[摘要]節(jiē)流式 流量計(ji) 在電站鍋爐(lú)及其相連管(guǎn)道上應用廣(guang)泛，主要用于(yu)測量鍋爐主(zhǔ)蒸汽、主給水(shui)以及減溫水(shui)的流量，屬承(cheng)壓部💜件。市場(chang)監🈚管總局文(wén)件，對電站鍋(guō)爐用流量計(jì)開展專項排(pai)查整治行動(dong)，其中對流量(liàng)計環向對接(jiē)🧡接頭提出了(le)相應超聲檢(jiǎn)測要求。　　本文(wén)針🈲對流量計(jì)特殊的結構(gòu)❤️形式，分析檢(jiǎn)測難點，拟定(dìng)檢測方案，利(li)用多種K值探(tan)頭，探索切實(shí)可行的超聲(sheng)檢測工🌂藝，旨(zhi)在達到典型(xing)缺陷較高檢(jian)出率和掃查(chá)範圍覆蓋全(quán)焊✍️縫的雙重(zhòng)目标。
　　2025年12月16日(ri)，湖北某地發(fā)生一起因主(zhǔ)蒸汽管流量(liàng)計焊縫爆裂(lie)，造成的重大(da)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(fèn)地區流量計(jì)的設計、制造(zào)、安裝、使用管(guǎn)理、檢驗檢測(ce)等環節均存(cun)在安全技術(shù)規🔞範及相關(guan)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(xian)難度較大。而(ér)超聲檢測具(ju)有檢測厚度(du)大，靈敏度高(gāo)🍓，速度快，成本(ben)低等優勢，成(chéng)爲在制在役(yi)✨流量計檢測(cè)的選擇。實際(jì)檢測中，由于(yu)結構⭕限制，流(liu)量計的超聲(sheng)檢測一直存(cun)在困難，針對(dui)流量計特殊(shu)結構的超聲(shēng)檢測方法研(yán)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(guan)道，材🔅質爲碳(tàn)鋼或合金鋼(gāng)。本文僅以焊(hàn)接噴嘴式流(liú)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(jiǎn)測無影響)，具(jù)體計㊙️算以編(biān)号爲DG1的某焊(hàn)接噴嘴式流(liu)量計爲例，結(jie)構尺寸如圖(tu)1所示。流量計(jì)通過測量管(guǎn)内節流件前(qián)後壓差變化(hua)換算得到流(liú)量大小㊙️，爲了(le)測量壓力需(xu)要，設置了環(huán)室、取源管及(ji)取源❌縫隙;爲(wei)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(suo)示。
 
