CN104125873A - 错口计算*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种错口计算***，其具备错口计算器，该错口计算器使用如下轮廓数据、即预先针对第1钢管的端部设定第1角度基准并沿周向对该第1钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据和预先针对第2钢管的端部设定第2角度基准并沿周向对该第2钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据来计算在将第1钢管的端部和第2钢管的端部对焊时的错口量，该错口计算器计算在将第1角度基准和第2角度基准之间所成的角度作为所输入的角度、并且使表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据的中心和表示第2钢管的端部的外表面形状的轮廓数据的中心一致的状态下的上述错口量，从而能够将对接并进行焊接时的错口数值化来进行评价。

Description

错口计算***
技术领域
本发明涉及一种计算将钢管的端部彼此对焊时的错口的错口计算***。详细地说，涉及一种能够将对焊时的错口数值化来进行评价的错口计算***。
背景技术
此外，只要不另行记载，本说明书中的用语的定义如下。
“错口”：指的是，在对接第1钢管的端部与第2钢管的端部时产生于第1钢管的端部外表面形状与第2钢管的端部外表面形状上的差距和产生于第1钢管的端部内表面形状与第2钢管的端部内表面形状上的差距。
输送石油、天然气等的管线是通过将钢管的端部彼此对焊来制作连结管并被敷设的。此时，一钢管的端部的外表面形状和内表面形状与另一钢管的端部的外表面形状和内表面形状并不完全一致而产生有差距，即，产生错口。该错口是因以预定的品质基准管理并制造成的钢管在品质基准的范围内端部的外径、内径以及壁厚在周向上发生变化而产生的。另外，也是因品质基准的范围内的外表面形状和内表面形状的椭圆化、壁厚不均而产生的。
若在对焊而成的焊接部存在有较大的错口，则成为在管线中以焊接部为起点的断裂的原因。为了将断裂的危险性设为最小，需要将错口限制在最小限度。然而，将钢管的端部彼此对焊时的错口通常仅通过目测来确认。
关于对焊时的错口，迄今为止提出有各种提案，例如，具有专利文献1。专利文献1的目的在于，在利用卷盘驳船法所进行的管线的敷设中，在将对焊而成的连结管折弯从而卷绕成圆筒状时，防止因错口等而引发的连结管的压曲。在专利文献1中提出有如下内容：作为要对焊的第1钢管和第2钢管，准备它们的端部的外径差、内径差以及屈服强度差满足规定的关系式的钢管。由此，能够抑制由外表面错口、内表面错口以及强度所引发的压曲。
专利文献1：日本特开2006－281217号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，在将钢管的端部彼此对焊时需要使错口最小，但是通常仅通过目测来确认错口。因此，期望将错口数值化来进行评价，进而使错口最小，从而降低断裂的危险性。
在上述专利文献1中，通过准备外径差和内径差满足规定的关系式的钢管来管理错口。然而，即使是外径和内径尺寸相同的钢管，也存在有钢管的外表面形状或内表面形状因椭圆化等变形的情况，由此产生有错口。因而，即使是在准备外径差和内径差满足规定的关系式的钢管的情况下，也期望将错口数值化来进行评价，进而使错口最小，从而降低断裂的危险性。
本发明就是鉴于这样的情况而做成的，其目的在于提供一种能够将对焊时的错口数值化来进行评价的错口计算***。
用于解决问题的方案
本发明的主旨如下：
(1)一种错口计算***，其特征在于，该错口计算***具备错口计算器，该错口计算器使用如下轮廓数据、即预先针对第1钢管的端部设定第1角度基准并沿周向对该第1钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据和预先针对第2钢管的端部设定第2角度基准并沿周向对该第2钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据来计算将第1钢管的端部和第2钢管的端部对焊时的错口量，上述错口计算器计算在将上述第1角度基准和上述第2角度基准之间所成的角度作为所输入的角度、并且使表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据的中心和表示第2钢管的端部的外表面形状的轮廓数据的中心一致的状态下的上述错口量。
