管狀物品的鍛造熔接的方法和設備以及放熱焊劑混合物和放熱焊劑混合物的制備方法
【專利摘要】一種鍛造熔接方法，該方法包括：將至少兩個用于熔接的部件(1,2)彼此相鄰地放置在一起，部件之間放置有放熱焊劑混合物(8)。加熱該放熱焊劑混合物(8)以引發放熱反應，并且將這兩個部件的接合面(12)按壓在一起。被熔接的部件可以是管狀的，尤其是管道。本發明還提供了用于鍛造熔接方法的設備(20)和用于鍛造熔接方法的放熱焊劑混合物。
【專利說明】管狀物品的鍛造熔接的方法和設備以及放熱焊劑混合物和放熱焊劑混合物的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于鍛造熔接操作的、特別適用于將管鍛造熔接在一起的方法、裝置和放熱混合物的組分。
【背景技術】
[0002]在碳氫化合物(油和氣)回收產業中，管道可以由按照美國石油學會(API)定義的技術指標設計和制造的兩個帶有螺紋的雌雄組合連接。這種類型的連接也被稱為“銷”和“套管”連接。螺旋形的螺紋接縫給予了通過該管段的流體兩個管子的截面處可能泄漏的螺旋路徑。
[0003]出于經濟、環境和安全的原因，泄漏在大多數情況下是不可接受的。為了密封這種潛在泄漏的螺旋路徑，業內普遍的做法是用管道涂料涂覆螺紋。
[0004]然而，單獨使用管道涂料不足以實現流體密封性的密封，某些類型的輔助O型環密封件通常是必需的。輔助O型環密封件通常放置在其中一個套管部分的環形凹部。當銷和套管連接后，輔助密封在銷/套管連接處的相應表面之間變形，以實現良好的密封。輔助密封環可以由聚合材料或金屬材料制成。
[0005]另一種類型的金屬對金屬密封，即所謂的特殊螺紋連接，需要錐形螺紋輪廓以使配對的螺紋形成強化的金屬對金屬的、周向連續的密封。雖然這種類型的連接比其他類型更好，但它在加工時需要相對高的耐受性，同時也更昂貴。
[0006]特殊的和常規的螺紋連接具有比管子的本體(例如在石油鉆井作業中使用的套管)更大的直徑，因此，必須鉆出較大直徑的孔來運行例如套管螺紋管。直徑較大的井鉆起來更慢，因此也會更加昂貴。一般來說，螺紋連接不如鋼套管的強度，因此螺紋連接不能承受與套管(管)本身相同的機械應力。
[0007]由于需要從更深的井中以及從更硬的巖石層和更惡劣的環境中得到碳氫化合物，碳氫化合物回收產業的生產成本正在穩步增加。更深的井需要更多的套管柱(管段襯孔)，因此，螺紋連接通常需要比如果使用平連接(flushconnect1n)鉆直徑更大的孔。另外，更復雜的地質狀況通常意味著更惡劣的鉆井環境以及在運行鉆孔中增加的套管壓力。螺紋連接往往是鉆柱的最薄弱的部分，同時由于螺紋連接承受扭矩應力的能力有限，可以阻止在孔中運行時套管的轉動。
[0008]新的技術(如可膨脹管件)已經被開發，以減少在常規鉆井過程中，深處發生的管子直徑的損失。該技術涉及迫使工具沿管道向下，以擴大直徑，從而允許更多的流量。
[0009]然而，無論是螺紋連接還是特殊連接，在這種類型的應用中均不能很好的工作，因為它們可能會失去密封的完整性，或者甚至在擴展操作中失效。
[0010]另一方面，由于熔接過程中產生的不均勻的微觀結構，傳統的液體熔接技術也存在問題，因為它們可能會產生薄弱點/部分，從而導致在擴展操作過程中失效。為了克服這個問題，提出了鍛造熔接。由于鍛造熔接是一個固態接合過程，它具有在熔接過程中產生更均勻的微觀結構的潛力，因而更適合于膨脹管技術。
[0011]鍛造熔接是一種固態熔接過程，它通過首先加熱兩個連合部分以產生高溫，通常為熔融溫度的50-90%，然后通過使用鍛造力以及隨后的可控的冷卻或焊后熱處理來連接金屬結構。由于該技術具有產生具有更均勻的微觀結構和性能的更高質量的平焊縫的潛力，它已經被用于熔接鋼管材的井套管以及用于近海管道建設，以及用于接合線圈管。
[0012]這種技術在連接API管件中的應用已經被例如Moe的美國專利號為4，566，625、5，721，413和Anderson等人的7，181，821,7, 774，917以及Rudd等人的美國專利申請
【發明者】W·拉德, 衣虎春, J·J·以天 申請人:管式保險絲應用有限公司