以上結構(gou)造成的檢測(ce)難點主要有(you):
a由于焊縫餘(yu)高的存在，探(tàn)頭隻能貼着(zhe)焊縫邊緣進(jìn)行平移，如💜前(qián)沿值過大，-.次(cì)波将無法掃(sao)查到焊縫根(gēn)部;
b噴嘴頂部(bù)與焊縫根部(bu)未完全融合(he)(圖3-2所示)，且焊(han)縫♋底部凹凸(tū)不平，故無法(fa)利用焊縫底(dǐ)部反射的二(er)次波進行檢(jian)測，隻能以環(huan)室上部平台(tai)作爲超聲波(bō)反射面;
c作爲(wèi)反射面，環室(shi)長度1限制了(le)二次波的實(shi)際檢測範圍(wéi);
d噴嘴與焊縫(feng)連接處的台(tái)階狀結構存(cun)在，導緻部分(fèn)二次波無法(fǎ)覆蓋到焊縫(féng)檢測區域;
e平(píng)台L長度不夠(gòu)，二次波檢測(ce)的探頭移動(dong)範圍1.25P(P=2KT)。以常用(yòng)K2探🐉頭計算，L=60mm<1.25P=94mm，無(wu)法保證特定(ding)K值探頭的掃(sao)查範圍覆蓋(gài)全😍焊縫🥵;
f結構(gou)不連續處的(de)各種工件輪(lun)廓雜波信号(hào)較多，給🈲檢🤟測(cè)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(dào)采購，圖紙不(bu)全，尺寸參數(shù)均不明确。在(zài)進行流量計(ji)焊縫超聲檢(jian)測前，對流量(liang)計結構❓進行(háng)測量、繪制，爲(wèi)之後的檢測(cè)做圖形建模(mo)準備🐇，以判斷(duàn)檢測是否可(kě)行。
　　與檢測相(xiang)關的尺寸參(cān)數，如圖1所示(shì):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(shi)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(qi)中平台長度(dù)L、焊縫寬度b可(kě)直接利用鋼(gāng)直尺測量得(dé)出，坡口根部(bu)間隙a和根部(bù)高度h默認爲(wèi)2mm(參照常見🐕V型(xing)坡✌️口)，探頭前(qián)🥰沿由所選探(tan)頭參數而定(ding)。現着重介紹(shao)檢測厚度T、噴(pen)嘴寬度c、焊縫(féng)厚度t、環室長(zhang)度(單側)1四個(gè)參數的測定(ding)方法。
2.1檢測厚(hou)度T和噴嘴寬(kuan)度c測定
　　由于(yu)噴嘴與母材(cái)在垂直方向(xiang)未完全融合(hé)(圖4箭頭指🔞示(shì)位置)，可📧以利(li)用K1斜探頭入(rù)射到端角産(chan)生發射的原(yuán)✔️理，根據端角(jiao)反射的最大(dà)回波信号，所(suo)示深度即爲(wei)環室距離工(gōng)件表🈲面的距(jù)離(即檢測厚(hòu)度T)。同時測量(liàng)探頭前部位(wei)置與焊縫中(zhōng)心的距離，減(jian)去最大⭕回波(bo)信号處🏃‍♂️的水(shui)平距離，所得(dé)數值乘以2，即(ji)得噴嘴寬度(du)c。
 
2.2焊縫厚度t測(ce)定
　　由于焊縫(féng)未與噴嘴融(róng)合在一-起，無(wú)法利用斜探(tan)頭測量焊縫(feng)厚度，所以必(bì)須磨平一小(xiao)塊焊縫餘高(gāo)，磨💘平範圍約(yuē)爲直探頭大(da)小，将直探頭(tou)置于磨平餘(yú)高焊縫處⭐，此(cǐ)處接收到的(de)最大回🔴波信(xìn)号所示深度(dù)即爲焊縫厚(hòu)度t。同樣利用(yòng)測厚儀也可(kě)測量出焊縫(féng)厚度。
2.3環室長(zhang)度1測定
　　利用(yòng)直探頭得到(dào)兩個回波信(xin)号(分别爲環(huán)室反射信号(hao)🥵、平底反🛀🏻射信(xìn)号)，根據超聲(shēng)波大平底面(miàn)回波聲壓與(yu)距離的反比(bǐ)關系，△12=201gx2/x1,以DG1爲例(li)，計算出兩個(gè)回波差值△=5db，根(gēn)據閘門移動(dòng)或設🐪置雙閘(zha)門，比較回波(bō)的db差值，來判(pan)斷直探頭發(fa)射點是否處(chu)在環室的邊(biān)緣。最後通過(guò)鋼直尺測量(liang)焊縫邊緣與(yu)探頭中🔴心的(de)水平距🌈離，即(jí)得到環室長(zhǎng)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(zong)合考慮水平(píng)線性、垂直線(xian)性、靈敏度餘(yú)量、信噪比🍓、檢(jiǎn)測功率、分辨(bian)力、便攜度等(děng)參數，選擇較(jiào)優的數字式(shì)超🆚聲檢測儀(yí)。
3.1.2探頭選擇
a尺(chǐ)寸參數測定(dìng)時，選擇高頻(pín)小尺寸縱波(bō)直探頭進行(hang)測量;
b焊縫檢(jian)測時選擇橫(héng)波斜探頭進(jìn)行掃查，由于(yu)檢測厚度T不(bú)大💔(--般在20~40mm)，通常(chang)選用5MHz探頭，以(yǐ)提高檢測靈(líng)敏度、分辨💋力(li)和聲速指向(xiàng)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(yú)高的存在☀️對(duì)于💃🏻一次波掃(sǎo)查範圍的影(yǐng)響:平台長度(du)L對探頭移動(dòng)範圍的限制(zhì):以及減少耦(ou)合損失的考(kǎo)慮，通常選用(yong)6X6或8X12的小晶片(pian)探頭，來确保(bao)斜㊙️探頭的掃(sǎo)查🤞覆蓋度。
3.2典(dian)型缺陷檢出(chū)
　　通過解剖流(liu)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(shou)段，發現該類(lèi)流量計的常(cháng)📱見缺陷主要(yào)爲根部未焊(han)透、坡口未熔(rong)合及與.坡口(kou)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(tou)缺陷(需滿足(zu)條☎️件:q+b/2≤t，才能确(què)保掃查到根(gen)部)，以DG1爲例，由(yóu)于焊縫寬度(dù)🏃‍♀️和探⛷️頭前沿(yán)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(gen)部掃查。
3.2.2坡口(kǒu)掃查
　　針對坡(po)口未熔合和(he)裂紋，優先選(xuǎn)擇角度與坡(po)口缺陷方向(xiàng)垂❓直的K值探(tan)頭進行坡口(kǒu)缺陷掃查，計(jì)算坡口角度(dù):K=tanθ=(t-h)(b-a)/2,DG1參數計算得(dé)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(xíng)缺陷較高檢(jiǎn)出率的基礎(chu)上，确保掃查(cha)範圍☔覆蓋🔞全(quan)🐉焊縫。
a圖像模(mo)拟:将流量計(ji)尺寸參數準(zhun)确輸入CAD圖像(xiang)，選擇🔞多種☎️K值(zhí)探頭，通過做(zuo)圖方式将其(qi)掃查範圍直(zhi)接顯示于圖(tu)中，就可判斷(duan)是否😄覆蓋(如(rú)圖6所示)。
 
