CN110662916A - 用于扩张管状结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于扩张管状结构的直径的方法。该方法包括围绕管状结构的外表面装配可拆卸的尺寸控制量规，并将大体上管状的金属插入件插入管状结构内。金属插入件的外径小于管状结构的未扩张的内径。该方法包括在管状结构内径向向外推动金属插入件，以扩张金属插入件和管状结构。金属插入件被布置成使得所述推动导致金属插入件的加工硬化。

Description

用于扩张管状结构的方法

技术领域

本发明涉及一种用于扩张管状结构的方法。特别地但不排它地，本发明涉及一种用于扩张管或管衬件(pipe liner)诸如聚烯烃管或聚烯烃管衬件的端部的方法。

背景

众所周知，聚烯烃管状结构是以管的形式和管衬件的形式提供。聚烯烃管可以被制造成具有使它们能够直接埋在地下的结构性能。诸如聚乙烯之类的材料被广泛用于制造聚烯烃管，这些聚烯烃管旨在输送住宅和工业用燃气或饮用水。在许多地区，诸如英国，通常有一个可用于这些应用的可接受的标准管径范围。对于标准管径，通常存在相应范围的配件，这些配件被常规地制造并容易获得与具有标准直径的管一起使用。

虽然一般都是使用标准管径，但在某些情况下，这可能不切实际甚至是不可能的。例如，可能会出现障碍，这导致代替地安装非标准直径的管。例如，常常基于寿命估算模型对管道和管道资源进行优化。优选地可以对管道寿命期间的成本进行优化，以降低与诸如电等的消耗性资源相关联的直接成本，以及随之而来的诸如二氧化碳的释放等的影响。故此，有时从经济上来说可更取的是从标准产品改变管的几何形状，从而代替制造优化的产品。

于是在许多情况下，聚烯烃管状结构被制造成具有一个或更多个非标准尺寸，诸如非标准外径。非标准直径的管状结构会造成制造聚烯烃管状结构的联接器或接头上的困难，并且必然会导致对专业机械配件的需求。

在管状管衬件领域中，存在大量的制造技术。可以首先将聚烯烃衬件制造成标准几何形状或具有一个或更多个非标准尺寸。随后可以在工厂或施工现场对这种衬件进行二次加工，以机械地改变衬件的几何形状，使得它可以以减小的尺寸被插入在另一管状结构诸如管中，以充当衬件。衬件可用于提供防腐、耐磨或对旧管道的整体翻修。

EP0514142描述了聚烯烃衬件的一个例子，首先将聚烯烃衬件形成为管状衬件，然后在施工现场使其机械变形，以允许插入到主管如旧金属管中。首先使管状衬件挤压成具有与主管内径大体上相同或略小于主管内径的外径。这通常意味着该管状衬件具有非标准的外径和壁厚。在施工现场将该衬件机械地折叠并随后插入在主管内。插入之后，衬件将展开并朝向其原始管状形式部分地恢复，但是不能实现完全恢复，直到联接形成从而允许对衬件填充水以使衬件在主管内扩张到适当位置时才可以。

EP0834034描述了聚烯烃衬件的另一个例子，首先将聚烯烃衬件制造成管状衬件，随后使其机械变形以插入主管。通过使管状衬件穿过形成椭圆形开口的一系列滚筒而使管状衬件的直径暂时减小。在聚乙烯衬件的情况下，这种方法通常可以使直径减小8-10％或8-15％，取决于所用材料的等级。插入之后，衬件将部分地恢复到其原始管状形状，但是要实现完全恢复到其原始尺寸(可能是非标准尺寸)，需要联接器，以使衬件能够填充水并扩张。

一旦将衬件插入管中，就需要联接器将管和/或衬件连接到相邻的基础设施或另一管上，尤其是在衬件被用作结构翻修解决方案来接管老化管的供应职责的情况下。用于对非标准管尺寸和管状衬件进行这种联接的一些配件可供订购。在需要适应非标准管或衬件的时候，此类配件通常是定制制造的机械配件。此类配件的例子是以商标VikingJohnson

