[发明专利]含有用于管状物件的多个顺序使用的红外加热区域的装置

说明书

本申请要求对2011年11月10日提交的美国专利申请系列号61/558,037的优先权和权益，本文以参见方式引入该专利申请的主题。

技术领域

本发明涉及对用于加热细长管状物件的装置的改进，例如，在管线构造过程中该装置用来加热施加在焊接的管接头周围的可热缩套筒，或在处理或涂敷之前用来预热焊接的管接头。

背景技术

通常地，用于管线构造的管子用主线聚合物涂层进行涂敷，留下管子两端裸露，以允许暴露的端部在管接头处焊接在一起。有好几种行内使用的不同方法来涂敷管接头。一种如此的方法是使用围绕焊接的管接头施加的可热缩套筒。该套筒配装到管接头上，然后，热收缩到该接头上。替代地，也可使用膜或带缠绕。例如，这可以是缠绕在管接头周围的聚丙烯膜。膜或带缠绕需要使用热量和张力，在其施加到管接头上时，将缠绕物熔合到其自身上。一般地，膜或带缠绕物还施加到管线涂层的端部上，以形成暴露管子的完全涂层。如此的膜或带缠绕物通常需要对暴露管子进行预热，以便于或能使缠绕物熔合到管子上。涂敷焊接的管接头的另一替代方法是注塑模制法，由此，用模具封闭暴露的管接头，将诸如聚丙烯或聚氨酯那样的聚合物压力注入该模具内。让聚合物冷却，并移去模具，留下用聚合物涂敷过的管接头。正如可以认识到的，如此的方法还获益于对暴露管子的预热，使得注入的聚合物在与管子接触后不太快地冷却，且影响与基底的良好粘结。较之于在主线涂层特别厚且接头内腔需要填充的情形中使用可热缩套筒，这些注入模制和膜或带缠绕方法具有优点。

在管线构造过程中将可热缩套筒施加在焊接的管接头周围的情形中，通常，使用手持式火焰炬(例如，参见美国专利4,472,468，其题为“可热缩覆盖层和施加该覆盖层的方法”，发表于1984年9月18日，本文以参见方式引入该专利)加热如此套筒并使其收缩到接头上或其他物件上。在某些情形中，该手工操作产生不完善的安装，因为空气驻留在收缩的套筒下面。当套筒端部在套筒中间部分之前收缩时就可出现该现象。巧妙地施加火焰炬是关键的。如果火焰炬向外倾斜，则套筒的端部区域会先收缩，导致空气滞留。有风的条件可散布开火焰，并过早地使套筒端部区域收缩。此外，除非小心地移动火焰炬，否则，火炬的火焰会烧着套筒并导致套筒裂开。在有大的区域需要加热的情况下，要保持热量同时又使套筒收缩就变得困难或不可能；这导致套筒起皱，由于滞留的空气而使安装不完善，撕裂、或热缩材料的烧焦。有时，还导致热缩材料不合适地或不完全地粘结在焊接过的管接头周围。

现场在接头上施加接头涂层之前，接头必须按照涂层类型所要求的规定方式进行准备。一般地，对于热缩套筒、带和缠绕系统以及注塑模制来说，通常对钢进行喷砂，在少有的情形中，用电动钢丝刷来获得刷白金属或接近刷白金属的抛光面。通常准备主线涂层以便清洁它，经常地通过研磨或光喷砂来赋予粗糙度。接头通常需要进行预热以除去潮气，但更重要的是，达到与涂层类型相一致的某种温度，以获得接头涂层与钢和主线涂层的粘结或熔合。例如，对于聚丙烯类型的收缩套筒来说，其中，粘结剂可具有大约155℃的熔点，钢的预热通常是180℃。预热经常通过使用感应加热来进行，感应加热只加热钢材，间接地加热主线聚合物涂层。由于暴露的钢材被直接加热，它可容易地达到要求的温度，然而，主线涂层通过下面加热的钢材传导的热量得到加热。因此，对于要加热涂层表面来说存在有时间的延迟，根据涂层厚度，在钢材和涂层表面温度上经常存在有40-100℃的温差。例如，在壁厚为25mm的610mm直径的管子上，当接头钢的温度达到180℃时，5mm厚度的聚丙烯涂层可仅达到100℃-120℃。因此，当随后用如此基底加热曲线在接头上施加热缩套筒时，套筒需要更多热量施加到交叠在主线涂层上的端部附近，以使套筒粘结到暴露的钢材和主线涂层上，以形成可靠的保护密封。

暴露的钢材内的材料和主线涂层的差异导致预热过程中不同的加热要求。在某些情形中，例如，管接头处的过度热量可使主线涂层过热并损坏涂层。在预热过程中，因为主线涂层所用材料特性的缘故，通常在暴露的钢材上需要更强的热量，涂敷的管子则需要不强的热量。例如，在管子具有由聚合物材料构成的厚的主线涂层的情况下，暴露的钢材将具有不同于主线涂层的比热、热阻、保持力和导热特性。因此，暴露的钢材可要求更强的热量(其会损坏主线涂层)，但可要求它持续较短的时间，而主线涂层要求较低的热量、较长的时间段，以使热量吸收到涂层厚度中。此外，在使用手持式火焰炬来施加热量的情形中，火炬操作者必须记住要被涂敷的不同区域的厚度差异，并相应地径向调整火炬位置。例如，主线涂层厚度可以是很厚的，操作者会需要移动火炬很大的距离，以便保持火炬和要被加热区域之间相同的距离。