CN107206714A - 用于制造柔性管的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于制造柔性管的复合物层的方法及设备。该设备包括层检测站，其包括至少一个传感器，层检测站定位在用于经由连续过程在下面的大致柱状的表面上提供管状复合物层的挤制站或拉挤站或卷绕站或沉积站的下游且与它们成联机构造。当管状复合物层输送至检测站附近时，检测站自动地且连续地在管状复合物层的至少一个区域中确定管状复合物层的至少一个参数是否满足相应预定条件，且实时指示管状复合物层中的缺陷的类型、尺寸和/或位置中的至少一者。

Description

用于制造柔性管的设备及方法
技术领域
本发明涉及用于制造柔性管的复合物层的方法及设备。具体而言但非排他地，本发明涉及经由连续联机过程制造柔性管本体，在该过程期间，检测站提供管本体的管状复合物层中的任何缺陷的类型、尺寸和/或位置的实时指示，故可作为连续过程的一部分来校正缺陷。
背景技术
传统上，柔性管用于将生产流体(诸如油和/或气体和/或水)从一个位置输送到另一个位置。柔性管在海底位置(其可为深水下，即1000米或更深)与海平面位置的连接中特别有用。该管可具有通常直到大约0.6米的内径(例如，直径可范围从0.05m直到0.6m)。柔性管大体上形成为柔性管本体以及一个或多个端部配件的组件。管本体通常形成为分层材料的组合，其形成包含压力的管道。管结构允许较大的偏转，而不会引起在其寿命内削弱管的功能性的弯曲应力。存在不同类型的柔性管，诸如，根据API 17J制造的未粘合的柔性管，或复合物类型的柔性管等。管本体大体上构造为组合结构，包括聚合物层和/或复合物层和/或金属层。例如，管本体可包括聚合物和金属层，或聚合物和复合物层，或聚合物、金属和复合物层。取决于使用的柔性管的层和柔性管的类型，一些管层可粘合在一起或保持未粘合。
一些柔性管已经用于深水(小于3300英尺(1005.84米))和超深水(大于3300英尺)的开发。石油需求的增长引起钻探发生在越来越大的深度处(例如，超过8202英尺(2500米))，在那里环境因素更为极端。例如，在此深水和超深水的环境中，海床温度提高了生产流体冷却至可导致管堵塞的温度的风险。实际上，柔性管通常设计成在-30℃到+130℃的操作温度下执行。增大的深度也增大了与柔性管必须在其中操作的环境相关联的压力。例如，柔性管可能需要在范围从0.1 MPa到30 MPa的外部压力作用到管上的情况下操作。同样，输送油、气体或水也可能引起从内作用于柔性管上的高压力，例如，其中来自作用于管上的钻孔流体的内部压力范围从零到140 MPa。结果，增加了对柔性管本体的压力防护和张力防护层的高性能水平的需要。出于完备性的原因值得注意的是，柔性管还可用于浅水应用(例如，小于大约500米深度)，或甚至用于岸上(陆上)应用。
不管制造的柔性管本体的类型，每当制造柔性管本体的复合物层时，缺陷可在制造复合物层的制造步骤中发生。例如，由于带的相继绕组之间和/或相邻层之间缺少熔合引起的空隙或由于使用的原材料中的缺陷引起的多孔性的局部区域可导致复合物层在一个或多个区域中包含一个或多个缺陷。通常，如果未探测到，则这些缺陷可引起最终结合此层的任何柔性管中的故障。常规解决方案可能涉及耗时且因此高成本的事件之后的分析和矫正工作。
在柔性管本体的制造期间，管本体的各层经由一定范围的处理步骤而制造。例如，聚合物层可为挤制的，或层可通过固结卷绕的带而形成，或聚合物材料层可为拉挤或沉积的。不管使用的制造技术，已知有时保持层的任何截面中的期望形状可能有问题。例如，层的截面的圆度或椭圆度应当保持在预定期望的极限内。理想地，管状层的截面应当是完美圆形。实际上，根据常规技术，一些管状层易于下垂，这导致随时间变为椭圆截面。这可当后续层在非圆形层上制造时引起问题，其中最终结果在于最终产品(即，柔性管本体)不具有期望的形状。
发明内容
本发明的目的在于至少部分地减轻以上提到的问题。
本发明的某些实施例的目的在于提供一种作为制成柔性管本体的过程的一部分的用于制造复合物层的设备及方法。
本发明的某些实施例的目的在于提供一种用于制造未粘合的柔性管或粘合的柔性管的管状复合物层的方法及设备。
本发明的某些实施例的目的在于提供一种检测站，其可设置成联机构造，且可自动地且连续地实时指示管状复合物层中的任何缺陷的类型、尺寸和/或位置中的至少一者。
本发明的某些实施例的目的在于经由联机连续过程提供包括至少一个管状复合物层的柔性管本体，其中一个或多个缺陷在检测站处自动地探测，且来自该检测站的输出由下游联机修理站实时使用，以在单次单向生产运行中完全或至少部分地校正任何缺陷。
本发明的某些实施例的目的在于，当制造管状复合物层时，或当其作为初始/基础管状层而引入制造节点时(其中另一个管状复合物层将制造在初始/基础层上)，连续地调整或校正管状复合物层的圆度或椭圆度，以便产生具有期望的椭圆度的最终产品。
本发明的某些实施例的目的在于提供一种用于在制造柔性管本体时使用非破坏性测试(NDT)检测技术来检测柔性管的一层或多层的检测站。
本发明的某些实施例的目的在于提供一种连续生产方法，以用于经由挤制或卷绕或沉积过程提供包括至少两个成分部分的复合物层，且能够不断地监测生成的层来识别和指示缺陷和/或采取矫正动作而完全或部分地校正缺陷。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于制造柔性管的复合物层的设备，包括：
包括至少一个传感器的层检测站，其定位在用于经由连续过程在下面的大致柱状的表面上提供管状复合物层的挤制(extrusion)站或拉挤(pultrusion)站或卷绕站或沉积站的下游且与它们成联机构造；其中
当管状复合物层输送至检测站附近时，检测站自动地且连续地在管状复合物层的至少一个区域中确定管状复合物层的至少一个参数是否满足相应预定条件，且实时指示管状复合物层中的缺陷的类型、尺寸和/或位置中的至少一者。
适当地，检测站在卷绕站的下游且与卷绕站联机，卷绕站包括卷绕转盘(carousel)，以用于当包括柱状表面的管状元件沿第一行进方向输送时，使至少一个带元件连续地围绕下面的柱状表面螺旋地卷绕。
适当地，该设备还包括带固结站，其在卷绕转盘的下游且与卷绕转盘成联机构造，以用于将卷绕的带固结成包括所述管状复合物层的连续复合物层。
适当地，检测站定位在降落位置的沿线性管的100米内，在降落位置，挤制的材料接触下面的柱状表面，或分别地带卷绕到柱状表面上。
适当地，检测站提供管状复合物层的非破坏性测试。
适当地，至少一个传感器包括至少一个超声传感器。
适当地，至少一个传感器指示管状复合物层中的表面和表面下的缺陷。
适当地，检测站的至少一个传感器包括在相对于与管状复合物层的行进路径相关联的纵向轴线的公共位置处以间隔开的关系设置成周向地围绕管状复合物层的外表面的多个传感器。
适当地，来自各个传感器的输出经由多路器元件连接到分析单元上，以用于在管状复合物层的多个区域处提供该至少一个参数的实时监测。
适当地，至少一个传感器包括至少一个相控阵。
适当地，该设备还包括修理站，其包括定位在检测站的下游且与检测站成联机构造的至少一个加热器部件和/或压力施加器，以用于选择性地通过在所述至少一个区域处施加期望的温度和/或压力而施加修理循环。
适当地，修理站选择性地将该至少一个管状复合物层区域加热至大约120℃到250℃。
适当地，管状复合物层区域加热至大约180℃到220℃。
适当地，修理站选择性地经由加热部件和/或压力施加器将大约0.5到4 MPa的压力施加至该至少一个管状复合物层区域。
适当地，修理站选择性地施加期望的温度和/或压力达大约0.5到60秒。
适当地，温度和/或压力施加大约1到2秒。
适当地，修理站包括至少一个加热器元件。
适当地，加热器元件包括红外加热器或感应加热器或传导加热器或电阻加热器中的至少一者。
适当地，修理站包括可选地包括风扇元件的至少一个冷却器元件。
适当地，修理站包括至少一个压力施加部件，其具有邻接表面，邻接表面具有至少大致对应于管状复合物层的外表面形状的形状，或形状为凸出或凹入的。
适当地，该设备还包括至少一个带卷轴(spool)，其向卷绕转盘提供可卷绕的带以用于卷绕在管状元件上。
适当地，该设备还包括固结站，其定位在卷绕站的下游且与卷绕站成联机构造，且在检测站上游且与检测站成联机构造。
适当地，该设备还包括带连结站，其选择性地连结提供的长度的带的并列端部；其中
连结长度的带提供具有大于500m的长度的用于卷绕转盘的可卷绕的带。
适当地，可卷绕的带具有大于1km的长度。
适当地，带连结站包括原材料卷轴和带储存卷轴。
适当地，带连结站还包括至少一个加热板；且
该长度的带的并列端部可选择性地定位在加热板和相对的表面附近。
