CN110035839A - 固定的插入件 - Google Patents

Abstract

公开了一种方法和设备。该方法包括以下步骤：向间隔开的多对相对成形辊元件中的第一对提供细长片材，该细长片材具有均匀厚度以及第一长边缘和另外的间隔开的长边缘；经由所述对辊元件，在片材中逐步地形成截面轮廓，该截面轮廓包括：主体部分，其包括片材的折叠中心区域；以及第一翼部部分和另外的翼部部分，所述翼部部分各自延伸远离主体部分并在片材的相应长边缘处终止；以及将翼部部分的相邻区域和/或主体部分的相对区域固定在一起，由此提供具有侧向地固定的翼部部分的可缠绕细长带元件。

Description

固定的插入件

技术领域

本发明涉及用于制造细长带的方法和设备并且涉及柔性管和制造柔性管的方法。特别地，但非排它地，本发明涉及提供具有包含主体和翼部的截面的可缠绕细长带，该可缠绕细长带可以至少部分地插入柔性管的骨架匝圈之间。可插入带的翼部和/或主体被侧向地固定，以有助于防止翼部部分的侧向相对移动。

背景技术

传统上，柔性管用于将产出流体（诸如，石油和/或天然气和/或水）从一个位置运输到另一个位置。柔性管特别地适用于将海底位置（其可以是深水下，例如1000米或更深）连接到海平面位置。管可以具有通常高达约0.6米的内直径（例如，直径的范围可以是从0.05 m到高达0.8 m）。柔性管通常形成为柔性管体和一个或更多个端部配件的组件。管体通常形成为层状材料的组合，这些层状材料形成承压导管。管结构允许大偏转，但不会产生损害管在其寿命内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制造的无粘结柔性管、或复合材料型柔性管等等）。管体通常构建为组合结构，该组合结构包括聚合物层和/或复合材料层和/或金属层。例如，管体可以包含聚合物和金属层、或聚合物和复合材料层、或聚合物层、金属和复合材料层。层可以由诸如挤压管件之类的单件形成，或者通过以期望的节距螺旋缠绕的一根或更多根线来形成，或者通过将同心并排布置的多个离散的环连接在一起来形成。取决于所使用的柔性管的层和柔性管的类型，一些管层可以粘结在一起或保持无粘结。

一些柔性管已用于深水（小于3,300英尺（1,005.84米））开发和超深水（大于3,300英尺）开发。对石油的需求日益增长，这样会使探测在环境因素更极端的越来越大的深度处（例如，超过8202英尺（2500米））发生。例如，在这种深水和超深水环境中，海底温度增加了这样的风险：产出流体冷却到可能导致管堵塞的温度。在实践中，柔性管常规地设计成在-30°C至+130°C的操作温度下操作，并且正被开发以用于甚至更极端的温度，增加的深度也增加了与环境相关联的压力，在该环境中，柔性管必须操作。例如，柔性管可能需要以作用在管上的外部压力来操作，该外部压力的范围是从0.1 Pa至30 Pa。同样，运输石油、天然气或水很可能产生从内部作用在柔性管上的高压，例如来自作用于管上的孔流体的范围为从零至140 MPa的内部压力。结果，增加了从某些层（诸如，柔性管体的管骨架或压力铠装或拉伸铠装层）获得高水平性能的需求，应注意，为了完整起见，柔性管也可以用于浅水应用（例如，小于约500米深度）或者甚至可用于海滨（陆上）应用。

对于包含骨架层的柔性管（也就是说，粗孔柔性管），众所周知的问题是：内部骨架具有会引起流动引起的振动或流动引起的脉动（FLIP）的轮廓，该振动或脉动会导致“唱歌” 。WO2014/000816有助于描述该问题并提出了解决方案。

然而，WO2014/000816中提出的解决方案的问题在于，所提出的插入轮廓自身难以制造并且也证明在制造柔性管体时难以处理。此外，随着时间的推移，在'816中公开的插入轮廓和对FLIP问题的其它所建议的解决方案的性能会减弱，并且存在插入轮廓失效的风险，插入轮廓失效可能导致管失效。

本发明的目的是至少部分地减轻上文提到的问题。

本发明的某些实施例的目的是提供一种细长带，其可以缠绕在骨架层的相邻匝圈之间以有助于降低“唱歌”的风险并且可以方便地且成本有效地制造并且产生插入带轮廓，该插入带轮廓足够坚固以在柔性管的整个预期寿命内工作。

本发明的某些实施例的目的是提供一种可缠绕带，其具有包括翼部部分和主体部分的截面，其在某种程度上可插入柔性管的铠装线之间并且有助于避免在使用中带的失效。

本发明的某些实施例的目的是提供一种制造柔性管体的方法，其中当骨架缠绕带围绕下面的层缠绕以由此在柔性管体中形成骨架层时，插入带可以实时形成并被插入。

本发明的某些实施例的目的是提供一种插入件，其最初由长的窄的平坦片材/条带形成，其中插入件的截面中的翼部部分相对于彼此侧向固定。

本发明的某些实施例的目的是有助于消除或至少部分地减轻在折叠条带的截面中形成的残余应力，以有助于避免通过缠绕条带形成的柔性管在管寿命内失效。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种制造用于桥接柔性管体层的匝圈之间的间隙的细长带元件的方法，该方法包括以下步骤：

向间隔开的多对相对成形辊元件中的第一对提供细长片材，该细长片材具有均匀厚度以及第一长边缘和另外的间隔开的长边缘；

经由所述多对辊元件，在片材中逐步地形成截面轮廓，该截面轮廓包括：主体部分，其包括片材的折叠中心区域；以及第一翼部部分和另外的翼部部分，所述翼部部分各自延伸远离主体部分并在片材的相应长边缘处终止；以及

