CN102809020A - 用于管的分离配件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管修复配件，包括：一对配合的大体半圆形的区段，每个区段由具有弓形端部的弓形壁形成，区段的壁承载有可压缩的密封件，该密封件用于密封区段的两对相配合的弓形端部并在管的外周密封；在每个弓形壁端部中的至少一个螺纹孔，旋拧到每对配合的弓形端部的每个螺纹孔中的共同螺栓，该螺栓用于承受由漏出管并由所述密封件容纳的流体而施加在所述配件上的环向力。

Description

用于管的分离配件

技术领域

本发明涉及一种管路修复配件，尤其是涉及沿径向分离的套筒或环类型的管路修复配件。

背景技术

由于腐蚀、碰撞、其他撞击、热和/或机械应力导致的泄漏所要求的对大型管路的修复可以通过绕泄漏区域装配分离套筒或环、然后密封环绕区域而进行。传统的分离修复配件，尤其用于大直径管路的分离修复配件，通常由弯曲成弓形的钢板制造而成，所述钢板设置成同心地套装在管上。法兰或者侧条通常由厚钢板原料切割而成，该法兰或侧条沿着弓形弯曲板的轴向延伸边缘被焊接，使得侧条处于大体为径向的方向而且完成包括分离配件的一半的区段的弧形。最后，两个相对套筒或环区段的侧条螺栓连接在一起，从而环绕待修复的管子。

传统的区段制造方法由于各种原因价格很高。由于它的厚度，尤其是用于大型管的配件，用于制造侧条的原材料很昂贵而且采用氧乙炔而非激光进行切割。这样的切割技术需要磨掉热影响区而且是不精确的，从而当部件在最初与弓形板配合用于随后的焊接时，需要一定数量的通过将部件研磨成互补形状而产生的“配件”。在这个阶段，存在至少三个分开的个体，该至少三个个体涉及将板弯曲成弧形、使侧条成形和将侧条安装至弓形板。这些工作步骤中的任一个或多个能够在半个套筒或者区段的初始制造过程中引起明显的变化。由于预期变化，通常需要提供足够多的原材料，然后这些原材料被去掉，以提供在管路的外部直径上有用的间隙配合。

一旦侧条被装配到弓形板的边缘，这些部件就被仔细的焊接在一起。额外的钢片可以被临时焊接到这些部件上以在它们的端部在引出部(run off)获得完整的焊接(fuu weld)，并使它们保持所需的形状直到它们最终冷却。然后将这些部件焊接在一起，由手动或者自动的根部焊道开始，其后通常利用自动化机器形成多个焊道(当部件在多个步骤下进行定位和重新定位时)。典型地，初始根部焊道在检查时最容易表现出缺陷。随后，制造的区段部分通常在制造场地之外照X射线，以确保焊接的完整性。随后，区段被热处理以释放在焊接过程中逐渐产生的内部应力。用于改进焊接的引出端部并保持区段形状的额外件被切割并磨平。当生产配件部件时，可以规定修复配件的制造商来记录各种钢部件的来源、焊接过程、焊工、时间。上述内容是过去通常使用的套筒或环区段的制造过程中所涉及的典型材料、劳动、时间考虑因素的主要要点。

侧条当利用相关联的螺栓拉紧时，向半圆形壳体的壁施加弯曲应力。因此，该壳体壁必须被制造得较厚以便承受该应力。较厚的壳体壁需要较粗的侧条。侧条对配件增加了重量和周长。重量由增加材料的成本、运输和搬运成本及安装成本来反映。配件的总物理尺寸需要相应的较大设备，用于精加工，并使得在特殊地点进行安装很困难或不可能。安装后，在配件涂覆保护材料的情况下，侧条和延伸穿过侧条的螺栓使涂覆过程复杂化。进一步，延伸穿过侧条的螺栓难以密封焊接，尤其是当倒置或者在水下时。