适当地，该设备还包括用于该长度的带的至少一个供应卷盘(reel)；
第一夹持部件和另一个夹持部件；
第一夹持部件和另一个夹持部件之间的连结压机；以及
储存卷轴。
适当地，驱动供应卷盘或储存卷轴中的至少一者。
适当地，储存卷轴具有轮缘，其提供用于与升降横梁接合的通道。
适当地，该设备还包括挤制站或卷绕站下游的再圆器站。
适当地，再圆器站包括至少一个加压辊元件，其可选择性地相对于管状复合物层的外表面推动。
适当地，各个辊元件具有包括弓形表面的外表面。
适当地，柱状表面和包绕的管状复合物层沿包括生产方向的第一行进方向具有至少0.25m/min的线性输送速度。
适当地，管状复合物层具有带至少3英寸的内径的大致圆形截面。
适当地，圆形截面具有至少大约8英寸的内径。
根据本发明的第二方面，提供了一种制造柔性管的复合物层的方法，包括以下步骤：
经由在挤制站或拉挤站或卷绕站或沉积站的下游且与它们成联机构造的层检测站处的至少一个传感器，自动地且连续地在管状复合物层的至少一个区域中确定管状复合物层的至少一个参数是否满足相应预定条件，且实时指示管状复合物层中的缺陷的类型、尺寸和/或位置中的至少一者。
适当地，该方法还包括，沿包括生产方向的第一行进方向输送包括大致柱状的外表面的管状元件；以及
经由层检测站上游的卷绕转盘，连续地围绕管状元件的大致柱状的表面螺旋地卷绕至少一个带元件。
适当地，该方法还包括，经由在卷绕转盘的下游且与卷绕转盘成联机构造的带固结站来固结卷绕的带，从而提供管状复合物层。
适当地，该方法还包括，同时地固结管状复合物层与下面的管状元件，从而提供完全粘合的界面。
适当地，该方法还包括，经由非破坏性测试方法确定所述参数是否满足所述条件。
适当地，确定所述参数是否满足预定条件的步骤包括确定管状复合物层中或管状复合物层和另一层之间存在空隙空间之处。
适当地，确定所述参数是否满足预定条件的步骤包括确定管状复合物层中存在局部多孔性区域之处。
适当地，确定所述参数是否满足预定条件的步骤包括确定树脂基质微开裂在管状复合物层中发生之处。
适当地，该方法还包括，经由各个传感器，将至少一个超声脉冲在相应探头区域处重复地提供到管状复合物层中，且探测相应的反射脉冲。
适当地，该方法还包括，当管状复合物层输送经过固定位置时，在该固定位置处提供重复脉冲。
适当地，该方法还包括，当管状复合物层经由连续过程制造时，实时确定所述至少一个参数是否满足相应预定条件。
适当地，该方法还包括，在用户界面的显示器上显示管状复合物层的表达；以及
在显示器上分别示出所述至少一个参数满足预定条件的所述至少一个区域。
适当地，该方法还包括，在围绕管状复合物层的圆周周向地间隔开的多个位置处同时地确定该至少一个参数是否满足所述相应预定参数。
适当地，该方法还包括，响应于经由检测站探测至少一个区域中的缺陷，经由定位在检测站的下游且与检测站成联机构造的修理站，当缺陷区域输送至修理站附近时，选择性地施加期望的固定或变化的温度和/或压力至缺陷区域。
适当地，该方法还包括，经由再圆站，在挤制站或卷绕站或沉积站的下游使管状复合物层再圆。
适当地，该方法还包括，经由再圆站，将大致均匀压力周向地施加至管状复合物层或下面的衬套或阻挡层，从而提供预设的椭圆度容限。
适当地，该方法还包括，使管状元件前移穿过多个弹簧加载或气动或液压促动的辊，其各自具有弯曲的外运行表面。
适当地，该方法还包括，从储存卷轴展开连续长度的带；
经由卷绕转盘，将展开长度的带沿设置路径引导至大致柱状的表面上的降落点；以及
确定带张力和/或带角和/或带预热温度和/或带间隙和/或热固结温度和/或下面的层预热温度和/或固结力。
适当地，该方法还包括，经由具有至少一个嵌入区域的凹槽辊提供期望的带角，嵌入区域在带朝降落点移动时引导带。
适当地，该方法还包括，如果带破裂事件发生，则经由设置在带路径附近的带破裂传感器生成听觉和/或视觉提示。
适当地，该方法还包括，将带和/或带卷绕在其上的直接下面的层预热至至少与带材料或带基质和/或下面的层的材料中的一者相关联的熔点。
适当地，该方法还包括，在大约0.5到1.0米每分钟的线速度下连续地输送管状复合物层。
适当地，该方法还包括，通过径向地向内推动相邻的绕组的相应径向外表面来将卷绕的带绕组固结到相邻的绕组上。
适当地，该方法还包括，当固结辊径向地向内推动相邻的绕组时，连续地冷却固结辊的外表面。
适当地，该方法还包括，当制造管状复合物层时，将管状复合物层上的线张力保持在预设的最小张力和最大张力之间。
根据本发明的第三方面，提供了一种大致如后文参照附图描述的那样构造和布置的设备。
根据本发明的第四方面，提供了一种大致如后文参照附图描述的方法。
本发明的某些实施例提供了一种用于使用联机连续生产过程制造柔性管的复合物层的方法及设备，其包括连续地识别生成的复合物层中的缺陷区域的能力。
本发明的某些实施例提供了用于制造柔性管的复合物层的设备，其中包括至少一个传感器的层检测站可成联机构造定位在挤制站或卷绕站或沉积站的下游，且可用于连续地且自动地实时指示可存在于制造的复合物层中的一个或多个缺陷的至少一个特征。
本发明的某些实施例提供了在卷绕站和带固结站下游的层检测站，其可作为制造柔性管本体的过程的一部分实时识别制造的复合物层中的缺陷。
本发明的某些实施例可用于制成未粘合或粘合的柔性管的复合物层。
附图说明
现在将仅通过示例参照附图在后文中描述本发明的某些实施例，在附图中：
图1示出了粘合的柔性管；
图2示出了柔性管的使用；
图3示出了用于制造管状复合物层的过程的过程流程图；
图4示出了用于卷绕带的选择；
图5示出了从供应卷盘到储存卷轴卷绕带；
图6示出了连续带长度的生产；
图7示出了将连续带提供至用于卷绕转盘的带卷轴的选择；
图8示出了带宽度和管直径的关系；
图9示出了使用的旋转速度对管直径；
图10示出了分开卷轴；
图11示出了分开卷轴；
图12示出了卷轴的升降；
图13示出了再圆；
图14示出了再圆技术；
图15示出了再圆器；
图16示出了用于卷绕在下面的层上的带的降落点；
图17示出了带绕组的固结；
图18示出了带相对于固结辊的对准；
图19示出了引导带的通路；
图20示出了衬套的上游预热；
图21示出了带的预热和衬套的预热；
图22示出了用于特定层直径的功率要求；
图23示出了用于不同层直径的功率要求；
图24示出了用于不同层要求的功率要求；
图25示出了用于不同层直径的功率要求；
图26示出了管的对流加热的瞬变效果；
图27示出了使用红外发射器预热到来的带；
图28示出了基于激光的加热系统；
图29示出了备选的固结辊；
图30示出了备选的固结辊；
图31示出了固结辊的冷却；
图32示出了驱动卷盘和控制生产线张力；
图33示出了检测站处的传感器和/或支撑件；
图34示出了空隙的探测；
图35示出了空隙的探测；
图36示出了小空隙的探测；
图37示出了一个或多个多孔性区域的探测；
图38示出了经过修理站的管状复合物层；且
图39示出了修理站处的邻接元件。
在附图中，相似的参照标号表示相似的部分。
具体实施方式
贯穿此描述，将参照柔性管。将了解的是，本发明的某些实施例适用于结合多种柔性管使用。例如，本发明的某些实施例可相对于根据API 17J制造的柔性管和该类型的相关联的端部配件而使用。此柔性管通常称为未粘合的柔性管。同样，且如下文更加详细地描述的那样，本发明的某些其他实施例可结合柔性管和用于复合物类型结构的柔性管的相关联的端部配件来使用。此复合物类型柔性管及其制造目前由API标准化。此柔性管可包括粘合在一起的相邻管状层。
转到图1，将理解的是，所示的柔性管是管本体的一部分以及一个或多个端部配件的组件，管本体的相应端部端接于各个端部配件中。图1示出了管本体100如何由形成包含压力的管道的分层材料的组合形成。如上文提到的那样，尽管图1中示出了若干特定层，但将理解的是，本发明的某些实施例广泛地适用于包括由多种可能的材料制造的两层或更多层的同轴管本体结构，其中至少一层是管状复合物层。还值得注意的是，仅为了示范目的而示出了层厚度。如本文所使用，用语"复合物"用于广泛地表示由两种或更多种不同材料形成的材料，例如，由基质材料和增强纤维形成的材料。下文描述了某些其他可能的示例。
管状复合物层因此是由复合物材料形成的具有大体上管状形状的层。该层可经由挤制、拉挤或沉积过程制造，或如后文描述的那样通过卷绕过程制造，其中自身具有复合物结构的带的相邻绕组与相邻绕组固结在一起。不管使用的制造技术，复合物材料可选地包括具有第一特征的基质或材料本体，其中嵌入了具有不同物理特征的其他元件。即是说，在一定程度上对准的长形纤维或随机定向的较小纤维可设置在主体中、或球或其他规则或不规则形状的颗粒可嵌入基质材料、或以上的多于一种的组合。适当地，基质材料是热塑性材料，适当地，热塑性材料是聚乙烯或聚丙烯或尼龙或PVC或PVDF或PFA或PEEK或PTFE或此类材料与由玻璃、陶瓷、玄武岩、碳、碳纳米管、聚酯、尼龙、芳纶、钢、镍合金、钛合金、铝合金等中的一者或多者制造的增强纤维、或由玻璃、陶瓷、碳、金属、巴克球、金属硅酸盐、碳化物、碳酸盐、氧化物等制造的填料的合金。
