形成管道接頭與管道接頭的方法
【專利說明】形成管道接頭與管道接頭的方法
[0001]優(yōu)先權
[0002]本申請要求美國臨時專利申請N0.61/681，934的優(yōu)先權，所述美國臨時專利申請N0.61/681,934的全部內容通過引用被并入本文。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及接合部件(包括柱形部件)的系統(tǒng)和方法。更具體地，本主題的發(fā)明涉及用于以熱焊絲系統(tǒng)和工藝來接合部件、工件以及管道的系統(tǒng)和方法。
[0004]發(fā)明背景
[0005]圖1A所示的是在第一管道12和第二管道14之間的已知且典型的焊接接頭10的圖示說明性實施方案。第二管道14被插入第一管道12內，并且消耗焊條或焊絲被應用來形成角接(fillet)焊縫16以接合第一和第二管道12、14。角接焊縫16可以通過任何已知的焊接或接合技術(包括已知的電弧焊接或“熱焊絲”焊接技術)來形成。接合工藝以及焊縫金屬成形將熱量引入到接頭10中，并且更特別地，引入到管道12、14中，以在管道12、14的每個中生成靠近焊縫金屬的熱影響區(qū)(HAZ) 18。如在美國專利6，336，583中所描述的，HAZ是在管道12、14的每個中還未被熔化的基底金屬的部分，但其中微觀結構和機械性能已被由接合工藝引入的熱量改變，所述美國專利6，336，583在2002年I月8日被公開，其全部內容通過引用被并入本文。為了調整不合期望的改變，管道以及接頭可能要經(jīng)受熱處理工藝。
[0006]通過將常規(guī)的、傳統(tǒng)的以及已提出的手段與如在本申請的其余部分中參照附圖所闡述的本發(fā)明的實施方案相比，對本領域技術人員來說這樣的手段的進一步的局限性和缺點將會變得明顯。

【發(fā)明內容】

[0007]為了降低在沿焊道的熱影響區(qū)中的不合期望的影響，根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)和根據(jù)權利要求7的方法被提出。優(yōu)選的或有利的實施方案在從屬權利要求中被公開。本發(fā)明的實施方案提供用于接合兩個部件的系統(tǒng)和方法，其中一個部件被插入另一個的凹入處中，或者以其他重疊方式被安置，例如搭接接頭。
[0008]首先，應該注意的是，即使下面的討論利用管道的接合作為示例性實施方案，本發(fā)明的方面可以以許多不同的配置(包括但不限于搭接接頭、對接接頭、角(angles)接頭等)在接合工件上被利用。因此，下面的示例性討論并不意圖來簡單地限于管道接頭，因為本文所討論的實施方案和方面可以在多種接頭類型中被同等地采用而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。因此，即使下面的討論利用管道實施方案，本發(fā)明的方面在這方面不受限制。
[0009]現(xiàn)在轉到本發(fā)明的示例性實施方案，所提供的是用于接合具有凹處的第一柱形部件與被設置在所述凹處中的第二柱形部件的系統(tǒng)和方法。從而，本主題的系統(tǒng)和方法適合用于接合兩個管道。在一個實施方案中，第一管道部件包括限定通道的內表面，并且第二管道部件被至少部分地設置在所述通道中，以使第一管道部件的一部分與第二管道部件重疊。被設置在第一和第二管道部件的重疊區(qū)域之間的是熔敷材料，所述熔敷材料限定第一和第二管道部件之間的界面。角接焊縫接合第一和第二管道部件，并且角接焊縫的一部分沿熔敷界面延伸。在本主題的系統(tǒng)和方法的一個方面，熔敷界面本質上用作熱沉(heatsink)以最小化或排除HAZ在第一和第二管道部件的基底材料中的影響。因此，在本主題的系統(tǒng)和方法的一個特定的方面，對接合后的第一和第二管道的焊后熱處理的需要可以被排除。
[0010]管道接頭組件的另一個特定的實施方案包括第一柱形管道部件，所述第一柱形管道部件具有限定第一管道通道的內表面。內部熔敷物沿第一管道部件的內表面形成。第二柱形管道部件被設置在第一管道部件內，所述第二柱形管道部件具有外表面，所述外表面具有圍繞所述外表面設置的外部熔敷物。內部和外部熔敷物限定第一和第二管道部件之間的界面。角接焊縫在第一和第二管道部件之間延伸并且接合第一和第二管道部件。角接焊縫的至少一部分沿內部和外部熔敷物延伸。
