用于装配、测量和监控机械管接头的完整性的装置和方法制造方法及图纸

用于机器加工以形成销端和箱端的制备管的方法和系统，该销端和箱端用于通过使用在制造和组装期间均完全测量和记录的机械压力配合的管接头组装成管道。安装的管道包括管道数据监控系统，其耦合到管道数据管理中心，用于接收、归档和分析数据记录，从而帮助管道的管理、操作以及故障排除。

Device and method for assembling, measuring and monitoring the integrity of a mechanical pipe joint

Method and system for preparing machine to form a tube pin end and box end of the pin end and box end pipe joint for use during manufacture and assembly were measured and recorded with the assembled mechanical pressure pipeline. The installed pipeline includes a pipeline data monitoring system which is coupled to the pipeline data management center for receiving, archiving and analyzing data records, thereby helping to manage, operate, and troubleshoot pipelines.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于装配、测量和监控机械管接头的完整性的装置和方法
本专利技术涉及一种机械压力配合管接头，更具体地涉及一种用于在管段的制造和组装过程中测量和监控压力配合的机械管接头的参数的计算机实施系统和方法，管的构造，监控环境的条件和机械压力配合管接头经受的应力，并且利用由此产生的数据来为机械连接的管段制定标准。
技术介绍
用于输送商品和其他物质(例如包括精炼的油和液体产品以及天然气、压缩气体和二氧化碳的典型的流体材料)的管道在长距离时易遭受多种条件和外力从而导致管道的失效，例如破裂、断裂或泄漏。这些失效可以由施加在接头上的拉伸力或压缩力，或者通过管的弯曲、扭转或振动等来表示，这通常是由于管道位置处存在的过量的内部压力或者地质或气象条件。管道通常由通过各种装置端对端的连接在一起的管段构成。在上述变化较大的条件下，管道的效用、完整性和寿命在很大程度上取决于接头的质量。各种方法被用于将管段连接在一起，包括但不限于焊接、螺纹接头、胶合接头以及机械接头。虽然更常见的焊接、螺纹连接和胶接方法能够提供牢固、可靠和耐用的接头，但其在制备或准备过程中相对耗时，且为劳动密集型的操作，该准备过程例如焊接操作本身，加工管端部来切割螺纹，当用水泥或环氧树脂材料将管段连接在一起时需要对将要连接的表面进行珩磨和清洁。这些操作可能会延长管道的安装时间、增加施工成本，从而降低企业的生产率。另一方面，机械压力配合接头提供了在尽可能低的成本下快速施工的潜力，消除了将管段连接在一起的传统方法的很大一部分的劳动密集型工作。在机械接头中，一段管的末端稍稍扩大(称为“钟”端或“箱”端)被施压(即压力配合)在另一段管的相邻的端部上，其可以是稍微锥形的(称为“销”端)以在销端上容纳箱端的通道。通常，这种预成形的端部被对准并液压压在一起，直到在相邻管段的销端之上的第一管段的箱端的重叠部分达到规定量。如此形成的机械接头被迅速制成，导致管道的构造时间要少得多，通常涉及较少的工人。然而，机械接头主要依赖于沿压力接合在一起的管端部之间的界面的均匀性和接触面积，一个接一个地，来提供并保持接头的防漏完整性。对于观察者在机械管接头的组装过程中，唯一感兴趣的参数似乎是两个管端部的重叠部分的量，其在组装过程中不容易被测量。但是，该参数不考虑工具的变化(例如，由于磨损或失效在公差范围内维持尺寸)，管段的销端或箱端的变形可能是加载或卸载过程中由于跌落管段在其端部而引起的，要连接的管段的接触区域的表面上的缺陷(例如划痕或腐蚀)、接头制造现场的环境温度、或者接头制造时的管段的温度。此外，典型的组装实例包括管端部的不明显的准备工作，如清洗，检查等，以确保管接头在其使用寿命内具有足够的强度和完整性。因此，机械接头通常较少出现在设计用来输送易燃或有毒物质的管道中，例如，在这些管道中的失效可能是灾难性的，破坏环境，造成伤害，疾病或死亡等。