[摘(zhai)要]節(jie)流式(shi) 流量(liang)計 在(zai)電站(zhan)鍋爐(lu)及其(qi)相連(lian)管道(dao)上應(ying)用廣(guang)泛，主(zhu)要用(yong)于測(ce)量🐕鍋(guo)爐主(zhu)蒸汽(qi)、主給(gei)水以(yi)及減(jian)溫水(shui)的流(liu)量，屬(shu)承㊙️壓(ya)部件(jian)。市💰場(chang)監管(guan)總局(ju)文🍓件(jian)，對電(dian)站鍋(guo)爐用(yong)流量(liang)計開(kai)展專(zhuan)👌項排(pai)查整(zheng)治行(hang)動，其(qi)中對(dui)流量(liang)計環(huan)向對(dui)接接(jie)頭提(ti)出了(le)相應(ying)超聲(sheng)檢測(ce)要♋求(qiu)。　　本文(wen)針對(dui)流量(liang)計特(te)殊的(de)結構(gou)🌐形式(shi)，分析(xi)檢測(ce)難點(dian)，拟定(ding)檢測(ce)方案(an)，利用(yong)多種(zhong)K值探(tan)頭，探(tan)索切(qie)實可(ke)行的(de)超聲(sheng)檢測(ce)工藝(yi)，旨在(zai)達到(dao)典👣型(xing)缺陷(xian)較高(gao)檢出(chu)率和(he)掃查(cha)範圍(wei)覆蓋(gai)全💛焊(han)縫的(de)雙重(zhong)目标(biao)。
　　2025年11月(yue)26日，湖(hu)北某(mou)地發(fa)生一(yi)起因(yin)主蒸(zheng)汽管(guan)流量(liang)計焊(han)縫⛷️爆(bao)裂，造(zao)成的(de)重大(da)事故(gu)，經濟(ji)損失(shi)和社(she)會影(ying)響巨(ju)大。在(zai)後續(xu)排查(cha)工作(zuo)中發(fa)現，部(bu)分地(di)區流(liu)量計(ji)的設(she)計、制(zhi)造、安(an)裝、使(shi)用管(guan)理、檢(jian)驗檢(jian)測等(deng)環節(jie)均存(cun)在安(an)全技(ji)術規(gui)🚶範及(ji)相關(guan)标準(zhun)未得(de)🏃🏻‍♂️到嚴(yan)格執(zhi)行等(deng)問題(ti)。
　　由于(yu)流量(liang)計結(jie)構複(fu)雜，透(tou)照厚(hou)度大(da)，現場(chang)檢測(ce)成本(ben)高，射(she)線檢(jian)測的(de)實現(xian)難度(du)較大(da)。而超(chao)聲檢(jian)測具(ju)有檢(jian)測厚(hou)度大(da)，靈敏(min)度高(gao)，速度(du)快，成(cheng)本低(di)等優(you)勢，成(cheng)爲在(zai)制在(zai)役流(liu)量計(ji)🧡檢測(ce)的✉️選(xuan)擇。實(shi)際檢(jian)測中(zhong)，由于(yu)結構(gou)限制(zhi)，流量(liang)計的(de)超聲(sheng)檢測(ce)一直(zhi)存在(zai)困難(nan)，針對(dui)流量(liang)🌐計特(te)殊結(jie)構的(de)超聲(sheng)檢測(ce)方法(fa)研究(jiu)顯得(de)尤爲(wei)重要(yao)💛。
1流量(liang)計結(jie)構及(ji)檢測(ce)難點(dian)
　　鍋爐(lu)常用(yong)節流(liu)式流(liu)量計(ji)包括(kuo)長頸(jing)噴嘴(zui)系列(lie)、焊接(jie)噴嘴(zui)系列(lie)💜和💜焊(han)接孔(kong)闆系(xi)列。其(qi)中，焊(han)接噴(pen)嘴及(ji)焊接(jie)孔闆(pan)🥰系列(lie)，主要(yao)用于(yu)主蒸(zheng)汽或(huo)高壓(ya)主給(gei)水管(guan)道，材(cai)質爲(wei)碳鋼(gang)或合(he)金鋼(gang)。