CN106132626B - 搅拌摩擦焊接管道 - Google Patents

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Abstract

流体输送管道以及形成这样的采用搅拌摩擦焊接的管道的工艺流程。流体输送管道由管道部分构成，管道部分包括第一桶，第一桶同轴同心地设置于第二桶内，每个第一桶和第二桶都由一个或多个部分或板构成，板的纵向延伸边缘沿焊缝搅拌摩擦焊接(FSW)在一起，焊缝从第一端纵向延伸到第二端。多个管道部分部分可采用周向FSW焊缝由端部与端部连接在一起以形成管道。

Description

搅拌摩擦焊接管道
技术领域
本发明涉及使用搅拌焊接法的流体输送管道的生产。
背景技术
大多数金属，甚至是航海级金属，显示在水环境中使用后腐蚀的迹象，包括海水、淡海水以及淡水环境。腐蚀在冷、深海水中特别明显。随着时间的推移，对暴露在水环境中的金属物体的长期运行维持来说腐蚀是有害的。
采用搅拌摩擦焊接法(FSW)在焊接接头处连接两金属物体是已有技术。当这些物体暴露于水的环境中时，已观察到在FSW接头处很少或没有腐蚀发生，同时明显的腐蚀发生在金属物体基金属合金中FSW接头以外的位置。
在热交换器的应用中连接管道端部与管板的FSW使用的工艺流程公开于美国专利8439250和美国公布的专利申请NO.2013/0037601。此外，采用FSW工艺的管道的形成过程公开于美国临时申请NO.61/777419，提交于2013年3月12日且标题为《摩擦表面搅拌工艺》。
发明内容
本发明描述了流体输送管和形成这样的采用FSW工艺的管道的工艺流程。流体输送管由至少一个管道部分构成，管道部分由一个或多个管道部分构成，管道部分边缘沿焊缝搅拌摩擦焊接在一起，焊缝从第一端纵向延伸到第二端。由此产生的管道部分包括第一桶，第一桶同轴同心设置在第二桶内且由一个或多个隔断装置互相间隔。
在特定管道情况下，例如在直径上达到甚至大于10m左右的大直径管道，每个管道部分可由多个管道部分组成，管道部分顺着采用FSW工艺的纵向延伸边缘连接在一起。此外，一些管道部分可采用周向FSW焊缝由端部与端部连接以形成大直径长管道。
用于采用FSW工艺由管道部分构成管道的新系统、工具和方法也在本文中进行了描述。
本文中所描述的流体输送管可用于输送流体的任何所需的应用中。在一个非限制性的例子，流体输送管可以在海洋热能转换(OTEC)设备中作为冷水进水管。
在一个实施例中，流体输送管具有管道部分，管道部分包括第一桶同轴同心设置在第二桶内，第一桶和第二桶都包括内表面、外表面、第一端和第二端。第一桶的内表面形成流体通道，流体通道沿纵轴延伸，第一桶的外表面与第二桶内表面间隔以在第一桶与第二桶之间形成间隙。隔断装置设置在间隙内以间隔第一桶与第二桶。此外，每个第一桶和第二桶都包括搅拌摩擦焊接的焊缝，焊缝从第一端延伸到第二端。
在另一个实施例中，形成流体输送管的方法包括通过紧靠至少一个管道部分的面向纵向边缘上的纵向边缘的搅拌摩擦焊接形成管道部分。管道部分形成第一和第二桶，每个圆桶包括摩擦搅拌焊接的焊缝，焊缝从每个圆桶的第一端纵向延伸到第二端。每个第一桶和第二桶包括内表面和外表面。第一桶同轴同心设置于第二桶内且隔断装置间隔第一桶与第二桶。第一桶的内表面形成流体通道，流体通道沿纵轴延伸，且第一桶的外表面与第二桶的内表面通过隔断装置间隔以在第一桶与第二桶之间形成间隙。
第一桶和第二桶可由材料如金属包括但不限于铝、铝铜、钛、钢、铜及其合金或塑料制成。
在一个实施例中，管道部分中特定管道部分的浮力可通过调整管道的浮力特性来调节。例如，除了保持第一桶和第二桶之间间隙的隔断装置，一些或全部的间隙可以充满空气和/或其他气体和/或流体，如水或其他几乎不可压缩/不可压缩的流体，以控制管道部分的浮力。如果泡沫设置在间隙中，那么泡沫也可用于调节管道部分的浮力。
