[摘要(yào)]節流式(shì) 流量計(ji) 在電站(zhan)鍋爐及(jí)其相連(lián)管道上(shang)應用廣(guǎng)泛，主要(yào)用于測(cè)量鍋爐(lu)主蒸汽(qì)、主給水(shui)以及減(jian)溫水的(de)流量，屬(shǔ)承壓部(bù)件。市場(chǎng)監管總(zong)局文‼️件(jian)，對電站(zhan)鍋爐用(yòng)流量計(jì)開展專(zhuān)項排查(cha)整治行(hang)動，其中(zhōng)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(qiu)。　　本文針(zhēn)對流量(liàng)計特殊(shū)的結構(gòu)形式，分(fèn)析檢測(ce)難點，拟(nǐ)定檢測(ce)方案，利(lì)用多種(zhong)K值探頭(tou)，探索切(qiē)實可行(háng)的超聲(sheng)檢測工(gong)👨‍❤️‍👨藝，旨在(zai)達到典(diǎn)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(zhong)目标。
　　2025年(nian)12月13日，湖(hú)北某地(di)發生一(yī)起因主(zhu)蒸汽管(guan)流量計(ji)焊縫爆(bào)裂，造成(chéng)的重大(da)事故，經(jing)濟損失(shī)和社會(huì)影響巨(ju)大。在後(hou)續📐排查(chá)工作中(zhong)發現，部(bu)分地區(qu)流量計(jì)的設計(ji)、制造、安(ān)裝、使用(yong)管理、檢(jiǎn)驗檢🚶‍♀️測(cè)等環🔆節(jie)均存在(zai)安全技(jì)術規範(fan)及相關(guan)标準未(wei)得到嚴(yán)格執行(háng)等問題(tí)♻️。
　　由于流(liu)量計結(jie)構複雜(za)，透照厚(hòu)度大，現(xiàn)場檢測(ce)成本高(gao)，射☔線檢(jian)測的實(shí)現難度(dù)較大。而(er)超聲檢(jian)測具有(you)檢測厚(hou)🐆度大，靈(líng)敏度高(gāo)，速度快(kuai)，成本低(dī)等優勢(shì)，成爲在(zài)制在役(yì)流量計(ji)檢測的(de)選擇。實(shi)際檢測(ce)中，由于(yú)結構限(xiàn)制，流量(liang)💃🏻計的超(chāo)聲檢測(ce)一直存(cun)在困難(nán)，針對流(liú)量💜計特(tè)殊結構(gòu)㊙️的超聲(sheng)檢測方(fāng)法研究(jiū)顯💁得尤(you)爲重要(yao)。
1流量計(ji)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(xì)列、焊接(jie)✨噴嘴🌐系(xi)💚列💃🏻和🏃焊(hàn)接孔闆(pǎn)系列。其(qi)中，焊接(jiē)噴嘴及(ji)焊接孔(kǒng)闆⛱️系列(lie)，主要用(yòng)于主蒸(zheng)汽或高(gao)壓主給(gěi)水管道(dào)，材質爲(wèi)碳鋼或(huò)合金鋼(gang)。本文僅(jǐn)以焊接(jiē)噴嘴式(shi)流量計(ji)🈚爲研究(jiu)對象(噴(pēn)嘴和孔(kong)闆結構(gou)🏒的不同(tóng)對于焊(han)縫的超(chao)聲檢測(ce)無影響(xiǎng))，具體計(ji)🧡算以編(biān)号爲❤️DG1的(de)某焊接(jie)噴‼️嘴式(shì)流量計(jì)🏃‍♀️爲例，結(jie)構尺寸(cun)如圖1所(suǒ)示。流量(liàng)計通過(guò)測量管(guǎn)内節流(liu)件前後(hou)壓差變(biàn)化換算(suàn)得到流(liú)量大🙇🏻小(xiao)🔴，爲了測(ce)量壓力(li)需💜要，設(shè)置了環(huán)室、取源(yuan)管及取(qu)源縫隙(xi);爲了固(gù)定噴嘴(zui)需要，焊(hàn)縫🧑🏾‍🤝‍🧑🏼位置(zhì)厚度較(jiao)薄且有(you)台階狀(zhuang)結構，如(rú)圖2所示(shì)。
 
