CN101473153A - 接合一对管件端部的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接合一对管件端部(1，2)的方法，包括：提供具有相互咬合的渐缩边缘(3，4)的管件端部；通过在渐缩边缘(3，4)之间注入粘合剂并且按压所述渐缩边缘而将管件端部接合在一起；围绕接合好的管件端部布置轴向承载套圈(5)；在套圈(5)的内表面与接合好的管件端部(3，4)的外表面之间注入粘合剂；以及促使粘合剂将套圈(5)的内表面粘合到接合好的管件端部(3，4)的外表面上。轴向承载套圈(5)可配备有一系列柔性增强条带(8，9)，其承载施加在管件接头上的大部分轴向负载，从而只有最少量的轴向负载施加于粘合好的渐缩边缘(3，4)上。

Description

接合一对管件端部的方法

技术领域

本发明涉及一种接合一对管件端部的方法。

背景技术

众所周知，可通过栓接在一起的凸缘或者通过将一对共轴的管件端部焊接、钎焊或粘合在一起来接合一对管件端部。如果管件端部通过粘合剂粘接在一起，那么粘接好的共轴管件接头沿径向方向相对强，这是因为环向应力分布在共轴管件端部上，而沿纵向方向相对弱，这是因为纵向力在相对弱的粘接区域产生剪切力。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种通过粘合剂来接合一对管件端部的方法从而减轻上述问题并且形成一个粘接好的管件接头，该粘接好的管件接头与共轴管件端部的常规粘接接头相比沿纵向方向具有增加的强度。

根据本发明，提供了一种接合一对管件端部的方法，所述方法包括：

—提供具有相互咬合的渐缩边缘的管件端部；

—通过在渐缩边缘之间注入粘合剂并将该渐缩边缘按压在一起来接合该管件端部；

—围绕接合好的管件端部布置轴向承载套圈(load carriercollar)；

—在套圈的内表面与接合好的管件端部的外表面之间注入粘合剂；并且

—促使该粘合剂将套圈的内表面与接合好的管件端部的外表面接合在一起。

在最简单的形式下，套圈包括连接管件端部的两根条带。所述条带简单地连接两个管件端部并且承受任何轴向力。所述条带被胶粘到管件端部上。

通常，套圈中的每根条带的宽度最多为管子外径的30％，较合适的是最多为25％，更合适的是最多为20％，优选的是最多为15％。更优选地，条带宽度在管子外径的2.5％～10％之间。因此，在管子外径为25cm(10英寸)的情况中，条带宽度优选小于3.75cm，更优选在2.5cm到0.625cm之间。管子外径可以在15cm到125cm之间变化，甚至变化得更多。

条带的总长度以在管子外径的一半和管子外径的二十倍之间为宜，更合适的是在管子直径的一倍到管子直径的十倍之间。优选地，条带的长度在管子直径的两倍到管子直径五倍之间。因此，对于外径为50cm的管子，条带的总长度优选是在1米到5米之间。

如上所述，套圈中的条带的最小数量是二。这两根条带为了承受最大轴向负载被或基本上彼此相对地固定在管子上。套圈包括至少三根条带为宜，至少四根更好，至少六根更加好。这三根、四根或六根条带相对于管子的中心轴线优选分别以120度、90度、60度的角度进行固定。优选地，条带彼此相邻或者在相邻条带之间有小开口。两根条带之间的距离以小于条带宽度的两倍为宜，优选为小于条带宽度，更优选小于条带宽度的一半，更加优选小于条带宽度的四分之一。

条带的厚度以在管子厚度的30％到管子厚度的三倍之间为宜。优选地，条带的厚度为在管子厚度的50％到管子厚度的两倍之间，更优选的是与管子厚度相同。因此，在由厚度为20mm的钢制成的外径为50cm的钢管的情况下，条带的厚度优选在10mm到40mm之间，更优选的是大约20mm。条带在整个条带上可以具有相同的厚度，也可向着条带的端部减小厚度。例如，一根长度为1米并且宽度为4cm的条带在两端可具有3mm的厚度，在中心处厚度增加到20mm。适宜地，条带厚度从中心到端部连续递减，且端部处的厚度为中心处厚度的5％到25％之间。