多个管道部分可以采用FSW工艺连接在一起以产生完整管道。在一个实施例中，连接环可用于使管道部分相互连接，连接环固定在采用FSW焊缝的相邻管道部分的两端。连接环可弯曲以使管道部分互相相对弯曲，或连接环可以被设计为相对坚硬或不易弯曲的。
在另一个实施例中，管道由多个压制管道部分构成，每个压制段包括内板，内板有利于形成内圆桶或第一桶，同时外板有利于形成外圆桶或第二桶以及一个或多个隔断装置。内板、外板、隔断装置形成整体压制板，如铝或其它合适的材料，产生单个一体式结构。在一个实施例中，压制管道部分沿纵向焊缝通过FSW使用自适应FSW工具连接在一起。
由此产生的管道可具有适合管道预期应用的直径和长度。例如，对于OTEC设备中的冷水进水管，管道具有达到10m甚至更大的直径，例如约1m和约10m的直径。此外，冷水管可具有长达约1000m甚至更大的长度。不过，也可以使用其他的直径和长度。
当在垂直方向上时管道部分可在FSW工艺中连接在一起，在垂直方向上管道部分的纵轴大致垂直延伸，或管道部分可在FSW工艺中以垂直和水平方向之间任意角度连接在一起。外部FSW工具可用于在管道部分和连接环之间形成外部周向FSW焊缝，而设置在管道部分内的FSW工具可用于在管道部分和连接环之间形成内部周向FSW焊缝。当外部FSW工具进行焊接时，内部FSW工具还可用于从外部FSW工具上反应负载。
在这种情况下，当处于垂直方向上时管道部分连接在一起，索具结构可用于支撑管到部分，以及安装内部和外部FSW工具以使FSW工具相对于管道部分作圆周运动以产生圆周焊缝。
附图说明
图1是一个实施例中管道部分的透视图。
图2是另一个实施例中管道部分的透视图。
图3是图1中管道部分的一部分的放大详细的顶部视图。
图4是由多个管道部分构成的流体输送管道的一部分的透视图。
图5是显示连接环连接于相邻管道部分的端部的一个实施例的图4中包含在圆周5中的一部分的放大横截面图。
图6是与图5类似的但显示在两相邻管道部分之间的连接环的另一个实施例的视图。
图7显示了显示可用于构成管道部分的压制管道部分的另一个实施例的一部分。
图8显示了可用于使两垂直方向管道部分相互FSW的索具结构的例子。
图9显示了进行周向焊接的内部和外部FSW工具。
图10是具有移除索具一部分以更好地显示内部FSW工具的管道内部的顶部透视图。
图11显示了用于支撑索具结构上管道部分的支撑结构。
图12显示了用于由于管道部分加到管道顶端因此依次降低管道部分的索具结构的运转。
图13显示了可用于使两水平方向管道部分相互FSW的索具结构。
图14A-D显示了在FSW焊接路径端部处从材料中移除FSW销工具的示例性实施例。
图15显示了移除FSW销工具的另一个示例性实施例。
图16显示了用于焊接图7中所示两相邻压制管道部分的自适应FSW工具的使用。
图17显示了在OTEC设备中作为冷水管道的管道的示例性实施例。
具体实施方式
本发明公开描述了流体输送管道和利用FSW工艺形成这些管道的工艺流程。所述流体输送管道是由一个或多个，例如多个，管道部分，每个管道部分包括一个第一桶同轴、同心的设置在第二桶。每个管道部分由一个或多个面对边缘的管道部分构成，并且沿缝隙被搅拌摩擦焊接，从第一端纵向地延伸至第二端。由此形成的管道部分包括第一桶同轴同心的设置在第二桶，并且彼此由一个或多个隔断装置彼此隔开。
FSW是针对连接相同或不同材料的两部件的一种熟知的方法。传统的FSW运用一个旋转探头或探针，插入两部件的表面。所述探针和材料之间巨大的摩擦力导致在探针附近的材料温度升高到它的熔点以下。这种柔软的领接节，但因为材料仍然是固体状态，因此还保持它原始的材料性质。沿焊缝方向移动的探头将软化的材料从两片移动至焊接边缘向上，导致相邻区域熔化，从而形成一个焊接点。
和其他常见的连接技术相反，如熔焊，铜焊等，FSW有很多有点。特别地，所得的焊接是由相同的材料作为连接部分。结果是，可以减少或消除在接头处的不同种金属之间的接触引起的电腐蚀。
