CN1291221C - 隔离和试验一个管段的装置 - Google Patents

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Abstract

一种试验塞组件用来试验具有内径的管段的整体性。该组件包括具有相对的环形面的、并在其外周上确定一凹口的管状体，一对止挡，一对宜分别装在相邻的止挡和环形面之间的弹性环形件，推进装置用来分别将止挡推到相邻的弹性件上，从而使它们摩擦啮合并密封在选定管段的内径上，通过组件联通到由上述凹口弹性环形件和管内径确定的空间的装置，由此来确定管段的整体性。

Description

隔离和试验一个管段的装置
发明背景
在制造流体流动系统时，无论该系统是用于传输石化类的液体、或是天然气那样的气体、甚至是谷类加工工业中常用的悬浮颗粒的液体，采用管道或管子是很平常而够用的。从制造的角度看，这些管子仅可制成有限的长度，因此，必须将这些管子或弯头连在一起，从而做成管道式流体传输装置。这是通过将管子的对接端焊在一起、或焊到弯头等上、或将管端焊接到一对接法兰上、再将相邻的两个对接法兰以公知的方式连在一起来做到的，连接方式可采用螺栓穿过每个对接法兰的每个相邻的环形部分。通常，这些法兰共同采用垫片作为密封件。
为了确定焊接处是否有漏泄，越来越多的人要求进行焊接处的试验。特别在石化工业上，现在要求从任何焊接处或法兰/法兰对接面上挥发或逸出的流体量能减少到可允许的限度，现在在每个法兰/法兰对接面或焊接面上为每年2升～每年2.25升。当人们考虑在一个石化厂中会有数千个这样的焊接处或对接法兰时，对它们的每一个进行试验的任务就是很繁重而费钱的。
PCT申请PCT/CA96/00032描述了一个发明，它的发明人与本发明人相同，该发明包括一个用来试验管子焊接处的工具。该申请的工具设计成用在焊接处内部加压来试验焊接处。在这个PCT申请中虽然提供了一种进行这项试验的有效而精确的工具，但它所公开的工具未能很好地设计成用于小直径的管子中。
发明概述
在一个方面中，本发明提供了一种隔离或试验具有内径的管子的内表面段的装置，该装置包括：
a)一个管状体，它具有相对面对环形面并在其外周上确定一凹口，
b)一对止挡，每个止挡位于管状体的相对端上并与其同轴，
c)一对弹性环形件，它们宜于分别同轴地并放在每个止挡和环形面之间，
d)一个装置，它将止挡分别推向管状体、因此使弹性件径向向外变形、贴靠管子内壁，从而在它们之间形成密封，由此在管状体的凹口管子的内表面和弹性件之间确定一个密封的管状空间，
e)一个将流体引入管状空间的装置，其中引入流体的装置包括将流体引入管状空间的第一通道，和排空该管状空间或使该管状空间保持在所需要的温度上的第二通道，
f)一个通气管穿过该装置，用以在装置的相对端上的管子的内段之间提供联通，防止在使用该装置时，在管子内压力积累；
其中该装置还包括穿过管状体和一对止挡的螺栓，该螺栓具有第一端和第二端，成对止挡的第一个止挡固定到螺栓的第一端，其中该推进装置包括与螺栓的第二端合作的螺母。
在另一个方面中，本发明提供了一种用于隔离和试验具有内径的管子的内表面段的装置，上述装置包括：
a)一个管状体，它具有相对面对的环状面并在其外周上确定一凹口，
b)一对止挡，每个止挡位于管状体的相对端上并与其同轴；
c)一对弹性的环形件，它们宜分别同轴地并放在上述止挡和上述环形面之间，
d)一个推进装置，用于分别将止挡推向上述管状体，由此使上述弹性件径向向外变形，贴靠上述管子的内表面，从而在它们之间形成一个密封件，由此在上述管状体的凹口、管子内表面和上述弹性件之间形成一密封的管形空间，
e)一个装置，用以将流体引入上述管状空间，上述引入流体的装置包括第一和第二通道，其中上述第一通道将上述流体引入管状空间，上述第二通道排放管状空间的空气或允许上述流体通过管状空间循环，从而使该管状空间保持在所要求的温度上，