在一个优选实施例中，条带包括两部分，这两部分通过连接部件相互连接。特别地，条带由相似部分制成。每个部分均连接(胶粘)到管子端部上，并通过把渐缩管子端部相互连接(胶粘)，将条带末端布置在它们能相互连接的位置中。两部分式条带的优点是，每个部分都可通过相对薄的胶粘物层来连接到管子端部上。管子直径上的任何差别将通过连接部件来解决。例如，在管子直径差别为5mm的情况下，在管子的每一侧处，管子每一侧将有2.5mm的间隙。条带的两部分均可使用厚度例如为0.2mm的胶粘层胶粘到管件端部上，这样的一种连接方式产生了牢固的粘合。在厚度例如为20mm的条带的情况下，17.5mm厚(或更厚)的连接部件可连接条带的两端。以这种方式，在使用长条带的情况下，不需使用2.5mm的(弱)胶粘层。

在一个优选实施例中，条带通过其上侧的例如织物带或聚合物带来相互连接。使用例如小聚合物块或小弹簧的柔性连接也可用于连接相邻条带的侧面。以这种方式，可制成平行条带的长箍带(band)。该箍带可按所需长度(尤其是管子端部的半径)切割并应用到一个管子端部上。在连接好两个管子端部之后，条带还可应用到另一个管子端部上。也可同时连接管子端部和其余端部。在另一个实施例中，条带的箍带应用在已连接好的管子端部上。请注意，所有条带均优选平行于管子的中心轴线布置。

在条带由两个相互连接的相同部分制成的情况下，所述部分可按与上述相同的方式互相连接。所述部分的箍带可胶粘在一个管子端部上，两个管子端部可相互连接且所述部分的第二箍带可连接到另一个管子端部上，之后应用连接部件。也可能有其他应用方式，例如作为一个条带。

优选地，条带由与管子材料相同的材料制成，例如，条带和管子都由钢制成，尤其是由不锈钢制成。在这种情况下，不会出现由于热膨胀而引起的任何张力。

优选的是轴向承载套圈包括槽，所述槽大体上平行于接合好的管件端部的纵轴。

套圈可包括一系列条带，所述条带通过载环相互连接且被槽分隔开，并沿大体平行于连接好的管件端部的纵轴线的方向定向。

载环可以是一种链式结构并且包括I形锁定件，而且条带系列可包括两列增强条带，每一列增强条带在其一个端部具有T形凹部，从而紧邻的增强条带的两个T形凹部可绕着I形锁定件锁定。

注入套圈内表面和接合好的管件端部的外表面之间的粘合剂可通过玻璃纤维织物来加强。

管件端部可由钢制成并且可形成一对油田钢管的一部分。

附图说明

参照附图，在所附的权利要求书、摘要及下列优选实施例的详细描述中描述根据本发明方法的这些及其他特征、优点和实施例。

图1是一幅根据本发明方法接合的一对管件端部的三维示意图，其中接头部分已经被切开以便提供该接头细节的轴向剖视图。

图2是图1所示的接头的细节的轴向剖视图的用圆圈出的部分的三维放大图。

具体实施方式

图1和图2示出了一对管件1和2，管件1和2具有相互咬合的共轴渐缩边缘3和4，粘合剂注入其间以提供粘合，所述粘合适用于提供密封并且将环向应力从内渐缩边缘3的外表面传送到外渐缩边缘4上。

为了沿纵向方向增强管件接头，围绕该接头布置了轴向承载套圈5。

套圈5包括安装有一系列I形锁定件7的载环6。套圈5还包括两列加强条带8和9，每列条带包括T形空腔，该空腔围绕I形锁定件7的大约一半配合。增强条带8的内表面通过一种可布置有玻璃纤维织物10的粘合剂与管件1和2的外表面粘合。