(2)一种错口计算***，其特征在于，该错口计算***其具备错口计算器，该错口计算器使用如下轮廓数据、即预先针对第1钢管的端部设定第1角度基准并沿周向对该第1钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据和预先针对第2钢管的端部设定第2角度基准并沿周向对该第2钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据来计算将第1钢管的端部和第2钢管的端部对焊时的错口量，上述错口计算器计算在将上述第1角度基准与上述第2角度基准之间所成的角度作为所输入的角度、并且使表示第1钢管的端部的内表面形状的轮廓数据的中心和表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据的中心一致的状态下的上述错口量。
(3)一种错口计算***，其特征在于，该错口计算***具备错口计算器，该错口计算器使用如下轮廓数据、即预先针对第1钢管的端部设定第1角度基准并沿周向对该第1钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据和预先针对第2钢管的端部设定第2角度基准并沿周向对该第2钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据来计算将第1钢管的端部和第2钢管的端部对焊时的错口量，上述错口计算器计算在使第1钢管的端部的轮廓数据旋转所输入的第1角度、并且使第2钢管的端部的轮廓数据旋转所输入的第2角度、并且使表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据的底位置与表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据的底位置一致的状态下的上述错口量。
(4)上述(1)或(2)所记载的错口计算***的特征在于，该错口计算***还具备角度计算器，该角度计算器使用上述错口计算器每隔规定的角度计算错口量，从而求得错口量成为最小的角度。
(5)上述(3)所记载的错口计算***的特征在于，该错口计算***还具备角度计算器，该角度计算器使上述第1角度每隔规定的第3角度进行变化，并且在变化的上述第1角度的各角度中使第2角度每隔规定的第4角度进行变化，同时，使用上述错口计算器计算错口量，从而求得错口量成为最小的上述第1角度和上述第2角度。
(6)上述(1)～(5)所记载的错口计算***的特征在于，上述错口量是下述(a)、(b)或(c)所记载的项目，其使用表示第1钢管的端部的内表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据、以及表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的外表面形状的轮廓数据来进行计算，
(a)在对接时成为非接触的部分的面积
(b)在对接时成为非接触的部分的径向长度的最大值
(c)在对接时成为非接触的区域的面积在上述第1钢管的端部或上述第2钢管的端部的面积中所占的比例。
(7)上述(1)～(5)所记载的错口计算***的特征在于，上述错口量是下述(d)、(e)或(f)所记载的项目，其使用表示第1钢管的端部的内表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据来进行计算，
(d)在对接时成为非接触的部分中的内表面侧区域的面积
(e)在对接时成为非接触的部分中的内表面侧区域中的径向长度的最大值
(f)在对接时成为非接触的部分中的内表面侧区域的面积在上述第1钢管的端部或上述第2钢管的端部的面积中所占的比例。
(8)上述(1)～(5)所记载的错口计算***的特征在于，上述错口量是下述(g)、(h)或(i)所记载的项目，其使用表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的外表面形状的轮廓数据来进行计算，
(g)在对接时成为非接触的部分中的外表面侧区域的面积
(h)在对接时成为非接触的部分中的外表面侧区域中的径向长度的最大值
(i)在对接时成为非接触的部分中的外表面侧区域的面积在上述第1钢管的端部或上述第2钢管的端部的面积中所占的比例。
(9)上述(4)～(8)中的任一项所记载的错口计算***的特征在于，该错口计算***还具备：数据生成器，其针对从由多根钢管构成的钢管组中选择两根钢管进行对接时的所有组合，进行使用上述角度计算器求得错口量成为最小的角度数据和该角度数据时的错口量的处理，从而生成错口数据组；合计计算器，其使用上述错口数据组计算将根据输入的顺序和朝向来对接多根钢管时的各对接部的错口量的总和的值；以及运算器，其针对按顺序对接上述钢管组而形成为连结管时的顺序及朝向的所有组合，使用上述合计计算器计算错口量的总和，求得错口量的总和成为最小的顺序，朝向以及角度数据。
(10)上述(1)～(3)中任一项所记载的错口计算***的特征在于，该错口计算***还具备判定器，该判定器使用阈值来判定合格与否，该阈值是针对使用上述错口计算器计算出的错口量设定的。
在本发明中，“角度数据”在使上述(1)的外表面形状的中心彼此一致的实施方式和使上述(2)的内表面形状的中心彼此一致的实施方式中，指的是错口量成为最小的角度(第1角度基准与第2角度基准之间所成的角度)，在使上述(3)的外表面形状的底位置彼此一致的实施方式中，指的是错口量成为最小的第1角度和第2角度。
