CN103476543A - 管子相互定位的方法 - Google Patents

Abstract

管子相互定位的方法，其中在第一管子（100）和第二管子（200）上分别设置端面，端面包括靠近管子（100）的内表面（102、202）的整体圆形整体环形的末端表面（101、201）、和使末端表面与管子外表面（105、205）连接的倒角表面（103A、203A）。使多个夹紧千斤顶分别接合到第一管子（100）和第二管子（200）上，每个千斤顶径向地布置到其相应的管子上，这些千斤顶规律地分布在它们相应的管子（100、200）周围，第一和第二管子相对于彼此预定位，使得它们各自的端面彼此相对。估测第一和第二管子各自的末端表面或末端棱边之间的至少一个径向错位（H、H’）。操纵第一和/或第二管子的夹紧千斤顶，以基于优化管子各自的末端表面或末端棱边之间的重合区根据估测的径向错位（H、H’）使它们相对于彼此移动。

Description

管子相互定位的方法

技术领域

本发明涉及管子相互定位的领域，更准确的说，涉及例如通过焊接需要对接的管子的相互定位的领域。通常，首先将管子在它们的端面处相对于彼此对齐，然后将这些管子保持在该位置，以便将它们焊接在一起。

背景技术

为此，可使用各种方法和各种装置。

已知包括环形法兰的夹箍，法兰承载螺旋千斤顶，螺旋千斤顶被固定，以使它们各自的杆向其内超过法兰。

环形法兰一般由两个分别呈半环形式的零件构成。这些半环零件通过铰链互相铰接在一起。它们可以互相分开，以便使法兰围绕管子安置和将法兰从管子取开。法兰的这些半环零件可以相互靠近，直至法兰的闭合位置。半环零件可以被锁定在该位置，因此可以将法兰保持在管子上。可以控制千斤顶，以使管子变形和/或使管子相对法兰移动。夹箍可以使它所支撑的管子相对于另一管子定位，以使这些管子最佳地对齐。术语“对齐”这里应以广义理解：这涉及将管子安置于最适于通过焊接对接它们的相互位置，同时考虑到它们的形状和尺寸的变化，而不一定力求将这些管子布置在同一条线上。这种管子相互定位可包括管子外部形廓在要通过管子中的一个和/或另一个变形来进行组装的管子端部附近相互匹配。

旋拧千斤顶可以在嵌接在夹箍中的管子的外表面上、在与法兰上的千斤顶同样多的区域处施加点状压力。这样可以使管子变形，例如以提高管子的圆度，或者以使管子的外部形廓与对应管子的外部形廓吻合。

有时使对应夹箍定位在每个待对接的管子上，以便具有更大的定位自由度。可以通过将每个管子的端部相继地和分别地变形，得到末端表面或末端棱边的更好的匹配性。因此可以实现更好的焊接。

夹箍还可以夹紧并保持管子中的一个和/或另一个在焊接位置。

还通过文件WO01/34340已知管子相互定位的方法，在该方法中，每个管子在外部与一相应的夹紧组件相接合，夹紧组件安装在一公共的刚性框架上。管子端部已经相互间焊接在一起，框架则相对其中一管子的外表面朝应进行新焊接的相对管子的端部的方向移动。

为调节另一管子的定位和夹紧，只考虑其中一管子的整体形状和外径。该方法只能进行管子的粗略的相互定位和夹紧。

关于管子的焊接，重要的是每个管子的端部之间的形状具有良好的吻合性及将它们相对定位或尽可能彼此接触定位。

制造公差使得管子的内轮廓和外轮廓不一定同心。然而，大部分已知方法都力求使待焊接的管子的外部轮廓吻合。

管子的内表面也具有几何形状和尺寸方面的缺陷。为了使需对接的管子的端部适于焊接，管子的端面可以预先被加工。该加工可以包括修整端面的操作，形成使端面与管子内壁连接的所谓内倒角，和/或形成连接端面和管子外表面的所谓外倒角。

该加工操作一般在管子端部附近借助管子内型廓的仿形工具进行。因此，在管子端部处形成的内倒角和/或外倒角跟随所涉及管子的内型廓，但是也会再产生缺陷，特别是与公差变化有关的缺陷。

力求使管子内表面对齐来使管子就位被证明也是不完善的。由此导致有缺陷的焊接，尤其是对于具有带尾端的倒角端部的管子。

具有倒角端部的管子常常具有端面，该端面包括一般为截锥形的表面即倒角本身，该表面使管子外表面与整体为环形的表面连接，所述环形的表面具有基本直的或凹形的截面，靠近管子内表面。对应于末端表面的该环形的表面在技术中可以用术语“尾端（talon）”来表示。

