[摘要]節(jie)流式 流量(liang)計 在電站(zhan)鍋爐及其(qi)相連管道(dao)上應用廣(guang)泛，主要用(yong)于測量鍋(guo)爐主蒸汽(qi)、主給水以(yi)及減溫水(shui)的流量，屬(shu)承壓部♌件(jian)。市場監管(guan)總局文件(jian)，對電站鍋(guo)爐用流量(liang)計開展專(zhuan)項排查整(zheng)治行✉️動，其(qi)中對流量(liang)計環向對(dui)接🙇🏻接頭提(ti)出💋了相應(ying)超聲檢測(ce)要求。　　本文(wen)針對流量(liang)計特殊的(de)結構形式(shi)，分析檢測(ce)難點，拟定(ding)檢測方案(an)，利用多種(zhong)K值探頭，探(tan)索切實可(ke)行的超聲(sheng)檢測工藝(yi)，旨在達到(dao)典型缺陷(xian)較高檢出(chu)率和掃查(cha)範圍覆蓋(gai)全焊🏃‍♂️縫的(de)雙重目标(biao)。
　　2025年11月26日，湖(hu)北某地發(fa)生一起因(yin)主蒸汽管(guan)流量計焊(han)縫♊爆💔裂，造(zao)成🏃‍♂️的重大(da)事故，經濟(ji)損失和社(she)會影響巨(ju)大。在後續(xu)排查工作(zuo)中發現，部(bu)分地區流(liu)量計的設(she)計、制造、安(an)裝、使用管(guan)理🈲、檢驗檢(jian)測等環節(jie)均存在安(an)全技術規(gui)😍範及相關(guan)标準未得(de)到嚴格執(zhi)行等問題(ti)。
　　由于流量(liang)計結構複(fu)雜，透照厚(hou)度大，現場(chang)檢測成本(ben)高，射線檢(jian)測‼️的實現(xian)難度較大(da)。而超聲檢(jian)測具有檢(jian)測厚度大(da)🔅，靈敏度高(gao)，速度🏃快，成(cheng)本低等優(you)勢，成爲在(zai)制在役💚流(liu)量計👈檢測(ce)的選擇。實(shi)際檢測中(zhong)，由于結構(gou)限制，流量(liang)計的超聲(sheng)檢測一直(zhi)存在困難(nan)💔，針對流量(liang)計特殊結(jie)構的超聲(sheng)檢測方法(fa)研究顯得(de)尤爲重要(yao)🈲。
1流量計結(jie)構及檢測(ce)難點
　　鍋爐(lu)常用節流(liu)式流量計(ji)包括長頸(jing)噴嘴系列(lie)、焊接🈲噴嘴(zui)系㊙️列和焊(han)接孔闆系(xi)列。其中，焊(han)接噴嘴及(ji)焊接孔闆(pan)系列，主要(yao)用于主蒸(zheng)汽或高壓(ya)主給水管(guan)道，材質爲(wei)碳鋼或合(he)金鋼。本文(wen)僅以⚽焊接(jie)噴㊙️嘴式流(liu)量計⛷️爲研(yan)究對象(噴(pen)嘴和☀️孔闆(pan)結構的不(bu)同對于焊(han)縫的超聲(sheng)檢測無影(ying)響)，具體計(ji)🥵算以編号(hao)爲DG1的某焊(han)接噴嘴式(shi)流量計爲(wei)例，結構尺(chi)寸如圖1所(suo)示。流量計(ji)通過測量(liang)管内節流(liu)件前後壓(ya)差變化換(huan)算得到流(liu)量大小，爲(wei)了測量壓(ya)力需❤️要，設(she)置了環室(shi)、取♈源管及(ji)取源縫隙(xi);爲了✂️固定(ding)噴嘴需要(yao)，焊縫🛀位置(zhi)厚度較薄(bao)且有💰台階(jie)狀結構，如(ru)圖2所示。
 