发明的效果
本发明的错口计算***具有下述显著的效果。
(1)能够使将钢管的端部彼此对焊时的错口数值化从而进行评价。
(2)根据上述(1)，能够求得错口成为最小的角度。
附图说明
图1是说明利用错口计算器计算错口量的顺序的一例的图，图1的(a)表示对第1钢管的轮廓数据进行插值的顺序，图1的(b)表示对第2钢管的轮廓数据进行插值的顺序，图1的(c)表示将第1钢管的进行了插值后的图形平行移动的顺序，图1的(d)表示将第2钢管的进行了插值后的图形平行移动的顺序，图1的(e)表示将第1钢管的进行了插值后的图形旋转移动的顺序，图1的(f)表示将第2钢管的进行了插值后的图形旋转移动的顺序。
图2是说明本发明所限定的错口量的图。
图3是本发明的错口计算***的实施方式，是表示对连结管的错口量的总和成为最小的钢管的顺序、朝向以及角度进行运算的***的处理例的流程图，图3的(a)表示主处理，图3的(b)表示合计计算器。
具体实施方式
1.错口计算器
本发明的错口计算***具备计算在将第1钢管的端部和第2钢管的端部对焊时的错口量的错口计算器。该错口计算器使用表示钢管的端部的内表面形状和外表面形状中的任一者或两者的轮廓数据来计算错口量。其理由在于，为了使错口最小，仅钢管的外径或内径是不充分的，需要考虑到因椭圆化等所导致的钢管的外表面形状或内表面形状的变形。
轮廓数据是表示钢管的端部的整周的外表面形状和内表面形状中的任一者或两者的点群数据。作为点群数据，例如，能够使用由多个测量点构成且该测量点以角度(θ)和该角度时的距测量中心的距离(r)表示的点群数据。更加具体地说，能够使用相邻的测量点的角度间隔为1°的轮廓数据。
轮廓数据能够利用形状测量机来进行测量。在通过测量制作轮廓数据时，设定角度基准(θ＝0°的基准)。另外，为了在对焊时容易地把握钢管的角度的基准，优选预先在钢管的端部标记角度基准的位置(θ＝0°的位置)。
，在实际将钢管的端部彼此对焊时，多使用使第1钢管的外表面形状的中心和第2钢管的外表面形状的中心彼此一致的方式、使第1钢管的内表面形状的中心和第2钢管的内表面形状的中心彼此一致的方式以及使第1钢管的外表面形状的底位置和第2钢管的外表面形状的底位置彼此一致的方式。因此，本发明的错口计算***所具备的错口计算器能够采用使外表面形状的中心彼此一致的实施方式、使内表面形状的中心彼此一致的实施方式或使外表面形状的底位置彼此一致的实施方式。
在使外表面形状的中心彼此一致的实施方式中，错口计算器计算在将第1钢管的角度基准与第2钢管的角度基准之间所成的角度设为所输入的角度、并且使表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据的中心和表示第2钢管的端部的外表面形状的轮廓数据的中心一致的状态下的错口量。
在此，将第1钢管的端部和第2钢管的端部对焊时的错口量因绕第1钢管的轴心的角度和绕第2钢管的轴心的角度而变动。因此，优选的是，错口计算器能够输入使第1钢管的端部的轮廓数据旋转的第1角度和使第2钢管的端部的轮廓数据旋转的第2角度。
然而，在使外表面形状的中心彼此一致的实施方式中，与第1角度和第2角度无关，只要第1钢管的角度基准与第2钢管的角度基准之间所成的角度相同，错口量便成为相同的值。因此，在本实施方式中，以能够设定第1钢管的角度基准与第2钢管的角度基准之间所成的角度的方式输入角度即可。也能够采用如下方式：例如，输入第1角度和第2角度，根据所输入的第1角度和第2角度求得第1钢管的角度基准与第2钢管的角度基准之间所成的角度，并将该角度的值输入错口计算器。
另外，在使内表面形状的中心彼此一致的实施方式中，错口计算器计算在将第1钢管的角度基准与第2钢管的角度基准之间所成的角度设为输入后的角度、并且使表示第1钢管的端部的内表面形状的轮廓数据的中心和表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据的中心一致的状态下的错口量。在该实施方式中，只要第1钢管的角度基准与第2钢管的角度基准之间所成的角度相同，则错口量也成为相同的值。因此，以能够设定第1钢管的角度基准与第2钢管的角度基准之间所成的角度的方式输入角度即可。例如，能够采用如下方式：输入第1角度和第2角度，根据所输入的第1角度和第2角度求得第1钢管的角度基准与第2钢管的角度基准之间所成的角度，并将该角度的值输入错口计算器。
在使外表面形状的底位置彼此一致的实施方式中，错口计算器计算在使第1钢管的端部的轮廓数据旋转所输入的第1角度、并且使第2钢管的端部的轮廓数据旋转所输入的第2角度、并且使表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据的底位置和表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据的底位置一致的状态下的错口量。
