CN108278960A - 一种钢管端部直度测量仪及该测量仪的测量方法 - Google Patents

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韩华刚
祝光辉
杨红兵
卫栋
闫凯
田新新
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BEIJING LONGSHENG TAIKE OIL PIPE TECHNOLOGY Co Ltd
Petrochina Co Ltd Changqing Oilfield Suligan South Branch
CNPC Tubular Goods Research Institute
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BEIJING LONGSHENG TAIKE OIL PIPE TECHNOLOGY Co Ltd
Petrochina Co Ltd Changqing Oilfield Suligan South Branch
CNPC Tubular Goods Research Institute
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Abstract

本发明涉及一种钢管端部直度测量仪及该测量仪的测量方法，解决现有钢管管端直度测量方式测量成本较高、测量准确度较低等问题。该测量仪包括尺身、第一开关磁性表座、第二开关磁性表座、微动装置和百分表；尺身的横截面为T型，且横截面面积从安装端到测量端逐渐缩小；第一开关磁性表座、第二开关磁性表座依次固定设置在尺身的安装端，下端设有与钢管表面相匹配的锥面；微动装置安装在尺身的测量端，包括微分筒、固定套筒、锁紧机构、伸缩杆，固定套筒通过锁紧机构安装在尺身的测量端，伸缩杆通过支撑杆与百分表连接。同时，本发明还提供一种基于上述钢管端部直度测量仪的测量方法。

