[发明专利]施加轴向应力的焊缝测试方法和设备

说明书

本申请是申请日为2005年12月30日、申请号为200580045465.8、发明名称为“施加轴向应力的焊缝测试方法和设备”的发明专利申请的分案申请。

交叉参考共同未决的申请

本申请要求两个优先权，分别是2004年12月30日申请的美国申请60/640,093号和2005年3月22日申请的美国申请60/663,871号，这两篇申请的全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及用于在管道、容器等上测试焊缝的方法及设备，尤其是在压力测试中对焊缝施加轴向或纵向应力的方法及设备。

背景技术

现有技术描述

在化工厂或石油化工厂等中，经常需要从一个地方向另一个地方输送流体材料(例如液体)。这类材料的输送工具一般包括诸如管道或管子、贮存容器或反应容器等设备，它们通常都是用金属制造的。输送设备的各单独部件的连接通常通过将所需部件焊接到一起而实现。例如，连接两个相邻管子时，通常的做法是，在每一端设置法兰，其可焊接到各相应端，然后栓接到一起形成密封。这样的法兰可以设置在储罐和其他类似容器上，以便可以将这种容器连接到管子或其他容器上。作为选择，长管道或其他设备间的连接可以是直接焊接到一起(例如对焊)形成密封。另外，应当理解，每一个焊接接头或焊接部分必须形成完全密封才能防止泄漏所运送的材料。尤其处理潜在危险材料(如易燃或有毒液体)时更是如此。

安全起见，往往需要定期测试用于连接不同设备部件(例如管子、管道、容器和法兰等)的焊缝的完整性。

现有技术提供了多种工具来实施管道上的焊缝完整性测试。例如，美国专利6,131,441和5,844,127(公开的全部内容在此引入作为参考)公开了焊缝测试工具，其分隔出管子的特定管段(该管段包括焊缝)并使该管段处于由工具和管子内表面限定的受限环形空间内的高压流体中。环形空间内的流体压力处于监控之下，哪个地方的压力降低就表明此处焊缝有渗漏。

美国专利6,463,791(全部公开内容在此引入作为参考)公开了一种测试用于固定喷嘴的焊缝的设备。如该引用文件的图1所示，此设备包括：第一密封板，位于(例如)容器的内表面上；第二密封板，固定于喷嘴的外法兰部分。以此方式，将喷嘴容积密封且将加压流体引入其中。一旦充满该容积，则如上所述地监测压力并检测任一泄漏。该设备提供了一种精确、有效的测试喷嘴上的焊缝的装置，但该设备的尺寸和重量使其不便于应用在大喷嘴上。

另外，共同未决的申请60/640,093号(全部公开内容在此引入作为参考)提供了一种工具用来测试将喷嘴连接到容器上的焊缝的完整性的工具。

尽管以上引用文件提供了测试焊缝的有效工具，但它们都设计为基本是对焊缝施加径向力。另外，需要对焊缝施加进一步的应力以提供一种“最坏情况”，以便能够在极限条件下测试这样的焊缝。

发明内容

一方面，本发明大致提供一种测试管子上的焊缝完整性的方法，其中，在焊缝测试过程中施加轴向力。

另一方面，本发明总体上提供一种用于在管道上实施焊缝完整性测试的组件，其中，该组件包括设置在焊缝的各相对侧的至少一对支撑件，一个或多个施力装置设置在所述支撑件之间并且可在其间操作而在焊缝上产生轴向应力。所述支撑件中的一个或多个可包括绕所测试的管子圆周延伸的夹具。

另一方面，本发明提供一种装在管子上的圆周夹具，其中，使用液压冲头或电磁铁以摩擦接合管子的外表面。

因此，一方面，本发明提供一种在一段长度的管子上测试焊缝完整性的方法，包括对焊缝施加轴向压力以及在焊缝上实施完整性测试。

另一方面，本发明提供一种用于测试管道焊缝完整性的装置，包括：

——至少两个支撑件，其锚固于管子并绕管子沿圆周方向延伸，所述支撑件沿管子轴向地间隔并定位于焊缝的各相对侧上，所述支撑件固定于管子，从而防止其沿管子轴向运动；

——至少一个轴向力施力装置，其位于所述支撑件之间，所述装置适于沿大体平行于管子纵向轴线的方向对所述支撑件施加轴向力。

——焊缝测试设备，用于在焊缝上实施压力测试。

另一方面，本发明提供一种用于固定在管子外径上的圆周夹具，包括：

——总体上为环形形状的挡圈，其具有外径和内径并适于绕管子圆周设置；

——设置在所述挡圈内的多个液压冲头，所述冲头具有致动缸，所述致动缸能够沿朝向所述挡圈中心的方向径向延伸；

——其中，所述冲头大体等距地间隔，当所述冲头致动时，所述缸对管子的外表面施加大体相等的力。