一种钢质管道全长直度的测量装置及测量方法与流程

本发明属于直度的测量技术领域，具体涉及一种钢质管道全长直度的测量装置及测量方法。

背景技术：
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石油行业中，管道是输送石油和天然气最经济、最合理的运输方式，油井管和油气输送管是石油行业管道输送中用量较多的两大类。为了保证所生产的钢管质量安全，国家和行业标准中对钢管的各项性能参数做了规定，其中一项参数是钢管的全长直度。常规测量方法是通过在钢管两端拉紧线或钢丝，用直尺测量钢管横截面上顶点最低处与所拉线或钢丝的距离，与标准值比较，如果超过标准要求，则不合格，反之，不超过标准要求，则合格，如图1所示。

但是这种常规的钢管全长直度测量方法存在着较大的缺点和误差。首先是拉紧线或钢丝与钢管轴向的对齐问题。因为根据标准要求，拉紧线或钢丝需与钢管轴向对齐，这样才能准确测量全长直度。但是实际操作中，拉紧线或钢丝在钢管两端的位置一般通过个人感觉，大概判断拉紧线或钢丝是否与钢管轴线对齐，没有任何客观参照物，全凭个人感觉，所以可能存在不对齐的情况(如图2)，则测量结果可能存在较大误差。其次，当用直尺测量钢管最低处与拉紧线或钢丝的距离时，钢管最低处也是凭主观感觉来确定，极不准确，可能存在一定的误差。

中国专利文件201310648429.7公布了“一种管、棒直度检测尺”，它是用直角检测台和检测滑块构成，直角检测台水平平面上标记有与检测台垂直面平行的检测刻度线作为检测管、棒是否合格的检测标准线。它是将管或棒型材水平自然置于刻度线与垂直检测台的水平面上，弯曲凸出或翘曲的明显的方向朝向检测滑块，用检测滑块沿检测台水平面将管或棒轻轻靠近直角检测平台的垂直面，直到管或棒完全、自然、无压力靠贴在直角检测台的垂直面，根据检测滑块与管或棒接触面在刻度线的内外情况判断管和棒的直度是否合格。但是，该方法不适用于钢管检测。

技术实现要素：
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本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种钢质管道全长直度的测量装置及测量方法，其能较好的检测钢管的直线度，检测效率较高，检测可靠，能快速判断钢管的直线度能否满足标准要求，提高生产效率和钢管产品质量。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：

一种钢质管道全长直度的测量装置，包括A端位置校准块、B端位置校准块和直度测量装置；其中，

A端位置校准块，包括垂直放置的A端横向卡板和A端纵向卡板，A端横向卡板上设置有绕线支座以及活动连接在绕线支座上的线盘，绕线支座和A端纵向卡板分别设置在A端横向卡板相对的两个表面上，A端纵向卡板沿水平方向上开设有第一纵向通孔，A端纵向卡板的顶部还设置有能够上下调节高度的两个A端对准头；

B端位置校准块，包括垂直放置的B端横向卡板和B端纵向卡板，B端纵向卡板沿水平方向上开设有第二纵向通孔，B端纵向卡板的顶部还设置有能够上下调节高度的B端对准头；

直度测量装置包括测量装置主板，该测量装置主板沿水平方向上开设有第三纵向通孔，测量装置主板的底部开设有贯穿槽，该贯穿槽内设置有外滑动杆和内转动杆，内转动杆通过固定螺柱活动连接在贯穿槽的侧壁上，外滑动杆固定在内转动杆上，且能够沿内转动杆轴向调节固定位置，内转动杆的顶部设置有固定触头，固定触头与固定螺柱之间通过第一导电线路连接，内转动杆顶部的贯穿槽侧壁上还设置有导线连接柱，内转动杆在摆动时，固定触头在最高点能够与导线连接柱电接触；测量装置主板上还设置有通过第二导电线路串联在一起的报警灯、电路开关和微型电池，且第二导电线路的一端与导线连接柱电接触，另一端与固定螺柱电接触；

工作时，A端位置校准块和B端位置校准块分别固定安装在待测钢管的两个端面上，缠绕在线盘上的细钢丝依次穿过第一纵向通孔、第三纵向通孔和第二纵向通孔并固定在B端纵向卡板上，然后进行待测钢管的管道全长直度测量。

