Устройство сварки двух труб, способ сварки двух труб (варианты), система измерения "выше-ниже" и центратор совмещения двух свариваемых труб



Устройство сварки двух труб, способ сварки двух труб (варианты), система измерения выше-ниже и центратор совмещения двух свариваемых труб
Устройство сварки двух труб, способ сварки двух труб (варианты), система измерения выше-ниже и центратор совмещения двух свариваемых труб
Устройство сварки двух труб, способ сварки двух труб (варианты), система измерения выше-ниже и центратор совмещения двух свариваемых труб
Устройство сварки двух труб, способ сварки двух труб (варианты), система измерения выше-ниже и центратор совмещения двух свариваемых труб
Устройство сварки двух труб, способ сварки двух труб (варианты), система измерения выше-ниже и центратор совмещения двух свариваемых труб

 

B23K101/06 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2524457:

САЙПЕМ С.П.А. (IT)

Изобретения могут быть использованы для сварки труб при прокладке трубопровода на морском дне. Устройство для сварки двух труб содержит сварочный аппарат и внутренний центратор (20), на котором установлена система измерения "выше-ниже". Упомянутая система содержит лазерный источник (24) и блок (22) камеры, установленные на внутреннем центраторе (20). Измерения (d) "выше-ниже" отражают точность совмещения труб (10а, 10b). Измерения выполняют непосредственно перед сваркой, когда две трубы соединены друг с другом посредством внутреннего центратора (20). Трубы затем сваривают друг с другом, при этом они остаются соединенными в том же положении, а система измерения "выше-ниже" остается внутри труб. Размещение системы измерения "выше-ниже" внутри труб не мешает одновременной работе сварочного аппарата, установленного снаружи свариваемых труб, обеспечивает упрощение процесса сварки труб с одновременным повышением производительности строительства подводных трубопроводов. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству и способам сварки двух труб, системе измерения "выше-ниже", измеряющей взаимное совмещение двух свариваемых друг с другом труб, в частности труб, свариваемых при прокладке трубопровода для транспортировки нефти или газа, а также к центратору совмещения двух свариваемых труб.

Уровень техники

При прокладке нефтепровода обычно возникает необходимость в приварке очередной трубной секции к концу трубопровода. Трубопровод может прокладываться в море. Сварные соединения между соседними трубными секциями, как правило, должны иметь высокое качество и надежность, так как подводные трубопроводы обычно подвергаются воздействию циклической нагрузки в процессе прокладки и после нее, что повышает риск потери прочности соединения из-за усталостной нагрузки. Неточное совмещение торцов труб при выполнении сварного соединения между трубопроводом и трубной секцией влияет на качество полученного сварного шва. Поэтому точная сварка двух торцов труб очень важна. Следовательно, желательно измерять степень неточности совмещения до и после выполнения сварки.

По изложенным причинам с целью улучшения качества сварки между трубами желательно измерять степень несовпадения меду концами труб и предпринимать соответствующие действия в зависимости от выполненных измерений. В предшествующем уровне техники измерение степени несовпадения между концами труб обычно включало подсчет или измерение величины "выше-ниже".

В документе WO 01/70446 раскрыто устройство измерения совмещения свариваемых труб. Устройство устанавливают на внешней поверхности труб. Специалисту в данной области техники понятно, что устройство измерения совмещения труб необходимо сдвигать в сторону, чтобы дать возможность сварочному устройству производить сварку труб. Таким образом, наиболее вероятно после проведения измерения совмещения труб их перемещают на позицию сварки. Следовательно, трубы двигают перед сваркой, что вероятнее всего изменяет их относительное совмещение.

В документе WO 06/112689 также раскрыто устройство измерения совмещения свариваемых труб. В одном из вариантов осуществления трубы удерживают в положении встык посредством трубных манипуляторов, установленных на их наружной поверхности. Трубы соединяют так, чтобы их торцы были слегка разведены с возможностью относительного перемещения труб без трения их торцов друг о друга. В одном из вариантов осуществления внутрь труб вводят измерительное устройство, сканирующее внутреннюю поверхность трубы. После сканирования внутренней поверхности труб их перемещают друг относительно друга для достижения желательного совмещения, при котором концы труб приводят в контакт в состоянии готовности к сварке друг с другом.