(英国商标号UK00002126727)出售的配件。配件按照订单制造并且配件被设计为通过制造与特定衬件尺寸相匹配的零件来形成联接器。

用于将具有非标准直径的聚烯烃管状结构联接到相邻基础设施的替代解决方案包括至少在管状结构的即将与相邻基础设施或管接合的区域中使管状结构的直径扩张。这种扩张通常限于聚烯烃材料弹性范围内的扩张，或者至少限于不会导致壁变薄特别是管状结构局部性壁变薄的范围内的扩张。以聚乙烯为例，通常可以施加5％至8.5％之间的应变以扩张管状结构的端部，从而增大管状结构的直径。

扩张聚烯烃管状结构特别是包含聚乙烯的聚烯烃管状结构的一种特别常见的方法是，首先使用多段式扩张头，诸如图1所示类型的多段式扩张头。多段式扩张头100包括液压冲头1和一对锥体2a、2b，锥体2a、2b被布置成在液压冲头1启动后朝向彼此被拉动。一组板3围绕锥体2a、2b径向地设置，并通过O形环4保持在适当的位置。板3被布置成使得当冲头1启动且锥体2a、2b被朝向彼此被拉动时，板3从第一位置5向第二扩张位置6径向向外运动。这种多段式扩张头在本领域中是公知的并且是市售的。

在使用中，这种多段式扩张头必须多次致动，在每次扩张之间伴有工具的轻微旋转，以便实现在管状结构的端部呈大致圆形的扩张。然而，在各个扩张步骤之后，材料通常会经历弹性膨胀，并且会试图例如通过粘弹性响应而向其原始尺寸恢复。粘弹性响应率取决于管状结构扩张的时间和材料的温度。

在管状结构用多段式扩张头扩张后，则在管状结构的扩张区域中插入插入件。随后作为粘弹性响应的一部分，管状结构向插入件回缩，试图恢复到其原始尺寸。这导致管状结构与插入件形成紧密配合。插入件通常是金属的，但是也可以使用塑料插入件。插入件的尺寸被设定成使得在安装后管状结构的外径总体上是管的地区和行业规范内的标准直径。

图2显示了使用上述现有技术方法扩张聚烯烃管状结构7的例子。聚烯烃管状结构7的初始外径9使用图1所描述和所示的工具被扩张成使得可以插入插入件8。当管状结构7试图朝向其初始外径9弹性缩回时，管状结构7与插入件8接触并保持在较大外径10下。较大的外径10是市售聚烯烃管的工业标准中的标准直径，并且与大规模生产的管联接器(pipecoupling)兼容。

这种方法的一个缺点是，在拆除了多头式扩张工具后，聚烯烃管状结构开始向其原始尺寸恢复。这留出非常短的时间窗口向管状结构中放置插入件。由于零件收缩在一起可能会将使用者一个或多个手指夹在管状结构和插入件之间，从而构成安全风险。插入件不能被放在管状结构内以及插入件被困住仅部分地插入在管状结构的端部中也是熟知的问题。这些问题可能导致使用者为使插入件更容易装配到管状结构的端部中而试图过度扩张管状结构。然而，管状结构的过度扩张通常以至少一些塑性变形为代价，这意味着管状结构可能无法完全缩回至插入件上。这导致进一步延迟向管状结构上装配联接器等。

公开内容的简要概述

本发明的方面和实施例提供了方法和一种插入件。本发明在所附独立权利要求中被限定。

根据本发明的一个方面，提供一种用于扩张管状结构的内径的方法，该方法包括：

围绕管状结构的外表面装配可拆卸的尺寸控制量规(sizing gauge)；

将大体上管状的金属插入件插入在管状结构内，其中所述金属插入件包括的外径小于管状结构的未扩张的内径；以及

在管状结构内径向向外推动所述金属插入件以扩张所述金属插入件和所述管状结构，

其中所述推动包括对金属插入件进行加工硬化。

有利地，使用者不需要利用快速移动来将扩张工具从管状结构的端部撤出以及在管状结构收缩回之前将插入件放在管状结构中。这使得当管状结构弹性恢复时使用者将一个或多个手指夹在管状结构和插入件之间的风险最小化，从而提高了使用者的安全性。从手动操作的角度看，该方法还有利地提高了使用者在挖掘现场内工作的安全性，在挖掘现场的空间可能是有限的。有利地，该方法基本上防止了管状结构的过度扩张，从而使管状结构的任何不希望的塑性变形或总体损坏最小化。该方法还有利地能够控制管状结构的扩张区域的最终形状或几何形状，从而能够在基本上不对管状结构的功能或结构完整性造成损害的情况下进行扩张。通过所述推动扩张的过程，插入件被有利地加工硬化，且由此抵抗了管状结构向其原始尺寸收缩回所进行的努力。插入件也可以有利地设置成与机械联接器的联接主体配合。