[0011]從如下的說明書、權利要求書和附圖，所要求保護的本發(fā)明的這些和其他特點以及圖示說明的本發(fā)明的實施方案的細節(jié)將會被更加完整地理解。
_2] 附圖簡要說明
[0013]通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施方案，本發(fā)明的上述和/或其他方面將會更加明顯，在所述附圖中:
[0014]圖1A-圖1B是已知的管道接頭組件；
[0015]圖2是示例性管道接頭組件的分解圖；
[0016]圖2A是圖2的管道接頭組件的剖視圖；
[0017]圖2B是圖2A的管道接頭的詳細剖視圖；
[0018]圖2C是管道接頭組件的另一個實施方案的詳細剖視圖；
[0019]圖2D是管道接頭組件的進一步的實施方案的詳細剖視圖；以及
[0020]圖3A-圖3B示意性地圖示說明用于形成圖2B的接頭的熱焊絲系統(tǒng)。
[0021]詳細描沐
[0022]現(xiàn)在將在下面通過參照所附的附圖描述本發(fā)明的示例性實施方案。所描述的示例性實施方案意圖幫助理解本發(fā)明，而不意圖以任何方式限制本發(fā)明的范圍。相似的參考編號在通篇中涉及相似的要素。
[0023]首先，應該注意的是，即使下面的討論利用管道的接合作為示例性實施方案，本發(fā)明的方面可以以許多不同的配置(包括但不限于搭接接頭、對接接頭、角(angles)接頭等)在接合工件上被利用。因此，下面的示例性討論并不意圖來簡單地限于管道接頭，因為本文所討論的實施方案和方面可以在多種接頭類型中被同等地采用而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。因此，即使下面的討論利用管道實施方案，本發(fā)明的方面在這方面不受限制。
[0024]圖2所示的本發(fā)明的示例性實施方案是示例性接頭組件100的分解視圖，所述示例性接頭組件100通過第一柱形部件110被接合到第二柱形部件112而形成。第一部件限定外徑并且包括限定第一部件的中心通道116的內表面114。在一個特定的實施方案中，第一部件是管道110，所述管道110限定第一公稱直徑Dp如本文所使用的，“公稱”是被指定的值，測量可以在可接受的變化(variance)內圍繞所述值變化。第一管道110包括限定具有內徑ID1的管道通道116的內管道表面114。
[0025]組件110包括第二部件112，所述第二部件112限定被配置用于在第一部件110中插入的外尺寸。在組件100的一個特定的實施方案中，第二部件是第二管道部件112，所述第二管道部件112限定第二公稱直徑D2。第二管道部件112包括限定具有內徑ID2的第二部件的中心通道120的內表面118。對于示例性實施方案而言，第一和第二管道被描繪為直線管道段。然而，如本文所使用的，“管道”包括直線管道、成形(formed)管道(如，例如彎曲管道)；或者管道配件(如，例如T配件、肘配件)。
[0026]如上面所注意的并且如圖2A所示，第二管道部件112被設置在第一管道部件110內，以使第一管道部件110的端部與第二管道部件112的端部重疊，以形成示例性接頭100。設置在第一管道110和第二管道112的重疊部分之間的是限定第一和第二管道110、112之間的界面的熔敷材料122。在一個特定的實施方案中，第一熔敷層122a沿第一管道部件110的內表面114形成。在第一熔敷物122a的一個特定的實施方案中，熔敷物在管道110內形成具有軸向長度L1和材料厚度t ^勺內部套(sleeve)。這些尺寸中的每個可以基于接頭以及強度要求來變化?？商鎿Q地或除此之外，第二熔敷層122b圍繞第二管道部件112的端部處的外表面被設置。在第二熔敷層122b的一個特定的實施方案中，熔敷物圍繞第二管道112形成具有軸向長度L2和材料厚度12的外套。
[0027]在本發(fā)明的示例性實施方案中，熔敷層122a和122b中的每個使用低