專利名稱：隔離和試驗一個管段的裝置的制作方法
背景技術：
在制造流體流動系統時，無論該系統是用于傳輸石化類的液體、或是天然氣那樣的氣體、甚至是谷類加工工業中常用的懸浮顆粒的液體，采用管道或管子是很平常而夠用的。從制造的角度看，這些管子僅可制成有限的長度，因此，必須將這些管子或彎頭連在一起，從而做成管道式流體傳輸裝置。這是通過將管子的對接端焊在一起、或焊到彎頭等上、或將管端焊接到一對接法蘭上、再將相鄰的兩個對接法蘭以公知的方式連在一起來做到的，連接方式可采用螺栓穿過每個對接法蘭的每個相鄰的環形部分。通常，這些法蘭共同采用墊片作為密封件。
為了確定焊接處是否有漏泄，越來越多的人要求進行焊接處的試驗。特別在石化工業上，現在要求從任何焊接處或法蘭/法蘭對接面上揮發或逸出的流體量能減少到可允許的限度，現在在每個法蘭/法蘭對接面或焊接面上為每年2升～每年2.25升。當人們考慮在一個石化廠中會有數千個這樣的焊接處或對接法蘭時，對它們的每一個進行試驗的任務就是很繁重而費錢的。
發明概述我們已經想到用以試驗管子的簡化的試驗插件，管子的內徑約為1/2英寸(1.75cm)，可按需要作較大的改型，如管直徑可達6～10英尺(300cm)或更大。
本發明的目的是提供一種簡化的、由一、二個工人操作的試驗插件，它組裝在待試驗的管子直徑內，并在其中臨時密封，從而產生試驗步驟，試驗圓管段和試驗插件之間的整體性；圓管段通常包括焊接面、法蘭對接面或其它面，以此確定該區是否漏泄，如果不漏，則進行下一步工作。
本發明提供了一種試驗具有內徑的管段內部整體性的試驗插件組件，該組件包括a)一個管狀體，它具有相對面對環形面并在其外周上確定一凹口，b)一對止擋，c)一對彈性環形件，它們宜于分別同軸地并放在每個止擋和環形面之間，d)一個裝置，它將止擋分別推向彈性管狀體、從而在它們之間摩擦嚙合并密封止擋、相鄰環形面和管段內徑，e)一個將組件聯通到由上述凹口、環形件、和管子內徑確定的增壓室的裝置，由此可確定管段的整體性。特別是，推進裝置(d)是延伸在上述止擋之間的桿，最好一個止擋與軸形成整體，桿的相對端具有螺紋，從而提供在相鄰的環形面和止擋之間對彈性環形件的推進裝置，從而密封管的直徑，以確定一增壓室。在一個實施例中，聯通裝置(e)從其螺紋端穿過該桿，并提供聯通到管狀體的凹口的聯通裝置，該凹口最好是周向的管形凹口或溝道。
在另一實施例中，可具有一對聯通到管狀體確定的周向凹口的聯通裝置，推進裝置可以是多根軸向的、并周向安置的螺栓，在此情況下，止擋可以是一個環。為了減小重量，管狀體可以是鋁制的，其中外管狀凹口可用圓鋁棒加工而成，止擋可用鋼或鋁棒或方棒制成。
在上述實施例中，靜壓試驗介質是流體類液體、最好是水，水在插件密封嚙合后送入插件，并與由插件和管內徑限定的試驗增壓室(增壓室由選定管子空間中的內徑確定)聯通，試驗介質通過管道流入試驗增壓室，然后再增壓，從而試驗與靜壓填充的試驗增壓室聯通的管段的整體性。
在上述例子的改型中，“試驗插件”還是一隔離探測插件，亦即使管子空間與一個區域或連接面隔離，同時允許在將試驗或進行焊接的管子對接處的試驗隔離探測插件的另一側管空間進行探測，這些將試驗的對接處包括某些管對管的焊接面、管與法蘭的對接面或其它類似的對接面。