具有倒角端部的管子的端面可以没有环形的表面：则整体为截锥形的表面还与管子的内表面连接。换句话说，在这种情况下，管子的端部减小为管子内表面和倒角相交处的棱边。

管子各自的末端表面或末端棱边用于形成焊道用的底部或根部，而倒角限定应充填以形成焊道的区域。

管子的正确定位应力求使尾端或棱边重合。由于与管子制造有关的形状缺陷和尺寸缺陷，已知方法不能做到这一点。

已知在待对接的管子内部放置夹箍，以便一旦千斤顶展开并且与在管子各自端部附近的待对接管子的表面点状接触，就使千斤顶端部呈两个同心圆状对齐。

当一个夹箍的千斤顶展开时，它们的杆全都移动相同距离，并且这些杆的端部都内接在对于夹箍制造公差的近乎完美的圆中。

因此，该类方法不能保证需组装的两个管子的端部形状在它们的整个周边上都一致。

发明内容

本发明的目的是改进这种情况，特别是使两个管子相对定位，使得它们的尾端或它们的末端棱边具有更大的重合表面。

提出管子相互定位的方法，其中，在第一管子和第二管子上分别设置端面，所述端面包括靠近管子的内表面的整体环形的末端表面或整体圆形的末端棱边、和使末端表面或末端棱边与管子的外表面连接的倒角表面；使所述第一管子和所述第二管子相对于彼此移动，以使所述第一管子的端面和所述第二管子的端面相对于彼此定位。所提出的方法包括以下步骤：使多个夹紧千斤顶分别接合到所述第一管子和第二管子上，每个夹紧千斤顶径向地布置在其相应的管子上，这些夹紧千斤顶规律地分布在它们相应的管子周围，所述第一管子和第二管子相对于彼此预定位，使得它们各自的端面彼此相对；估测所述第一管子和第二管子各自的末端表面或末端棱边之间的至少一个径向错位H、H’；与操纵所述第一管子和/或第二管子的夹紧千斤顶，以基于优化管子各自的末端表面或末端棱边之间的重合区根据所估测的所述径向错位H、H’使这些夹紧千斤顶相对于彼此移动。

所提出的方法可以使待焊接管子在它们的接合平面处的接触表面或接触几何形状之间的一致性精细化。该方法可以提高管子末端表面的重合性。这保证更好地进行第一道焊接。

末端表面可以具有带一定厚度的基本呈环形的形状。该末端表面在技术中有时称为“尾端”。

附加、补充和替代性特征如下所述：

-目测估测径向错位H、H’。

-借助特殊传感器估测径向错位H、H’，将径向错位值传输给中央计算单元，该中央计算单元能够处理所述径向错位值，以控制全部或部分千斤顶的移动。

-在径向错位估测步骤，以第一管子和第二管子各自的棱边之间的一个或几个径向错位值的形式估测径向错位，每条棱边形成其相应的管子的内表面与该相应的管子的末端表面之间的接合部。

-在径向错位估测阶段，以第一管子和第二管子各自的棱边之间的一个或几个径向错位值的形式估测径向错位，每条棱边形成它相应的管子的倒角表面与该相应的管子的末端表面之间的接合部。

-在径向错位估测阶段，以第一管子和第二管子各自的棱边之间的一个或几个径向错位值的形式估测径向错位，每条棱边形成它相应的管子的倒角表面与该相应的管子的内表面之间的接合部。

-接合阶段包括以下操作：将第一组夹紧千斤顶接合到所述第一管子的外表面上；使所述第二管子相对所述第一管子移动到对齐位置，在所述对齐位置，所述第二管子的端面与所述第一管子的端面大致对齐；将第二组夹紧千斤顶接合到处于所述对齐位置的所述第二管子的外表面上。

-操纵第一组和/或第二组的千斤顶，以总体减小末端表面或末端棱边之间的径向错位，同时力求遵守这些末端表面上或沿末端棱边的最大径向错位值。

-在预就位状态，第一管子和第二管子的外表面沿这些管子中的一个和/或另一个的纵向方向相互分离几毫米。

-单独操纵夹紧千斤顶，以使管子端部可以相对移动，同时保持所述千斤顶在所述管子上的接合力。

-使所述第一和/或第二管子互相相对移动，直至得到第一和/或第二管子的末端表面的20%-100%之间的重合表面。

-在得到最佳重合位置时，千斤顶保持被锁定在接合位置，并保持施加给第一管子和/或第二管子的力。

-操纵千斤顶的步骤包括至少一个子步骤，在所述子步骤中，独立于其它千斤顶的移动操纵至少一个所述千斤顶的移动，以局部改变末端表面或末端棱边之间的径向错位H、H’。

-操纵千斤顶的步骤包括以下子步骤：共同操纵所述夹紧千斤顶，以使所述第一管子和第二管子相对于彼此移动，同时总体减小所述第一管子和第二管子的末端表面或末端棱边之间的径向错位；并将至少一个所述夹紧千斤顶相对一个或几个对抗夹紧千斤顶以差动方式单独操纵，以使其相应的管子局部变形和减小特殊的径向错位。

-使用夹箍，所述夹箍包括一个在另一个上安装的两个对应的法兰，其中一个法兰支撑所述多个夹紧千斤顶中的一部分夹紧千斤顶，而另一法兰支撑所述多个夹紧千斤顶中的剩余部分的夹紧千斤顶。

