專利名稱：用于在酸性環(huán)境中使用的機(jī)械附接配件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該技術(shù)涉及一種流體配件。特別地，該技術(shù)關(guān)于一種在酸性應(yīng)用中使用的用于機(jī)械地附接和密封管道的流體配件。
背景技術(shù)：
H2S在有水存在的情況下會對碳鋼管線造成腐蝕、開裂、起泡形式的損害。H2S的對鋼的影響可以分為如下類型即，需要外部應(yīng)力的類型，比如硫化物應(yīng)力開裂(SSC);不需要外部應(yīng)力的類型，比如氫致斷裂(HIC);以及腐蝕。二氧化碳的在酸性環(huán)境中的存在趨向 于使鋼中的腐蝕速率增大。二氧化碳的在酸性環(huán)境中的存在還會增加鋼的對SSC和HIC的敏感性，其中，對HIC的影響更為顯著。SSC的特征在于，在作用外部應(yīng)力的條件下，施加的外部應(yīng)力或者殘余的外部應(yīng)力，發(fā)展成最初單一的、直線的、穿晶開裂。SSC會以腐蝕坑(或者可以作為應(yīng)力集中源的任何其他特征)開始或者通過氫致開裂機(jī)理(例如，起泡)開始，然后擴(kuò)展成垂直于施加的應(yīng)力的方向的脆性斷裂。高強(qiáng)度鋼中的SSC趨向于具有相當(dāng)多的分支，而低強(qiáng)度鋼中的SSC幾乎沒有分支。SSC會在焊接處或者靠近焊接處的熱影響區(qū)中發(fā)生。SSC通常在拉伸強(qiáng)度大于550兆帕(Mpa)的碳鋼中發(fā)生。然而，SSC失效也在拉伸強(qiáng)度小于550Mpa的鋼中發(fā)生。這主要是由于對產(chǎn)生高硬度的局部區(qū)域的焊件快速冷卻造成的。HIC通常不會在焊接處發(fā)生，而是在具有渣孔的管道本體區(qū)域中發(fā)生，其中，所述渣孔用作用于收集擴(kuò)散的氫的部位。HIC包括兩種基本形式，直線開裂和階式開裂。在有外部應(yīng)力或者沒有外部應(yīng)力存在的情況下，HIC會在硬度值遠(yuǎn)低于RC 22的低強(qiáng)度鋼中發(fā)生。鋼表面處的腐蝕產(chǎn)生原子氫，原子氫穿入并且擴(kuò)散通過鋼直到原子氫被捕獲在金屬中的自然發(fā)生的不規(guī)則處，比如非金屬雜質(zhì)和疊層。該原子氫混合到分子氫中并產(chǎn)生足夠高的氣體壓力，以超過鋼的屈服強(qiáng)度，形成氣泡。鄰接的氣泡會發(fā)展為通常平行于鋼的軋制方向的開裂處。與HIC相關(guān)聯(lián)的另一現(xiàn)象為鋼管和焊接接頭中的氫脆化，其通常表示金屬由于氫滲透而引起的延展性的損失。氫脆化的敏感性取決于材料的化學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)。因此，管道和焊接件的不同區(qū)域會由于氫的存在而發(fā)生不同程度的脆化。因而，理想的是，在酸性應(yīng)用中避免使用焊接。另外，焊接在某些環(huán)境下由于地點(diǎn)、惡劣的條件、氣體的存在或者別的原因通常很難進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)此處描述的教導(dǎo)，描述一種用于在酸性環(huán)境中與管道聯(lián)接的配件。


圖I為示例性配件的立體圖，該示例性配件具有用于將兩個管道聯(lián)接在一起的相對的端部；圖2為圖I的示例性配件的平面圖；圖3為圖I的示例性配件的截面圖，其示出了未聯(lián)接在配件的端部上的環(huán)；圖4為圖I的示例性配件的一個端部或套筒的截面圖；圖5為圖I的示例性配件的本體的密封表面中一些的分解圖；圖6為圖I的示例性配件的一個端部或者套筒的截面圖，其示出了部分地安裝在本體的端部上的環(huán)，其中，管道定位在本體內(nèi)部；
圖7為與圖6相似的截面圖，但圖7示出了位于本體的一個端部上的完全安裝位置中的環(huán)以及套筒和管道的相關(guān)聯(lián)的變形；圖8為與圖7相似的截面圖，但圖8示出了彼此交疊的各種部件的部分；圖9為替代性的示例性配件的立體圖，該替代性的示例性配件具有用于聯(lián)接到管道的單個端部和限定在相對的端部上的凸緣；圖10為圖9的示例性配件的平面圖；以及圖11為圖9的示例性配件的右視圖。
具體實(shí)施例方式示例性配件10用于以機(jī)械附接配件來替代焊接，所述機(jī)械附接配件適于用在NACE (National Association of Corrosion Engineers 國際腐蝕工程師協(xié)會)環(huán)境或應(yīng)用中，例如用于腐蝕的工藝流體或工藝氣體(比如硫化氫)存在的環(huán)境或應(yīng)用。使用機(jī)械附接配件10來替代傳統(tǒng)的焊接接頭導(dǎo)致成本的降低，并且提高接頭的質(zhì)量、安全性和可靠性。示例性配件10可以用于連接薄壁管或厚壁管，例如尺寸范圍從1/4NPS(公稱管道尺寸)到4NPS(公稱管道尺寸)的管道，但是其他管道尺寸也可以受益于示例性配件10。如附圖中所示，示例性配件10包括在驅(qū)動環(huán)14、本體12與管道16之間的沿圓柱形接觸區(qū)域的長度的預(yù)定干涉比。示例性配件10可以安裝在管道16上，并且對于爆裂和熱膨脹(撓曲疲勞)滿足符合ASMEB31的條件的要求。示例性配件10還將配件受壓對暴露于腐蝕介質(zhì)的配件/管道區(qū)域的加工硬化的影響減至最小。其使包括有示例性配件10的配件/管道組件能夠滿足NACE TMO177腐蝕測試的要求。