另外，所得到的焊缝保留了接合部分的材料特性。
虽然在说明性的实施例中FSW用作连接两相同材料的部件，在一些实施例中，FSW可以用作焊接不同材料的部件。
另外，虽然此说明性的实施例包括管道节和连接环，其每种材料都为铝或铝合金，对于技术人员而言，看过本发明后，将十分清楚如何详述，制造和利用可选实施例，其中使用的材料不止是铝。使用的材料可以包括任何合适的材料包括，但不限于，铝及其合金、钛及其合金、不锈钢等钢铁及其合金、铜及其合金、塑料等。
图1和图3，显示了实施例中的一管道节10。所述管道节10包括第一桶12同轴、同心的设置在第二桶14。第一桶12包括一个内表面16，一外表面18，第一端20和第二端22。类似地，第二桶12包括一个面对外表面18的内表面24，一外表面26，一第一端28和一第二端30。第一桶12的内表面16形成一个供流体的流体通道32，沿长度方向从第一端20，28延伸至第二端22，30。
桶12，14和整个管道部分10本身，如图所示基本上是圆柱形。但是，桶和管道部分可以有任何横截面形状，只要能用于输送流体。例如，桶和管道部分可以用一个椭圆形或者甚至是三角形或矩形等。另外，其中一个桶可以有一个形状当另一个桶有不同形状时。例如，桶12可以为圆柱形同时桶14为椭圆形，反之亦然。
另外，第一桶12的外表面18将第二桶14的内表面分隔开以形成一个豁口34。一个合适的隔断装置设置在豁口34里以维持豁口并保持第一桶与第二桶分开。隔断装置可以采取任何合适的方式使第一桶和第二桶分开。在图3的实施例中，隔断装置包括多个隔断元件36，所述隔断元件设置在豁口34内并且围绕管道部分10的圆周相互分隔开。每个隔断元件36连接第一桶的外表面18和第二桶的内表面24，以维持豁口间歇。在一个实施例中，隔断元件36可以从挤压铝制得，并且可以有任何形状如管(图3所示)，实心棒，U或V形通道等。隔断元件36固定在表面18，24上，例如使用粘合剂或通过焊接隔断元件到表面18，24上。
图3是一个轻量级泡沫填充材料制成的附加隔断38，基本上填充了隔断元件36所占用的间隙的其余部分。在一个实施例中，泡沫填充材料38是结构发泡如一开放孔，复合泡沫塑料。在另一实施例，泡沫填充材料是闭孔泡沫塑料。在一个实施例中，填充材料38被喷到第一桶12的外表面18，然后桶12放置于第二桶14的内部，或者第二桶4环绕放置第一桶12。在另一个实施例中，当第一桶12设置在第二桶14里面后，填充材料38被喷到豁口34内。
隔断元件36和填充材料38不需要一起使用。反之，两者之一可以单独被使用以维持在桶12，14之间的豁口。另外，如果管道部分10的浮力，豁口34的部分或全部可以充满气体如空气，以实现所需的浮力管道部分的特征。
如图1所示，管道部分10是由两个管道部分13a，13b组成，其中当连接时，形成桶12，14。每个管道部分13a，13b是由两个分开的板块40a，40b组成，可以卷起形成所需的每个桶12，14的直径，由于第一桶的直径小于第二桶的直径，以允许豁口34的形成。每个桶12，14分别使用FSW以确保一起纵向面对板块40a，40b的边缘42a，42b。结果是管道部分13a，13b通过FSW被连接，这样每个桶12，14包括两个从第一长端延伸至第二长端的FSW缝44。图1显示了在桶12上两个FSW缝44和在桶12上的位于可见的FSW缝44相反的第二缝。图1也显示了在桶14上的FSW缝44和在桶14上位于可见的FSW缝44的相反的第二缝。
一旦两桶12，14分别被组装，第一桶12进而位于第二桶14内部，同时隔断也被安装(或隔断可以安装在将第一桶插入到第二桶之前)以保持桶12，14之间的空隙。
在一个可选的实施例中，每个管道部分13a，13b可以单独地形成，板块40a和隔断36相互紧固，38和板块40b和隔断相互紧固。两管道部分组合体13a，13b进而可以利用FSW沿着他们的边缘紧固在一起。
利用第二桶14中的第一桶12，避免了使用一个单独的厚隔断以形成各自桶，那样将会更重并且更贵。