还提出用于使管子相互定位的装置，所述装置包括夹箍，所述夹箍包括一个在另一个上安装的两个对应的法兰，其中一个法兰支撑第一组液压千斤顶，而另一法兰支撑第二组液压千斤顶，所述第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶中的至少一组的每个千斤顶一方面与电磁阀结合，另一方面与比例型压力调节器结合，所述电磁阀能被控制以供给液压千斤顶以流体，所述比例型压力调节器能被操纵以控制液压千斤顶退离（échappement）。

装置可另外包括液压发生器，该液压发生器包括多个液压泵单元，所述第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶中的至少一组的每个千斤顶分别与一泵元件连接。

附图说明

通过阅读下面参照附图进行的描述，本发明的其它特征、细节和优点将体现出来，附图中：

-图1表示定位夹箍的简化透视图；

-图2A以纵剖面图表示在第一构型的两个管子端部分；

-图2B与图2A类似，但端部分具有第二构型；

-图2C与图2A类似，但端部分具有第三构型；

-图3A与图2A类似，但端部分具有第四构型；

-图3B与图2A类似，但端部分具有第五构型；

-图3C与图2A类似，但端部分具有第六构型；

-图4是表示管子相互定位方法的流程图；

-图5是根据定位方法的第一变型的详细描述图4步骤100的流程图；

-图6是根据定位方法的第二变型的详细描述图4步骤100的流程图；

-图7A、7B和7C以纵剖面图表示两个管子的在管子相互定位的不同步骤的端部分。

具体实施方式

附图包括具有特定特征的元件，可以为此不仅用于完善本发明，必要时还可以有助于对本发明的限定。

在所有图中，相同或相似元件用相同的参考符号表示。

参照图1。

在该图中看到夹箍40形式的管子定位辅助设备。

这里数量为五个的第一组千斤顶1被固定在环形的第一支撑或第一法兰10上，而这里数量为五个的第二组千斤顶2被固定在环形的第二法兰20上。第一法兰10和第二法兰20以基本同心的方式互相相对布置。它们通过连接零件或梁架30被固定地保持在该相对位置。第一组的每个千斤顶1与第二组的一个千斤顶2或对应千斤顶相对，反之亦然。第一组千斤顶1和第二组千斤顶2用于分别与要相对于彼此定位的第一管子和第二管子在它们的相邻端部附近正对。换句话说，第一组的千斤顶1用于分布在第一管子周围，而第二组的千斤顶用于分布在第二管子周围。

这里，一些加固板3每次在与第一组的千斤顶1和/或第二组的千斤顶2对齐处，被固定在第一法兰10和/或第二法兰20上。这样可以加固法兰。加固板3的数量、尺寸和构成可以根据施加在结构上的作用力的类型变化。这里，千斤顶1、2为双作用液压型千斤顶。它们优选通过接头如快速接头与软管（未示出）连接。

每个千斤顶1具有一移动传感器，这里是内部移动传感器（未示出），它可以与中央控制和处理单元连接。这些精确行程传感器可以是磁致伸缩型，例如具有0.05mm的分辨率和0.1mm的精度。这些传感器可以把相应数据传输给计算机。这些数据对应于相对千斤顶杆完全收缩的参考位置的管子表面部位位置的数据。

这些传感器是可选的。可以用布置来测量支座与支座安装在其上的管子的外表面之间距离的距离传感器代替这些传感器。

一些电磁阀单独地与每个千斤顶1配合，以提供受控的和适合的流体的压力或体积。这里脉冲型电磁阀与每个千斤顶结合。作为变型，电磁阀可以是比例型电磁阀。

这里，每个千斤顶与两个压力传感器结合，其中一个相应的传感器用于千斤顶的每个室。这样可以基于测量千斤顶两室之间的压差获知杆上的推力。

每个千斤顶具有未示出的一个或几个入口以及一个或几个出口，其中至少一个入口和至少一个出口，例如通过快速接头，与承受200巴-800巴压力的软管连接。

该管子本身与液压供应发生器连接。该供应发生器包括至少一个流体泵。优选地，该供应发生器包括每电磁阀一个泵，则这些泵可以被安装在一公共的驱动轴上。可使用可变流量泵，用以优化循环时间。可以使用对于第一组千斤顶1和第二组千斤顶2共同的一泵，该泵可以被转换以便供应所涉及的这些组千斤顶中的一组千斤顶或另一组千斤顶。

每个千斤顶与一比例型压力调节器结合，操纵该比例型压力调节器以控制所涉及的千斤顶退离。该调节器可以与上面描述的两个压力传感器中的其中一个形成同一个组成件。

装配于法兰的千斤顶的数量可以根据技术要求变化，如尤其是体积尺寸、施加的作用力、价格或所涉及的法兰的直径。

优选地，特别是对于海上焊接应用，选择强化液压千斤顶，这种千斤顶可以在它们的杆上承受它们总能力（纵向力）的大约20%的径向力。实际上，在此类应用中，在焊接过程中，施加在管子上的拉伸力可能是相当可观的。它们通常大约为几十吨。管子的相对运动可能也是较大的。尽管有这些困难的使用条件，根据本发明的装置是可操作的和可靠的。

