[摘要(yao)]節流式(shi) 流量計(jì) 在電站(zhàn)鍋爐及(ji)其相連(lián)管道上(shàng)應用廣(guang)泛，主要(yao)用于測(cè)💋量🔅鍋爐(lu)主蒸汽(qi)、主給水(shuǐ)以及減(jian)溫水的(de)流量，屬(shǔ)承壓部(bu)件。市場(chǎng)監👈管總(zǒng)局文件(jiàn)，對電站(zhàn)鍋爐用(yong)流量計(ji)開展專(zhuān)項排查(chá)整治行(háng)動，其中(zhong)對流量(liang)計環向(xiang)對接接(jiē)頭提出(chū)🐆了相應(ying)超聲檢(jiǎn)測要求(qiú)。　　本文針(zhen)對流量(liàng)計🈲特殊(shū)的結構(gou)形式，分(fèn)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(qie)實可行(háng)的超聲(shēng)檢測工(gōng)藝，旨在(zài)達到典(dian)型缺陷(xiàn)較高檢(jiǎn)出率和(hé)掃查範(fàn)圍覆蓋(gai)全焊縫(féng)的雙重(zhòng)目标。
　　2025年(nián)12月17日，湖(hú)北某地(dì)發生一(yī)起因主(zhǔ)蒸汽管(guǎn)流量計(jì)焊縫爆(bao)🥵裂，造成(chéng)的重大(dà)事故，經(jing)濟損失(shī)和社會(huì)影響巨(ju)大。在後(hòu)續排查(chá)工作中(zhōng)發現，部(bu)分地區(qū)流量計(jì)的設計(jì)、制造♍、安(an)裝、使🚶用(yong)管理、檢(jiǎn)驗檢測(ce)等環節(jiē)均存在(zai)安全技(ji)術規範(fàn)及相關(guān)标準未(wèi)得到嚴(yán)格執🤟行(hang)等問題(tí)⭐。
　　由于流(liu)量計結(jié)構複雜(za)，透照厚(hou)度大，現(xiàn)場檢測(cè)成本👨‍❤️‍👨高(gāo)🙇🏻，射線✉️檢(jiǎn)測的實(shí)現難度(du)較大。而(ér)超聲檢(jiǎn)測具有(yǒu)檢測厚(hòu)度大，靈(ling)敏📐度高(gāo)，速度快(kuài)，成本低(di)等優勢(shi)，成爲在(zai)✊制在役(yi)流量計(jì)🚶‍♀️檢測的(de)✔️選擇。實(shi)☔際檢測(cè)中，由于(yu)結構限(xian)制，流量(liàng)計的超(chāo)聲💯檢測(cè)一直存(cún)在困難(nan)，針對流(liú)量🚶‍♀️計特(te)殊結構(gou)的超聲(sheng)檢測方(fang)法研究(jiū)顯得尤(yóu)爲重要(yào)。
1流量計(jì)結構及(jí)檢測難(nán)點
　　鍋爐(lú)常用節(jiē)流式流(liu)量計包(bao)括長頸(jǐng)噴嘴系(xì)列、焊接(jiē)噴❌嘴系(xì)列和焊(hàn)接孔闆(pǎn)系列。其(qi)中，焊接(jie)噴嘴及(jí)焊接孔(kǒng)闆系列(lie)，主要用(yong)于主蒸(zheng)汽或高(gāo)壓主給(gei)水管道(dao)，材☔質爲(wèi)碳鋼或(huò)合金鋼(gang)。本文僅(jǐn)以焊接(jiē)噴嘴式(shì)流量計(jì)💁爲研究(jiū)對❄️象(噴(pen)嘴和孔(kong)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(ji)算以編(biān)号爲DG1的(de)某焊接(jiē)噴嘴式(shì)流量計(ji)爲🐕例，結(jié)構尺寸(cun)如圖1所(suǒ)示。流量(liang)計通過(guo)測量管(guan)内節流(liu)件前後(hòu)壓差變(biàn)化換算(suan)得到流(liu)量大小(xiǎo)，爲了測(cè)量壓力(lì)需要，設(shè)置了環(huán)室、取源(yuán)管及取(qu)源縫隙(xi);爲了固(gu)定噴嘴(zuǐ)需⭐要，焊(han)縫位置(zhi)厚度較(jiào)薄且有(yǒu)💔台階狀(zhuàng)結構，如(ru)圖2所示(shì)。
 