此外，测量管段的箱对销端的正确组装的传统的方法是将一段管段的销端在与其端部几英寸处用油漆、蜡或粉笔标记，以指示将要连接的另一段管段的箱端与该管段的销端重叠到什么程度，因为仅依赖于单一的、手工标记和施加标记的操作者的手动协调，以及施加压力来连接管段，因此在重复性和一致性方面还需要做出很大的努力。虽然这种方法快速，但是潜在误差的余量是很大的，并且可能不足以保证在所有领域条件下接头的完整性，特别是如果管段的尺寸超出规格，由于腐蚀、变形(例如，偏离圆度)、刻痕等而具有缺陷或异常。更重要的是，没有接头的完整性的评估标准、接头或其组装的可追溯记录或数据，且在箱端部分到销部分上的标记的距离与由此形成的接头能够承受管道中的使用条件的能力之间没有直接的、可验证的关系。通过使用例如压力、拉伸、压缩、弯曲以及可能的扭转，温度循环或振动，通过在实验室测试样品接头能够减少一些潜在的误差。组装工人可以测量自管的端部到箱端或钟端的内台肩的距离(如果已经被加工在其中)，并且使用该尺寸将标记置于销端。然而，尽管可以在受控条件下进行这种测试，但是在管道的整个使用寿命内模拟可能在实际安装管道中发生的所有变量是不切实际的。因为压力配合的机械连接的管倾向于缺乏被认为是焊接或螺纹接头固有的同等程度的金属对金属的接触，所以需要证明压力配合接头的完整性和强度的方法，使得机械连接的管可以与传统的方法有效地竞争。面对这种简单性和潜在的误差，以及机械管接头的性能测量的缺乏，需要改进的方法来将管段机械地连接在一起，并需要改进用于测量机械接头的相关参数的方法，以确保在管道中的每个接头处形成高质量、完整性和一致性的接头，并且这能够使得关于接头的原始组装和随着时间推移原位接头性能的这样形成的接头的数据可恢复的收集。这些改进必须证明了在大幅降低成本的同时表现出优异的性能，以成为焊接、螺纹连接或将管段胶接在一起的传统方法的可行的替代方案。
技术实现思路
因此，本专利技术公开了一种用于制备管段来使端部形成销和箱构造从而在管道中形成机械压力配合的管接头的操作，包括以下步骤：检查原料管段以接受预处理工艺；将管段的端部的内侧边缘倾斜到预定角度以形成销端构造；如果管段的端部要形成箱端构造，则绕过上一步骤；清洗管段端部的内表面和外表面；在经清洗的管段的内表面和外表面上施加防腐蚀剂；并将预处理的管段传送到储存位置或端部形成位置。在本专利技术的另一个实施例中，公开了一种用于形成管段的第一(箱)端和第二(销)端的系统，以在管道中的管段之间形成机械压力配合的接头，该系统包括：端部制备工作台，其包括固定的工具支撑件和安装在工作台上的反向活动管夹，固定工具支撑件配置为具有用于形成管段的箱端或销端的模具，并且活动管夹连接到液压油缸用来将活动管夹拉向固定工具支撑件；压力传感器，其用来测量液压管路压力P，该压力用以操作液压油缸；行程长度传感器，其用于测量正在形成的管端部之内或之上的模具的行进长度L；数据采集单元，其与压力传感器和行程传感器耦合，用于接收并将压力和行程传感器的输出转换成数字形式；处理器，其包括非易失性存储器和显示器，处理器耦合到数据采集单元的输出端，并且被配置为在所述存储器中存储的程序的控制下，测量液压和模具行程长度，同时形成活动管夹支撑的管段的各自的箱端或销端；并且处理器还被配置为在形成管段的各自的箱端或销端的同时在显示器上以图形形式显示所测量的液压P和行程长度L。在本专利技术的另一个实施例中，公开了一种用于制备管段的方法，该方法通过使用机械压力配合的管接头来连接管段用以在管道中组装，其包括以下步骤：对每个原料管段进行预处理；使用机械压力配合的管接头形成用来连接的每个管段的各自的销端和箱端；使用过程监控计算机系统来测量和存储与处理管段的销端和箱端相关联的至少两个参数，其中形成每个销端和箱端的至少两个参数的数据记录被创建并存储；利用永久编码的数据面板标记每个管段的每个箱端或者销端，其中数据面板记录了相关的箱端或销端的识别数据和端部制备数据；据适用于管道中管段预期使用的规格对形成的管段进行涂覆；并在每个管段上安装管道数据监控总线。