CN106111825A - 一种便携式钢管扩径装置及扩径方法 - Google Patents

Abstract

一种便携式钢管扩径装置及扩径方法，装置包括上连接块、上弧形板、上导柱、液压缸、下支撑柱、下连接块、下弧形板、小型液压站；上弧形板通过螺栓与上连接块连接，液压缸的一端连接上连接块，另一端通过螺纹连接下支撑柱，下支撑柱的另一端连接下连接块，下连接块通过螺栓连接下弧形板，上导柱的一端通过螺纹连接上连接块，上导柱的另一端与液压缸连接下支撑柱的一端滑动连接，在上导柱上安装有位移传感器，液压缸由小型液压站提供动力源。本发明通过匹配不同钢管规格对应的上、下弧形板及下支撑柱，在液压系统的作用下，根据位移传感器的信号反馈，对钢管管端进行精确扩径，结构简单，便于携带，适用于各种工况，节约成本。

Description

一种便携式钢管扩径装置及扩径方法

技术领域

本发明涉及钢管管端扩径及管端修复领域，尤其涉及一种便携式钢管扩径装置及扩径方法。

背景技术

在焊管输送管线施工时，为保证钢管管端焊接质量，所以对钢管管端两侧一定长度范围内的钢管直径误差及椭圆度有很高的要求，生产的钢管必须满足质量体系标准，而在钢管生产期间由于板材的机械特性及成型、焊接等的不确定因素，会出现钢管管端直径超差的现象，在此情况下就需要扩径机进行管端修复。

传统机械式扩径机是生产油气输送用管及桩管等焊管生产线上最重要的工艺设备之一，它通过油缸提供工作动力，在将单锥形扩头及多组膨胀块共同送入管端，通过拉杆的一端与锥形扩头连接并锁死，另一端与油缸连接，工作时在油缸不断加载的情况下，将单锥形扩头作用于楔形膨胀块上，钢管内部扩胀，满足钢管的径向扩张条件，使之消除钢管的成型压力和焊接应力，以达到钢管扩径的目的。而传统扩径机属大型设备，机组工艺复杂，体积很大，造价高，对企业有一定的负担，并且在施工现场出现管端变形等现象，如果将钢管返厂修复，则大大增加了费用。

发明内容

本发明的目的就是为解决现有技术存在的不足，提供一种便携式钢管扩径装置及扩径方法，通过匹配不同钢管规格对应的上、下弧形板及下支撑柱，在液压系统的作用下，根据位移传感器的信号反馈，以达到对钢管管端进行精确扩径的目的，装置结构简单，便于携带，适用于各种工况，节约了企业成本。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种便携式钢管扩径装置，包括上连接块、上弧形板、上导柱、液压缸、下支撑柱、下连接块、下弧形板、小型液压站；上弧形板通过螺栓与上连接块连接，液压缸的一端连接上连接块，另一端通过螺纹连接下支撑柱，下支撑柱的另一端连接下连接块，下连接块通过螺栓连接下弧形板，上导柱的一端通过螺纹连接上连接块，上导柱的另一端与液压缸连接下支撑柱的一端滑动连接，在上导柱上安装有位移传感器，液压缸由小型液压站提供动力源。

所述下支撑柱包括下支撑柱Ⅰ、下支撑柱Ⅱ，下支撑柱Ⅰ与下支撑柱Ⅱ通过螺纹连接，下支撑柱Ⅱ的另一端设有定位凸台。

在所述下连接块上设有定位凹槽，该凹槽与下支撑柱Ⅱ上的定位凸台相匹配。

所述小型液压站包括电机、定量泵、单向阀、溢流阀、换向阀、节流阀、伺服阀，电机驱动定量泵工作，定量泵通过液压油管路连接液压缸，在定量泵通往液压缸的液压油管路上依次安装有单向阀、溢流阀、换向阀、节流阀、伺服阀。

