[发明专利]一种小管径钢管管端内壁不圆度的测量系统及测量方法

说明书

一种小管径钢管管端内壁不圆度的测量系统及测量方法，于所述测量系统内，以被测钢管的轴线为基准线并沿此基准线分别布设反射棱镜、激光传感器及角度传感器；且三者呈定长距离固设于设置的旋转臂上；所述反射棱镜被驱动至钢管管内的设置位置、并将接受的经由激光传感器发出的激光反射至管内壁，经此形成测量光路，并通过设置的模型计算单元控制完成自动测量与计算。本发明的一种小管径钢管管端内壁不圆度的测量系统及测量方法，可实现小管径钢管的管端内壁的不圆度的自动测量，并通过设置的光学结构克服了小管径无法进行激光传感器测量的问题，将测量的限制进一步打破。

技术领域

本发明属于钢管生产过程测量技术领域，具体涉及一种小管径钢管管端内壁不圆度的测量系统及测量方法。

背景技术

钢管的不圆度是指钢管横截面上最大管径与最小管径的差与管径的百分比，反应了钢管的圆度情况，是钢管生产中极为重要的控制参数之一，也是钢管生产厂家首要控制并给予用户保证的重要指标，国内外对管端不圆度均有明确的技术要求。随着管道现场焊接施工技术的不断进步，对钢管的质量要求也不断提高，特别是对管端不圆度尺寸的要求极为严格。当两管在野外或海洋中进行配管焊接施工时，如果钢管的管端不圆度符合要求，焊接能顺利地完成；反之，会造成两管对焊困难，即使能勉强对焊在一起，也会产生很大的残余应力，致使焊缝处的机械性能下降，降低管道的安全性。由于生产工艺的限制，管端不圆度尺寸不合格的钢管依然存在，为了筛选出合格的钢管，同时严格监控钢管的生产质量，对管端不圆度指标的检测工作已成为钢管生产工艺流程中重要的一环。

钢管管端是指距钢管两端端头规定长度范围内的部分钢管或管段；不同标准对管段的长度有不同的规定，如美国石油学会(API)对管线钢的标准，管端是指钢管每个端头100mm(4.0in)长度范围内的钢管。管端不圆度的测量，实际上是对管端直径的测量，通过测量出管端最大和最小直径，就可以根据公式计算出不圆度。在测量钢管直径方面，目前的激光传感器测量，对于钢管规格大小有一定要求(只能测量内径大于110mm的钢管)，对于小管径钢管内径无法测量。目前，在实际生产中，主要依赖人工测量的方法来进行管端不圆度的检测，一般采用千分尺或专用测量工具手工测量，这种方法受生产环境、量具精确度和操作人员因素的影响较大，测量精度低、速度慢、效率低，工人劳动强度大，而且每个截面测量数据点有限，无法充分反映管端不圆度的真实情况。

申请号为：CN201110264819.5的发明申请，公开了“一种钢管不圆度测量方法及其测量尺”，具体为：，测量钢管管端一周内最大内径值与最小内径值的差值即为钢管不圆度，测量尺在钢管内壁上设有三点支撑，保证测量尺垂直经过钢管轴心，其具体操作步骤如下：1)将测量尺伸入管端内径处，底座和探头与钢管内壁形成三点支撑；2)读取标尺杆上刻度窗的探头尾端所在刻度；3)将测量尺沿钢管内壁旋转一周，旋转过程中观察刻度窗内探头尾端所在刻度的变化，最大读数与最小读数差值即为钢管的不圆度。

申请号为：CN201610604434.1的发明申请，公开了“一种能自动对准定位的电力铁塔钢管椭圆度检测装置”，包括检测平台、滑移基准平板、转轴、电磁铁、间歇电机、碰撞传感器、高度传感器、距离传感器和控制器。两根转轴均能伸入放置于弧形基准槽上的铁塔钢管内孔内；每根转轴各连接一个间歇电机，两个间歇电机能同步旋转；每根转轴内均嵌套有电磁铁；位于转轴外侧的滑移基准平板上设置有碰撞传感器；顶板的左端与滑移基准平板固定连接，顶板底部设置有水平基准平面；高度传感器能在直线电机的驱动下沿水平基准平面左右滑移，高度传感器的左侧设置有距离传感器。

申请号为：202010033062.8的发明申请，公开了“一种海洋石油工程结构钢管椭圆度全过程检测记录仪”，包括：固定架、检测组件、记录组件，固定架穿过钢管轴心并通过固定组件设在钢管内，检测组件包括径向转动机构、轴向伸缩机构和轨迹笔，径向转动机构转动连接在固定架上，且两者同轴心设置，轴向伸缩机构的一端与径向转动机构连接，轴向伸缩机构的轴线与径向转动机构的轴线间隔开并平行设置，轴向伸缩机构的另一端连接有轨迹笔；记录组件的一端与径向转动机构连接，另一端与轨迹笔抵接，以在径向转动机构转动过程中，将轨迹笔的检测轨迹记录在记录组件中。