在另一个实施例中，公开了一种用于在管段的第一和第二端部之间使用机械压力配合的接头的管段形成由多个管段组成的管道的系统，包括：组装工作台，其包括安装在工作台上的第一和第二反向管夹，并通过液压油缸连接，用于将第一和第二反向管夹相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备管段的方法，其用于使端部形成销和箱构造从而在管道中形成机械压力配合的管接头的操作，所述方法包括以下步骤：检查原料管段以接受预处理工艺；将管段的端部的内侧边缘倾斜到预定角度以准备形成销端构造；如果管段的端部准备要形成箱端构造，则绕过上一步骤；清洗所述管段的端部的内表面和外表面；在经清洗的所述管段的所述内表面和外表面上施加防腐蚀剂；用永久可读代码标记所述管的每个各自的端部；以及将经预处理的所述管段传送到储存位置或端部形成位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.12 US 62/062,9441.一种用于制备管段的方法，其用于使端部形成销和箱构造从而在管道中形成机械压力配合的管接头的操作，所述方法包括以下步骤：检查原料管段以接受预处理工艺；将管段的端部的内侧边缘倾斜到预定角度以准备形成销端构造；如果管段的端部准备要形成箱端构造，则绕过上一步骤；清洗所述管段的端部的内表面和外表面；在经清洗的所述管段的所述内表面和外表面上施加防腐蚀剂；用永久可读代码标记所述管的每个各自的端部；以及将经预处理的所述管段传送到储存位置或端部形成位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中将管段的所述端部的内侧边缘倾斜到预定角度的所述步骤包括以下步骤：在距离所述管段的所述端部大约1.0英寸处，将所述管段的所述销端的内侧边缘相对于所述管段的纵向轴线加工成大约为8度的角度。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述清洗步骤包括以下步骤：预热所述管段以清除防腐蚀剂材料的任何残留；并且使用喷砂或珩磨工艺将所述管的表面制备为裸露的金属表面。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述施加防腐剂的步骤包括以下步骤：将所述管加热至预定温度；并且在所述管的表面喷涂一层粉状环氧树脂。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述施加防腐剂的步骤包括以下步骤：在所述管的表面上喷涂底漆；并且将液体环氧树脂涂料喷涂到所述底漆的表面上。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述施加防腐剂的步骤包括以下步骤：施加由溶剂基或者矿物油基配比的防腐蚀剂涂层。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述标记步骤包括以下步骤：对信息进行编码，所述信息选自由管规格，钢厂材料证书，加工设备的日期、时间和位置组成的群组。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述标记步骤包括以下步骤：永久地打印编码信息，所述编码信息的形式选自由条形码、二维条形码和字母数字代码组成的群组。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述标记步骤包括以下步骤：印刷编码信息，所述印刷方法选自由点喷丸、冲压和蚀刻的方法组成的群组。10.一种用于形成管段的第一(箱)端和第二(销)端的系统，以在管中的管段之间形成机械压力配合的接头，包括：端部制备工作台，其包括固定工具支撑件和安装在工作台上的反向活动管夹，所述固定工具支撑件配备有用于形成管段的箱端或销端的模具，并且所述活动管夹连接到液压油缸用来将所述活动管夹拉向所述固定工具支撑件；压力传感器，其用来测量用以操作所述液压油缸的液压管路压力P；行程长度传感器，其用来测量正在形成的管端部之内或之上的所述模具的行程长度L；数据采集单元，其与所述压力传感器和所述行程传感器耦合，用于接收所述压力传感器和所述行程传感器的输出并将所述输出转换成数字形式；和过程监控计算机，其包括非易失性存储器，处理器耦合到所述数据采集单元的输出端，并且被配置为在所述存储器中存储的程序的控制下，测量所述液压和所述模具行程长度，同时形成所述活动管夹支撑的管段的各自的箱端或销端。11.根据权利要求10所述的系统，还包括：显示器，其与所述过程监控计算机的输出端耦合，以在所述端部制备工作台的操作过程中显示识别数据和包括液压P和行程长度L的测量参数的图形图。12.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器还包括：存储在所述非易失性存储器中的处理程序，其被配置为在耦合到所述处理器的显示器上以图形形式显示所测量的液压P和行程长度L，同时形成所述管段的各自的箱端或销端。13.