b計算(suàn):通過三角函(hán)數，計算幾種(zhong)K值與焊縫中(zhong)心線的交點(dian)，來判斷何種(zhong)探頭組合可(kě)以覆蓋。DG1經圖(tu)像模拟和計(jì)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(gai)。
4試驗驗證
　　以(yi)上檢測工藝(yì)已在實際檢(jiǎn)測中應用，從(cóng)DG1的檢測結果(guǒ)🏒(見表1)來看，能(néng)有效發現II區(qu)II區缺陷。對比(bi)射線檢測(解(jiě)體後檢測)和(hé)相控陣等⭐檢(jiǎn)測方法的結(jié)果，缺陷的契(qi)合度較高。
 
　　另(lìng)外在實際檢(jiǎn)測中發現，不(bu)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(he)🚶檢測，流量🐕計(jì)模拟分析軟(ruan)件，通過設置(zhì)流量計尺寸(cun)🔞參數，直🈚觀、快(kuài)速、正确地篩(shāi)選出滿足掃(sǎo)查要求✍️的探(tan)頭K值組合，并(bìng)輸🌈出焊縫成(chéng)形圖和所用(yong)K值的掃查範(fàn)圍圖(見圖7)，圖(tú)示有10種方案(àn)可供選擇，大(da)大提高了檢(jiǎn)測效率。
 
5總結(jié)
　　本文着手解(jiě)決了流量計(ji)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(yu)在制在役流(liu)量計🐪的超聲(shēng)檢🌍測能㊙️起到(dào)一定指導作(zuo)用，特别是在(zai)智能軟件投(tou)用後，效率和(he)可操作性有(you)進一步提高(gao)。
　　脈沖反射法(fǎ)超聲檢測受(shou)操作人員水(shuǐ)平影響較大(da)，缺陷定性較(jiao)爲困難，僅能(néng)二維掃查成(cheng)像的局限性(xìng)仍然存在，随(suí)着新型超聲(shēng)檢測技術的(de)推廣和相關(guan)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(fāng)向。

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