Оба приведенных примера из предшествующего уровня техники испытывают проблему, связанную с тем, что сварку выполняют с трубами, которые перемещали из положения, в котором производилось измерение совмещения. Поэтому надежность и возможность использования результатов измерения совмещения ставятся под сомнение. Например, если измерение совмещения выполняют до процесса сварки в условиях, отличающихся от условий, возникающих сразу после сварки, то результаты измерения совмещения могут быть подвержены ошибкам и отличаться от результатов, полученных после сварки.

Настоящее изобретение направлено на уменьшение одной или более вышеупомянутых проблем. Альтернативно или дополнительно настоящее изобретение направлено на создание усовершенствованного способа и устройства измерения совмещения между двумя свариваемыми трубами.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении предложен внутренний центратор, предназначенный для совмещения двух свариваемых друг с другом труб и содержащий систему измерения "выше-ниже", установленную на внутреннем центраторе и приспособленную для проведения измерений "выше-ниже", когда две трубы скреплены друг с другом с помощью внутреннего центратора.

Следовательно, внутренний центратор может быть использован в способе сварки двух труб друг с другом, по которому система измерения "выше-ниже" выполнена с возможностью получения показаний о степени совмещения труб в области стыка при скрепленных друг с другом трубах в точности в том же положении, в котором они будут находиться при выполнении сварки. Можно полагать, что, если трубы связанны друг с другом с удовлетворительным совмещением, то тогда для выполнения сварки отсутствует необходимость в перемещении труб друг относительно друга или относительно сварочного аппарата, внутреннего центратора или системы измерения "выше-ниже". Поэтому условия, в которых производятся измерения "выше-ниже", максимально близки к условиям, в которых выполняется сварка труб. С другой стороны известные в предшествующем уровне техники системы основаны на способах, в которых измерение совмещения выполняют после сварки и возможно выявляют проблемы с совмещением после того, как выполнен сварной шов, что возможно требует повторной сварки. В других известных в предшествующем уровне техники системах используют способы, в которых измерения выполняют в условиях, отличающихся от конечных условий, что потенциально приводит к ошибкам измерения и некорректному определению степени совмещения труб. Предлагаемые в настоящем изобретении варианты осуществления дают возможность проводить измерения "выше-ниже" непосредственно перед сваркой труб в условиях, которые чрезвычайно близки к условиям сварки.

Система измерения "выше-ниже" может быть выполнена в виде бесконтактной измерительной системы, например оптической измерительной системы. Оптическая измерительная система может включать систему камеры. Оптическая измерительная система может включать источник света. Источник света может представлять собой эталонный источник света, установленный с возможностью способствовать в определении системой камеры профиля сварного стыка. Эталонный источник света может быть выполнен, например, с распознаваемой формой или распределением, например в виде плоской полосы света, которая может отражаться от совершенно гладкой поверхности в виде прямой линии. Камера может быть установлена с возможностью регистрации оптического изображения при отражении его от внутренних поверхностей труб. Система измерения "выше-ниже" может содержать камеру, также установленную внутри внутреннего центратора. За счет этого видеокамера может быть защищена от пыли и воздействия высоких температур при выполнении сварки. Камера может быть связанна с одним или более зеркалами для выполнения своих функций с места ее установки внутри внутреннего центратора.

Система измерения "выше-ниже" может быть установлена на средине длины внутреннего центратора.

Система измерения "выше-ниже" может быть выполнена с возможностью производить измерения величины "выше-ниже" в различных точках по окружности труб. Система измерения "выше-ниже" может быть выполнена с возможностью производить измерения величины "выше-ниже" в основном непрерывно по окружности труб. На окружности труб могут выполняться более, чем 100 измерений. Система измерения "выше-ниже" может быть установлена с возможностью перемещения вдоль линии стыка (например, с возможностью поворота вокруг оси труб).