图1中所示的管本体100包括内部压力护套105，其用作流体保持层，且包括确保内部流体完整性的聚合物层。该层提供用于任何传送的流体的边界。将理解的是，该层本身可包括若干子层。将了解的是，当使用骨架层(未示出)时，内部压力护套通常由本领域的技术人员称为阻挡层。在没有此类骨架的操作(所谓的滑膛操作)中，内部压力护套可称为衬套。图1中示出了此类衬套105。
值得注意的是，在使用之处的骨架层是抗压力层，其提供联锁构造，其可用作最内层，以完全或部分地防止内部压力护套105由于管减压、外部压力和张力防护压力和机械挤压负载引起的塌陷。骨架是抗挤压层。将了解的是，本发明的某些实施例因此适用于'粗膛'应用(具有骨架)。适当地，骨架层是金属层。适当地，骨架层由不锈钢、抗腐蚀镍合金等形成。适当地，骨架层由复合物、聚合物或其他材料、或材料的组合形成。适当地，骨架层可替代内部压力护套外的粘合的增强层(其还用作压力防护层110)。
压力防护层110是抗压力层，其提供增大柔性管对内部和外部压力以及机械挤压负载的抵抗性的结构层。该层还结构地支撑内部压力护套。适当地，如图1中所示，压力防护层由管状复合物层形成。适当地，对于未粘合类型的柔性管(未示出)，压力防护层由以接近90°的捻角的线的联锁构造组成。适当地，在该情况下，压力防护层是金属层。适当地，压力防护层由碳钢、铝合金等形成。适当地，压力防护层由拉挤的复合物联锁层形成。适当地，压力防护层由以带材料层的挤制或拉挤或沉积或卷绕形成的复合物形成，其中预浸渍复合物带的层、或复合物带和聚合物带的交错层固结和粘合在一起，且还与内部压力护套105粘合在一起，从而形成粘合的管本体结构。
柔性管本体还包括可选的第一张力防护层115和可选的第二张力防护层120。各个张力防护层用于维持张力负载和可选地还有内部压力。适当地，对于一些柔性管，张力防护绕组是金属(例如，钢、不锈钢或钛等)。对于一些复合物柔性管，张力防护绕组可为聚合物复合物带绕组(例如，设有热塑性(例如，尼龙)基质复合物或热固性(例如，环氧树脂)基质复合物)。对于未粘合的柔性管，张力防护层通常由多条线形成。(为了给予该层强度)，其定位在内层上，且沿管的长度以通常大约10°到55°之间的捻角螺旋地卷绕。适当地，张力防护层成对反向卷绕。适当地，张力防护层是金属层。适当地，张力防护层由碳钢、不锈钢、钛合金、铝合金等形成。适当地，张力防护层由复合物、聚合物、或其他材料、或材料的组合形成。
适当地，柔性管本体包括可选的带层(未示出)，其有助于包含下面的层，且在一定程度上防止相邻层之间的磨耗。带层可选地是聚合物或复合物或材料的组合。带层可用于助于防止金属-金属接触以有助于防止磨损。张力防护物上的带层还可有助于防止"局部扭曲"。
柔性管本体还包括可选的绝缘层125和外护套130，其包括聚合物层以用于保护管免受海水渗透以及其他外部环境、腐蚀、摩耗和机械破坏。任何热绝缘层有助于限制穿过管壁到周围环境的热损耗。
各个柔性管包括与定位在柔性管的至少一个端部处的端部配件在一起的至少一部分，有时称为管本体100的节段或区段。端部配件提供机械装置，其形成柔性管本体和连接器之间的过渡。例如，如图1中所示的不同管层以一种方式端接于端部配件中，以便在柔性管和连接器之间传递负载。
图2示出了适合用于将生产流体(诸如油和/或气体和/或水)从海底位置221输送至浮式设施222的立管组件200。例如，在图2中，海底位置221包括海底流送线225。柔性流送线225包括柔性管，其整体或部分地抵靠在海床230上或埋入海床下，且用于静止应用。浮式设施可由平台和/或浮筒或如图2中所示的船提供。立管组件200提供为柔性立管，即是说，柔性管240将船连接到海床装备上。柔性管可在具有连接端部配件的柔性管本体的节段中。
将了解的是，存在不同类型的立管，如本领域的技术人员公知的那样。本发明的某些实施例可结合任何类型的立管使用，诸如，自由悬置的(自由悬链立管)、受一定程度的约束的立管(浮筒、链)、完全受约束的立管或包围在导管(I或J形导管)中。图2还示出了柔性管的部分如何可用作跨接管线250。
图3示出了用于制造柔性管的层的过程。制造系统300包括第一卷盘305，其在生产线的相应第一端部处由相应的轮缘驱动器307驱动。另一个卷盘310由生产线的另一个轮缘驱动器312驱动。这些卷盘选择性地被驱动，以便使部分或完全地构造的柔性管本体沿中心生产轴线315向前和向后移动。生产方向根据柔性管本体沿生产线在任何单程中输送的方向来限定。相应的层可在每次经过时添加。备选地，额外的卷绕、圆化、固结和可选地检测模块可用于在一个生产操作中提供额外层。在图3中，示出了从左向右运行的特定层的生产方向。第一履带车单元317有助于沿生产轴线315拉动部分或完全地构造的柔性管本体，且另一个履带车单元320定位在生产线的另一个端部处，又有助于沿生产线拉动完全或部分地构造的柔性管本体。履带车可选地是双向或单向的。可控制部分或完全地构造的管本体中的张力。适当地，至少两个履带车或张紧器提供成抓住管且有助于控制线速度。这些可定位在如图3中所示之处或在沿生产线的其他位置处，如本领域的技术人员将了解的那样。图3中所示的两个张紧器中的每一个包括安装成彼此成120°角的三个抓爪(轨道)，使得最下方的一个轨道提供管将放在其上的水平表面，而另外两个可分别缩回和返回以夹到管上。备选地，如果期望，则张紧器可具有两个或四个或更多轨道。轨道液压地打开和关闭，且机械地链接，使得它们同步打开和关闭，且抓在轨道内的管的中心线高度保持恒定。如果管直径在运行期间减小，则各个履带车的轨道可选地跟随管来保持管上的恒定压力。同样，如果管直径增大，则轨道布置成在预设压力点处打开。适当地，轨道的旋转在两个方向上由电供能。
适当地，图3中所示的各个履带车的性能规格在下文所示的表1中陈列。
规格 注解
轨道数 3
最大管拉力(Te) 6.35(7 US吨)
轨道接触长度 1778
每个轨道的抓力(kN) 1.4~84.0
最大产品直径(mm) 406(19'')
最小产品直径(mm) 76(2'')
中心线高度(mm) 1200
最大线速度(m/min) 5
轨道承座角(度) 152(与管接触的各个承座的两个面之间的角)
轨道承座材料 聚氨酯(肖氏硬度TBC)
轨道宽度 140mm(按照当前设计)
表1。
本发明的某些实施例提供了用于生产较宽范围的管直径的粘合的复合物层的方法及设备。该范围在以下表2中示出。将了解的是，可制成其他管直径。
表2。
图3中所示的制造系统300使用了卷绕站322(诸如卷绕转盘)来将复合物带325卷绕到由下面的层形成的柱状表面上。带从多个卷轴3270-3提供至卷绕转盘322。各个带卷轴327设有连续带328的相应给送供应源。适当地，制造粘合的复合物层利用了连续带给送328。为了实现它，较短长度的复合物带在卷绕到带储存卷轴上之前叠接在一起。可选的再绕器330用于助于执行该操作。固定长度的预制带形式的原材料332当储存在储存卷轴333上之前以相对较短长度供应且叠接在一起。在使用中，再绕/展开单元335用于将这些较长长度的带卷绕到相应的带卷轴3270-3上以用在卷绕转盘322处。适当地，卷绕站包括累积器单元(未示出)，其允许相继的带卷轴/带长度连结而不阻止生产过程。
在图3中所示的系统300中，再圆器站340用于控制柔性管本体的到来的下面的层的椭圆度方面的容限。即是说，再圆器可有助于使下面的层的截面圆化，使得由下面的层提供的柱状外表面大致是圆形的。适当地，假定到来的层保持再圆，再圆器在带卷绕之前可定位在任何位置，直到施加带之后。适当地，下面的层是衬套，且卷绕转盘提供带，带有助于形成上面的压力防护层(作为管状复合物层)。再圆器站340是可选的。适当地，额外的再圆器站(未示出)设在固结站350的下游。
如图3中所示，带固结站350设在卷绕站322的下游。即是说，固结站(其为相关联的设备和控制元件的布置)在制造特定层时进一步定位成沿柔性管本体的输送方向。固结站350有助于固结复合物带的相邻绕组325a、325b，使得相邻绕组固结在一起以形成管状复合物层。值得注意的是，可选地，固结单元可备选地或此外在将最近施加的层中的带与下面的层(带围绕其卷绕)的材料固结的意义上固结层。如果期望，则可串联地包括多个卷绕和固结单元，以助于构造管状复合物层的额外厚度。
