双壁复合管和管接头及其制造方法技术

双壁复合管，可渗透环形结构上有显微裂纹，以减少从内壁泄出流体的流速和压力以阻止流体泄漏。环形结构承受内部流体压力和其他载荷应力。当管子环形结构经历应力引起尺寸变化时，内、外壁将保持永久的不可渗透性。管接头将纵向毗邻的成对的管子机械地连在一起并包括两半圆柱形半连接器，压缩密封环，柱形保持套，封闭和密封组合的半连接器的柔性套。一个泄漏传感器可以安置在管接头处。还涉及制造管子和管接头的方法和装置。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合管结构，更具体地说是为流过管子的流体提供附加容积的双壁复合管和管接头。显示出将各部分迅速地机械连接起来以提供永久性密封连接的复合管的出现，已在许多流体输送应用中替代了焊接钢管。实际上、已经证明管道工程不再单独依靠焊接钢管作为传输各种流体，如水、石油、气体和悬浮液产品的最可靠、最经济的系统。除了高的强度与重量比率和对循环疲劳和腐蚀的长期耐受特性之外，复合管显示了极平滑的内表面，其作用是减少了流体流动摩擦，从而降低泵抽费用。同样长度的钢管和复合管之间经济性比较的最重要方面包括连接和密封成对的纵向连接的管子部分的方法和所需的劳动力费用。用焊接而不是用密封螺栓法兰或螺纹连接是钢管的最经济的连接和密封。反之机械连接而不是焊接连接对复合管是最经济的连接和密封、这样复合管能迅速和简易地连接在一起并密封，对于修理和重新放置目的的拆卸也是一样，这就对于许多流体传输系统大大增加了复合管的经济价值。各个联邦、州和地方的政府机构，例如美国环境保护署(EPA)，现在要求输送危险的液体或气体管道具有对泄漏事件的附加保护能力。对于附加保护问题的通常解决办法是在沟里敷设管线，其具有可渗透的衬层。这种泄漏防护沟对于敷设是昂贵的，对于保持是困难的，并且管线不能在河、湖和沿着海底敷设。其他解决附加保护问题的通常方法是使用双壁管，其包括用一个环形空隙或可渗透环形结构径向分开不可渗透的内、外壁。通过在所选的管子部分的关键位置设置泄漏探测传感器连续地监视泄漏。这种双壁管设计成耐波动液体压力和流动速度产生的通常为纵向和环向的应力冲击。然而这种管子不能有效地抵制其他类型的极大压力和在管子处于工业应用中受到的弯曲和压缩冲击。因为标准的双壁管的外壁有比内壁大的直径，对于给定的工作压力外壁将经历比内管大的环形应力。因此在工业上通常制造的外壁厚度至少与内壁相同，用在最初的流体输送容器，在一些管子应用中，内外壁由结构件分开，例如波纹板，纵向或环向的肋或辐条、支架或可渗透的刚性泡沫材料，一个愿望是增加管子总结构的整体性。例如，通常的这类双壁复合管由美国专利号3，784，441和4，758，024公开。实际上，在这些专利中公开的双壁复合管包括用肋分开的不渗透的内外壁。构成管子内外壁的复合载荷承受材料通常包括不可渗透的纤维增强热熔树脂。通常的双壁复合管的环形区域径向地位于管子内外壁之间，其最初设计成具有流体的附加保护。虽然该区域包括上述工业应用的管子的结构件，就实际组成来说，其是非结构性的。实际上管壁间的该区域是密封和抽空的，充入液体以揭示两管壁的泄漏或保留空气并设置泄漏探测传感器。这样一个与管子内外壁分开制造的环形区域，其实际组成通常是非常复杂并且制造、设置、维护费用昂贵。普通的双壁复合管的连接部分通常用粘结剂或螺栓法兰牢固连接在一起。常常发现这些类型的连接工作劳动强度非常大，难于实现迅速和有效的连接，并且费用过高。高费用因素是由于需要复杂和昂贵的生产设备单件制造这种传统的接头部件。此外，标准的双壁复合管不具有比ASTMD2 992所要求的12，000磅/吋2大的静水力设计基本强度，因此在它们连接处的最初的强度不超过构成管子的复合基材的层间剪切和抗拉强度。普通的这类管子也具有相对高的纵向变形值，很自然地，当使用时趋于过度伸长。管子的伸长将产生抗弯应力，该应力必须由埋于地下的管子或使用特殊设计的管连接装置来承受。膨胀环或特殊补偿装置也被用于补偿由于管材温度和/或纵向应力变化而引起的管子膨胀。连接结构，被用在管子连接处以连接和密封内壁，不连接和密封毗邻管子的外壁。