以(yi)上結構造(zao)成的檢測(ce)難點主要(yao)有:
a由于焊(han)縫餘高的(de)存在，探頭(tou)隻能貼着(zhe)焊縫邊緣(yuan)進行平移(yi)，如前📞沿值(zhi)過大，-.次波(bo)将無法掃(sao)查到焊縫(feng)根部;
b噴嘴(zui)頂部與焊(han)縫根部未(wei)完全融合(he)(圖3-2所示)，且(qie)焊縫底部(bu)🐆凹凸不🚶‍♀️平(ping)，故無法利(li)用焊縫底(di)部反射的(de)二次波進(jin)✨行檢測，隻(zhi)能以環室(shi)上部平台(tai)作爲超聲(sheng)波反💜射面(mian);
c作爲反射(she)面，環室長(zhang)度1限制了(le)二次波的(de)實際檢測(ce)範👣圍;
d噴嘴(zui)與焊縫連(lian)接處的台(tai)階狀結構(gou)存在，導緻(zhi)部分二☂️次(ci)⁉️波無法覆(fu)蓋到焊縫(feng)檢測區域(yu);
e平台L長度(du)不夠，二次(ci)波檢測的(de)探頭移動(dong)範圍1.25P(P=2KT)。以常(chang)用K2探頭計(ji)算，L=60mm<1.25P=94mm，無法保(bao)證特定K值(zhi)探頭的掃(sao)查範圍覆(fu)❤️蓋全焊縫(feng);
f結構不連(lian)續處的各(ge)種工件輪(lun)廓雜波信(xin)号較多，給(gei)檢測帶來(lai)--定幹擾。
 
2檢(jian)測相關參(can)數測定
　　由(you)于目前在(zai)役流量計(ji)大多未在(zai)正規渠道(dao)采購，圖紙(zhi)不全，尺寸(cun)參數均不(bu)明确。在進(jin)行流量計(ji)焊縫超聲(sheng)檢測前，對(dui)流量計✉️結(jie)構進行測(ce)量、繪制，爲(wei)之後的檢(jian)測做圖形(xing)建🔴模準備(bei)，以判斷檢(jian)測是否可(ke)行。
　　與檢測(ce)相關的尺(chi)寸參數，如(ru)圖1所示:平(ping)台長度L:60mm;焊(han)縫寬度b:20mm;坡(po)口🌈根👉部間(jian)隙a:2mm;坡口根(gen)部高度h:2mm;檢(jian)測厚度T:19mm;焊(han)縫厚度t:13mm;環(huan)室長度(單(dan)側)1:28mm，噴嘴寬(kuan)度c:20mm;探頭前(qian)沿q(可取6.5/9)mm。
　　其(qi)中平台長(zhang)度L、焊縫寬(kuan)度b可直接(jie)利用鋼直(zhi)尺測量得(de)出，坡⭕口根(gen)☀️部間隙a和(he)根部高度(du)h默認爲2mm(參(can)照常見⚽V型(xing)坡口)，探頭(tou)前沿由🔱所(suo)選📧探頭參(can)數而定。現(xian)着重介🔴紹(shao)檢測厚度(du)T、噴💋嘴寬度(du)c、焊縫厚☔度(du)t、環室長度(du)(單側)1四個(ge)參數的測(ce)定方法。
2.1檢(jian)測厚度T和(he)噴嘴寬度(du)c測定
　　由于(yu)噴嘴與母(mu)材在垂直(zhi)方向未完(wan)全融合(圖(tu)4箭頭指示(shi)🐆位置)，可💜以(yi)利用K1斜探(tan)頭入射到(dao)端角産生(sheng)發射的原(yuan)理，根據端(duan)角反射的(de)最大回波(bo)信号，所示(shi)深度📞即爲(wei)環🐇室距離(li)工件表面(mian)的距離(即(ji)檢測厚度(du)T)。同時測量(liang)探頭前部(bu)位置與焊(han)縫中心的(de)距離，減去(qu)最大回波(bo)信号處的(de)水平距離(li)，所得數值(zhi)乘以2，即得(de)噴嘴♉寬度(du)c。
 