一种采用便携式钢管扩径装置对钢管进行扩径的方法，具体方法如下：

1)根据标准钢管直径尺寸加工上弧形板和下弧形板，上弧形板和下弧形板与上连接块和下连接块分别用沉头螺栓连接，以免刮伤钢管内壁；

2)根据标准钢管直径尺寸连接下支撑柱Ⅰ和下支撑柱Ⅱ，将连接好的下支撑柱与下连接块安装，将上导柱、液压缸与上连接块连接，再将下支撑柱与液压缸连接；

3)将组装好的钢管扩径装置放置于钢管的管端，启动小型液压站；

4)调整节流阀流量，使液压缸在工作期间缓慢行进，查看液压系统的系统压力，使其保持在9MPa-11MPa即可；

5)便携式钢管扩径装置在上导柱侧面装有位移传感器，根据钢管尺寸规格计算好位移量，位移传感器会随着上导柱的行程反馈给小型液压站中伺服阀一个信号，当位移传感器到达设定值时，液压系统站会停止液压缸前进；

6)测量钢管直径是否达到钢管规格尺寸，如果出现少量偏差则修定位移传感器设定值，直至管端直径达到标准要求。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)便携式钢管扩径装置属小型设备，设备购买资金远远小于传统机械式扩径机。

2)传统机械式扩径机根据不同规格管型需匹配大量胀紧块，而新型便携式钢管扩径机仅需少量标准规格的弧形板，节约了设备备件的投资；

3)本发明体积小，不占用大面积场地，便于移动携带，即可适用于生产单位，也适用于施工现场；

4)如果在钢管移动途中或着施工现场发现钢管管端有机械变形，可随时进行管端修复，避免了返厂修复所造成的费用。

附图说明

图1是本发明一种便携式钢管扩径装置的结构示意图；

图2是上弧形板与上连接块的连接结构示意图；

图3是图2的A向视图；

图4是下支撑柱Ⅰ的结构示意图；

图5是下支撑柱Ⅱ的结构示意图；

图6是下弧形板与下连接块的连接结构示意图；

图7是图6的B向视图；

图8是小型液压站的原理图。

图中：1-上弧形板、2-上导柱、3-液压缸、4-铜套、5-下支撑柱、5-1下支撑柱Ⅰ、5-2下支撑柱Ⅱ、5-2-1定位凸台、6-下连接块、6-1定位凹槽、7-上连接块、8-位移传感器、9-下弧形板、10-电机、11-定量泵、12-单向阀、13-抗震耐磨压力表、14-溢流阀、15-换向阀、16-节流阀、17-伺服阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进一步说明：

如图1-图8所示，一种便携式钢管扩径装置，包括上连接块7、上弧形板1、上导柱2、液压缸3、下支撑柱、下连接块6、下弧形板9、小型液压站；上弧形板1通过螺栓与上连接块7连接，液压缸3的一端连接上连接块7，另一端通过螺纹连接下支撑柱，下支撑柱的另一端连接下连接块6，下连接块6通过螺栓连接下弧形板9，上导柱2的一端通过螺纹连接上连接块7，上导柱2的另一端与液压缸3连接下支撑柱的一端滑动连接，在上导柱2上安装有位移传感器8，液压缸由小型液压站提供动力源。

上导柱2的上端设有外螺纹，液压缸3与上连接块7的连接端也设有外螺纹。上连接块7的底部设有上导柱连接螺纹孔和液压缸连接螺纹孔分别用于连接上导柱2和液压缸3。

在液压缸3与下支撑柱连接的一端，其四周均布有通孔，上导柱2穿接在通孔中与液压缸3滑动连接，上导柱2的下端设有大直径的堵头，起到限位的作用。在液压缸3与上导柱2连接的通孔中设有铜套，可以减少上导柱2的摩擦。上导柱2至少为两个，对称设置，可以保持扩径过程的压力稳定，使弧形板工作期间受力均匀