如图3中所示，制造系统300还包括非破坏性测试(NDT)检测站360。这定位在卷绕转盘322和固结站350的下游。检测站360包括一个或多个传感器，且布置成与图3中所示的卷绕站322成联机构造。卷绕站322和固结单元350提供管状复合物层，且当管状复合物层输送穿过或接近检测站时，检测站360自动地且连续地在管状复合物层的一个或多个区域中确定管状复合物层的至少一个参数是否满足相应预定条件。检测站还提供实时输出，其指示管状复合物层(在其制成时)中的任何缺陷的类型、尺寸和/或位置或其他此类特征中的至少一者。适当地，检测站感测参数是否不同于预计的'理想值'，且确定缺陷是否存在以及是什么类型的缺陷。多个NDT站可选地包括在生产线中，以在其施加之后助于和检测各个相应复合物层，或有助于检测后处理修理站370处执行的修理(如后文进一步描述的那样)。
后处理修理站370在图3中示为在检测站360的下游。修理站370接收响应于来自检测站的输出的输入控制，且包括加热和/或压力和/或冷却元件，其可带到抵靠在识别出缺陷的管状复合物层的区域上。因此，修理站370可完全地或至少部分地有助于实时地且在联机的单个生产过程中校正缺陷。这有助于避免对于事件之后的分析和随后的矫正动作的需要。
如图3中所示，在分析和控制站380处的包括用户显示器的用户界面370可用于控制整个制造系统300的参数。例如，选择性地控制线速度和/或卷绕速度和/或固结温度和压力和/或检测技术和/或再圆动作和/或后处理缺陷修理。
柔性管的连续粘合的复合物层的制造需要预定量的原材料。可使用用于在卷绕站处卷绕的带的形式的较大长度的原材料。适当地，在卷绕站322中卷绕的连续带的长度是500m或更大的长度。结果，再绕操作可用在管制造设施内，管制造设施利用了图3中所示的制造系统300。适当地，用于再绕站330的各个带的长度是大约100到300m。适当地，用于再绕站中的各个带的长度是大约250m。再绕过程可选地构造成将带直接地供应到带卷轴3270-3中。图4有助于示出再绕过程，其中来自制造者的原材料以固定的相对较短长度的复合物带的形式从卷轴400提供。制造粘合的复合物层需要较长的连续带给送。为了有助于实现它，在卷轴400上提供为原材料的长度的复合物带在卷绕之前在叠接站410处叠接在一起。卷绕直接在卷绕站/卷绕转盘420(示为任务1)中发生，或可选地在脱机的再绕站(示为任务2)中的带储存卷轴上发生。应当注意的是，带还可从卷绕站(示为任务3)卷绕到外部带储存卷轴上，以便在任何生产运行结束时除去遗留的材料，或以便穿过生产运行半途改变带的材料/材料性质。
图5有助于示出将较短原材料长度的复合物带叠接在一起以形成带卷轴420上的较长连续带长度的过程。值得注意的是，一个或多个接收带的卷轴可在生产线3270-3上或脱机以大致给送到一个或多个联机卷轴上。原材料的供应轮400由可调整的制动/张紧放线单元500驱动/拉动。
从供应卷盘400到来的该带由引导辊510引导穿过第一夹持元件520，且然后在连结压机530之间给送。连结压机将前面长度的带的相对端部叠接到新带长度的前端部上。另一个夹持件540有助于将前面的带的后端部装固就位来与新带长度的前端部连结。另一个引导辊540用于助于将带引导至储存卷轴420，储存卷轴420由驱动和制动单元560驱动。
图6有助于更详细地示出图5中所示的连结压机530。连结压机530包括上加热板610和相对的下加热板620。新到来长度的复合物带的前端部630定位成与之前提供的长度的带的后端部640并列。通过在期望温度下将两个相对的加热板推到一起，两个较短长度的带可延伸长度。通过重复地执行该过程，多个较短长度的带可装固在一起来有效地提供连续带给送。该过程可通过使用未示出的传感器来自动化，以识别和对准带端部。可选地，当然，可供应适合的较大长度的所需的带，在该情况下，不需要较短长度的连结。
适当地，为了有助于使往返于带卷绕转盘的原材料的移动尽可能小，再绕操作定位在卷绕站附近。再绕单元还能够服务于多个带模块。这在图7中示出，图7示出了带储存区域700可如何用于储存来自制造者的到来的供应卷盘，以及这些可如何以自动或至少半自动的方式加载到定位在期望位置(示为第一位置7100和第二位置7101)处的再绕器上，这然后可用于在将连续带提供至给送卷绕站的特定带卷轴之前再填充用于特定复合物带的相应的储存卷轴420(脱机或联机)。储存卷轴和/或再绕器单元选择性地沿相应的导轨720、730移动，以对准再绕器和储存卷轴、和/或供应卷绕转盘322的带卷轴3270-3。
适当地，储存区域可收纳空的和加载的带卷轴两者。适当地，该设施能够储存多个不同尺寸的卷轴。适当地，储存区域是接近卷绕站的区域，其经由高架起重机而得以接近卷轴。
粘合的复合物层的制造需要预定宽度、厚度和长度的带。适当地，提供各自设计和制造成结合特定带宽度和储存容量使用的多个卷轴。带储存卷轴可提供成用于10mm、20mm、60mm和/或80mm等的带宽度。
图8示出了带宽度和标称管直径的关系，以用于总带宽度在80°、83°和85°的目标角下在一个路径中产生单次覆盖。标称8''的管在83°下需要80mm的带宽度以用于单次覆盖。适当地，这分成40mm的两股或20mm的四股，以实现相同的覆盖，但具有对应数目的带头部。
图9有助于示出用于在1m/min的线速度下产生单次覆盖的旋转速度对管直径。如果使用单个带或带分成两股或四股，则速度保持恒定。差别在于可选地通过若干带头部施加热输入。
使用再绕器，原材料在开始生产之前脱机地卷绕到带储存卷轴上。卷轴能够适应如之前提到的若干的带宽度。此外，卷轴可选地设计成使得它们可分成两个半部。这在图10和11中更详细地示出。如图所示，可分开的卷轴1200包括在图10中示为顶部分的第一部分1210，以及在图10中示为底部分的另一个部分1220。如果出现情况/需要，则这在管运行穿过转盘的中心的同时允许卷轴在使用中展开和除去或加载和再绕。图10和11中所示的分开卷轴1200因此可用作图3中所示的带卷轴3270-3。适当地，多部分可分成多于两个部分。适当地，卷轴设有升降点，以允许整个卷轴或半个区段使用高架起重机的加载或卸载。图12有助于示出可如何可选地形成卷轴的轮缘1300以便形成通道1310。可围绕卷轴的整个圆周连续或可选地仅定位在特定位置的通道可由升降起重机的匹配的升降吊钩1320接合，且用作升降点。当然，其他升降机构可用于卷轴上。
为了有助于改善带铺放过程且在带铺放之前确保带的良好同心性，可选地可使用柔性管本体的现有的一层或多层的再圆的方法。适当地，再圆站340可直接在带固结步骤之前使用。图13有助于示出再圆器可如何用于在围绕管状层(诸如，衬套或衬套和上面的管状复合物层等)的截面的圆周的所选位置处提供可变压力(由箭头F示出)。适当地，当不存在骨架时，再圆器用于管结构的再圆。适当地，再圆器能够使具有2''到19''之间的外径的管状层再圆。适当地，再圆器能够使具有6''到16''之间的外径的管状层再圆。再圆器能够在外圆周上均匀地施加力或压力，以实现预设的椭圆度容限。
图14有助于示出再圆器站340处的再圆器1500的动作。将了解的是，再圆器站包括与辅助设备和控制设备一起来控制再圆器的操作的再圆器。如图14中所示，再圆器可由压模1510提供，压模1510可在相对于生产方向的固定位置处周向地围绕管状层的外表面提供。适当地，模具材料是低摩擦的(例如，PTFE等)，且接触表面是光滑的，使得管状层的前进不会受到不利地抑制，也不由再圆过程破坏。
图15示出了备选的再圆器1600，再圆器1600包括六个辊16100-5，该辊具有大体上8字形外运行表面，其具有带对应于圆化的柔性管层的外表面的形状的弧的凹入形状。在图15中，被再圆的管状层/管运行进出页面。滚筒的周向位置可利用基于来自之前检测站的测量的椭圆而旋转地定位和对准。各个辊沿相应的纵向轴线滚轧，且由辊支撑件16200-5(其经由相应弹簧16300-5来弹簧加载)支撑。弹簧是偏压元件，其相对于管状层的外表面不断偏压相应的辊。备选地，辊可液压地驱动或气动地驱动或另外促动。适合用于某些管尺寸范围的成组辊可选地构造成到相同的再圆器工具中，使得它们可旋转，或另外移动就位和出位而作用于在该时刻使用中的相应尺寸的管上。该设置的结果在于减少从一个管直径到另一个变化所需的时间。
图16有助于更详细地示出卷绕站322的卷绕转盘的降落点。降落点1700是下面的大致管状的元件的柱状外表面上的位置，在该处，到来的连续长度的带接触下面的柱状表面的外表面。例如，如图16中所示，到来的带325卷绕出相应带卷轴327，且沿由箭头A所示的方向输送。带325适当地定位在夹住带的一对相对的辊1710之间。辊中的一者或多者受驱动，以便提供期望的带张力。一个或多个加热器(未示出)可定位在一对相对的辊1710上游和/或下游，以将到来的带预热至期望的温度。带然后沿带供应通路给送至由衬套提供的柱状外表面和相对的固结辊1720之间的点。固结力由偏压元件供应至固结辊，在描述的示例中，偏压元件是弹簧，或可选地备选地是液压或气动促动器(未示出)。该固结力经由控制站380连续地控制和监测。