f)一个通气管，它穿过上述装置，用以在上述装置相对端上的上述管子的内段之间提供联通，从而在使用上述装置时防止上述管子内压力积累；
其中上述装置还包括穿过管状体和该对止挡延伸的管子，上述管子具有第一端和第二端，上述成对的止挡的第一止挡固定到上述螺栓的第一端，其中上述推进装置包括多个周向离开、在上述止挡之间延伸的螺栓，和与上述螺栓合作的螺母。
在另一个一方面，本发明提供了一种隔离或试验具有内径的管段的内表面的方法，该方法包括：
1)将上述装置放在管内的那一段上，
2)将止挡推向管状体，从而产生一密封的空间，
3)使流体在压力下穿过引入流体的装置，注入管状空间，
4)在管状空间中建立高压。
附图描述
下面将参照附图以示例方式来描述本发明。
图1是先有技术的试验插件的组件透视图，它尤其适用于直径达3.5″(8.9cm)的管子，
图2是图1插件主要应用的剖视图，该插件插入对接法兰管/焊接内表面，以试验其整体性，
图2A与图2一样，表示处于密封位置的插件接头，图2B是图2和2A的正交剖面图，它进一步表示试验情况，
图3是沿图2的III-III线的剖视图，
图4是管状插件的另一实施例的部分轴向剖视图，它具有通风道，尤其适用于直径高达8″(20.3cm)的管子，
图5是表示试验管子法兰焊接内表面的整体性的试验程序的部分剖视图，
图6是试验插件的第三个实施例的端部平面视图，它可使中部的腔穿过插件，并尤其适用于试管的内径为8″(20.3cm)或更大的管子，
图7是沿图6的VII-VII线的轴向剖视图，
图8是试验插件的另一实施例的径向剖视图，其中一个环状中心体几乎占据整个插件的内径，因此它是一个盘形，同时提供了一个孔，该孔连通到一个通道，用以对内管空间加压和监视，相对的止挡也是一个环，
图8A是图8的法兰/焊接管的内表面的剖视图，但它示出给焊接处退火的步骤，试验插件以假想线示出，
图8B是图8的细节剖视图，
图9是图8试验插件实施例的沿图10的IX-IX线的径向剖视图，其中盘状止挡上没有孔，它由一支架结构支撑，尤其适用于直径为54″(137.2cm)或更大内径的大内径管子。
图10是图9试验插件安装后的端部平面视图，
图11是单根螺栓工具的剖视图，
图12是多根螺栓工具的侧视图，
图13a是液压静态水管中多根螺栓工具的剖视图，
图13b是液压动态水管中的多根螺栓工具的剖视图，
图14a是多根螺栓工具的侧视图，
图14b表示图14a的一部分，
图14c是图14a部分的前视图，
图14d是图14a部分的后视图。
参见图1和2，通常表示为10的先有技术的试验插件适用于试验如法兰(31)-焊接处(30)管子(32)的对接面那样的焊接的不连续处的完整性。法兰(31)通常是一标准的对接法兰，正如下面将看出的，管子或管道(32)的直径通常大到约18″(45.7cm)。焊接的不连续处(30)是将法兰(31)固定到管子(32)端部的焊点，下一根管子的相应的法兰可以螺接到并置的每个法兰(31)的环形表面(33)上。起初检查焊接处(30)的整体性，看是否有不可见的裂缝或小孔，这些裂缝或小孔在用于石油化学环境中可能使流体从管道(32)漏出。同样作为与其它管子不连续处的螺接的法兰对接面也要进行试验。
在该第一个实施例中，插件(10)包括一根圆柱形轴(11)，它的一端具有螺杆(12)，另一端是一整体的止挡、插件或盘(13)，它们形成整体的轴构件(14)，盘(13)具有朝内倾斜或截锥式的周向表面(13′)，如图所示。轴(11)确定一内孔(15)，该孔与锥形的出口或远端(16)联通，在试验时，该远端(16)起到将孔连到水压源上的连接件的作用，水压源起到压力介质的作用，这一点下面将说明。孔(15)如图2中的虚线和图2B的剖面所示沿轴(11)的纵轴大约在其中部延伸，并与径向通道(17)联通，通道(17)联通到轴(11)的外侧径向表面，参见图2B。