本文(wen)僅以(yi)焊接(jie)噴🈲嘴(zui)式流(liu)量計(ji)爲研(yan)究對(dui)象(噴(pen)嘴和(he)孔闆(pan)結構(gou)的不(bu)同對(dui)🐅于焊(han)縫的(de)✏️超聲(sheng)檢測(ce)無❓影(ying)響)，具(ju)體計(ji)算以(yi)編号(hao)爲DG1的(de)某焊(han)接噴(pen)嘴式(shi)流量(liang)計爲(wei)例，結(jie)構尺(chi)寸如(ru)圖1所(suo)示。流(liu)量計(ji)👈通過(guo)測量(liang)管内(nei)節流(liu)件前(qian)後壓(ya)差變(bian)化換(huan)算得(de)到流(liu)量大(da)小，爲(wei)了測(ce)量壓(ya)力需(xu)要，設(she)置了(le)環室(shi)、取源(yuan)管及(ji)取源(yuan)♈縫隙(xi);爲了(le)固定(ding)噴嘴(zui)需要(yao)，焊縫(feng)💋位置(zhi)厚度(du)較薄(bao)且有(you)台階(jie)狀結(jie)構，如(ru)圖2所(suo)示。
 
以(yi)上結(jie)構造(zao)成的(de)檢測(ce)難點(dian)主要(yao)有:
a由(you)于焊(han)縫餘(yu)高的(de)存在(zai)，探頭(tou)隻能(neng)貼着(zhe)焊縫(feng)邊緣(yuan)進行(hang)平💘移(yi)，如前(qian)沿值(zhi)過大(da)，-.次波(bo)将無(wu)法掃(sao)查到(dao)焊縫(feng)根部(bu);
b噴嘴(zui)頂部(bu)與焊(han)縫根(gen)部未(wei)完全(quan)融合(he)(圖3-2所(suo)示)，且(qie)焊縫(feng)底部(bu)凹🤟凸(tu)🐉不平(ping)，故無(wu)法利(li)用焊(han)縫底(di)部反(fan)射的(de)二次(ci)波進(jin)行檢(jian)測，隻(zhi)能以(yi)環室(shi)上部(bu)平台(tai)作爲(wei)超聲(sheng)波反(fan)射面(mian);
c作爲(wei)反射(she)面，環(huan)室長(zhang)度1限(xian)制了(le)二次(ci)波的(de)實際(ji)檢測(ce)範圍(wei);
d噴嘴(zui)與焊(han)縫連(lian)接處(chu)的台(tai)階狀(zhuang)結構(gou)存在(zai)，導緻(zhi)部分(fen)二次(ci)波無(wu)💃🏻法覆(fu)蓋到(dao)焊縫(feng)檢測(ce)區域(yu);
e平台(tai)L長度(du)不夠(gou)，二次(ci)波檢(jian)測的(de)探頭(tou)移動(dong)範圍(wei)1.25P(P=2KT)。以常(chang)用㊙️K2探(tan)頭♍計(ji)算，L=60mm<1.25P=94mm，無(wu)法保(bao)證特(te)定K值(zhi)探頭(tou)的掃(sao)查範(fan)圍覆(fu)蓋全(quan)焊縫(feng)🔴;
f結構(gou)不連(lian)續處(chu)的各(ge)種工(gong)件輪(lun)廓雜(za)波信(xin)号較(jiao)多，給(gei)🔴檢測(ce)帶來(lai)--定幹(gan)擾。
 
2檢(jian)測相(xiang)關參(can)數測(ce)定
　　由(you)于目(mu)前在(zai)役流(liu)量計(ji)大多(duo)未在(zai)正規(gui)渠道(dao)采購(gou)，圖💰紙(zhi)不全(quan)♊，尺寸(cun)參數(shu)均不(bu)明确(que)。在進(jin)行流(liu)量計(ji)焊縫(feng)超聲(sheng)檢測(ce)前，對(dui)流量(liang)計結(jie)構🌂進(jin)行測(ce)量、繪(hui)制，爲(wei)之後(hou)的檢(jian)測做(zuo)圖形(xing)建模(mo)準備(bei)，以判(pan)斷檢(jian)測是(shi)🐇否可(ke)行。
　　與(yu)檢測(ce)相關(guan)的尺(chi)寸參(can)數，如(ru)圖1所(suo)示:平(ping)台長(zhang)度L:60mm;焊(han)縫㊙️寬(kuan)度b:20mm;坡(po)口根(gen)🔴部間(jian)隙a:2mm;坡(po)口根(gen)部高(gao)度h:2mm;檢(jian)測厚(hou)度T:19mm;焊(han)縫厚(hou)度t:13mm;環(huan)室長(zhang)度(單(dan)側)1:28mm，噴(pen)嘴寬(kuan)度c:20mm;探(tan)頭前(qian)沿q(可(ke)取6.5/9)mm。