在其廣泛的應用中，本發明提供了一種試驗具有內壁的管段的整體性的方法，該內壁確定具有內孔徑的內孔，該方法包括下列步驟(a)選擇一個外徑小于內孔徑的彈性環形件，外徑小于內孔徑的兩個止擋中至少一個是一個盤，(b)在內孔中將止擋放置在彈性環形件的相對側，(c)將止擋移到相互靠近，以對其間的彈性件加壓，使它們與管內壁密封嚙合，(d)將流體送入內孔、貼靠止擋，以試驗管段的內部整體性。在一個特別的優選實施例中，試驗方法包括下列步驟(a)選擇一管狀體，它具有內管徑和外管徑，該外管徑小于內孔徑，該本體具有小于其外管徑的外周向凹口，兩個彈性件，每個分別具有的外徑大于外管徑，其內徑小于外管徑，兩個止擋，每個外徑小于內孔徑，(b)將彈性環形件放在管狀體的相對端上，(c)然后移動止擋，使它們相互靠近，壓迫彈性件，使它們在環形件和內壁中形成密封嚙合，從而在外周凹口、相鄰聯通的管段的內壁和環形彈性件之間形成一管狀空間，(d)使流體通過管狀空間，以試驗與其聯通的管段的內部整體性。可選擇一個或兩個環狀止擋，如果是一個，相對的止擋是一個具有前后面的盤，在直徑相當大時，該盤式止擋可支撐在它的相對面上。
附圖描述下面將參照附圖以示例方式來描述本發明。
圖1是先有技術的試驗插件的組件透視圖，它尤其適用于直徑達3.5″(8.9cm)的管子，圖2是圖1插件主要應用的剖視圖，該插件插入對接法蘭管/焊接內表面，以試驗其整體性，圖2A與圖2一樣，表示處于密封位置的插件接頭，圖2B是圖2和2A的正交剖面圖，它進一步表示試驗情況，圖3是沿圖2的III-III線的剖視圖，圖4是管狀插件的另一實施例的部分軸向剖視圖，它具有通風道，尤其適用于直徑高達8″(20.3cm)的管子，圖5是表示試驗管子法蘭焊接內表面的整體性的試驗程序的部分剖視圖，圖6是試驗插件的第三個實施例的端部平面視圖，它可使中部的腔穿過插件，并尤其適用于試管的內徑為8″(20.3cm)或更大的管子，
圖7是沿圖6的VII-VII線的軸向剖視圖，圖8是試驗插件的另一實施例的徑向剖視圖，其中一個環狀中心體幾乎占據整個插件的內徑，因此它是一個盤形，同時提供了一個孔，該孔連通到一個通道，用以對內管空間加壓和監視，相對的止擋也是一個環，圖8A是圖8的法蘭/焊接管的內表面的剖視圖，但它示出給焊接處退火的步驟，試驗插件以假想線示出，圖8B是圖8的細節剖視圖，圖9是圖8試驗插件實施例的沿圖10的IX-IX線的徑向剖視圖，其中盤狀止擋上沒有孔，它由一支架結構支撐，尤其適用于直徑為54″(137.2cm)或更大內徑的大內徑管子。
圖10是圖9試驗插件安裝后的端部平面視圖，圖11是單根螺栓工具的剖視圖，圖12是多根螺栓工具的側視圖，圖13a是液壓靜態水管中多根螺栓工具的剖視圖，圖13b是液壓動態水管中的多根螺栓工具的剖視圖，圖14a是多根螺栓工具的側視圖，圖14b表示圖14a的一部分，圖14c是圖14a部分的前視圖，圖14d是圖14a部分的后視圖。
參見圖1和2，通常表示為10的先有技術的試驗插件適用于試驗如法蘭(31)-焊接處(30)管子(32)的對接面那樣的焊接的不連續處的完整性。法蘭(31)通常是一標準的對接法蘭，正如下面將看出的，管子或管道(32)的直徑通常大到約18″(45.7cm)。焊接的不連續處(30)是將法蘭(31)固定到管子(32)端部的焊點，下一根管子的相應的法蘭可以螺接到并置的每個法蘭(31)的環形表面(33)上。起初檢查焊接處(30)的整體性，看是否有不可見的裂縫或小孔，這些裂縫或小孔在用于石油化學環境中可能使流體從管道(32)漏出。同樣作為與其它管子不連續處的螺接的法蘭對接面也要進行試驗。
在該第一個實施例中，插件(10)包括一根圓柱形軸(11)，它的一端具有螺桿(12)，另一端是一整體的止擋、插件或盤(13)，它們形成整體的軸構件(14)，盤(13)具有朝內傾斜或截錐式的周向表面(13′)，如圖所示。軸(11)確定一內孔(15)，該孔與錐形的出口或遠端(16)聯通，在試驗時，該遠端(16)起到將孔連到水壓源上的連接件的作用，水壓源起到壓力介質的作用，這一點下面將說明。孔(15)如圖2中的虛線和圖2B的剖面所示沿軸(11)的縱軸大約在其中部延伸，并與徑向通道(17)聯通，通道(17)聯通到軸(11)的外側徑向表面，參見圖2B。
