專利名稱：接合一對管件端部的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接合一對管件端部的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，可通過栓接在一起的凸緣或者通過將一對共軸的管件端部焊接、釬焊或粘合在一起來接合一對管件端部。如果管件端部通過粘合劑粘接在一起，那么粘接好的共軸管件接頭沿徑向方向相對強，這是因為環(huán)向應(yīng)力分布在共軸管件端部上，而沿縱向方向相對弱，這是因為縱向力在相對弱的粘接區(qū)域產(chǎn)生剪切力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種通過粘合劑來接合一對管件端部的方法從而減輕上述問題并且形成一個粘接好的管件接頭，該粘接好的管件接頭與共軸管件端部的常規(guī)粘接接頭相比沿縱向方向具有增加的強度。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種接合一對管件端部的方法，所述方法包
括
—提供具有相互咬合的漸縮邊緣的管件端部；
一通過在漸縮邊緣之間注入粘合劑并將該漸縮邊緣按壓在一起來接合該管件端部；
一圍繞接合好的管件端部布置軸向承栽套圏(load carriercollar );
—在套圏的內(nèi)表面與接合好的管件端部的外表面之間注入粘合
劑；并且
—促使該粘合劑將套圏的內(nèi)表面與接合好的管件端部的外表面接合在一起。
在最簡單的形式下，套圏包括連接管件端部的兩根條帶。所述條帶簡單地連接兩個管件端部并且承受任何軸向力。所述條帶被膠粘到管件端部上。
通常，套圏中的每根條帶的寬度最多為管子外徑的30%,較合適的是最多為25%,更合適的是最多為20%，優(yōu)選的是最多為15%。更優(yōu)選地，條帶寬度在管子外徑的2.5% 10%之間。因此，在管子外徑為25cm (IO英寸)的情況中，條帶寬度優(yōu)選小于3.75cm，更優(yōu)選在2.5cm到0.625cm之間。管子外徑可以在15cm到125cm之間變化，甚至變化得更多。
條帶的總長度以在管子外徑的一半和管子外徑的二十倍之間為宜，更合適的是在管子直徑的一倍到管子直徑的十倍之間。優(yōu)選地，條帶的長度在管子直徑的兩倍到管子直徑五倍之間。因此，對于外徑為50cm的管子，條帶的總長度優(yōu)選是在1米到5米之間。
如上所述，套圏中的條帶的最小數(shù)量是二。這兩根條帶為了承受最大軸向負載被或基本上彼此相對地固定在管子上。套圏包括至少三根條帶為宜，至少四根更好，至少六根更加好。這三根、四根或六根條帶相對于管子的中心軸線優(yōu)選分別以120度、90度、60度的角度進行固定。優(yōu)選地，條帶彼此相鄰或者在相鄰條帶之間有小開口。兩根條帶之間的距離以小于條帶寬度的兩倍為宜，優(yōu)選為小于條帶寬度，更優(yōu)選小于條帶寬度的一半，更加優(yōu)選小于條帶寬度的四分之一。
條帶的厚度以在管子厚度的30。/。到管子厚度的三倍之間為宜。優(yōu)選地，條帶的厚度為在管子厚度的50%到管子厚度的兩倍之間，更優(yōu)選的是與管子厚度相同。因此，在由厚度為20mm的鋼制成的外徑為50cm的鋼管的情況下，條帶的厚度優(yōu)選在10mm到40mm之間，更優(yōu)選的是大約20mm。條帶在整個條帶上可以具有相同的厚度，也可向著條帶的端部減小厚度。例如， 一根長度為1米并且寬度為4cm的條帶在兩端可具有3mm的厚度，在中心處厚度增加到20mm。適宜地，條帶厚度從中心到端部連續(xù)遞減，且端部處的厚度為中心處厚度的5%到25%之間。
在一個優(yōu)選實施例中，條帶包括兩部分，這兩部分通過連接部件 相互連接。特別地，條帶由相似部分制成。每個部分均連接(膠粘) 到管子端部上，并通過把漸縮管子端部相互連接(膠粘)，將條帶末端 布置在它們能相互連接的位置中。兩部分式條帶的優(yōu)點是，每個部分 都可通過相對薄的膠粘物層來連接到管子端部上。管子直徑上的任何 差別將通過連接部件來解決。例如，在管子直徑差別為5mm的情況 下，在管子的每一側(cè)處，管子每一側(cè)將有2.5mm的間隙。條帶的兩部 分均可使用厚度例如為0.2mm的膠粘層膠粘到管件端部上，這樣的一 種連接方式產(chǎn)生了牢固的粘合。在厚度例如為20mm的條帶的情況下， 17.5mm厚(或更厚)的連接部件可連接條帶的兩端。以這種方式， 在使用長條帶的情況下，不需使用2.5mm的(弱)膠粘層。