将翼部部分的相邻区域和/或主体部分的相对区域固定在一起，从而提供具有侧向固定的翼部部分的可缠绕细长带元件。

适当地，该方法还包括：通过经由熔焊或固态焊接过程将区域焊接在一起来将所述区域固定在一起。

适当地，该方法还包括：沿着带元件的整个长度将区域连续地焊接在一起，从而提供沿着带元件的连续焊缝。

适当地，该方法还包括：向细长带元件提供基本上光滑的邻接表面，所述邻接表面包括焊缝的外表面部分以及第一翼部部分和另外的翼部部分中的每一个的相应外表面部分。

适当地，该方法还包括：将区域重复地焊接在一起，形成沿着带元件的长度的一排间隔开的点焊缝。

适当地，该方法还包括：当具有所形成的截面轮廓的折叠片材接近至少一个焊接站而穿过时，将区域一次性地焊接在一起。

适当地，该方法还包括：在经由所述多对辊元件逐步地形成截面轮廓的步骤随后，将相邻区域固定在一起。

适当地，该方法还包括：经由单侧过程将区域焊接在一起。

适当地，该方法还包括：在开放或闭合的对接接头中将区域焊接在一起。

适当地，该方法还包括：在开放或闭合的凸缘接头中将区域焊接在一起。

适当地，该方法还包括：将区域焊接在一起以提供单喇叭形V型坡口焊缝。

适当地，该方法还包括：经由在焊接过程期间产生的热量来同时减轻折叠片材材料中的残余应力。

适当地，该方法还包括：通过将区域粘结在一起来将所述区域固定在一起。

适当地，该方法还包括：经由粘合剂或机械粘结将区域粘结在一起。

适当地，该方法还包括：经由粘合剂粘结过程、或硬钎焊过程、或软钎焊过程、或热喷涂过程将区域粘结在一起。

根据本发明的第二方面，提供了一种制造柔性管体的方法，该方法包括以下步骤：

将至少一个铠装带螺旋地缠绕在下面的层上；以及

将包括预折叠条带的细长带元件螺旋地缠绕在下面的层上，由此细长带元件的主体部分的至少一区域位于铠装带的相邻匝圈之间，该预折叠条带具有包括第一翼部部分和另外的翼部部分的截面，所述翼部部分侧向地固定并从共同的主体部分延伸。

适当地，该方法还包括通过以下步骤向缠绕站提供预折叠条带：

向间隔开的多对相对成形辊元件中的第一对提供细长片材，该细长片材具有均匀厚度以及第一长边缘和另外的间隔开的长边缘；

经由所述多对辊元件，在片材中逐步地形成截面轮廓，该截面轮廓包括：主体部分，其包括片材的折叠中心区域；以及第一翼部部分和另外的翼部部分，所述翼部部分各自延伸远离主体部分并在片材的相应长边缘处终止；以及

将翼部部分的相邻区域和/或主体部分的相对区域固定在一起，从而提供具有侧向固定的翼部部分的可缠绕细长带元件。

适当地，该方法还包括：通过经由熔焊或固态焊接过程将区域焊接在一起来将所述区域固定在一起。

适当地，该方法还包括：沿着带元件的整个长度将区域连续地焊接在一起，从而提供沿着带元件的连续焊缝。

适当地，该方法还包括：在折叠片材被焊接时同时减轻该片材的至少一个区域中的残余应力。

适当地，该方法还包括：向细长带元件提供基本上光滑的邻接表面，所述邻接表面包括焊缝的外表面部分以及第一翼部部分和另外的翼部部分中的每一个的相应外表面部分。

适当地，该方法还包括：通过缠绕至少一个铠装带和细长带元件的步骤来提供柔性管体的骨架层。

适当地，该方法还包括：经由侧向固定的翼部部分至少部分地桥接铠装带的相邻自联锁匝圈之间的径向内部间隙，由此细长带元件的由焊缝的表面和翼部部分的表面区域提供的基本上光滑的表面径向向内面向。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于桥接柔性管体层的匝圈之间的间隙的细长带元件，该细长带元件具有包括以下各者的截面轮廓：

主体部分，其至少部分地可定位在柔性管的层的相邻匝圈之间的间隙中；

第一翼部部分，其从主体部分延伸到第一翼部端部；以及

另外的翼部部分，其从主体部分延伸到另外的翼部端部；其中，

细长带元件包括翼部部分之间的至少一个V型坡口焊缝，其侧向地固定翼部部分。

适当地，第一翼部部分和另外的翼部部分从焊缝自由地延伸并且具有基本上均匀的厚度。

适当地，主体部分的至少一部分包括折叠部分，其中折叠条带材料具有与翼部部分的基本上均匀的厚度相匹配的基本上均匀的厚度。

适当地，细长带元件还包括由焊缝的外表面部分和每个翼部部分的相应外表面部分提供的基本上光滑的邻接表面。

适当地，在第一翼部端部和另外的翼部端部之间的翼展大于间隙的最大可能宽度。

适当地，主体部分至少部分地可定位在相邻匝圈的边缘之间的间隙中，所述相邻匝圈各自具有曲形表面。

适当地，截面轮廓近似为T-形。

适当地，主体部分具有近似U-形的轮廓。适当地，主体部分具有第一侧部部分和另外的侧部部分。

适当地，主体部分具有在第一侧部部分和另外的侧部部分之间的基部部分。

适当地，翼部部分的基本上均匀的厚度包括渐尖的翼部部分，所述翼部部分具有渐缩的表面区域。

适当地，细长带元件由一材料制造而成，该材料为金属、或钢合金、或非金属、或聚合物、或弹性体、或橡胶、或泡沫、或所述材料的组合。

适当地，细长带元件包括涂层。

适当地，第一翼部端部包括带元件的第一长边缘，并且另外的翼部端部包括带元件的另外的长边缘。

根据本发明的第四方面，提供了一种柔性管体，其包括包含细长带元件的匝圈的层。

适当地，所述层包括骨架层，该骨架层还包含自联锁铠装带的匝圈。

根据本发明的第五方面，提供了一种柔性管，其包括柔性管体。

根据本发明的第六方面，提供了一种制造用于桥接柔性管体层的匝圈之间的间隙的细长带元件方法，该方法包括以下步骤：

向间隔开的多对相对成形辊元件中的第一对提供细长片材，该细长片材具有均匀厚度以及第一长边缘和另外的间隔开的长边缘；

经由所述多对辊元件，在片材中逐步地形成截面轮廓，该截面轮廓包括：主体部分，其包括片材的折叠中心区域；以及第一翼部部分和另外的翼部部分，所述翼部部分各自延伸远离主体部分并在片材的相应长边缘处终止；以及