轴(11)宜穿过一个管状体，有时称为管(20)，该管具有内孔(21)，内孔(21)的尺寸比轴(11)的外径要大，并具有如图1和2所示的至少一个径向孔，在图1和2中两个径向相对的通道(22)联通在台阶形的管凹口(23)之间，凹口(23)位于具有孔(21)的管(20)的外周中部。管(20)的相对的端部是整体径向突出的盘(24)和(25)，它们的相应的截锥形的管表面(24′)和(25′)从其中部向内、向周边倾斜。
为了形成刚性的插件(10)，提供一内孔大于螺杆(12)的外径的管(26)，从而使螺杆穿过该内孔；该管具有反向倾斜的管形锥表面的对接面(26′)，它的外表面最好与孔的纵轴正交，在该外表面与管的内孔之间的交接处还具有直径稍大的台阶形的孔，该孔确定一通道环(26R)，该环接纳一个较小的弹性圈(R3)，这一点下面将说明。对应的表面(26′)是一个反向倾斜的管锥表面，它也可是如图2、2A和2B所示的截锥形的。
管套(27)形的第二个止挡具有的内孔尺寸做成可接纳螺纹轴，它与螺母(28)区配，螺母(28)宜螺接在轴上，将上述插件的所有构件压成一个整体。为了在并置的倾斜表面(13′)和(24′)之间提供环状密封，提供了一个弹性的环形圈(R1)，同样地还有一弹性的环形圈(R2)放置在截锥形管表面(25′)和(26′)之间，一个弹性的环状密封件(R3)座落在环形的环(26R)中。环形环的内径尺寸做成摩擦啮合轴(11)的外径，从而产生如下面说明的密封配合。
为了将组装后的插件(10)插入管子对接面内，从而试验该对接处(30)的内径的整体性，现参见图2，将自由状态的组装后的插件放入管法兰中，使对接处(30)占据由环状凹口(23)限定的区域或与该区域联通。如图2A所示拧紧螺母(28)，相应的管状斜面(13′)和(24′)被迫贴近，同样斜面(25′)和(26′)也贴近，相应地迫使环形圈(R1)和(R2)朝向相应箭头(Ra)的方向。同时，箭头(F)方向的流体流过孔15、相对安置的径向通道(17)，将水联通到图2B所示的前轴区(40)，水从管(20)的径向通道(22)流出，从而流到管法兰内径中的、由插件(10)限定的管状空间中。在起初排除空间或增压区(5)内的空气期间，螺母(8)在箭头(50)的方向转动来密封空间(5)的同时，一些流体会按箭头(60)的方向流出。环形圈(R3)隔离了内孔(21)和轴(11)外径之间的管状空间，从而产生水密封环境。
再加大水压以增加空间(5)内的水压。空间(5)中的水压可由图中未示的水静压装置测出，同时观察焊接处(30)的外侧，看看是否有漏泄出现。
在图4和5的实施例中，由于试验插件的直径比图1～3的要大9cm，因此对工人来说操作起来比较苯重，但这种插件特别适用于内径高达125cm的管子，它同样具有一根轴(41)，其一端具有一个端部止挡或盘(42)、另一端是螺纹部分(43)，轴和盘确定了一个中心孔(44)。盘(42)在(45)处焊接一个环形端盘板(46)，它的内区(46′)是一个倾斜的环，用以接纳“O”形圈(R1)。还提供一个具有倾斜面(47′)的相对的环形端盘(47)，用以接纳环形圈(R2)，盘(47)还具有通孔(48)，它允许静压流体通过通道(50)穿过。插件(40)包括管状体(60)，它确定了接纳轴(41)的内孔(61)和外周凹口(62)，该外周凹口(62)包括水静压注入通道(63)，该通道(63)与图示的试验管路(50)联通。管路(50)具有带螺纹的软管(51)，它的远端螺接并密封配合到相应的螺纹件(T)上，螺纹件(T)由孔(63)的外部件确定，使流体通道穿过盘(47)，并与凹口(62)联通。孔(44)起到一通风通道的作用，在插件(40)插入由四周的焊点(30)包围的法兰管、插件放置成与管密封接触时，可使内管(32)通风，如图5所示。将第二个试验管道(65)装到如图所示的插件(40)的右侧来进行试验，可能是有利的。在插入和取出插件(40)时，如果需要的话，用作管(33)内部通风的同样的孔(44)可接纳第二管路，用试验管路(65)来试验管(32)的内部。
