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专利名称：有助于管子的可通过性的生产检验的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及有助于管子例如石油用管子的生产检验。
背景技术：
迄今为止，无缝钢管尤其用于石油钻探或开采的应用。这些管子单管长约10米， 彼此连接以形成大长度的管道。其区别在于其连接特性及其外径。但是，应用时，也必须测定管子的畅通内径。畅通内径在端部接头处往往较�。�端部接头附接在粗制管上。管子的制造要符合不同的检验标准。检验标准之一是在管子内通入一个称为“穿孔器”的校准体，例如具有确定直径和长度的柱体。这种检验可在管子的整个长度上进行，或者仅在其端部处进行，在端部处通过可能比较难。在石油领域，校准体的几何形状和其它检验条件在API 5 CT/IS011950标准中予以规定。实际上，这带来不同的困难，必须配置多个具有不同特性的校准体，以覆盖一管子范围，直至控制校准体不会卡在管子内的危险。本发明旨在改进这种情形。

发明内容
首先，本发明提出一种有助于生产中的钢制的管子的检验的方法，其特征在于，其包括以下步骤a.采集测量数据，所述测量数据表示从外部对钢制的管子的几何形状进行的物理测量，b.根据这些测量数据产生转换的测量数据，以在所述管子的纵向区域上形成所述管子的内壁的像素三维图像，所述三维图像与选用的坐标系相关联，所述坐标系具有相对于所述管子标示的原点和轴线，c.准备表示校准体的整体几何形状的外形尺寸数据，这些外形尺寸数据能应用于所述选用的坐标系中，d.考虑所述管子的第一管段，对于所述第一管段能利用转换的测量数据；并且，根据这些转换的测量数据和外形尺寸数据，确定表示所述校准体在所述管子的该管段内的通过边界的临界量，e.对于搭叠地相互错开的其它管段，有选择地重复操作步骤d，以及f.根据在步骤d和e获得的临界量以及相继管段的相对位置，建立用所述校准体对所述管子的所述纵向区域的可通过性的判断。根据所述方法的一个特定方面，所述测量数据包括与所述管子的外周边相关的测量及与其壁厚相关的测量，所述测量在其运动包括纵向平移的管子上进行。根据该方法的其它特定的方面，其可以被结合·与所述管子的外周边相关的测量通过激光传感器进行，而与其壁厚相关的测量通过超声波传感器进行，所述超声波传感器由液体传导介质连接于所述管子。
·所述超声波传感器浮式安装，以保持与管子配合，其特征在于，配置用于测量所述激光传感器相对于所述超声波传感器的相对位置的测量系统。·与所述管子的外周边相关的测量及与其壁厚相关的测量通过超声波传感器同时进行，所述超声波传感器与由管子穿过的水箱配合。·在步骤C，所述外形尺寸数据包括所述校准体的整个外径。·步骤d包括以下子步骤dl.确定在所述管段内内切的圆柱体，以及d2.确定用作临界量的在内切的圆柱体的直径与所述校准体的整个直径之间的偏
差。 ·对于每对邻接的管段，步骤e包括根据所述临界量、两个管段的轴线之间的角偏差、以及所述校准体的至少一个纵向尺寸，确定从一个管段到下一个管段通过的可能性。·设置一个管段一个管段地确定在所述管子的内表面内内切的具有平直母线的形状；以及，检验所述校准体在每个涉及的管段的具有平直母线的形状中通过的情况。本发明还提出一种有助于生产中钢制的管子的尺寸的检验的装置，其包括一至少一个测量站，其用于采集测量数据，所述测量数据表示从外部对钢制的管子的几何形状进行的物理测量，以及一一个信息处理系统，其能够·存储表示校准体的整体几何形状的外形尺寸数据，这些外形尺寸数据能应用于选用的坐标系中，·根据所述测量数据，产生转换的测量数据，以形成搭叠地相互错开的至少两个管段的像素三维图像，该三维图像与选用的坐标系相关联，所述坐标系具有相对于所述管子标示的原点和轴线， 对于每个管段，根据其转换的测量数据和所述外形尺寸数据，确定表示所述校准体在该管段内的通过边界的临界量，以及·根据所述临界量和管段的相对位置，建立用所述校准体对所述管段的可通过性的判断。根据本发明的一特定方面，所述测量数据包括与所述管子的外周边相关的测量及与其壁厚相关的测量，所述测量在其运动包括纵向平移的管子上进行。