在管道上密封地接合带法兰的联接器的方法

摘要

一种在管道上密封地接合带法兰的联接器用的方法，包括下列连续的步骤：在管道内产生与待接合的联接器相应的密封腔，将水或另一种液体泵入所述密封腔到极高压力，继续所述加压直到该联接器达到其弹性形变极限而管道塑性地变形，最后降低该密封腔内的压力。

说明书

本发明涉及一种能够以快速、经济、良好而高效的方式将一个带法兰的联接器和一个管道密封地连接在一起的方法，该方法即使当管道置于海洋深处时也能够快速地修补破损的管道。

已知修补破损管道的必需操作周期包括切割去破损部分，然后将一个带法兰的外部联接器密封地接合在每个管道完好部分的自由端部上，通过一个在所述带法兰的联接器之间密封地夹住的管件能够将所述管道的完好部分接合在一起。

在该技术中已知各种将带法兰的联接器密封地接合在管道上而不必采用花钱多和费时长的焊接过程的方法。

所述已知方法之一是通过爆炸进行接合，也就是通过适当安置在管内的炸药来塑性地膨胀管子和联接器。

但是这样一种方法除了高度危险外，还由于极难将炸药最有效地安置在管内而不可靠。此外，该法对600米或更大的海洋深度的应用是非常复杂的因而也是昂贵的，其中该法尤其需要倒空管道中包含的水，然而对这样的深度本发明的方法却已经有效地操作而且对其已明确地想到了。

另一种已知方法使用一种用负膨胀系数的材料即随温度升高而收缩的材料制成的带法兰的联接器。采用该第二种方法，所述联接器被降低到液氮的温度即约-196°，然后被安装到管子上，其后使温度恢复到环境温度，通过这一点联接器收缩，从而压住所述管子并因此粘合成完全密封。通过该法得到的接合从压力和轴向应力两方面来说都是高效率的，在压力方面该密封过程沿联接器的整个长度延伸，而在轴向应力方面该联接器和管子之间的强烈粘合防止任何轴向滑动，但是立即就会明白，这样一种方法肯定不是一种实用的快速的或经济的接合方式，特别是当必须在所述海洋深度做到这一点的时候。此外，联接器能够从外部施加到管子上的压力由于管子横截面本身的不恒定而受到限制，因此联接器和管子之间的粘合力也受到限制。

另外，该法还有经常产生一或大或小程度的管子收缩或缩紧的缺点，这对于油气管道是有害的，因为这可能妨碍熟知的小铁车即轨道自动车在其间的必要通行，这种轨道自动车是装备来用于在内部清洁管道或用于检查管道机械特性的。

根据该技术中已知的另一种方法，使用一种在其内部已经设置了密封件和防滑部件的特制联接器，这些防滑部件是通过液压技术压在管子上的。虽然后一方法可以快速而相当良好地应用于甚至很大深度处，但它有各种缺点。除了联接器成本高因而不便宜以外，它的密封作用随时间而变得不够牢靠，因为密封作用是由会老化的弹性体密封部件提供的。此外，在这种情况下防滑部件能够从外部施加在管子上的压力又一次受管子横截面的不恒定的限制，结果使预防该特制联接器和管子之间滑动的力受到限制。

本发明的申请人提供一个特定方法预先克服了所有上述缺点，通过该方法即使在很大深度处也可以在带法兰的联接器和管子之间有效、快速、经济而容易地进行密封的接合，管道不产生收缩或缩紧。