根据本发明的方法可应用于通过粘合剂粘接的方式来接合钢管1和2，钢管1和2的外径的范围从15cm到1m(大约6英寸到36英寸)或更大(如大至1.25m(50英寸))，这种管子用于建造油气工业中所用的流线(flow line)和管线。

管件通常可用于输送流体，即，比如水、原油、甲烷气等等的液体和气体。

待连接的管件通常可以是钢厂供应的管子并且可具有在油气工业中所用的和规定的钢管的典型公差(tolerance)。

管子材料可以是碳钢或任何抗腐合金，最后，本方法也可用于聚合物基或陶瓷基的管子。

在管件1和2连接前，它们需要在其端部进行类似于喷抛清理、电动工具清洁、溶剂擦拭或其他清洁方法的表面处理，以便获得使用粘合剂时的足够洁净度和固定轮廓。

如有需要，在进行进一步工作前，可用特殊工具来去除钢管端部的不圆度。

管件端部3和4可被机加工成渐缩-渐缩连接3、4。

渐缩-渐缩连接3、4之间的间隙将用也充当密封的特殊粘合剂填充。渐缩-渐缩连接3、4的目的是保持由流体在管件3和4内部产生的环向应力。通常，粘合剂可以是环氧树脂、聚亚氨脂或任何其他认为适用于该应用的聚合物粘合剂。

作用在管件3和4上的轴向力主要由套圈5承载，所述套圈包括金属或复合材料的载环6以及在接头每侧上的两个柔性指状物列8、9。

指状物8、9的柔性需要能控制粘合剂的粘合层厚度并且适应单个管件1和2中的公差。粘合接头的强度随着粘合层厚度的增加而降低，并且为获得所需的强度因而需要进行控制。

在指状物列8和9之下放置薄玻璃纤维织物可进一步控制粘合层厚度。载环5可以是柔性的或设为缠绕着管子1和2的链。该链可根据将要接合的管子1和2的直径而切割长度。

应该理解的是根据本发明方法的优点在于它允许：

—用粘合剂粘接的方式来接合大型钢管1和2；

—环向应力和轴向应力承载能力的功能分离；

—在载环6上使用柔性指状物列8和9来控制增强套圈5和管件1和2之间的粘合层厚度；以及

—使用链式载环6来提供适合不同直径的轴向承载套圈5。

如权利要求书1所提到的套圈优选包括两个或更多的细长的、平行条带，特别地，条带至少为3条，更特别地是至少4条，更加特别地是至少6条，适宜地，条带以柔性的方式相互连接。在一个优选实施例中，每条条带由两个相似部分构成，每个部分连接到一个管子端部上而且两部分通过连接装置连接。在两部分式条带的情况下，这些部分可柔性地相互连接以便形成串。两个串与连接装置一起将形成套圈。

Claims (8)

1.一种接合一对管件端部的方法，该方法包括：

—提供具有相互咬合的渐缩边缘的管件端部；

—通过在渐缩边缘之间注入粘合剂并且将渐缩边缘按压在一起来接合所述管件端部；

—围绕接合好的管件端部布置轴向承载套圈；

—在套圈的内表面与接合好的管件端部的外表面之间注入粘合剂；以及

—促使粘合剂将套圈的内表面粘合到接合好的管件端部外表面上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述轴向承载套圈包括槽，所述槽大体上平行于所述接合好的管件端部的纵轴线。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述轴向承载套圈包括一系列条带，所述条带被所述槽分开并且沿大体沿平行于所述接合好的管件端部的纵轴线的方向定向。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述条带通过载环相互连接。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述载环包括I形锁定件，并且，还设置有两列增强条带，每列增强条带在其一个端部具有T形凹部，从而相邻增强条带的两个T形凹部能围绕I形锁定件。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：注入到所述套圈的内表面和所述接合好的管件端部的外表面之间的所述粘合剂由玻璃纤维织物来加强。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述管件端部由钢制成。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述管件端部形成一对油田钢管的一部分。

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