在一個優(yōu)選實施例中，條帶通過其上側(cè)的例如織物帶或聚合物帶 來相互連接。使用例如小聚合物塊或小彈簧的柔性連接也可用于連接 相鄰條帶的側(cè)面。以這種方式，可制成平行條帶的長箍帶(band)。 該箍帶可按所需長度(尤其是管子端部的半徑)切割并應(yīng)用到一個管 子端部上。在連接好兩個管子端部之后，條帶還可應(yīng)用到另一個管子 端部上。也可同時連接管子端部和其余端部。在另一個實施例中，條 帶的箍帶應(yīng)用在已連接好的管子端部上。請注意，所有條帶均優(yōu)選平 行于管子的中心軸線布置。
在條帶由兩個相互連接的相同部分制成的情況下，所述部分可按 與上述相同的方式互相連接。所述部分的箍帶可膠粘在一個管子端部 上，兩個管子端部可相互連接且所述部分的第二箍帶可連接到另一個 管子端部上，之后應(yīng)用連接部件。也可能有其他應(yīng)用方式，例如作為 一個條帶。
優(yōu)選地，條帶由與管子材料相同的材料制成，例如，條帶和管子 都由鋼制成，尤其是由不銹鋼制成。在這種情況下，不會出現(xiàn)由于熱 膨脹而引起的任何張力。
優(yōu)選的是軸向承載套圏包括槽，所述槽大體上平行于接合好的管件端部的縱軸。
套圏可包括一 系列條帶，所述條帶通過載環(huán)相互連接且被槽分隔 開，并沿大體平行于連接好的管件端部的縱軸線的方向定向。
載環(huán)可以是一種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)并且包括I形鎖定件，而且條帶系列可
包括兩列增強條帶，每一列增強條帶在其一個端部具有T形凹部，從 而緊鄰的增強條帶的兩個T形凹部可繞著I形鎖定件鎖定。
注入套圏內(nèi)表面和接合好的管件端部的外表面之間的粘合劑可通 過玻璃纖維織物來加強。
管件端部可由鋼制成并且可形成一對油田鋼管的一部分。


參照附圖，在所附的權(quán)利要求書、摘要及下列優(yōu)選實施例的詳細 描述中描述根據(jù)本發(fā)明方法的這些及其他特征、優(yōu)點和實施例。
圖1是一幅根據(jù)本發(fā)明方法接合的一對管件端部的三維示意圖， 其中接頭部分已經(jīng)被切開以便提供該接頭細節(jié)的軸向剖視圖。
圖2是圖1所示的接頭的細節(jié)的軸向剖視圖的用圓圏出的部分的 三維放大圖。
具體實施例方式
圖l和圖2示出了一對管件1和2，管件1和2具有相互咬合的 共軸漸縮邊緣3和4，粘合劑注入其間以提供粘合，所述粘合適用于 提供密封并且將環(huán)向應(yīng)力從內(nèi)漸縮邊緣3的外表面?zhèn)魉偷酵鉂u縮邊緣 4上。
為了沿縱向方向增強管件接頭，圍繞該接頭布置了軸向承載套圏5。
套圈5包括安裝有一系列I形鎖定件7的載環(huán)6。套圏5還包括 兩列加強條帶8和9，每列條帶包括T形空腔，該空腔圍繞I形鎖定 件7的大約一半配合。增強條帶8的內(nèi)表面通過一種可布置有玻璃纖 維織物10的粘合劑與管件1和2的外表面粘合。根據(jù)本發(fā)明的方法可應(yīng)用于通過粘合劑粘接的方式來接合鋼管1
和2，鋼管1和2的外徑的范圍從15cm到lm (大約6英寸到36英 寸)或更大(如大至1.25m (50英寸))，這種管子用于建造油氣工業(yè) 中所用的流線(flow line)和管線。
管件通常可用于輸送流體，即，比如水、原油、甲烷氣等等的液 體和氣體。
待連接的管件通常可以是鋼廠供應(yīng)的管子并且可具有在油氣工業(yè) 中所用的和規(guī)定的鋼管的典型公差(tolerance )。
管子材料可以是碳鋼或任何抗腐合金，最后，本方法也可用于聚 合物基或陶瓷基的管子。
在管件1和2連接前，它們需要在其端部進行類似于噴拋清理、 電動工具清潔、溶劑擦拭或其他清潔方法的表面處理，以便獲得使用 粘合劑時的足夠潔凈度和固定輪廓。
如有需要，在進行進一步工作前，可用特殊工具來去除鋼管端部 的不圓度。
管件端部3和4可被機加工成漸縮-漸縮連接3、 4。
漸縮-漸縮連接3、 4之間的間隙將用也充當(dāng)密封的特殊粘合劑填 充。漸縮-漸縮連接3、 4的目的是保持由流體在管件3和4內(nèi)部產(chǎn)生 的環(huán)向應(yīng)力。通常，粘合劑可以是環(huán)氧樹脂、聚亞氨脂或任何其他認(rèn) 為適用于該應(yīng)用的聚合物粘合劑。
作用在管件3和4上的軸向力主要由套圏5承載，所述套圏包括 金屬或復(fù)合材料的載環(huán)6以及在接頭每側(cè)上的兩個柔性指狀物列8、9。