美国专利3017204、3078108、3152816和3467141示出了现有技术的分离套筒和法兰修复配件的例子。

发明内容

本发明提供了一种改进的分离套筒或者环类型的管修复配件。通过本发明，在分离面的传统侧条或者法兰被去除。本发明公开的配件的加工更容易而且价格较低，重量更轻，能够在狭窄的空间安装，并且比传统类型的分离配件更容易密封焊接。

根据本发明，配件的区段半部各自由具有大致均匀厚度的圆柱形壁形成。这种简单的结构允许它们在折弯机中进行粗加工，无需附接侧条，并且去除了与焊接相关的复杂性和费用。在每个弓形端部，区段半部被加工成具有至少一个精确形成的内部螺纹孔。一对区段半部的相对弓形端部的螺纹孔准确对齐。螺纹被形成为使得当区段彼此适当对准时，一个孔的螺纹和相对孔的螺纹处于共同的螺旋线上。所述公开的螺纹关系允许螺栓或者螺柱将区段保持在一起，从而利用在分离平面的两侧上的区段的壁起着螺母的等价物的作用，而无需这样的螺母和它们所需要的额外的空间。

优选地，一对对齐螺纹孔中的其中一个为盲孔，而相对区段中的相对孔被类似地封闭，但是留有直径减小的孔，其接收用于旋转螺栓的工具。进一步，优选地，该孔的其中之一足够深，从而在区段配合在一起之前完全或者基本完全接收相关的螺栓。一旦区段处于正确的对准，该螺栓能够从一个螺纹孔延伸到相对的螺纹孔中，从而将区段机械连接在一起。在螺栓初始接收在深孔中的情况下，它们在传送过程中被保护而且在安装过程中不易落下，这点在水下应用中尤其重要。

附图说明

图1是按照本发明构成的管配件的立体图。

图2是沿图4中的平面2-2剖开的配件区段的壁的一部分的局部剖视图。

图3是沿图1中的线3-3所示的、横向于管路的平面剖开的配件的局部剖视图。

图4是配件区段的端部部分的内部的局部剖视图。

具体实施方式

现在参照附图，图中示出了修复配件10，该修复配件装配在管路11上，从而防止由于腐蚀、意外事故或者其他原因导致的损坏而从管路产生泄漏。配件10包括由两个配合的半部分或区段12、13而构成的空心圆柱体。呈最简单形式的区段12、13通常具有大致相同的壁厚。

尽管区段或者半环12、13可以通过钢管、铸钢制造而成，或者以其他方式制成，但是它们通常由厚钢板制造，典型地是在折弯机中制造，尤其是涉及大尺寸管时。例如，区段12、13可以在折弯机中或者通过重型轧辊进行粗加工，然后根据需要进行精加工。典型地，区段12、13的圆周外部在制造时可以留下，而不进行加工。区段12、13的内圆柱面16可以被加工成确保在管路11周围的间隙配合。区段12、13的内部也可以在它们的弓形端部(标记为18)加工有轴向槽17，在邻近区段12、13的轴向端部(标记为20)处加工有弓形槽19。槽17、19分别接收弹性体可压缩的密封件23、24。轴向定向的密封件23通过焊接在内侧表面16和弓形端部表面27上的金属条带25、26保持，该弓形端部表面27平行于区段12、13在该处抵靠的径向平面。当区段12、13最后在管路11周围装配以围绕该管路时，密封件23通过它们配合处的径向平面阻止来自管路的流体径向泄漏。

弓形槽19还接收由钢或者其他合适的刚性材料制成的半圆形止推环部分28。密封件24和止推环部分28由片材金属保持件29保持，并在操作中被限制，所述片材金属保持件可以为两个条带31、32形成的装配件。条带31的其中一个开有槽或者凹口，用于帮助该条带与管路11的外表面沿径向保持一致。一系列的轴向定向的推力螺钉(thrust screw)33在每个区段12、13的各端部在绕两个端部表面27的弧形互相间隔开的螺纹孔中操作。在各区段12、13的各轴向端部的推力螺钉33支承着相应推力环区段28的端部表面(如图4)。