2.2焊縫厚度(du)t測定
　　由于(yu)焊縫未與(yu)噴嘴融合(he)在一-起，無(wu)法利用斜(xie)探頭測量(liang)焊縫厚度(du)，所以必須(xu)磨平一小(xiao)塊焊縫餘(yu)高，磨平範(fan)圍約爲直(zhi)探頭大小(xiao)，将直探頭(tou)置于磨平(ping)餘高焊縫(feng)處，此處接(jie)收到的最(zui)大回波信(xin)号所示深(shen)度即爲焊(han)縫厚🌈度t。同(tong)樣利🈲用測(ce)厚儀也可(ke)測量出焊(han)縫厚度。
2.3環(huan)室長度1測(ce)定
　　利用直(zhi)探頭得到(dao)兩個回波(bo)信号(分别(bie)爲環室反(fan)射❗信🈲号🚶、平(ping)底🌈反射信(xin)号)，根據超(chao)聲波大平(ping)底面回波(bo)聲壓與距(ju)離🧡的反比(bi)關系，△12=201gx2/x1,以♋DG1爲(wei)例，計算出(chu)兩個回波(bo)差值△=5db，根據(ju)閘門移動(dong)或設置雙(shuang)閘門，比較(jiao)🌐回波的db差(cha)值，來判斷(duan)直探頭發(fa)射點是否(fou)處🐪在環室(shi)的邊緣。最(zui)後通過鋼(gang)直尺測量(liang)焊縫邊緣(yuan)與探頭中(zhong)心的水平(ping)距離，即得(de)到環室長(zhang)度1。
 
3.超聲檢(jian)測工藝制(zhi)訂
3.1儀器探(tan)頭選擇
3.1.1儀(yi)器選擇
　　綜(zong)合考慮水(shui)平線性、垂(chui)直線性、靈(ling)敏度餘量(liang)、信噪比、檢(jian)👉測功率、分(fen)辨力、便攜(xie)度等參數(shu)，選擇較優(you)的數字式(shi)超聲檢❤️測(ce)儀📧。
3.1.2探頭選(xuan)擇
a尺寸參(can)數測定時(shi)，選擇高頻(pin)小尺寸縱(zong)波直探頭(tou)進行測量(liang);
b焊縫檢測(ce)時選擇橫(heng)波斜探頭(tou)進行掃查(cha)，由于檢測(ce)厚度🌈T不大(da)(--般在20~40mm)，通常(chang)選用5MHz探頭(tou)，以提高檢(jian)測靈敏度(du)、分辨力和(he)✂️聲速🔆指向(xiang)性;
c在探頭(tou)晶片尺寸(cun)的選擇上(shang)，前沿值q由(you)于焊縫餘(yu)高🚶‍♀️的存在(zai)對于🏃🏻一次(ci)波掃查範(fan)圍的影響(xiang):平台長度(du)L對探頭移(yi)動範圍的(de)限制:以及(ji)減少耦合(he)損失的考(kao)慮👌，通常選(xuan)⛱️用6X6或8X12的小(xiao)晶片❤️探頭(tou)，來确保斜(xie)探頭的掃(sao)查覆蓋度(du)。
3.2典型缺陷(xian)檢出
　　通過(guo)解剖流量(liang)計進行目(mu)視檢查、表(biao)面磁粉檢(jian)測和金相(xiang)分析等👉多(duo)種檢測手(shou)段，發現該(gai)類流量計(ji)的常見缺(que)陷主‼️要爲(wei)🐪根部未焊(han)透、坡口未(wei)熔合及與(yu).坡口🔞方向(xiang)近👈似平行(hang)的裂紋(見(jian)圖3所☂️示)。
3.2.1未(wei)焊透掃查(cha)
　　根據端角(jiao)反射原理(li)，選用K1探頭(tou)檢測未焊(han)透缺陷(需(xu)滿足條🏃‍♂️件(jian):q+b/2≤t，才能确保(bao)掃查到根(gen)部)，以DG1爲例(li)，由于焊縫(feng)寬度和探(tan)頭前沿所(suo)限，K1探頭無(wu)法檢測到(dao)焊縫根部(bu)，則需選🎯擇(ze)較大⛷️K值探(tan)頭進行根(gen)🌐部掃查。
3.2.2坡(po)口掃查
　　針(zhen)對坡口未(wei)熔合和裂(lie)紋，優先選(xuan)擇角度與(yu)坡口缺陷(xian)方向垂直(zhi)的K值探頭(tou)進行坡口(kou)缺陷掃查(cha)，計算坡口(kou)角⚽度:K=tanθ=(t-h)(b-a)/2,DG1參數(shu)計算得K=1.2，近(jin)似🈲取K1探頭(tou)的二次波(bo)進行坡口(kou)掃查。
3.3掃查(cha)全覆蓋
在(zai)3.2确保典型(xing)缺陷較高(gao)檢出率的(de)基礎上，确(que)保掃查範(fan)圍覆蓋全(quan)焊縫。
a圖像(xiang)模拟:将流(liu)量計尺寸(cun)參數準确(que)輸入CAD圖像(xiang)，選擇多種(zhong)K值探頭，通(tong)過做圖方(fang)式将其掃(sao)查範圍直(zhi)接顯示于(yu)☎️圖中💯，就可(ke)判斷是否(fou)🏒覆蓋(如圖(tu)6所示)。
 