　　其(qi)中平(ping)台長(zhang)度L、焊(han)縫寬(kuan)度b可(ke)直接(jie)利用(yong)鋼直(zhi)尺測(ce)量得(de)出，坡(po)🍉口根(gen)部間(jian)隙a和(he)根部(bu)高度(du)h默認(ren)爲2mm(參(can)照常(chang)見V型(xing)坡口(kou))，探頭(tou)前沿(yan)由所(suo)選探(tan)頭參(can)數而(er)定。現(xian)着重(zhong)介💰紹(shao)檢測(ce)厚度(du)T、噴嘴(zui)寬度(du)c、焊縫(feng)厚度(du)t、環室(shi)長度(du)(單側(ce))1四個(ge)參數(shu)的🐉測(ce)定方(fang)法。
2.1檢(jian)測厚(hou)度T和(he)噴嘴(zui)寬度(du)c測定(ding)
　　由于(yu)噴嘴(zui)與母(mu)材在(zai)垂直(zhi)方向(xiang)未完(wan)全融(rong)合(圖(tu)4箭頭(tou)指㊙️示(shi)位置(zhi)🤟)，可😄以(yi)利用(yong)K1斜探(tan)頭入(ru)射到(dao)端角(jiao)産生(sheng)發射(she)🔴的原(yuan)理，根(gen)🐅據端(duan)角反(fan)射的(de)最大(da)回波(bo)信号(hao)，所示(shi)深度(du)即爲(wei)環室(shi)距離(li)工件(jian)表❓面(mian)的距(ju)🥵離(即(ji)檢☎️測(ce)厚度(du)T)。同時(shi)測量(liang)探頭(tou)前部(bu)位置(zhi)與焊(han)縫中(zhong)心的(de)距離(li)，減去(qu)最大(da)回波(bo)信号(hao)處的(de)水平(ping)距離(li)，所得(de)數值(zhi)乘⭐以(yi)2，即得(de)噴嘴(zui)✍️寬度(du)c。
 
2.2焊縫(feng)厚度(du)t測定(ding)
　　由于(yu)焊縫(feng)未與(yu)噴嘴(zui)融合(he)在一(yi)-起，無(wu)法利(li)用斜(xie)探頭(tou)測❌量(liang)焊縫(feng)厚度(du)，所以(yi)必須(xu)磨平(ping)一小(xiao)塊焊(han)縫餘(yu)高，磨(mo)🔞平範(fan)圍約(yue)爲直(zhi)🆚探頭(tou)大小(xiao)，将直(zhi)探頭(tou)置于(yu)磨平(ping)餘高(gao)焊縫(feng)處，此(ci)處接(jie)收到(dao)的最(zui)大回(hui)波信(xin)号所(suo)示深(shen)度即(ji)☎️爲焊(han)縫厚(hou)♊度t。同(tong)樣利(li)用測(ce)厚儀(yi)也可(ke)測量(liang)出焊(han)縫厚(hou)😄度。
2.3環(huan)室長(zhang)度1測(ce)定
　　利(li)用直(zhi)探頭(tou)得到(dao)兩個(ge)回波(bo)信号(hao)(分别(bie)爲環(huan)室反(fan)射信(xin)号、平(ping)底反(fan)♈射信(xin)号)，根(gen)據超(chao)聲波(bo)大平(ping)底面(mian)回波(bo)聲壓(ya)與距(ju)離的(de)反比(bi)關系(xi)，△12=201gx2/x1,以🍓DG1爲(wei)例，計(ji)算出(chu)兩個(ge)回波(bo)差值(zhi)△=5db，根據(ju)閘門(men)移動(dong)或設(she)置雙(shuang)閘門(men)，比較(jiao)回波(bo)的db差(cha)值，來(lai)判斷(duan)直探(tan)頭發(fa)射點(dian)是否(fou)處在(zai)環室(shi)的邊(bian)緣。最(zui)後通(tong)過鋼(gang)直尺(chi)測量(liang)焊縫(feng)邊緣(yuan)與探(tan)頭中(zhong)心的(de)水平(ping)距離(li)，即得(de)到環(huan)室✉️長(zhang)度1。
 
3.超(chao)聲檢(jian)測工(gong)藝制(zhi)訂
3.1儀(yi)器探(tan)頭選(xuan)擇