本发明进一步的改进在于，A端位置校准块还包括设置在线盘任意一个端面上的手动曲柄。

本发明进一步的改进在于，A端位置校准块还包括用于将A端横向卡板吸附在待测钢管端面上的第一A端吸铁石和第二A端吸铁石，且第一A端吸铁石和第二A端吸铁石相对A端纵向卡板对称设置。

本发明进一步的改进在于，A端位置校准块还包括开设在A端纵向卡板顶部的两个矩形滑槽，两个矩形滑槽内分别设置有能够沿其上下移动的第一A端对准滑块和第二A端对准滑块，第一A端对准滑块和第二A端对准滑块上均设置有能够限制其在对应矩形滑槽内位置的A端滑块手柄；

两个A端对准头分别为设置在第一A端对准滑块顶部的第一A端对准头和设置在第二A端对准滑块的第二A端对准头。

本发明进一步的改进在于，B端位置校准块还包括用于将B端横向卡板吸附在待测钢管端面上的第一B端吸铁石和第二B端吸铁石，且第一B端吸铁石和第二B端吸铁石相对B端纵向卡板对称设置。

本发明进一步的改进在于，B端纵向卡板的端面上还设置有用于固定细钢丝的B端螺栓。

本发明进一步的改进在于，B端位置校准块还包括开设在B端纵向卡板顶部的矩形滑槽，该矩形滑槽内设置有能够沿其上下移动的B端对准滑块，B端对准滑块上设置有能够限制其在矩形滑槽内位置的B端滑块手柄，且B端对准头设置在B端对准滑块的顶部。

本发明进一步的改进在于，外滑动杆的中心开设有用于调节其与内转动杆固定位置的外滑动杆滑槽。

一种钢质管道全长直度的测量方法，该测量方法基于上述一种钢质管道全长直度的测量装置，包括以下步骤：

步骤一，把A端位置校准块放置在待测钢管A端面的上顶点，使得A端纵向卡板和待测钢管上表面紧密接触，A端横向卡板与待测钢管A端面紧密接触；

步骤二，把B端位置校准块放置在待测钢管B端面的上顶点，使得B端纵向卡板和待测钢管上表面紧密接触，B端横向卡板与待测钢管B端面紧密接触；

步骤三，调整两个A端对准头的位置，调整B端对准头的位置，使得两个A端对准头与B端对准头在一条直线上，且与待测钢管轴线对齐，与水平面平行；

步骤四，将缠绕在线盘上的细钢丝依次穿过第一纵向通孔、第三纵向通孔和第二纵向通孔并固定在B端纵向卡板上，使得细钢丝形成一条直线；

步骤五，调节直度测量装置上的外滑动杆的长度s，设直度偏差为m，其值等于X·L，直度测量装置的第三纵向通孔距离其下底面的距离为k，b为第二纵向通孔与待测钢管B端横截面上顶点的距离，则外滑动杆的长度s＝m+b-k＝X·L+b-k；其中，s指的是测量装置主板下底面距离外滑动杆下端面的距离，X为标准要求百分比，L为待测钢管的长度；

步骤六，待外滑动杆长度s调整好后，把直度测量装置放置在待测钢管A端，此时，沿着待测钢管A端向待测钢管B端移动，如果报警灯不亮，则待测钢管直度满足要求，如果报警灯亮，则待测钢管直度不满足要求，该项参数不合格。

本发明进一步的改进在于，还包括以下步骤：

步骤七，放置待测钢管的两个钢管支座在待测钢管两端，因为待测钢管重力原因，待测钢管弯曲最大处在待测钢管中段位置或者在待测钢管其它位置，根据报警灯的位置，用钢尺测量待测钢管最低处与细钢丝的最大距离，设这个距离为q，则该钢管的实际直度m1＝q-b。

与现有技术相比，本发明提供的测量装置开发了A端位置校准块、B端位置校准块、直度测量装置等，现有常规技术只是一根简单的拉紧线或钢丝，相比之下，本测量装置更便于实现自动调节，准确、快速的测量钢管直度。A端位置校准块和B端位置校准块在钢管上对齐，能够准确调节测量线与钢管轴线对齐，与水平面平行，这是准确测量钢管直度的前提。直度测量装置上的报警灯、第一导电线路、第二导电线路、外滑动杆等装置，便于实现钢管直度的自动调节和快速判断直度是否符合标准要求。