1980年5月6日申请的No.21811A/80和1984年3月14日申请的No.200 46A/84两个意大利专利中描述了该方法。

众所周知，根据所述专利申请的方法，通过连续的步骤将一个其内表面形状具有一系列凹口和凸齿的圆筒形联接器密封地固定在一根钢管道上，这些步骤包括使联接器的内表面成形一系列凹口和凸齿，在联接器的每个凹口中填充两个用正常压力下实际上不变形或实际上几乎不变形的材料制成的半环(但在300kg/cm²大小的高压下崩塌，其体积剧烈减小70％以上)，然后向形成的装配件中插入一个环状截面的特制硬橡胶插头式膨胀器，该膨胀器松懈地安装在特制钢轴上并被封闭在两个同样松懈地安装在所述钢轴上的尼龙抗挤压环之间，在两个尼龙抗挤压环的每一对对置前表面之间的沿周面的V形槽内分别插入所述插头的沿周面的锥形侧端部，之后通过在所述两个尼龙环上的作用沿轴向加压所述硬橡胶插头，从而使所述管道-联接器装配件沿径向膨胀至联接器材料的弹性形变极限，该极限大于管道的弹性形变极限，然后对所述插头卸压并将其从管道内退出。

显然，利用沿轴向压缩的橡胶插头来使管道-联接器装配件沿径向膨胀，该管道-联接器装配件上的压力分布是不均匀的。因此管道和联接器在联接器的中央部分变形到较大程度而在联接器的两端附近变形到较小程度。所以管道较少地穿透到联接器的侧向凹口中，从而减弱了接合部的压力密封性能并使其减弱可靠性。

本发明的目的是提供一种方法来精确地消除所述缺点，该方法能够通过在管道-联接器装配件上获得均匀的压力分布来以更加有效的方式(甚至在海洋深处)将具有齿形内表面的联接器密封地接合在管道上。

这个目的基本上是这样达到的，就是，使管道-联接器装配件沿径向膨胀直到联接器的弹性形变极限而管道却塑性变形所需的压力是通过泵入密封腔内到极高压力的水或另一种液体来提供的，该密封腔合适地设置在与待接合的联接器相应的管道内。

因此该将一个联接器密封地接合在一个安置于很大深度处的水下管道上用的方法包括下列连续步骤：在所述管道的自由端部上安装该联接器并使所述管道-联接器装配件沿径向膨胀到联接器材料的弹性形变极限，该极限大于管道的弹性形变极限；根据本发明，该方法的特征在于，该管道-联接器装配件的所述沿径向膨胀是通过在管道内产生一个与待接合的联接器相应的密封腔并将水或另一种液体泵入所述密封腔到极高压力而获得的。

使用根据本发明的所述方法意味着，管道-联接器装配件上的压力分布变得均匀了。因此管道均匀地穿透到联接器的凹口中，从而提高了接合部的压力密封性能并使其更加可靠。

显然，由于应用大为简化，本发明的产生所需径向膨胀压力的方法可以有效而经济地用于安置在海洋深处的油气管道上。

下面参照附图详细描述本发明，这些附图作为不起限制作用的例子说明本发明的一个优选实施例，其中可以对其进行技术的、工艺的和结构的改型而不偏离本发明的范围。

在所述附图中：

图1是通过一个管道端部的纵向截面图，根据本发明，管道上存在一定空隙地安装了准备密封地接合于其上面的带法兰的联接器，而管道中插入一个可以在管道内产生密封腔用的装置；

图2是类似于图1的纵向截面图，是根据本发明在管道-联接器装配件沿径向膨胀期间截取的，这种膨胀是通过在所述密封腔内以极高压力压缩水或另一种液体而产生的。；

图3是在管道-联接器装配件从其最大径向膨胀位置弹性复原后通过管道-联接器装配件形成的最终构型的纵向截面图。

图中标号1表示一个联接器，该联接器被密封地接合在一个安置于很大深度处的水下管道2上。为此目的，在联接器的内表面3上形成一系列凹口4和凸齿5，然后每个凹口填有两个半圈6，其中构成联接器的材料具有比构成管道2的材料更大的弹性形变极限。

然后将以这种方式准备的联接器下降到深海海床上并安装在所述水下管道2的端部上。然后利用配置的适当装置使管道-联接器装配件沿径向膨胀，以便在管道内产生一个密封腔7。

该管道-联接器装配件被膨胀到联接器1的材料的弹性形变极限，使得管道2塑性地形变到联接器1的凹口4中。

最后消去所述装置的激活作用并将其退出，使得联接器的弹性复原在下方安置的管道2中产生所要的密封性能。