Питание на систему измерения "выше-ниже" может подаваться от локального источника питания. Локальный источник питания может быть связан с внутренним центратором. Внутренний центратор может содержать локальный источник питания, например аккумулятор. Внутренний центратор может дополнительно или альтернативно питаться энергией, поступающей по кабелю. В настоящем изобретении предложен также способ измерения величины "выше-ниже", например, в процессе выполнения способа сварки двух труб друг с другом. Способ может включать шаг скрепления двух труб торец к торцу так, чтобы между ними образовался предназначенный для сварки стык. Способ может включать шаг получения с помощью измерительной системы, помещенной внутри труб, показаний о степени совмещения труб в области стыка, например, при скрепленных друг с другом трубах. Способ может включать шаг сварки друг с другом двух труб при измерительной системе, остающейся внутри труб в области стыка. Предпочтительно шаг скрепления друг с другом двух труб производят до шага получения данных о степени совмещения труб. Предпочтительно шаг получения данных о степени совмещения труб выполняют до (предпочтительно непосредственно перед) шага сварки двух труб друг с другом.

Шаг скрепления может включать завершение подготовительных операций к сварке. Предпочтительно перед выполнением шага получения данных о степени совмещения труб завершают все операции, необходимые для начала сварки. Шаг скрепления двух труб друг с другом может выполняться изнутри труб. Может быть использовано внутреннее устройство крепления.

Две трубы могут быть скреплены торец к торцу, так чтобы один торец касался другого, образуя предназначенный для сварки стык.

Внутреннее устройство крепления может представлять собой внутренний центратор, предлагаемый в одном из частных вариантов выполнения изобретения. Измерительная система может быть системой измерения "выше-ниже". Измерительная система может быть установлена на внутреннем центраторе, предназначенном для скрепления труб друг с другом. Измерительная система может быть системой измерения "выше-ниже", предлагаемой в одном из частных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Шаг получения данных о степени совмещения труб может включать поворот измерительной системы вокруг оси труб.

На шаге сварки измерительная система может быть помещена непосредственно вблизи стыка.

Шаг сварки может включать, по меньшей мере на начальных стадиях процесса сварки, введение газа, например защитного газа, в область сварки. Шаг сварки может быть полностью выполнен из наружного пространства труб. Во время сварки стыка может отсутствовать поддержка шва из внутреннего пространства труб. Может отсутствовать необходимость в использовании медного башмака-подложки или других подобных приспособлений.

Способ может включать шаг электронной обработки данных, поступивших с измерительной системы на шаге получения данных о совмещении труб. На этом шаге обработки накопленные данные могут быть сравнены с опорными данными. В результате выполнения такого шага обработки данных может быть вынесено, предпочтительно автоматически, заключение о том, достаточно ли хорошо совмещены трубы для сварки или нет. Опорные данные могут быть просто таким условием, как определение лежат ли величины "выше-ниже" в допустимом диапазоне пороговых значений. Максимальная величина "выше-ниже" может быть, например, сравнена с единичной пороговой величиной. В таком случае опорные данные могут состоять из или включать одну пороговую величину "выше-ниже". Электронная обработка данных альтернативно может включать вынесение решения о том, укладывается ли среднее значение величин "выше-ниже" в диапазон приемлемых значений. Опорные данные могут включать данные, полученные по результатам предварительных экспериментов, относящихся к получению корреляции между: данными измерения величин "выше-ниже" для различных стыков и возможностью принятия стыка для сварки, например по результатам испытаний усталостными нагрузками, проведенных после сварки. Данные, накопленные при выполнении способа (например, полученные в полевых условиях) могут быть обработаны перед сравнением с такими опорными данными. Полученные данные могут быть, например, нормализованы для получения объективных результатов сравнения с опорными данными.

Трубы могут иметь внутренний диаметр больше чем 100 мм. Трубы могут иметь внутренний диаметр больше чем 150 мм. Трубы могут иметь внутренний диаметр до 600 мм. Трубы могут иметь внутренний диаметр до 1000 мм. Настоящее изобретение особенно применимо для случая сварки труб с внутренним диаметром от 300 мм до 900 мм. В настоящем изобретении предложена также система измерения "выше-ниже", пригодная для использования в качестве системы измерения "выше-ниже", описанной в связи с любым частным вариантом выполнения настоящего изобретения. Предлагаемая в настоящем изобретении система измерения "выше-ниже" может быть использована, например, для переделки внутреннего центратора, известного в предшествующем уровне техники, во внутренний центратор, осуществленный по настоящему изобретению.