3.1.1儀(yi)器選(xuan)擇
　　綜(zong)合考(kao)慮水(shui)平線(xian)性、垂(chui)直線(xian)性、靈(ling)敏度(du)餘量(liang)、信噪(zao)比、檢(jian)測功(gong)率、分(fen)辨力(li)、便攜(xie)度等(deng)參數(shu)，選擇(ze)較優(you)的數(shu)字式(shi)超🐉聲(sheng)檢測(ce)儀。
3.1.2探(tan)頭選(xuan)擇
a尺(chi)寸參(can)數測(ce)定時(shi)，選擇(ze)高頻(pin)小尺(chi)寸縱(zong)波直(zhi)探頭(tou)進行(hang)測量(liang);
b焊縫(feng)檢測(ce)時選(xuan)擇橫(heng)波斜(xie)探頭(tou)進行(hang)掃查(cha)，由于(yu)檢測(ce)厚度(du)T不大(da)(--般在(zai)20~40mm)，通常(chang)選用(yong)5MHz探頭(tou)，以提(ti)高檢(jian)測靈(ling)敏度(du)、分辨(bian)力和(he)聲速(su)指向(xiang)性;
c在(zai)探頭(tou)晶片(pian)尺寸(cun)的選(xuan)擇上(shang)，前沿(yan)值q由(you)于焊(han)縫餘(yu)高的(de)存在(zai)對于(yu)一次(ci)波掃(sao)查範(fan)圍的(de)影響(xiang):平台(tai)長度(du)L對探(tan)頭移(yi)動範(fan)圍的(de)限制(zhi):以🐕及(ji)減少(shao)耦合(he)損失(shi)的考(kao)慮，通(tong)常選(xuan)用6X6或(huo)8X12的小(xiao)晶片(pian)探頭(tou)，來确(que)保斜(xie)探頭(tou)的掃(sao)查覆(fu)蓋度(du)。
3.2典型(xing)缺陷(xian)檢出(chu)
　　通過(guo)解剖(pou)流量(liang)計進(jin)行目(mu)視檢(jian)查、表(biao)面磁(ci)粉檢(jian)測和(he)金相(xiang)分析(xi)等多(duo)種檢(jian)測手(shou)段，發(fa)現該(gai)類流(liu)量計(ji)的常(chang)見缺(que)陷主(zhu)要爲(wei)💛根部(bu)未焊(han)㊙️透、坡(po)口未(wei)熔合(he)及與(yu).坡口(kou)方向(xiang)近似(si)平行(hang)的裂(lie)紋📧(見(jian)圖3所(suo)✍️示)。
3.2.1未(wei)焊透(tou)掃查(cha)
　　根據(ju)端角(jiao)反射(she)原理(li)，選用(yong)K1探頭(tou)檢測(ce)未焊(han)透缺(que)陷(需(xu)滿足(zu)條件(jian):q+b/2≤t，才能(neng)确保(bao)掃查(cha)到根(gen)部)，以(yi)DG1爲例(li)，由于(yu)焊縫(feng)寬度(du)和探(tan)頭前(qian)沿所(suo)限，K1探(tan)頭無(wu)法檢(jian)測到(dao)焊縫(feng)根部(bu)，則需(xu)選擇(ze)較大(da)K值探(tan)頭進(jin)行根(gen)部掃(sao)查。
3.2.2坡(po)口掃(sao)查
　　針(zhen)對坡(po)口未(wei)熔合(he)和裂(lie)紋，優(you)先選(xuan)擇角(jiao)度與(yu)坡口(kou)缺❌陷(xian)方向(xiang)垂直(zhi)的K值(zhi)探頭(tou)進行(hang)坡口(kou)缺陷(xian)掃查(cha)，計算(suan)坡口(kou)角度(du):K=tanθ=(t-h)(b-a)/2,DG1參數(shu)計♊算(suan)得K=1.2，近(jin)似取(qu)K1探頭(tou)的二(er)次波(bo)進行(hang)坡口(kou)掃查(cha)。
3.3掃查(cha)全覆(fu)蓋
在(zai)3.2确保(bao)典型(xing)缺陷(xian)較高(gao)檢出(chu)率的(de)基礎(chu)上，确(que)保掃(sao)查範(fan)圍覆(fu)蓋全(quan)焊縫(feng)。
