专利名称：一种直缝焊管栗形的测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种直缝焊管，特别涉及一种直缝焊管焊缝径向不规 则形状的测量装置及方法。
背景技术：
随着世界范围内对石油、天然气开发和利用的不断普及与深化， 油气资源开采已逐步转向环境恶劣的偏远陆地以及海洋地区。在国夕卜，随着技术要求的提高，直缝埋弧焊管(LSAW)成为了各管道工程主干 线的首选。在国内著名的"西气东输"管道工程中，用于二、三、四 类地区的直缝埋弧焊管中的14%是JCOE焊管(LSAW焊管中的一种)， 其余则全是UOE焊管(LSAW焊管中的一种)。由于服役条件越来越 恶劣，未来管道工程对直缝埋弧焊管的机械性能、化学性能和几何形 状质量等技术要求也越来越高。其中，直缝埋弧焊管对边两侧局部区 域内栗形程度这一管形质量指标也越来越需要控制。由于直缝焊管成型方法的固有特性，钢板在成为管筒型后，对边 两侧局部范围内会不可避免的出现一定的不规则现象，开口缝的两边 会呈为向上凸起或凹下的形状，参考形状见图1。这种不规则形状被称 为栗形(Peaking)，通常指在焊缝两侧设定的距离L范围内，实际曲线 形状与钢管理想圓弧之间的差异(比如直边、过弯等)。这种差异的具体 程度是评价弯边成型工艺、O成型工艺和扩径工艺是否合理的重要依 据之一，也是评价焊管几何形状质量的一项重要指标，还能在一定程 度上作为焊管机械性能的表征之一。其中，这段不规则曲线与理想圓弧在径向上的最大偏差f被称为栗形度，它是评价栗形程度的主要指标。直缝焊管完成o成型后的栗形程度，在预焊(对缝焊接)之后要 进行抽检测量，以评价成型工艺是否合理；扩径之后，又需要对经过 扩径成型改善之后的栗形程度进行测量，以控制和评价最终质量。由于制管原理的差异性，以及管径大小不同，目前测量无缝钢管 和高频电阻焊(ERW)中口径焊管外形的各种方法，都无法对直缝埋 弧焊(UOE)大口径焊管焊缝两侧的栗形进行测量。发明内容为解决上述问题，本发明提供一种直缝焊管栗形的测量装置及方 法，通过采集直缝焊管栗形的实际形状，模拟不同外径规格钢管的一 段圆弧理论形状，来直接测量直缝焊管的栗形和准确读取栗形度。为实现上述目的，本发明的一种直缝焊管栗形的测量装置，由测 量板1和模板2组成；所述测量板1包括主板11、顶板13、顶针16、 夹紧板17,在主板ll上有至少3个导向槽孔14,导向槽孔14里放置 有弹簧15和顶针16;所述模板2包括底板上部22、底板下部23、定 位导孔26,底板上部22和底板下部23以标准圆弧21为分界线，所述 模板2上有中心刻度线24。所述主板11上装有导向支辊110,所述导向支辊110由销19和支 辊导向槽113—起定位。所述夹紧板17通过压紧螺栓18连接到主板11下部的半封闭导向 槽112上，夹紧板17和半封闭导向槽112中间夹着橡胶垫圈111。所述模板2上还有两侧刻度线25。采用本发明的直缝焊管栗形的测量装置测量直缝焊管栗形的方 法，包括以下步骤(1 )把测量板垂直于钢管的轴向，把中间的顶针垂直对准焊缝处， 然后下压，使得导向支辊与钢管表面充分接触；(2) 拧动压紧螺栓，把压紧板与顶针相互压牢，采集到栗形的实 际形状；(3) 将采集到的栗形实际形状与模板进行对比，获得形状差异， 并读取栗形度的具体数值。使用本发明提供的测量板采集到的不规则形状，只要与相应规格 钢管相匹配的模板进行比较，就能观察出栗形程度及具体形状(直边、 过弯等形状)，并且可以读取最大差值(栗形度)的具体数值，从而获 得评价弯边成型、O成型和扩径工艺是否合理的一组重要参数；也可以 通过采集到的形状大致估读出焊缝的径向错边量，作为评价预焊辊笼 调整参数是否合理的 一个依据。使用本发明的直缝焊管栗形的测量装置及方法，能够准确采集出 实际不规则形状，测量获得的数值精度足够高，操作和维护也方便。