在该实施方式中，即使第1钢管的角度基准与第2钢管的角度基准之间所成的角度相同，错口量也因第1角度和第2角度而变化。在此，底位置指的是在将钢管载置在平面上时接地的位置，使底位置一致指的是，根据参照下述图1和图2进行说明的顺序，将θ＝270°的r值设为相同的值。
参照下述图1和图2说明利用能够采用上述实施方式的错口计算器计算错口量的顺序的一例。
图1是说明利用错口计算器计算错口量的顺序的一例的图，图1的(a)表示对第1钢管的轮廓数据进行插值的顺序，图1的(b)表示对第2钢管的轮廓数据进行插值的顺序，图1的(c)表示将第1钢管的进行了插值的图形平行移动的顺序，图1的(d)表示将第2钢管进行了插值的图形平行移动的顺序，图1的(e)表示将第1钢管的进行了插值的图形旋转移动的顺序，图1的(f)表示将第2钢管进行了插值的图形旋转移动的顺序。
使用图1进行说明的顺序为如下顺序：使第1钢管的端部的轮廓数据旋转所输入的第1角度，并且使第2钢管的端部的轮廓数据旋转所输入的第2角度。
最初，针对表示第1钢管的外表面形状和内表面形状的轮廓数据中的、用于错口量的计算的轮廓数据，在相邻的测量点与测量点之间进行插值。插值能够利用例如直线插值、样条插值、贝塞尔插值、回旋曲线插值等众所周知的方法来进行。在图1的(a)中，示出了表示第1钢管的端部外表面形状的图形11和表示端部内表面形状的图形12。上述图形是通过在表示第1钢管的端部外表面形状和端部内表面形状的轮廓数据的测量点31之间进行贝塞尔插值而获得的。
与第1钢管的情况相同，针对表示第2钢管中的端部外表面形状和端部内表面形状的轮廓数据中的、用于错口量的计算的轮廓数据，在相邻的测量点与测量点之间进行插值。在图1的(b)中，示出了表示第2钢管的端部外表面形状的图形21和表示端部内表面形状的图形22。上述图形是通过在表示第2钢管的端部外表面形状和端部内表面形状的轮廓数据的测量点31之间进行贝塞尔插值而获得的。
将表示利用插值所获得的第1钢管的端部形状的图形(直线插值的情况下为多角形，样条插值等的情况下为封闭的曲线)平行移动，使端部外表面形状的中心或端部内表面形状的中心位于极坐标的原点。在图1的(c)中，以实线示出了表示利用平行移动使端部外表面形状的中心位于极坐标的原点的第1钢管的端部外表面形状的图形11和表示端部内表面形状的图形12，以虚拟线示出了表示平行移动前的第1钢管的端部外表面形状的图形和表示端部内表面形状的图形。在此，端部外表面形状的中心和端部内表面形状的中心是通过根据轮廓数据求得近似圆、继而计算该中心所获得的。近似圆是通过最小2乘法这样的公知的方法所求得的。在图1的(c)中，以涂成黑色的圆形记号示出第1钢管的端部外表面形状的中心11c。
与第1钢管的情况相同，将表示利用插值所获得的第2钢管的端部形状的图形平行移动，使端部外表面形状的中心或端部内表面形状的中心位于极坐标的原点。在图1的(d)中，以实线示出了表示利用平行移动使端部外表面形状的中心位于极坐标的原点的第2钢管的端部外表面形状的图形21和表示端部内表面形状的图形22，以虚拟线示出了表示平行移动前的第2钢管的端部外表面形状的图形和表示端部内表面形状的图形。另外，以涂成黑色的圆形记号示出第2钢管的端部外表面形状的中心21c。
通过座标变换将表示进行了平行移动的第1钢管的端部形状的图形旋转移动第1角度。在图1的(e)中，以实线示出了表示旋转移动了第1角度的第1钢管的端部外表面形状的图形11和表示端部内表面形状的图形12，以虚拟线示出了表示旋转移动前的第1钢管的端部外表面形状的图形和表示端部内表面形状的图形。
与第1钢管的情况相同，通过座标变换将表示进行了平行移动的第2钢管的端部形状的图形旋转移动第2角度。在图1的(f)中，以实线示出了表示旋转移动了第2角度的第2钢管的端部外表面形状的图形21和表示端部内表面形状的图形21，以虚拟线示出了表示旋转移动前的第2钢管的端部外表面形状的图形和表示端部内表面形状的图形。
使用表示由此所获得的第1钢管和第2钢管的端部形状的图形来计算错口量。使用图1进行说明的顺序是使第1钢管的端部的轮廓数据旋转所输入的第1角度、并且使第2钢管的端部的轮廓数据旋转所输入的第2角度的顺序，能够直接应用于使外表面形状的底位置彼此一致的实施方式。
另外，在使外表面形状的中心彼此一致的实施方式和使内表面形状的中心彼此一致的实施方式中，即使变更图1所示的顺序的一部分，也能够应用。具体而言，将第1角度设为0°，根据所输入的角度求得使第1钢管的角度基准与第2钢管的角度基准之间所成的角度成为所输入的角度的第2角度，使用该第1角度和第2角度，实施使用图1进行说明的顺序即可。即，通过将第1角度设为0°，实质上省略将同图的(e)的第1钢管的图形旋转移动的顺序而进行实施即可。
另外，也可以是，将第2角度设为0°，根据所输入的角度求得使第1钢管的角度基准与第2钢管的角度基准之间所成的角度成为所输入的角度的第1角度，使用该第1角度和第2角度，实施使用图1进行说明的顺序。即，通过将第2角度设为0°，实质上省略将同图的(f)的第2钢管的图形旋转移动的顺序而进行实施即可。
