[发明专利]管状体及其形成方法

说明书

背景

本发明涉及管状体及其形成方法，确切地说但非唯一地涉及用在例如像压力输送烃、气态或者液态产物的管道这样的系统中的管的制造。

现有技术介绍

目前，由多个管段形成管道是众所周知的，每个所述管段已从扁平带或板被滚压成形为管状结构并在制管厂中被接缝焊接，随后在现场被对头焊接在一起而形成成品管道。这种管的适应性受到所用材料的经济性和须被运输移动就位的最终产品的重量以及在最困难情况下还有最终组装问题的制约。最终组装一般需要多达30人的焊工队伍来一起人工焊接管道的多个固定部段，而且通常还需要多达200人的辅助队伍。在通常可能很遥远地点处迁移并管理如此多的人的相关后勤工作可能代价高昂和繁琐。另外，这样的管本来就是硬而直的，起伏不平地带的经行通常要求专用弯管站，其将具有高达40倍管道直径的弯管压入多个刚性管段中并弯折它们以将其焊入管道。这是75年来都未发生改变的人工作业过程。本文所述的作业过程的情景适用于自动化并减轻或消除对弯管站的需要。

GB2280889公开了一种形成空心细长体或管状体的方法并包括以自搭接方式螺旋卷绕至少一条带材以提供多层管状结构。在这种布置方式中，带被预成形以提供具有至少一个阶梯部的横向横截面，该阶梯部在带的每圈盘旋中接纳下一盘旋的搭接部。于是，具有由多个搭接部构成的壁厚的管状体可由单条带材连续制造，壁厚大致是比在带横截面中形成的这些阶梯部大了一个带厚。这样的布置方式如所附的图1所示。这样的设计也可配备有周向延伸的脊皱，所述脊皱是在带卷绕前通过使带横截面形状塑性变形而形成的，这样的脊皱搭接并相互叠合以提供互锁结构，这种互锁结构抵抗作用在最终结构上的轴向和周向负荷。

以上布置方式可配备有内衬，该内衬的形状将取决于管状结构的既定应用，但它可包括滚压成形接缝焊接管状件。在这样的管状结构的加工过程中，内衬可被预成形以提供芯杆或芯，螺旋卷绕的加强带被卷绕在所述芯杆或芯上。

GB2433453公开了一种与如GB2280889所述类型的管状结构相关的制造步骤，其迫使加强带本身塑性变形至略小于带要被卷绕至其上的芯或衬的直径的直径，从而所述带有效地自定位并使芯处于轻微而尚不足以造成屈曲的压力下。

上述两种设计必然将加强带加工成能容许该带所具有的直径在内径和外径之间变化。加工过程可能是有问题的并可能引发不希望有的材料应力。另外，在以上布置方式中采用的搭接脊皱特征使脊皱精确定位和互锁变得复杂。需要附加的加工步骤来产生所需要的直径变化，这将额外的残余应变引入材料中，这可能是不希望出现的并可能难以接受地耗尽在高强度材料如高延性钢中可获得的相对有限的延展性的相当一部分。

虽然以上两种布置方式提供了针对管状结构制造问题的可接受的解决方案，但现已发现有助于这样的管状结构制造的进一步改进，本申请就是着眼于这种改进。

发明内容

因此，本发明提供一种具有纵轴线X的管状体，该管状体包括螺旋卷绕的搭接材料的单独的内带和外带，内带和外带均具有纵轴线L和第一和第二边缘，其特征是，每条带包括两个或更多的纵向延伸的脊皱，每个所述脊皱沿所述纵向延伸轴线L相互平行延伸，并且每个所述脊皱包括具有形成接触部的前边缘的非对称脊皱，其中所述前边缘均相互接触，所述脊皱还包括非接触尾边缘部，它们彼此间隔一定程度G。

优选地，所述接触部包括所述脊皱的、以角度θ’相对于所述纵轴线X延伸的部分，并且所述尾边缘部以角度θ”相对于所述纵轴线X延伸，其中所述角度θ”大于所述角度θ’。

有利地，所述角度θ”比所述角度θ’大至少20度。

在一种布置方式中，所述接触部包括所述脊皱的、以在70度至110度之间的角度θ’相对于所述纵轴线X延伸的部分。

或者，所述接触部包括所述脊皱的大致垂直于该纵轴线X延伸的部分。

有利地，所述尾边缘部以在20度至70度之间的角度θ”相对于所述纵轴线X延伸。

优选地，该尾边缘部相对于该纵轴线X以大致45度的角度θ”延伸。

在一种布置方式中，所述外带的所述前边缘彼此背对。

在一种布置方式中，所述内带的所述前边缘均彼此相向。人们将会认识到可以将以上布置方式颠倒，从而所述外带的前边缘均彼此相向，而所述内带的前边缘均彼此背对。

优选地，该布置方式包括在相邻的内带边缘之间的内间隙G。

有利地，该布置方式包括在相邻的外带边缘之间的间隙G2。