b計算(suan):通過三角(jiao)函數，計算(suan)幾種K值與(yu)焊縫中心(xin)線的交點(dian)，來判☁️斷何(he)種探頭組(zu)合可以覆(fu)蓋。DG1經圖像(xiang)模拟和計(ji)📐算均🚶‍♀️得出(chu)，需三個K值(zhi)㊙️探頭(K1,K2,K3)來保(bao)證焊縫掃(sao)查全覆蓋(gai)。
4試驗驗證(zheng)
　　以上檢測(ce)工藝已在(zai)實際檢測(ce)中應用，從(cong)DG1的檢測結(jie)果(見🐆表1)來(lai)看，能有效(xiao)發現II區II區(qu)缺陷。對比(bi)射線檢測(ce)(解體後檢(jian)測)和🏃‍♂️相控(kong)陣等檢測(ce)方法的結(jie)果，缺陷的(de)契合度較(jiao)高。
 
　　另外在(zai)實際檢測(ce)中發現，不(bu)同流量計(ji)的尺寸變(bian)化較大，如(ru)每次都需(xu)要進行CAD模(mo)拟或計算(suan)，工作量較(jiao)大。爲方便(bian)選擇和🔞檢(jian)測，流量計(ji)模拟分析(xi)軟件，通過(guo)設置流量(liang)計尺寸參(can)數，直觀、快(kuai)速、正确地(di)篩選出滿(man)足掃查要(yao)求的探頭(tou)K值組合，并(bing)輸出焊縫(feng)成形圖和(he)所用K值的(de)掃查🌐範圍(wei)圖(見圖7)，圖(tu)示有10種方(fang)案可供選(xuan)擇，大大提(ti)高了檢測(ce)效率。
 
5總結(jie)
　　本文着手(shou)解決了流(liu)量計結構(gou)帶來的檢(jian)測難點，制(zhi)定的超聲(sheng)檢測工藝(yi)經實際驗(yan)證，對于在(zai)制在役流(liu)☂️量計🔆的超(chao)聲檢測能(neng)起到一定(ding)指導作用(yong)，特别是在(zai)智能軟💘件(jian)投用後，效(xiao)率和可操(cao)作性有🙇‍♀️進(jin)一步提高(gao)。
　　脈沖反射(she)法超聲檢(jian)測受操作(zuo)人員水平(ping)影響較大(da)，缺陷定性(xing)較爲困難(nan)，僅能二維(wei)掃查成像(xiang)的局限性(xing)仍然存在(zai)💛，随着🌈新型(xing)超聲檢測(ce)技術的推(tui)廣和相關(guan)标準實施(shi)的支🌈撐，對(dui)于節流式(shi)流量計超(chao)聲檢測這(zhe)🔆一課題，會(hui)有更多研(yan)究方向。

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