这样，整体成形管子的结构不能达到所期望的要求。另外，不可渗透的应力承受结构设置在不可渗透的内、外壁之间。从一破裂的内壁泄漏的流体的压力和流速一般不是阻止在管内。本专利技术通过提供一个管状结构克服了已有技术中上面简要描述的问题，该管状结构具有高度整体结构性、特殊的附加保护能力，以及高效而经济的制造和安装性能。在其主要方面，管状结构包括若干层，这若干层是由纤维和浸渍纤维使各层形成硬化基体的可硬化粘结剂构成。预处理这若干层中的至少一层结构，以减少管壁破裂后泄漏液体的流速和压力，从而抑制流体的泄漏。另外，在内部不可渗透层未破裂时，这种结构阻止和吸收由施于其上的冲击和液压震动载荷造成的高变形率的应力。本专利技术最佳的管子结构实例包括一个不可渗透的第一层，一个围绕着第一层的可渗透的第二层、一个围绕着第二层的可渗透的第三层，和一个围绕着第三层的不可渗透的第四层。第一和第四层最好由纤维增强的热熔聚合树脂组成。第二层最好由环形的连续的纤维增强物构成，而第三层最好由纵向排列的连续的纤维增强物构成。第二和第三层的每层纤维增强物最好埋入包含多条显微裂纹的易裂基体内，其中第二和第三层形成可渗透的环形结构。本专利技术的另一方面是制造上述管结构的方法和装置。本专利技术的其他目的和优点通过下面结合附图的描述而显见表1是一个列出了用于总壁厚从0.15英寸到0.4英寸(3.8mm至10.2mm)尺寸范围的双壁管的推荐的最大试验压力的图表。表2是一个列出了用于总壁厚从0.5英寸(12.7mm至25.4mm)尺寸范围的双壁管的推荐的最大试验压力的图表。表3是一个列出了包含本专利技术的从属于附图说明图1和2所示的试验压力范围的复合双壁管四层中每一层的推荐厚度的图表。图1是管子法兰连接的局部断面的立体图。图2是一个类似的，但颠倒过来的管子的局部断面的立体图，表示出形成于管子内层的显微裂纹。图3是图2中椭圆形A的放大图。图4是一个示意性的局部断面示图，表示了用于给管子加压以测量管长“L”变化的装置。图5是一个放大的局部断面图，表示了连接和密封两管端的连接装置的一部分，并示出了泄漏探测传感器的位置。图6是用于连接装置中的受压力驱动的密封环的横断面图。图7是连接管子的接头结构和可变换的密封环的纵断面图。图8是断面示意图，示出了用连接装置连接和密封在一起的两个管子，但所具有的各层仅以轮廓和示意性地为了图解的目的给以示意。图9是一个类似于图81的视图，但表示了受压状态，但处于稳定位置的管接头装置的完整的各层和密封环(图6)。图10是连接装置和端塞的部件分解图。图11是一个部件分解图，表示了一对半管接头模型和一个用于分离管接头的切割器。图12示意性地表示了适于在芯轴上制造管子的第三层的用于纵向排列一根股绳芯的装置。图13是一个断面图，示出了设置在台阶形结构上的股绳芯和构成表面的半连接法兰。图14是类似于图13的视图，但示出了管连接法兰形成工具连接模(图11)，而股绳芯已被固化和整理过。图15表示了一个芯棒支撑抵座，包括一个用于芯轴的可移动和轴装置。图16A是一个已固化的管子的侧视图，该管子带有已被移开的管接头法兰成形工具，并示出具有与管接头呈密闭和夹紧状态的管接头模型。图16B是一个局部侧视图表示了安装在芯棒上的管接头的一端，其有一可移走的紧固销和连接于其上的轴件。图17是一个局部示意图，表示了在管子已被从芯棒移走后的一个可互换的随动塞和一个稳定端塞的最终位置。图18是一个类似的视图，但表示了随动塞和第二端塞的最初位置。图19是已被从芯轴移走后的锚定销轴件的纵向断面图。图20是锚定销轴件的端视图。图21示意性的表示了一个装置，其用于由相互交替的本文档来自技高网...

【技术保护点】
管状构件包括由夹丝和可硬化粘接装置构成的数个层片，为使所述层片形成硬化基本浸渍所述夹丝，和至少在一层片内的为预制管状构件的装置，以便抑制流体穿过管状构件的泄漏，在不产生破坏的情况下，阻止并吸收由于施加到构件上的冲力和液压冲击负荷而造 成的内部工作压力和高延伸率压力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CE肯彭，
申请(专利权)人：株式会社大道，
类型：发明
国别省市：JP[日本]