Конечно, должно быть понятно, что свойства, описанные в связи с одним частным вариантом осуществления настоящего изобретения, могут быть введены в другие частные варианты осуществления настоящего изобретения. Например, предлагаемый в изобретении способ может включать свойства, описанные в связи с предлагаемым устройством, и, соответственно, наоборот.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение исключительно в качестве примера более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - местный поперечный разрез двух труб, расположенных торец к торцу с изображением измеряемого расстояния "выше-ниже";

на фиг.2 - общий вид предлагаемого в первом варианте осуществления изобретения внутреннего центратора;

на фиг.3 - общий вид известного внутреннего центратора, предназначенного для совмещения двух труб в положении торец к торцу;

на фиг.4 - общий вид системы измерения "выше-ниже" внутреннего центратора с фиг.3; и

на фиг.5 - осевой вид системы измерения "выше-ниже" с фиг.4.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлен частичный разрез двух труб 10а, 10b, расположенных встык. На торцах труб выполнены фаски так, чтобы свариваемое соединение 12 формировалось между торцами труб. Как можно видеть на фиг.1, существует определенное несовпадение между двумя торцами труб 10а, 10b. Внутренняя поверхность 14а одной трубы 10а не совпадает в радиальном направлении с внутренней поверхностью 14b другой трубы 10b на расстояние d. Расстояние d обычно описывают как просто "выше-ниже" или величина "выше-ниже".

Величина "выше-ниже" вдоль окружности внутренней поверхности труб может меняться. В настоящем изобретении величина "выше-ниже" относится к несовпадению в радиальном направлении, если оно существует, точки на внутренней поверхности конца одной трубы с смежной точкой на внутренней поверхности конца соседней трубы. Несовпадение наружных поверхностей труб также может относиться к измерению "выше-ниже", но сами они в рамках настоящего изобретения менее интересны и значимы.

По изложенным причинам с целью улучшения качества сварки между трубами желательно измерять степень несовпадения меду концами труб и предпринимать соответствующие действия в зависимости от выполненных измерений. В предшествующем уровне техники измерение степени несовпадения между концами труб обычно включало подсчет или измерение величины "выше-ниже".

Представленный на фиг.2 вариант осуществления изобретения содержит устройство 20 внутреннего центратора, на котором крепится система измерения "выше-ниже". Система измерения "выше-ниже" включает камеру 22 и лазерный источник 24 света, которые схематически показаны на фиг.2. Известное устройство внутреннего центратора изображено на фиг.3. Устройство внутреннего центратора скреплено со штангой (не показана). Устройство 20 внутреннего центратора снабжено двумя группами нажимных элементов 26 (жимков), расположенных по его окружности, причем одна группа взаимодействует с концом одной трубы, и другая группа взаимодействует с концом другой трубы. Устройство 20 внутреннего центратора закрепляет две трубы (на фиг.3 не показаны) в положении встык с помощью выдвигающихся нажимных узлов 26, так что они движутся в радиальном направлении и взаимодействуют с внутренней поверхностью труб. Сварочный аппарат, установленный на внешней поверхности труб, может затем производить сварку стыка между концами двух труб. В помощь процессу сварки обычно вводят медную подложку 18 (или башмак), и при сварке медная подложка 18 упирается во внутреннюю поверхность стенок труб, являясь опорой для сварного соединения.

Можно видеть, что устройство внутреннего центратора с фиг.2, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, очень схоже с устройством с фиг.3 за исключением того, что устройство внутреннего центратора с фиг.2 содержит систему измерения "выше-ниже"вместо медной подложки. Ясно, что при работе система измерения "выше-ниже" располагается непосредственно вблизи соединения.

На фигурах 4 и 5 система измерения "выше-ниже" показана более подробно в отдельности от устройства 20 внутреннего центратора. На виде сбоку (фиг.5) система измерения "выше-ниже" имеет в общем аркообразную форму и охватывает примерно половину окружности труб. При установке на устройство внутреннего центратора система измерения "выше-ниже"крепится так, чтобы иметь возможность перемещения вдоль стыка (то есть она поворачивается вокруг продольной оси 40 трубы). Для этого система измерения "выше-ниже" содержит двигатель (не показан на фигурах 4 и 5), подключенный к локальному источнику 28 питания, установленному на систему измерения "выше-ниже".

