[发明专利]测量钢管管端噘嘴或管体外壁径向偏差的方法

说明书

本发明主要用于测量钢管的表面缺陷，具体涉及一种测量钢管管端噘嘴或管体外壁径向偏差的方法，在本方法中，提出了在钢管外壁以外的空间上建立参照圆，继而建立理想圆的概念，即理想圆轮廓线不与钢管外壁有实体上的接触，从而能够更加准确的测量出管端噘嘴尺寸或管体外壁径向偏差；同时本发明提出了将理想圆轮廓线标定为相对零点并以此为基础测量管端噘嘴尺寸或管体外壁径向偏差的方法，与常规测量方法相比，能够避免制作大量的理想圆标定模块，而且适用范围广，经济实用。

技术领域

本发明涉及一种测量钢管管端噘嘴或管体外壁径向偏差的方法，用于测量钢管的表面缺陷。

背景技术

焊缝噘嘴是输送管道用焊接钢管制造中普遍存在的一种几何缺陷，其严重程度取决于钢管制造技术工艺水平。当管道承受内压作用时，焊缝噘嘴会产生附加弯曲应力，附加弯曲应力和内压产生的薄膜应力叠加，在管道内表面噘嘴部位产生应力集中，从而导致管道承载能力下降，并增加应力腐蚀开裂敏感性，降低疲劳寿命。同时该缺陷的存在也不利于现场施工的管端对接，并有可能增加环焊缝对接的焊接缺陷。随着国内外对高压输送管道质量要求的提高，焊缝的噘嘴问题越来越为现场钢管对焊单位、钢管制造厂、业主及标准制定者所重视。

关于焊接钢管外表面轮廓的几何尺寸偏差(包括噘嘴)的指标要求，各标准制定方已经逐步加严要求。原美国石油学会标准APISpec5L2013版《管线钢管规范》(第45版)及我国GB/T9711-2017《石油天然气工业管线输送系统用钢管》等标准规定：在钢管成型或制造操作过程中造成的、钢管实际轮廓相对于钢管正常圆柱形轮廓的几何偏离(如噘嘴)，偏离值(测量偏差极点和钢管正常轮廓延伸部分之间的距离)超过3.2mm，应判为缺陷，并应按C.3.b)或C.3.c)的规定处置(也即切除存在缺陷的部分或整根拒收)。现美国石油学会标准APISpec5L2018版《管线钢管规范》(第46版)，将该要求进一步加严：当偏离值(测量偏差极点和钢管正常轮廓延伸部分之间的距离)超过0.005D(D为钢管直径)或其深度超过2mm(以较小的为准)，应判为缺陷，处置方法同上。

在公司新近执行的《青宁输气管道工程》中出现了新的加严规定：焊缝两侧各50mm弧长范围内局部区域与钢管理想圆的最大径向偏差不大于1.5mm。管端任意1/3弧长范围内局部区域与钢管理想圆的最大径向偏差不应大于2.5mm。这实际上将焊缝噘嘴从常规要求进行了加严，同时将噘嘴的概念延伸到管端的管体区域。可以看做是把“管端焊缝噘嘴”的测量区域进行了扩大，其目的是提高管端几何尺寸偏差要求，方便施工现场的管道对焊，提高施工效率，减少焊接缺陷，提高对焊质量。

如何对管端噘嘴进行测量，在相关标准中并未给出明确的测量方法和所采用的测量工具，已有文献对焊缝两侧各50mm弧长范围内局部区域范围内的噘嘴测量方法进行研究，但解决方案还是存在一定的问题。而对管端更大范围噘嘴测量的研究，如1/3弧长范围内的噘嘴，则未见文献表述。现就目前测量噘嘴的以下几种方法进行分析探讨：

(一)垂直轴线测量方法

目前的噘嘴测量方法一般都是针对“焊缝两侧各50mm弧长范围内”的噘嘴进行测量的，基本上分为垂直轴线测量法和水平测量法，其中垂直轴线测量法又分为模板法和测量工具法，水平测量法分为直尺测量法和测量工具法。对于“1/3弧长范围”的噘嘴测量目前仅见模板法。由于钢管(包括螺旋缝焊管和直缝焊管)通常采用钢管外径和周长作为生产和验收的依据，故噘嘴的测量宜在钢管外圆上进行。

1、现有垂直轴线模板法：