每个千斤顶的杆在其端部配有垫块。

第一组千斤顶1和第二组千斤顶2中的至少一组的千斤顶的杆的垫块枢转安装。垫块可另外配有松散安装的旋转滚轮。

本申请人已经实现了根据图1的夹箍的一种装置。在每个法兰10、20上固定有五个液压千斤顶。每个千斤顶在200巴-800巴的压力下工作，具有为1吨-50吨、甚至一直达到200吨的沿其纵轴线的推动能力、为1吨-10吨、甚至一直达到50吨的相对其纵轴线成径向的拉伸能力，和30毫米-100毫米的行程。每个千斤顶包括精度为0.05毫米、分辨率为0.05的一内移动传感器。

每个千斤顶室的供给回路包括允许精确了解管子外表面上的承靠力的压力传感器。所涉及的精度可以接近1000kPa，分辨率接近500kPa。传感器与处理和控制单元连接在一起，处理和控制单元例如包括例如AllenBradley公司的名为“Control Logix”的已知类型的可编程自动装置或微型计算机。

本发明涉及使第一管子和第二管子相互定位以在它们的端面处通过焊接组装这两个管子的方法。

第一组千斤顶的千斤顶在第一管子的端部附近围绕该管子定位。这可以涉及夹箍40的千斤顶1。

这些千斤顶可以被固定在一共同的支架、例如图1的法兰10上。优选地，它们均匀成角度地分布在第一管子的周围。

第二组千斤顶的千斤顶在需通过焊接对接第一管子的第二管子的端部附近定位。这可以涉及夹箍40的千斤顶2。

第二组的千斤顶可以被固定在一共同支架例如图1的法兰20上。千斤顶2优选规律地成角度分布在第二管子的所述端部的周围。

第一千斤顶1和第二千斤顶2可以通过拱型、马镫型或类似的连接部件，沿待定位管子的轴向方向互相连接、互相间隔开，第一千斤顶1和第二千斤顶2被设置以便限定例如用于使焊接部件或其它合适设备通过的空间。其长度可以是固定的，或者其长度可以是变化的，以便调节待定位管子的端部之间的间距。所述部件可以为图1的梁架4类型。

法兰10、20可以呈几个部分设置，以便处于闭合位置和开放位置，在闭合位置，它们形成围绕管子端部的连续环，在开放位置，一个或几个部分处于与环形闭合位置相对的分离位置。则如铰链的部件允许将活动部分相对固定部分枢转连接。当然，这种设置可以使管子端部相对设备接合或分离，或者用以使它们在焊接前安置就位，或者用使它们在焊接后分离。

该方法可以使用刚才描述的装置，所述装置的每个法兰分为两个部分或更多的部分，或者呈一整体件。

参照图2A。

在该图中看到倒角管子100、200的包括各自尾端101、201的各自端部分，每个尾端呈与其相应管子的轴线基本垂直地布置的整体环形的平表面的形式。尾端101和201分别形成管子100和200的末端表面。

管子100、200的端部分分别包括倒角103A、203A，每个倒角的呈整体截锥形表面的形式，所述截锥形表面一方面与其相应管子的外表面105、205连接，另一方面在所谓“外”棱边106A、206A处与该管子的尾端101、201连接。每个尾端101、201在所谓“内”棱边107A、207A处与其相应管子的内表面连接。这里，倒角103A、203A相对其相应管子的内表面倾斜约45°。

参照图2B。

倒角103B、203B的径向剖面形状为J形。换句话说，每个倒角具有基本垂直于其相应管子的外表面105、205延伸的整体为平面的第一表面、和使第一表面与管子的尾端101、201每次都切向地连接的弯曲的第二表面。

管子100、200各自的内表面102B、202B相对管子的纵轴线稍微倾斜。倾斜度大约为几度。该倾斜度一般为1°-20°之间。内表面102B、202B的倾斜由加工产生，管子内表面的一端部分作为用于该加工的参照。

参照图2C。

这里，管子100、200的端部分分别具有倒角103C、203C，每个倒角呈在单一棱边104、204处直接与管子的内表面102C、202C连接的截锥形表面的形式。管子100、200的端部分没有尾端。换句话说，这里是线条，即单一棱边104和204，形成管子100、200的相对端部。

未加工的管子一般具有相对管子末端表面倾斜约30°的倒角。这些倒角可以经过或不经过再加工。

刚才仅作为示例介绍常用的管子端部分的一些形状。本发明的实施应用于倒角，更广泛地应用于不同形廓的端部分。

力求调节管子100、200的相互位置，使在管子端部附近的管子外表面105、205上相接合，力求使管子移动和/或变形，以便得到末端表面的最佳重合以焊接它们。

在按照本发明定位之前，不知道管子的任何精确尺寸。要处理的管子具有互相接近的几何形状和尺寸，其至少对于其中的某些管子对应相似的公称尺寸，即制造公差除外。

参照图4。

由管子的相互预定位步骤100开始。该预定位基于：可以使管子100、200的外表面在它们各自的端部附近粗略对齐。

参照图5，该图5表示管子相互预定位的第一变型。

在步骤110，将配有千斤顶的夹箍安置到其中一管子的端部分上。该夹箍例如与图1的夹箍40类似。可以通过将固定于夹箍的可伸缩的探测器元件（未示出）引导抵靠到第一管子的外表面上，使夹箍定位。