軸(11)宜穿過一個管狀體，有時稱為管(20)，該管具有內孔(21)，內孔(21)的尺寸比軸(11)的外徑要大，并具有如圖1和2所示的至少一個徑向孔，在圖1和2中兩個徑向相對的通道(22)聯通在臺階形的管凹口(23)之間，凹口(23)位于具有孔(21)的管(20)的外周中部。管(20)的相對的端部是整體徑向突出的盤(24)和(25)，它們的相應的截錐形的管表面(24′)和(25′)從其中部向內、向周邊傾斜。
為了形成剛性的插件(10)，提供一內孔大于螺桿(12)的外徑的管(26)，從而使螺桿穿過該內孔；該管具有反向傾斜的管形錐表面的對接面(26′)，它的外表面最好與孔的縱軸正交，在該外表面與管的內孔之間的交接處還具有直徑稍大的臺階形的孔，該孔確定一通道環(26R)，該環接納一個較小的彈性圈(R3)，這一點下面將說明。對應的表面(26′)是一個反向傾斜的管錐表面，它也可是如圖2、2A和2B所示的截錐形的。
管套(27)形的第二個止擋具有的內孔尺寸做成可接納螺紋軸，它與螺母(28)區配，螺母(28)宜螺接在軸上，將上述插件的所有構件壓成一個整體。為了在并置的傾斜表面(13′)和(24′)之間提供環狀密封，提供了一個彈性的環形圈(R1)，同樣地還有一彈性的環形圈(R2)放置在截錐形管表面(25′)和(26′)之間，一個彈性的環狀密封件(R3)座落在環形的環(26R)中。環形環的內徑尺寸做成摩擦嚙合軸(11)的外徑，從而產生如下面說明的密封配合。
為了將組裝后的插件(10)插入管子對接面內，從而試驗該對接處(30)的內徑的整體性，現參見圖2，將自由狀態的組裝后的插件放入管法蘭中，使對接處(30)占據由環狀凹口(23)限定的區域或與該區域聯通。如圖2A所示擰緊螺母(28)，相應的管狀斜面(13′)和(24′)被迫貼近，同樣斜面(25′)和(26′)也貼近，相應地迫使環形圈(R1)和(R2)朝向相應箭頭(Ra)的方向。同時，箭頭(F)方向的流體流過孔15、相對安置的徑向通道(17)，將水聯通到圖2B所示的前軸區(40)，水從管(20)的徑向通道(22)流出，從而流到管法蘭內徑中的、由插件(10)限定的管狀空間中。在起初排除空間或增壓區(5)內的空氣期間，螺母(8)在箭頭(50)的方向轉動來密封空間(5)的同時，一些流體會按箭頭(60)的方向流出。環形圈(R3)隔離了內孔(21)和軸(11)外徑之間的管狀空間，從而產生水密封環境。
再加大水壓以增加空間(5)內的水壓。空間(5)中的水壓可由圖中未示的水靜壓裝置測出，同時觀察焊接處(30)的外側，看看是否有漏泄出現。
在圖4和5的實施例中，由于試驗插件的直徑比圖1～3的要大9cm，因此對工人來說操作起來比較苯重，但這種插件特別適用于內徑高達125cm的管子，它同樣具有一根軸(41)，其一端具有一個端部止擋或盤(42)、另一端是螺紋部分(43)，軸和盤確定了一個中心孔(44)。盤(42)在(45)處焊接一個環形端盤板(46)，它的內區(46′)是一個傾斜的環，用以接納“O”形圈(R1)。還提供一個具有傾斜面(47′)的相對的環形端盤(47)，用以接納環形圈(R2)，盤(47)還具有通孔(48)，它允許靜壓流體通過通道(50)穿過。插件(40)包括管狀體(60)，它確定了接納軸(41)的內孔(61)和外周凹口(62)，該外周凹口(62)包括水靜壓注入通道(63)，該通道(63)與圖示的試驗管路(50)聯通。管路(50)具有帶螺紋的軟管(51)，它的遠端螺接并密封配合到相應的螺紋件(T)上，螺紋件(T)由孔(63)的外部件確定，使流體通道穿過盤(47)，并與凹口(62)聯通。孔(44)起到一通風通道的作用，在插件(40)插入由四周的焊點(30)包圍的法蘭管、插件放置成與管密封接觸時，可使內管(32)通風，如圖5所示。將第二個試驗管道(65)裝到如圖所示的插件(40)的右側來進行試驗，可能是有利的。在插入和取出插件(40)時，如果需要的話，用作管(33)內部通風的同樣的孔(44)可接納第二管路，用試驗管路(65)來試驗管(32)的內部。