加热片材的截面轮廓的折叠中心区域或至少一个其它区域，以由此减轻折叠片材材料中的残余应力。

适当地，该方法还包括：通过将翼部部分的相邻区域和/或主体部分的相对区域焊接在一起并且经由在焊接过程期间产生的热量来同时加热折叠中心区域，来加热该区域。

根据本发明的第七方面，提供了一种基本上如上文中参考附图所描述的方法。

根据本发明的第八方面，提供了一种基本上如上文中参考附图所描述来构建和布置的设备。

本发明的某些实施例提供了一种制造细长带的方法，相对于用于有助于减小FLIP的常规插入件，该细长带可以缠绕为可定位在骨架层的自联锁匝圈之间的插入件并且其中插入带具有使带适合在延长的寿命内使用的截面轮廓和特性。例如，二十五年或更长，这是柔性管的预期寿命。

本发明的某些实施例提供了一种细长带和一种提供细长带的方法，其中带的截面中的翼部部分被侧向地固定。这有助于在条带的中心基部区域上提供疲劳缓解。有效地将截面中的翼部固定在一起消除弯曲点，原本在所述弯曲点处疲劳可能导致失效。同样地，有效地避免任何相对运动的可能性导致在骨架匝圈移动时发生滑动动作，而不是翼部部分通过在骨架匝圈和插入带之间的界面处的摩擦力而被拉开或拉向一起。

本发明的某些实施例提供了一种细长带和一种制造细长带的方法以及一种使用带来制造柔性管体的方法，其中可缠绕带具有表现得像处于拉伸状态中的板一样的翼部部分而不是包括铰接的弯曲区域。翼部经由长的连续焊缝或一系列跳焊焊缝被侧向地固定，所述跳焊焊缝有效地桥接插入带的截面中的折叠部。

本发明的某些实施例利用向用于有助于在柔性管中形成层的折叠条带的一个或更多个区域施加热量，以由此减小条带中的残余应力。这可以有助于避免柔性管在其工作寿命期间失效。适当地，在折叠条带的截面中的中心折叠背部区域处完全或至少部分地消除残余应力。适当地，这可以同时实现，因为折叠条带截面的多个部分经由焊接过程相对于彼此侧向地固定。

附图说明

现将在下文中仅通过示例的方式参考附图来描述本发明的某些实施例，在附图中：

图1图示了柔性管体；

图2图示了柔性管的某些用途；

图3图示了骨架层，其包括自联锁的骨架匝圈和间隔缠绕的插入带；

图4图示了经焊接的细长带的截面的示例；

图5图示了其中细长带的截面中的翼部部分可以被侧向固定的方式；

图6图示了用于提供骨架层的缠绕站；

图7图示了缠绕站的区域，其中自联锁匝圈和可插入带在下面的层上缠绕；

图8图示了经焊接的细长带的替代性截面；

图9图示了自体激光焊缝；以及

图10图示了自体TIG焊缝。

在附图中，相同的附图标记指代相同的部分。

具体实施方式

贯穿本描述，将参考柔性管。应当了解，本发明的某些实施例适用于与各种各样的柔性管一起使用。例如，可以就根据API 17J制造的类型的柔性管和相关联的端部配件来使用本发明的某些实施例。这种柔性管经常被称为无粘结柔性管。其它实施例与其它类型的柔性管相关联。

转到图1，应当理解，所图示的柔性管是管体的一部分和一个或更多个端部配件（未示出）的组件，在每个端部配件中，管体的相应端部终止。图1图示了管体100如何由形成承压导管的层状材料的组合形成。如上文所注意到的，尽管图1中图示了许多特定层，但要理解，本发明的某些实施例广泛适用于包括由多种可能的材料制成的两层或更多层的同轴管体结构。管体可以包含包括复合材料的一层或更多层，从而形成管状复合材料层。还要注意，仅出于图示性目的示出层厚度。如本文中所使用的，术语“复合材料”用于广泛指代由两种或更多种不同材料形成的材料，例如，由基体材料和增强纤维形成的材料。

因此，管状复合材料层是具有由复合材料形成的大致管状形状的层。替代地，管状复合材料层是具有由多个部件形成的大致管状形状的层，所述多个部件中的一个或更多个由复合材料形成。复合材料层的层或任何元件可以经由挤压、拉挤或沉积过程或者通过缠绕过程制造而成，其中带的相邻匝圈（它们自身具有复合材料结构）与相邻匝圈被固结在一起。无论使用何种制造技术，复合材料都可以任选地包含具有第一特性的材料的基体或主体，在该基体或主体中嵌入具有不同物理特性的另外的元件。也就是说，在一定程度上对齐的细长纤维或随机定向的较小纤维可以设置成主体或球体，或者其它规则或不规则形状的颗粒可以嵌入基体材料中，或者多于一种以上情况的组合。适当地，基体材料是热塑性材料，适当地，该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、或上述材料的合金，其具有由玻璃、陶瓷、玄武岩、碳、碳纳米管、聚酯、尼龙、芳香族聚酰胺、钢、镍合金、钛合金、铝合金等中的一者或更多者制造而成的增强纤维或者由玻璃、陶瓷、碳、金属、巴克明斯特富勒烯、金属硅酸盐、碳化物、碳酸盐、氧化物等等制造而成的填料。

图1中所图示的管体100包含内部压力护套110，该内部压力护套用作流体保持层并且包括确保内部流体完整性的聚合物层。该层为任何输送的流体提供边界，应当理解，该层自身可以包括许多子层，应当了解，当利用骨架层120时，本领域技术人员经常将内部压力护套称为阻隔层。在不具有这种骨架的操作（所谓的光滑孔操作）中，可以将内部压力护套称为衬垫。图1中图示了阻隔层10。

应当注意，骨架层120是抗压层，其提供可以用作最内层的联锁构造以完全或部分地防止由于管减压、外部压力、和拉伸铠装压力以及机械压碎负荷所引起的内部压力护套110塌陷。骨架是抗压碎层，应当了解，本发明的某些实施方案因此适用于“粗孔”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、耐腐蚀镍合金等形成。适当地，骨架层由复合材料、聚合物、或其它材料、或材料和部件的组合形成。骨架层径向地定位在阻隔层内。