以上結(jie)構造成(chéng)的檢測(cè)難點主(zhu)要有:
a由(yóu)于焊縫(feng)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(guò)大，-.次波(bō)将無法(fǎ)掃查到(dào)焊縫根(gen)部;
b噴嘴(zuǐ)頂部與(yǔ)焊縫根(gēn)部未完(wán)全融合(he)(圖3-2所示(shi))，且焊縫(feng)底部凹(ao)凸不平(ping)，故無法(fa)利用焊(han)縫底部(bù)反射的(de)二次波(bo)進行檢(jian)🛀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(fǎn)射面，環(huán)室長度(du)1限制了(le)二次波(bo)的實際(ji)檢測範(fan)圍🚶‍♀️;
d噴嘴(zuǐ)與焊縫(feng)連接處(chu)的台階(jie)狀結構(gòu)存在，導(dao)緻部分(fèn)二次⭐波(bo)💰無法覆(fù)蓋到焊(han)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(dong)範圍1.25P(P=2KT)。以(yi)常用K2探(tan)頭計算(suàn)，L=60mm<1.25P=94mm，無法保(bǎo)證特定(dìng)K值探頭(tou)的掃查(chá)範圍覆(fù)蓋全👨‍❤️‍👨焊(han)縫;
f結構(gòu)不連續(xù)處的各(ge)種工件(jian)輪廓雜(zá)波信号(hao)較多，給(gěi)👣檢測帶(dài)來♉--定幹(gan)擾。
 
2檢測(ce)相關參(cān)數測定(ding)
　　由于目(mù)前在役(yì)流量計(ji)大多未(wei)在正規(guī)渠道采(cai)購，圖❄️紙(zhi)不🍉全，尺(chi)🔴寸參數(shu)均不明(míng)确。在進(jìn)行流量(liang)計焊縫(feng)超聲檢(jian)㊙️測前，對(dui)流量計(ji)結構進(jin)行測量(liang)、繪制，爲(wei)之後的(de)㊙️檢測做(zuò)圖形建(jian)模準備(bei)，以判斷(duan)檢測是(shi)🏒否可行(hang)。
　　與檢測(cè)相關的(de)尺寸參(can)數，如圖(tú)1所示:平(ping)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(kǒu)根部高(gao)度h:2mm;檢測(ce)厚度T:19mm;焊(hàn)縫厚度(du)💔t:13mm;環室長(zhang)度(單側(cè))1:28mm，噴嘴寬(kuān)度c:20mm;探頭(tou)前沿q(可(kě)取6.5/9)mm。
　　其中(zhong)平台長(zhǎng)度L、焊縫(féng)寬度b可(kě)直接利(li)用鋼直(zhi)尺測量(liang)得出，坡(po)口根部(bù)間隙a和(hé)根部高(gao)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(can)數而定(ding)。現着重(zhòng)介紹檢(jian)測厚度(du)T、噴嘴寬(kuan)度c、焊縫(féng)厚度t、環(huan)室長度(du)(單側)1四(sì)✍️個參數(shù)的測定(dìng)方法。
2.1檢(jian)測厚度(dù)T和噴嘴(zui)寬度c測(cè)定
　　由于(yu)噴嘴與(yu)母材在(zai)垂直方(fang)向未完(wán)全融合(he)(圖4箭頭(tóu)指🧑🏾‍🤝‍🧑🏼示位(wei)置❄️)，可以(yi)利用K1斜(xié)探頭入(rù)射到端(duān)角産生(shēng)發射的(de)原理，根(gen)據端♉角(jiǎo)反射的(de)最大回(huí)波信号(hào)，所示深(shen)度即爲(wei)環🔱室距(jù)離工件(jiàn)表面的(de)距離(即(ji)檢測厚(hòu)度T)。同時(shi)測量探(tan)頭前部(bù)位置與(yǔ)焊縫中(zhong)心的距(ju)離，減去(qù)最大回(huí)波信号(hào)處的水(shuǐ)平距離(li)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，所得數(shu)值乘🚩以(yi)2，即得噴(pen)嘴寬度(dù)c。
 