在步骤112，致动该夹箍的千斤顶，以夹紧第一管子，即与该第一管子的外表面相接合。第一管子处于它的焊接位置。在夹箍预定位到第一管子上的该步骤中，使第一千斤顶1与支座同心地靠近第一管子100的外表面继而紧靠外表面。使千斤顶杆在同一持续时间的期间、以同心方式和同一速度前进，同时测量它们的移动。

移动的速度和距离都是可参数化的。

在靠近阶段，千斤顶的前进速度可以达到6mm/s。

到第一管子100的外表面附近，速度可以降低，例如降到0.3mm/s，以便更精确地控制千斤顶的移动。使分布在第一管子100的端部周围的每个千斤顶1的移动精确地同步。

一旦完成夹紧，还可以在压靠力和行程方面独立地控制每个千斤顶。这样可以优化对管子端部的夹紧及其最终定位、以及端部段的形廓。

当千斤顶1从外部足够夹紧第一管子时，即当达到预先确定的夹紧压力值例如每千斤顶1.5吨时，停止千斤顶的前进。

在步骤114，将第二管子带引到夹箍内部、于第二法兰处，以使第二管子的端部与第一管子的端部相对。在这两个管子的端部的外表面上对准（se repérer），使第一管子和第二管子的端面的各自尾端互相接触，来使第二管子最佳定位。

在步骤116，致动第二夹箍的千斤顶，第二夹箍的千斤顶会接合到第二管子的外壁上。

带引第二管子200的端部与第一管子100的端部接触。作为变型，可以布置管子端部，以便管子端部之间存在确定的纵向间距E，如图3A、3B和3C上所示。

间距E取决于实施的焊接方法。例如在手工焊接的情况下，间距E的值可以被设定在1mm-4mm之间，一般接近2mm。

在自动焊接的情况下，例如利用MIG（熔化极惰性气体保护焊）、MAG（熔化极活性气体保护焊）或TIG（惰性气体钨极保护焊）焊炬，可以考虑E的值为0mm-0.5mm之间。

以和对于第一组千斤顶的千斤顶1已做过的相似方式，带引第二组的千斤顶2夹紧第二管子200的外部。

千斤顶移动的速度和距离，即千斤顶杆相对本体移动的速度和距离，是可以参数化的。

在靠近阶段，千斤顶的前进速度可以例如达到6mm/s。

到第一管子100的外表面附近，速度可以降低，例如降到0.3mm/s，以便更精确地控制千斤顶的移动。使分布在第一管子100的端部周围的每个千斤顶1的移动精确地同步。

一旦完成夹紧，还可以在压靠力和行程方面独立控制每个千斤顶。这样可以优化对管子端部的夹紧及其最终位置、以及端部段的形廓。

参照图6，该图6表示管子相互预定位的第二变型。

在步骤120，利用独立于夹箍40的设备，带引待组装的两个管子的端部相对，通常互相接触。作为变型，如前面描述的，使管子的端面互相分开距离E。

夹箍40处在法兰的开放位置。

在步骤122，使夹箍相对接合平面安置在位。

在步骤124，围绕管子闭合每个法兰。

在步骤126，以与以上描述的方式类似的方式接合到第一管子的外表面上。以与上面已经描述的方式类似方式接合到第二管子的外表面上。

可选择地，在进行与第一管子100和第二管子200的接合之前，通过如前面描述的探测器调节夹箍的纵向位置。

重新参照图4。

在步骤100结束时，通过管子100和200的外表面在它们各自端部附近的相对定位，管子100、200的端面处于确定的粗略对齐位置。

在步骤200的过程中，估测管子100、200的末端表面101、201的径向错位。

能以即从管子外部的外末端棱边106、206之间的至少一个径向错位H’值的形式，估测第一管子100和第二管子200各自的末端表面101、201之间的对齐缺陷。

作为变型，能以即从管子内部的内末端棱边107、207之间的至少一个径向错位H值的形式，估测第一管子100和第二管子200各自的末端表面101、201之间的对齐缺陷。

量H和H’对应于技术中所称的“Hilo”。

优选地，估测几个错位H或H’值，这几个错位值在管子100、200的内棱边107、207或外棱边106、206的周长上的几个点处测取。

优选地，以从外部可触到的测量点处的外棱边作为参照，因为由于跟随内表面的仿形辊和与内表面接合进行的加工，错位H等于错位H’。

可以很容易地从管子外部测量径向错位H’。可以通过例如配有游标卡尺的操作者、和/或一个或几个传感器来实现该测量。

可以目测监控径向错位H’。则操作者可以手动控制千斤顶1、2，以便移动管子100、200中的一个和/或另一个。该移动可以是脉冲的或连续的。

估测径向错位H’或H可以采用一个或几个安装在焊接滑架上的激光轮廓测定仪型传感器、轮廓照相机、图像处理方法或甚至探测器。

再次参照图4。在步骤300，操纵夹箍的千斤顶，以使管子互相移动和/或变形，以便使末端表面101、201的重合最佳化。

利用被操纵的千斤顶，使第二管子200的末端表面在与接合平面平行的平面中相对第一管子100移动，第一管子100相对夹箍40保持固定。也可考虑使第一管子100和第二管子200同时相对夹箍40移动。