使用表示如此获得的第1钢管的端部形状和第2钢管的端部形状的图形来计算错口量。具体而言，在将表示第1钢管的端部形状和第2钢管的端部形状的图形中的任意一者以Y轴为对称轴进行了翻转后(相对于Y轴进行了镜像变换后)，使翻转了的图形与表示未进行翻转处理的钢管的端部形状的图形相重合。
但是，在使外表面形状的底位置彼此一致的实施方式中，需要在将表示进行了旋转移动的第1钢管的端部形状或第2钢管的端部形状的图形平行移动并使第1钢管的端部外表面形状的底位置(θ＝270°的r值)与第2钢管的端部外表面形状的底位置(θ＝270°的r值)一致后重合。
基于这样重合的图形来计算错口量。作为错口量，例如，能够采用上述(a)～(i)的项目。关于各项目，使用下述图2进行说明。
图2是说明本发明所限定的错口量的图。在图2中，以实线示出了表示第1钢管的端部外表面形状的图形11和表示端部内表面形状的图形12(以下，也简称作“第1钢管的外表面形状”和“第1钢管的内表面形状”)，以双点划线示出了表示第2钢管的端部外表面形状的图形21和表示端部内表面形状的图形22(以下，也简称作“第2钢管的外表面形状”和“第2钢管的内表面形状”)。如图2所示，错口由第1钢管的外表面侧非接触区域13和内表面侧非接触区域14以及第2钢管的外表面侧非接触区域23和内表面侧非接触区域24构成。
在此，第1钢管的外表面侧非接触区域13是第1钢管的端面中的、不与第2钢管相接触的部分，是被第1钢管的外表面形状11与第2钢管的外表面形状21所划分的区域。另外，第1钢管的内表面侧非接触区域14是第1钢管的端面中的、不与第2钢管相接触的部分，是被第1钢管的内表面形状12与第2钢管的内表面形状22所划分的区域。第2钢管的外表面侧非接触区域23是第2钢管的端面中的、不与第1钢管相接触的部分，是被第1钢管的外表面形状11与第2钢管的外表面形状21所划分的区域。第2钢管的内表面侧非接触区域24是第2钢管的端面中的、不与第1钢管相接触的部分，是被第1钢管的内表面形状12与第2钢管的内表面形状22所划分的区域。
在上述(a)的对接时成为非接触的部分的面积是将第1钢管的外表面侧非接触区域13和内表面侧非接触区域14的面积、以及第2钢管的外表面侧非接触区域23和内表面侧非接触区域24的面积合计所得的值。另外，在上述(d)的对接时成为非接触的部分中的内表面侧区域的面积是将第1钢管的内表面侧非接触区域14和第2钢管的内表面侧非接触区域24的面积合计所得的值。在上述(g)的对接时成为非接触的部分中的外表面侧区域的面积是将第1钢管的外表面侧非接触区域13和第2钢管的外表面侧非接触区域23的面积合计所得的值。
在对接时成为非接触的区域的面积在上述(c)的第1钢管的端部或第2钢管的端部的面积(以下，也将其总地简称作“钢管的端部面积”)中所占的比例是上述(a)的面积在钢管的端部面积中所占的比例。另外，在对接时成为非接触的部分中的内表面侧区域的面积在上述(f)的钢管的端部面积中所占的比例是上述(d)的面积在钢管的端部面积中所占的比例。在对接时成为非接触的部分中的外表面侧区域的面积在上述(i)的钢管的端部面积中所占的比例是上述(g)的面积在钢管的端部面积中所占的比例。在此，作为钢管的端部面积，例如，能够采用根据轮廓数据计算的面积、根据标称外径和标称内径计算的面积、根据平均外径和平均内径计算的面积。
在对接时成为非接触的部分的径向长度如上述图2所示，由外表面侧的非接触部的长度w1和内表面侧的非接触部的长度w2构成。在此，外表面侧的非接触部的长度w1是从第1钢管的外表面形状11至第2钢管的外表面形状21为止的径向上的距离。另外，内表面侧的非接触部的长度w2是从第1钢管的内表面形状12至第2钢管的内表面形状22为止的径向上的距离。
在上述(b)的对接时成为非接触的部分的径向长度是将外表面侧的非接触部的长度w1和内表面侧的非接触部的长度w2合计所得的值。其最大值是在0～360°中每隔规定的角度求得成为非接触的部分的径向长度时的最大值。另外，在上述(e)的对接时成为非接触的部分中的内表面侧区域中的径向长度是内表面侧的非接触部的长度w2，其最大值是每隔规定的角度求得内表面侧的非接触部的长度w2时的最大值。在上述(h)的对接时成为非接触的部分中的外表面侧区域中的径向长度是外表面侧的非接触部的长度w1，其最大值是每隔规定的角度求得外表面侧的非接触部的长度w1时的最大值。
上述(a)～(c)的项目使用表示第1钢管的端部的内表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据以及表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的外表面形状的轮廓数据进行计算。另外，上述(d)～(f)的项目使用表示第1钢管的端部的内表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据进行计算。上述(g)～(i)的项目使用表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的外表面形状的轮廓数据进行计算。