压力铠装层130为抗压层，其提供增加柔性管对内部压力和外部压力以及机械压碎负荷的抵抗力的结构层。该层还在结构上支撑内部压力护套。适当地，如图1中所图示的，压力铠装层形成为管状层。适当地，对于无粘结柔性管，压力铠装层由线的联锁构造形成，该联锁构造具有接近90°的捻角。适当地，压力铠装层是金属层。适当地，压力铠装层由碳钢、铝合金等形成。适当地，压力铠装层由拉挤复合材料联锁层形成。适当地，压力铠装层由通过挤压或拉挤或沉积形成的复合材料形成。压力铠装层定位在下面的阻隔层的径向外侧。

柔性管体还包含任选的第一拉伸铠装层140和任选的第二拉伸铠装层150。每个拉伸铠装层用于保持拉伸负荷并且任选地还保持内部压力。适当地，对于一些柔性管，拉伸铠装匝圈是金属（例如，钢、不锈钢或钛等）。对于一些复合材料柔性管，拉伸铠装匝圈可以是聚合物复合材料带匝圈（例如，设置有热塑性塑料（例如，尼龙、基体复合材料）抑或热固性材料（例如，环氧树脂、基体复合材料）。对于无粘结柔性管，拉伸铠装层通常由多条线形成（为了赋予层强度），所述线位于内层上并且以通常在约10°至55°之间的捻角沿着管的长度螺旋地缠绕。适当地，拉伸铠装层成对地反向缠绕。适当地，拉伸铠装层是金属层。适当地，拉伸铠装层由碳钢、不锈钢、钛合金、铝合金等形成。适当地，拉伸铠装层由复合材料、聚合物、或其它材料、或材料的组合形成。

适当地，柔性管体包含任选的带层160，所述带层有助于包含下面的层并且在一定程度上防止相邻层之间的磨损。带层可任选地是聚合物、或复合材料、或材料的组合，还任选地包括管状复合材料层。带层可以用于有助于防止金属与金属的接触，以有助于防止磨损。拉伸铠装上的带层还可以有助于防止“形成圆拱结构（birdcaging）”。

柔性管体还包含任选的绝缘层185和外护套170，该外护套包括聚合物层，该聚合物层用于保护管不受海水和其它外部环境的渗透、腐蚀、磨损和机械损坏。任何隔热层都有助于限制通过管壁到周围环境的热量损失。

每个柔性管包括管体100的至少一个部分（称为部段或者区段）以及位于柔性管的至少一个端部处的端部配件。端部配件提供在柔性管体和连接器之间形成过渡的机械装置。如例如在图1中所示的不同管层以这样的方式终止于端部配件中，以便在柔性管和连接器之间转移负荷。

图2图示了提升器组件200，该提升器组件适合于将产出流体（诸如，石油和/或天然气和/或水）从海底位置221运输到浮式设施222。例如，在图2中，海底位置221包含海底流线225。柔性流线225包括柔性管，该柔性管完全地或部分地被安设在海床230上或者埋在海床下面并且用于静态应用中。浮式设施可由平台和/或浮标或者如在图2中所图示的船提供。提升器组件200被提供为柔性提升器，也就是说，柔性管240将船连接到海床安装设施。柔性管可以在具有连接端部配件的柔性管体的部段中。

应当了解，存在如本领域技术人员所熟知的不同类型的提升器。本发明的某些实施例可以与任何类型的提升器（诸如，自由悬挂提升器（自由悬链线提升器）、一定程度上受限的提升器（浮标、链）、完全受限的提升器或者封闭在管（I管或者J管）中的提升器）一起使用。可以在API 17J中找到这种构型的一些（尽管不是全部）示例。图2还图示了如何可以将柔性管的多个部分用作跨接器（jumper）250。

图3更详细地图示了骨架层120。如图3中所示，骨架层是大致管状的结构，其由具有大致S-形截面的细长带的自联锁匝圈形成。每个匝圈300_1-6由折叠条带形成，并且通过使型材条带缠绕在下面的基本上圆柱形的层上制造而成，由此每个新匝圈将与紧接在前的匝圈自联锁。以这种方式，每个匝圈形成有效的环，其抵抗从外部施加在柔性管上的塌陷压力。

图3还有助于图示光滑插入件350如何能够缠绕在骨架层的匝圈的径向内表面上。如图3中所图示的，光滑插入件由具有大致T-形截面的折叠条带形成。替代地，光滑插入件可具有V-形或L-形。如图3中所示，所图示的插入件350具有截面，该截面包含：第一翼部部分380，其终止于由折叠条带的长边缘形成的尖端365中；以及另外的翼部部分370，其同样具有由折叠条带的另一个边缘形成的尖端375。在插入条带的截面的中心处的是大致U-形的主体部分380，该主体部分在作为骨架层的一部分缠绕时径向向外延伸远离由骨架层和阻隔层形成的中心孔B。在使用中，由于包含骨架层120的柔性管体弯曲和挠曲，因此自联锁匝圈取决于它们相对于弯曲部位的位置而重复地移动得更靠近和离得更远。光滑插入件的主体部分380有助于保持插入件相对于骨架带（光滑插入件匝圈定位在该骨架带处）的相邻匝圈适当地定位。所示的插入件可以以方便的方式由初始的平坦条带制造而成。这使其在经济上具有吸引力。应当理解，本发明的某些实施例可以与非自联锁的骨架匝圈一起加以利用。例如，在锁定匝圈与主要非联锁匝圈结合使用的情况下。

借助于螺旋缠绕的光滑插入件，骨架层的相邻初级匝圈之间的原本将被暴露的间隙被完全地或至少显著地填充。也就是说，由骨架匝圈的径向内表面提供的径向内表面（在使用中面向管孔）以及光滑插入件的匝圈的径向内表面呈现出比原本将由不具有这种光滑插入件的常规的粗孔柔性管提供的表面光滑得多的表面。使骨架层的表面光滑通常减少了沿着管的孔运输的流体的湍流，并且倾向于产生更多的层流。结果，可以提供更大的流速以及因此更有利的流动特性。还可以完全地或至少部分地避免FLIP。