如果要试验由插件(40)、内管(32)法兰(31)和周向焊接处(30)所包围的空间(S)，带螺纹的软管(51)最好放置在孔(44)的垂直上方，试验管路(50)包括与轮管联通的静压表(P)，一个具有开关(V1)的排气阀(V)，和一个具有相应开关(H1)的静压流体控制阀(H)。通过打开(H1)和关闭(V1)使水周期性地通过阀(H)进入空间(S)，空间(S)内的空气排放是通过反转阀的位置(H1)和(V1)使空气按箭头所示排出阀(V)。在空间(S)充满水以前一直出现这个循环，然后对水加压，用压力表(P)示出周向焊接点(30)处的压力，从而试验它的整体性。
参见图6和7，它们关于第三个实施例，它同样包括一个管状插件(80)，插件(80)包括对称的环形端部止挡或板(81)和具有外周凹槽(83)的管(82)。环形板(81)和管(82)分别如图所示在(81′)和(82′)处倾斜，从而在它们之间接纳“O”形圈(R1)和(R2)。每个环形盘(81)具有多个沿其周向安置的通孔(84)，从而允许螺钉螺帽装置穿过，如图所示的螺钉螺帽装置(85)包括一个螺钉头(86)，它在(89)处可焊接到一个环形盘(81)的外表面上，螺钉(85)的相对端具有螺杆部分(86)，它可接纳一螺母(87)，螺母下方有一垫片(88)。管(82)可具有合适的直径，接纳该盘(81)的内管(32)的直径可以要求超过8″(20.3cm)。
管(82)确定了一个注入和加压通道(90)，该通道通过管(82)连到环形凹槽(83)外侧的排气通道(90′)的径向相对处。该插件(80)可插入直径超过8″(20.3cm)的大直径管中，安装成迫使“O”形圈(R1)和(R2)贴靠要试验的管法兰交接处的内径上。将液体介质通入由凹槽(83)和管法兰对接处的内壁确定的空间(S)中，同时使空气排出径向安置的排气通道(90″)，以同样的方式来进行接头试验。
由于管形插件(80)很重，尤其是当它是由钢、钢合金、如不锈钢制成时，每个环形板(81)具有四个径向成对的调节头(95)，调节头包括具有螺孔(97)的凸头(96)，用以接纳穿过它的螺钉(98)，螺钉的远端宜通过转动而贴靠管(32)的内部直径，从而使插件(80)与管(32)同轴。然后用锁紧螺母来锁紧每根螺钉(98)，如图7的点划线所示，使它们贴靠要试验的管(32)的内径。此后，转动法兰螺母(87)，在“O”形圈(R1)和(R2)上加压，使它们密封地贴靠在管子法兰接头的内壁上，从而密封管状空间(S)。再如上所述在空间(S)注入压力并以上述方法排气。为了减小重量，可以很方便地采用铝来制造管状体(20)，(60)，(82)，在某些应用中，甚至止挡(13)，(26)，(46)，(47)，(48)都可用合适的铝块制造，然而在某些应用中，尤其是在某些工业中，为了符合健康标准，必须整个插件都用不锈钢制成。
现参见图8、8A和8B所示的另一实施例，试验插件(190)起到隔离和管空间监视插件的作用，它具有环形止挡法兰(81)和盘形的相对的环形法兰(181)，该盘形法兰(181)确定一个中心孔(182)，通过该孔与监视通道(65′)联通，并进入管(32)的内管空间(PS)，伸到法兰(181)的左边，该左边可认为是本设备要求的流体输送管道的纵向连续的管空间，点划线(31)所示的法兰固定到管(32)的端部。特别是在管空间(PS)是石油化工厂的管子的一部分的情况下，首先必须排放出残留在管空间(PS)并深入管空间(PS)内壁的气态碳氢化合物。在焊接这种管空间(PS)时，现有的安全标准要求首先清洁管空间(SP)的壁，这是一项花费很大的工作。采用隔离试验插件(190)，这就不必要了。