Как было упомянуто выше, система измерения "выше-ниже" содержит блок камеры и лазерный источник 24 света. Блок 22 камеры содержит плату 30 преобразователя изображения, линзу 32 камеры и 4-х мегапиксельную микросхему 34 фоточувствительных точечных датчиков (CMOS APS). При работе свет от лазерного источника 24 света отражается зеркалом 36 так, что он излучается в радиальном направлении. Компоненты 30, 34, входящие в блок камеры, и лазерный источник 24 света получают питание от локального источника 28 питания. За счет введения локального источника питания, например представляющего собой перезаряжаемый аккумулятор, отпадает необходимость в передаче энергии по кабелю, связанному с устройством 20 внутреннего центратора.

Действие системы измерения "выше-ниже" основано на способе оптической триангуляции между полем зрения камеры и линией лазерного излучения, ортогонально направленной на свариваемый стык. Поэтому свет 38 лазера формируется лазерным источником 24 в виде пучка света, расходящегося только в одной плоскости, так чтобы получалась плоская световая плоскость 38, которая отражается зеркалом 36 так, что внутренняя поверхность трубы в области свариваемого стыка облучается узкой полоской света 38 лазера. Полоса света, падающая на внутренние поверхности труб, ориентирована параллельно продольной оси 40 труб. В результате плоского вида излучаемого света любые перепады между концом одной трубы и концом другой трубы выявляются за счет соответствующих изломов полосы света на поверхности труб. Блок камеры воспринимает падающий свет через линзу и, следовательно, получает оптическую индикацию профиля свариваемого стыка. Поле зрения камеры схематически показано на фиг.4 пунктирными линиями 42. При работе система измерения "выше-ниже" перемещается вдоль свариваемого стыка и производит измерения "выше-ниже" через каждые ¼ градуса, что эквивалентно более чем 1000 измерений по окружности. Стык, таким образом, оказывается фактически просканированным лазерным светом и боком камеры. Изображения воспринимаются платой 30 преобразователя и затем передаются через кабель в локальную систему управления сваркой, включающую процессор компьютера. Результаты измерений "выше-ниже" могут быть затем обработаны и проанализированы для получения информации о степени совмещения.

Размещение камеры и лазерного источника света таково, что может быть достигнута абсолютная погрешность измерения, составляющая порядка 0,1 мм и менее (абсолютная погрешность учитывает все изменения параметров и дрейф, связанный, например, с температурой).

Далее описан способ сварки двух труб друг с другом, включающий измерение совмещения труб предлагаемым в первом варианте осуществления устройством 20 внутреннего центратора.

Первый конец трубы принадлежит трубопроводу (имеющему внутренний диаметр приблизительно 600 мм), который в данном варианте осуществления прокладывают по морю и который соответственно следует изменениям морского дна. Второй конец трубы образуется незакрепленной трубной секцией, предназначенной для приварки к концу трубопровода для увеличения его длины. В данном случае трубы представляют собой трубы из стали марки INOX. Концы труб сдвигают друг к другу и совмещают. Оператор поворачивает незакрепленную трубную секцию вокруг ее оси и устанавливает ее так, чтобы концы труб пришли в положение наилучшего совмещения, как можно судить по визуальному контролю, производимому оператором. Устройство 20 внутреннего центратора действует, выдвигая нажимные элементы 26 наружу по радиусу и фиксируя концы труб друг относительно друга, так что они остаются в этом положении. На наружную поверхность труб устанавливают сварочный аппарат и завершают все другие операции по подготовке к сварке, так что сварочный аппарат и трубы оказываются готовыми к выполнению шага сварки. После того как операции подготовки к сварке завершены и трубы готовы к сварке, приводят в действие систему измерения "выше-ниже" для определения степени совмещения. Система измерения "выше-ниже" поворачивается вокруг оси труб, так что она завершает полный оборот по окружности внутренней поверхности труб и выполняет непрерывное сканирование профиля стыка. Данные предаются из системы измерения "выше-ниже" в компьютер локальной системы управления сваркой.