图4有助于更详细地图示可缠绕插入件350的截面，特别地，图4有助于图示插入件350的截面如何大致具有均匀的截面。这是因为插入件自身最初由具有均匀截面的平坦条带形成，其中制成折叠部以产生期望的截面。如图4中所图示的，根据本发明的某些实施例的插入件包含焊接部分400。所图示的焊缝400是沿着插入件的整个长度延伸的连续焊缝。替代地，根据本发明的某些其它实施例，焊缝可以是一系列跳焊焊缝而不是如图4中所示的连续焊缝。在焊缝所在之处，截面中的材料厚度可能不均匀。

如图4中所示，焊缝400桥接在插入带的截面中的相对的翼部360、370之间的原本开放的间隙。焊缝桥接该间隙并将一个翼部部分固定到另一个翼部部分，由此有效地使一个翼部相对于另一个翼部侧向地固定。也就是说，基本上或完全避免了翼部远离彼此或朝向彼此的相应的运动。适当地，所示的焊缝从焊缝的峰顶到焊缝的底部约为1.6 mm，应当了解，虽然图4中所图示的焊缝400在截面中设置在上层处并与翼部360、370基本上处于同一平面P-P中，但是焊缝可另外向下延伸到主体部分380的相对部分之间的槽区域410中。替代地，根据本发明的某些其它实施例，焊缝自身可以形成在槽区域中并且可以将主体部分380中的相对侧部固定在一起，从而留下与翼部部分对齐的小凹陷区域。在这种情况下，焊缝可能不在大多数翼部部分的平面P-P中。

翼部尖端365、375可以相对于平面P-P和翼部360、370的其余部分略微向下弯转。例如，翼部尖端365可以具有下弯部分，该下弯部分相对于基本上平坦的线性延伸部分425向下弯转。同样，翼部尖端375可以包含向下弯转的部分，该向下弯转的部分延伸到基本上平坦的线性延伸部分435中。靠近翼部尖端的这些下弯区域是任选的特征。替代地，如图4中所示，从中心主体区域到尖端的整个翼部部分可以是平坦的。当图4中所示的每个翼部的平坦部分425、435朝向主体部分延伸时，截面图示了焊缝400，其由部分地消耗的插入带材料以及在焊接过程（见后文）期间不断消耗的自耗电极焊丝材料提供。因此，插入件350的截面的上表面（图4中示出）基本上是平坦且光滑的。图4中所图示的焊缝400包含浅凸形凸块450，其是焊接过程的表现。这可以任选地在固定站/焊接机之后和在使插入带缠绕在下面的层上的时候变光滑。如图4中所图示的，主体的相对侧部460、470之间的槽或开放区域410可以保持开放，如图4中所示。适当地，根据本发明的某些其它实施例，主体部分中的侧部460、470可以在固定在一起之前被一起推得更靠近，从而在截面中留下较小的开放区域410。主体部分380的侧部460、470在大致U-形的折叠端部区域480中被联结。适当地，插入带的整个截面大致为T-形。

图5有助于图示可以如何使用焊接工具500和自耗电极填料焊丝505（或任选的单独的填料焊丝）来形成图4中所图示的焊接接头400。如图5中所图示的，插入带的截面中的相对翼部360、370为焊接过程有效地提供了相应的工件。因为在提供焊接的情况下工件有效地成曲形，因此焊接过程产生凸缘接头。主体部分380的侧部可以任选地被推向一起以形成闭合的对接接头，但是在图4和5中所图示的实施例中，焊缝是开放的对接接头。两个工件（由间隔开的翼部的多个部分和中心主体区域中的侧部形成）在焊接过程期间在它们之间具有小的间隙。应当了解，可以任选地在焊接之前通过切割和/或机械加工和/或切削和/或磨削和/或切割或刨削来预备每个接头的边缘。

根据本发明的某些实施例的图5中所图示的焊接过程是IG-型焊接。适当地，具有316 Lsi 1.0 mm直径的自耗电极焊丝的Fronius TransPuls Synergic 5000 CMT机器可以与98％氩气和2％二氧化碳的保护气体一起加以利用。应当了解，金属惰性气体（MIG）焊接技术是适合使用的气体金属弧焊（GMAW）焊接技术的子集。在焊接过程期间，在自耗焊丝电极和工件之间形成电弧。电弧加热工件材料，从而导致相对的工件熔化并联结。保护气体保护该过程免受空气中污染物的影响。这是冷金属过渡（CMT）过程。自耗电极的焊丝移动被包括到控制过程中，由此仅短暂地插入热量。虽然参考了冷金属过渡过程，但是应当了解，这种对温度的提及是相对于产生远大得多的加热轮廓的其它焊接技术而言的。使用冷金属过渡焊接过程可以有助于减少带的截面的变形，从而使其适合于随后的缠绕。同样，该过程可以高度自动化。

根据本发明的某些实施例，角度γ适当地为0度。适当地，作为替代方案，γ等于0至15度。以近似10至40度的后倾角α设置焊头501。适当地，α是15至30度。适当地，α是20至25度。

应当了解，可以利用某些其它技术用于将插入带的翼部部分的多个部分固定并由此侧向地固定在一起。例如，可以利用冷焊、或接触焊、或熔焊、或固态焊。可以使用将相邻区域固定在一起的其它选项，诸如将所述区域粘结在一起。这可以通过经由粘合剂或机械粘结产生连续的或一系列重复的粘结来实现。适当地，可以使用硬钎焊工艺、或软钎焊工艺、或热喷涂工艺等等。