该试验插件(190)具有两个“O”形圈(R1)和(R2)，它们分别压靠止挡(81)和管(82)、盘(181)和管(82)的另一端，“O”形圈被推到贴靠管壁，确定一个空间(S)。通过管道(90)将冷水引入空间(5)，再从管道(90′)流出。当采用冷水时，插件(190)左侧的管子的温度使管子保持在使管空间(PS)中残留的碳氢化合物不会燃烧的温度上，可以从右到左推入一个气体监视器或其它温度敏感装置，试验管路(651)穿过管道(182)进入管空间(PS)，在焊接接点(30)时来进行监视。
焊接后，再将如图中点划线所示的，类似于(190)的插件(290)放在管(32)的内侧表面上，通过将流体压力加到由“O”形圈(R1)和(R2)、管(82)、管(32)接头的内径、焊接点(30)和法兰(31)确定的空间(S290)来试验焊接点(30)的完整性。整个试验期间，另一隔离试验插件(190)可留在原位，在某些情况下，一旦确保了焊接点(30)的完整性，还必须对焊接点(30)进行应力释放。这是通过在焊接点(30)上加上一个环形应力释放加热器(500)来做到的，该加热器具有一外套绝缘件(505)。管和法兰的焊接处(30、31、32)在水仍然在插件(190)的通道(90)流入并从通道(90′)流出的情况下加热到回火温度，仍保持充水区(S)附近的冷却并保持管子左边的冷却温度、尤其是管空间(PS)的冷却。已经发现止挡(81)或止挡(81)和盘形止挡(181)之间的插件宽度最好约为6″(15.2cm)，为安全起见，插件(190)离焊接点(30)的位置至少约2′(0.6m)。在石油化工的应用中，实际上起通风和监视管空间(PS)的导管(651)的远端是敞开端，它离插件(190)实际位置至少应35′(10.7m)或更远一些。流过管道(90)(S)(90′)的冷水的正压力应约为100Psig(6.8atm)。
按如下顺序放置图8和8A中的法兰(31)。排空管(32)和管空间(PS)的所有碳氢化合物液体，将插件(190)以上述方式放入，然后通过使水从管道(90)流入并从管道(90′)流出使水流入环形空间(S)。监视管或管子(65′)至少伸出离插件(190)35英尺(10.7m)，监视管空间(PS)内的温度和挥发物(图中未示监视装置)。
在管端已适当地放好后将法兰(31)在焊接点(30)焊接到管(32)上。插件(190)放置到位后，类似构形的第二插件(290)放在焊接点的内表面上，确定一试验区(S290)，以与插件(190)同样的方式将水流入试验区，以确定法兰和管子焊接接头的完整性。然后取下第二试验插件(290)，对焊接点(30)以下列方式进行应力释放。现在参见图8，试验插件(190)仍留在左侧，水通过相应的管子(90)和(90′)流进和流出。一个环形加热器(500)放在焊接点(30)的外围，并在其上放置环形隔热套(505)，使焊接点(30)的温度升到回火温度，从而释放管子和法兰焊接接头上的应力。在回火后，取下环形加热器(500)和隔热套(505)，使焊接点冷却，然后在方便的时候取下插件(190)。
现参见图9和10的试验插件的又一实施例，该插件同样示作(190′)，所有的参照数字均与图8和8A的相同。盘形止挡(181)用固态的盘形止挡(181′)代替，当内管空间的直径较大、如约为54″(137cm)时，对盘形止挡(181′)的较大的压力将使它鼓凸出来。因此要求采用支撑盘(300)和支撑基结构(301)，它们均具有两根正交的径向安置的横梁(302)和(304)，它们的远端在(310)处焊接到管(32)的内径上，并由一环状延伸的管段(320)限定，这些支撑件在使用后可按下述方法切掉。另外该横梁也可焊接到管的远端上。每根横梁(302)和(304)具有轴向的支撑件(307)，它们延伸到并固定到支撑盘(300)上，最好形成如图9和10所示的整体。支撑结构(301)通过其与盘形止挡(181′)齐平支撑盘(300)来提供支撑，从而防止盘形止挡(181′)鼓凸。如图所示，将试验插件(190′)安装到管(32)的内部空间(PS)中，再通过联通通道使水流入管状空间(S)，这里未示出联通通道，但可理解为如图8所示的相同的通道(90)和(90′)。