Description

一种钢管端部直度测量仪及该测量仪的测量方法
技术领域
本发明涉及钢管几何尺寸测量领域，具体涉及一种钢管端部直度测量仪及该测量仪的测量方法。
背景技术
钢管管端直度是钢管的重要性能参数，尤其是石油天然气行业领域的油套管，钢管在轧制、热处理、矫直等生产过程中均有可能产生弯曲变形，而端部弯曲度严重影响管端螺纹的加工质量和合格率。
美国石油学会(API)标准《石油天然气工业—油气井套管和油管用钢管》(第9版)关于钢管端部直度有着明确要求：如图1所示，在距钢管1端部1.5m范围内(图中AB)偏离距离应不超过3.18mm，并且对测量方法提出了明确要求，即：“使用至少1.8m长的直尺进行测量，直尺至少有0.3m应与弯垂端范围以外的产品表面接触，也可用等效方法进行测量。”
目前普遍采用人工测量方式测量钢管管端直度，具体为采用普通直度尺进行直接测量，如图2所示，测量时，先将普通直尺3平放在钢管1端部，一个测量人员用手按住直尺的B点和C点，保证直尺的BC段与钢管表面良好接触，另一个测量人员用塞尺测量钢管端部A点与直尺之间的缝隙，多次测量得到的缝隙最大值即为钢管的管端直度d；但是此种方式存在以下问题，主要有：(1)测量时需要人员较多，至少2人，测量成本较高；(2)由于为了保证其刚度，直尺较为笨重，测量时较难保证直尺BC段与钢管表面接触，严重影响测量准确度。
发明内容
本发明的目的是解决现有钢管管端直度测量方式测量成本较高、测量准确度较低等问题，提供一种钢管端部直度测量仪，该测量仪操作简单，使用方便，降低工作强度，能够准确有效的测量钢管管端直度。
本发明解决上述问题的技术方案是，
一种钢管端部直度测量仪，包括尺身、第一开关磁性表座、第二开关磁性表座、微动装置和百分表；所述尺身的横截面为T型，且横截面面积从安装端到测量端逐渐缩小；所述第一开关磁性表座、第二开关磁性表座依次固定设置在尺身的安装端，下端设有与钢管表面相匹配的锥面；所述微动装置安装在尺身的测量端，包括微分筒、固定套筒、锁紧机构、伸缩杆，所述固定套筒通过锁紧机构安装在尺身的测量端，所述伸缩杆通过支撑杆与百分表连接。
进一步地，所述尺身的竖直段设有减重孔。
进一步地，所述百分表的测头为球形。
进一步地，所述第一开关磁性表座和第二开关磁性表座的安装间距为0.3m。
进一步地，所述尺身采用轻质铝合金材质制成。
进一步地，所述百分表测头与第一开关磁性表座的轴向距离为1.5m。
进一步地，所述尺身通过螺纹安装连接第一开关磁性表座和第二开关磁性表座。
同时，本发明还提供一种基于上述钢管端部直度测量仪的测量方法，包括以下步骤：
1)根据被测钢管外径计算补偿位移，补偿位移计算公式为：Δd＝r×sin(θ/2)-d0，式中r为被测钢管半径，θ是由开关磁性表座所决定的常数，d0是开关磁性表座和百分表所决定的常数，然后通过调节微动装置带动百分表移动Δd，对百分表进行零位调整，通过锁紧机构锁定微动装置；
2)测量仪水平放置在被测钢管端部，使测头处于管端位置，旋转磁性开关，第一开关磁性表座和第二开关磁性表座通过磁力吸附在钢管表面；
3)读取百分表的数值，获取该位置的端部直度值；
4)反方向旋转磁性开关，第一开关磁性表座和第二开关磁性表座对被测钢管的磁力消失，取下直度测量仪，该位置管端直度测量完成；
5)将钢管旋转一定角度，重复以上测量步骤，多次测量的最大值即为钢管端部的直度。
本发明的有益效果为：
1.本发明测量仪能够通过两个开关磁性表座在不持续施加外力的情况下，使直度测量仪有0.3m与钢管弯垂范围以外保持平行，提高测量准确度。
2.本发明利用安装在测量仪端部的百分表测量管端直度，相对传统的塞尺，不仅提高测量精度，也方便读取数值。
3.本发明测量仪尺身采用T型结构，并利用等强度设计原则，在保证尺身4强度的前提下，减轻了尺身重量。
4.本发明测量仪百分表可通过微动装置上下调整位置，进行零位调节或补偿。
附图说明
图1为现有API标准规定的端部直度测量示意图；
图2为现有普通直尺的管端直度测量图；
图3为本发明钢管端部直度测量仪的结构图；
图4为图3的右视图；
图5为本发明钢管端部直度测量仪的局部结构图。
附图标记：1-钢管；3-普通直尺；4-尺身；51-第一开关磁性表座，52-第二开关磁性表座；6-磁性开关；7-微动装置；8-百分表；9-微分筒；10-固定套筒；11-锁紧机构；12-伸缩杆；13-支撑杆；14-测头。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：
如图3、图4、图5所示的一种钢管端部直度测量仪，包括尺身4、第一开关磁性表座51、第二开关磁性表座52、微动装置7和百分表8；尺身4的横截面为T型，且横截面面积从安装端到测量端逐渐缩小；第一开关磁性表座51、第二开关磁性表座52依次固定设置在尺身4的安装端，下端设有与钢管表面相匹配的锥面；微动装置7安装在尺身4的测量端，具体可以采用千分尺，其包括微分筒9、固定套筒10、锁紧机构11、伸缩杆12；固定套筒10通过锁紧机构11安装在尺身4的测量端，微动装置7的伸缩杆12通过支撑杆13与百分表8连接，用于微调百分表8的高度；调整微动装置7时，伸缩杆12通过支撑杆13带动百分表8上下移动。
尺身4采用轻质铝合金材质和T型结构以提高刚度，并利用等强度设计原则，尺身4的竖直段设有减重孔，减轻尺身4悬臂部分的重量，第一开关磁性表座51和第二开关磁性表座52的安装间距为0.3m，尺身4通过螺纹安装连接第一开关磁性表座51和第二开关磁性表座52，百分表8的测头14为球形，百分表8测头14与较近开关磁性表座的距离为1.5m，以符合API标准对管端直度的测量要求。
同时，本发明还提供一种基于上述钢管端部直度测量仪的测量方法，包括以下步骤：
1)由于开关磁性表座与被测钢管接触面为锥面，测量不同外径的钢管时，尺身4与钢管的垂直距离有一定差异，因此，测量时需要根据被测钢管外径计算补偿位移Δd；
根据图4中几何关系，可推算出Δd计算公式为：Δd＝r×sin(θ/2)-d0，式中r为被测钢管半径，θ是由开关磁性表座所决定的常数，d0是开关磁性表座和百分表所决定的常数，然后通过调节微动装置7带动百分表8移动Δd，对百分表8进行零位调整，然后通过锁紧机构11，锁定微动装置7；
2)测量时，将测量仪水平放置在被测钢管端部，使测头14处于管端位置，旋转磁性开关6，使第一开关磁性表座51和第二开关磁性表座52通过磁力吸附在钢管表面，此时测量仪通过磁力固定在钢管上，无需测量人员用人力固定；
3)测量人员通过读取百分表8的数值，获取该位置的端部直度值；
4)反方向旋转磁性开关6，使第一开关磁性表座51和第二开关磁性表座52对被测钢管的磁力消失，并取下直度测量仪，该位置管端直度测量完成；
5)将钢管旋转一定角度，重复之前测量步骤，多次测量的最大值即为钢管端部的直度。

