鋼管管端壁厚內(nèi)外徑及壁厚測量設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用

來源：盛泰鋼管時(shí)間：2022-06-14

摘要：本文主要介紹了鋼管端內(nèi)徑、外徑、不圓度、壁厚檢測壁厚檢測的設(shè)備。

關(guān)鍵詞:鋼管；測厚儀；內(nèi)外徑；

引言

目前，鋼管作為一種多功能經(jīng)濟(jì)截面鋼，在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部分得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在鋼管生產(chǎn)中，隨著國內(nèi)外管道建設(shè)大口徑、厚壁、高鋼級的趨勢，大口徑鋼管的生產(chǎn)比例越來越大。大口徑鋼管端的直徑、不圓度和壁厚作為鋼管端的重要參數(shù)指標(biāo)，對保證管道施工進(jìn)度和質(zhì)量具有重要意義。

隨著管道現(xiàn)場焊接施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，對鋼管直徑的要求也在不斷提高，特別是對管道端，其內(nèi)外直徑和管道端不圓度的要求非常嚴(yán)格。管道端的質(zhì)量與兩根鋼管之間的成功連接和管道的安全性能有關(guān)，壓力大，容易發(fā)生泄漏、爆炸等事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。由于生產(chǎn)工藝的限制，仍存在內(nèi)外徑不合格的鋼管。為篩選合格鋼管，嚴(yán)格監(jiān)測大口徑鋼管的生產(chǎn)質(zhì)量，有必要檢測大口徑鋼管端的內(nèi)徑、外徑、不圓度和壁厚。

人工測量數(shù)據(jù)少，測量不夠準(zhǔn)確。因此，自動(dòng)在線測量管端尺寸的測量儀可以測量鋼管端的內(nèi)徑、外徑、不圓度、壁厚等信息。保證鋼管端的質(zhì)量。

1、工作原理

激光測厚儀由上下對射激光測頭組成，其基本測量原理如圖3所示。激光測頭1和激光測頭2具有固定間距A相對布置，工作時(shí)激光測頭1發(fā)射一束激光照射被測物體的下表面，下表面光斑的漫反射光返回激光測頭1C-MOS在芯片上，通過對C-MOS分析和計(jì)算芯片上光斑的位置，可以得到激光測量頭1到被測物體下表面的實(shí)際距離B1；同樣，激光測頭2與被測物上表面的距離也可以得到B2.兩個(gè)測頭之間的間距A將兩個(gè)測頭與被測物上下表面的距離減去B1、B2.以得到被測物體的厚度H。

激光三角測量精度高，分辨率高，但探測范圍有限，結(jié)果為相對位移變化。為了獲得絕對距離，需要校準(zhǔn)結(jié)果。

2、系統(tǒng)構(gòu)成

管端激光測厚儀由壁厚測量裝置、主控柜(內(nèi)控電路、通信設(shè)備、工控機(jī))、液晶顯示器、聲光報(bào)警裝置組成，LED由顯示屏等組成。

管端激光測厚儀系統(tǒng)利用旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)激光位移傳感器沿管端旋轉(zhuǎn)，測量整個(gè)圓周截面的內(nèi)徑和外徑及壁厚的尺寸，適應(yīng)不同尺寸鋼管管端檢測的需要。并配合升降臺對探頭位置進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同尺寸鋼管管端檢測的需要，同時(shí)測頭之間的距離可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同壁厚的鋼管管端的檢測。此裝置的主要誤差是由旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動(dòng)的中軸線和鋼管的中軸線不能完全重合引入的，即測距探頭旋轉(zhuǎn)時(shí)圍繞的中軸線不同于待測鋼管的中軸線，但這種誤差可以利用數(shù)據(jù)處理算法來消除。

壁厚測量裝置主要由座椅、滑動(dòng)平臺、電梯板、主軸箱、主軸、測量頭支架和激光測量頭組成。座椅配有導(dǎo)軌和絲杠，可通過行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)滑板移動(dòng)，將激光測量頭伸入或拔出測量鋼管。滑板配有導(dǎo)軌和絲杠。手動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠可使電梯板驅(qū)動(dòng)測量頭上下移動(dòng)，調(diào)整主軸和測量頭支架的中心高度。調(diào)整時(shí)，主軸中心高度與鋼管中心高度一致。兩組測量頭支架為180°與主軸對稱分布相比，主軸在測量為180°整個(gè)圓周的厚度尺寸可以通過正反交替旋轉(zhuǎn)來測量。

在鋼管生產(chǎn)過程中，經(jīng)常切換管徑型號。為了方便不同管徑鋼管的自動(dòng)測量，在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)面上安裝了調(diào)整螺釘，以調(diào)整測量頭之間的距離。鋼管固定在支架上。當(dāng)管徑不同時(shí)，除了旋轉(zhuǎn)半徑的變化外，鋼管中軸的中心高度也不同，因此增加了基礎(chǔ)升降臺來調(diào)整轉(zhuǎn)盤中軸的高度，以確保轉(zhuǎn)盤中軸與鋼管中軸基本一致。

底座上的大型移動(dòng)平臺驅(qū)動(dòng)管端激光測厚儀的整體前后移動(dòng)。測量管端截面與鋼管端面的距離可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，整體向后移動(dòng)，使探頭遠(yuǎn)離鋼管，方便鋼管移動(dòng)到生產(chǎn)線的下一站。

管端激光測厚儀的主軸轉(zhuǎn)速為30 r/min，行走速度分為兩種，一種是快速進(jìn)退速度為80mm/s，二是檢測時(shí)行走速度25mm/s。可以定制這些數(shù)據(jù)。

3、生產(chǎn)線配套輔機(jī)

管端激光測厚儀安裝在生產(chǎn)線上時(shí)，需要安裝一定的輔助設(shè)備。當(dāng)鋼管端測量系統(tǒng)在生產(chǎn)線上工作時(shí)，需要確保鋼管的軸位固定，以確保鋼管在激光位移傳感器和管端對齊的工作范圍內(nèi)。由于一根鋼管有兩個(gè)管端需要測量，因此需要同時(shí)安裝兩個(gè)測量系統(tǒng)。為了配合生產(chǎn)線，需要安裝一定的輔助設(shè)備。

結(jié)語

管端激光測厚儀是專為鋼管管端檢測研發(fā)的產(chǎn)品，對管端尺寸進(jìn)行精確測量，可檢測距管端50～500mm范圍內(nèi)的尺寸在檢測到合格位置后停止，鋼管外表面的寬度約為2mm，長度約50mm切割后的鋼管質(zhì)量在國家標(biāo)準(zhǔn)公差范圍內(nèi)，現(xiàn)場人員應(yīng)決定是否放行超出設(shè)定范圍的鋼管報(bào)警提示。

管端激光測厚儀采用鋼管端監(jiān)測和標(biāo)記設(shè)備，可有效檢測鋼管端內(nèi)徑、外徑、不圓度，即壁厚尺寸，自動(dòng)報(bào)警，可有效實(shí)現(xiàn)高精度尺寸檢測，嚴(yán)格檢查鋼管端質(zhì)量。

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