本发明提供的测量方法通过固定A端位置校准块和B端位置校准块，快速调节A端位置校准块和B端位置校准块的位置，使之满足相关标准的直度测量要求，避免了常规测量方法全凭个人感觉判断是否对齐带来的较大误差，使得测量结果更加精确。通过精确计算和调节外滑动杆的长度s、闭合直度测量装置上的开关，在直度测量装置从钢管A端向B端移动过程中，可以通过报警灯的熄灭和亮起，快速判断钢管直度值是否合格，且覆盖了钢管全长范围内每一个点。而常规测量方法是无法快速判断，且无法覆盖钢管全长范围内每一个点，而只是某一个点。因此，本测量方法更加准确，快速，在钢管检验环节中节省了时间，提高了效率，具有较好的使用效果和经济价值。

附图说明：

图1为钢管全长直度测量示意图；注：钢管直度实际测量值m，标准规定钢管直度值：X×L×100％(mm)，X为标准规定百分比，L为钢管全长。

图2为测量钢丝与钢管轴线不对齐示意图(俯视图)。

图3为位置校准示意图。

图4为A端位置校准块(A)示意图。

图5为B端位置校准块(B)示意图。

图6为直度测量装置示意图。

图7为不同位置直度测量示意图。

图8为外滑动杆横截面示意图。

图中：

A为A端位置校准块，1为第一A端对准滑块，2为第二A端对准头，3为第二A端对准滑块，4为A端滑块手柄，5为第一纵向通孔，6为A端纵向卡板，7为A端螺栓，8为第一A端吸铁石，9为绕线支座，10为手动曲柄，11为线盘，12为第二A端吸铁石，13为A端细钢丝，14为A端横向卡板

B为B端位置校准块，15为B端对准头，16为B端对准滑块，17为B端滑块手柄，18为第二纵向通孔，19为B端螺栓，20为第一B端吸铁石，21为B端横向卡板，22为第二B端吸铁石，23为B端纵向卡板；

直度测量装置：24为第三纵向通孔，25为第一活动螺栓，26为报警灯，27为测量装置主板，28为第一导电线路，29为第二活动螺栓，30为外滑动杆，31为第二导电线路，32为微型电池，33为导线连接柱，34为固定螺柱，35为内转动杆，36为固定触头，37为钢管，38为第一A端对准头；39为电路开关，40为钢管轴线，41为钢管支座，42为外滑动杆滑槽。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1至8所示，本发明提供的一种钢质管道全长直度的测量装置，A端纵向卡板6上有两个矩形滑槽，滑槽中分别为第一A端对准滑块1和第二A端对准滑块3，第二A端对准滑块3和第一A端对准滑块1上分别为第二A段对准头2和第一A端对准头38，第二A端对准滑块3的侧面和A端滑块手柄4固定连接，矩形滑槽内壁和对准滑块之间紧密接触，当对准滑块向上移动到最大行程处时，矩形滑槽内壁和对准滑块外表面之间的摩擦力足以支撑滑块的重力。第一纵向通孔5位于A端纵向卡板6中，且其孔径很细。第一纵向通孔5与A端纵向卡板6底面平行，第一纵向通孔5与第一A端对准头38及第二A段对准头2在一个垂直平面内。A端螺栓7的螺孔垂直于第一纵向通孔5，且螺孔底端与第一纵向通孔5相通。A端纵向卡板6与A端横向卡板14固定连接，且相互垂直。第一A端吸铁石8和第二A段吸铁石12嵌入A端横向卡板14中，绕线支座9固定在A端横向卡板14上，线盘11固定在手动摇臂10上，细钢丝13缠绕在线盘11上。

如附图5所示，B端纵向卡板23上有1个矩形滑槽，滑槽中有一个B端对准滑块16，B端对准滑块16上有一个B端对准头15，B端对准滑块16的侧面和B端滑块手柄17固定连接，矩形滑槽内壁和对准滑块之间紧密接触，当对准滑块向上移动到最大行程处时，矩形滑槽内壁和对准滑块外表面之间的摩擦力足以支撑滑块的重力。第二纵向通孔18位于23中，且其孔径很细。第二纵向通孔18与B端纵向卡板23的底面平行，第二纵向通孔18与B端对准头15一个垂直平面内。B端螺栓19的螺孔垂直于第二纵向通孔18，且螺孔底端与第二纵向通孔18相通。B端纵向卡板23与B端横向卡板21固定连接，且相互垂直。第一B端吸铁石20和第二B段吸铁石22嵌入B端横向卡板21中。

