直缝焊管管端直径及椭圆度的检测方法

    在钢铁行业的钢管生产中,伴随着国内外管道建设/大口径、厚壁、高钢级0的趋势,直径大于508mm的大口径直缝焊管的生产比重已经占得越来越大,而大口径直缝焊管管端的直径及椭圆度作为钢管端部重要的参数指标,在保证管道施工进度和质量方面具有重要意义。随着管道现场焊接施工技术的不断进步,半自动、全自动焊接技术的不断应用,使得对钢管管径的要求越来越严格,特别是对管端,不仅对其外径有要求,同时对其管端椭圆度的要求也极为严格。根据中国石油天然气股份有限公司西气东输二线管道工程采用的直缝埋弧焊管的管端直径和椭圆度要求,距管端100mm范围内,管端外径公差需要在-015mm至+210mm的范围内,椭圆度(即最大外径与最小外径之差与名义外径的比值)应不大于01%[1]。其目的就在于当两管在野外进行配管焊接施工时,使其能顺利的完成焊接。反之,如果钢管的管端直径和椭圆度超标,就会造成两管对焊的困难,即使能勉强对焊在一起,也会产生很大的残余应力,导致焊缝处的机械性能下降,降低了管道在使用过程中的安全性。

    然而,目前国内几乎所有在产的UOE大口径直缝焊管机组生产的钢管均存在管端直径或者椭圆度超标现象,其原因涉及来料宽厚板的性能、板形以及成形、焊接与扩径等生产工艺,以宝钢在产的UOE直缝焊管生产机组为例,经过一次扩径后,钢管的管端直径或者椭圆度超标管子的数量超过了总产量的10%。所以,为了能对大口径直缝焊管的产品质量进行严密地控制,对大口径直缝焊管的管端直径和椭圆度进行检测是非常有必要的。

    1 接触式测量方法

    到目前为止,国内外在该领域的研究人员已经对大口径直缝焊管的直径测量进行了大量的研究和分析,形成了采用不同技术的多种测量方法,其中按测量形式主要可分为接触式测量和非接触式测量两种方法。文章对目前存在的几种典型的检测方法进行了介绍、总结和技术对比,阐明了未来大口径直缝焊管管端直径和椭圆度检测的发展趋势。

    1.1 机械法测量

    机械法测量直径是用外径千分尺和卡规测量直缝焊管的外径,这也是目前生产车间广泛应用的计量器具,可测量的大尺寸一般在500~2000mm之间。部分测量表式卡规可测量6000mm以上的大尺寸。机械法测量的测量误差的主要来源有量块误差、千分尺测量时测量头的偏移引起的误差、温度产的误差、千分尺受力变形引起的误差以及人为因素引起的误差等。该测量方法的效率低,信息反馈慢,不能实现100%的检测,也不能实现/在线,高速,多部位0的实时精确测量与数据自动存储及输出。