Компьютер обрабатывает полученные данные и выдает выходные данные, отражающие степень совмещения (или несовмещения) между трубами. Шаг обработки данных включает анализ данных, представляющих профиль стыка, принимая во внимание совмещение, показатель отклонения от результатов предшествующих испытаний и калибровку. Показатели отклонения представляют собой вид опорных данных, которые могут быть установлены с учетом определенных инструкций. Таким образом компьютер выдает информацию о степени совмещения, включая отображение того, может ли стык быть сварен, или трубы нужно совместить лучше перед тем, как приступить к сварке. Оператору локальной системы управления сваркой может быть также отображено на дисплейном блоке представление профиля свариваемого стыка, показывающее, как изменяются данные измерения "выше-ниже" по длине стыка.

Если делается заключение, что степень совмещения между трубами неприемлема, то об этом извещается оператор установки, и производятся манипуляции с трубами в попытке улучшить совмещение между ними. Если же полученные данные таковы, что блок управления выносит заключение, что совмещение приемлемо, то немедленно приступают к сварке с использованием устройства внутреннего центратора и, следовательно, системы измерения "выше-ниже", все еще находящейся внутри труб в области стыка. Положение, в котором трубы соединены друг с другом, также остается в общем неизменным.

Следовательно, шаг сварки выполняют без задержки после шага измерения "выше-ниже", так что измерения производят в условиях очень близких к условиям после сварки, что уменьшает вероятность ошибки.

Процесс сварки выполняется очень точно и производится снаружи труб. Корневой шов выполняется очень медленно и точно, так что подложка, медные башмаки или другие подобные средства не требуются. Приведенный выше вариант реализации может быть рассмотрен как способ сварки двух труб друг с другом, включающий следующие шаги: установку двух труб в положение, в котором между концами двух труб образуется свариваемый стык, получение с использованием измерительной системы, помещенной внутри труб, информации о степени совмещения труб в области стыка в то время, как трубы скреплены друг с другом в указанном положении, и сварка друг с другом двух труб в то время, как трубы остаются соединенными в том же указанном положении. Хотя настоящее изобретение описано и проиллюстрировано со ссылкой на частные варианты осуществления, для специалистов в данной области техники должно быть понятно, что в самом изобретении заложена возможность различных изменений, не отраженных в данном описании. Далее исключительно в качестве примера описаны некоторые возможные варианты осуществления. Система измерения "выше-ниже" может быть использована в режиме выдачи рекомендаций, как нужно манипулировать трубами, чтобы достичь лучшего совмещения, если обнаружено, что они не достаточно хорошо совмещены. Компьютер, например, может выдавать выходные данные, отражающие те перемещения, которые нужно сделать, чтобы добиться наилучшего совмещения между трубами.

Система измерения "выше-ниже" может быть использована дополнительно для измерения совмещения труб после сварки для подтверждения того, что совмещение между трубами не нарушилось в процессе сварки.

Внутренний центратор и система измерения "выше-ниже" могут быть использованы при сварке труб как на суше, так и в море. В представленных вариантах осуществления система измерения "выше-ниже" фактически установлена снаружи внутреннего центратора. Можно, конечно, представить себе, что система измерения "выше-ниже" может быть альтернативно установлена на внутреннем центраторе так, что часть ее не будет явно видна снаружи внутреннего центратора. Некоторые части системы измерения "выше-ниже" могут быть введены, например, вовнутрь наружного центратора.

Локальный источник питания, подающий энергию к системе измерения "выше-ниже", не обязательно может представлять собой аккумулятор, но вместо этого может быть локальным источником питания, получающим энергию по кабелю, соединенному с внутренним центратором. В этом случае локальный источник питания может менять и (или) преобразовывать энергию, получаемую по кабелю, в энергию, пригодную для использования в системе измерения "выше-ниже".

Хотя представленная система измерения "выше-ниже" имеет в общем аркообразную форму на виде сбоку, должно быть понятно, что возможны другие формы системы измерения "выше-ниже", особенно если компоненты этой системы меньше по размеру, чем показанные.

Для получения и обработки данных с системы измерения "выше-ниже" может быть использован выделенный компьютер.

Описанные варианты реализации могут быть, конечно, использованы при сварке труб из различных материалов, таких как, например, армированные трубы или трубы из коррозионно-стойких сплавов.