指狀物8、9的柔性需要能控制粘合劑的粘合層厚度并且適應(yīng)單個 管件1和2中的公差。粘合接頭的強度隨著粘合層厚度的增加而降低， 并且為獲得所需的強度因而需要進行控制。
在指狀物列8和9之下放置薄玻璃纖維織物可進一步控制粘合層 厚度。載環(huán)5可以是柔性的或設(shè)為纏繞著管子1和2的鏈。該鏈可根 據(jù)將要接合的管子1和2的直徑而切割長度。
應(yīng)該理解的是根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)點在于它允許一用粘合劑粘接的方式來接合大型鋼管l和2;
一環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力承載能力的功能分離；
一在載環(huán)6上使用柔性指狀物列8和9來控制增強套圏5和管件 l和2之間的粘合層厚度；以及
_使用鏈?zhǔn)捷d環(huán)6來提供適合不同直徑的軸向承載套圈5。
如權(quán)利要求書1所提到的套圏優(yōu)選包括兩個或更多的細長的、平 行條帶，特別地，條帶至少為3條，更特別地是至少4條，更加特別 地是至少6條，適宜地，條帶以柔性的方式相互連接。在一個優(yōu)選實 施例中，每條條帶由兩個相似部分構(gòu)成，每個部分連接到一個管子端 部上而且兩部分通過連接裝置連接。在兩部分式條帶的情況下，這些 部分可柔性地相互連接以便形成串。兩個串與連接裝置一起將形成套
權(quán)利要求
1. 一種接合一對管件端部的方法，該方法包括—提供具有相互咬合的漸縮邊緣的管件端部；—通過在漸縮邊緣之間注入粘合劑并且將漸縮邊緣按壓在一起來接合所述管件端部；—圍繞接合好的管件端部布置軸向承載套圈；—在套圈的內(nèi)表面與接合好的管件端部的外表面之間注入粘合劑；以及—促使粘合劑將套圈的內(nèi)表面粘合到接合好的管件端部外表面上。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述軸向承載套圏包 括槽，所述槽大體上平行于所述接合好的管件端部的縱軸線。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述軸向承栽套圏包 括一系列條帶，所述條帶被所述槽分開并且沿大體沿平行于所述接合 好的管件端部的縱軸線的方向定向。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述條帶通過載環(huán)相 互連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述載環(huán)包括I形鎖 定件，并且，還設(shè)置有兩列增強條帶，每列增強條帶在其一個端部具 有T形凹部，從而相鄰增強條帶的兩個T形凹部能圍繞I形鎖定件。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于注入到所述套圏的內(nèi) 表面和所述接合好的管件端部的外表面之間的所述粘合劑由玻璃纖維 織物來加強。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述管件端部由鋼制成。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述管件端部形成一 對油田鋼管的一部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種接合一對管件端部(1，2)的方法，包括提供具有相互咬合的漸縮邊緣(3，4)的管件端部；通過在漸縮邊緣(3，4)之間注入粘合劑并且按壓所述漸縮邊緣而將管件端部接合在一起；圍繞接合好的管件端部布置軸向承載套圈(5)；在套圈(5)的內(nèi)表面與接合好的管件端部(3，4)的外表面之間注入粘合劑；以及促使粘合劑將套圈(5)的內(nèi)表面粘合到接合好的管件端部(3，4)的外表面上。軸向承載套圈(5)可配備有一系列柔性增強條帶(8，9)，其承載施加在管件接頭上的大部分軸向負載，從而只有最少量的軸向負載施加于粘合好的漸縮邊緣(3，4)上。
文檔編號F16L13/10GK101473153SQ200780023104
公開日2009年7月1日 申請日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者F·A·H·揚森 申請人:國際殼牌研究有限公司