优选地，可以通过操作者所操纵和控制的、由计算机转换为路径的脉冲实现千斤顶的相对移动。也可基于使两个管子相对安置的阶段时所实现的测量结果，通过计算机如可编程的自动装置操纵这些移动，这些测量例如通过安装在设备上的附加探测器来进行。

脉冲允许0.1mm-1mm的手动模式移动。

通过减小错位H或H’，保证末端表面101、201最大程度地重合，即存在最大接触表面或最大相对表面。

可以在手动模式通过操作者的目测定性估计或在自动模式通过计算机，得到该表面重合最佳化。如果需要，可以在夹紧千斤顶和千斤顶最初受操纵移动之后，再进行一次或几次测量。

寻求对应于优化管子末端表面或末端棱边之间的重合区的千斤顶最终位置。该优化相应于前面估测的H、H’值之和的最小化，同时保证管子周廓上的最小重合表面，即径向错位H或H’值小于例如约为1毫米的允许的最大Hilo值。HILO的最佳值一般接近0.5mm，而1.5mm左右的值是可接受的。作为变型，可以力求使管子周界上的径向错位均匀化。

实际上，能以两个阶段操作。首先控制千斤顶的移动，该移动用于使管子相对于彼此移动，而没有变形。然后，可以使管子中的一个和/或另一个点状变形，以进一步减小径向错位之和，或以补偿比其它间隔更大的径向间隔。

当末端表面处于最佳相互位置时，使千斤顶固定不动。

在没有尾端的倒角的情况下，尽可能减小端线或末端棱边104、204之间的径向错位H和H’。

在千斤顶位置固定不动后，可重进行一组径向错位H和/或H’测量。在操作者或计算机没有将环形表面之间的重合度估计为足够的情况下，可以使管子100、200中的至少一个在接合平面中继续重复移动。

参照图3A、3B和3C。

可看到除了末端表面101和201、末端棱边104、204互相分开沿管子100、200的纵轴线测量的距离E外，第一管子100和第二管子200的端部处在分别与图2A、2B和2C中相类似的构型中。该位置对应于焊接前的最终轴向位置。

刚才描述的就位方法也适用于图3A、3B和3C上所示的情况中，其中有意保持管子100、200的末端表面101、201之间的纵向间距E。

在管子100、200互相移动的过程中，一些千斤顶可具有后退或收缩运动，同时保证在所考虑端部上的恒定压靠力。

管子100、200的相互定位包含使这些管子相对于彼此移动，同时保持夹箍与被移动管子之间的夹紧力或接合力。这需要能够共同移动每个千斤顶和一个或几个与其相对的千斤顶（对抗千斤顶），而不失去夹紧力。为使管子按相应于一千斤顶的方向移动，控制所涉及千斤顶受压，而控制它的对抗千斤顶退离到刚好小于第一千斤顶的推力的作用力水平，该推力的其相应分量。压差导致管子移动，该管子移动在所涉及千斤顶的输出压力和控制压力平衡时停止。可以在该原理上根据希望的管子移动方向结合不同千斤顶的移动。

为使管子变形，这涉及使其中一个千斤顶独立于其它千斤顶移动。也可以结合千斤顶，以产生管子的复杂变形。

可以通过执行一般能够实施参照图4-6描述的步骤的特殊程序的计算机，共同操纵电磁阀。

千斤顶位置/移动传感器可以通过几何计算实时跟踪每个管子的位置。

利用计算机通过每个千斤顶在管子外表面处的推力和/或行程单独操纵千斤顶1、2，可以产生其中一个管子相对另一管子的运动。因此，这些运动的速度、方向和幅度是完全受控的。在管子端部的移动期间保持压靠力。达到希望的位置时，系统锁定千斤顶的行程。

在任何时刻，可以单独地、即在每个千斤顶上分别地校正承靠压力或移动，以优化围绕管子的总体夹紧。

参照图7A-7C。

这些图表示第一管子100，该第一管子100在其端部附近径向地具有厚度E1，厚度E1明显大于第二管子200的在其近端部附近于相同径向位置处的厚度E2。该厚度差可能是由于管子内表面102、202相对外表面105、205的同心度缺陷和/或相对第一管子100与第二管子200之间的厚度公差变化的同心度缺陷造成的。

图7A表示已经通过第一管子和第二管子的外表面粗略对齐后的第一管子100和第二管子200，如管子例如在上面描述的步骤100后就是这种情况。径向错位H’A较大，对应管子在该径向位置处的厚度差。

图7B表示第一管子和第二管子已相对于彼此移动以提高它们各自端面的重合度后的第一管子100和第二管子200。径向错位H’B明显小于初始径向错位H’A。典型地，已经成功补偿了管子100、200的内表面相对其外表面的一大部分的同轴性差别。但是仍存在径向错位H’B，它在某些条件下可能大于允许的最大Hilo值。例如当管子100、200的其中之一的椭圆度明显大于另一管子的椭圆度时、或者这些管子的椭圆度呈角度错开时就是这种情况。