图2表示了另一管道部分10的示例性实施例，由同包括桶12,14的管道部分10的方法构建的。
但是，在此实施例中，管道部分10是由三个管道部分13a,13b,13c构成，这样每个桶12，14都由三个分开的板块构成，而且每个板块被卷起以形成想要的每个桶12，14的尺寸。每个桶12，14然后各自地利用FSW形成以确保一起纵向面对三个板块的边缘。结果是每个桶12，14包括3个从第一长端延伸至第二长端的FSW缝44。
管道部分10可以由任意数量的管道部分构成，如桶12，14可以由任意数量的板块而不是图1和图2中两个或三个板块构成。例如，每个桶可以由一个板块构成，所述板块的末端被FSW焊接以形成带有单独FSW缝的各个桶(如管道部分由单独一个管道部分构成)。图4显示了一个实施例，每个管道部分由10个管道部分组成，这样桶是由10个板块构成并带有10个FSW缝44。其他数量的板块可以用作形成每个桶。另外，形成桶12，14的板块的数量可以不相同，并且管道部分10可以有桶构成，每个桶是由不同数量的板块构成。
参见图7，显示了一个用作构成管道节10的挤出的管道部分52。在这个实施例中，一个有助于构成内部或第一桶的内部板块54，和有助于构成外部或第二桶的外部板块56，和隔断58是一个整体挤塑，例如铝或其他适合的材料，形成一个单独的、单片结构。管道部分可以由一个或多个管道部分52构成，面对管道部分的末端可以通过FSW相互紧固，以形成FSW44。在板块54，56和挡板之间的开放区域可以充满上述的结构泡沫填充材料，或如果渴望浮力，可以充满气体如空气，以达到预想的关节的浮力性能。
参考图16，显示了一种示范性的技术以制造在两相邻铝挤压技术管道部分52上的FSW缝44。该技术如图16所示以一种仅和其他可用的适合FSW技术。管道部分52为中空结构，不易允许支撑结构被用在反应从FSW工具到外部的受力。因此,在挤压管道段的情况下,可以使用自动调整的搅拌摩擦焊接。
如图16，两线轴式FSW工具180制作纵向的FSW缝44。技术人员熟知线轴式的FSW工具的使用和构造，通常包括一个探针182，一个肩顶184和一个肩底186。在FSW期间，工具180高速旋转并且盯着焊接缝的一端进入缝，每个肩部184，186在材料的相反表面上。工具沿着缝移动以生成FSW缝，然后移动出另一端。该过程需要非底衬结构，并且管道部分52仅需要支持工具运动方向。
所述管道部分10保证了相对轻度管和有相对大直径的管的制作。例如，对于在一个OTEC厂房的冷水管道，管道的直径可以达到10米甚至更大，例如尺寸大约在1米到10米。但是其他直径可以根据管道的应用目的进行使用。
图7中的挤压管道部分52可以和图5和图6以及所述的所有实施例中的连接环一起使用。
参见图4，所示的流体运送管道50的一部分是由多个，例二所示的，管道部分10构成。管道50可以由一定数量的管道连接成任意长度，这样流体通道32相互连接进而利用FSW圆周地连接管道部分。
利用圆周地秩序连接环，管道部分10相互连接，通常，连接环嵌入在管道部分中并且从内部和外部圆周地FSW以确保环形。下一个管道部分进而被安装在加固环的另一端和利用相同步骤的FSW上。
图5所示一个连接环60的实施例。在这个实施例中，环60有一个第一端62，一个第二端64，和辐射状的厚中间部件66。端62，64有一个减小的径向厚度，其运行端部嵌入在桶12的端20，28和22，30之间。在一个实施例，端62，64的辐射状厚度是这样，环12的外表面18与环14的内表面24有着密切的关系(如在端60，62与表面18，24之间有很少或没有空间)。
为了使端62，64嵌入在桶12，14之间，泡沫填充材料38凹在桶的端20，28与端22，30里。另外，如果隔断元件36出现，隔断元件可以像填充材料38或环60一样凹下，以容纳隔断元件36的末端。
