[發(fā)明專利]耐疲勞撓性管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410092946.5
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN104043678A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·克拉韋羅;M·瓦爾德斯;J·邁特;H·A·恩斯特;R·S·格拉德克泰因
• 申請（專利權(quán)）人: 特納瑞斯盤管有限公司
• 主分類號: B21C37/08
• 分類號: B21C37/08;E21B17/20
• 代理公司: 北京市路盛律師事務(wù)所 11326
• 代理人: 劉世杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬管及其制造方法。

背景技術(shù)

本發(fā)明的金屬管可以用于撓性管柱。撓性管是連續(xù)長度的繞在卷軸上的金屬管。金屬管實(shí)際中可以由平坦的復(fù)合金屬條帶制成，該復(fù)合條帶由端部到端部地焊接在一起的兩個單獨(dú)的條帶制成。然后，復(fù)合金屬條帶卷成圓柱形/管狀形狀并在縱向邊緣焊縫，以形成一段管子。根據(jù)專門的應(yīng)用需要，撓性管可以生產(chǎn)出不同的長度，達(dá)到或超出10,000米（或大約30,000英尺）。因?yàn)閾闲怨芫哂邢喈?dāng)大的長度，其通常在卷筒上存儲或運(yùn)輸。

在運(yùn)行過程中，撓性管重復(fù)地卷到其卷筒上并從卷筒上卷出。撓性管也處于不同的內(nèi)部增壓下，包括超高和大氣壓以下的負(fù)載，這些負(fù)載導(dǎo)致不同的張緊-壓縮應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)。對撓性管的其他負(fù)載可以包括彎曲負(fù)載（例如在卷起時）、軸向負(fù)載（例如當(dāng)支撐自身重力時）和扭轉(zhuǎn)負(fù)載（例如當(dāng)纏繞時）。不同的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)可以存在于撓性管的不同部分上。應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)的變化將限制撓性管的總壽命。例如，當(dāng)撓性管卷繞離開直井時，卷筒處的部分處于彎曲負(fù)載下，而在井內(nèi)的部分處于垂直負(fù)載下。這些隨著卷起和卷開產(chǎn)生的不同應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)的循環(huán)負(fù)載由于疲勞而導(dǎo)致有限的壽命。

金屬管的總壽命通過卷起/卷開循環(huán)的數(shù)量而測量。產(chǎn)業(yè)上已經(jīng)基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論預(yù)測建立了一般的撓性管壽命。然而當(dāng)循環(huán)負(fù)載在管中引起裂紋萌生和/或傳播時，撓性管仍然可能偶爾地和過早地失效。因?yàn)楹附雍蜅l帶的金屬材料之間存在機(jī)械屬性差異，所以裂紋通常位于條帶到條帶的焊接處或其附近。例如，斷裂失效通常更多地發(fā)生在條帶到條帶的焊接處。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一段管及其制造方法。

在第一一般方面，制造一段金屬管的方法包括：提供金屬材料的第一條帶，其具有表面、公稱寬度、引導(dǎo)端和尾端；提供金屬材料的第二條帶，其具有表面、與第一條帶基本相同的公稱寬度、引導(dǎo)端和尾端；將金屬材料的第一條帶的引導(dǎo)端裁剪成具有斜切輪廓，所述斜切輪廓在第一條帶的縱向邊緣開始，所述斜切輪廓以背離第一條帶的尾端指向的第一貝塔角開始，第一貝塔角在第一條帶的表面上從垂直于第一條帶的縱向軸線的第一橫向平面測量，所述斜切輪廓形成連續(xù)的切口，所述連續(xù)的切口從第一貝塔角過渡到小于第一貝塔角并背離第一條帶的尾端指向的阿爾法角，所述阿爾法角在第一條帶的表面上從垂直于第一條帶的縱向軸線的第二橫向平面測量，然后連續(xù)的切口從阿爾法角過渡到大于阿爾法角并背離第一條帶的尾端指向的第二貝塔角，第二貝塔角在第一條帶的表面上從垂直于第一條帶的縱向軸線的第三橫向平面測量，且連續(xù)的切口在第一條帶的相對的縱向邊緣處終止，以形成裁剪的引導(dǎo)端；將金屬材料的第二條帶的尾端裁剪成斜切輪廓，所述斜切輪廓與第一條帶的裁剪的引導(dǎo)端匹配，所述斜切輪廓在第二條帶的縱向邊緣開始，所述斜切輪廓以朝著第二條帶的引導(dǎo)端指向的第一貝塔角開始，第一貝塔角在第二條帶的表面上從垂直于第二條帶的縱向軸線的第一橫向平面測量，所述斜切輪廓形成連續(xù)的切口，連續(xù)的切口從第一貝塔角過渡到小于第一貝塔角并朝著第二條帶的引導(dǎo)端指向的阿爾法角，阿爾法角在第二條帶的表面上從垂直于第二條帶的縱向軸線的第二橫向平面測量，然后連續(xù)的切口從阿爾法角過渡到大于阿爾法角并朝著第二條帶的引導(dǎo)端指向的第二貝塔角，第二貝塔角在第二條帶的表面上從垂直于第二條帶的縱向軸線的第三橫向平面測量，且連續(xù)的切口在第二條帶的相對的縱向邊緣處終止，以形成裁剪的尾端；將第一條帶的裁剪的引導(dǎo)端焊接到第二條帶的裁剪尾端，以形成復(fù)合條帶，該復(fù)合條帶具有平行的縱向邊緣，并在其長度上具有基本均勻的公稱寬度；將復(fù)合條帶形成為管狀形狀，使得復(fù)合條帶的平行的縱向邊緣彼此鄰近地設(shè)置；和將復(fù)合條帶的縱向邊緣焊接在一起，以生成該段金屬管。

下方段落中的一個的特征，或者下方段落的任何組合的特征，可以與所述第一一般方面組合。

在第一一般方面的實(shí)施方式中，該第一貝塔角和第二貝塔角基本相等。

在第一一般方面的實(shí)施方式中，所述斜切輪廓以具有所述第一貝塔角的第一線性部開始，該第一線性部過渡到具有所述阿爾法角的中間線性部，且該中間部過渡到具有所述第二貝塔角的第二線性部。

在第一一般方面的實(shí)施方式中，以第一貝塔角開始的所述斜切輪廓在第一連續(xù)曲線中從第一貝塔角過渡到阿爾法角，然后在第二連續(xù)曲線中從阿爾法角過渡到第二貝塔角。