根据本发明的其它特定方面，其可以被结合·所述装置包括激光测量站和超声波传感器站，所述激光测量站用于与所述管子的外周边相关的测量，所述超声波传感器站由液体传导介质连接于所述管子，用于与所述管子的壁厚相关的测量。·所述超声波传感器浮式安装，以保持与所述管子配合，其特征在于，还配置用于测量激光传感器与所述超声波传感器的相对位置的测量系统。·与所述管子的外周边相关的测量及与其壁厚相关的测量由一个具有超声波传感器的测量站同时进行，所述超声波传感器与由所述管子穿过的水箱配合。·所述外形尺寸数据包括所述校准体的整个外径。·所述临界量的确定包括确定在所述管段内内切的圆柱体、以及确定用作临界量的在内切的圆柱体的直径和所述校准体的整个直径之间的偏差。
对于一对邻接的管段，所述判断的建立包括根据所述临界量、两个管段的轴线之间的角偏差、以及所述校准体的至少一个纵向尺寸，确定从一个管段到下一个管段通过的可能性。·设置一个管段一个管段地确定在所述管子的内表面内内切的具有平直母线的形状，以及检验所述校准体是否在每个涉及的管段的具有平直母线的形状中通过。


借助于下面的说明和附图，本发明的其它特征和优点将得到更好的理解，在附图中图I是钢管生产方式的总原理流程图；图2是根据第一实施方式的管子检验设备的原理示意图； 图3是图2所示的元件1200的更详细的示意图；图4示出元件1200沿管子的测量的分布；图5是图2所示的元件1400的更详细的示意图；图6示出元件1400沿管子的测量的分布；图7示出管段的纵向剖面图，带有关于管子曲率的标记；图8是根据第二实施方式的管子检验设备的原理示意图，其中，管子穿过一个水箱 2000 ；图9是管子通过第一类水箱的原理示意图；图10是管子通过具有旋转超声波传感器的第二类水箱的原理示意图；图11示出图10所示的传感器沿管子的测量的分布；图12是管子通过具有固定超声波传感器的第三类水箱的原理示意图；图13示出图12所示的传感器的图例；图14示出图12所示的传感器沿管子的测量的分布；图15示出根据图13的图例的一个特定实施方式；图15A示出图15的一个细部；图16详细地示出图15所示的传感器沿管子的测量的分布的一部分。
具体实施例方式说明书的附图包含具有某种特性的元件。因此，其不仅可用于更好地理解说明书，而且必要时也有助于限定本发明。现在参照图1，其示意地示出例如用于油井的管子的制造全过程。操作不必按顺序进行，某些操作可同时实施。第一操作步骤10是制造实心钢管，其在相关技术中称为“圆钢”。随后，无缝管在操作步骤11在一个轧头上、或在一个安装于杆的端头的冲孔球(poire de per^age)上通过热轧制/压制而制成，其通到管子轴线。操作步骤12包括无损检验，以确定管子中可能存在的缺陷的位置。这些无损检验可采用不同的方式，例如利用超声波或涡羚流。随后，操作步骤13包括检验管子的平直度。该检验可用尺子手动进行，或借助于激光进行。在石油领域，平直度标准由前述API5CT/IS011950标准规定。此后，操作步骤14在于对管子两端车螺纹，一般来说，一端是阳螺纹，另一端是阴螺纹。这可例如通过直接在管子两端上攻螺纹进行，或者通过在管子两端增加预先车螺纹的连接端头进行。一些用于焊接连接的管子可不被切削螺纹。其它尺寸检验可在操作步骤15进行。随后在操作步骤16是“可通过性”检验，其检查具有良好确定特性的校准体能否从头至尾通过管子，或者更简单地说，能否通过一个或多个管节。通常是处理两个端部部分，由于安装车有螺纹的接头，因此其直径可减小。在操作步骤16之后,将进行操作步骤17,决定管子的命运。该决定考虑到操作步骤16获得的结果。也可考虑在前面的操作(主要是12、14和15)所遇到的问题，如果这些 问题在进入操作步骤16之前不能立即从管子排除的话。在操作步骤17，所述决定可定性管子为良好，反之定性为不良，或者处于中间不确定状态，决定对管子进行其它检验，例如手动检验。本发明主要涉及操作步骤16以及产生于操作步骤17的决定。但是，如将看到的，这些操作步骤与先前的操作步骤是分不开的，例如在管子的平直度检验中。本申请人关注操作步骤15所进行的尺寸检验。现在来说明第一实施方式。