图7C表示在第二管子已局部变形以减小径向错位之后的管子100、200，该径向错位是旨在总体减小管子100、200端部之间的径向错位的管子相互移动操作后产生的。现在，管子100、200的内表面基本相对于彼此对齐，或至少最终径向错位保持在保证以后的焊接作业在良好条件下进行的限度内。

本发明还可涉及焊接组装外的其它应用，只要其涉及以精确和可靠的方式对齐管子、尤其是大尺寸和/或大重量的管子。

刚才描述了管子相互定位的方法和可以用于帮助实施该方法的夹箍。但是，这里已经描述过的夹箍可以用于更广的范围中，尤其是用于任何的管子对齐方法，其中包括使管子外表面重合。每次涉及移动夹箍安装在其上的管子中的至少一个时，使用夹箍40，同时在该管子上保持夹紧力或接合力。

所描述的方法还可被视作第一管子相对第二管子在它们的端部处定位的方法，第一管子的端部设有第一倒角和布置在其内表面附近的第一基本环形的表面，第二管子的端部设有第二倒角和布置在其内表面附近的第二基本环形的表面，第一环形表面和第二环形表面限定与每个所述管子的纵轴线基本垂直的接合平面，根据该方法，使用并操纵径向地分布在第一管子和第二管子周围的多个夹紧千斤顶，以便根据第一环形表面和第二环形表面之间的径向错位H、H’与所述接合平面平行地移动与第一管子相对的第二管子，以保证这些环形表面的最大的相对表面，即所谓重合表面。

或者目测或者借助特殊传感器，估测和监控所述径向错位或Hilo，通过中央计算单元传输和处理所述径向错位，中央计算单元与所有或部分所述千斤顶的移动配合及可以控制所有或部分所述千斤顶的移动。

能就地、必要时实时地进行对Hilo的估测和监控。

所述方法的自动化允许用有限时间和以非常精确的方式，处理相当大量的管子几何形状差距。

优选地，在整个周界上，或者在限定倒角底部的环形表面外棱边处、或者在没有尾端的倒角棱边处，估测并监控径向错位。例如可以选择在均匀分布于周界上的几个周界点处估测所述错位。可以借助专门工具进行错位估测。

可以相对管子内壁估测并监控径向错位H。还可以相对管子的各自倒角的底部估测和监控径向错位H’。由于倒角尾端的尺寸一般在管子的整个周边上都是恒定的，因而这种错位实施可靠且容易。

在移动第二管子前，可以夹紧第一管子的第一端部，使第二管子相对第一管子近似对齐，并将第二管子锁紧在该对齐位置。有利地，锁紧在管子外壁处进行。

当管子端部带有倒角但没有尾端时，可以减小管子端线之间的径向错位H、H’，同时使该径向错位呈角度地在端线的周长上分布。

可以首先在第一管子和第二管子的外表面上实现管子的对齐。

可以在第一管子和第二管子的端部之间设置几毫米的纵向间距。在为进行管子焊接实施根据本发明的对齐时，本领域技术人员根据实施的焊接方法预先确定并选择该纵向间距。则接合平面位于该间距的中间，与相对的环形表面平行，并与管子的纵轴线垂直。

一旦夹紧了管子端部，就可以单独地操纵夹紧千斤顶，以允许管子端部相对移动，同时保持所述千斤顶在所述管子上的夹紧力。

有利的是，可以使第一管子和/或第二管子相对于彼此移动，直至得到第一管子和/或第二管子的环形表面的大约20%到100%之间的重合表面。

另外，当所述管子的所述移动结束时，千斤顶仍被锁定在夹紧位置，并保持施加在第一管子和/或第二管子上的力。也可通过单独并分别地调节至少一个所述千斤顶的位置，局部改变径向错位H、H’。另外，在夹紧第一管子前，可以使千斤顶定位成使得，焊接部件纵向地定中心在第一管子的端部上，或者纵向地定中心在第一管子和第二管子之间所限定的接合平面上。这构成对于管子的纵向参考位置。

本发明并不限于上面只作为例子描述的实施方式，而是囊括本领域技术人员会考虑的所有变型。特别是：

-所使用的千斤顶可以是电动型或任何其它类型，甚至是计算机辅助的手动致动类型。

-夹箍40的两个法兰可以彼此滑动安装。则在使管子互相对齐外，还可使管子相互靠近，甚至保持管子互相紧靠。

–这些千斤顶已经描述为呈角度均匀分布在它们各自的法兰上，但是也可以是除此外的其它分布。

-夹箍40的至少一个所述法兰可以由单体件实现。

Claims (17)