以上結(jié)構造成(chéng)的檢測(ce)難點主(zhǔ)要有:
a由(you)于焊縫(féng)餘高的(de)存在，探(tàn)頭隻能(néng)貼着焊(han)縫邊緣(yuan)進行🧑🏽‍🤝‍🧑🏻平(píng)移，如💃前(qián)沿值過(guo)大，-.次波(bō)将無法(fa)掃查到(dao)焊縫根(gēn)部;
b噴嘴(zui)頂部與(yu)焊縫根(gen)部未完(wán)全融合(hé)(圖3-2所示(shi))，且焊縫(féng)底部凹(āo)凸🥵不平(ping)，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(néng)以環室(shi)上部平(píng)台作爲(wei)超聲波(bō)反👨‍❤️‍👨射面(mian);
c作爲反(fan)射面，環(huan)室長度(dù)1限制了(le)二次波(bo)的實際(ji)檢測🐆範(fan)圍;
d噴嘴(zui)與焊縫(féng)連接處(chu)的台階(jie)狀結構(gou)存在，導(dǎo)緻部分(fèn)二次波(bō)無法覆(fù)蓋到焊(hàn)縫檢測(cè)區域;
e平(píng)台L長度(dù)不夠，二(èr)次波檢(jiǎn)測的探(tan)頭移動(dòng)範圍1.25P(P=2KT)。以(yǐ)常🏃🏻‍♂️用❗K2探(tàn)頭計😍算(suàn)🈲，L=60mm<1.25P=94mm，無法保(bǎo)證特定(ding)K值探頭(tou)的掃查(cha)範圍覆(fu)蓋全焊(han)縫;
f結構(gòu)不連續(xù)處的各(ge)種工件(jiàn)輪廓雜(za)波信号(hào)較多，給(gěi)檢測帶(dài)🐉來--定幹(gàn)擾。
 
2檢測(cè)相關參(can)數測定(ding)
　　由于目(mu)前在役(yi)流量計(ji)大多未(wèi)在正規(guī)渠道采(cai)購，圖紙(zhi)不🍓全，尺(chi)寸參數(shu)均不明(ming)确。在進(jìn)行流量(liang)計焊縫(féng)超聲檢(jian)測前🤩，對(dui)流量計(jì)結構🔞進(jìn)行測量(liang)、繪制，爲(wèi)之後的(de)檢測做(zuo)圖形建(jian)模準備(bèi)，以判斷(duan)💃檢測是(shì)否可行(hang)。
　　與檢測(ce)相關的(de)尺寸參(can)數，如圖(tu)1所示:平(ping)台長度(dù)L:60mm;焊縫寬(kuan)度b:20mm;坡口(kou)根部間(jian)隙a:2mm;坡口(kǒu)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(kuān)度c:20mm;探頭(tóu)前沿q(可(kě)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(zhi)尺測量(liang)得出，坡(pō)口根部(bù)間隙a和(he)根部高(gao)度h默認(ren)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(can)數而定(dìng)。現着重(zhòng)介紹檢(jiǎn)測厚度(dù)T、噴嘴寬(kuān)度c、焊縫(féng)厚度t、環(huán)室長度(dù)(單側)1四(sì)個參數(shu)的測定(dìng)方法。
2.1檢(jiǎn)測厚度(dù)T和噴嘴(zuǐ)寬度c測(ce)定
　　由于(yú)噴嘴與(yu)母材在(zài)垂直方(fang)向未完(wán)全融合(hé)(圖4箭頭(tou)指示位(wei)置⛷️)，可以(yi)利用K1斜(xie)探頭入(rù)射到端(duan)角産生(shēng)發射的(de)原理，根(gen)據端角(jiao)反射的(de)最大回(huí)波信号(hào)，所示深(shen)度🏃‍♂️即爲(wèi)環室距(ju)離工件(jiàn)表面的(de)距離(即(ji)檢💛測厚(hou)度T)。同時(shi)❤️測量探(tan)頭前部(bu)位置與(yǔ)焊縫中(zhong)🏃‍♀️心的距(ju)離，減去(qù)最大㊙️回(hui)波信号(hao)處🌐的水(shui)平距離(lí)，所得數(shu)值乘以(yǐ)2，即得噴(pēn)嘴寬度(dù)c。
 