如前所述，区段12、13可以在折弯机或者轧辊组中由钢板粗加工形成。优选地，内圆柱形表面16和弓形端部表面27被加工成最终的尺寸和结构。弓形端部表面27可以被加工成主表面区域36与真实的径向平面略微间隔开并与之平行。采用矩形块形式的精确定位垫37可以在它们相应的区段12、13的真实径向平面处在这些弓形端部上进行加工。可选地，区段的弓形端部18的整个表面可以在径向平面处制造，并使限制条带26或其他等价物凹入。

螺纹孔41、42在每个区段的弓形端部18处被加工到区段12、13的壁中。当区段在管路11上被装配并对齐时，孔41、42的位置在区段12、13之间配合。优选地，在一个区段13中的螺纹孔42为盲孔而在另一个区段12中的螺纹孔41具有沉孔的性质，该沉孔具有通向区段壁的外部的直径减小的同心孔43。孔41、42的螺纹具有相同的直径和节距，并被切割成使得当区段12、13彼此适当地对齐、从而相对的区段的定位垫37处于邻接关系时，相对区段的螺纹形式(齿顶和齿根)为同相，使得一个孔41的螺纹的螺旋线与另一相对的孔42的螺纹的螺旋线一致。

在它们的最终装配件中，区段12、13被连接到一起并通过容纳在相对区段的对齐孔41、42中的无头螺栓44桥接。理想地，螺纹孔41设置成具有足够的长度，从而在开始时承载全部或几乎全部缩在相应区段12的壁中的螺栓44。为了简单化，在开始接收螺栓44的整个长度的孔41可以都定位在一个区段中而且这些孔可以为与直径减小的孔43相关联的孔。可以理解，孔41、42、43和螺栓44的部件和几何尺寸能够被重新配置。

配件10通过在管路11的损坏区域周围装配区段12、13而安装。包括固定装置和/或机械装置的各种方法可以被设计成使相应的区段彼此对齐。一个方法是在区段的一个或者两个弓形端部表面27上的对准销和在相对面适当放置的接收孔。区段12、13通过合适的夹持装置被临时保持在一起，使得当螺栓44从孔41延伸时，在定位垫上37上准确定位的参考表面相接触，在孔41中，螺栓可以在最初被接收到另一个区段的相对孔中。典型的夹持装置可以包括绕区段12、13卷绕的条带、电缆、链条或者类似物。另一方法是提供螺栓44中的至少两个，在管路11的各侧具有一个螺栓，其具有中心孔，用于接收通过直径减少的孔43装配并在相应盲孔42的基部处旋拧到区段13中的较小内螺纹孔中的螺纹牵引螺栓。牵引螺栓可以被用于临时将区段12、13保持在一起，直到一定数目的主螺栓44延伸到区段13中为止。

将区段12、13保持在一起的临时夹紧力应当足够使相对的纵向密封件23相互接触。配件10的内部可以通过其中一个区段12、13的壁中的端口(未示出)临时排气。

在区段12、13被临时夹持在一起的情况下，螺栓44被旋转成使其延伸到相对区段13中。这通过将工具定位穿过与螺栓44相关联的直径减少的孔43而实现。螺栓44可以具有非圆形插口46(accircular socket)，例如在面向孔43的端部中的六角形盲孔，而且工具可以具有配合到插座中以驱动该插座的互补形状。

当所有的螺栓44已经延伸，通过旋转推力螺钉33进入它们的相应孔中、从而它们可以轴向驱动止推环部分，使得圆周密封件24可以利用止推环部分28被压紧。圆周密封件24的轴向压缩使得这些密封件紧紧地密封在管路11的外表面上。在这个时候任何出口能够被封闭，如果需要或希望的话，粘性可固化的密封剂可以通过出口孔泵送到配件中，以增加密封件23、24的作用。可以理解，在管道外表面和配件的内表面之间通常存在间隙空间或环形带，该空间可以接收和分配可固化的密封剂。螺栓44承受配件10中由从管路11泄漏的任何流体的压力所产生的环形力。一旦螺栓44被放置，用于临时将区段12、13夹持在一起的设置可以被去掉。