另外，桶12，14的末端紧邻设在环60靠近端62，64的肩部68，70。因此桶12的内表面16与环的内表面72等高，并且桶的外表面26与环的表面74等高。结果是在桶12，14的端20，28，22，30和环60的端62，64之间有搭接接头。
如图5虚线所示，环状FSW应用在搭接接头表面以构成内部和外部环形焊接缝80，82。
环60的中心部分66有一个径向厚度TR，比第一桶12的内表面16和第二桶14的外表面26之间的两管道部分的径向厚度要厚。中心部分66分别使两个管道部分10固定，这可能是有益的，取决于管道部分的预期负荷。
图6展示了另一个连接环90的例子，该连接环的形状有点像环形波纹管以允许环90到弯曲，这使得管道部分10相对于彼此弯曲。这使得环90减少可能产生的压力，例如洋流和潮汐。
在此实例中，环90交替了内面管道92和外面管道94，这增强了管的弯曲性。环90类似于另一个环60，并且与桶12和14使用塔接和对接接头连接，然后对其环形搅拌摩擦焊接以形成内部焊缝和外部焊缝80，82。
如图6中虚线所示，在一些实施例中，例如一根用于海洋热能转换电厂的冷水管的一个案例。桶12和14和环90的罐壁厚度100薄于管50深度的深处，但厚于管50深度的浅处。同样环90厚于管50的深处和浅处，但薄于管50的中部。
回到图4，管50的长度基于多少个管道部分10端到端的连接。该管具体的长度取决于诸如管道50的预期应用的因素。对于一根用于海洋热能转换电厂的冷水管，管50的长度可达约1000米或更长。但其他管的长度也可以。
管道50可以组装在任何所需的方向。在一些实施例中，管50可以使用在一个基本垂直的方向上，而在其他的实施例中，管50可以使用在一个水平方向上。一根用于海洋热能转换电厂的冷水管的案例中，在该管的给定长度下，它通常是基本在垂直方向，这有利于在原位或在冷水管的预定安置位置组装管道部分10。
图8-12展示了在一个垂直方向的原位上，端到端的组装管道部分10的示例性的装配结构110。当每个管道部分被增加时，管50连续地垂直降低，并且下一个管道部分被加到管的上端直到到达所需长度。一个管组装的装配结构，连续地垂直降低管以增加一个新的管道部分到管的上端，这被运用在凯卢阿和夏威夷的马凯海洋工程，和马凯海洋工程中的夹持器。(参见http://www.makai.com/otec-ocean-thermal-energy-conversion/)
如图8所示，装配结构110包括一个固定下部平台112和一个可移动上部平台114，上部平台114与下部平台112由多个支撑腿116隔开。上部平台114可以移动以允许在装配结构中插入一个新管道部分10，该管道部分连接另一个管道部分10的上端。
如图8,9和12，一个转盘118可旋转地置于下部平台112上。转盘118可以以任何方式相对于平台旋转，例如使用一个齿轮齿120的系统，该齿轮齿在转盘118和平台112之间(如图12)。
一个外管支架结构122在下部平台112上，用来围绕管50并帮助将管与下一个要添加的管道部分10对齐。在图9-11所示的例子中，管支架结构122包括一个圆环124，圆环围绕着管端，还包括多个周向隔开的轴向支架部件126，该部件的一端固定在圆环124，另一端固定在一个上部夹持结构128。夹持结构128类似于马凯海洋工程的夹持器，并且包括多个圆垫，圆垫被驱使径向挤压和释放管的外径。
上部平台114支撑管道部分10，管道部分相对于管50的上端被增加，管50被下部平台112支撑。上部平台114包括一个外管支架结构130，该结构基本上类似于管支架结构122，并且被支撑和向下延伸。支架结构130被设置环绕被增加的管道部分10，帮助对齐管道部分和管50。如图8-11所示的例子中，管支架结构130包括一个圆环132，该圆环围绕管道部分10的管端，还包括多个周向隔开的轴向支架部件134，该部件的一端固定在环132，另一端固定在一个上部平台114。