圖1-8示出了管道16與限定在配件10的本體12的內(nèi)表面36上的密封部30、32、34，包括密封部30、32、34之間的過渡區(qū)段24、26，之間的徑向和軸向關(guān)系，以及本體12的外部22和環(huán)14的內(nèi)部表面的徑向和軸向關(guān)系。示例性配件10由AISI-SAE 4130低合金等級的碳鋼材料制成。配件的幾何結(jié)構(gòu)與材料的組合提供在NACE應(yīng)用中可接受的裝配接頭性能。圖1-8中示出的示例為配件10，配件10具有兩個相對的端部42a、42b，每個端部構(gòu)造用于將管道本體16接收在其中。圖9-11中示出的示例具有用于接納管道本體16的單個端部42a，而另一端部用作凸緣18。其他類型的配件也可以利用此處的教導(dǎo)。參照圖1，配件10包括聯(lián)接本體12和至少一個型鍛環(huán)14。圖1-8中示出的示例具有兩個型鍛環(huán)14，而圖9-11中示出的示例具有一個型鍛環(huán)14。聯(lián)接本體12和環(huán)14 一起用于將管道本體16連接到配件10。這些部件通常關(guān)于中心軸線對稱。聯(lián)接本體12包括第一套筒12a(其形成圖2中的聯(lián)接本體12的右側(cè))和第二套筒12b (其形成圖2中的聯(lián)接本體12的左側(cè))。第一套筒12a用于接納第一管道本體16，第二套筒12b用于接納第二管道本體16。如下面將更詳細(xì)描述的那樣，當(dāng)型鍛環(huán)14被軸向地推動到帶有接納在其中的管道區(qū)段16的相應(yīng)套筒12a、12b上時，套筒12a、12b變得機(jī)械地連接至管或管道區(qū)段并且與管或管道區(qū)段密封。本體的內(nèi)部具有止擋部80，止擋部80阻止管道16的進(jìn)入到本體12內(nèi)部中的軸向運(yùn)動。聯(lián)接本體12和型鍛環(huán)14由高強(qiáng)度、低合金碳鋼形成，例如AISI-SAE4130低合金等級的碳鋼。其他碳鋼包括UNS413000等級和UNS414000等級。碳鋼的化學(xué)組分與NACE應(yīng)用中使用的工藝化學(xué)品相容，并且在惡劣的環(huán)境條件下表現(xiàn)出有限的腐蝕性、高效性，而且是消費(fèi)者所能接受的材料。另外，碳鋼具有允許其支持示例性配件10的機(jī)械負(fù)荷要求的所有方面的性能。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣，如果需要，也可以使用其他材料。但是，有利地，碳鋼可以用于酸性應(yīng)用中，以避免焊接的需要。如上所述，管道16的尺寸可以變化， 示例性配件10不限于特定尺寸的管道。參照圖9-11，配件10的確切構(gòu)型能夠改變，并且不用必須包括圖1-8中示出的處于同軸構(gòu)型的兩個套筒12a、12b。例如，配件10能夠一體地形成或構(gòu)造用于與另一部件或者另一類型的配件連接，并且配件10可以具有在各個不同的位置處從配件10延伸的任意數(shù)量的套筒，以連接到一個或更多個相應(yīng)的管道16。具體示例能夠是配件與球閥的組合，其中，配件10能夠以與共同擁有的美國專利No. 6，467，752中描述的相似的方式與球閥組合在一起，該專利的全部內(nèi)容被結(jié)合在此，作為參考。共同擁有的美國專利No. 7，575，257 ；No. 6，692，040 ；No. 6，131，964 ；No. 5，709，418 ；No. 5，305，510 和 No. 5，110，163 的全部內(nèi)容也特別被結(jié)合在此，作為參考。圖9-11中示出的示例在一側(cè)具有套筒12a，在另一側(cè)具有垂直的凸緣18。凸緣18包括密封表面28和孔38，孔38用于接納螺栓，以將凸緣18聯(lián)接至表面。配件的幾何結(jié)構(gòu)在需要焊接接頭的情況下能夠制造成例如在圖9-11中示出的凸緣之類的所有部件在單個本體中的構(gòu)型，或者配件的幾何結(jié)構(gòu)能夠制造成標(biāo)準(zhǔn)ASME配件的其他標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型。如圖3中所示，配件10以其自身的軸線鏡像。因此，套筒12a的任何論述適用于套筒12b，并且將不再重復(fù)。套筒12a包括周向凸緣或脊?fàn)畈?0，周向凸緣或脊?fàn)畈?0從本體12的外部表面22徑向向外延伸。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣，當(dāng)將配件10連接到管道本體16時，脊?fàn)畈?0用于將套筒12a連接到鄰近的型鍛環(huán)14?？梢允褂霉ぞ?未示出)將環(huán)14驅(qū)動成抵靠凸緣20。參照圖3-5，套筒12a包括用于在聯(lián)接本體12與管道16之間進(jìn)行密封以及將聯(lián)接本體12機(jī)械地連接至管道16的多個間隔開的密封部，這些密封部包括主密封部30、內(nèi)側(cè)密封部32和外側(cè)密封部34。密封部30、32、34從聯(lián)接本體12的內(nèi)表面36向內(nèi)延伸。當(dāng)在此處使用時，術(shù)語“內(nèi)側(cè)”和“外側(cè)”用于大致表示例如與外部凸緣20或端部42相對的軸向間隔。因而，外側(cè)密封部34與內(nèi)側(cè)密封部32相比，相對于凸緣20軸向間隔開更大的距離。外側(cè)密封部34是安全密封部，其用作管線中的內(nèi)部壓力的備用部。