通过像这样地使用钢管的端部的轮廓数据来计算错口量，能够将错口数值化来进行评价。因而，在连结管的制造中，在将钢管的端部彼此对焊的过程中，只要使用本发明的错口计算***计算错口量并进行评价，就能够把握所获得的连结管的断裂的危险性。
2.角度计算器
本发明的错口计算***还优选具备用于求得错口量成为最小的角度数据的角度计算器。由此，在连结管的制造中，在将钢管的端部彼此对焊的过程中，使用本发明的错口计算***求得错口量成为最小的角度数据，只要基于所求得的角度数据来调整第1钢管与第2钢管间的角度，就能够使错口最小。其结果，在将钢管的端部彼此对焊而制作成的连结管中，能够降低在对接部断裂的危险性。
在使外表面形状的中心彼此一致的实施方式和使内表面形状的中心彼此一致的实施方式中，角度计算器使用错口计算器每隔规定的角度计算错口量，求得错口量成为最小的角度(第1角度基准与第2角度基准之间所成的角度)。在该情况下，优选的是，角度计算器在输出错口量成为最小的角度的同时，输出该角度时的错口量。另外，计算错口量的角度间隔，例如，能够设定为与轮廓数据中的相邻的测量点的角度间隔相同的角度。
在使外表面形状的底位置彼此一致的实施方式中，角度计算器使第1角度每隔规定的第3角度进行变化(增加或减少)，并且在变化的第1角度的各角度中使第2角度每隔规定的第4角度进行变化(增加或减少)，同时，使用错口计算器计算错口量，从而求得错口量成为最小的第1角度和第2角度。在该情况下，优选的是，角度计算器在输出错口量成为最小的第1角度和第2角度的同时，输出该第1角度和第2角度时的错口量。另外，计算错口量的角度间隔，即规定的第3角度和规定的第4角度，例如，能够设定为与轮廓数据中的相邻的测量点的角度间隔相同的角度。
3.钢管的顺序、朝向以及角度的计算
接着，在本发明的错口计算***的实施方式中，参照下述图3说明在将钢管组形成为连结管时的、错口量的总和成为最小的钢管的顺序、朝向以及计算角度数据的***。
图3是本发明的错口计算***的实施方式，是表示对连结管中的错口量的总和成为最小的钢管的顺序、朝向以及角度进行运算的***的处理例的流程图，图3的(a)表示主处理，图3的(b)表示合计计算器。图中的S1～S17和S21～S24表示处理步骤。
在此，在图3所示的处理例中，在由i根钢管构成的钢管组中，对错口量的总和成为最小的钢管的顺序、朝向以及角度进行运算。在该i根钢管中，分配1～i位置的索引序号，在各钢管的一个管端分配索引序号1，在另一管端分配索引序号2。另外，在本说明中，使外表面形状的中心一致，从而错口计算器计算错口量，角度计算器每隔1°计算错口量，作为角度数据，求得错口量成为最小的角度(第1角度基准与第2角度基准之间所成的角度)。
在图3的(a)所示的主处理中，最初，利用数据生成器针对从钢管组中选择两根钢管并进行对接时的所有组合进行使用角度计算器求得错口量成为最小的角度(角度数据)和该角度(角度数据)时的错口量的处理，从而生成错口数据组。在图3所示的处理例中，S1～S10相当于数据生成器。在数据生成器中，重复进行角度计算器S5及将其结果向错口数据组保存的处理步骤S6。重复是通过如下方式进行的：使表示作为第1钢管所选择的钢管的索引序号的变量j在1～i－1的范围内变化，使表示作为第2钢管所选择的钢管的索引序号的变量k在j+1～i的范围内变化，使表示第1钢管的对接的端部的索引序号的变量l在1或2的范围内变化，使表示第2钢管的对接的端部的索引序号的变量m在1或2的范围内变化。
通过这样的重复计算，生成有错口数据组(例如，表、序列)。在生成表的情况下，表的列例如由作为第1钢管的钢管的索引序号和第1钢管的对接的端部的索引序号、作为第2钢管的钢管的索引序号和第2钢管的对接的端部的索引序号以及错口成为最小的角度(角度数据)和该角度(角度数据)时的错口量构成。生成的表的行数形成为{i×(i－1)/2}×4。
接着，利用运算器求得错口量的总和成为最小的钢管的朝向、顺序以及角度(角度数据)。由该数据运算器所进行的处理在图3所示的处理例中相当于S11～S17。数据运算器由求得排列顺序数据的处理步骤S11和使用排列顺序数据求得错口量的总和成为最小的条件的处理步骤S12～S17构成。
在处理步骤S11中，求得对焊时的钢管的顺序和朝向的所有组合，并保存于排列顺序数据(例如，表、序列)。在将排列顺序数据作为表进行保存的情况下，排列顺序表的列，例如，能够由配置于第一位的钢管的索引序号、配置于第一位的钢管的后侧的管端的索引序号、配置于第二位的钢管的号码、配置于第二位的钢管的后侧的管端的索引序号、……、配置于第i位的钢管的号码和配置于第i位的钢管的后侧的管端的索引序号构成。所获得的排列顺序表的行数成为i！×2(i－1)。在此，配置于后侧的管端是在配置于第p位(其中，p为1～i－1的整数)的钢管的端部中的、与配置于p+1位的钢管的端部相对接的端部、或在配置于第i位的钢管的端部中的、未进行对焊的端部。
