿q(可(ke)取6.5/9)mm。
　　其中(zhōng)平台長(zhǎng)度L、焊縫(feng)寬度b可(ke)直接利(li)用鋼直(zhí)尺測量(liàng)得出💯，坡(pō)口根💞部(bù)間隙a和(he)根部高(gāo)度h默認(rèn)爲2mm(參照(zhào)常見V型(xíng)坡♌口)，探(tan)❄️頭前沿(yán)由所選(xuan)探頭參(cān)數而定(dìng)。現着重(zhong)介⁉️紹檢(jiǎn)測厚度(du)T、噴嘴寬(kuan)度c、焊縫(feng)厚度t、環(huan)室長度(dù)(單側)1四(sì)😄個參數(shù)的測定(ding)方法。
2.1檢(jiǎn)測厚度(du)T和噴嘴(zuǐ)寬度c測(cè)定
　　由于(yu)噴嘴與(yu)母材在(zài)垂直方(fang)向未完(wán)全融合(he)(圖4箭頭(tou)指示🔞位(wèi)置💞)，可以(yǐ)利用K1斜(xie)探頭入(ru)射到端(duan)角産生(sheng)發射的(de)原理，根(gen)據端💚角(jiǎo)反射的(de)最大回(huí)波信号(hao)，所示深(shen)度即爲(wèi)環✊室距(jù)離工件(jiàn)表面的(de)距離(即(ji)檢測厚(hou)度T)。同時(shí)測量探(tan)頭前部(bu)位置與(yu)焊縫中(zhōng)心的距(jù)離，減去(qu)最大回(hui)波信号(hao)處的水(shuǐ)平距離(lí)，所得數(shù)值乘🌍以(yǐ)2，即得噴(pēn)嘴🏃‍♀️寬度(du)c。
 
2.2焊縫厚(hòu)度t測定(dìng)
　　由于焊(han)縫未與(yu)噴嘴融(rong)合在一(yī)-起，無法(fa)利用斜(xié)探頭測(cè)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量🧡焊縫(feng)厚度，所(suǒ)以必須(xu)磨平一(yī)小塊焊(han)縫餘高(gao)，磨平範(fàn)圍約爲(wei)直探頭(tóu)大小，将(jiang)直探頭(tóu)置于磨(mó)平餘高(gāo)焊縫處(chù)，此處接(jiē)收到的(de)最大回(hui)波信号(hào)🐕所示深(shen)度即爲(wèi)焊縫厚(hou)度t。同樣(yang)利用測(cè)厚儀也(yě)可測量(liàng)🔞出焊縫(féng)厚度。
2.3環(huán)室長度(du)1測定
　　利(lì)用直探(tàn)頭得到(dao)兩個回(huí)波信号(hào)(分别爲(wei)環室反(fan)射信🌈号(hào)、平底🔞反(fan)射信号(hao))，根據超(chao)聲波大(dà)平底面(mian)回波聲(sheng)壓與距(jù)離的反(fǎn)比關系(xì)，△12=201gx2/x1,以DG1爲例(lì)，計算出(chū)兩個回(hui)波差值(zhi)△=5db，根據閘(zha)門移動(dòng)或設置(zhì)雙閘門(mén)，比較回(huí)波的db差(cha)值，來判(pan)斷直探(tan)頭發射(she)點是否(fǒu)處在環(huán)室的邊(biān)緣。最後(hou)通過鋼(gang)直尺測(ce)量焊縫(féng)邊緣與(yu)探頭中(zhong)心的水(shuǐ)平距離(li)，即得到(dao)環室♋長(zhang)度1。
 