2.2焊縫厚(hou)度t測定(dìng)
　　由于焊(han)縫未與(yu)噴嘴融(róng)合在一(yī)-起，無法(fǎ)利用斜(xié)探頭測(ce)量焊縫(féng)厚度，所(suǒ)以必須(xu)磨平一(yi)小塊焊(han)縫餘高(gāo)，磨平範(fan)圍約爲(wèi)直探頭(tou)大小，将(jiāng)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(shēn)度即爲(wei)焊縫厚(hou)度t。同樣(yang)利用測(ce)厚儀也(ye)可測量(liang)😘出焊縫(feng)厚度。
2.3環(huán)室長度(du)1測定
　　利(lì)用直探(tan)頭得到(dao)兩個回(hui)波信号(hào)(分别爲(wèi)環室反(fǎn)射信❄️号(hao)、平📞底🙇‍♀️反(fǎn)射信号(hao))，根據超(chao)聲波大(da)平底面(miàn)回波聲(shēng)♌壓與距(jù)離的反(fan)比關系(xì)，△12=201gx2/x1,以DG1爲例(li)，計算出(chū)兩個回(huí)波差值(zhí)△=5db，根據閘(zhá)門移🔴動(dòng)或設置(zhì)雙閘⭐門(mén)，比較回(huí)波的db差(chà)值，來判(pan)斷直探(tan)頭發射(shè)點是否(fǒu)處在環(huán)室的📧邊(biān)緣。最後(hou)通過鋼(gāng)直尺測(ce)量焊縫(feng)邊緣與(yǔ)探頭中(zhōng)心的水(shuǐ)平距離(lí)，即得到(dào)環室長(zhǎng)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(he)考慮水(shuǐ)平線性(xing)、垂直線(xiàn)性、靈敏(mǐn)度餘量(liang)、信噪比(bǐ)🤟、檢🐕測功(gong)率🐆、分辨(biàn)力、便攜(xié)度等參(can)數，選擇(ze)較優的(de)數字式(shi)超☀️聲檢(jiǎn)測儀。
3.1.2探(tan)頭選擇(ze)
a尺寸參(can)數測定(ding)時，選擇(ze)高頻小(xiao)尺寸縱(zòng)波直探(tan)頭進行(háng)🌈測量;
b焊(han)縫檢測(ce)時選擇(zé)橫波斜(xié)探頭進(jìn)行掃查(cha)，由于檢(jian)測厚度(dù)T不大♍(--般(ban)在20~40mm)，通常(cháng)選用5MHz探(tàn)頭，以提(ti)高檢測(ce)靈敏度(dù)、分辨力(li)和聲速(su)指向性(xìng);
c在探頭(tóu)晶片尺(chi)寸的選(xuǎn)擇上，前(qián)沿值q由(yóu)于焊縫(féng)餘高🔴的(de)⚽存在對(dui)于一次(cì)波掃查(cha)範圍的(de)影響:平(ping)台長度(du)L對探頭(tou)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(piàn)探頭，來(lái)确保斜(xié)探頭的(de)掃查覆(fù)蓋度。
3.2典(diǎn)型缺陷(xian)檢出
　　通(tōng)過解剖(pōu)流量計(ji)進行目(mu)視檢查(cha)、表面磁(ci)粉檢測(ce)和⚽金相(xiàng)分析等(děng)🌈多種檢(jiǎn)測手段(duan)，發現該(gāi)類流量(liang)計的常(chang)💚見缺陷(xiàn)主要爲(wèi)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(tou)掃查
　　根(gēn)據端角(jiǎo)反射原(yuán)理，選用(yong)K1探頭檢(jian)測未焊(han)透缺陷(xiàn)(需滿足(zu)條件:q+b/2≤t，才(cai)🔴能确保(bao)掃查到(dao)根部)，以(yi)DG1爲例，由(you)于焊縫(féng)寬度和(hé)探☎️頭前(qián)沿所限(xiàn)，K1探頭無(wu)法檢測(cè)到焊縫(féng)根部，則(zé)需選✂️擇(ze)較大K值(zhí)探頭進(jin)行根部(bu)掃查。
3.2.2坡(po)口掃查(chá)
　　針對坡(po)口未熔(róng)合和裂(lie)紋，優先(xian)選擇角(jiao)度與坡(po)口缺陷(xian)方向垂(chuí)直的K值(zhi)探頭進(jin)行坡口(kou)缺陷掃(sao)查，計算(suàn)坡口角(jiao)度:K=tanθ=(t-h)(b-a)/2,DG1參💛數(shù)計算得(dé)K=1.2，近似取(qǔ)K1探頭的(de)二次波(bo)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(xian)較高檢(jian)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(ni):将流量(liang)計尺寸(cùn)參數準(zhun)确輸入(rù)CAD圖像，選(xuǎn)擇多種(zhong)K值探⛹🏻‍♀️頭(tou)，通過做(zuo)圖方式(shì)将其掃(sǎo)查範圍(wéi)直接顯(xian)示于圖(tu)中，就可(ke)🌐判斷是(shì)否覆蓋(gài)(如圖6所(suǒ)示)。
 
