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1、焊管∀第27卷第4期∀2004年7月∀19∀大口径油气输送钢管管径测试技术的探讨李云龙袁鹏斌李京川田育洲孙治家(中国石油天然气集团公司管材研究所)摘要对目前大口径钢管管径的测试控制技术现状进行了分析,认为目前管径的测试控制技术已难以满足钢管生产时对管径测控以及管道施工现场的需要;并通过大口径油气输送管管径光电智能测控系统的研究课题实验的有益探索,试图将先进的光电技术、计算机技术应用于管径的测控领域。通过实验研究,认为通过先进的光电技术与计算机技术的有机结合,可以实现在线、非接
2、触、高速度、多部位的实时精确测量与数据存储及自动输出,并指出将测试技术与钢管生产的控制技术结合起来做到真正地实时测控是下一步的研究方向。关键词大直径钢管测试光电智能系统研究1测试技术的现状入建设的陕京二线天然气输送管道项目,其管径与西气东输管径相同为1016mm。目前在建的1.1周长法测量直径的分析多条油气输送管线,其管径也多在508mm以上。长期以来,人们一直习惯于将直径大于508同时随着管道现场焊接施工技术的不断进步,半mm的钢管统称为大口径钢管,美国API石油学会自动、全自
3、动焊接技术的不断应用,都使得对管径的标准API5L中规定对于直径大于508mm的的要求越来越严格,特别是对管端,不但要求钢管钢管可以采用周长法间接测量其直径。笔者认的外径,同时对其椭圆度的要求也极为严格。如为这是由于在生产检验时,大口径钢管的直径测西气东输管道工程钢管技术规范中要求的管体外量较为困难,受测试技术限制而采用的一种变通径公差:-0.15%D~+0.5%D,椭圆度!1.2%;方法。实际上,周长法测量的结果是钢管的平均管端外径公差:-0.5~+2.0mm,椭圆度!0.外径,对于钢管的椭
4、圆度等根本无法测试和控制,6%。而近期的陕京二线管道工程对管径的要生产实际中,由于生产厂在生产检验时采用周长求也是一样的。海底管道用钢管对钢管外径的要法,而施工单位采用机械测试方法引发的质量异求则更为严格。议时有发生。为此,笔者建议随着测试技术的不综上所述,目前管径的测试技术无论是周长断发展,周长法测径应当取消。法或机械法对于大口径钢管外径的检测和控制都1.2机械法测量直径的分析存在着不足之处。机械法测量直径相对于周长法而言,可以直接测试钢管的直径,而且测试精度较高,操作简2大口径油气输送
5、钢管管径光电智能测便,是目前广泛使用的方法。缺点是受人为因素试方法及系统的研究影响,效率较低,信息反馈慢,不能实现100%的检测,也不能实现在线、非接触、高速度、多部位2.1测试方法和测试系统的工作原理的实时精确测量与数据自动存储及输出。2.1.1测试方法目前国内外管道建设的趋势是大口径、厚为了适应钢管生产线生产的实际情况,所设壁、高钢级,随着西气东输管道的顺利建成,国内计的测试设备以不影响钢管连续生产为前提。能大口径的管道发展趋势也越来越明显,如近期投实现自动非接触测量钢管不同部位的外
6、径、椭圆∀20∀焊管2004年7月度的测试方法的方案有多种,现归纳出两种方案:以标准长为基线长度,变化部分由线阵CCD测方案一:采用四路CCD管径自动测试系统同量,总长度表示式为:L=A(基准长)+B(线阵时测出互相垂直的两直径并计算出椭圆度。此方CCD测量的尺寸)。法测得的是钢管定点部位的直径,数据量不够充分,但所测量尺寸精度高,误差小于0.02mm,获得一组数据的时间小于20s。方案二:采用两路或四路CCD管径测试系统,使测试系统与钢管做相对圆周运动
7、,按设定的圆周分度间隔,依次采集数据,通过此方法可测得按圆周角(180#)分布直径或椭圆度的大小。此方案测得的数据完整,但由于增加了运动机构,故增加了结构误差、运动配合误差。而这些误差可通过装调校准、计算机补偿等措施得到修正,测试总误差仍小于0.1mm,获得一组数据所需的时间小于30s。2.1.2系统工作原理及基本构成上述方案均可根据用户的需求及现场的安装图2四路CCD直径传感系统布局联线图条件而定。下面以方案一为例说明系统的工作原理及基本构成。由于被测尺寸是以CCD的单像素为分辨单(1)四
8、路CCD管径自动测试系统的基本功能元,而单像元的尺寸为3m∃3m,因而测试中结构见图1。获得的数据信息可按照在钢管上的的最小取值单位应为3m,如果采用边缘识别与定位标记进行记录,并可反馈给钢管生产线调型取值数据处理,使取值精度可提高到1m。由此控制系统,对制造参数进行修正。管径的定位标可以看出,取值精度以单像元为单位是能够满足记记录也可随钢管出厂,向用户提供。施工现场生产实际中的需要。在进行现场焊接组对时,可以以此作为依据。图中的智能模块是以嵌入式计算机为基础(2)系统的基本工作原理是用
