[發(fā)明專利]增強(qiáng)應(yīng)變性能的管道焊接

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680047498.0
• 申請(qǐng)日: 2006-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN101340997A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·L·馬恰;K·明納爾;S·D·帕普卡;W·J·希沙克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 埃克森美孚上游研究公司
• 主分類號(hào): B23K20/00
• 分類號(hào): B23K20/00;B23K31/00;B23K9/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

[0001]本申請(qǐng)要求2005年12月22日提交的申請(qǐng)序號(hào)為No.60/752,785的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的權(quán)益。

技術(shù)領(lǐng)域

[0002]本技術(shù)一般涉及焊接方法和設(shè)備。具體地，本技術(shù)涉及為了增強(qiáng)應(yīng)變能力而對(duì)管道內(nèi)的成段管材進(jìn)行焊接的方法。

背景技術(shù)

[0003]本部分的目的在于給讀者介紹可能與下文中說明和/或要求保護(hù)的本技術(shù)的舉例性實(shí)施例有關(guān)的技術(shù)的各個(gè)方面。應(yīng)相信這種討論有助于給讀者提供信息以幫助其更好地理解本技術(shù)的具體方面。因此，應(yīng)理解成以此對(duì)這些說明進(jìn)行理解，而沒有必要將其當(dāng)作是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。

[0004]例如石油和天然氣等碳?xì)浠衔锏纳a(chǎn)已經(jīng)進(jìn)行了很多年了。為了生產(chǎn)這些碳?xì)浠衔铮哂写硇缘劂@探油田里的一個(gè)或多個(gè)井深入到地下位置，該地下位置通常作為地層、盆地或儲(chǔ)層被提及。使用管道或管線以將碳?xì)浠衔飶木畟鬏數(shù)降孛嬖O(shè)備以進(jìn)行處理，或從地面設(shè)備傳輸?shù)狡渌奈恢谩＿@些管道具有代表性地由在焊接接縫處被焊接在一起的成段管材形成，以形成供各種產(chǎn)物通過的連續(xù)流通通道。這樣，這些管道為例如石油、天然氣、水和煤漿等產(chǎn)物提供了流體傳輸系統(tǒng)。

[0005]通常，管道會(huì)受到可使其損壞或斷裂的各種力的影響。最近，對(duì)石油和天然氣的需求的增加已提供了在帶有大地面變形的地理區(qū)域放置管道的一個(gè)重要的誘因。在這些區(qū)域放置管道給工程學(xué)在過去沒有重視到的和接觸到的管道強(qiáng)度和耐久性上帶來了挑戰(zhàn)。這些大地面變形可發(fā)生在例如圍繞斷層線等的地震區(qū)域，或北極區(qū)域。在這些區(qū)域，管道會(huì)受到因地面結(jié)冰/融化而發(fā)生的隆起或下降的地面運(yùn)動(dòng)以及/或者因地震事件而發(fā)生的大的水平線上的地面運(yùn)動(dòng)的影響。因?yàn)檫@些地面運(yùn)動(dòng)，位于地面上或地面下的管道受到可打亂流體流動(dòng)的張力的影響。此外，可將例如由力控制的負(fù)荷情況等各種負(fù)荷情況作為內(nèi)在應(yīng)力和外在應(yīng)力施加于管道上。特別是，如果主要由力控制的負(fù)荷情況來影響管道，那么許用應(yīng)力設(shè)計(jì)方法被使用以確保將管道內(nèi)的應(yīng)力保持低于管道材料的屈服強(qiáng)度。

[0006]此外，因?yàn)槌啥喂懿谋缓附釉谝黄穑诔啥喂懿闹g或在成段管材和輔助配件之間的焊接接縫提供了對(duì)這些力敏感的薄弱點(diǎn)，這些輔助配件例如管材的彎曲處或邊緣等。例如，在兩個(gè)成段管材之間的焊接接縫可產(chǎn)生裂縫而使管道不牢固。如果焊接接縫有了裂縫，那么因?yàn)樨?fù)荷情況或地面運(yùn)動(dòng)可使管道在焊接接縫處出現(xiàn)故障。因此，成段管材的焊接接縫必須被設(shè)計(jì)成具有足夠強(qiáng)度和斷裂韌性以防止焊接接縫出現(xiàn)故障。

[0007]很多現(xiàn)有方法中沒有為管道的塑性變形提供準(zhǔn)備。因此，放置于具有大地面變形的地區(qū)中的管道設(shè)計(jì)，使用了以應(yīng)力為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法。因此，之前已經(jīng)對(duì)涉及到的形成各種堆焊層的各種方法進(jìn)行了說明，這些堆焊層被設(shè)計(jì)成解決在焊接接縫周圍的斷裂。但是，這些方法中并沒有涉及當(dāng)被置于較大的變形負(fù)荷下時(shí)在具有裂紋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中對(duì)塑性破壞的敏感性，其中通過例如成段管材等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的厚度這些負(fù)荷可以累積成總塑性。實(shí)際上，這些方法沒有能夠解決可如何處理焊縫加強(qiáng)的幾何構(gòu)形以增強(qiáng)焊接管道的拉伸應(yīng)變能力的問題。

[0008]在Hanneman等人的序號(hào)為4,049,186的美國(guó)專利(Hanneman)中和Yoshida等人的序號(hào)為4,585,917的美國(guó)專利(Yoshida)中對(duì)現(xiàn)有焊接方法進(jìn)行了更為詳細(xì)的說明。在Hanneman中，專利權(quán)人關(guān)注的是核反應(yīng)堆水線內(nèi)的焊接管材中的應(yīng)力腐蝕。Hanneman使用堆焊以便使焊接約束區(qū)延伸超過熱影響區(qū)，以減少焊接管道斷裂的應(yīng)力腐蝕裂紋并防止塑性變形。在Yoshida中，專利權(quán)人描述了一種可降低焊接管材接縫中的殘余應(yīng)力的焊接方法。基于管道的相關(guān)幾何構(gòu)形計(jì)算出堆焊高度和長(zhǎng)度以降低殘余應(yīng)力。

[0009]因此，存在對(duì)一種用于增強(qiáng)成段管材的焊接接縫的應(yīng)變能力的方法和設(shè)備的需要。