在一个实施例中，所述可拆卸的尺寸控制量规包括与管状结构的预期扩张外径相对应的内径。有利地，这基本上防止了管状结构的过度扩张，从而使管状结构的任何不希望的塑性变形或总体损坏最小化。

在一个实施例中，所述可拆卸的尺寸控制量规包括具有可调内径的套筒。有利地，这使得可拆卸的尺寸控制量规能够与具有不同初始直径范围的一系列管状结构一起使用。

在一个实施例中，所述管状结构包括聚烯烃。

在一个实施例中，所述管状结构是聚烯烃管状结构。

在一个实施例中，所述金属插入件包括铜。

在一个实施例中，该方法包括在所述插入之前对金属插入件进行热处理，使得金属插入件处于完全柔软状态。有利地，这提高了插入件的可加工性，从而便于所述推动。

可选地，所述热处理包括将金属插入件加热至550℃持续30分钟。有利地，这消除或至少减少了插入件的任何应变硬化，该应变硬化可能在形成插入件或对插入件进行尺寸控制的先前过程中已经发生。

可选地，所述热处理包括在所述加热之后冷却金属插入件。

在一个实施例中，所述冷却包括在环境温度下在水中对金属插入件进行淬火。所述环境温度可以包括室温。室温可以是20℃到25℃之间的温度，包括20℃和25℃。

任选地，所述淬火进行至少30分钟。

在一个实施例中，该方法包括在所述插入之前对金属插入件进行尺寸控制。有利地，这使得插入件能够被提供合适的几何形状。

可选地，所述尺寸控制包括在模型(former)上拉制金属插入件。

可选地，所述尺寸控制包括铣削金属插入件至预期初始尺寸。

在一个实施例中，所述推动包括：

将多段式扩张头插入在管状结构内的金属插入件内；和

致动多段式扩张头以径向向外推动金属插入件和管状结构。有利地，所述多段式扩张头可以布置成在所有径向方向上施加基本上相等的力，从而使管状结构大体上均匀地扩张。这有助于保持管状结构的管状形式。

可选地，所述推动进一步包括：

旋转金属插入件和管状结构内的多段式扩张头，并重复所述致动。有利的是，这有助于使管状结构大体上均匀地扩张。这有助于保持管状结构的管状形式。

优选地，管状结构的端部区域的外表面是可接近的，以用于后续现场接合至配件或聚烯烃管。

在一个实施例中，可拆卸的尺寸控制套筒的所述内径基本恒定。

根据本发明的另一方面，提供了一种对聚烯烃管进行接合或接合两个这样的聚烯烃管的方法，该方法包括：

通过根据以上描述的任一项的方法扩张一个或多个管的一个或多个端部区域的直径；

在一个或多个管的一个或多个端部区域的一个或多个外表面上安装电熔配件；

激活电熔配件以将一个或多个管的一个或多个端部区域熔合到电熔配件。

有利地，可以通过能够给予更高安全性和可靠性的方法对聚烯烃管进行接合或将两个这样的管接合起来。通过按照上面所描述的使一个或多个端部区域的直径扩张，使用者不需要利用快速移动来将扩张工具从一个或多个管的一个或多个端部撤出以及在管状结构收缩回之前将插入件放到一个或多个管中。这使得当管弹性恢复时使用者将一个或多个手指夹在管和插入件之间的风险最小化，从而提高了使用者的安全性。从手动操作的角度看，该方法还有利地提高了使用者在挖掘现场内工作的安全性，在挖掘现场的空间可能是有限的。有利地，该方法基本上防止了一个或多个端部区域的过度扩张，从而使一个或多个聚烯烃管的任何不希望的塑性变形或总体损坏最小化。该方法还有利地能够控制一个或多个管的扩张区域的最终形状或几何形状，从而使得能够在基本上不对一个或多个管的功能或结构完整性造成损害的情况下进行扩张。

根据本发明的另一方面，提供了用于在根据以上描述中任一项的方法中使用的大体上管状的金属插入件。

可选地，该插入件包括处于完全柔软状态的铜。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例的方式来描述本发明，在附图中：