根据权利要求10所述的系统，还包括：通信接口，其可操作地连接到所述过程监控计算机的输出端，用于将所述过程监控计算机通过通信网络连接到远程数据管理中心计算机。14.根据权利要求10所述的系统，其中还包括：由通过内燃机驱动的液压泵提供的液压源。15.根据权利要求10所述的系统，其中所述行程长度传感器包括：位移测量装置，其选自由字符串电位计、测量带和激光测距仪组成的群组。16.一种用于制备多个管段的方法，通过使用机械压力配合的管接头来连接所述多个管段以在管道中组装，该方法包括以下步骤：对每个原料管段进行预处理；使用机械压力配合的管接头形成用来连接的每个管段的各自的销端和箱端；使用过程监控计算机系统来测量和存储与处理中的管段的销端和箱端相关联的至少两个参数，其中每个销端和箱端的形成的至少两个参数的数据记录被创建并存储；利用永久编码的数据面板标记每个管段的每个销端和箱端，其中所述数据面板记录了相关的箱端或销端的识别数据和端部制备数据；根据适用于管道中管段预期使用的规格对形成的管段进行涂覆；以及在每个管段上安装管道数据监控总线。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述进行预处理步骤包括以下步骤：检查原料管段以接受预处理工艺；将管段的端部的内侧边缘倾斜到预定角度，以待形成销端构造；如果所述管段的端部要形成箱端构造，则绕过上一步骤；清洗所述管段的所述端部的内表面和外表面；以及将所述预处理的管段传送到储存位置或端部形成位置。18.根据权利要求17所述的方法，其中将管段的所述端部的内侧边缘倾斜到预定角度的所述步骤包括以下步骤：在距离所述管段的所述端部大约1.0英寸处，将所述管段的所述销端的内侧边缘相对于所述管段的纵向轴线加工成大约为8度的角度。19.根据权利要求16所述的方法，其中所述形成每个管段的各自的销端和箱端的步骤包括以下步骤：将待成形的管端部固定在端部制备工作台上的活动管夹中，所述制备工作台还包括反向的固定工具支撑件，其配置有用于形成所述销端或所述箱端的模具；以及操作耦合到所述活动管夹的液压油缸，以使得所述管端部与所述模具啮合，以形成所述管段的所述销端或所述箱端。20.根据权利要求16所述的方法，其中所述测量至少两个参数的步骤包括以下步骤：使用压力传感器测量液压管路压力P以操作所述液压油缸；并且使用行程长度传感器测量正在形成的管段之内或之上的模具的行程长度L。21.根据权利要求16所述的方法，其中所述标记每个管段的每个销端或箱端的步骤包括以下步骤：在管段的每个端部的管段的表面形成永久编码的数据面板，其包含用于所述管段的相关的销端或箱端的通过使用代码读取装置可读取的识别和端部制备数据。22.根据权利要求16所述的方法，其中所述涂覆的步骤包括以下步骤：预热管段以清除防腐蚀材料的任何残留；使用喷砂或珩磨工艺将所述管的表面制成裸露的金属表面；遮蔽销端和箱端的任何必要的部分，以保护所述裸露的金属表面；根据客户规格根据需要安装数据监控总线；并且根据需要施加包括任何底漆的抗化学腐蚀环氧树脂涂层。23.一种用于使用机械压力配合管接头将管段组装成连接在一起的管道的方法，包括以下步骤：通过使用机械压力配合的管接头操作液压组装机器来组装管段以形成管道；在所述组装机器的操作过程中监控由安装在所述组装机器上的相应的传感器提供的液压P和行程长度L数据，并将所述数据存储在耦合到过程监控计算机的数据库中；安装管道传感器电路模块，并将其连接到所述管道数据监控总线；并且测试完成的管道系统的完整性和操作性。24.根据权利要求23所述的方法，其中所述操作步骤包括以下步骤：手动地或者根据程序控制自动地设定所述液压P和所述行程长度L的初始基准值及所述组装机器的运行。25.根据权利要求23所述的方法，其中所述监控步骤包括以下步骤：在耦合到相应传感器的过程监控计算机中将所述P和L数据转换为图形形式；绘制图形P和L数据，以显示在耦合到所述过程监控计算机的显示器上；以及将所述P和L数据存储在耦合到所述过程监控计算机的数据库中。26.根据权利要求23所述的方法，其中所述安装管道传感器电路模块的步骤包括以下步骤：在每个机械压力配合接头处将传感器电路模块固定于所述管；将每个模块连接到所述管道监控总线；并且将电源、致动器和数据发送器连接到所述管道监控总线。27.根据权利要求23所述的方法，其中测试步骤包...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉里·W·文森特，达雷尔·L·文森特，
申请(专利权)人：拉里·W·文森特，达雷尔·L·文森特，
类型：发明
国别省市：美国,US