2.2焊縫厚(hòu)度t測定(dìng)
　　由于焊(hàn)縫未與(yu)噴嘴融(róng)合在一(yī)-起，無法(fǎ)利用斜(xié)探頭測(cè)量焊縫(féng)厚度，所(suǒ)以必須(xu)磨平一(yi)小塊焊(hàn)縫餘高(gao)，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(chu)🌈，此處接(jie)收到的(de)最大回(huí)波信号(hao)所示深(shen)度即爲(wei)焊縫厚(hòu)💯度t。同樣(yàng)利用測(cè)厚儀也(yě)可測量(liang)出焊縫(feng)厚☔度。
2.3環(huán)室長度(dù)1測定
　　利(li)用直探(tan)頭得到(dao)兩個回(hui)波信号(hào)(分别爲(wèi)環室反(fan)射信号(hào)、平底反(fǎn)射信号(hao))，根據超(chao)聲波大(dà)平底面(mian)回波聲(shēng)壓與距(ju)離的反(fǎn)比關系(xi)，△12=201gx2/x1,以DG1爲例(li)，計算出(chu)兩個回(huí)波差值(zhi)△=5db，根據閘(zha)門移動(dong)或設置(zhi)雙閘門(men)，比較回(hui)波的db差(cha)值，來判(pàn)斷直💞探(tàn)頭發射(shè)點是否(fou)處在環(huán)室的🚶‍♀️邊(biān)緣。最後(hòu)通過鋼(gāng)直尺測(cè)量焊縫(féng)邊緣與(yu)探頭中(zhong)心的水(shui)平距離(lí)，即得到(dao)環室長(zhang)度1。
 
3.超聲(shēng)檢測工(gong)藝制訂(ding)
3.1儀器探(tàn)頭選擇(ze)
3.1.1儀器選(xuan)擇
　　綜合(hé)考慮水(shuǐ)平線性(xìng)、垂直線(xian)性、靈敏(mǐn)度餘量(liàng)、信噪比(bǐ)、檢測功(gōng)🤞率、分辨(bian)力、便攜(xié)度等參(can)數，選擇(zé)較優的(de)數字式(shì)超聲檢(jiǎn)⭐測儀。
3.1.2探(tan)頭選擇(ze)
a尺寸參(cān)數測定(ding)時，選擇(ze)高頻小(xiǎo)尺寸縱(zòng)波直探(tan)頭進行(hang)👅測量;
b焊(hàn)縫檢測(cè)時選擇(ze)橫波斜(xie)探頭進(jin)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(tàn)頭，以提(tí)高檢測(cè)靈敏度(dù)、分辨力(lì)和聲速(su)指向性(xing);
c在探頭(tou)晶片尺(chi)寸的選(xuan)擇上，前(qian)沿值q由(you)于焊縫(feng)餘高的(de)存在對(dui)于一次(ci)波掃查(chá)範圍的(de)影響:平(píng)台長度(du)L對🏃‍♂️探頭(tóu)移動範(fan)圍的限(xian)制:以及(jí)減少耦(ou)合損失(shi)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(fù)蓋度。
3.2典(diǎn)型缺陷(xiàn)檢出
　　通(tōng)過解剖(pou)流量計(ji)進行目(mu)視檢查(cha)、表面磁(ci)粉檢測(ce)和金😄相(xiang)分析等(děng)多種檢(jian)測手段(duàn)，發現該(gāi)類流量(liang)計的常(cháng)見缺陷(xian)主要爲(wèi)根部未(wèi)焊透、坡(po)口未熔(róng)合及與(yu).坡口方(fāng)向近似(sì)平行的(de)裂紋(見(jiàn)圖3所示(shì))。
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(jiǎn)測未焊(han)透缺陷(xian)(需滿足(zu)條件🔴:q+b/2≤t，才(cai)能确保(bǎo)掃查到(dao)根部)，以(yǐ)DG1爲例，由(yóu)于焊縫(feng)寬度和(he)探頭前(qian)沿所限(xian)，K1探頭無(wú)法檢測(cè)到焊縫(feng)根部，則(ze)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(róng)合和裂(liè)紋，優先(xiān)選擇角(jiao)度與坡(pō)口缺陷(xiàn)方向垂(chui)直的K值(zhí)探頭進(jìn)行坡口(kǒu)缺陷掃(sǎo)查，計算(suàn)坡口角(jiǎo)度:K=tanθ=(t-h)(b-a)/2,DG1參數(shu)計算得(de)✉️K=1.2，近似取(qǔ)K1探頭的(de)二次波(bō)進行坡(po)口掃查(cha)。
3.3掃查全(quan)覆蓋
在(zai)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(sǎo)查範圍(wéi)覆✊蓋全(quán)焊縫。
a圖(tú)像模拟(ni):将流量(liang)計尺寸(cun)參數準(zhun)确輸入(rù)CAD圖像，選(xuan)擇多🛀種(zhong)📐K值🌍探頭(tou)，通過做(zuo)圖方式(shi)将其掃(sǎo)查範圍(wéi)直接顯(xiǎn)示于🥵圖(tu)中，就可(ke)判斷是(shì)否覆蓋(gai)(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(yu)焊縫中(zhōng)心線的(de)交點，來(lái)判斷何(hé)種探頭(tóu)組合可(kě)以覆蓋(gai)。DG1經圖像(xiàng)模拟和(he)計算均(jun)得出，需(xū)三個K值(zhí)探頭(K1,K2,K3)來(lai)保證焊(han)縫掃查(cha)全覆蓋(gai)。
4試驗驗(yàn)證
　　以上(shàng)檢測工(gong)藝已在(zài)實際檢(jian)測中應(yīng)用，從DG1的(de)檢測結(jié)果(見表(biǎo)1)來看，能(neng)有效發(fā)現II區II區(qū)缺陷。對(duì)比射線(xiàn)檢測(解(jiě)體後檢(jian)測)和相(xiàng)控陣等(deng)檢測方(fang)法的結(jié)果，缺陷(xian)的契合(hé)度較高(gao)。
 