3.超聲(shēng)檢測工(gōng)藝制訂(ding)
3.1儀器探(tan)頭選擇(zé)
3.1.1儀器選(xuǎn)擇
　　綜合(hé)考慮水(shuǐ)平線性(xìng)、垂直線(xian)性、靈敏(min)度餘量(liàng)、信噪比(bǐ)、檢測🐅功(gong)率、分辨(biàn)力、便攜(xie)度等參(cān)數，選擇(zé)較優的(de)數字式(shì)超聲檢(jian)測儀。
3.1.2探(tan)頭選擇(ze)
a尺寸參(cān)數測定(dìng)時，選擇(ze)高頻小(xiǎo)尺寸縱(zòng)波直探(tan)頭進行(háng)測量;
b焊(han)縫檢測(cè)時選擇(zé)橫波斜(xié)探頭進(jìn)行掃查(cha)，由于檢(jiǎn)測厚度(dù)T不大(--般(bān)在20~40mm)，通常(chang)選用5MHz探(tan)頭，以提(ti)高檢測(ce)靈敏度(du)♌、分辨力(li)和聲速(sù)指向性(xing);
c在探頭(tou)晶片尺(chǐ)寸的選(xuan)擇上，前(qian)沿值q由(yóu)于焊縫(feng)餘高的(de)❗存在對(duì)于㊙️一次(ci)波掃查(cha)範圍的(de)影響:平(ping)台長度(dù)L對探頭(tóu)移動🛀🏻範(fàn)圍的限(xian)制:以及(jí)減少耦(ou)合損失(shī)的考慮(lǜ)🏃，通常選(xuan)用6X6或8X12的(de)小晶片(pian)探頭，來(lái)确保斜(xie)探頭的(de)掃查覆(fu)蓋度。
3.2典(dian)型缺陷(xiàn)檢出
　　通(tōng)過解剖(pōu)流量計(ji)進行目(mu)視檢查(chá)、表面磁(cí)粉檢測(cè)和金相(xiang)分析等(deng)多種檢(jian)測手段(duan)，發現該(gai)類流量(liang)計的常(cháng)見缺💋陷(xiàn)主要爲(wei)⭐根部未(wèi)焊📐透、坡(pō)口未熔(rong)合及與(yǔ).坡口方(fāng)向近似(si)平行的(de)裂紋🐕(見(jian)圖3所示(shi))。
3.2.1未焊透(tòu)掃查
　　根(gēn)據端角(jiǎo)反射原(yuan)理，選用(yòng)K1探頭檢(jiǎn)測未焊(hàn)透缺陷(xiàn)(需☔滿足(zú)條件:q+b/2≤t，才(cái)能确保(bǎo)掃查到(dao)根部)，以(yi)DG1爲例，由(yóu)于焊縫(feng)寬度和(hé)探🔞頭前(qian)沿所限(xian)，K1探頭無(wu)法檢測(ce)到焊縫(féng)根部，則(zé)需選擇(ze)較大💁K值(zhi)探頭進(jin)行根部(bu)掃查。
3.2.2坡(po)口掃查(cha)
　　針對坡(po)口未熔(rong)合和裂(lie)紋，優先(xian)選擇角(jiǎo)度與坡(po)口缺陷(xiàn)方📐向垂(chuí)直的K值(zhí)探頭進(jìn)行坡口(kǒu)缺陷掃(sao)查，計算(suan)坡口角(jiǎo)度:K=tanθ=(t-h)(b-a)/2,DG1參數(shù)計算得(de)K=1.2，近似取(qu)K1探頭的(de)二次波(bō)進行坡(po)口掃查(chá)👨‍❤️‍👨。
3.3掃查全(quán)覆蓋
在(zài)3.2确保典(diǎn)型缺陷(xiàn)較高檢(jiǎn)出率的(de)基礎上(shang)，确保掃(sao)查範圍(wei)覆蓋全(quán)焊縫。
a圖(tú)像模拟(nǐ):将流量(liàng)計尺寸(cun)參數準(zhun)确輸入(ru)CAD圖像，選(xuǎn)擇多種(zhong)K值探頭(tóu)🐇，通過做(zuò)圖方式(shì)将其掃(sao)查範圍(wéi)直接顯(xian)示于圖(tu)中🥰，就可(kě)判斷🎯是(shì)否覆蓋(gài)(如圖6所(suǒ)示)。
 
b計算(suàn):通過三(sān)角函數(shù)，計算幾(ji)種K值與(yu)焊縫中(zhong)心線的(de)交✌️點，來(lai)判斷⛹🏻‍♀️何(hé)種探頭(tou)組合可(kě)以覆蓋(gai)。DG1經圖像(xiang)模拟和(hé)計算均(jun)🌈得出，需(xu)三個K值(zhi)探頭(K1,K2,K3)來(lai)保證焊(hàn)縫掃查(chá)全覆蓋(gài)。
4試驗驗(yàn)證
　　以上(shàng)檢測工(gong)藝已在(zai)實際檢(jiǎn)測中應(yīng)用，從DG1的(de)檢測結(jie)❓果(見表(biao)1)來看，能(néng)有效發(fa)現II區II區(qū)缺陷。對(dui)比射線(xian)檢測(解(jie)體後檢(jiǎn)🌈測)和相(xiang)控陣等(děng)㊙️檢測方(fāng)法的結(jie)果，缺陷(xiàn)的契合(hé)度較高(gao)。
 
　　另外在(zài)實際檢(jian)測中發(fa)現，不同(tong)流量計(jì)的尺寸(cun)變化較(jiao)大，如每(měi)次都需(xū)要進行(háng)CAD模拟或(huo)計算，工(gong)作量較(jiào)大。爲方(fang)便選擇(zé)和檢測(ce)，流量計(ji)模拟分(fèn)析軟件(jian)，通過設(she)置流量(liang)計尺寸(cùn)🙇🏻參數，直(zhi)觀、快速(sù)、正确地(dì)篩選出(chū)滿足🌈掃(sǎo)查要求(qiu)的探頭(tou)K值🔴組合(hé)，并輸出(chu)焊縫成(cheng)🛀形圖和(hé)所🔆用K值(zhi)的掃查(chá)範圍圖(tú)(見圖7)，圖(tú)示有10種(zhong)方💋案可(kě)供選擇(zé)，大大提(tí)高了檢(jiǎn)測效率(lǜ)。
 
5總結
　　本(běn)文着手(shou)解決了(le)流量計(ji)結構帶(dài)來的檢(jian)測難點(diǎn)，制定🏃🏻‍♂️的(de)超聲檢(jian)🐆測工藝(yì)經實際(jì)驗證，對(dui)于在制(zhì)在役流(liu)量計的(de)超🏃‍♂️聲檢(jian)🤟測能💜起(qi)到一定(dìng)指導作(zuò)用，特别(bié)是在🔱智(zhì)能軟☎️件(jiàn)投用☔後(hòu)，效率和(he)可操作(zuo)性有🎯進(jin)一步提(ti)高。
　　脈沖(chòng)反射法(fǎ)超聲檢(jiǎn)測受操(cāo)作人員(yuán)水平影(yǐng)響較大(da)，缺陷定(dìng)🌏性較爲(wèi)困難，僅(jǐn)能二維(wei)掃查成(cheng)像的局(ju)限性仍(réng)然存在(zai)📞，随着🔱新(xīn)型超聲(sheng)檢測技(ji)術的推(tuī)廣和相(xiang)關标準(zhǔn)實施的(de)支撐，對(duì)于🥵節流(liu)式流量(liang)計超聲(shēng)檢測這(zhè)♌一課題(tí)，會❗有更(gèng)多研究(jiu)方向。

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