对管子进行尺寸检验的设备是图2所示类型的设备。管子用T示意地示出。在该实施方式中，管子自身同轴地按螺旋运动前移，其分解为旋转(以箭头Fl示意地示出)，同时沿管子的纵向轴线平移(以箭头F2示意地示出)。在入口，这里布置两个激光速度计1011和1012，其用于测量管子通过的轴向速度和圆周速度。在激光速度计1011和1012之后，设置测量管子外径的测量站1200。随后，配置两个超声波测量站1400和1500，其设置在管子路径的下面，由可称为“水床”的一连续保持水层与之连接。在另一个端头，可配置其它两个激光速度计1091和1092，其作用如同激光速度计1011和1012。这种选择允许在激光速度计1011和1012不再检测到管子时，在管子通过结束后继续测量。本发明基于这样的构思不配置专用于可通过性检验的测量站，其中，实际上使一校准体进入管子内。相反，可通过性检验将以虚拟的方式进行。也就是说，基本上采用由于其它原因已经对管子进行的测量，这些测量设置成允许可通过性检验。现在来说明入口的激光速度计1011和1012的测量站。一个激光速度计例如激光速度计1011以选用的角度、在一个径向平面上、从外部向管子发送激光束。为了简化起见，可考虑管子回射辐射与激光的原始辐射混合(外差的)，以便在光学传感器中出现多普勒频率偏差。优选地，用在一个径向平面中对称地到达管子的两激光束，以“差速多普勒”方式工作，而光学检测与管子表面垂直地进行。已知激光波长λ和激光束在检测方向两侧在管子上的入射角，可根据以下公式，使多普勒频率偏差fD转换为管子的轴向速度值V，例如以米/每秒为单位
权利要求
1.有助于生产中的钢制的管子的检验的方法，其特征在于，其包括以下步骤 a.采集测量数据，所述测量数据表示从外部对钢制的管子的几何形状进行的物理测量， b.根据这些测量数据产生转换的测量数据，以在所述管子的纵向区域上形成所述管子的内壁的像素三维图像，所述三维图像与选用的坐标系相关联，所述坐标系具有相对于所述管子标示的原点和轴线， c.准备表示校准体的整体几何形状的外形尺寸数据，这些外形尺寸数据能应用于所述选用的坐标系中， d.考虑所述管子的第一管段，对于所述第一管段能利用转换的测量数据；并且，根据这些转换的测量数据和外形尺寸数据，确定表示所述校准体在所述管子的该管段内的通过边界的临界量， e.对于搭叠地相互错开的其它管段，有选择地重复操作步骤d，以及 f.根据在步骤d和e获得的临界量以及相继管段的相对位置，建立用所述校准体对所述管子的所述纵向区域的可通过性的判断。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述测量数据包括与所述管子的外周边相关的测量及与其壁厚相关的测量，所述测量在其运动包括纵向平移的管子上进行。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，与所述管子的外周边相关的测量通过激光传感器进行，而与其壁厚相关的测量通过超声波传感器进行，所述超声波传感器由液体传导介质连接于所述管子。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述超声波传感器浮式安装，以保持与管子配合，其特征在于，配置用于测量所述激光传感器相对于所述超声波传感器的相对位置的测量系统。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，与所述管子的外周边相关的测量及与其壁厚相关的测量通过超声波传感器同时进行，所述超声波传感器与由管子穿过的水箱配口 ο
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于 一在步骤C，所述外形尺寸数据包括所述校准体的整个外径， 一步骤d包括以下子步骤 dl.确定在所述管段内内切的圆柱体，以及 d2.确定用作临界量的在内切的圆柱体的直径与所述校准体的整个直径之间的偏差， 以及 一对于每对邻接的管段，步骤e包括根据所述临界量、两个管段的轴线之间的角偏差、以及所述校准体的至少一个纵向尺寸，确定从一个管段到下一个管段通过的可能性。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于 一步骤d包括一个管段一个管段地确定在所述管子的内表面内内切的具有平直母线的形状，以及 一步骤e包括检验所述校准体在每个涉及的管段的具有平直母线的形状中通过的情况。