如附图6所示，直度测量装置主板27上有第三纵向通孔24，与测量装置的上下底面平行。A端细钢丝13可以在第三纵向通孔24中滑动，且间隙很小。在测量装置的底部开了一个贯穿槽，贯穿槽深穿透测量装置的前后两个平面，槽的大小能足够容纳下外滑动杆30和内转动杆35，固定螺柱34和导线连接柱33在槽的内壁左侧壁面固定，固定螺柱34和微型电池32通过导线连接，报警灯26和微型电池32通过第二导电线路31连接，报警灯26和导线连接柱33通过导线连接，内转动杆35可以绕固定螺柱34自由转动，内转动杆顶端有一固定触头36，固定触头36与固定螺柱34之间通过第一导电线路28连接，内转动杆35和外滑动杆30通过可拆卸第一活动螺栓25和第二活动螺栓29连接，外滑动杆30上有一个纵向槽，通过调节螺栓的松紧，外滑动杆可以上下调节。

本发明提供的一种钢质管道全长直度的测量方法，包括如下步骤：

步骤一，被测钢管37放置在钢管支座41上，将A端位置校准块A放置在钢管37A端顶部，A端纵向卡板6与钢管37纵向平行，且与钢管37紧密接触。A端横向卡板14与钢管37横截面紧密接触，依第一A端靠吸铁石8和第二A端靠吸铁石12的吸力，与钢管壁厚处吸住。

步骤二，向上推第一A端对准滑块1和第二A端对准滑块3的滑块手柄，直到最大行程处。因第一A端对准滑块1和第二A端对准滑块3与矩形滑槽内壁的摩擦力足以克服对准滑块的重力，因此第一A端对准滑块1和第二A端3位置固定在最大行程处，其顶上的对准头第一A端38和第二A端对准头2的水平连线就和水平线平行。

步骤三，把B端位置校准块B放置在钢管37的B端，B端纵向卡板23与钢管37纵向平行，且与钢管37紧密接触。B端横向卡板21与钢管37横截面紧密接触，依靠第一B端吸铁石20和第二B端22的吸力，与钢管37壁厚处吸住。

步骤四，调整B端位置校准块B在钢管37B端周向的位置，通过在钢管A端观测，使得第一A端对准头38、第二A端对准头2及B端对准头15在一条直线上，这时三个对准头所在的连线与水平面平行，且在钢管横截面顶点位置，与钢管轴线对齐，满足直度测量要求(见图3)。

步骤五，把A端细钢丝13通过第一纵向通孔5的左端穿入，从第一纵向通孔5的右端穿出。通过直度测量装置上的第三纵向通孔24，然后从B端位置校准块上的第二纵向通孔18的左端进入，从孔的右端穿出。从钢管两端拉紧钢丝，使得钢丝基本和水平线平行，旋紧A端螺栓7和B端螺栓19，使得细钢丝的长度不再变化。直度测量装置的各部分均使用轻质材料制成，其重量很小，对细钢丝的影响很小，可忽略不计。

步骤六，把直度测量装置放置在钢管37的A端，调整直度测量装置上外滑动杆的长度s(外滑动杆30的横截面如图8所示)，根据标准规定的百分比直度值为X，则s＝m+b-k＝X·L+b-k。松开第一活动螺栓25和第二活动螺栓29，按要求向上或者向下调整好外滑动杆s值，拧紧第一活动螺栓25和第二活动螺栓29。闭合电路开关39，把直度测量装置从钢管A端向B端移动。

步骤七，直度测量装置从钢管37A端向B端移动过程中，可能会出现两种情况。第一种情况，当钢管直度满足要求时，外滑动杆30会一直处在图7中的位置1处，固定触头36无法与导线连接柱33接触，整个电路无法接通，报警灯26不亮。第二种情况，当钢管直度不满足要求时(钢管直度大于标准要求)，外滑动杆30在自身重力的作用下处在图7中位置2处，此时，固定触头36与导线连接柱33接触，整个电路接通，报警灯亮，此时就可以判断钢管直度不符合要求。

步骤八，当报警灯26亮的情况下，如果需要测量钢管37全长直度值，则可用钢尺测量该位置钢管37上顶点到细钢丝的距离q，则钢管37的实际直度m1＝q-b。