如图16中所示，与辊相关联的纵向轴线以平行偏移方式与衬套105的相关联的纵向轴线大致对准。一个或多个加热器和/或冷却器(未示出)围绕衬套布置，以便在带降落之前将衬套材料预热至预定温度。一个或多个加热器和/或冷却器还定位成以便能够控制夹点温度。即是说，带降落到衬套的外表面上的点处的温度。因此，连续长度的带325从储存卷轴展开，且沿设置路径引导至管上的降落点。为了实现良好的带固结，可沿路线控制各种参数。这些参数包括但不限于带张力、带角、带预热温度、带间隙、加热的固结温度、衬套预热温度和固结力。适当地，带张力从10N变化至200N。适当地，设置的带张力的默认容限是加或减3N。适当地，使用大约55°到90°之间的包角。可选地可包括具有反馈的实况可调整闭环系统以控制和监测带张力。适当地，固结力可从大约5N变化至400N，其中任何预定预设值的默认容限是加或减3N。可选地可使用具有反馈的实况可调整闭环系统以控制和监测固结力。可使用大约55°到90°之间的带包角。独立工具作业可选地以5°增量提供，以允许跨过该范围的带角的制造。适当地，各组工具作业可提供成允许加或减3°的精细调整。
图17有助于示出可如何在卷绕带时控制相邻的带绕组之间的间隙。将理解的是，由图17中所示的示例中的衬套的外表面提供的下面的柱状表面沿由图17中的箭头P所示的生产方向连续地移动。适当地，沿生产方向的线速度是大约0.25到2m/min。适当地，线速度为大约1m/min。当下面的层前移时，通过旋转卷绕转盘而不断地围绕下面的层的柱状表面螺旋地卷绕的新的带绕组同样前移，使得在围绕下面的层的下次经过时，新到来的绕组与直接前面的绕组以并排布置邻接。适当地，相邻绕组之间没有发生重叠。适当地，相邻并排绕组的相邻边缘邻接。适当地，带宽度的大约0-50%的间隙1800在包绕过程期间留在带绕组18100-4之间。适当地，带宽度的大约0-1mm的间隙1800在包绕过程期间留在带绕组18100-4之间。
为了助于保护到来的带和确保实现良好固结，从卷轴到图16中所示的管上的降落点的路径保持在预定容限内。沿带路径的方向的变化同样保持在预定容限内。在沿方向的变化发生之处，可逐渐进行改变，以便不破坏带。适当地，由到来的带跟随的通路受到不断监测和控制，以有助于保持带沿夹辊1710和/或固结辊1720的中心线行进。图18有助于示出沿相应的轴线R滚轧的固结辊1720的下侧视图。图18有助于示出带轴线T，且有助于示出该带轴线T如何保持与固结辊1720的大体上中心位置对准。
图19有助于示出一个或多个供应辊(诸如图16中所示的相对的辊1710)可如何设有引导凹槽2000，以便助于将到来的带325保持在预定通路上。该引导凹槽在预定位置处设在一个或多个辊的外运行表面2010上的期望位置处。适当地，如图19中所示，凹槽周向地围绕供应辊的中心区域定位。结果，到来的带325完全地(或在其他示例中是至少部分地)套入凹槽中，且从而当其朝卷绕转盘前移时由凹槽定位成将带保持在预定路径上。
适当地，带破裂报警器可提供成提示机器操作者带供应中发生了破裂。报警器可选地沿相应的卷轴和管线上的相应降落点之间的各个带路径安装。带破裂报警器适当地链接至由控制站380监测的闭环系统，使得如果发生带破裂的事件，则可立即采取行动来停止制造过程，且开始矫正动作。适当地，可提供用于监测从任何卷轴展开或由卷绕转盘展开的材料的量的监测器。来自此监测器的信息可用于在控制站的显示器上生成显示，使得操作者可不断查看一个或多个生产参数。适当地，展开的材料的量在用户界面上进行转换且显示为管的线性米的测量。
如之前描述的那样，衬套和/或带可预热或立即后加热来在固结过程期间有帮助。图20有助于更详细地示出该过程。预热有助于直接在固结之前/在固结期间降低加热技术的操作要求(因此，固结加热系统所需的功率，和/或在固结期间升高和保持复合物材料的温度/允许固结有效所需的总加热能量(和时间)减少)。适当地，预热尽可能接近带固结区域执行。适当地，衬套预热至大约50℃到100℃之间。适当地，衬套预热至大约40℃到90℃之间。适当地，带加热至大约30到160℃之间。适当地，带加热至大约100到140℃。如图20中所示，当衬套105沿生产方向P前移且固结辊1720将到来的复合物带325推到衬套的外表面上时，降落点上游的到来的衬套可由加热元件预热。如图20中所示，可使用感应加热线圈2100，其定位成包绕到来的衬套。这可用于当衬套沿生产方向P朝供应点输送时连续地预热衬套，在供应点处，复合物带供应到衬套的外表面上，且通过不断偏压的固结辊1720而相对于外表面推动。
图21有助于更详细地示出降落点之前的带的预热和使用红外技术加热衬套。如图21中所示，预热单元2200是加热元件的示例，其可在夹辊和降落点1700之间使用。该预热单元可包括单个加热元件或多个加热元件，以将到来的带预热至期望的温度。同样，衬套的预热可以以两个(当然其他数目是可能的)红外加热器22100、22001的形式提供，其引导至期望的位置来加热衬套。加热器沿圆形方向与旋转的卷绕转盘一起移动，以便在固结辊之前加热衬套至期望温度，固结辊作为卷绕转盘的一部分围绕衬套的外圆周不断地回转。
为了有助于固结热塑性复合物带，带和基底中的一者或两者加热至使用的热塑性材料的熔点。适当地，对于复合物材料的带，带加热至带的热塑性基质材料的熔点。适当地，为了有助于实现此且记住存在可能用于下面的衬套的大约1m/min的线性线速度，预热步骤在带施加之前使用。这有助于降低带头部区域处的能量输入的要求。
适当地，到来的带是组成碳纤维增强的PVDF带的复合物材料。图22和图23中示出了用于此带的具有0.2mm和0.4mm厚度的带的预热要求。当带相对较薄时，这些图示出了从带的两侧加热至均匀温度。图22和23基于1m/min的管线速度，且提供了加热带的整个厚度所需的能量的指示。适当地，这是提供的最低功率。适当地，根据使用的加热器的类型来提供此功率的两倍或三倍。图22和23示出了产生完整覆盖的单个带的能量输入。图22示出了将0.2mm厚的带加热至100℃、120℃或140℃的功率要求对带层直径。图23示出了将0.4mm厚的带预热至100℃、120℃或140℃的功率要求对带层直径。
带卷绕到其上的基底可选地预热。在基底是相对较厚的衬套的情况下，这带来了比到来的带较大的热质量。适当地，这从外侧区域加热。适当地，加热从表面发生，且穿过衬套的厚度至预定深度。适当地，加热深度在大约0到2mm深度之间。适当地，加热厚度为大约1mm深度。热输入控制成有助于使所得的结构中的残余应力尽可能小。
图24有助于示出预热PVDF衬套的功率要求的数量级计算，假定了仅厚度的最外的1mm加热至均匀温度。能量要求示为加热在1m/min的线速度下移动的衬套的整个外表面。因此，图24有助于示出将8mm的PVDF衬套预热至100℃、120℃或140℃的功率要求对管外径。
如图25中所示，固结带的预热需要较少功率。这示出了类似假定下的对上文提到的衬套的预热能量输入，但用于在外侧具有6mm固结带的8mm厚的衬套。
图26有助于示出200mm的标称直径下的具有8mm衬套和6mm复合物带的管布置的对流加热的瞬变效果。还针对以下条件示出了瞬变，其中管以1m/min移动，且这经过加热器，加热器将表面温度在30秒内升高至126℃，表面下方近似0.5mm是100℃，且随着时间前进，热在结构内耗散。
预热热塑性复合物带使用大约0.5kW的相对较低的功率，而在上文提到的范围的管尺寸内，固结的复合物管表面的衬套需要围绕管布置的大约3到4kW的功率。适当地，红外加热系统可用于复合物带固结。红外发射器提供适当的固结，同时相对成本效益合算且使用简单。适当地，作为备选，可使用激光加热系统等。图27有助于示出由红外发射器预热到来的带。此红外发射器用作加热源有助于降低对于额外的发射器在夹点区域处的安装空间的要求。
图28示出了激光系统2900形式的加热器元件。此系统可提供良好的固结以用于粘合的复合物层。适当地，紧凑激光二极管模块装置用作激光加热元件2900。适当地，激光加热系统包括用于激光源和相关联的光学器件的冷却供应源。适当地，激光加热器元件是水冷却的，具有不超过6bar的水压，且具有大约10l/hr的水流。空气吹扫可选地施加成有助于避免加热激光束的通路中的灰尘污染。由于激光器可提供较大的加热能力，故固结辊可选地包括冷却，以有助于防止辊过热。
以下的表3中示出了用于不同的带宽度和材料的处理要求的截面。
带宽度和材料 输出功率(瓦)
1mm宽度的PA12/PVDF带 240-308
20mm宽度的PA12/PVDF带 4.800-6.610
80mm宽度的PA12/PVDF带 19.200-24.640