　　另外在(zai)實際檢(jiǎn)測中發(fā)現，不同(tóng)流量計(jì)的尺寸(cùn)變化較(jiao)大，如每(měi)次都需(xu)要進行(háng)CAD模拟或(huò)計算，工(gong)作量較(jiao)大。爲方(fang)便選🆚擇(zé)和檢測(ce)，流量計(jì)模拟分(fen)析軟件(jian)，通過設(shè)置流量(liang)計尺寸(cun)參數，直(zhí)觀、快速(sù)、正确地(di)篩選出(chū)滿足掃(sǎo)查要求(qiu)🆚的探頭(tóu)K值組合(he)，并輸出(chū)焊縫成(cheng)形圖和(hé)所用K值(zhí)的掃查(cha)範圍圖(tú)(見圖7)，圖(tu)示有10種(zhong)方案可(kě)供選擇(zé)，大大提(ti)高了檢(jiǎn)測效率(lǜ)。
 
5總結
　　本(ben)文着手(shǒu)解決了(le)流量計(ji)結構帶(dai)來的檢(jian)測難點(diǎn)，制定的(de)超聲檢(jiǎn)測工藝(yi)經實際(ji)驗證，對(dui)于在制(zhì)在役流(liú)量計📧的(de)超聲檢(jian)測能起(qi)到㊙️一定(ding)指導作(zuo)用，特别(bie)是在智(zhì)能軟件(jiàn)投用👣後(hòu)，效率和(hé)可操作(zuo)性有進(jìn)一步提(ti)高。
　　脈沖(chong)反射法(fa)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(wei)困難，僅(jǐn)能二維(wéi)掃查成(chéng)像的局(ju)限性仍(réng)然存在(zài)⚽，随着新(xīn)型🔞超聲(shēng)檢測技(jì)術的推(tuī)廣和相(xiàng)關标準(zhǔn)實施的(de)支💰撐，對(duì)于節流(liu)式流量(liàng)計超聲(sheng)檢測這(zhe)一課題(tí)，會有更(gèng)多研究(jiu)方向。

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