如果管子(32)特别长，如100米或更长一些，可以用高压(HF)以两个箭头的方向加到止挡(181′)的表面上来试验试验插件(190′)左侧的整个管子、管空间(PS)，盘(300)和支撑结构(301)，防止盘(181′)的弯曲。在试验了管空间(PS)的整体性后，可用乙炔火焰或类似件从管(32)上切下支撑结构(301)，取出支撑结构(301)，然后以上面描述的方法拆下试验插件(190′)，或者如果需要，上述管端可用作焊接法兰的接头，然后通过使试验插件(190′)重新安置在上述方式的接头附近来试验管子和法兰的焊接接头。
图11表示本发明的进一步的实施例，其中示出一单根螺栓工具，该工具可用于3/4～4英寸(1.9cm～10.2cm)直径的管子中。以400表示的工具包括一根中心轴402，它具有一个第一端，一个带螺纹的第二端和一个通孔418。该中心轴402固定到一个盘形后板401上，在后板401的中心具有一通孔419，使孔419和418同轴。中心轴402的第一端的外径紧密地配合在孔419中，中心轴402通常从后板401的中心垂直延伸。在该优选实施例中，后板401和中心轴402构成一整体结构。
一个圆筒404可滑动地安装在中心轴402上，使圆筒404和中心轴402之间具有间隙。圆筒404包括凹口417，该凹口沿圆筒404的周向是连续的，在管子和凹口417之间产生一个腔。至少一个通道405从凹口417延伸到圆筒404和中心轴402之间的间隙中。
一个密封件403位于后板401和圆筒404之间，密封件406位于圆筒和前板407之间。密封件403和406最好为“O”形圈。
一个孔穿过前板407和套筒408，前板407和套筒408同轴地安装在中心轴402上。前板407包括邻近密封件406的第一端和装到套筒408上的第二端。在前板407和套筒408的内径和轴402的外径之间存在间隙。套筒408包括入口409和出口416，它们位于中心轴402的第二端。在该优选实施例中，前板407和套筒408构成一个整体结构。
在套筒408下方、在中心轴402的第二端方向移动的是一个密封件410，接着是压缩垫片411、压缩套筒412、滑动垫片413，最后是一个螺母414。中心轴402的带螺纹的第二端从螺母414上突出。
在操作中，工具400放置在管子内所要求的位置上。然后将螺母414拧在中心轴上，以迫使所有的构件紧密地夹放在螺母414和后板401之间。当后板401和前板407压在一起时，在圆筒404的任一侧上的密封件403和406受迫向外以接触管子的内径。这在管子内侧和圆筒404之间产生一个腔。然后将水之类的介质注入入口409。腔中的气体排出，直到其中无残留空气。如果进行静态操作，水留在腔内并加压。在动态操作中，水将连续地注入入口409，并受迫从出口416流出。
现参见图12，它示出该工具的另一实施例，该实施例可用于直径在4～8英寸的管子。
通常表示为519的工具包括一个通气管513，它具有第一端、第二端和通孔515。通气管513通过一后板501中部的孔516固定到后板501上，使孔516和孔515同轴。通气管513的第一端的外径紧密地配入孔516，通气管513通常从后板501的中心垂直延伸。
在一个实施例中，圆筒503具有绕其外周向连续的凹口514，并且同轴安装在通风管513的后板501附近。在管子和凹口514之间产生一个腔。该圆筒503包括一个注入部分502和一个通气部分511，它们分别连到入口507和出口508上。入口507和出口508与凹口514联通。在另一个实施例中，凹口514可以省略而仅保留入口507和出口508。