接着，在处理步骤S12～S16中，重复针对排列顺序表的各行利用合计计算器求得错口量的总和的处理步骤S13、以及在错口量的总和为最小的情况下存储排列顺序表的行号码及其错口量的总和值的处理步骤S14～S15。由此，求得错口量的总和成为最小的行号码及其错口量的总和。只要使用求得的错口量的总和成为最小的行号码并从排列顺序表读入数据，即可求得错口量成为最小的钢管的顺序和朝向。使用求得的钢管的顺序和朝向，从错口数据组按顺序读入并添加错口量成为最小的角度(角度数据)。输出如此求得的错口量的总和成为最小的钢管的顺序、朝向以及角度(角度数据)(S17)。
另一方面，如图3的(b)所示，合计计算器进行通过查询错口数据组而提取将配置于第o位的钢管和配置于第o+1位的钢管对接时的最小的错口量的处理步骤S22以及与错口量的总和相加的处理步骤S23。在提取最小的错口量的处理步骤S22中，例如，使用排列顺序表，求得配置于第o位的钢管的索引序号、配置于第o位的钢管的与配置于第o+1位的钢管相对接的端部的索引序号、配置于第o+1位的钢管的索引序号以及配置于第o+1位的钢管的与配置于第o位的钢管相对接的端部的索引序号。通过将上述序号用于检索条件而查询错口数据组，能够提取最小的错口量。
另外，在与错口量的总和相加的处理步骤S23中，将提取的最小的错口量与表示错口量的总和的变量相加。通过以o为从1至i－1的方式依次进行上述处理来计算错口量的总和。
这样，本发明的错口计算***通过具备数据生成器、合计计算器以及运算器，能够在依次对接钢管组而成为连结管时求得错口量的总和成为最小的钢管的顺序、朝向以及角度数据。因而，在从钢管组制造连结管的过程中，使用本发明的错口计算***求得错口量的总和成为最小的钢管的顺序、朝向以及角度数据，只要基于该结果调整钢管的顺序、朝向以及角度并进行对焊，就能够使所获得的连结管的错口和断裂的危险性最小。
4.判定器
另一方面，本发明的错口计算***也能够采用具备上述错口计算器和判定器的结构，该判定器使用阈值来判断合格与否，该阈值是针对使用错口计算器计算出的错口量设定的。由此，在对焊时能够容易地将错口量设为阈值以下。因而，在连结管的制造中，在将钢管的端部彼此对焊的过程中，使用本发明的错口计算***判定错口量，只要将第1钢管和第2钢管调整为错口量成为阈值以下的角度，就能够提高所获得的连结管的品质。阈值能够与作为错口量进行计算的项目、钢管的尺寸、连结管所要求的耐焊接部断裂性相对应地适当地设定。
以上所说明的本发明的错口计算***例如能够以进行上述处理的程序和计算机来实现。计算机能够由数据输入部(例如，键盘、鼠标)、与该数据输入部相连接的数据处理部(CPU、存储器等)、与数据处理部相连接的数据存储部(大容量存储器)、与数据处理部相连接的处理结果显示部(监视显示器)构成。
产业上的可利用性
本发明的错口计算***具有下述显著的效果。
(1)能够使将钢管的端部彼此对焊时的错口数值化来评价。
(2)利用上述(1)，能够谋求错口成为最小的角度。
只要将这样的本发明的错口计算***用于连结管的制造，就能够在所获得的连结管中降低断裂的危险性，能够对连结管的品质的提高做出较大的贡献。
附图标记说明
11、表示第1钢管的外表面形状的图形；11c、第1钢管的外表面形状的中心；12、表示第1钢管的内表面形状的图形；13、第1钢管的外表面侧非接触区域；14、第1钢管的内表面侧非接触区域；21、表示第2钢管的外表面形状的图形；21c、第2钢管的外表面形状的中心；22、表示第2钢管的内表面形状的图形；23、第2钢管的外表面侧非接触区域；24、第2钢管的内表面侧非接触区域；31、轮廓数据的测量点；w1、外表面侧的非接触部的长度；w2、内表面侧的非接触部的长度。

Claims (10)

1.一种错口计算***，其特征在于，
该错口计算***具备错口计算器，该错口计算器使用如下轮廓数据、即预先针对第1钢管的端部设定第1角度基准并沿周向对该第1钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据和预先针对第2钢管的端部设定第2角度基准并沿周向对该第2钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据来计算将第1钢管的端部和第2钢管的端部对焊时的错口量，
上述错口计算器计算在将上述第1角度基准和上述第2角度基准之间所成的角度作为所输入的角度、并且使表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据的中心和表示第2钢管的端部的外表面形状的轮廓数据的中心一致的状态下的上述错口量。
2.一种错口计算***，其特征在于，
该错口计算***具备错口计算器，该错口计算器使用如下轮廓数据、即预先针对第1钢管的端部设定第1角度基准并沿周向对该第1钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据和预先针对第2钢管的端部设定第2角度基准并沿周向对该第2钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据来计算将第1钢管的端部和第2钢管的端部对焊时的错口量，