表3。
表3有助于示出用于实现处理温度所需的预热和夹点功率。
图29和30示出了固结辊的视图。固结辊1720将加热的带压到下面的层上，且有助于将相邻的绕组固结在一起，且/或确保在带绕组的各个相继层之间实现良好粘合。适当地，辊是由具有低热容和高导热性的材料制成的轻量辊。适当地，辊以非粘性材料覆盖。适当地，非粘性材料是基于橡胶的。适当地，使用以具有大约60肖氏硬度的近似10mm厚度的硅树脂或氟橡胶层覆盖的辊。适当地，辊是PTFE涂布的辊，其中涂层厚度是近似40微米加或减10微米。适当地，实心PTFE棒可用作辊。图29示出了基于硅的辊，且图30示出了备选的实心PTFE固结辊。
图31有助于示出辊的表面温度可如何保持或"冷却"至低于大约120℃。这有助于确保带纤维或树脂不粘结到辊的滚轧表面上。将了解的是，可使用确保不粘结的其他方式。如图31中所示，入口端口3100用于接收冷却流体的供应，冷却流体然后在辊的本体内的中心区域3110中循环。另一个出口端口3120设在辊的其余端部处，且冷却剂流体穿过该出口端口3120排出。冷却剂流体不断循环，或备选地沿单向方向提供。图31还有助于示出下滚轧表面310如何沿到来的带绕组325的径向外表面3140滚轧。
图32示出了生产线中的张力可如何保持在预定容限内。图32更详细地示出了图3中所示的卷盘305和对应的轮缘驱动器307，且示出了光幕3200可如何用于将制造线中的速度和张力保持在期望水平。
表4示出了可如何控制某些制造过程参数。同样，图5示出了某些报警器可如何设在系统中，使得当特定参数的预设水平相差大于相应的预定容限水平时开始听觉和/视觉提示。
表4。
表5。
图33有助于更详细地示出检测站360。检测站固定在相对于管生产方向P的位置。如图33中所示，检测站360包括支撑件330，其支撑多个传感器33100-x。将了解的是，图33中所示的支撑件具有中心开口，穿过其，形成在衬套(未示出)上的管状复合物层在生产运行期间经过。根据备选方案，传感器和传感器支撑件可布置在管状层的一侧或多侧。同样，备选地，支撑件可为双向的，且可沿管状复合物层的区域向后和向前驱动。层检测站360因此包括至少一个传感器，其定位在用于经由连续过程在下面的大致柱状的表面上提供管状复合物层的挤制站或拉挤站或沉积站或(如图3中所示)卷绕站的下游且与它们成联机构造。
检测站360是非破坏性测试(NDT)站，其能够识别管状复合物层中的一个或多个区域，其中在固结/制造过程期间可发生缺陷。适当地，NDT站360直接放置在带固结区域之后。NDT站定位和/或测量和/或限定和/或记录表面和/或表面下的瑕疵/缺陷。检测站360能够在近似1m/min的线速度下扫描较宽范围的管直径。
取决于使用的传感器，传感器将探测从超声信号或其他此类探头信号引起衰减或生成相关中间回波的条件。适当地，这些条件可为生产期间发生的以下的一者或多者：纵向分层/空隙，和/或周向分层/空隙，和/或CFRP带中的局部多孔性，和/或带-带界面中的多孔性，和/或表面/厚度轮廓。此外，技术和传感器可提供成有助于识别由处理和管卷绕引起的缺陷和破坏，诸如，挤压/冲击破坏，和/或CFRP-衬套界面处的分层，和/或带-带界面处的分层，和/或树脂基质微开裂。生产容限可使用电子选通预设。触发这些选通激活中继至控制站380的听觉或/或视觉提示。
图33中所示的传感器3310是超声非破坏性测试传感器。此超声测试(UT)传感器可用于确定材料的厚度，且确定管状层的一部分内的不连续的位置。不连续可指示缺陷。适当地，传感器在500kHz到20MHz的范围中操作。适当地，传感器使用单晶探头或成组的单晶探头或相控阵来使用脉冲回波测试方法。因此，传感器将超声脉冲发送到传感器定位之处附近的复合物部分中。探测和测量来自叠层材料的远侧的信号(称为后壁回波)和可从缺陷反射的其他回波(称为中间回波)。
图34示出了使用超声脉冲测试以产生幅度轨迹的可选测试，称为"A扫描"。图34有助于示出从正确制造的叠层的远侧反射的后壁回波3400。当传感器3310相对于管状复合物层移动时(图35中由传感器3310到缺陷3500定位之处的图的中间的相对运动示出)，来自此空隙的脉冲回波反射示出中间回波3500的产生，以及后壁回波的损耗。
图36示出了备选缺陷3600，其是尺寸小于相关联的换能器直径的相对较小的空隙3600。结果，探测到了减小的中间回波3610和减小的后壁回波信号3620。探测到的中间和后壁回波或没有它们、以及相对于初始脉冲的时机可用于确定缺陷的尺寸和性质。
图37有助于示出UT传感器3310可如何用于探测管状复合物层的缺陷区域d1中的多孔区域3700的位置。多孔性区域通过探测与减小的后壁回波信号3710一起的初始脉冲从一个或多个多孔区域散射的回波3700来确定。
可选地，可使用示出从管状复合物层的远侧反射的后壁回波的B扫描脉冲回波测试。B扫描检测提供了沿期望长度的管的覆盖。当制造管状复合物层时，围绕管圆周的适当覆盖可通过使用多个探头或通过探头的机械平移来提供。如图33中所示，两组的四个传感器可用于监测管的条件。有效地，这产生了发生缺陷之处的管状复合物层的信息指示区域。适当地，来自各自提供相应的探头的多个传感器的输出复用，以提供管状复合物层的实时监测。这允许了后壁回波、壁厚和B扫描数据或各个通道的其他此类探测参数实时记录和分析。适当地，收集到超声数据，且使得超声数据在控制站380的显示器上可用。生产容限可为预设的，且如果确定缺陷具有使其太显著而不能忽略的特征，则在预设水平下触发可激活报警器。适当地，除主NDT检测过程外，便携式相控阵设备用于执行管脱机的局部检测。
表6示出了一些可选地探测的缺陷类型和可适应的最小尺寸。最小缺陷尺寸在表6中按照沿管和管圆周(C)的一部分的线性长度(L)陈述。
表6。
适当地，NDT系统的其他细节在表7中陈列。
提供了用于NDT系统的软件，其可包括以下功能中的一者或多者：随探头位置变化的B扫描截面数据和/或产生后壁回波幅度和厚度轮廓的A扫描数据的选通和/或具有几何校正的尺寸工具和/或表格工具示出随管长度变化的指示。
表7。
图38更详细地示出了修理站370。如果提供了加热和/或冷却元件，则修理站370是后处理加热和/或冷却站的示例。修理站370在检测站360的下游且与其联机，且从前面的检测站接收作为输入和输出，检测站提供固结的管状复合物层的一个或多个区域处的缺陷的位置和/或尺寸和/或类型。如果来自检测站360的UT扫描识别到不满足预定质量的管状复合物层的区域，则可由修理站370执行立即的矫正动作，而不停止制造过程。适当地，修理站370放置在NDT检测站的100米内。适当地，修理站370直接放置在NDT检测站之后(10米内)。如果NDT扫描识别到不能满足所需质量的管的区域，则选通报警器将在修理站270内开始定位和修理表面或表面下缺陷的过程。修理站370能够在较宽范围的管直径和一定范围的生产线速度内实时执行矫正工作。适当地，修理站370能够在线速度为大约1m/min时同时地修理一个或多个缺陷。如图38中所示，衬套105和提供通过固结带的相邻绕组形成的管状复合物层的包绕的固结层110经过支撑件3810中的中心孔口3800。支撑件3810支撑多个可移动压盘3820，其围绕中心圆形开口3800周向地布置。支撑件以允许各个邻接元件3820沿相应驱动轴线独立移动的方式支撑可移动的邻接元件3820。这在图39中更清楚地示出。如图39中所示，中心点C与支撑件3810中的中心开口3800相关联。该中心点还与衬套105和固结的复合物层110的中心纵向轴线对应。该中心点C对于图38和39中所示的十六个邻接元件3820的驱动轴线39000-15是公共的。将了解的是，备选地，可使用一个、两个或更多邻接元件。使用许多(例如，图39中所示十六个)邻接元件意味着复合物层的外表面上的许多位置可同时地加压和/或加热和/或冷却。可使用较少的邻接元件，且可选地支撑件3810可由驱动机构(未示出)旋转，以有助于使邻接元件与管状复合物层的缺陷区域对准。适当地，为了执行校正工作，180℃到220℃之间的范围中的热、以及达到4MPa的压力可局部地施加至缺陷区域达到1到2秒。为了有助于确保层之间的粘合保持无损，施加此压力和热。热和/或压力可使用传导来传送热而通过邻接元件3820施加，或可直接在邻接元件将压力施加至区域之前以聚焦的能量束(感应、对流、辐射)来单独地施加加热。适当地，使用温度传感器(光学高温计等)或商业光学温度测量系统(诸如温度记录成像相机(例如，Fluke TiR29等))来测量和控制温度。适当地，压力可使用液压或气动促动器来通过邻接元件施加。为了有助于确保层保持无损，在后处理加热期间的带的过热可通过在处理之后向处理的区域立即提供冷却来避免。对任何期望的区域的冷却可提供成将该区域的温度快速地降低至大约100℃的温度。冷却可选地可由额外的冷却压盘(传导)或由引导的冷却空气流(对流)来提供。