图1为直缝焊管栗形示意图； 图2(a)为测量板的结构示意图； 图2(b)为图2(a)的仰视示意图;图3为模板的示意图；图4为用测量板釆集栗形的示意图；图5为用本发明的测量装置读取栗形的示意图。
具体实施方式
根据定义，栗形是在一定条件下的实际不规则形状和理想圆弧的 偏差。因此，模拟不同外径规格钢管的一段圓弧理论形状和采集实际 形状是研究的主要对象。据此，本发明的测量装置由测量板和模板组 成，分别用于采集实际形状和模拟理论圓弧。测量板只需要一种，用来采集钢管栗形的实际形状。图2 (a)为 测量板的结构示意图，图2(b)为图2(a)的仰视示意图。如图所示，测 量板l包括主板ll、顶板13、顶针16、夹紧板17。在主板11上有若干个导向槽孔14，导向槽孔14的数量至少3个， 数量的多少可以根据实际需要确定。在每个导向槽孔14里放置有顶针 16。螺钉12把顶板13紧固在主板11上，并把弹簧15压在导向槽孔 14内，以提供预紧力给顶针16，使得它们在自由状态下完全伸出。压 紧螺栓18把夹紧板17连接到主板11下部的半封闭导向槽112上，中 间夹着高弹性橡月交垫圏111，使的顶针16在压紧螺栓18不加力的情况 下可以无摩擦伸缩。但在压紧螺栓18加到最大力状态下，夹紧板17 和半封闭导向槽112之间仍要有足够缝隙AT,以确保^t巴顶针16压住， 从而保持采集到的不规则形状。由销19和支辊导向槽113定位的导向支辊110的作用是保证测量 板能够与待测钢管轴线垂直，且使中心顶针能够始终指向钢管圓心。确定各顶针已经被压紧不动后，就可以把采集了实际栗形形状的 测量板拿去和模板进行比较了 。图3为模板的示意图。为满足模拟所有这些外径规格钢管的需要， 同时又尽量简化测量工具，模板2结构如图所示，冲莫板以标准圓弧21 为分界线，分为底板上部22和底板下部23。中心刻度线24的精度相 对较高，可以保证读取到比较精确的栗形度。两侧刻度线25的精度相 对低一些，主要是方便读取一般的栗形情况，也能比较对称区域的形 状差异。定位导孔26非常重要，在加工时候要保证其底部圓孔与标准 圓弧21的延伸线相切，同时要保证两侧定位导孔与模板通向中心线相 互平行，且三条中心线处于同一平面。图4为用测量板采集栗形的示意图。采集栗形时，在需要测量的 焊缝处，用橡皮泥或其它易去除物把缝隙4填平，并注意要与两边管 体平滑过渡。把测量板1垂直于钢管3的轴向，和钢管截面圓环处于 同一平面上，把中间的顶针垂直对准焊缝处，然后略微用力下压，使 得导向支辊110与钢管3表面充分接触，所有的顶针16在压紧弹簧的 作用下，实现了与钢管正确良好贴合。此时，拧动压紧螺栓18到一定 位置( 一定的压紧力)，用压紧板17把顶针16压牢在半封闭导向槽112 上，就能采集到栗形的实际形状。图5为用本发明的测量装置读取栗形的示意图。如图所示，将上 述采集好栗形的实际形状的测量板1两侧与中心顶针之间设定距离的 两根顶针，放进才莫板2上的定位导孔26里，针端和定位导孔的圓底部 贴在一起。此时，就能看出栗形情况中间顶针的端头和标准圆弧对 应位置之间的距离就是栗形度的具体数值，可以直接从模板的中心刻 度线上读取，两侧局部区域内的偏离情况也可以比较出来。中间顶针左右侧两根针间的高度差值，也可以作为焊管径向错边 量的估计值。另外，还可以通过其它所有针的位置与模板的标准圓弧 之间的偏离值比较，得到栗形的整体情况。