一个后密封件512位于圆筒503和后板501之间，一个前密封件510位于圆筒503和前板504之间。
前板504可滑动地并同轴地安装在通气管513上。
压缩垫片509位于前板504和螺母518之间。螺栓506穿过工具组件519将构件固定在一起。
在操作中，工具519放在管子内侧所要求的位置上。拧紧螺栓518迫使所有的构件夹紧在螺母518和后板501之间。当后板501和前板507压在一起时，圆筒503任一侧的密封件510和5 12受迫向外、与管子的内径接触。这就在管子内侧和圆筒503之间产生一个腔。然后将诸如水那样的介质注入入口507，排放腔中空气直到腔中没有残留的空气。在动态操作中，水将连续不断地注入入口409，并受迫从出口508流出。
现参见图14a，它表示宜用于管子直径为8英寸以上的工具的实施例600。
在图14c中所示的前圈604将一个圆筒603夹在它本身和图14d所示的固态的后板601之间。
圆筒603是中空的，它包括一个凹口614、一个注入部分602和一个通气部分611。注入部分602和通气部分611与凹口614联通，在管子和凹口614之间形成一个腔。注入部分602和通气部分611连到管子上，分别起到入口和出口的作用。
一个后密封件618位于圆筒603和后板601之间，一个前密封件619位于圆筒603和前圈604之间。
参见图14d，背板601是固态的，它具有通气部分613，该通气部分连到通气管616上，如图13a和13b所示。
该工具组件600用螺母605、螺栓606、垫片617固定在螺母和前圈604之间。
在操作中，工具600放置在管子内的所要求的位置。拧紧螺母605、迫使所有的构件紧密地一起夹在螺母605和后板601之间。当前圈604和后板601压在一起时，圆筒603每一侧上的密封件618和619受迫向外、与管子的内径接触。这就在管子内侧和圆筒603之间产生一个腔。然后将诸如水那样的介质注入入口620，腔中被排气，直到腔内无残留空气为止。如果进行静态操作，水将保持在腔内并加压。在动态操作中，水将连续地注入入口620并受迫从出口621流出。
在图11、12和14a的实施例中均具有通气管，通气管的目的是通过允许一些流体从管中逸出而防止在工具后面形成压力。如果为了健康和安全的原因要求没有液体逸出，作为一个例子，可在通气管上放置一个压力表。该压力表用于两个目的，它可堵住通过管子的流体的流动，还可允许操作者监视工具后方的压力。
图11、12和14a的实施例可用于动态或静态操作。参见图13a和13b，它们详细示出图14a的工具600。图13a示出工具600的静态应用情况、而图13b示出工具600的动态应用情况。
在静态应用中，介质流入工具、保持在其中并加压。在动态应用中，水在预定压力下连续地流过工具。在会产生过热的场合、如工具的位置靠近焊接区的情况采用动态，可用冷水或液氮送入工具以增加冷却效果。也可采用其它形式的冷却液。如果用液氮，在工具安装的管段周围必须使用隔离套。
图11、12和14a中所示的工具的实施例可有两种不同的用途，即焊接试验和隔离。下面描述这两种用途。
用下面的方法来进行焊接试验是为了确定在焊接处是否存在裂纹。为进行焊接试验，将工具安装成使试验的焊接处位于两个主密封件的中部，后板附近的密封件必须放置在待试验的焊接处后的1.5英寸(3.8cm)处。入口和出口必须放置成象时钟指针的12点和6点钟那样，从而允许试验介质适当注入工具腔并排出空气。对多根螺栓的工具而言，采用测力扳手来将螺母拧紧到规定的扭矩值。对单根螺栓的工具来说，用可调扳手来拧紧螺栓。这种类型的工具上的螺栓必须总是可接近的，从而可严格地进行恰当的定位。为了将介质注入工具腔，一根软管连到入口上，在介质开始从出口渗出时一直注入介质。当出现渗出时，可将一软管接到出口上。