图39中示为压盘3820的邻接元件可备选地为辊或具有其他形状。邻接表面3930设在各个压盘上。图38和39中所示的邻接表面3930是凸出的。备选地，可使用其他形状，诸如，凹入形状或8字形状。邻接表面可在预定时间段内且在期望的压力和温度下相对于复合物带层的外表面推动，以有助于固结之前由上游检测站实时确定的位置处的多孔区域或分层区域。
适当地，热能可经由各种技术施加至表面，或内部地或通过传导或通过对流和/或通过辐射施加至管的区域。同样可施加参数(诸如循环时间和/或峰值温度和/或压力/力施加)。
加热模块提供实时信息，使得在后处理加热期间和之后可识别到趋势和故障。这有助于支持预防性策略。
贯穿本说明书的描述和权利要求，词语"包括"和"包含"和它们的变体意思是"包括不限于"，且它们不旨在(且不会)排除其他部分、添加、成分、整数或步骤。贯穿本说明书的描述和权利要求，单数涵盖复数，除非上下文另外要求。具体而言，在使用不定冠词的情况下，说明书将理解为考虑了复数以及单数，除非上下文另外要求。
连同本发明的特定方面、实施例或示例描述的特点、整数、特征或集合将理解为适用于本文描述的任何其他方面、实施例或示例，除非与其冲突。本说明书中公开的所有特点(包括任何所附权利要求、摘要和附图)、和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以除至少一些特点和/或步骤互斥的组合外的任何组合来组合。本发明不限于任何前面的实施例的任何细节。本发明延伸至本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特点中任何新颖的一个、或新颖的组合，或延伸至如此公开的任何方法或过程中的任何新颖的一个或任何新颖的组合。
读者的注意力引导向结合本申请的本说明书同时或之前的且与本说明书一起向公众开放的所有论文和文献，且所有此类论文和文献的内容通过引用并入本文中。

Claims (62)

1. 一种用于制造柔性管的复合物层的设备，包括：
层检测站，其包括至少一个传感器，所述层检测站定位在用于经由连续过程在下面的大致柱状的表面上提供管状复合物层的挤制站或拉挤站或卷绕站或沉积站的下游且与它们成联机构造；其中
当所述管状复合物层输送至所述检测站附近时，所述检测站自动地且连续地在所述管状复合物层的至少一个区域中确定所述管状复合物层的至少一个参数是否满足相应预定条件，且实时指示所述管状复合物层中的缺陷的类型、尺寸和/或位置中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：
所述检测站在卷绕站的下游且与所述卷绕站联机，所述卷绕站包括卷绕转盘，以用于当包括柱状表面的管状元件沿第一行进方向输送时，使至少一个带元件连续地围绕下面的柱状表面螺旋地卷绕。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括：
带固结站，其在所述卷绕转盘的下游且与所述卷绕转盘成联机构造，以用于将卷绕的带固结成包括所述管状复合物层的连续复合物层。
4.根据任何前述权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：
所述检测站定位在降落位置的沿线性管的100米内，在所述降落位置，挤制的材料接触下面的柱状表面，或分别地带卷绕到柱状表面上。
5.根据任何前述权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：
所述检测站提供所述管状复合物层的非破坏性测试。
6.根据任何前述权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：
所述至少一个传感器包括至少一个超声传感器。
7.根据任何前述权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：
所述至少一个传感器指示所述管状复合物层中的表面和表面下缺陷。
8.根据任何前述权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：
所述检测站的所述至少一个传感器包括在相对于与所述管状复合物层的行进路径相关联的纵向轴线的公共位置处以间隔开的关系设置成周向地围绕所述管状复合物层的外表面的多个传感器。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括：
来自各个传感器的输出经由多路器元件连接到分析单元上，以用于在所述管状复合物层的多个区域处提供所述至少一个参数的实时监测。
10.根据任何前述权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：
所述至少一个传感器包括至少一个相控阵。
11.根据任何前述权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：
修理站，其包括定位在所述检测站的下游且与所述检测站成联机构造的至少一个加热器部件和/或压力施加器，以用于选择性地通过在所述至少一个区域处施加期望的温度和/或压力而施加修理循环。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括：
所述修理站选择性地将所述至少一个管状复合物层区域加热至大约120℃到250℃。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述管状复合物层区域加热至大约180℃到220℃。
14.根据权利要求11至权利要求13中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：
所述修理站选择性地经由所述加热部件和/或压力施加器将大约0.5到4 MPa的压力施加至所述至少一个管状复合物层区域。
15.根据权利要求11至权利要求14中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：
所述修理站选择性地施加期望的温度和/或压力达大约0.5到60秒。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，温度和/或压力施加大约1到2秒。
17.根据权利要求11至权利要求16中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：
所述修理站包括至少一个加热器元件。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述加热器元件包括红外加热器或感应加热器或传导加热器或电阻加热器中的至少一者。
19.根据权利要求11至权利要求18中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：
所述修理站包括可选地包括风扇元件的至少一个冷却器元件。
20.根据权利要求11至权利要求19中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：
所述修理站包括至少一个压力施加部件，其具有邻接表面，所述邻接表面具有至少大致对应于所述管状复合物层的外表面形状的形状，或形状为凸出或凹入的。
21.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括：
至少一个带卷轴，其向所述卷绕转盘提供可卷绕的带以用于卷绕在管状元件上。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，还包括：
固结站，其定位在所述卷绕站的下游且与所述卷绕站成联机构造，且在所述检测站的上游且与所述检测站成联机构造。
23. 根据权利要求21或权利要求22所述的设备，其特征在于，还包括：
带连结站，其选择性地连结提供的长度的带的并列端部；其中
连结长度的带提供具有大于500m的长度的用于所述卷绕转盘的可卷绕的带。
24.根据权利要求23所述的设备，其特征在于，所述可卷绕的带具有大于1km的长度。
25.根据权利要求23或权利要求24所述的设备，其特征在于，所述带连结站包括原材料卷轴和带储存卷轴。
26. 根据权利要求23至权利要求25中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：
所述带连结站还包括至少一个加热板；且
所述长度的带的并列端部可选择性地定位在所述加热板和相对的表面附近。