如图11所示，每个环124和132可以包括多个周向隔开的径向向内和向外的驱动指136。指136可以被驱动夹到管50的管端和管道部分10以帮助维持管和管道部分的对准。另外，每个指136可以单独地被调整以选择性地调节被每个指136施加的压力。
下部平台112也包括一个下部夹持结构140，也类似于马凯海洋工程的夹持器，该夹持结构包括多个圆垫，圆垫被驱使径向挤压和释放管50的外径。夹持结构140也纵向地被上下驱动，如图12箭头所示。
为了降低管50以增加每个管道部分10，上部夹持结构128被释放，当下部加持结构140被驱动径向夹紧管50。夹持结构140然后向下移动以降低管。上部夹持结构128然后被驱动径向夹紧管，并且下部夹持结构被释放并垂直向上移动。此过程可以重复以降低管50到所需距离。当管充分地被降低，下一个管道部分10可以被放置在装配结构里用来与管50的上端接触。
如上所述，管道部分10通过连接环被端到端的连接，以及通过搅拌摩擦焊接以形成焊缝80和82。如图9和10所示，为了形成内部焊缝，一个内部搅拌摩擦焊接工具150可以从上部平台114被安装在一个旋转臂152上。内部搅拌摩擦焊接工具150置于管50或管道部分10内部，并且可以圆周旋转以形成内部焊缝80，如图10的箭头所示。一个外部搅拌摩擦工具154置于转盘118上，并当转盘转动时，被转盘圆周旋转以形成外部焊缝82。
内部和外部搅拌摩擦焊接工具150和154可以是在本领域的任何一个适合的搅拌摩擦焊接工具。一个合适的搅拌摩擦焊接工具地例子是ESAB Rosio，采用ABB机器人重型机械臂，来自于英国伦敦的ESAB。
搅拌摩擦工具150和154可以使用固定针或可伸缩针的设计。另外，当外部搅拌摩擦焊接工具154在焊接时，内部搅拌摩擦焊接工具150可以置于在对边的内表面合适加工，例如一个砧球或滚桶，以响应负荷被外部搅拌摩擦焊接工具应用。相似地，外部搅拌摩擦焊接工具150可以置于在对边的内表面合适加工，例如一个砧球或滚桶，以响应负荷被外部搅拌摩擦焊接工具应用。美国的专利号No.2008/0029578公开了结构实例用于搅拌摩擦焊接中在内外管表面的响应负荷。可能两个搅拌摩擦焊接工具150和154可以同时焊接，这样每个搅拌摩擦焊接工具从另一个响应负荷。
图13展示了一个装配结构160，该结构可以在一个水平方向支撑管和管道部分10用以搅拌摩擦焊接。装配结构160包括一个第一支架162，该支架在接头的一侧支撑管50，和一个第二支架164在接头另一侧支撑管道部分10。夹持结构166和168可以夹持管50和管道部分以帮助维持管之间的对准。美国的专利号No.2008/0029578进一步公开了在搅拌摩擦焊接中在水平方向用以支撑管的装配结构和夹持结构。
内部和外部搅拌摩擦焊接工具类似于搅拌摩擦焊接工具150和154，可以产生内部和外部焊缝80和82。
如图14A-D所示，用以帮助在焊接路劲的端点移动搅拌摩擦焊接工具的针，可以运用针移动特点。特别地，如图14A，当搅拌摩擦焊接工具的针170靠近外部焊接路径的端点，外部焊接路径的端点处于连接环90的一个端点和管50或管道部分10的端点之间，一个匝道172被固定，例如，被焊接到处于环90和管或管道部分之间接头外部，其中外部搅拌摩擦焊接接头82开始。
如所示的实例中，匝道172是一个楔形结构有一个斜面174，并且楔形朝向迎面而来的针170。
如图14B所示，针170继续移向匝道172完成焊接82。当完成焊接82，针170遇到匝道172并跟着斜面174，焊接就从焊接桶14或环90到焊接匝道172。图14C展示了当针170移上匝道172，针170部分穿过桶14和环90。图14D展示了针170在匝道172的端点完全穿过斜面。当针不在焊接桶14或环90接口，针170可以被移走，匝道172可以被移走，例如，通过加工或打磨管的匝道，或者匝道172可以被留在原处，如果它不会干扰管的最终应用。