Для получения показателей отклонения могут быть использованы опорные данные, полученные по результатам многочисленных, проведенных ранее экспериментов. Эти эксперименты могут включать, например, измерения совмещения стыков с помощью измерительной стистемы "выше-ниже" и результаты усталостных испытаний сварных стыков на надежность выполненного таким образом сварного шва. Из таких экспериментов может быть получена корреляция между результатами измерения "выше-ниже" и надежностью (годностью) сварного соединения, которая может быть затем использована в полевых условиях для определения надежности (приемлемости) совмещения труб по данным измерения "выше-ниже".

Свет лазера и блок камеры системы измерения "выше-ниже" могут иметь вид, аналогичный тому, что использован в документе WO 2006/112689. В системе измерения "выше-ниже" для проведения измерений могут быть использованы средства, отличные от света лазера и блока камеры. Источником света может быть, например, некогерентный, но остро сфокусированный источник света. Блок камеры может быть способным отображать геометрию сварного соединения без необходимости в использовании какого-нибудь опорного источника света. В качестве альтернативы может быть применена, например, механическая контактная измерительная система.

Если в предшествующем описании упомянуты сущности или элементы, имеющие известные, очевидные или предсказуемые эквиваленты, такие эквиваленты введены как отдельно оговоренные. Для определения действительного объема настоящего изобретения следует обращаться к формуле изобретения, которая должна быть составлена так, чтобы охватывать любые такие эквиваленты. Читателю должно быть понятно, что сущности или признаки изобретения, описанные как предпочтительные, имеющие преимущества, подходящие и т.п., являются опционными и не ограничивают объем по независимым пунктам формулы. Кроме того, нужно понимать, что такие опционные сущности или признаки, хотя и дающие преимущество в некоторых вариантах реализации изобретения, могут быть нежелательными и поэтому отсутствовать в других вариантах реализации.

1. Устройство для сварки двух труб в море при укладке трубопровода на морском дне, содержащее сварочный аппарат и систему измерения "выше-ниже", выполненную с возможностью проведения измерений "выше-ниже" при соединении двух труб друг с другом, отличающееся тем, что оно содержит расположенный внутри труб внутренний центратор для совмещения двух свариваемых труб, а система измерения "выше-ниже" установлена на внутреннем центраторе.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система измерения "выше-ниже" представляет собой оптическую измерительную систему.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что система измерения "выше-ниже" установлена с возможностью поворота вокруг оси труб.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что система измерения "выше-ниже" содержит камеру, установленную внутри центратора.

5. Способ сварки двух труб в море при укладке трубопровода на морском дне, включающий соединение двух труб в положении, образующем между ними стык для сварки, соединение труб в указанном положении с получением показаний степени совмещения труб в зоне стыка и сварку указанных двух труб, остающихся соединенными друг с другом в указанном положении, отличающийся тем, что сварку осуществляют с использованием устройства по любому из пп.1-4.

6. Способ сварки двух труб в море при укладке трубопровода на морском дне, включающий соединение двух труб торец к торцу с образованием между ними стыка для сварки, получение показания степени совмещения труб в зоне стыка при соединенных друг с другом трубах посредством измерительной системы, отличающийся тем, что упомянутую измерительную систему располагают внутри труб, а сварку труб друг с другом производят с оставлением измерительной системы внутри труб в области сварного стыка.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что до получения показаний степени совмещения труб завершают все операции, необходимые для сварки труб.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что при получении показаний степени совмещения труб измерительную систему поворачивают вокруг оси труб.

9. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что соединение труб осуществляют посредством системы внутреннего центрирования.

10. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что соединение труб осуществляют скреплением труб торец к торцу с касанием одного торца другого с возможностью образования между ними стыка для сварки.

11. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что сварку труб друг с другом осуществляют полностью с внешней стороны труб.

12. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что сварку труб друг с другом осуществляют по линии сварного стыка без поддержки труб изнутри.

13. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что осуществляют электронную обработку данных, поступающих с упомянутой измерительной системы при получении показаний совмещения труб, причем при обработке данных их сравнивают с опорными данными и автоматически выносят заключение о достаточности совмещения труб для выполнения сварки.

14. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что в качестве упомянутой измерительной системы используют систему измерения "выше-ниже", а получение показаний о степени совмещения труб проводят путем измерений "выше-ниже".