27.根据权利要求23至权利要求26中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：
用于所述长度的带的至少一个供应卷盘；
第一夹持部件和另一个夹持部件；
所述第一夹持部件和所述另一个夹持部件之间的连结压机；以及
储存卷轴。
28.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，驱动所述供应卷盘或储存卷轴中的至少一者。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的设备，其特征在于，还包括：
所述储存卷轴具有轮缘，其提供用于与升降横梁接合的通道。
30.根据任何前述权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：
所述挤制站或卷绕站下游的再圆器站。
31.根据权利要求30所述的设备，其特征在于，还包括：
所述再圆器站包括至少一个加压辊元件，其可选择性地相对于所述管状复合物层的外表面推动。
32.根据权利要求31所述的设备，其特征在于，各个辊元件具有包括弓形表面的外表面。
33.根据任何前述权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：
柱状表面和包绕的管状复合物层沿包括生产方向的第一行进方向具有至少0.5m/min的线性输送速度。
34.根据任何前述权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：
所述管状复合物层具有带至少3英寸的内径的大致圆形截面。
35.根据权利要求34所述的设备，其特征在于，所述圆形截面具有至少大约8英寸的内径。
36.一种制造柔性管的复合物层的方法，包括以下步骤：
经由在挤制站或拉挤站或卷绕站或沉积站的下游且与它们成联机构造的层检测站处的至少一个传感器，自动地且连续地在所述管状复合物层的至少一个区域中确定管状复合物层的至少一个参数是否满足相应预定条件，且实时指示所述管状复合物层中的缺陷的类型、尺寸和/或位置中的至少一者。
37. 根据权利要求36所述的方法，其特征在于，还包括：
沿包括生产方向的第一行进方向输送包括大致柱状的外表面的管状元件；以及
经由所述层检测站上游的卷绕转盘，连续地围绕管状元件的大致柱状的表面螺旋地卷绕至少一个带元件。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括：
经由在所述卷绕转盘的下游且与所述卷绕转盘成联机构造的带固结站来固结卷绕的带，从而提供管状复合物层。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括：
同时地固结所述管状复合物层与下面的管状元件，从而提供完全粘合的界面。
40.根据权利要求36至权利要求39中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
经由非破坏性测试方法确定所述参数是否满足所述条件。
41.根据权利要求36至权利要求40中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
确定所述参数是否满足预定条件的步骤包括确定所述管状复合物层中或所述管状复合物层和另一层之间存在空隙空间之处。
42.根据权利要求36至权利要求40中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
确定所述参数是否满足预定条件的步骤包括确定所述管状复合物层中存在局部多孔性区域之处。
43.根据权利要求36至权利要求40中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
确定所述参数是否满足预定条件的步骤包括确定树脂基质微开裂在所述管状复合物层中发生之处。
44.根据权利要求36至权利要求43中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
经由各个传感器，将至少一个超声脉冲在相应探头区域处重复地提供到所述管状复合物层中，且探测相应的反射脉冲。
45.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述管状复合物层输送经过固定位置时，在所述固定位置处提供所述重复脉冲。
46.根据权利要求36至权利要求45中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述管状复合物层经由连续过程制造时，实时确定所述至少一个参数是否满足相应预定条件。
47. 根据权利要求36至权利要求46中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
在用户界面的显示器上显示所述管状复合物层的表达；以及
在所述显示器上分别示出所述至少一个参数满足预定条件的所述至少一个区域。
48.根据权利要求36至权利要求47中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
在围绕所述管状复合物层的圆周周向地间隔开的多个位置处同时地确定所述至少一个参数是否满足所述相应预定参数。
49.根据权利要求36至权利要求48中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于经由所述检测站探测至少一个区域中的缺陷，经由定位在所述检测站的下游且与所述检测站成联机构造的修理站，当缺陷区域输送至所述修理站附近时，选择性地施加期望的固定或变化的温度和/或压力至所述缺陷区域。
50.根据权利要求36至权利要求49中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
经由再圆站，在所述挤制站或卷绕站或沉积站的下游使管状复合物层再圆。
51.根据权利要求50所述的方法，其特征在于，还包括：
经由所述再圆站，将大致均匀压力周向地施加至所述管状复合物层或下面的衬套或阻挡层，从而提供预设的椭圆度容限。
52.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，还包括：
使管状元件前移穿过多个弹簧加载或气动或液压促动的辊，其各自具有弯曲的外运行表面。
53.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括：
从储存卷轴展开连续长度的带；
经由卷绕转盘，将展开长度的带沿设置路径引导至大致柱状的表面上的降落点；以及
确定带张力和/或带角和/或带预热温度和/或带间隙和/或热固结温度和/或下面的层预热温度和/或固结力。
54.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，还包括：
经由具有至少一个嵌入区域的凹槽辊提供期望的带角，所述嵌入区域在带朝降落点移动时引导带。
55.根据权利要求53或权利要求54所述的方法，其特征在于，还包括：
如果带破裂事件发生，则经由设置在带路径附近的带破裂传感器生成听觉和/或视觉提示。
56.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，还包括：
将带和/或带卷绕在其上的直接下面的层预热至至少与带材料或带基质和/或下面的层的材料中的一者相关联的熔点。
57.根据权利要求36至权利要求56中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
在大约0.25到1.0米每分钟的线速度下连续地输送所述管状复合物层。
58.根据权利要求36至权利要求57中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
通过径向地向内推动相邻的绕组的相应径向外表面来将卷绕的带绕组固结到相邻的绕组上。
59.根据权利要求58所述的方法，其特征在于，还包括：
当固结辊径向地向内推动相邻的绕组时，连续地冷却固结辊的外表面。
60.根据权利要求36至权利要求59中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
当制造所述管状复合物层时，将所述管状复合物层上的线张力保持在预设的最小张力和最大张力之间。
61.大致如前文参照附图描述的那样构造和布置的设备。
62.一种大致如前文参照附图描述的方法。
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