隔离是用于停止通过管子上游一个位置上的热量流动，例如将进行焊接工作的位置上的流动。为了进行隔离，工具应装成与工作区的上游保持足够的距离。所有隔离的压缩螺母必须在完成工作后易于接近。出口和入口必须放置成如12点和6点时的时钟指针那样，以允许介质恰当地注入工具腔并排出空气。对多螺栓工具而言，用测力扳手将螺母拧到规定扭矩值。对单螺栓工具而言，用可调扳手来拧紧螺栓。这种类型的工具的螺栓必须总是可以接近的，从而使工具能严格地进行恰当的定位。为了注入工具腔的一根软管连到入口上，在介质从出口渗出之前进行注入。当出口出现渗出时，应将一软管接到出口上。然后再安装一块压力表，该工具就可加压使用。该工具加压到一规定值(150磅、(10.2atm))，在加压期间，可目测工具周围的漏泄情况。
虽然已参照某些特例描述了本发明，对本领域技术人员来说进行各种修改将是显而易见的，这些修改均不超出所附的权利要求的精神和范围。

Claims (7)

1.一种隔离和试验具有内径的一段管子的装置(400)，上述装置包括：
a)一个管状体(404)，它具有相对面对的环状面并在其外周上确定一凹口(417)；
b)一对止挡(401，407)，每个上述止挡(401，407)位于管状体(404)的相对端上并与其同轴；
c)一对弹性的环形件(403，406)，它们宜分别同轴地并放在每个上述止挡(401，407)和上述环形面之间；
d)一个推进装置(414，402，408)，用于分别将止挡(401，407)推向上述管状件(404)，由此使上述弹性件(403，406)径向向外变形、贴靠上述管子的内表面，从而在它们之间形成密封件，由此当上述装置(400)使用时，在上述管状体(404)的凹口(417)、管子的内表面和上述弹性件(403，406)之间确定一第一密封的管状空间；
e)一个装置(405，409，416)，用以将流体引入上述管状空间，其中上述引入流体的装置包括将上述流体引入管状空间的第一通道(405，409)，和用于从管状空间排放空气或允许上述流体通过管状空间循环的第二通道(405，416)；
f)一个穿过上述装置(400)的通气管(418)，用于在上述装置(400)的相对端上的上述管子的内段之间提供联通；
其中上述装置(400)还包括一根穿过管状体(404)和成对的止挡(401，407)的轴(402)，上述轴(402)具有第一和第二端，上述成对止挡的第一止挡(401)固定到上述轴(402)的第一端，其中上述推进装置(414)设在上述轴(402)的第二端上；
其中上述成对止挡的第二止挡(407)包括一个装到其上的套筒(408)，上述套筒在上述轴(402)的一部分上方延伸并位于上述推进装置(414)和上述第二止挡(407)之间，上述套筒(408)的直径大于轴(402)的直径，由此在套筒(408)和轴(402)之间形成第二管状空间，上述第二管状空间与引入流体的装置(405)流体联通，其上述套筒(408)包括用以使流体通过上述第二管状空间的入口(409，416)。
2.如权利要求1的装置，其中上述轴(402)通常同轴地穿过管状体(404)和上述成对的止挡(401，402)延伸。
3.如权利要求2的装置，其中通气管包括穿过上述轴延伸的孔(418)。
4.如权利要求3的装置，其中管状体(404)可滑动地啮合在上述轴(402)上，由此在上述轴(402)和上述管状体(404)之间产生第三管状空间；上述第二和第三管状空间相互流体联通。
5.如权利要求4的装置，其中上述第一和第二通道包括径向穿过上述管状体(404)的开口(405)，因此允许上述第一和第三管状空间之间的流体联通。
6.如权利要求1的装置，其中上述推进装置包括一个螺母(414)，它与上述轴(402)的第二端上的螺纹部分配合。
7.如权利要求6的装置，其中上述螺母(414)贴靠与上述第二止挡(407)相对的上述套筒(408)的一端(413)。
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