外側(cè)密封部34還用于限制外部環(huán)境物進(jìn)入到密封部中，諸如污物或者來自外部環(huán)境的水分。雙外側(cè)密封部34被設(shè)置并且在惡劣的環(huán)境中有益，惡劣的環(huán)境例如，由于管道的不良表面質(zhì)量引起的密封可能較為困難。示例性應(yīng)用為位于諸如North Sea或Alaska之類的地方的岸上石油鉆機(jī)或海上石油鉆機(jī)。雙密封部34用于提供額外的保護(hù)。在一個密封部可能失效的情況下，另一個密封部作為備用。外側(cè)密封部34為較小型式的梯形主密封部，其將在下面被更詳細(xì)地論述，包括外側(cè)密封部34的兩個密封部通過混合的半徑部被結(jié)合在一起。參照圖3-8，主密封部30用于提供與管道16的主流體密封以及機(jī)械連接。主密封部30包括第一齒狀部50、第二齒狀部52和第三齒狀部54,這些齒狀部與聯(lián)接本體12的凸緣20和端部42軸向地間隔開。齒狀部50、52、54通過凹槽44彼此略微地分開。過渡區(qū)段或壁區(qū)段24、26定位在主密封部30之前或之后。過渡區(qū)段24、26用于將齒狀部50、52、54推壓到管道16內(nèi)或者符合驅(qū)動環(huán)14的形狀。過渡區(qū)段24、26還允許套筒12a減壓到管道16上。過渡區(qū)段24、26還允許三個主密封齒狀部50、52、54 —起成凸輪形，其導(dǎo)致與管道16的更好連接。圖5和圖8示出了本體12和環(huán)14之間的交疊區(qū)域84，交疊區(qū)域84要 求一些類型的變形或咬合。為了使環(huán)移動經(jīng)過在該區(qū)域84中的本體，齒狀部必須咬合到管道16內(nèi)，管道16必須變形，或者環(huán)14和/或本體12必須變形。定位在主密封部的外側(cè)的過渡區(qū)段26具有斜狀部，該斜狀部離開管壁16延伸到第一直徑，然后在直徑方面減小到第二直徑。外側(cè)過渡區(qū)段26包括具有第一直徑的第一部分和具有第二直徑的第二部分。第二部分壁的第二直徑從實(shí)現(xiàn)第二直徑的點(diǎn)直到其達(dá)到外側(cè)密封部34具有大致恒定的直徑。第二內(nèi)側(cè)過渡區(qū)段定位在主密封部30的內(nèi)側(cè)。與外側(cè)過渡區(qū)段相似，內(nèi)側(cè)過渡區(qū)段包括具有第一直徑的第一部分和具有第二直徑的第二部分。由于接近內(nèi)側(cè)密封部32，第二部分在長度方面比第一過渡區(qū)段短。如圖5中所示，主密封部30的第二齒狀部52和第三齒狀部54具有梯形截面并且在第一直徑Dl處相對于管壁16向內(nèi)隔開。側(cè)壁的向下通向齒狀部的面的角度大致相等。與現(xiàn)有設(shè)計相比，齒狀部50、52、54的梯形形狀更加堅固并且提供更多的質(zhì)量，以向下擠壓抵靠管道16。齒狀部的質(zhì)量相對于現(xiàn)有設(shè)計增加一倍。齒狀部50、52、54在質(zhì)量方面也比現(xiàn)有技術(shù)中已知的那些齒狀部大，以應(yīng)對與將聯(lián)接本體12安裝在可能較小質(zhì)量的管道外徑表面上相關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)。另外，主密封部30的齒狀部50、52、54通過上每個齒狀部50、52、54的根部處的半徑結(jié)合到套筒12a的內(nèi)壁內(nèi)。其有助于減小壓力并且阻止壁斷裂。每個齒狀部50、52、54的根部處的半徑可以優(yōu)化，以降低應(yīng)力集中的可能性。第一齒狀部50也具有梯形截面并且在第二直徑D2處相對于管壁16向內(nèi)間隔開。第二直徑D2比用于第二齒狀部52和第三齒狀部54的第一直徑Dl的間距大。過渡區(qū)段24,26用于當(dāng)環(huán)14被推動在套筒12a的外表面上時有助于將齒狀部50、52、54驅(qū)動到管道16內(nèi)。內(nèi)側(cè)密封部32位于主密封部30與凸緣20之間。與主密封部30 —樣，內(nèi)側(cè)密封部32提供與管道16的流體密封以及機(jī)械連接。內(nèi)側(cè)密封部32為單個齒狀部，但能夠由多個齒狀部形成，所述多個齒狀部能夠通過一個或更多個適合的凹槽44彼此分開。內(nèi)側(cè)過渡區(qū)段24定位在內(nèi)側(cè)密封部32與主密封部30之間。參照圖6和7，本體12還包括至少一個抗扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈?0，為了簡便起見，抗扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈?0在此處被稱為“扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈俊薄ＥまD(zhuǎn)脊?fàn)畈?0示出為位于外側(cè)密封部34與套筒12a的端部42之間，但可以位于主密封部30與外側(cè)密封部34之間。扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈?0主要設(shè)置用于承載本體12與管道16之間的扭轉(zhuǎn)載荷?？古まD(zhuǎn)脊?fàn)畈?0與主密封部30軸向向外間隔開足夠的距離，使得管道16的直徑由于主密封部30造成的減小不會干擾扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈?0與管道16之間的接合。扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈?0優(yōu)選地具有摩擦表面，該摩擦表面能夠通過滾花、拉削或類似工藝形成，以更好地抵抗扭轉(zhuǎn)載荷。參照圖4，本體12的外側(cè)表面22具有在接觸部46與端部42之間的內(nèi)部部分56。內(nèi)部部分56具有比接觸部46和凸緣20都相對小的直徑。本體12的內(nèi)部部分56具有鄰近端部42的增加摩擦區(qū)段58，其也被稱為鎖定機(jī)構(gòu)或防倒退凹槽。摩擦區(qū)段58包括多個脊?fàn)畈?0，以致一旦型鍛環(huán)14完全安裝在本體12上就將型鍛環(huán)14更好地保持在聯(lián)接本體12上。摩擦脊?fàn)畈?0有助于防止型鍛環(huán)14從本體12滑落或者從本體12脫離。鄰近端部42設(shè)置的另一特征為漸縮部62，漸縮部62優(yōu)選地具有大約20度或者更大角度的錐角。漸縮部62有助于最初將型鍛環(huán)14安裝到本體12上。套筒12a的外部表面22具有斜狀區(qū)段48，斜狀區(qū)段48定位在部分56與接觸部46之間。此外，另一斜狀部66鄰近凸緣20定位。
型鍛環(huán)或驅(qū)動環(huán)14定尺寸成被環(huán)狀地接納在套筒12a上并且被沿著套筒12a朝向凸緣20軸向地推動，以促使密封部30、32、34咬合到管道16內(nèi)，以將本體12與管道16密封并且機(jī)械地連接。型鍛環(huán)14包括內(nèi)側(cè)部分14a和外側(cè)部分14b。環(huán)14的外側(cè)部分14b通常比內(nèi)側(cè)部分14a厚。環(huán)14包括在端部14b處的第一接觸部68，第一接觸部68包括多個脊?fàn)畈?0，這些脊?fàn)畈?0形成摩擦區(qū)段72，用于與本體的摩擦區(qū)段58配合。第一個接觸部68連接至第一斜狀的上部82，第一斜上部82用作引導(dǎo)表面，以有助于使環(huán)14居中在套筒12a上，并且有助于集中和引導(dǎo)在套筒12a上的干擾。通常，環(huán)14上的表面有助于將環(huán)14容易地安裝在套筒上。型鍛環(huán)14還包括內(nèi)部表面74。內(nèi)部表面74通常為圓柱形并且在端部14b處聯(lián)接至斜狀上區(qū)段76。表面66和表面56為壓迫表面。斜狀部分76具有比環(huán)的內(nèi)部表面74大的直徑。盡管未示出，但環(huán)14也可以包括下彎漸縮區(qū)段，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣。當(dāng)環(huán)14完全安裝時，該下彎區(qū)段能夠是限定在主密封部30附近的脊?fàn)畈?。斜狀上區(qū)段76的角度與斜狀部48的角度大致匹配，便于型鍛環(huán)14軸向移動通過接觸部46。參照圖6，型鍛環(huán)14示出為在預(yù)安裝位置部分地安裝或預(yù)先組裝在聯(lián)接本體12上。在該位置，型鍛環(huán)斜狀上區(qū)段76鄰近主密封部接觸部區(qū)段74，但相對于主密封部接觸部區(qū)段74略微間隔開。通過干涉配合，型鍛環(huán)14被保持并且能夠在聯(lián)接本體12上的預(yù)安裝位置運(yùn)送至用戶，其便于由最終的終端用戶使用和安裝。參照圖7，為了將型鍛環(huán)14完全安裝到帶有插入到其內(nèi)的管道16的套筒12a上，以便將配件10機(jī)械地連接并且密封到管道16，能夠使用安裝工具(未示出)將型鍛環(huán)14進(jìn)一步朝向工具接合凸緣20推動到套筒12a上。型鍛環(huán)14在帶有插入到其內(nèi)的管道16的聯(lián)接本體12上的運(yùn)動引起本體12，以及特別是本體12的密封部30、32、34朝向或進(jìn)入管道16內(nèi)的徑向運(yùn)動，以產(chǎn)生本體12及本體12的密封部30、32、34與管道16的密封和機(jī)械連接。此外，管道16變形并且聯(lián)接本體12變形。本體12和型鍛環(huán)14構(gòu)造成使得密封部30、32、34被依次設(shè)定，一次一個，并且恢復(fù)載荷力施加于主密封部30，當(dāng)型鍛環(huán)14從預(yù)安裝位置移動到最終安裝位置時，所有這些以優(yōu)選順序進(jìn)行。在前ー個密封部被完全設(shè)定以前，未設(shè)定的密封部不與管道16進(jìn)行變形接觸。密封部的設(shè)定意味著密封部的齒狀部被鍛壓或推動成與管道16變形接觸。當(dāng)密封部的齒狀部被完全推動到管道16內(nèi)時(例如，當(dāng)作為被型鍛環(huán)14的特定區(qū)段向內(nèi)推動的結(jié)果，與密封部30或32或34直接相対的外部表面22沒有進(jìn)ー步的徑向運(yùn)動時)，密封部的設(shè)定被認(rèn)為完成(即，被完全設(shè)定)。替代性地，密封部的完全設(shè)定能夠被定義為當(dāng)驅(qū)動環(huán)14已經(jīng)將密封部的齒狀部最大程度地推動到管道16內(nèi)的時候，或者當(dāng)驅(qū)動環(huán)14移動通過密封部時驅(qū)動環(huán)14的致動漸縮部水平成直徑恒定的圓柱形區(qū)段的時候。當(dāng)密封部30、32、34繼續(xù)咬合到表面內(nèi)并且管道16開始塑性變形或者徑向向內(nèi)移動導(dǎo)致永久變形時，管道16通常變得受力超過其彈性極限。如圖7中所示，主密封部30的齒狀部50、52、54咬合到管道16內(nèi)且使管道16變形，并且它們自身略微變形。其用于對在管道16的外側(cè)上發(fā)現(xiàn)的任何粗糙或不規(guī)則的表面缺陷進(jìn)行補(bǔ)充。