一个相似的匝道也可以用于在环90的其他端点的焊接路径。另外，在一些实施例中，匝道可以用于管内的内部焊接。虽然图14A-D展示了连接环90，匝道概念可以被用于其他连接环包括在图5的连接环。
图15展示了另一种方法在焊接路径的端点移除搅拌摩擦焊接的针170。在这个实施例中，搅拌摩擦焊接的针170被留出进入环90的一个厚的部分(即外部管道94旁边的一个部分)远离焊缝82。如果需要，搅拌摩擦焊接的针170可以进入外部管道94。在这个实例中，针将离开环90外部的一块皮。但是皮将导致流体泄漏，由于它距离桶或环焊接缝82十分远。这种留出方法也可以被用在其他连接环，包括图5的连接环60。
图17展示了一个管50的示例性应用。在这个实例中，管50被用作海洋热能转换电厂200个冷水进水管。然而，需要知道的是管不限于在海洋热能转换电厂200中使用，但是替代者可用于任何流体输送应用。
总的来说，海洋热能转换电厂200包括一个近海平台202、一个水轮发电机204、一个闭环管道206、一个蒸发器208、一个冷凝器210、多个泵212、214和216、冷水进水管50和流体管218、220和222。闭环管道206是输送工作流体的导管，使流体通过蒸发器、冷凝器和水轮发电机。
任何一根管218、220和222和闭环管道206可以以一种类似地方式形成管50。
海洋热能转换电厂200的布局是常规的，它的结构和操作在本领域的技术中是熟知的。海洋热能转换电厂200可以置于任何一个合适的水域，例如海洋，大海，一个咸水或淡水湖等。
本申请中公开的实例在用以说明的各个方面被考虑和不受限制。本发明的范围由附加的权利要求指出，而不是由上述说明；并且所有权利要求的等价意义和范围的改变预计包括在内。

Claims (22)

1.一种流体输送管，其特征在于，包括：
第一管道部分和第二管道部分，每个管道部分包括：
第一桶同轴同心布置于第二桶内，所述第一桶和所述第二桶都包含内表面、外表面、第一端和第二端，所述第一桶的所述第一端和所述第二桶的所述第一端位于同一平面，所述第一桶的所述第二端和所述第二桶的所述第二端位于同一平面；
第一桶的内表面形成流体通道，流体通道沿纵轴线延伸设置，且第一桶的外表面与第二桶的内表面隔开以在第一桶和第二桶之间形成间隙；
一隔断装置，设置在所述间隙内以隔开第一桶与第二桶；
第一桶和第二桶都包括从第一端延伸到第二端的搅拌摩擦焊接焊缝；以及
其中所述的第一管道部分和第二管道部分通过一连接环互相连接，所述连接环的一端周向搅拌摩擦焊接到两个管道部分的第一个的第一桶的第一端和第二桶的第一端，且所述连接环的另一端周向搅拌摩擦焊接到两个管道部分的第二个的第一桶的第二端和第二桶的第二端。
2.如权利要求1中的流体输送管，其特征在于：所述第一桶和第二桶由铝、钛、铁、铜及其合金或塑料制成。
3.如权利要求2中的流体输送管，其特征在于：所述第一桶和第二桶由铝铜制成。
4.如权利要求1中的流体输送管，其特征在于：隔断装置包含泡沫材料，所述泡沫材料设置于隔断装置内且基本填满第一桶和第二桶之间的间隙。
5.如权利要求1中的流体输送管，其特征在于：隔断装置包含多个设置在间隙中的隔断元件，隔断元件周向相互间隔，且每个隔断元件与第一桶的外表面和第二桶的内表面接触。
6.如权利要求1中的流体输送管，其特征在于：第一桶和第二桶基本上是圆柱形。
7.如权利要求4中的流体输送管，其特征在于：泡沫材料是开孔复合泡沫或闭孔泡沫。
8.如权利要求5中的流体输送管，其特征在于，还包括填充间隙的空气或其他气体中的一种或多种气体以及水或其他几乎不可压缩/不可压缩的流体，且所述的第一管道部分和第二管道部分中的至少一个可浮起。
9.如权利要求1中的流体输送管，其特征在于：所述第一桶和第二桶均由至少两块板形成，且还包括多个搅拌摩擦焊接焊缝，焊缝从第一桶和第二桶的第一端延伸到第二端，第一桶和第二桶互相连接至少两块板以形成第一桶和第二桶。
10.如权利要求1中的流体输送管，其特征在于：所述第一管道部分由至少一块压制板形成，压制板限定了第一桶的至少一部分、第二桶的至少一部分以及隔断装置的至少一部分。