通过侧向地固定插入带的截面中的翼部部分（这可以通过固定翼部部分的相邻区域和/或通过将截面的主体部分的侧部的相对区域固定在一起来实现），跨越插入带的轮廓的加载机构相对于不具有这种固定机构的插入件被修改。这有助于在主体区域的远端处或在截面中的其它位置处的条带的基部上实现疲劳缓解，这种疲劳原本将在使用期间导致弯曲，因为包括插入件和相邻的骨架匝圈的柔性管在使用中发生挠曲。通过将型材的截面中的相邻区域固定在一起以由此侧向地固定翼部部分，这些翼部有效地作为一个零件移动。以这种方式，完全地或至少部分地避免在截面中的任何位置处的弯曲力。通过将在主体的中心上桥接截面中的中心折叠部的固定机构包含在内，翼部有效地表现得像处于拉伸状态的板一样而不是一个或更多个铰接弯曲部。因为翼部部分被侧向地固定并且在骨架匝圈在柔性管挠曲时相对于另一个骨架匝圈移动时侧向地移动，因此其尖端安设在骨架匝圈上的翼部不会被摩擦力拉开或推向一起。相反，当一个骨架匝圈相对于另一个骨架匝圈移动时，翼部尖端滑动抵靠相对的表面，而不是翼部部分之间的空间不断地开放和闭合。

再次参考图5，应当了解，当插入带中的相邻翼部部分被焊接在一起时，焊接工具500（以及任何任选的填料焊丝（505通过焊接工具馈送或单独地引入））可以相对于焊接轴线W成角度。图5图示了推角α如何可以用于正手焊接以及行程角度或者替代地牵引角β如何可以用于反手焊接和行程角度。图5还图示了如何可以对齐工作角γ以便在截面中实现期望的焊接轮廓。本领域技术人员应当了解，可以根据常规技术选择推角或牵引角和工作角，以根据即将到来的折叠条带沿方向A的速度、所使用的材料和其它焊接参数来实现具有期望轮廓的焊缝。

如先前所描述的，使用具有316 Lsi电极焊丝的Fronius TransPuls Synergic5000 CMT机器和保护气体，可实现2米/分钟的制造速度，其中以7.5米/分钟的送丝、132安培的电流供应和10.9伏的电压设置其它焊接参数，应当了解，这样的参数可根据用途变化。

图6有助于图示其中可以制造柔性管的骨架层的缠绕站。骨架站600包含缠绕机壳体605，该缠绕机壳体被馈送有如图3中所示的具有期望截面的预成型骨架带，以便在相邻骨架匝圈在心轴610的下面的基本上圆柱形外表面上缠绕时实现所述相邻骨架匝圈的自联锁。在图6中，心轴610被图示为沿方向B（图6中从右到左）不断地馈送，并且该心轴穿过缠绕机的中心。骨架带300由源（未示出）提供并且被递送到缠绕点620。该缠绕点在图7中更清楚地图示，并且与下面的表面上的带的触地点紧密关联。如图7中所示，具有预成型的自联锁轮廓的骨架匝圈沿着骨架递送轴线X被递送。替代地，插入带350沿着相应的插入件递送轴线Y被递送。支撑辊710_0-2定位成有助于推动进入的骨架匝圈与前面的匝圈形成联锁关系并将联锁的匝圈保持在一起。同样地，这些辊710有助于帮助将插入带的进入的匝圈定位在两个相邻的骨架带匝圈之间。结果，提供了包含自联锁的骨架带匝圈的骨架层120，其中插入件匝圈覆盖那些骨架匝圈的径向内部间隙。

再次转到图6，示出了提供折叠条带插入带350的方式及其遵循的路径。在插入件成形站650的上游端640处，从插入条带源（未示出）提供平坦条带。平坦条带遵循相对的辊之间的预定路径。图6中图示了四对相对的辊660。当条带在这些辊之间穿过时，通过在截面轮廓中连续地形成折叠线和其它这样的变形，在带中逐步形成预定形状。到带已穿过所有的多对间隔开的辊的时候，带具有这样的截面：该截面具有均匀的且如先前所描述大致T形的截面。最后的辊对可以包含钢丝刷，以有助于从形成一定轮廓的条带上去除任何任选的润滑剂。适当地，所使用的润滑剂可以是粉末蜡。适当地，润滑剂可以是包括油或油脂的流体。当然，在通过焊接或粘结将区域固定在一起之前，可以利用用于去除任何润滑剂和以其它方式清洁/预备形成一定轮廓的条带的其它技术。焊接站670包含焊接工具500和自耗电极。应当了解，如果利用其它焊接技术或实际上其它固定技术来侧向地固定插入带的截面中的翼部部分，则固定站670将包含用于实施该固定过程所需的部分。插入带由条带源不断地提供并穿过成形辊和固定站670，并且从固定站670被递送到大致螺旋形的向后面向的路径中，直到带350被递送到缠绕点620。这与主要骨架带匝圈的递送和联锁基本上同时实时发生。

任选地，当形成为大致T-形截面的条带离开最后的辊时，其具有将形成一定轮廓的线引导到铜块中的T-形（或用于容纳形成一定轮廓的线的其它形状）凹部的路径。另外的铜块位于凹部上。这两个金属块可任选地一体地形成。具有T-形沟槽的铜块可以用来有助于定位和限制T-轮廓靠近焊接点的移动。另外，铜块可以有助于用作散热器，以有助于避免折叠条带的截面轮廓的过度变形。适当地，所述块可以使用压缩空气或水来冷却。

相对的辊对和固定站（包括焊接机和定位散热器块）在旋转的插入式缠绕器680上旋转。该缠绕机的旋转速度与该工艺的其它部分的缠绕速度相协调。

虽然已描述了本发明的某些实施例以利用焊接站作为固定站以侧向地固定折叠条带的轮廓中的翼部，但同样应当了解，焊接机提供热源。虽然其它固定技术是可能的，但是可以利用对某些种类的热源（诸如，焊接机，或替代地感应加热器或红外加热器）的提供，以有助于减轻折叠条带的主体中由折叠过程导致的残余应力。使用产生热量的焊接过程侧向地固定折叠条带的翼部部分具有同时侧向地固定截面轮廓中的区域以及通过焊接过程中产生的热量来释放或消除区域中的残余应力的优点。适当地，焊接过程可以同时加热折叠条带的轮廓中的主体部分的原本可能存储残余应力累积的远端。这种残余应力原本可能导致柔性管在其使用寿命内失效。同样地，使用焊接的加热可以在其它折叠区域中完全地或至少部分地释放残余应力。本发明的某些实施例并没有将截面中的区域侧向地固定在一起，而是仅仅集中于消除或部分减轻残余应力。