與本體12的徑向運(yùn)動以及管道16的變形同時，型鍛環(huán)14的徑向運(yùn)動向外發(fā)生。型鍛環(huán)14的這種徑向運(yùn)動通常為彈性的，并且導(dǎo)致型鍛環(huán)14的直徑方面僅少量的増加。如圖7中所示，型鍛環(huán)14在本體套筒12a上被軸向地推動到示意出的最終安裝位置。在該位置，型鍛環(huán)14抵接本體凸緣20或者接合本體凸緣20。替代性地，型鍛環(huán)14能夠非常鄰近凸緣20定位而不與凸緣20接觸。在最終安裝位置，所有的密封部30、32、34被設(shè)定，并且扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈?0咬合到管道16內(nèi)。聯(lián)接本體12內(nèi)部部分56的鎖定機(jī)構(gòu)58 (也被稱為防倒退凹槽)與型鍛環(huán)鎖定機(jī)構(gòu)72之間的配合防止或者至少降低型鍛環(huán)14將其自身從套筒12a軸向移離的可能性。除了齒狀部、型鍛環(huán)14和管道16的變形之外，聯(lián)接本體12也變形。如圖7中所示，套筒12a的較薄部分78趨向于隨從于型鍛環(huán)的輪廓。其是在環(huán)14依次對各密封部進(jìn)行密封時由壓力抑制引起的。其益處在于徑向向外變形的套筒部分78有助于將驅(qū)動環(huán)14保持在配件10上。這是除了由防倒退凹槽58、72提供的幫助之外的幫助。示例使用碳鋼4130類型的材料進(jìn)行了示例性配件10的測試，其中，I. 5英寸和2英寸的配件安裝在A333/A106管道上。使用NACE TMO177溶液A進(jìn)行該組件的為期30天的內(nèi)部暴露測試。溶液A為用O. 5%冰醋酸酸化的5%氯化鈉。測試是在室溫(大約76華氏度)下在I標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的H2S下進(jìn)行的，以對硫化物應(yīng)カ開裂(SSC)進(jìn)行評估。最初用N2對溶液和測試試樣進(jìn)行脫氣，隨后在整個持續(xù)過程期間連續(xù)純化H2S。PH最初為2. 7，補(bǔ)充到PH達(dá)到3. 8。在任何試樣中沒有觀察到SCC或應(yīng)カ腐蝕的跡象。因此，確定配件10適于在NACE MRO175,NACE MR0103-2007和IS015156中列出的H2S分壓溫度限制內(nèi)的酸性介質(zhì)應(yīng)用。在H2S的15絕壓(pisa,pounds per square inch absolute)的限制性分壓的情況下允許任何溫度。有利地，通常已知的材料和碳鋼等級已被發(fā)現(xiàn)作為酸性環(huán)境中的配件是有效的，因此避免了將接頭焊接在一起的必要。為了將配件10安裝在管道16上，管道16滑動到聯(lián)接本體12中的開口內(nèi)。然后環(huán)14被推動在套筒12a上直到環(huán)14基本上與凸緣20接觸。配件10的各部件可以由棒原料、鍛件或者管原料加工而成。
用于在酸性環(huán)境中與管道16聯(lián)接的示例性配件10包括聯(lián)接本體12 ;環(huán)14 ;主密封部30 ;過渡區(qū)段24、26 ;內(nèi)側(cè)密封部32 ;以及外側(cè)密封部34。聯(lián)接本體12具有內(nèi)表面，該內(nèi)表面在聯(lián)接本體12的至少ー個端部處限定用于在其中接納管道16的孔。環(huán)14定位成裝配在聯(lián)接本體12的至少ー個端部上，以將聯(lián)接本體12機(jī)械地連接到管道16。主密封部30形成在聯(lián)接本體12的內(nèi)表面上。過渡區(qū)段24、26形成為聯(lián)接本體12的內(nèi)表面上的鄰近主密封部30的凹部。過渡區(qū)段24、26包括具有第一直徑的第一部分和具有第二直徑的第二部分，其中，第一直徑大于第二直徑。內(nèi)側(cè)密封部32與主密封部30和聯(lián)接本體12的至少ー個端部向內(nèi)間隔開地形成在聯(lián)接本體12的內(nèi)表面上。外側(cè)密封部34與聯(lián)接本體12的至少ー個端部向內(nèi)間隔開并且與主密封部30向外間隔開地形成在聯(lián)接本體12的內(nèi)表面上。當(dāng)通過カ將環(huán)14裝配在聯(lián)接本體12的至少ー個端部上時，環(huán)14和聯(lián)接本體16向主密封部30、外側(cè)密封部32和內(nèi)側(cè)密封部34施加聯(lián)接力，以將管道16以無泄漏的方式連接到聯(lián)接本體12。過渡區(qū)段可以定位在主密封部與內(nèi)側(cè)密封部之間，并且第一直徑可以鄰近主密封 部直接定位。過渡區(qū)段可以包括內(nèi)側(cè)過渡區(qū)段和外側(cè)過渡區(qū)段，其中，內(nèi)側(cè)區(qū)段鄰近主密封部的內(nèi)側(cè)定位，外側(cè)區(qū)段鄰近主密封部的外側(cè)定位。主密封部可以包括至少第一主密封部 和第二主密封部，鄰近所述至少第一主密封部和第二主密封部的內(nèi)側(cè)過渡區(qū)段和外側(cè)過渡區(qū)段可以相對于每個密封部的徑向位置具有大致相同的內(nèi)徑。