图1(现有技术)是现有技术的多段式扩张工具；

图2(现有技术)是使用现有技术方法扩张的管端部的剖视图；

图3是示出根据本发明实施例的用于扩张管状结构的方法的一部分的剖视图；

图4是使用根据本发明实施例的方法和可拆卸的尺寸控制量规扩张的管端部的剖视图；

图5是可拆卸的尺寸控制量规的透视图；

图6A至6F示出了根据本发明实施例的用于扩张管状结构的方法的局部透视图；以及

图7是在拆除可拆卸的尺寸控制量规之后与图4中的管相联接的管的剖视图。

详细描述

贯穿本说明书的描述和权利要求，词语“包括(comprise)”和“包含(contain)”以及所述词语的变体，例如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”是指“包括但不限于”并且不意在排除(且不排除)其他组成部分(moieties)、添加物、部件、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，除非上下文另有要求。特别地，在使用不定冠词的情况下，本说明书应理解为不仅考虑了复数还考虑了单数，除非上下文另有要求。

结合本发明的特定方面、实施例或示例描述的特征、整数、特性、化合物、化学部分或基团应被理解为可适用于本文描述的任何其它方面、实施例或示例，除非与其不相容。

在本公开中，以下术语可以根据以下解释来理解：

术语“晶体材料”可指代化学元素、化合物或同晶型混合物的同质固体，具有基本规则的晶格排列。

术语“晶格排列”可指代表示晶体材料结构的点的三维重复阵列。

术语“晶粒”或“微晶”可指代形成晶体材料微观结构的离散颗粒或晶体。

术语“晶界”可指代具有不同取向的晶粒或微晶在其处相接的界面。

术语“热处理”可指代使材料经受一个或更多个温度变化，以改变或至少引发材料的一个或更多个物理和/或化学性质的变化。术语“热处理”可以包括退火、应力消除和淬火。

术语“退火”可指代改善材料可加工性的热处理。改善的可加工性可以包括延展性增加、硬度降低和材料内部应力的去除或至少降低中的任何一种或更多种。术语“退火”可指代导致晶体材料的晶格排列中的原子迁移的热处理。术语“退火”可以包括这样的热处理，这些热处理包括将材料加热到其再结晶温度以上，使材料保持在合适的温度下，以及随后冷却材料。所述冷却可以相对较慢。

术语“再结晶温度”可指代结晶材料发生再结晶的温度。再结晶温度可以是低于晶体材料熔化温度的温度。

术语“再结晶”可指代在晶体材料中新晶粒成核并生长以消耗现有晶粒结构的过程。新晶粒可具有较少的缺陷，如位错。

术语“位错”可指代晶体结构中的晶体学缺陷或不规则。术语“错位”可以包括。

术语“应力消除”可指代促进材料内的内部应力消除或至少降低的热处理。

术语“完全柔软状态”可指代已经完全退火的材料。术语“完全柔软状态”可指代已经将材料退火到该材料生成的微观结构基本均匀且基本稳定的程度的材料，该微观结构可以非常接近材料相图的平衡微观结构。

术语“淬火”可指代以相对快的速度冷却材料。

术语“加工硬化”，在本领域中也称为“应变硬化”，或者“冷加工”，可指代通过材料的塑性变形来强化金属材料的过程。

术语“塑性变形”可指代通过对材料施加超过材料弹性极限的机械力而导致的材料的不可逆变形。

术语“金属”可指代包括金属或金属合金的材料。

术语“现场”可以指远离工厂或制造场所的施工现场或其他安装现场。

本发明的实施例提供了一种用于扩张诸如管或管衬件等的管状结构的直径的方法。参照图3和4，待扩张的管状结构7’包括初始外径9’。管状结构包括诸如聚烯烃材料的塑料材料。在本发明的一些实施例中，管状结构包括聚乙烯。

为了使管状结构7’的区域扩张，将大体上管状的插入件11插入管状结构7’内。插入件11包括小于管状结构7’的内径D2的外径D1，并且在一些实施例中，插入件11可以相对松地装配在管状结构7’中。插入件11可以包括晶体材料。插入件11可以包括金属，诸如铜或铜合金。

在一些实施例中，在插入和扩张插入件11之前，插入件11被热处理以改变材料的一种或更多种物理和/或化学性能。所述改变的物理性能可以包括以下项中的至少一项：延展性增加、硬度降低和可加工性增加。