图8有助于图示先前所描述的可缠绕插入件的替代性截面，在该截面中已形成焊缝800。焊缝800突破带的内表面并且进一步延伸到槽中。尽管如此，焊缝侧向地固定翼部，其可以最初利用固定步骤由平坦条带形成，并且包含主体区域，该主体区域可以位于骨架匝圈之间以有助于在使用中定位插入件并防止其错位而在骨架层中无法正确定位。

图9有助于图示替代性焊接过程和由这种替代性焊接过程产生的替代性截面，可以利用该替代性焊接过程以有助于固定折叠条带的翼部的区域和/或主体部分，然后可以利用该折叠条带以有助于形成骨架层。更详细地，图9有助于图示自体激光焊缝900。这是通过熔化相对的表面并随后仅凝固（没有填料）而产生的焊接接头。也就是说，代替先前所描述的利用自耗焊丝作为电极的焊接技术，根据本发明的某些实施例不需要填料焊丝或自耗电极。虽然焊接轮廓包含略微的中心凹陷，但是将这种带缠绕在骨架匝圈之间的整体效果将使骨架匝圈内的间隙光滑，该间隙原本将在这种形成一定轮廓的插入件匝圈不位于相邻的自联锁骨架匝圈之间的情况下存在。因此，相对于常规的骨架层，具有激光焊缝的折叠条带可以有助于减少FLIP。

图10有助于图示替代性焊接过程和由这种替代性焊接过程产生的替代性截面，可以利用该替代性焊接过程以有助于固定折叠条带的翼部的区域和/或主体部分，然后可以利用该折叠条带以有助于形成骨架层。更详细地，图10有助于图示自体TIG焊缝1000。这是通过熔化相对的表面并随后仅凝固（没有填料）而产生的焊接接头。也就是说，代替首先描述的利用自耗焊丝作为电极的焊接技术，根据本发明的某些实施例不需要填料焊丝或自耗电极。虽然所提供的焊接轮廓包含略微的中心凹陷，但是将这种带缠绕在骨架匝圈之间的整体效果将使骨架匝圈内的间隙光滑，该间隙原本将在这种形成一定轮廓的插入件匝圈不位于相邻的自联锁骨架匝圈之间的情况下存在。因此，相对于常规的骨架层，具有激光焊缝的折叠条带可以有助于减少FLIP。

贯穿本说明书的描述和权利要求，词语“包括”和“包含”以及它们的变型意味着“包含但不限于”，并且它们不旨在（并且不会）排除其它部分、添加物、部件、整数或者步骤。贯穿本说明书的描述和权利要求，单数涵盖复数，除非上下文另有要求。特别地，在使用了不定冠词的地方，说明书应当理解为考虑复数以及单数，除非上下文另有要求。

结合本发明的特定方面、实施例或者示例描述的特征、整数、特性或组应当理解为适用于在本文中所描述的任何其它方面、实施例或者示例，除非与其不相容。在本说明书（包括任何所附权利要求、摘要和附图）中所公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或者过程的所有步骤可以任何组合进行组合，除了其中这些特征和/或步骤中的至少一些互斥的组合之外。本发明不限于任何前述实施例的任何细节。本发明延伸到在本说明书（包括任何所附权利要求、摘要和附图）中所公开的特征中的任何一个新颖特征或者任何新颖组合，或者延伸到如此公开的任何方法或者过程的步骤中的任何一个新颖步骤或者任何新颖组合。

读者的注意力集中于所有文件和文献，这些文件和文献与本申请有关的本说明书同时提交或者在与本申请有关的本说明书之前提交，并且与本说明书一起接受公众审查，并且，所有这样的文件和文献的内容以引用的方式并入本文。

Claims (42)

1.一种制造细长带元件以用于桥接柔性管体层的匝圈之间的间隙的方法，所述方法包括以下步骤：

向间隔开的多对相对成形辊元件中的第一对提供细长片材，所述细长片材具有均匀厚度以及第一长边缘和另外的间隔开的长边缘；

经由所述多对辊元件，在所述片材中逐步地形成截面轮廓，所述截面轮廓包括：主体部分，其包括所述片材的折叠中心区域；以及第一翼部部分和另外的翼部部分，所述翼部部分各自延伸远离所述主体部分并在所述片材的相应长边缘处终止；以及

将所述翼部部分的相邻区域和/或所述主体部分的相对区域固定在一起，从而提供具有侧向固定的翼部部分的可缠绕细长带元件。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

通过经由熔焊或固态焊接过程将所述区域焊接在一起来将所述区域固定在一起。

3.根据权利要求2所述的方法，其还包括：

沿着所述带元件的整个长度将所述区域连续地焊接在一起，从而提供沿着所述带元件的连续焊缝。

4.根据权利要求3所述的方法，其还包括：

向所述细长带元件提供基本上光滑的邻接表面，所述邻接表面包括所述焊缝的外表面部分以及所述第一翼部部分和另外的翼部部分中的每一个的相应外表面部分。

5.根据权利要求2所述的方法，其还包括：

将区域重复地焊接在一起，形成沿着所述带元件的长度的一排间隔开的点焊缝。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其还包括：

当具有所形成的截面轮廓的所述折叠片材接近至少一个焊接站而穿过时，将所述区域一次性地焊接在一起。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其还包括：

在经由所述多对辊元件逐步地形成所述截面轮廓的步骤随后，将相邻区域固定在一起。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其还包括：

经由单侧过程将区域焊接在一起。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其还包括：

在开放或闭合的对接接头中将区域焊接在一起。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，其还包括：

在开放或闭合的凸缘接头中将区域焊接在一起。

11.根据权利要求2至10中任一项所述的方法，其还包括：

将区域焊接在一起以提供单喇叭形V型坡口焊缝。

12.根据权利要求2所述的方法，还包括经由在所述焊接过程期间产生的热量同时减轻所述折叠片材材料中的残余应力。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：