所述下支撑柱包括下支撑柱Ⅰ5-1、下支撑柱Ⅱ5-2，下支撑柱Ⅰ5-1与下支撑柱Ⅱ5-2通过螺纹连接，下支撑柱Ⅱ5-2的另一端设有定位凸台5-2-1。

下支撑柱Ⅰ5-1的一端设有外螺纹，用于连接液压缸3，另一端设有内螺纹，下支撑柱Ⅱ5-2的上端设置外螺纹。下支撑柱Ⅰ5-1可以准备多组不同长度的备用件，根据标准钢管的直径尺寸选择使用。

在所述下连接块6上设有定位凹槽6-1，该凹槽与下支撑柱Ⅱ5-2上的定位凸台5-2-1相匹配。

安装时，将下支撑柱Ⅱ5-2端部的的定位凸台5-2-1从下连接块6的侧面插入到定位凹槽6-1中，然后在下连接块6的侧面扣上压板，将压板通过螺栓与下连接块6固定连接。

见图8，所述小型液压站包括电机10、定量泵11、单向阀12、溢流阀14、换向阀15、节流阀16、伺服阀17，电机10驱动定量泵11工作，定量泵11通过液压油管路连接液压缸3，在定量泵11通往液压缸3的液压油管路上依次安装有单向阀12、溢流阀14、换向阀15、节流阀16、伺服阀17。在单向阀12与溢流阀14之间安装抗震耐磨压力表13。

小型液压站上安装的溢流阀14可以调节系统压力，节流阀16可以控制液压缸3进给速度，安装换向阀15以控制液压缸3前进或后退，伺服阀17可以满足位移传感器8的信号反馈，在上导柱2一侧加装位移传感器8，移传感器8可在液压缸3工作期间随着上导柱2同时行进，当位移传感器8行进至扩径所需标准尺寸时，位移传感器8提供给伺服阀17反馈信号，伺服阀17控制液压缸3停止前进，使便携式钢管扩径装置准确有效的完成扩径工作。

一种采用便携式钢管扩径装置对钢管进行扩径的方法，具体方法如下：

1)根据标准钢管直径尺寸加工上弧形板1和下弧形板9，上弧形板1和下弧形板9与上连接块7和下连接块6分别用沉头螺栓连接，以免刮伤钢管内壁；

上、下弧形板一般常用尺寸为也可以加大管型至根据标准规格准备出各种型号的上、下弧形板。使用时可以任意更换。

2)根据标准钢管直径尺寸连接下支撑柱Ⅰ5-1和下支撑柱Ⅱ5-2，将连接好的下支撑柱与下连接块6安装，将上导柱2、液压缸3与上连接块7连接，再将下支撑柱与液压缸3连接；

下支撑柱Ⅰ5-1和下支撑柱Ⅱ5-2设计为多组不同尺寸，可以根据管型自由搭配，用以满足钢管内径的常规扩径需要。

3)将组装好的钢管扩径装置放置于钢管的管端，启动小型液压站；

小型液压站为钢管扩径装置提供动力源，其工作原理为：电机10启动，电机10带动定量泵11工作，液压油从小型油箱流出，通过定量泵11出口单向阀12(单向阀12的作用是防止液压油回流损伤油泵)，流经溢流阀14(溢流阀14的作用是调整系统压力)，在抗震耐磨压力表13中可直接观察出液压系统的系统压力，通过换向阀15可改变液压缸3动作方向，本设计中采用两位式换向阀15，液压缸3返程靠上弧形板1自重。节流阀16的作用是调节液压缸3行走速度，最终油液流入液压缸3，实现扩径动作。