上述错口计算器计算在将上述第1角度基准与上述第2角度基准之间所成的角度作为所输入的角度、并且使表示第1钢管的端部的内表面形状的轮廓数据的中心和表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据的中心一致的状态下的上述错口量。
3.一种错口计算***，其特征在于，
该错口计算***具备错口计算器，该错口计算器使用如下轮廓数据、即预先针对第1钢管的端部设定第1角度基准并沿周向对该第1钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据和预先针对第2钢管的端部设定第2角度基准并沿周向对该第2钢管的端部进行测量所获得的轮廓数据来计算将第1钢管的端部和第2钢管的端部对焊时的错口量，
上述错口计算器计算在使第1钢管的端部的轮廓数据旋转所输入的第1角度、并且使第2钢管的端部的轮廓数据旋转所输入的第2角度、并且使表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据的底位置与表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据的底位置一致的状态下的上述错口量。
4.根据权利要求1或2所述的错口计算***，其特征在于，
该错口计算***还具备角度计算器，该角度计算器使用上述错口计算器每隔规定的角度计算错口量，从而求得错口量成为最小的角度。
5.根据权利要求3所述的错口计算***，其特征在于，
该错口计算***还具备角度计算器，该角度计算器使上述第1角度每隔规定的第3角度进行变化，并且在变化的上述第1角度的各角度中使第2角度每隔规定的第4角度进行变化，同时，该角度计算器使用上述错口计算器计算错口量，从而求得错口量成为最小的上述第1角度和上述第2角度。
6.根据权利要求1～5所述的错口计算***，其特征在于，
上述错口量是下述(a)、(b)或(c)所记载的项目，其使用表示第1钢管的端部的内表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据、以及表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的外表面形状的轮廓数据来进行计算，
(a)在对接时成为非接触的部分的面积
(b)在对接时成为非接触的部分的径向长度的最大值
(c)在对接时成为非接触的区域的面积在上述第1钢管的端部或上述第2钢管的端部的面积中所占的比例。
7.根据权利要求1～5所述的错口计算***，其特征在于，
上述错口量是下述(d)、(e)或(f)所记载的项目，其使用表示第1钢管的端部的内表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的内表面形状的轮廓数据来进行计算，
(d)在对接时成为非接触的部分中的内表面侧区域的面积
(e)在对接时成为非接触的部分中的内表面侧区域中的径向长度的最大值
(f)在对接时成为非接触的部分中的内表面侧区域的面积在上述第1钢管的端部或上述第2钢管的端部的面积中所占的比例。
8.根据权利要求1～5所述的错口计算***，其特征在于，
上述错口量是下述(g)、(h)或(i)所记载的项目，其使用表示第1钢管的端部的外表面形状的轮廓数据和表示第2钢管的端部的外表面形状的轮廓数据来进行计算，
(g)在对接时成为非接触的部分中的外表面侧区域的面积
(h)在对接时成为非接触的部分中的外表面侧区域中的径向长度的最大值
(i)在对接时成为非接触的部分中的外表面侧区域的面积在上述第1钢管的端部或上述第2钢管的端部的面积中所占的比例。
9.根据权利要求4～8中任一项所述的错口计算***，其特征在于，
该错口计算***还具备：数据生成器，其针对从由多根钢管构成的钢管组中选择两根钢管进行对接时的所有组合进行使用上述角度计算器来求得错口量成为最小的角度数据和该角度数据时的错口量的处理，从而生成错口数据组；
合计计算器，其使用上述错口数据组来计算将根据输入的顺序和朝向对接多根钢管时的各对接部的错口量的总和的值；以及
运算器，其针对按顺序对接上述钢管组而形成为连结管时的顺序及朝向的所有组合使用上述合计计算器计算错口量的总和，从而求得错口量的总和成为最小的顺序、朝向以及角度数据。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的错口计算***，其特征在于，
该错口计算***还具备判定器，该判定器使用阈值来判定合格与否，该阈值是针对使用上述错口计算器计算出的错口量设定的。
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