在圆周密封件24被配置(存在于每个端部处)而且任何密封剂已经注入到配件10的内部和管路的外部之间的环形带中之后，该配件能够被密封焊接。这将包括将轴向端部20和管路11的圆周及相对的弓形端部表面34的外边缘焊接在一起。直径减少的孔43也被密封焊接。该密封焊接步骤相对于密封焊接纵向延伸侧条或法兰(该侧条或法兰包括从其上突伸的螺帽和螺栓头)处的传统分离套筒配件所需的步骤来说明显步骤减少并且难度较低。本发明提供的无侧条结构能够应用到其他管修复配件，例如分离法兰修复环和分离热开口鞍形卡。

显然，本说明书只是作为示例，通过增加、修改或者去掉细节可以进行改变，而没有脱离本发明合理的范围。因此，本发明不限于本说明书的特定细节，只要在以下权利要求中所限制的范围内。例如，螺纹孔41或者它们的等价物能够通过区段12的壁延伸，因此去掉了直径减小的孔43。

Claims (7)

1.一种管修复配件，该管修复配件包括：一对大体为半圆形的区段，该区段具有绕轴线同心的壁，该区段的壁具有大体上圆柱形的内侧表面和外侧表面、轴向端部表面和弓形端部表面；邻近壁的内侧表面的可压缩的密封件，该密封件适于接合管或管配件的外侧表面且至少局部抵靠管或管配件的外侧表面进行密封，通过将所述区段定位成一个区段的弓形端部朝着另一个区段的弓形端部、所有的弓形端部处于或邻近共同的径向平面、且所述区段的轴线大体上与管路或管配件的轴线一致，从而将所述区段绕管或管配件的圆周装配，至少一个螺栓在每对朝向彼此的弓形端部处在区段之间延伸。

2.如权利要求1所述的管修复配件，其中每对朝向彼此的弓形端部具有对齐的孔，用于接收相应的螺栓，所述孔具有内螺纹。

3.如权利要求2所述的管修复配件，其中当区段处于相互装配关系时，在每对朝向彼此的弓形端部处的每个区段具有内螺纹孔，其中，所述内螺纹孔的螺纹与共同的螺旋线对齐。

4.如权利要求3所述的管修复配件，其中在每对朝向彼此的区段的弓形端部处的至少一个区段的弓形端部的螺纹孔是盲孔。

5.如权利要求4所述的管修复配件，其中与具有盲螺纹孔的区段弓形端部相对的区段弓形端部的螺纹孔具有穿过区段外表面的直径减少的工具进入孔开口，从而允许相应的螺栓被旋转成与相对的一个区段接合。

6.一种管修复配件，包括：一对配合的大体半圆形的区段，每个区段由具有弓形端部的弓形壁形成，区段的壁承载有可压缩的密封件，该密封件用于密封区段的两对相配合的弓形端部并在管的外周密封；在每个弓形壁端部中的至少一个螺纹孔，旋拧到每对配合的弓形端部的每个螺纹孔中的共同螺栓，该螺栓用于承受由从管泄漏并由所述密封件容纳的流体施加在所述配件中的环向力。

7.一种管修复配件，包括：一对配合的大体半圆形的区段，每个区段由具有弓形端部的弓形壁形成，一个区段的弓形端部与另一个区段的相应端部配合；在一对相对的弓形壁端部中的至少一个螺纹孔；旋拧到所述一对配合的弓形端部的每个螺纹孔中的共同螺栓，该螺栓用于承受管中承载的流体施加在所述管修复配件上的环向力。

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