本发明的栗形测量步骤主要分为两步第 一步是使用测量板采集 栗形凸起或凹下的实际形状，这一步要求测量板与钢管轴向垂直，中 心针指向钢管圆心；第二步是和模板对比获得形状差异，并可以读取 栗形凸起或凹下的最大差值(栗形度)的具体数值，也可以从中心针 两侧针的高度差读出径向错边量等数据。对于栗形凸起和凹下这两种 形状来说，实际测量步骤是完全一样。两者的区别只是读取数值时候， 栗形凸起数值在模板的底板上部读取，栗形凹下数值是在模板的底板 下部读取。本发明中的主板零件等，可以使用非钢铁金属材料以减轻重量； 所有螺栓也可以用快速拉紧扣代替，尤其压紧螺柱可以用 一种扣组合 进行快速拉紧或松开。但在本发明中，对此类方案不进行详细介绍。实际在经过0成型后的钢管外径要略微小于名义直径，但这点差 别造成栗形的测量误差很小，至于扩径后实际钢管外径与名义直径的 不同所引起的误差更小，完全可以忽略，具体证明过程这里不做描述。 因此，对于同一外径钢管，在0成型工序后或扩径工序后，都可以采 用同一模板进行测量对比。实际上，使用本发明提供的测量板既能测量钢管外圆的栗形，也 能测量钢管内圓的栗形，只需改变模板导向定位孔的方向就可以实现。
权利要求
1. 一种直缝焊管栗形的测量装置，其特征在于，由测量板(1)和模板(2)组成；所述测量板(1)包括主板(11)、顶板(13)、顶针(16)、夹紧板(17)，在主板(11)上有至少3个导向槽孔(14)，导向槽孔(14)里放置有弹簧(15)和顶针(16)；所述模板(2)包括底板上部(22)、底板下部(23)、定位导孔(26)，底板上部(22)和底板下部(23)以标准圆弧(21)为分界线，所述模板(2)上有中心刻度线(24)。
2、 如权利要求1所述的直缝焊管栗形的测量装置，其特征在于， 所述主板(11)上装有导向支辊(110),所述导向支辊(110 )由销(19 ) 和支辊导向槽(113) —起定位。
3、 如权利要求1所述的直缝焊管栗形的测量装置，其特征在于， 所述夹紧板(17 )通过压紧螺栓(18 )连接到主板(11 )下部的半封 闭导向槽(112)上，夹紧板(17)和半封闭导向槽(112)中间夹着 橡胶垫圏(111)。
4、 如权利要求1所述的直缝焊管栗形的测量装置，其特征在于， 所述模板(2 )上还有两侧刻度线(25 )。
5、 一种采用如权利要求1所述的直缝焊管栗形的测量装置测量直 缝焊管栗形的方法，其特征在于，包括以下步骤(1 )把测量板垂直于钢管的轴向，把中间的顶针垂直对准焊缝处， 然后下压，使得导向支辊与钢管表面充分接触；(2) 拧动压紧螺栓，用压紧板把顶针压牢在半封闭导向槽里，采 集到栗形的实际形状；(3) 将采集到的栗形实际形状与模板进行对比，获得形状差异， 并读取栗形度的具体数值。
全文摘要
本发明涉及一种直缝焊管栗形的测量装置及方法，直缝焊管栗形的测量装置由测量板(1)和模板(2)组成；所述测量板(1)包括主板(11)、顶板(13)、顶针(16)、夹紧板(17)、导向支辊(110)，在主板(11)上有至少3个导向槽孔(14)，导向槽孔(14)里放置有弹簧(15)和顶针(16)，在支辊导向槽(113)里装有导向支辊(110)；所述模板(2)包括底板上部(22)、底板下部(23)、定位导孔(26)，底板上部(22)和底板下部(23)以标准圆弧(21)为分界线，所述模板(2)上有中心刻度线(24)。使用本发明的直缝焊管栗形的测量装置及方法，能够准确采集出实际不规则形状，对比测量获得的数值精度足够高，操作和维护也方便。
文档编号G01B5/20GK101266126SQ200710038159
公开日2008年9月17日 申请日期2007年3月16日 优先权日2007年3月16日
发明者余大典, 王啸修, 裘甦强, 胜 郭, 勋 陆 申请人:宝山钢铁股份有限公司