在一些实施例中，热处理包括退火。退火可以包括将插入件11加热到高于插入件11的材料的再结晶温度的温度，将插入件11保持在所述温度下，然后冷却插入件11。退火过程可以包括三个发展阶段。首先，在加热时，插入件11的材料的恢复发生，并通过去除缺陷(诸如位错)和内应力而导致材料的软化。恢复可在插入件材料的再结晶温度以下发生。其次，再结晶阶段可发生，允许晶体材料的微晶(在本领域中也称为“晶粒”)形成新的晶粒结构或晶粒排列。这使得新的无应变晶粒成核并取代原始晶粒，该原始晶粒可能由于所述内应力而已经变形。最后，新晶粒可以一直生长直到原始晶粒已经被至少部分地消耗或者优选基本上或全部消耗。与原始晶粒结构相比，新晶粒结构可包含相对较少的诸如位错之类的缺陷。

在一些实施例中，热处理包括使插入件11完全退火。这在本领域中有时被称为使插入件11的材料退火到完全柔软状态。对材料进行完全退火通常会导致材料具有大体上均匀和稳定的微观结构，该微观结构非常接近于材料相图的平衡微观结构。这使得材料达到相对较低的硬度水平。

所述热处理可包括在加热后冷却插入件11。冷却可包括在基本静止的空气中缓慢地让插入件冷却到室温。可替代地，所述冷却可包括在诸如室温的环境温度下在水中对插入件11进行淬火。在一些实施例中，插入件11被淬火至少30分钟。

该方法还可以包括在插入和扩张插入件11之前对插入件11进行尺寸控制。所述尺寸控制可以在如上所述的对插入件11进行一次或更多次热处理之前进行。在一些实施例中，对插入件11进行尺寸控制包括在模型上拉制插入件11，以将插入件11成形成具有初始尺寸的预期起始几何形状。可替代地或附加地，所述尺寸控制可以包括将金属插入件机加工或铣削成预期初始起始几何形状。

在插入件11包括铜的实施例中，示例性热处理可以包括将插入件11加热到550℃，使插入件11在550℃保持30分钟，随后在基本静止的空气中将金属插入件冷却到环境室温。

在一些实施例中，可以将可拆卸的尺寸控制量规12诸如尺寸控制套筒放置在管状结构7’上。可拆卸的尺寸控制量规12用于限制管状结构7’的径向扩张。也就是说，可拆卸的尺寸控制量规12可以大体上防止管状结构7’扩张超过最大预期外径。可拆卸的尺寸控制量规12可以包括对应于管状结构7’扩张后的预期横截面形状的内部横截面形状。内部横截面形状可以是大体上圆形的。可拆卸的尺寸控制量规12可以包括内径10’，内径10’基本上等于所述最大外径，该最大外径可以是管状结构7’的预期扩张外径9’。可拆卸的尺寸控制量规12可以具有可调内径10’，使得可拆卸的尺寸控制量规12能够被用于各种预期扩张外径。图6示出了合适的可拆卸的尺寸控制量规12的示例，包括通过铰链20连接的第一部分12a和第二部分12b。提供夹紧区域22a、22b用于将可拆卸的尺寸控制量规12临时固定在管状结构7’上。手柄24被提供，供使用者抓握。

然后可以在管状结构7’内径向向外推动插入件11。当插入件11被径向向外推动时，插入件11和管状结构7’彼此接触。进一步推动插入件能够使插入件11和管状结构7’两者都扩张。这样，插入件11和管状结构7’一起共同扩张。可以一直径向向外推动插入件11，直到插入件11已经将管状结构7’扩张到接触可拆卸的尺寸控制量规12的内侧表面。如图4所示，扩张的插入件11包括外径D1’，外径D1’基本上等于扩张的管状结构7’的内径D2’。扩张的管状结构7’包括扩张的外径9”，扩张的外径9”基本上等于可拆卸的尺寸控制量规12的内径10’。

扩张工具，如图1所示的多段式扩张头，可用于所述在管状结构7’内径向向外推动插入件11。多段式扩张器100被放置在管状结构7’内的插入件中，并且例如通过液压装置如所述液压冲头1致动以使插入件径向向外扩张。通过在插入件11内轻微旋转多段式扩张器100并在插入件11内再次致动扩张器100，多段式扩张器可多次循环使用。这样，插入件11被径向向外推动，使得插入件11在扩张后包括大体上圆形的横截面。在一些实施例中，多段式扩张器100包括八段或更多段齿板(jaws)。