8.有助于生产中的钢制的管子的尺寸检验的装置，其特征在于，其包括一至少一个测量站，其用于采集测量数据，所述测量数据表示从外部对钢制的管子的几何形状进行的物理测量，以及 --个信息处理系统，其能够 存储表示校准体的整体几何形状的外形尺寸数据，这些外形尺寸数据能应用于选用的坐标系中， 根据所述测量数据，产生转换的测量数据，以形成搭叠地相互错开的至少两个管段的像素三维图像，该三维图像与选用的坐标系相关联，所述坐标系具有相对于所述管子标示的原点和轴线， 对于每个管段，根据其转换的测量数据和所述外形尺寸数据，确定表示所述校准体在该管段内的通过边界的临界量，以及 根据所述临界量和管段的相对位置，建立用所述校准体对所述管段的可通过性的判 断。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述测量数据包括与所述管子的外周边相关的测量及与其壁厚相关的测量，所述测量在其运动包括纵向平移的管子上进行。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置包括激光测量站和超声波传感器站，所述激光测量站用于与所述管子的外周边相关的测量，所述超声波传感器站由液体传导介质连接于所述管子，用于与所述管子的壁厚相关的测量。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述超声波传感器浮式安装，以保持与所述管子配合，其特征在于，还配置用于测量激光传感器与所述超声波传感器的相对位置的测量系统。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，与所述管子的外周边相关的测量及与其壁厚相关的测量由一个具有超声波传感器的测量站同时进行，所述超声波传感器与由所述管子穿过的水箱配合。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于 一所述外形尺寸数据包括所述校准体的整个外径， 一所述临界量的确定包括确定在所述管段内内切的圆柱体、以及确定用作临界量的在内切的圆柱体的直径和所述校准体的整个直径之间的偏差， 以及 一对于一对邻接的管段，所述判断的建立包括根据所述临界量、两个管段的轴线之间的角偏差、以及所述校准体的至少一个纵向尺寸，确定从一个管段到下一个管段通过的可能性。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述信息处理系统用于一个管段一个管段地确定在所述管子的内表面内内切的具有平直母线的形状，以及检验所述校准体是否在每个涉及的管段的具有平直母线的形状中通过。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述信息处理系统用于使三维测量数据缩合为由螺线圈限定的、涉及每个螺线圈的中心点的二维数据的形式，然后，用于将这些二维数据再分类为子组数据，每个子组数据对应于彼此基本上平行的准直径。
全文摘要
本发明涉及一种有助于钢制的管子的生产检验的装置及其使用方法。所述装置具有测量站，其用于采集表示从外部对管子的几何形状进行的物理测量的测量数据。其另一方面具有一个信息处理系统，能够存储可应用于一个坐标系中的、表示校准体的整个几何形状的外形尺寸数据。在选用的坐标系中，所述系统随后实施管段的三维图像。对于管子的每个管段，所述系统用于确定一个临界量，其表示校准体在管子的选用的管段内的通过边界。因此，本发明的方法和装置可建立用校准体对管子的可通过性的判断。
文档编号G01N29/44GK102971603SQ201180027253
公开日2013年3月13日 申请日期2011年5月30日 优先权日2010年6月3日
发明者S·尼斯切, A·格鲁斯, 郭小星, N·努里, A·塞居拉 申请人:V&M法国公司