通过将区域粘结在一起来将所述区域固定在一起。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

经由粘合剂或机械粘结将所述区域粘结在一起。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括：

经由粘合剂粘结过程、或硬钎焊过程、或软钎焊过程、或热喷涂过程将所述区域粘结在一起。

16.一种制造柔性管体的方法，所述方法包括以下步骤：

将至少一个铠装带螺旋地缠绕在下面的层上；以及

将包括预折叠条带的细长带元件螺旋地缠绕在所述下面的层上，由此所述细长带元件的所述主体部分的至少一区域位于所述铠装带的相邻匝圈之间，所述预折叠条带具有包括第一翼部部分和另外的翼部部分的截面，所述翼部部分侧向地固定并从共同的主体部分延伸。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

通过以下步骤向缠绕站提供所述预折叠条带：

向间隔开的多对相对成形辊元件中的第一对提供细长片材，所述细长片材具有均匀厚度以及第一长边缘和另外的间隔开的长边缘；

经由所述多对辊元件，在所述片材中逐步地形成截面轮廓，所述截面轮廓包括：主体部分，其包括所述片材的折叠中心区域；以及第一翼部部分和另外的翼部部分，所述翼部部分各自延伸远离所述主体部分并在所述片材的相应长边缘处终止；以及

将所述翼部部分的相邻区域和/或所述主体部分的相对区域固定在一起，从而提供具有侧向固定的翼部部分的可缠绕细长带元件。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

通过经由熔焊或固态焊接过程将区域焊接在一起来将所述区域固定在一起。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

沿着所述带元件的整个长度将所述区域连续地焊接在一起，从而提供沿着所述带元件的连续焊缝。

20.根据权利要求18至19中任一项所述的方法，还包括：

在焊接所述折叠片材时，同时减轻所述片材的至少一个区域中的残余应力。

21.根据权利要求19所述的方法，还包括：

向所述细长带元件提供基本上光滑的邻接表面，所述邻接表面包括所述焊缝的外表面部分以及所述第一翼部部分和另外的翼部部分中的每一个的相应外表面部分。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，还包括：

通过缠绕所述至少一个铠装带和所述细长带元件的步骤来提供所述柔性管体的骨架层。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括：

经由所述侧向固定的翼部部分至少部分地桥接所述铠装带的相邻自联锁匝圈之间的径向内部间隙，由此所述细长带元件的由所述焊缝的表面和所述翼部部分的表面区域提供的基本上光滑的表面径向向内面向。

24.一种用于桥接柔性管体层的匝圈之间的间隙的细长带元件，具有包括以下各者的截面轮廓：

主体部分，其至少部分地可定位在柔性管的层的相邻匝圈之间的间隙中；

第一翼部部分，其从所述主体部分延伸到第一翼部端部；以及

另外的翼部部分，其从所述主体部分延伸到另外的翼部端部；

其中，

所述细长带元件包括在所述翼部部分之间的至少一个V型坡口焊缝，其侧向地固定所述翼部部分。

25.根据权利要求24所述的细长带元件，还包括：

所述第一翼部部分和另外的翼部部分从所述焊缝自由地延伸并且具有基本上均匀的厚度。

26.根据权利要求25所述的细长带元件，还包括：

所述主体部分的至少一部分包括折叠部分，其中折叠条带材料具有与所述翼部部分的基本上均匀的厚度相匹配的基本上均匀的厚度。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的细长带元件，还包括：

由所述焊缝的外表面部分和每个所述翼部部分的相应外表面部分提供的基本上光滑的邻接表面。

28.根据权利要求24所述的细长带元件，还包括：

在所述第一翼部端部和所述另外的翼部端部之间的翼展大于所述间隙的最大可能宽度。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的细长带元件，还包括：

所述主体部分至少部分地可定位在相邻匝圈的边缘之间的间隙中，所述相邻匝圈各自具有曲形表面。

30.根据权利要求24至29中任一项所述的细长带元件，其中，所述截面轮廓近似为T-形。

31.根据权利要求24至30中任一项所述的细长带元件，其中，所述主体部分具有近似为U-形的轮廓。

32.根据权利要求24所述的细长带元件，其中，所述主体部分具有第一侧部部分和另外的侧部部分。

33.根据权利要求32所述的细长带元件，其中，所述主体部分具有在所述第一侧部部分和所述另外的侧部部分之间的基部部分。

34.根据权利要求25所述的细长带元件，其还包括：

所述翼部部分的所述基本上均匀的厚度包括渐尖的翼部部分，所述翼部部分具有渐缩的表面区域。

35.根据权利要求24至34中任一项所述的细长带元件，其还包括：

所述细长带元件由一材料制造而成，所述材料是金属、或钢合金、或非金属、或聚合物、或弹性体、或橡胶、或泡沫、或所述材料的组合。

36.根据权利要求24至35中任一项所述的细长带元件，其中，所述细长带元件包括涂层。

37.根据权利要求24至36中任一项所述的细长带元件，其还包括：

所述第一翼部端部包括所述带元件的第一长边缘，并且所述另外的翼部端部包括所述带元件的另外的长边缘。

38.一种柔性管体，其包括包含根据权利要求24至37中任一项所述的细长带元件的匝圈的层。

39.根据权利要求38所述的柔性管体，其中，所述层包括骨架层，所述骨架层还包含自联锁铠装带的匝圈。

40.一种柔性管，其包括根据权利要求38或39中任一项所述的柔性管体。

41.一种制造细长带元件以用于桥接柔性管体层的匝圈之间的间隙的方法，所述方法包括以下步骤：

向间隔开的多对相对成形辊元件中的第一对提供细长片材，所述细长片材具有均匀厚度以及第一长边缘和另外的间隔开的长边缘；

经由所述多对辊元件，在所述片材中逐步地形成截面轮廓，所述截面轮廓包括：主体部分，其包括所述片材的折叠中心区域；以及第一翼部部分和另外的翼部部分，所述翼部部分各自延伸远离所述主体部分并在所述片材的相应长边缘处终止；以及

加热所述片材的所述截面轮廓的所述折叠中心区域或至少一个其它区域，以由此减轻所述折叠片材材料中的残余应力。

42.根据权利要求41所述的方法，其还包括：

通过将所述翼部部分的相邻区域和/或所述主体部分的相对区域焊接在一起并且经由在所述焊接过程期间产生的热量来同时加热所述折叠中心区域，来加热所述区域。