[發明專利]試驗管中部2D長度橫截面的轉角測量裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201110382121.3
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102506804A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 陳宏遠;李彥峰;吉玲康;鄒海萍;馮耀榮;左水利;黃呈帥;楊勇鳴;王海濤
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所;中國重型機械研究院有限公司
• 主分類號: G01B21/22
• 分類號: G01B21/22
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 劉映東

技術領域

本發明涉及一種鋼管試驗用測量裝置及測量方法，特別涉及試驗管中部2D長度橫截面的轉角測量裝置及其測量方法。

背景技術

在鋼管管彎曲變形試驗中，試驗管直徑、壁厚變化范圍很大，為了使試驗結果具有可比性，多年的研究結論證明，評價試驗管抗彎曲能力的重要指標為：試驗管中部2倍直徑長度所在橫截面的轉角大小，即橫截面轉角是評價試驗管抗彎曲變形能力的重要依據。

但是，由于試驗管在彎曲變形過程中，不僅有彎曲變形，而且在水平面內有平面運動，故很難找到測量橫截面轉角的測量基準，沒有測量基準作參考，轉角測量就無法實施。

目前國內尚無鋼管管彎曲大變形試驗系統，針對對試驗管中部2D長度橫截面的轉角測量更是缺乏經驗。國外也無相關經驗，橫截面轉角測量也是亟待解決的難題。

發明內容

為了解決現有技術中針對試驗管彎曲變形試驗時中部2D長度橫截面的轉角測量，由于缺少合適的測量裝置，而導致的測量不準確或測量無法實施的問題，本發明實施例提供了一種試驗管中部2D長度橫截面的轉角測量裝置及其測量方法，所述方法需要具備測量簡便的優點，所述測量裝置需要具備測量模型簡單、測量成本低及安裝方便的優點，并且所述測量方法及測量裝置均應適用于不同直徑、壁厚的高壓、高鋼級鋼管管的測量，所述技術方案如下：

一種試驗管中部2D長度橫截面的轉角測量裝置，所述測量裝置包括支撐件、第一至第三傳感器安裝板、第一至第二位移傳感器、控制系統及計算機數據采集與分析系統，

所述支撐件的一端沿其徑向插接著第一傳感器安裝板，所述第一位移傳感器安裝板與所述支撐件形成第一測量臂；

所述支撐件的另一端沿其徑向插接著所述第二傳感器安裝板及所述第三傳感器安裝板，所述第二傳感器安裝2、所述第三傳感器安裝板及所述支撐件形成第二測量臂；

其中，所述第一測量臂與第二測量臂之間的距離為所述試驗管中部2D長度；

所述第二傳感器安裝板2及所述第三傳感器安裝板之間形成間隙，所述間隙內安裝著所述第一位移傳感器和所述第二位移傳感器，且所述第一位移傳感器和所述第二位移傳感器對稱布置在所述支撐件的兩側；

所述第一位移傳感器和所述第二位移傳感器分別與所述控制系統相連，并通過所述控制系統控制動作，所述控制系統于所述計算機數據采集與分析系統相連，通過所述第一位移傳感器和所述第二位移傳感器測量所述支撐件的位移量并發出電信號，所述電信號經所述控制系統傳送給所述計算機數據采集與分析系統，由于所述計算機數據采集與分析系統進行記錄、處理、分析及輸出打印，得到所述試驗管中部2D長度橫截面的轉角值。

具體地，作為優選，所述第一位移傳感器和所述第二位移傳感器均為拉線式位移傳感器。

本發明實施例還提供了一種用于所述試驗管中部2D長度橫截面的轉角測量裝置的測量方法，所述測量方法按照如下步驟操作：

步驟1，按試驗要求制備試驗管，

具體將制備好的試驗管和連接法蘭進行用焊接連接，對焊接好的試驗管進行無損探傷檢查，合格后，進行靜水壓試驗，檢驗合格后，進行下一操作；

步驟2，將所述試驗管安裝到試驗加載系統，

具體吊裝所述試驗管到試驗機械加載系統上，調整安裝精度，定位后把緊高強度螺栓組；

步驟3，在所述試驗管上安裝所述轉角測量裝置，

具體將所述轉角測量裝置固定安裝在所述試驗管上，使所述轉角測量裝置中的所述支撐件的中心線與所述試驗管的中線線保持平行，并使所述轉角測量裝置中的第一測量臂及第二測量臂對準所述試驗管中部2D長度；

步驟4，按所述試驗管彎曲試驗要求加載進行試驗，隨所述試驗管的彎曲變形，所述第一及第二測量臂也隨截面發生轉動，所述第一和第二位移傳感器因位移改變而發出電信號，電信號經所述控制系統后輸出到所述計算機數據采集與分析系統，所述計算機數據采集與分析系統按要求進行記錄、處理、分析及輸出打印，最終得到所述試驗管中部2D長度橫截面的轉角值。

更具體地，所述步驟4中的所述試驗管中部2D長度橫截面的轉角值，具體按照下述公式計算，

A(t)＝Sin^-1({[L1(t)-L1(0)]/2-[L2(t)-L2(0)]/2}/L0)，其中，第一位移傳感器對應第一測點，第二位移傳感器對應第二測點，

L0表示第二測量臂上第一測點與第二測點之間的距離；

L1(0)表示試驗管在未發生彎曲前，所述兩個測量臂上相對應第一測點之間的距離；