配件可以包括形成在聯(lián)接本體的內(nèi)表面上的扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈浚渲?，扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈繌耐鈧?cè)密封部向內(nèi)或者向外定位。配件可以包括定位在本體的外部表面上的周向凸緣。該凸緣提供環(huán)被推動抵靠的止擋部。主密封部、內(nèi)側(cè)密封部和外側(cè)密封部中的每ー個可以為周向連續(xù)的。主密封部可包括第一主密封部、第二主密封部和第三主密封部，其中，第一主密封部、第二主密封部和第三主密封部中的每ー個之間定位有凹槽。第一主密封部可以在第一直徑處定位在聯(lián)接本體的內(nèi)表面上，第二主密封部可以在第二直徑處定位在聯(lián)接本體的內(nèi)表面上，第三主密封部可以在第三直徑處定位在聯(lián)接本體的內(nèi)表面上，第一直徑、第二直徑和第三直徑中的至少ー個與其他的不同。所述主密封部中的每ー個可以具有梯形面。外側(cè)密封部可以為雙密封部。當(dāng)環(huán)被向內(nèi)驅(qū)動時，環(huán)向內(nèi)移動，以依次將主密封部、外側(cè)密封部和內(nèi)側(cè)密封部相對于管道密封。當(dāng)環(huán)被推動在相應(yīng)的密封部上時，外側(cè)密封部、內(nèi)側(cè)密封部和主密封部中的每ー個或者外側(cè)密封部、內(nèi)側(cè)密封部和主密封部中的ー個或更多個咬合到管道內(nèi)或者使管道變形。環(huán)為型鍛環(huán)，其包括用于依次將外側(cè)密封部、主密封部和內(nèi)側(cè)密封部相對于管道密封的壓迫表面。型鍛環(huán)可以具有鄰近環(huán)的端部定位的第一區(qū)段和從環(huán)的端部向內(nèi)定位的第二區(qū)段。型鍛環(huán)還可以包括下彎區(qū)段。聯(lián)接本體可以具有第一端部和第二端部，其中，第一端部和第二端部彼此成鏡像，環(huán)定位在每一端部處。聯(lián)接本體可以具有用于接納管道的第一端部和用作凸緣的第二端部。在另ー示例中，用于在無焊接的情況下在酸性環(huán)境中與管道聯(lián)接的配件包括聯(lián)接本體，該聯(lián)接本體具有內(nèi)部，該內(nèi)部限定用于將管道接納在其中的孔；以及型鍛環(huán)，該型鍛環(huán)定位成裝配在聯(lián)接本體的端部上，以將聯(lián)接本體機(jī)械地聯(lián)接到管道。環(huán)和聯(lián)接本體由抵抗酸性環(huán)境中的腐蝕的高強(qiáng)度、低合金碳鋼形成。該高強(qiáng)度、低合金碳鋼可以為UNS413000 等級或者 UNS414000 等級。在另ー示例中，用于在酸性環(huán)境中與管道聯(lián)接的配件包括聯(lián)接本體，該聯(lián)接本體具有內(nèi)表面，該內(nèi)表面在聯(lián)接本體的至少ー個端部處限定用于將管道接納在其中的孔；環(huán)，該環(huán)定位成裝配在聯(lián)接本體的至少ー個端部上，以將所述聯(lián)接本體機(jī)械地連接到管道；以及主密封部，該主密封部形成在聯(lián)接本體的內(nèi)表面上。主密封部包括第一密封部、第二密封部和第三密封部。第一密封部相對于聯(lián)接本體的內(nèi)表面向內(nèi)定位在第一直徑處，第二密封部相對于聯(lián)接本體的內(nèi)表面向內(nèi)定位在第二直徑處，第三密封部相對于聯(lián)接本體的內(nèi)表面向內(nèi)定位在第三直徑處，其中，第一直徑、第二直徑和第三直徑中的至少之一與其他的不同。所述密封部中的每ー個形成齒狀部，用于咬合到管道的表面內(nèi)或者使管道的表面變形。第一密封部可以定位在第二密封部和第三密封部的向內(nèi)處。第一直徑可以比第二直徑和第三直徑大。過渡區(qū)段可以鄰近主密封部定位。過渡區(qū)段為聯(lián)接本體的內(nèi)表面的凹部，并且包括具有第一直徑的第一過渡部分和具有第二直徑的第二過渡部分。具有第一直徑的第一過渡部分鄰近第一密封部定位并且具有比第二過渡部分的第二直徑 大的直徑。當(dāng)在此處被使用吋，術(shù)語“大致”為估計術(shù)語。盡管上面呈現(xiàn)了所要求保護(hù)的示例的各種特征，但應(yīng)當(dāng)理解，可以單獨(dú)地或以任何組合的方式使用這些特征。因此，所要求保護(hù)的示例不限于僅在此處描述的特定示例。另外，應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到所要求保護(hù)的示例的變型和改型。此處描述的示例為示例性的。本公開內(nèi)容可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)計和使用具有與權(quán)利要求中所引用的元件相對應(yīng)的替代性元件的替代性設(shè)計。預(yù)期的范圍因而可以包括與權(quán)利要求的字面語言不同或無實(shí)質(zhì)不同的其他示例。本公開的范圍因此如在所附權(quán)利要求中闡述的那樣被限定。
權(quán)利要求