如果要試驗由插件(40)、內管(32)法蘭(31)和周向焊接處(30)所包圍的空間(S)，帶螺紋的軟管(51)最好放置在孔(44)的垂直上方，試驗管路(50)包括與輪管聯通的靜壓表(P)，一個具有開關(V1)的排氣閥(V)，和一個具有相應開關(H1)的靜壓流體控制閥(H)。通過打開(H1)和關閉(V1)使水周期性地通過閥(H)進入空間(S)，空間(S)內的空氣排放是通過反轉閥的位置(H1)和(V1)使空氣按箭頭所示排出閥(V)。在空間(S)充滿水以前一直出現這個循環，然后對水加壓，用壓力表(P)示出周向焊接點(30)處的壓力，從而試驗它的整體性。
參見圖6和7，它們關于第三個實施例，它同樣包括一個管狀插件(80)，插件(80)包括對稱的環形端部止擋或板(81)和具有外周凹槽(83)的管(82)。環形板(81)和管(82)分別如圖所示在(81′)和(82′)處傾斜，從而在它們之間接納“O”形圈(R1)和(R2)。每個環形盤(81)具有多個沿其周向安置的通孔(84)，從而允許螺釘螺帽裝置穿過，如圖所示的螺釘螺帽裝置(85)包括一個螺釘頭(86)，它在(89)處可焊接到一個環形盤(81)的外表面上，螺釘(85)的相對端具有螺桿部分(86)，它可接納一螺母(87)，螺母下方有一墊片(88)。管(82)可具有合適的直徑，接納該盤(81)的內管(32)的直徑可以要求超過8″(20.3cm)。
管(82)確定了一個注入和加壓通道(90)，該通道通過管(82)連到環形凹槽(83)外側的排氣通道(90′)的徑向相對處。該插件(80)可插入直徑超過8″(20.3cm)的大直徑管中，安裝成迫使“O”形圈(R1)和(R2)貼靠要試驗的管法蘭交接處的內徑上。將液體介質通入由凹槽(83)和管法蘭對接處的內壁確定的空間(S)中，同時使空氣排出徑向安置的排氣通道(90″)，以同樣的方式來進行接頭試驗。
由于管形插件(80)很重，尤其是當它是由鋼、鋼合金、如不銹鋼制成時，每個環形板(81)具有四個徑向成對的調節頭(95)，調節頭包括具有螺孔(97)的凸頭(96)，用以接納穿過它的螺釘(98)，螺釘的遠端宜通過轉動而貼靠管(32)的內部直徑，從而使插件(80)與管(32)同軸。然后用鎖緊螺母來鎖緊每根螺釘(98)，如圖7的點劃線所示，使它們貼靠要試驗的管(32)的內徑。此后，轉動法蘭螺母(87)，在“O”形圈(R1)和(R2)上加壓，使它們密封地貼靠在管子法蘭接頭的內壁上，從而密封管狀空間(S)。再如上所述在空間(S)注入壓力并以上述方法排氣。為了減小重量，可以很方便地采用鋁來制造管狀體(20)，(60)，(82)，在某些應用中，甚至止擋(13)，(26)，(46)，(47)，(48)都可用合適的鋁塊制造，然而在某些應用中，尤其是在某些工業中，為了符合健康標準，必須整個插件都用不銹鋼制成。
現參見圖8、8A和8B所示的另一實施例，試驗插件(190)起到隔離和管空間監視插件的作用，它具有環形止擋法蘭(81)和盤形的相對的環形法蘭(181)，該盤形法蘭(181)確定一個中心孔(182)，通過該孔與監視通道(65′)聯通，并進入管(32)的內管空間(PS)，伸到法蘭(181)的左邊，該左邊可認為是本設備要求的流體輸送管道的縱向連續的管空間，點劃線(31)所示的法蘭固定到管(32)的端部。特別是在管空間(PS)是石油化工廠的管子的一部分的情況下，首先必須排放出殘留在管空間(PS)并深入管空間(PS)內壁的氣態碳氫化合物。在焊接這種管空間(PS)時，現有的安全標準要求首先清潔管空間(SP)的壁，這是一項花費很大的工作。采用隔離試驗插件(190)，這就不必要了。