在已经将插入件11径向向外推动使得管状结构7’具有预期外径9”之后，可以撤出扩张工具100，并且可以从管状结构7’拆除可移除的尺寸控制量规12。管状结构7’的扩张后的形式由加工硬化的插入件11保持，其形式基本上与图2中所示的相同。在该扩张的形式中，管状结构7’包括外径与工业标准尺寸联接器兼容的区域。联接器可以包括机械联接器或电熔联接器或其组合。

插入件11被布置成使得扩张插入件11的过程引起插入件11的加工硬化。也就是说，插入件11的直径扩张使插入件11的材料塑性变形，导致插入件的加工硬化。这使得插入件11能够保持在其扩张状态下并且还加强了插入件11，使得插入件11能够抵抗管状结构7’例如通过弹性恢复而向其原始直径9’收缩回所进行的努力，至少持续足够长的时间以使得电熔联接器能够被焊接到管状结构7’的扩张区域。

图6A至6F示出了根据本发明实施例的用于扩张管状结构7’如聚乙烯衬管的端部区域的初始直径9’的方法。在该实施例中，可拆卸的可调节尺寸控制量规12诸如图5所示的尺寸控制量规被调节成包括对应于管状结构7’的预期扩张直径9”的内径10’。夹紧区域22a、22b(其可以包括螺栓23a、23b)被栓接封闭，优选通过手进行。如图6A所示，然后可拆卸的尺寸控制量规12围绕管状结构7’的端部区域放置，使得可拆卸的尺寸控制量规12的端面与管状结构7’的端面齐平。在一些实施例中包括处于完全柔软状态的铜的大体上管状的插入件11，如图6B所示，被插入多段式扩张工具的板3’上。多段式扩张工具和其上的铜插入件随后被插入管状结构7’内，如图6C所示，使得插入件11的端面与管状结构7’的端面近似齐平，不超过10毫米。然后，可以例如凭借液压冲头径向向外驱动多段式扩张工具的板3’，以在管状结构7’内径向向外推动插入件11，从而使管状结构7’径向地扩张。插入件11和管状结构7’的径向扩张继续进行，直到管状结构7’紧靠或接触可拆卸的尺寸控制量规12。如上所述，通过在插入件11内轻微旋转多段式扩张工具并再次在插入件11内径向向外驱动板3’，多段式扩张工具可以多次循环使用。这样，插入件11被径向向外推动，使得插入件11在扩张后包括大体上圆形的横截面。最后，参考图6D和6E，拆除多段式扩张工具。检查管状结构7’的形状，并测量扩张直径9”。如图6F所示，拆除可拆卸的尺寸控制量规12，留下具有由加工硬化的插入件支撑的径向扩张端部的管状结构7’。一旦可拆卸的尺寸控制量规12已经拆除，就可以对扩张的管状结构7’制造接头。这是可能的，因为在拆除尺寸控制量规12之后，管状结构的扩张的端部区域的外表面可以接近，方便后续现场接合到配件或聚烯烃管。尺寸控制量规控制该外表面的质量，该外表面可以在与管的纵向轴线平行以及光滑/无缺陷方面产生高的公差。控制管的扩张的端部区域的材料厚度不太重要，且不需要非常高的公差。塑料管通常被制造成具有被控制在公差范围内的外径和控制在公差范围内的壁厚。这意味着管孔的内径可以具有相对较宽的范围，因为它具有由这两个值形成的复合公差。当需要使用尺寸固定的插入件将管扩张到目标直径范围内的预期直径时(目标直径范围被要求以便与随后的与标准配件的附接兼容)，这种孔尺寸上的变化是一个问题。使用现有技术的方法，实际上不可能达到目标直径，并且从外部直径上去除一些塑料(超出了准备焊接所需的外部直径)成为必要，以使扩张后的管端部与配件适当地兼容。

在本文描述的方法中，扩张的插入件消除了复合公差效应的影响。可调节尺寸控制量规确定了管的最终外径及其表面质量/圆度。能够改变其公称直径(nominaldiameter)的插入件的使用自动地补偿管的壁厚上的公差。