1.一種用于在酸性環(huán)境中與管道聯(lián)接的配件，包括 聯(lián)接本體，所述聯(lián)接本體具有內(nèi)表面，所述內(nèi)表面在所述聯(lián)接本體的至少一個端部處限定用于將管道接納在其中的孔； 環(huán)，所述環(huán)定位成裝配在所述聯(lián)接本體的所述至少一個端部上，用于將所述聯(lián)接本體機(jī)械地連接到管道； 主密封部,所述主密封部形成在所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面上； 過渡區(qū)段，所述過渡區(qū)段形成為在所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面上的鄰近所述主密封部的凹部，所述過渡區(qū)段包括具有第一直徑的第一部分和具有第二直徑的第二部分，所述第一直徑大于所述第二直徑； 內(nèi)側(cè)密封部，所述內(nèi)側(cè)密封部與所述主密封部和所述聯(lián)接本體的所述至少一個端部向內(nèi)間隔開地形成在所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面上； 外側(cè)密封部，所述外側(cè)密封部與所述聯(lián)接本體的所述至少一個端部向內(nèi)間隔開地并且與所述主密封部向外間隔開地形成在所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面上； 其中，當(dāng)通過力將所述環(huán)裝配在所述聯(lián)接本體的所述至少一個端部上時，所述環(huán)和所述聯(lián)接本體向所述主密封部、所述外側(cè)密封部和所述內(nèi)側(cè)密封部施加聯(lián)接力，以將所述管道以無泄漏的方式連接到所述聯(lián)接本體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配件，其中，所述過渡區(qū)段定位在所述主密封部與所述內(nèi)側(cè)密封部之間，并且所述第一直徑直接鄰近所述主密封部定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配件，其中，所述過渡區(qū)段包括內(nèi)側(cè)過渡區(qū)段和外側(cè)過渡區(qū)段，所述內(nèi)側(cè)過渡區(qū)段鄰近所述主密封部的內(nèi)側(cè)定位，所述外側(cè)過渡區(qū)段鄰近所述主密封部的外側(cè)定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配件，其中，所述主密封部包括至少第一主密封部和第二主密封部，并且鄰近所述至少第一主密封部和第二主密封部的所述內(nèi)側(cè)過渡區(qū)段和所述外側(cè)過渡區(qū)段相對于每個密封部的徑向位置具有大致相同的內(nèi)徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配件，還包括扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈?，所述扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈啃纬稍谒雎?lián)接本體的所述內(nèi)表面上，所述扭轉(zhuǎn)脊?fàn)畈繌乃鐾鈧?cè)密封部向內(nèi)或向外定位；以及周向凸緣，所述周向凸緣定位在所述本體的外部表面上，所述凸緣提供所述環(huán)被推動抵靠的止擋部；其中，所述主密封部、所述內(nèi)側(cè)密封部和所述外側(cè)密封部中的每一個為周向連續(xù)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配件，其中，所述主密封部包括第一主密封部、第二主密封部和第三主密封部，在所述第一主密封部、所述第二主密封部和所述第三主密封部中的每一個之間定位有凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的配件，其中，所述第一主密封部在第一直徑處定位在所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面上，所述第二主密封部在第二直徑處定位在所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面上，所述第三主密封部在第三直徑處定位在所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面上，所述第一直徑、所述第二直徑和所述第三直徑中的至少一個與其他的不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的配件，其中，所述主密封部中的每一個具有梯形面。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配件，其中，所述外側(cè)密封部為雙密封部。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配件，其中，當(dāng)所述環(huán)被向內(nèi)驅(qū)動時，所述環(huán)能夠向內(nèi)移動以依次將所述主密封部、所述外側(cè)密封部和所述內(nèi)側(cè)密封部相對于管道密封。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的配件，其中，當(dāng)所述環(huán)被推動在相應(yīng)的密封部上時，所述外側(cè)密封部、所述內(nèi)側(cè)密封部和所述主密封部中的一個或更多個咬合到管道內(nèi)或者使管道變形。