該試驗插件(190)具有兩個“O”形圈(R1)和(R2)，它們分別壓靠止擋(81)和管(82)、盤(181)和管(82)的另一端，“O”形圈被推到貼靠管壁，確定一個空間(S)。通過管道(90)將冷水引入空間(5)，再從管道(90′)流出。當采用冷水時，插件(190)左側的管子的溫度使管子保持在使管空間(PS)中殘留的碳氫化合物不會燃燒的溫度上，可以從右到左推入一個氣體監視器或其它溫度敏感裝置，試驗管路(651)穿過管道(182)進入管空間(PS)，在焊接接點(30)時來進行監視。
焊接后，再將如圖中點劃線所示的，類似于(190)的插件(290)放在管(32)的內側表面上，通過將流體壓力加到由“0”形圈(R1)和(R2)、管(82)、管(32)接頭的內徑、焊接點(30)和法蘭(31)確定的空間(S290)來試驗焊接點(30)的完整性。整個試驗期間，另一隔離試驗插件(190)可留在原位，在某些情況下，一旦確保了焊接點(30)的完整性，還必須對焊接點(30)進行應力釋放。這是通過在焊接點(30)上加上一個環形應力釋放加熱器(500)來做到的，該加熱器具有一外套絕緣件(505)。管和法蘭的焊接處(30、31、32)在水仍然在插件(190)的通道(90)流入并從通道(90′)流出的情況下加熱到回火溫度，仍保持充水區(S)附近的冷卻并保持管子左邊的冷卻溫度、尤其是管空間(PS)的冷卻。已經發現止擋(81)或止擋(81)和盤形止擋(181)之間的插件寬度最好約為6″(15.2cm)，為安全起見，插件(190)離焊接點(30)的位置至少約2′(0.6m)。在石油化工的應用中，實際上起通風和監視管空間(PS)的導管(651)的遠端是敞開端，它離插件(190)實際位置至少應35′(10.7m)或更遠一些。流過管道(90)(S)(90′)的冷水的正壓力應約為100Psig(6.8atm)。
按如下順序放置圖8和8A中的法蘭(31)。排空管(32)和管空間(PS)的所有碳氫化合物液體，將插件(190)以上述方式放入，然后通過使水從管道(90)流入并從管道(90′)流出使水流入環形空間(S)。監視管或管子(65′)至少伸出離插件(190)35英尺(10.7m)，監視管空間(PS)內的溫度和揮發物(圖中未示監視裝置)。
在管端已適當地放好后將法蘭(31)在焊接點(30)焊接到管(32)上。插件(190)放置到位后，類似構形的第二插件(290)放在焊接點的內表面上，確定一試驗區(S290)，以與插件(190)同樣的方式將水流入試驗區，以確定法蘭和管子焊接接頭的完整性。然后取下第二試驗插件(290)，對焊接點(30)以下列方式進行應力釋放。現在參見圖8，試驗插件(190)仍留在左側，水通過相應的管子(90)和(90′)流進和流出。一個環形加熱器(500)放在焊接點(30)的外圍，并在其上放置環形隔熱套(505)，使焊接點(30)的溫度升到回火溫度，從而釋放管子和法蘭焊接接頭上的應力。在回火后，取下環形加熱器(500)和隔熱套(505)，使焊接點冷卻，然后在方便的時候取下插件(190)。