1.管子相互定位的方法，其中，在第一管子（100）和第二管子（200）上分别设置端面，所述端面包括靠近管子（100）的内表面（102、202）的整体环形的末端表面（101、201）或整体圆形的末端棱边（104）、和使末端表面或末端棱边（104、204）与管子的外表面（105、205）连接的倒角表面（103A、203A、103B、203B、103C、203C）；使所述第一管子和所述第二管子相对于彼此移动，以使所述第一管子的端面和所述第二管子的端面相对于彼此定位，所述方法包括以下步骤：

a.使多个夹紧千斤顶（1、2）分别接合到所述第一管子（100）和第二管子（200）上，每个夹紧千斤顶径向地布置在其相应的管子上，这些夹紧千斤顶分布在它们相应的管子（100、200）周围，所述第一管子和第二管子相对于彼此预定位，使得它们各自的端面彼此相对；

b.估测所述第一管子和第二管子各自的末端表面或末端棱边之间的至少一个径向错位（H、H’）；

c.操纵所述第一管子和/或第二管子的夹紧千斤顶（1、2），以基于优化管子各自的末端表面或末端棱边之间的重合区根据所估测的所述径向错位（H、H’）使这些夹紧千斤顶相对于彼此移动。

2.如权利要求1所述的管子相互定位的方法，其中，目视估测所述径向错位（H、H’）。

3.如权利要求1所述的管子相互定位的方法，其中，借助特殊传感器估测所述径向错位（H、H’），将径向错位值传输给中央计算单元，所述中央计算单元能够处理所述径向错位值，以控制全部或部分所述夹紧千斤顶（1、2）的移动。

4.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中，在步骤b.，以所述第一管子和第二管子各自的棱边之间的一个或几个径向错位值的形式估测所述径向错位（H），每条棱边形成其相应管子（100、200）的内表面（102、202）与该相应管子的末端表面之间的接合部。

5.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中，在步骤b.，以所述第一管子和第二管子各自的棱边之间的一个或几个径向错位值的形式估测所述径向错位（H’），每条棱边形成其相应管子（100、200）的倒角表面（102、202）与该相应管子的末端表面之间的接合部。

6.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中，在步骤b.，以所述第一管子和第二管子各自的棱边之间的一个或几个径向错位值的形式估测所述径向错位（H’），每条棱边形成其相应管子（100、200）的倒角表面（102、202）与该相应管子的内表面之间的接合部。

7.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中，步骤a.包括以下操作：

a1.将第一组夹紧千斤顶接合到所述第一管子的外表面上；

a2.使所述第二管子相对所述第一管子移动到对齐位置，在所述对齐位置，所述第二管子的端面与所述第一管子的端面大致对齐；

a3.将第二组夹紧千斤顶接合到处于所述对齐位置的所述第二管子的外表面上。

8.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中，在步骤c.，操纵所述夹紧千斤顶，以使末端表面或末端棱边之间的径向错位总体减小，同时力求遵守末端表面上或沿末端棱边的最大径向错位值。

9.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中在步骤a.，在预定位状态，所述第一管子（100）的端面和所述第二管子（200）的端面沿所述第一管子和第二管子中的一个和/或另一个的纵向方向相互分开几毫米。

10.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中，在步骤c.，单独操纵所述夹紧千斤顶，以允许管子端部相对移动，同时保持所述夹紧千斤顶（1、2）在管子上的接合力。

11.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中，使所述第一管子（100）和/或所述第二管子（200）相对于彼此移动，直至得到第一管子和/或第二管子的末端表面（101、201）的20%-100%之间的重合表面。

12.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中，当得到最佳重合位置时，所述夹紧千斤顶保持被锁定在接合位置，并保持施加给所述第一管子和/或第二管子的力。

13.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中，步骤c.包括至少一个子步骤，在所述子步骤，操纵至少一个所述夹紧千斤顶独立于其它夹紧千斤顶的移动而移动，以局部改变末端表面或末端棱边之间的径向错位（H、H’）。

14.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中，步骤c.包括以下子步骤：

c1.共同操纵所述夹紧千斤顶，以使所述第一管子和第二管子相对于彼此移动，同时总体减小所述第一管子和第二管子的末端表面或末端棱边之间的径向错位，

c2.将至少一个所述夹紧千斤顶相对一个或几个对抗夹紧千斤顶以差动方式单独操纵，以使其相应的管子局部变形。

15.如上述权利要求中任一项所述的管子相互定位的方法，其中，使用夹箍（40），所述夹箍包括一个在另一个上安装的两个对应的法兰（10、20），其中一个法兰支撑所述多个夹紧千斤顶中的一部分夹紧千斤顶（1），而另一法兰支撑所述多个夹紧千斤顶中的剩余部分的夹紧千斤顶（2）。

16.使管子相互定位的装置，所述装置包括夹箍（40），所述夹箍包括一个在另一个上安装的两个对应的法兰（10、20），其中一个法兰支撑第一组液压千斤顶（1），而另一法兰支撑第二组液压千斤顶（2），所述第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶中的至少一组的每个液压千斤顶一方面与电磁阀结合，另一方面与比例型压力调节器结合，所述电磁阀能被控制以供给液压千斤顶以流体，所述比例型压力调节器能被操纵以控制液压千斤顶退离。

17.如权利要求16所述的使管子相互定位的装置，所述装置另外还包括具有多个液压泵单元的液压发生器，所述第一组液压千斤顶和第二组液压千斤顶中的至少一组的每个千斤顶分别与一泵元件连接。

Images