b計算(suan):通過三(sān)角函數(shù)，計算幾(ji)種K值與(yǔ)焊縫中(zhong)心線的(de)交點，來(lai)判♋斷何(hé)種探頭(tóu)組合可(kě)以覆蓋(gai)。DG1經圖像(xiàng)模拟和(hé)計算均(jun)🌍得出🏒，需(xu)三個K值(zhí)探頭(K1,K2,K3)來(lai)保證焊(hàn)縫掃查(chá)全覆蓋(gài)。
4試驗驗(yan)證
　　以上(shang)檢測工(gōng)藝已在(zài)實際檢(jiǎn)測中應(yīng)用，從DG1的(de)檢測結(jié)果(見🏃‍♀️表(biao)1)來看，能(néng)有效發(fā)現II區II區(qu)缺陷。對(duì)比射線(xian)檢測(解(jie)體後檢(jiǎn)測)和相(xiang)控陣等(deng)檢測方(fang)法的結(jie)果，缺陷(xian)的契合(he)度較高(gāo)。
 
　　另外在(zai)實際檢(jiǎn)測中發(fā)現，不同(tong)流量計(jì)的尺寸(cùn)變化較(jiao)🛀🏻大🍓，如每(mei)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(cè)，流量計(jì)模拟分(fèn)析軟件(jian)，通過設(she)置流量(liang)🛀🏻計尺寸(cun)參數，直(zhi)觀、快速(su)、正确地(di)篩選出(chū)滿足掃(sǎo)查要求(qiú)的探頭(tou)K值組合(he)，并輸出(chū)焊縫成(chéng)形圖和(hé)所☂️用K值(zhí)的掃查(cha)範圍圖(tu)(見圖❄️7)，圖(tu)示有10種(zhǒng)方案可(kě)供選擇(ze)🌍，大大提(tí)高了檢(jiǎn)⁉️測效率(lü)。
 
5總結
　　本(běn)文着手(shou)解決了(le)流量計(jì)結構帶(dai)來的檢(jian)測難點(diǎn)，制定💯的(de)超聲🆚檢(jian)測工藝(yì)經實際(ji)驗證，對(duì)于在制(zhi)在役流(liú)量計的(de)超聲檢(jiǎn)測能起(qǐ)到一定(ding)指導作(zuò)用，特别(bie)是在🍓智(zhi)能軟件(jian)投用後(hòu)，效率和(hé)可操作(zuo)性有✂️進(jìn)一步提(tí)高。
　　脈沖(chong)反射法(fa)超聲檢(jiǎn)測受操(cao)作人員(yuán)水平影(ying)響較大(dà)，缺陷定(dìng)🐆性較🚶‍♀️爲(wei)困難，僅(jin)能二維(wéi)掃查成(cheng)像的局(jú)限性仍(reng)然存在(zai)🏃🏻，随着新(xin)型♻️超聲(sheng)檢測技(ji)術的推(tuī)廣和相(xiàng)關标準(zhǔn)實施的(de)支撐，對(dui)于🧑🏽‍🤝‍🧑🏻節流(liú)式流量(liàng)計超聲(sheng)檢測這(zhè)一課題(ti)，會有更(gèng)多研🚶‍♀️究(jiu)方向。

本(ben)文來源(yuán)于網絡(luo),如有侵(qin)權聯系(xi)即删除(chú)！