a圖像(xiang)模拟(ni):将流(liu)量計(ji)尺寸(cun)參數(shu)準确(que)輸入(ru)CAD圖像(xiang)，選擇(ze)多種(zhong)💜K值探(tan)頭，通(tong)過做(zuo)圖方(fang)式将(jiang)其掃(sao)查範(fan)圍直(zhi)接顯(xian)示于(yu)圖中(zhong)，就可(ke)判斷(duan)是否(fou)覆蓋(gai)(如圖(tu)6所示(shi))。
 
b計算(suan):通過(guo)三角(jiao)函數(shu)，計算(suan)幾種(zhong)K值與(yu)焊縫(feng)中心(xin)線的(de)交點(dian)，來判(pan)斷何(he)種探(tan)頭組(zu)合可(ke)以覆(fu)蓋。DG1經(jing)圖像(xiang)模拟(ni)和計(ji)算均(jun)得出(chu)，需三(san)🌈個K值(zhi)探頭(tou)(K1,K2,K3)來保(bao)證焊(han)縫掃(sao)查全(quan)覆蓋(gai)。
4試驗(yan)驗證(zheng)
　　以上(shang)檢測(ce)工藝(yi)已在(zai)實際(ji)檢測(ce)中應(ying)用，從(cong)DG1的檢(jian)測結(jie)果(見(jian)表1)來(lai)看，能(neng)有效(xiao)發現(xian)II區II區(qu)缺陷(xian)。對比(bi)射線(xian)檢測(ce)(解體(ti)後檢(jian)測)和(he)相控(kong)陣等(deng)檢測(ce)方法(fa)的結(jie)果，缺(que)陷的(de)契合(he)度較(jiao)高。
 
　　另(ling)外在(zai)實際(ji)檢測(ce)中發(fa)現，不(bu)同流(liu)量計(ji)的尺(chi)寸變(bian)化較(jiao)🚶大，如(ru)✏️每次(ci)都需(xu)要進(jin)行CAD模(mo)拟或(huo)計算(suan)，工作(zuo)量較(jiao)大。爲(wei)方便(bian)選擇(ze)和檢(jian)測，流(liu)量計(ji)模拟(ni)分析(xi)軟件(jian)，通過(guo)設置(zhi)流量(liang)計尺(chi)寸參(can)數，直(zhi)觀、快(kuai)速、正(zheng)确地(di)篩選(xuan)出滿(man)足掃(sao)查要(yao)求🌂的(de)探頭(tou)K值組(zu)合，并(bing)輸出(chu)焊縫(feng)成形(xing)圖和(he)所㊙️用(yong)K值的(de)掃查(cha)範圍(wei)圖(見(jian)圖💘7)，圖(tu)示有(you)10種方(fang)🈚案可(ke)供選(xuan)擇🛀🏻，大(da)大提(ti)高了(le)檢❄️測(ce)效率(lü)。
 
5總結(jie)
　　本文(wen)着手(shou)解決(jue)了流(liu)量計(ji)結構(gou)帶來(lai)的檢(jian)測難(nan)點，制(zhi)定的(de)超聲(sheng)檢💋測(ce)工藝(yi)經實(shi)際驗(yan)證，對(dui)于在(zai)制在(zai)役流(liu)量計(ji)的超(chao)聲檢(jian)🏃🏻測能(neng)起到(dao)一定(ding)指導(dao)作用(yong)，特别(bie)是在(zai)智能(neng)軟件(jian)投用(yong)後，效(xiao)率💔和(he)可操(cao)🧡作性(xing)有進(jin)一步(bu)提高(gao)。
　　脈沖(chong)反射(she)法超(chao)聲檢(jian)測受(shou)操作(zuo)人員(yuan)水平(ping)影響(xiang)較大(da)，缺陷(xian)定性(xing)🙇🏻較爲(wei)困難(nan)，僅能(neng)二維(wei)掃查(cha)成像(xiang)的局(ju)限性(xing)仍然(ran)存在(zai)，随着(zhe)新型(xing)超聲(sheng)檢測(ce)技術(shu)的推(tui)廣和(he)相關(guan)标準(zhun)實施(shi)的支(zhi)撐，對(dui)于節(jie)流式(shi)流量(liang)計超(chao)聲檢(jian)測這(zhe)一課(ke)題，會(hui)有更(geng)多研(yan)究方(fang)向。

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