与本文描述的新方法不同，该领域中已知的实践是使用这样的插入件，该插入件是远离构造现场机械加工的简单的金属或塑料圆柱体。管在现场被扩张，并且插入件在管弹性收缩回到插入件上之前迅速进入管中。这些已知的方法不能为管由于原始生产公差而经历的尺寸变化或者可能地由于安装过程而经历的尺寸变化提供补偿。

为了与具有扩张的端部区域的管状结构7’接合，可在管状结构7’扩张的端部区域的外表面上安装电熔配件15。可以通过将电源连接到端子引脚18a、18b使电熔元件16通电，以将管状结构7’的扩张区域熔合到电熔配件15。可替代地，特别是参照图7，为了将管状结构7’(其可以是管)接合到另一管状结构14(如另一个管)，电熔配件15可以安装在管状结构7’的扩张区域的外表面上和另一个管状结构14的端部上。可以通过将电源连接到端子引脚18a、18b使电熔元件16通电，以将管状结构7’的扩张区域熔合到电熔配件15，并将另一个管状结构14的端部也熔合到电熔配件。这样，两个管状结构7’、14可以通过电熔配件15联接在一起。

在电熔联接器被焊接到管状结构7’的扩张区域后，插入件被视为已经实现了其结构目的，即保持管状结构7’处于适于使焊接能够使用标准电熔联接器形成的直径下。然而，在一些实施例中，可以使用机械联接器来代替电熔联接器。标准的机械联接器通常需要插入件与机械联接器的主体以及夹在其间的管状结构7’配合。在一些实施例中，插入件11可以长期发挥这一作用而不需要插入另外的部件。这可以通过所述推动来实现，该推动包括使插入件11塑性变形到这样的程度，即插入件11被加工硬化到足以保持其扩张后的直径并在相对较长的时间段内抵抗管状结构7’例如通过弹性恢复而向其原始直径9’收缩回所进行的努力。相对较长的时间段可以至少是管状结构7’的寿命。

Claims (20)

1.一种用于扩张管状结构的内径的方法，包括：

围绕所述管状结构的外表面装配可拆卸的尺寸控制量规；

将大体上管状的金属插入件插入所述管状结构内，其中所述金属插入件包括小于所述管状结构的未扩张的内径的外径；以及

在所述管状结构内径向向外推动所述金属插入件以扩张所述金属插入件和所述管状结构，

其中所述推动包括对所述金属插入件进行加工硬化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可拆卸的尺寸控制量规包括与所述管状结构的预期扩张外径相对应的内径。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述可拆卸的尺寸控制量规包括具有可调内径的套筒。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述管状结构是聚烯烃管状结构。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述金属插入件包括铜。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在所述插入之前对所述金属插入件进行热处理，使得所述金属插入件处于完全柔软状态。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述热处理包括加热所述金属插入件至550℃持续30分钟。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述热处理包括在所述加热之后冷却所述金属插入件。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述冷却包括在环境温度下在水中对所述金属插入件进行淬火。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述淬火进行至少30分钟。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在所述插入之前对所述金属插入件进行尺寸控制。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述尺寸控制包括在模型上拉制所述金属插入件。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述尺寸控制包括铣削所述金属插入件至预期初始尺寸。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述推动包括：

将多段式扩张头插入在所述管状结构内的所述金属插入件内；和

致动所述多段式扩张头以径向向外推动所述金属插入件和所述管状结构。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述推动还包括：

旋转在所述金属插入件和所述管状结构内的所述多段式扩张头，并重复所述致动。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，所述管状结构的所述端部区域的外表面是可接近的，以便后续现场接合到配件或聚烯烃管。

17.根据权利要求2-16中任一项所述的方法，其中，所述可拆卸的尺寸控制套筒的所述内径大体上恒定。

18.一种对聚烯烃管进行接合或接合两个此种聚烯烃管的方法，所述方法包括：

通过根据权利要求1至17中任一项所述的方法扩张一个或多个管的一个或多个端部区域的直径；

在所述一个或多个管的所述一个或多个端部区域的一个或多个外表面上安装电熔配件；

激活所述电熔配件以将所述一个或多个管的所述一个或多个端部区域熔合到所述电熔配件。

19.一种大体上管状的金属插入件，所述大体上管状的金属插入件用于在根据权利要求1至18中任一项所述的方法中使用。

20.根据权利要求19所述的大体上管状的金属插入件，其中所述插入件包括处于完全柔软状态的铜。

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