15. Система измерения "выше-ниже", отличающаяся тем, что она приспособлена для выполнения измерений "выше-ниже" в устройстве по любому из пп. 1-4 или в способе по п.14.

16. Внутренний центратор устройства для сварки двух труб, отличающийся тем, что он приспособлен для использования в устройстве по любому из пп.1-4.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности и может найти применение при изготовлении оборудования для переработки нефти, в частности при сборке крупноразмерных металлических резервуаров типа сепараторов, отстойников, емкостей для хранения и подготовки нефти.

Изобретение относится к сварке, а именно к оборудованию для сварки трением с перемешиванием. .

Изобретение относится к способам и устройствам для выравнивания неповоротных и поворотных кромок, при сварке стыков труб, и может быть использовано во внутреннем центраторе, при строительстве трубопроводов.

Изобретение относится к устройству для сборки под сварку кольцевых стыков емкостей и может найти применение в машиностроении, судостроении, в космической и авиационной промышленности.

Изобретение относится к области механической правки торцов труб при центрировании сварного стыка перед сваркой при строительстве и ремонте трубопроводов и трубных узлов.
Изобретение может быть использовано при производстве свинцовых аккумуляторов. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: моноэтаноламин 1,0-6,0; 40%-ная бромистоводородная кислота 10,0-20,0; изобутиловый спирт 20,0-30,0; изопропиловый спирт 40,0-60,0; ортофосфорная кислота 1,0-5,0.

Изобретение может быть использовано при соединении деталей из титана и стали путем диффузионной сварки, в частности, для получения турбинных валов для газотурбинных двигателей.

Изобретение может быть использовано при изготовлении трубы с двойными стенками, предназначенной, например, для парогенератора реактора на быстрых нейтронах. Труба с двойными стенками включает множество формирующих ее элементов, каждый из которых имеет внутреннюю трубу и внешнюю трубу.

Изобретение может быть использовано при изготовлении металлокерамических узлов пайкой, например, керамической и титановой трубок. Подготавливают сборку керамической и титановой деталей с размещенным между ними алюминиевым припоем.
Способ может быть использован для пайки изделий разной сложности, в том числе тонкостенных, из стали и/или из материалов на основе меди или медных сплавов. На паяемую поверхность наносят покрытие из гальванического никеля толщиной 21-30 мкм.

Изобретение может быть использовано для изготовления многослойных металлических панелей в авиакосмическом машиностроении. Осуществляют сборку пакета путем локального соединения листов заполнителя и размещения их между обшивками.

Изобретение может быть использовано для получения трубы методом электрического сопротивления. Перемещаемую металлическую полосу сгибают формующими роликами до получения цилиндрической формы так, что оба ее конца в направлении ширины металлической полосы обращены друг к другу.

Способ может быть использован при соединении контактной сваркой оплавлением железнодорожных стальных рельсов, в частности из заэвтектоидной рельсовой стали с высоким содержанием углерода.

Изобретение относится к способу и машине комбинированной дуговой сварки. Изобретение позволяет достигнуть предотвращение ухудшения ударной вязкости зоны термического влияния за счет поддержания плотности тока газоэлектрической сварки металлическим электродом и дуговой сварки под флюсом в пределах соответствующего диапазона во время сварки стального листа.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению труб из технически чистого титана с радиальной структурой. Для получения трубы из технически чистого титана с радиальной текстурой изготавливают заготовки в виде колец, деформируют с уменьшением толщины их стенок и увеличением их диаметра, а затем сваривают торцами встык с получением трубы.

Изобретение относится к области термомеханической обработки сварных соединений, например сварных стыков рельсов, и может быть использовано на железнодорожном транспорте. Техническим результатом является повышение твердости и коррозионной стойкости сварных стыков рельсов за счет его упрочнения. Технический результат достигается тем, что осуществляют нагрев всего сечения рельса в зоне сварного шва до 850-900°С, затем принудительно охлаждают потоком воздуха головку рельса в зоне сварного стыка, а шейку и подошву рельса - естественным путем на воздухе, при этом головку рельса в зоне сварного стыка охлаждают до температуры начала мартенситного превращения Мн°С, а в диапазоне температур Мн-Ткомн°С производят упрочнение дробью диаметром 0,8-1,5 мм. 1 табл., 1 ил.
Наверх