11.如权利要求1中的流体输送管，其特征在于：连接环配置为使所述第一管道部分和所述第二管道部分互相相对弯曲。
12.如权利要求1中的流体输送管，其特征在于：连接环具有径向厚度，连接环径向厚度大于所述第一管道部分和所述第二管道部分的径向厚度，所述第一管道部分和所述第二管道部分的径向厚度测量于第一桶的内表面和第二桶的外表面之间。
13.如权利要求1中的流体输送管，其特征在于：对于所述第一管道部分，连接环的一端设置在第一桶和第二桶之间第一端处，连接环的这一端与第一桶和第二桶之间有第一对接接头，且周向搅拌摩擦焊接点位于第一对接接头上；以及
对于所述第二管道部分，连接环的另一端设置在第一桶与第二桶之间第二端处，连接环的这一端与第一桶和第二桶之间有第二对接接头，周向搅拌摩擦焊接点位于第二对接接头上。
14.一种形成流体输送管道的方法，其特征在于，包括：
形成第一管道部分和第二管道部分；其中，形成每个管道部分的步骤包括：
通过紧靠至少一个管道部分的内侧壁和外侧壁的面向纵向边缘上的纵向边缘的搅拌摩擦焊接法形成管道部分，从而形成一个内圆桶和外圆桶，每个内圆桶和外圆桶都包括搅拌摩擦焊接的焊缝，焊缝从每个圆桶的第一端纵向延伸到第二端；
内圆桶和外圆桶都包含内表面和外表面，并将内圆桶同心同轴地配置在外圆桶内，内圆桶与外圆桶之间存在间隙，并在间隙中设置隔断装置以间隔内圆桶和外圆桶，所述内圆桶的第一端和所述外圆桶的第一端位于同一平面，所述内圆桶的第二端和所述外圆桶的第二端位于同一平面；
将所述第一管道部分和所述第二管道部分通过一连接环互相连接；
将所述连接环的一端周向搅拌摩擦焊接到两个管道部分的第一个的内圆桶的第一端和外圆桶的第一端，且将所述连接环的另一端周向搅拌摩擦焊接到两个管道部分的第二个的内圆桶的第二端和外圆桶的第二端。
15.如权利要求14中的方法，其特征在于，包括：通过一块或多块相邻板上的纵向边缘的搅拌摩擦焊接法形成相互间隔的内圆桶和外圆桶以在每个圆桶上产生搅拌摩擦焊接的焊缝，焊缝从每个圆桶的第一端纵向延伸到第二端；并且
将内圆桶设置于外圆桶内。
16.如权利要求14中的方法，其特征在于，包括：通过多个压制相邻板上的纵向边缘的搅拌摩擦焊接法形成管道部分，每个压制管道部分包括内侧壁和外侧壁且隔断装置整体形成一体式结构。
17.如权利要求14中的方法，其特征在于：使用隔断装置间隔内圆桶和外圆桶，包含：在内圆桶和外圆桶之间设置泡沫材料以基本填满内圆桶和外圆桶之间的间隙。
18.如权利要求14中的方法，其特征在于：使用隔断装置间隔内圆桶和外圆桶，包含：在内圆桶和外圆桶之间设置多个隔断元件，隔断元件周向互相间隔，且每个隔断元件与内圆桶的外表面和外圆桶的内表面接触。
19.如权利要求15中的方法，其特征在于，包括：每个内圆桶和外圆桶由至少两块板形成；且对于每个内圆桶和外圆桶，搅拌摩擦焊接至少两块相邻板的纵向边缘以连接至少两块板且在每个圆桶上产生多个搅拌摩擦焊接的焊缝，焊缝从每个圆桶的第一端纵向延伸到第二端。
20.如权利要求14中的方法，其特征在于：所述连接环配置为使所述第一管道部分和所述第二管道部分互相相对弯曲。
21.如权利要求14中的方法，其特征在于：
对于所述第一管道部分，设置连接环的一端在内圆桶与外圆桶之间第一端处，连接环的这一端与第一桶和第二桶之间有第一对接接头，且周向搅拌摩擦焊接点位于第一对接接头上；并且
对于所述第二管道部分，连接环的另一端设置在第一桶与第二桶之间第二端处，连接环的这一端与第一桶和第二桶之间有第二对接接头，周向搅拌摩擦焊接点位于第二对接接头上。
22.如权利要求14中的方法，其特征在于，还包括通过填充间隙的空气或其他气体中的一种或多种气体以及水或其他几乎不可压缩/不可压缩的流体调节管道部分的浮力。
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