現參見圖9和10的試驗插件的又一實施例，該插件同樣示作(190′)，所有的參照數字均與圖8和8A的相同。盤形止擋(181)用固態的盤形止擋(181′)代替，當內管空間的直徑較大、如約為54″(137cm)時，對盤形止擋(181′)的較大的壓力將使它鼓凸出來。因此要求采用支撐盤(300)和支撐基結構(301)，它們均具有兩根正交的徑向安置的橫梁(302)和(304)，它們的遠端在(310)處焊接到管(32)的內徑上，并由一環狀延伸的管段(320)限定，這些支撐件在使用后可按下述方法切掉。另外該橫梁也可焊接到管的遠端上。每根橫梁(302)和(304)具有軸向的支撐件(307)，它們延伸到并固定到支撐盤(300)上，最好形成如圖9和10所示的整體。支撐結構(301)通過其與盤形止擋(181′)齊平支撐盤(300)來提供支撐，從而防止盤形止擋(181′)鼓凸。如圖所示，將試驗插件(190′)安裝到管(32)的內部空間(PS)中，再通過聯通通道使水流入管狀空間(S)，這里未示出聯通通道，但可理解為如圖8所示的相同的通道(90)和(90′)。
如果管子(32)特別長，如100米或更長一些，可以用高壓(HF)以兩個箭頭的方向加到止擋(181′)的表面上來試驗試驗插件(190′)左側的整個管子、管空間(PS)，盤(300)和支撐結構(301)，防止盤(181′)的彎曲。在試驗了管空間(PS)的整體性后，可用乙炔火焰或類似件從管(32)上切下支撐結構(301)，取出支撐結構(301)，然后以上面描述的方法拆下試驗插件(190′)，或者如果需要，上述管端可用作焊接法蘭的接頭，然后通過使試驗插件(190′)重新安置在上述方式的接頭附近來試驗管子和法蘭的焊接接頭。
圖11表示本發明的進一步的實施例，其中示出一單根螺栓工具，該工具可用于3/4～4英寸(1.9cm～10.2cm)直徑的管子中。以400表示的工具包括一根中心軸402，它具有一個第一端，一個帶螺紋的第二端和一個通孔418。該中心軸402固定到一個盤形后板401上，在后板401的中心具有一通孔419，使孔419和418同軸。中心軸402的第一端的外徑緊密地配合在孔419中，中心軸402通常從后板401的中心垂直延伸。在該優選實施例中，后板401和中心軸402構成一整體結構。
一個圓筒404可滑動地安裝在中心軸402上，使圓筒404和中心軸402之間具有間隙。圓筒404包括凹口417，該凹口沿圓筒404的周向是連續的，在管子和凹口417之間產生一個腔。至少一個通道405從凹口417延伸到圓筒404和中心軸402之間的間隙中。
一個密封件403位于后板401和圓筒404之間，密封件406位于圓筒和前板407之間。密封件403和406最好為“O”形圈。
一個孔穿過前板407和套筒408，前板407和套筒408同軸地安裝在中心軸402上。前板407包括鄰近密封件406的第一端和裝到套筒408上的第二端。在前板407和套筒408的內徑和軸402的外徑之間存在間隙。套筒408包括入口409和出口416，它們位于中心軸402的第二端。在該優選實施例中，前板407和套筒408構成一個整體結構。
在套筒408下方、在中心軸402的第二端方向移動的是一個密封件410，接著是壓縮墊片411、壓縮套筒412、滑動墊片413，最后是一個螺母414。中心軸402的帶螺紋的第二端從螺母414上突出。
在操作中，工具400放置在管子內所要求的位置上。然后將螺母414擰在中心軸上，以迫使所有的構件緊密地夾放在螺母414和后板401之間。當后板401和前板407壓在一起時，在圓筒404的任一側上的密封件403和406受迫向外以接觸管子的內徑。這在管子內側和圓筒404之間產生一個腔。然后將水之類的介質注入入口409。腔中的氣體排出，直到其中無殘留空氣。如果進行靜態操作，水留在腔內并加壓。在動態操作中，水將連續地注入入口409，并受迫從出口416流出。
現參見圖12，它示出該工具的另一實施例，該實施例可用于直徑在4～8英寸的管子。
通常表示為519的工具包括一個通氣管513，它具有第一端、第二端和通孔515。通氣管513通過一后板501中部的孔516固定到后板501上，使孔516和孔515同軸。通氣管513的第一端的外徑緊密地配入孔516，通氣管513通常從后板501的中心垂直延伸。