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配件，其中，所述環(huán)為型鍛環(huán)，所述型鍛環(huán)包括壓迫表面，用于依次地將所述外側(cè)密封部、所述主密封部和所述內(nèi)側(cè)密封部相對于管道密封。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的配件，其中，所述型鍛環(huán)具有鄰近所述環(huán)的端部定位的第一區(qū)段和從所述環(huán)的所述端部向內(nèi)定位的第二區(qū)段。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的配件，其中，所述型鍛環(huán)還包括下彎部段。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配件，其中，所述聯(lián)接本體具有第一端部和第二端部，所述第一端部和所述第二端部彼此成鏡像，并且在每一端部處定位有環(huán)。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配件，其中，所述聯(lián)接本體具有用于接納管道的第一端部和用作凸緣的第二端部。
17.一種用于在無焊接的情況下在酸性環(huán)境中與管道聯(lián)接的配件，包括 聯(lián)接本體，所述聯(lián)接本體具有內(nèi)部，所述內(nèi)部限定用于將管道接納在其中的孔；以及 型鍛環(huán)，所述型鍛環(huán)定位成裝配在所述聯(lián)接本體的端部上，以將所述本體機(jī)械地聯(lián)接到管道， 其中，所述環(huán)和所述聯(lián)接本體是由抵抗酸性環(huán)境中的腐蝕的高強(qiáng)度、低合金碳鋼形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的配件，其中，所述高強(qiáng)度、低合金碳鋼為UNS413000等級或者 UNS414000 等級。
19.一種用于在酸性環(huán)境中與管道聯(lián)接的配件，包括 聯(lián)接本體，所述聯(lián)接本體具有內(nèi)表面，所述內(nèi)表面在所述聯(lián)接本體的至少一個端部處限定用于將管道接納在其中的孔； 環(huán)，所述環(huán)定位成裝配在所述聯(lián)接本體的所述至少一個端部上，以將所述聯(lián)接本體機(jī)械地連接到管道； 主密封部，所述主密封部形成在所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面上，所述主密封部包括第一密封部、第二密封部和第三密封部，其中，所述第一密封部相對于所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面向內(nèi)定位在第一直徑處，所述第二密封部相對于所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面向內(nèi)定位在第二直徑處，所述第三密封部相對于所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面向內(nèi)定位在第三直徑處，所述第一直徑、所述第二直徑和所述第三直徑中的至少一個與其他的不同，所述密封部中的每一個形成齒狀部，用于咬合到管道的表面內(nèi)或者使管道的表面變形。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的配件，其中，所述第一密封部從所述第二密封部和所述第三密封部向內(nèi)定位，并且所述第一直徑大于所述第二直徑和所述第三直徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的配件，還包括鄰近所述主密封部定位的過渡區(qū)段，所述過渡區(qū)段為所述聯(lián)接本體的所述內(nèi)表面的凹部并且包括具有第一直徑的第一過渡部分和具有第二直徑的第二過渡部分，其中，具有第一直徑的所述第一過渡部分鄰近所述第一密封部定位并且具有比所述第二過渡部分的所述第二直徑大的直徑。
全文摘要
一種用于在酸性環(huán)境中與管道16聯(lián)接的配件10，包括聯(lián)接本體12；定位成裝配在聯(lián)接本體12的端部42上的環(huán)14；形成在聯(lián)接本體12的內(nèi)表面上的主密封部30；鄰近主密封部30定位的過渡區(qū)段24、26；形成在聯(lián)接本體12的內(nèi)表面上的內(nèi)側(cè)密封部32；以及形成在聯(lián)接本體12的內(nèi)表面上的外側(cè)密封部34。過渡區(qū)段24、26形成為聯(lián)接本體12的內(nèi)表面上的凹部，并且包括具有第一直徑的第一部分和具有第二直徑的第二部分，其中，第一直徑大于第二直徑。當(dāng)通過力將環(huán)14裝配在聯(lián)接本體12的至少一個端部上時，環(huán)14和聯(lián)接本體12向主密封部30、外側(cè)密封部34和內(nèi)側(cè)密封部32施加聯(lián)接力，以將管道16以無泄漏的方式連接到聯(lián)接本體12。配件10由低合金碳鋼材料制成。主密封部30包括第一齒狀部50、第二齒狀部52和第三齒狀部54。
文檔編號F16L21/06GK102822586SQ201180012418
公開日2012年12月12日 申請日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者馬克·約翰·辛德拉爾 申請人:洛克英技術(shù)公司