Claims (8)

1.一种钢管端部直度测量仪，其特征在于：包括尺身(4)、第一开关磁性表座(51)、第二开关磁性表座(52)、微动装置(7)和百分表(8)；
所述尺身(4)的横截面为T型，且横截面面积从安装端到测量端逐渐缩小；
所述第一开关磁性表座(51)、第二开关磁性表座(52)依次固定设置在尺身(4)的安装端，下端设有与钢管表面相匹配的锥面；
所述微动装置(7)安装在尺身(4)的测量端，包括微分筒(9)、固定套筒(10)、锁紧机构(11)、伸缩杆(12)，所述固定套筒(10)通过锁紧机构(11)安装在尺身(4)的测量端，所述伸缩杆(12)通过支撑杆(13)与百分表(8)连接。
2.根据权利要求1所述的钢管端部直度测量仪，其特征在于：所述尺身(4)的竖直段设有减重孔。
3.根据权利要求2所述的钢管端部直度测量仪，其特征在于：所述百分表的测头(14)为球形。
4.根据权利要求1或2或3所述的钢管端部直度测量仪，其特征在于：所述第一开关磁性表座(51)和第二开关磁性表座(52)的安装间距为0.3m。
5.根据权利要求4所述的钢管端部直度测量仪，其特征在于：所述尺身(4)采用轻质铝合金材质制成。
6.根据权利要求5所述的钢管端部直度测量仪，其特征在于：所述百分表测头(14)与第一开关磁性表座(51)的轴向距离为1.5m。
7.根据权利要求6所述的钢管端部直度测量仪，其特征在于：所述尺身(4)通过螺纹安装连接第一开关磁性表座(51)和第二开关磁性表座(52)。
8.一种基于权利要求1至7任一所述钢管端部直度测量仪的测量方法，包括以下步骤：
1)根据被测钢管外径计算补偿位移，补偿位移计算公式为：Δd＝r×sin(θ/2)-d0，式中r为被测钢管半径，θ是由开关磁性表座所决定的常数，d0是开关磁性表座和百分表所决定的常数，然后通过调节微动装置带动百分表移动Δd，对百分表进行零位调整，通过锁紧机构锁定微动装置；
2)测量仪水平放置在被测钢管端部，使测头处于管端位置，旋转磁性开关，第一开关磁性表座和第二开关磁性表座通过磁力吸附在钢管表面；
3)读取百分表的数值，获取该位置的端部直度值；
4)反方向旋转磁性开关，第一开关磁性表座和第二开关磁性表座对被测钢管的磁力消失，取下直度测量仪，该位置管端直度测量完成；
5)将钢管旋转一定角度，重复以上测量步骤，多次测量的最大值即为钢管端部的直度。
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