在一個實施例中，圓筒503具有繞其外周向連續的凹口514，并且同軸安裝在通風管513的后板501附近。在管子和凹口514之間產生一個腔。該圓筒503包括一個注入部分502和一個通氣部分511，它們分別連到入口507和出口508上。入口507和出口508與凹口514聯通。在另一個實施例中，凹口514可以省略而僅保留入口507和出口508。
一個后密封件512位于圓筒503和后板501之間，一個前密封件510位于圓筒503和前板504之間。
前板504可滑動地并同軸地安裝在通氣管513上。
壓縮墊片509位于前板504和螺母518之間。螺栓506穿過工具組件519將構件固定在一起。
在操作中，工具519放在管子內側所要求的位置上。擰緊螺栓518迫使所有的構件夾緊在螺母518和后板501之間。當后板501和前板507壓在一起時，圓筒503任一側的密封件510和512受迫向外、與管子的內徑接觸。這就在管子內側和圓筒503之間產生一個腔。然后將諸如水那樣的介質注入入口507，排放腔中空氣直到腔中沒有殘留的空氣。在動態操作中，水將連續不斷地注入入口409，并受迫從出口508流出。
現參見圖14a，它表示宜用于管子直徑為8英寸以上的工具的實施例600。
在圖14c中所示的前圈604將一個圓筒603夾在它本身和圖14d所示的固態的后板601之間。
圓筒603是中空的，它包括一個凹口614、一個注入部分602和一個通氣部分611。注入部分602和通氣部分611與凹口614聯通，在管子和凹口614之間形成一個腔。注入部分602和通氣部分611連到管子上，分別起到入口和出口的作用。
一個后密封件618位于圓筒603和后板601之間，一個前密封件619位于圓筒603和前圈604之間。
參見圖14d，背板601是固態的，它具有通氣部分613，該通氣部分連到通氣管616上，如圖13a和13b所示。
該工具組件600用螺母605、螺栓606、墊片617固定在螺母和前圈604之間。
在操作中，工具600放置在管子內的所要求的位置。擰緊螺母605、迫使所有的構件緊密地一起夾在螺母605和后板601之間。當前圈604和后板601壓在一起時，圓筒603每一側上的密封件618和619受迫向外、與管子的內徑接觸。這就在管子內側和圓筒603之間產生一個腔。然后將諸如水那樣的介質注入入口620，腔中被排氣，直到腔內無殘留空氣為止。如果進行靜態操作，水將保持在腔內并加壓。在動態操作中，水將連續地注入入口620并受迫從出口621流出。
在圖11、12和14a的實施例中均具有通氣管，通氣管的目的是通過允許一些流體從管中逸出而防止在工具后面形成壓力。如果為了健康和安全的原因要求沒有液體逸出，作為一個例子，可在通氣管上放置一個壓力表。該壓力表用于兩個目的，它可堵住通過管子的流體的流動，還可允許操作者監視工具后方的壓力。
圖11、12和14a的實施例可用于動態或靜態操作。參見圖13a和13b，它們詳細示出圖14a的工具600。圖13a示出工具600的靜態應用情況、而圖13b示出工具600的動態應用情況。
在靜態應用中，介質流入工具、保持在其中并加壓。在動態應用中，水在預定壓力下連續地流過工具。在會產生過熱的場合、如工具的位置靠近焊接區的情況采用動態，可用冷水或液氮送入工具以增加冷卻效果。也可采用其它形式的冷卻液。如果用液氮，在工具安裝的管段周圍必須使用隔離套。
圖11、12和14a中所示的工具的實施例可有兩種不同的用途，即焊接試驗和隔離。下面描述這兩種用途。
