[發明專利]用于裝配、測量和監控機械管接頭的完整性的裝置和方法

有效

• 申請號: 201580066354.9
• 申請日: 2015-10-12
• 公開（公告）號: CN107002468B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 拉里·W·文森特;達雷爾·L·文森特
• 申請（專利權）人: 拉里·W·文森特;達雷爾·L·文森特
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;G06Q20/20
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;陳鵬

用于機器加工以形成銷端和箱端的制備管的方法和系統，該銷端和箱端用于通過使用在制造和組裝期間均完全測量和記錄的機械壓力配合的管接頭組裝成管道。安裝的管道包括管道數據監控系統，其耦合到管道數據管理中心，用于接收、歸檔和分析數據記錄，從而幫助管道的管理、操作以及故障排除。

技術領域

本發明涉及一種機械壓力配合管接頭，更具體地涉及一種用于在管段的制造和組裝過程中測量和監控壓力配合的機械管接頭的參數的計算機實施系統和方法，管的構造，監控環境的條件和機械壓力配合管接頭經受的應力，并且利用由此產生的數據來為機械連接的管段制定標準。

背景技術

用于輸送商品和其他物質(例如包括精煉的油和液體產品以及天然氣、壓縮氣體和二氧化碳的典型的流體材料)的管道在長距離時易遭受多種條件和外力從而導致管道的失效，例如破裂、斷裂或泄漏。這些失效可以由施加在接頭上的拉伸力或壓縮力，或者通過管的彎曲、扭轉或振動等來表示，這通常是由于管道位置處存在的過量的內部壓力或者地質或氣象條件。管道通常由通過各種裝置端對端的連接在一起的管段構成。在上述變化較大的條件下，管道的效用、完整性和壽命在很大程度上取決于接頭的質量。各種方法被用于將管段連接在一起，包括但不限于焊接、螺紋接頭、膠合接頭以及機械接頭。

雖然更常見的焊接、螺紋連接和膠接方法能夠提供牢固、可靠和耐用的接頭，但其在制備或準備過程中相對耗時，且為勞動密集型的操作，該準備過程例如焊接操作本身，加工管端部來切割螺紋，當用水泥或環氧樹脂材料將管段連接在一起時需要對將要連接的表面進行珩磨和清潔。這些操作可能會延長管道的安裝時間、增加施工成本，從而降低企業的生產率。另一方面，機械壓力配合接頭提供了在盡可能低的成本下快速施工的潛力，消除了將管段連接在一起的傳統方法的很大一部分的勞動密集型工作。在機械接頭中，一段管的末端稍稍擴大(稱為“鐘”端或“箱”端)被施壓(即壓力配合)在另一段管的相鄰的端部上，其可以是稍微錐形的(稱為“銷”端)以在銷端上容納箱端的通道。通常，這種預成形的端部被對準并液壓壓在一起，直到在相鄰管段的銷端之上的第一管段的箱端的重疊部分達到規定量。如此形成的機械接頭被迅速制成，導致管道的構造時間要少得多，通常涉及較少的工人。

然而，機械接頭主要依賴于沿壓力接合在一起的管端部之間的界面的均勻性和接觸面積，一個接一個地，來提供并保持接頭的防漏完整性。對于觀察者在機械管接頭的組裝過程中，唯一感興趣的參數似乎是兩個管端部的重疊部分的量，其在組裝過程中不容易被測量。但是，該參數不考慮工具的變化(例如，由于磨損或失效在公差范圍內維持尺寸)，管段的銷端或箱端的變形可能是加載或卸載過程中由于跌落管段在其端部而引起的，要連接的管段的接觸區域的表面上的缺陷(例如劃痕或腐蝕)、接頭制造現場的環境溫度、或者接頭制造時的管段的溫度。此外，典型的組裝實例包括管端部的不明顯的準備工作，如清洗，檢查等，以確保管接頭在其使用壽命內具有足夠的強度和完整性。

因此，機械接頭通常較少出現在設計用來輸送易燃或有毒物質的管道中，例如，在這些管道中的失效可能是災難性的，破壞環境，造成傷害，疾病或死亡等。此外，測量管段的箱對銷端的正確組裝的傳統的方法是將一段管段的銷端在與其端部幾英寸處用油漆、蠟或粉筆標記，以指示將要連接的另一段管段的箱端與該管段的銷端重疊到什么程度，因為僅依賴于單一的、手工標記和施加標記的操作者的手動協調，以及施加壓力來連接管段，因此在重復性和一致性方面還需要做出很大的努力。雖然這種方法快速，但是潛在誤差的余量是很大的，并且可能不足以保證在所有領域條件下接頭的完整性，特別是如果管段的尺寸超出規格，由于腐蝕、變形(例如，偏離圓度)、刻痕等而具有缺陷或異常。更重要的是，沒有接頭的完整性的評估標準、接頭或其組裝的可追溯記錄或數據，且在箱端部分到銷部分上的標記的距離與由此形成的接頭能夠承受管道中的使用條件的能力之間沒有直接的、可驗證的關系。