4)调整节流阀16流量，使液压缸3在工作期间缓慢行进，查看液压系统的系统压力，使其保持在9MPa-11MPa即可；

如果遇到钢管管径过小，壁厚过大的情况下，可适当加大系统压力，由于作用在钢管内壁上的扩张力为液压缸的工作压强×液压缸活塞的截面积，所以液压缸的工作压力不宜过大；

5)便携式钢管扩径装置在上导柱2侧面装有位移传感器8，根据钢管尺寸规格计算好位移量，位移传感器8会随着上导柱2的行程反馈给小型液压站中伺服阀17一个信号，当位移传感器8到达设定值时，液压系统会停止液压缸3前进；

6)测量钢管直径是否达到标准钢管规格尺寸，如果出现少量偏差则修定位移传感器8的设定值，直至管端直径达到标准要求。

7)旋转管体继续上述步骤5)、步骤6)中的操作，直到将整个钢管管端口径修复到标准尺寸。

在便携式钢管扩径装置完成扩径后，需检测核查钢管的管端直径及椭圆度，因为钢管管端扩径修复的目的最终是为了保证施工现场的钢管焊接质量，不同的质量体系有不同的标准，但每种质量体系标准中对钢管管端的要求都极为严格，所以在大规模扩径之前，一定要事先校准扩径设备，用以实现较高的成材率。

Claims (5)

1.一种便携式钢管扩径装置，其特征在于，包括上连接块、上弧形板、上导柱、液压缸、下支撑柱、下连接块、下弧形板、小型液压站；上弧形板通过螺栓与上连接块连接，液压缸的一端连接上连接块，另一端通过螺纹连接下支撑柱，下支撑柱的另一端连接下连接块，下连接块通过螺栓连接下弧形板，上导柱的一端通过螺纹连接上连接块，上导柱的另一端与液压缸连接下支撑柱的一端滑动连接，在上导柱上安装有位移传感器，液压缸由小型液压站提供动力源。

2.根据权利要求1所述的一种便携式钢管扩径装置，其特征在于，所述下支撑柱包括下支撑柱Ⅰ、下支撑柱Ⅱ，下支撑柱Ⅰ与下支撑柱Ⅱ通过螺纹连接，下支撑柱Ⅱ的另一端设有定位凸台。

3.根据权利要求1所述的一种便携式钢管扩径装置，其特征在于，在所述下连接块上设有定位凹槽，该凹槽与下支撑柱Ⅱ上的定位凸台相匹配。

4.根据权利要求1所述的一种便携式钢管扩径装置，其特征在于，所述小型液压站包括电机、定量泵、单向阀、溢流阀、换向阀、节流阀、伺服阀，电机驱动定量泵工作，定量泵通过液压油管路连接液压缸，在定量泵通往液压缸的液压油管路上依次安装有单向阀、溢流阀、换向阀、节流阀、伺服阀。

5.一种采用如权利要求1所述的便携式钢管扩径装置对钢管进行扩径的方法，其特征在于，具体方法如下：

1)根据标准钢管直径尺寸加工上弧形板和下弧形板，上弧形板和下弧形板与上连接块和下连接块分别用沉头螺栓连接，以免刮伤钢管内壁；

2)根据标准钢管直径尺寸连接下支撑柱Ⅰ和下支撑柱Ⅱ，将连接好的下支撑柱与下连接块安装，将上导柱、液压缸与上连接块连接，再将下支撑柱与液压缸连接；

3)将组装好的钢管扩径装置放置于钢管的管端，启动小型液压站；

4)调整节流阀流量，使液压缸在工作期间缓慢行进，查看液压系统的系统压力，使其保持在9MPa-11MPa即可；

5)便携式钢管扩径装置在上导柱侧面装有位移传感器，根据钢管尺寸规格计算好位移量，位移传感器会随着上导柱的行程反馈给小型液压站中伺服阀一个信号，当位移传感器到达设定值时，液压系统会停止液压缸前进；

6)测量钢管直径是否达到钢管规格尺寸，如果出现少量偏差则修定位移传感器设定值，直至管端直径达到标准要求。