用下面的方法來進行焊接試驗是為了確定在焊接處是否存在裂紋。為進行焊接試驗，將工具安裝成使試驗的焊接處位于兩個主密封件的中部，后板附近的密封件必須放置在待試驗的焊接處后的1.5英寸(3.8cm)處。入口和出口必須放置成象時鐘指針的12點和6點鐘那樣，從而允許試驗介質適當注入工具腔并排出空氣。對多根螺栓的工具而言，采用測力扳手來將螺母擰緊到規定的扭矩值。對單根螺栓的工具來說，用可調扳手來擰緊螺栓。這種類型的工具上的螺栓必須總是可接近的，從而可嚴格地進行恰當的定位。為了將介質注入工具腔，一根軟管連到入口上，在介質開始從出口滲出時一直注入介質。當出現滲出時，可將一軟管接到出口上。
隔離是用于停止通過管子上游一個位置上的熱量流動，例如將進行焊接工作的位置上的流動。為了進行隔離，工具應裝成與工作區的上游保持足夠的距離。所有隔離的壓縮螺母必須在完成工作后易于接近。出口和入口必須放置成如12點和6點時的時鐘指針那樣，以允許介質恰當地注入工具腔并排出空氣。對多螺栓工具而言，用測力扳手將螺母擰到規定扭矩值。對單螺栓工具而言，用可調扳手來擰緊螺栓。這種類型的工具的螺栓必須總是可以接近的，從而使工具能嚴格地進行恰當的定位。為了注入工具腔的一根軟管連到入口上，在介質從出口滲出之前進行注入。當出口出現滲出時，應將一軟管接到出口上。然后再安裝一塊壓力表，該工具就可加壓使用。該工具加壓到一規定值(150磅、(10.2atm))，在加壓期間，可目測工具周圍的漏泄情況。
雖然已參照某些特例描述了本發明，對本領域技術人員來說進行各種修改將是顯而易見的，這些修改均不超出所附的權利要求的精神和范圍。
權利要求
1.一種隔離具有內徑的管子的內表面段的裝置，上述裝置包括a)一個管狀體，它具有相對面對的環狀面并在其外周上確定一凹口；b)一對止擋，每個上述止擋位于管狀體的相對端上并與其同軸；c)一對彈性的環形件，它們宜分別同軸地并放在每個上述止擋和上述環形面之間；d)一個推進裝置，用于分別將止擋推向上述管狀件，由此使上述彈性件徑向向外變形、貼靠上述管子的內表面，從而在它們之間形成密封件，由此在上述管狀體的凹口、管子的內表面和上述彈性件之間確定一密封的管狀空間；e)一個裝置，用以將上述裝置聯通到上述管狀空間，使靜壓流體引入上述空間；f)一個穿過上述裝置的通氣管，用于在上述組件的相對端上的上述管子的內段之間提供聯通。
2.一種將一靜壓力加到具有內徑的管段內表面上的方法，上述方法包括的步驟有1)將一個裝置放置在上述管內的上述段上，該裝置包括a)一個管狀體，它具有相對面向的端部，并在其外周上確定一凹口；b)一對止擋，每個止擋位于上述管狀體的相對端上并與其同軸；c)一對彈性環形件，它們宜分別同軸地裝在每個上述止擋和上述環形件之間；d)推進裝置，用以分別將止擋推向上述管狀體，從而使上述彈性體徑向向外變形、貼靠上述管子的內表面，從而在其間形成密封件，在上述管狀體上的凹口、管內表面和上述彈性件之間確定一密封空間；e)一聯通裝置，將上述裝置聯通到上述管狀空間中，由此，靜壓流體可引入上述空間；f)一個穿過上述裝置延伸的通氣管，用以在上述組件相對端上的上述管段內部之間提供聯通；2)將上述止擋推向上述管狀體，由此產生上述密封的管狀空間，3)用加壓流體穿過上述聯通上述裝置的裝置來注入上述管狀空間，4)在上述管狀空間內建立高壓。
全文摘要
一種試驗塞組件用來試驗具有內徑的管段的整體性。該組件包括具有相對的環形面的、并在其外周上確定一凹口的管狀體,一對止擋,一對宜分別裝在相鄰的止擋和環形面之間的彈性環形件,推進裝置用來分別將止擋推到相鄰的彈性件上,從而使它們摩擦嚙合并密封在選定管段的內徑上,通過組件聯通到由上述凹口彈性環形件和管內徑確定的空間的裝置,由此來確定管段的整體性。
文檔編號G01M3/04GK1361862SQ99812592
公開日2002年7月31日 申請日期1999年9月23日 優先權日1998年9月23日
發明者蓋伊·伯魯貝, 格倫·卡森 申請人:蓋伊·伯魯貝, 格倫·卡森