[发明专利]耐疲劳挠性管

说明书

技术领域

本发明涉及金属管及其制造方法。

背景技术

本发明的金属管可以用于挠性管柱。挠性管是连续长度的绕在卷轴上的金属管。金属管实际中可以由平坦的复合金属条带制成，该复合条带由端部到端部地焊接在一起的两个单独的条带制成。然后，复合金属条带卷成圆柱形/管状形状并在纵向边缘焊缝，以形成一段管子。根据专门的应用需要，挠性管可以生产出不同的长度，达到或超出10,000米（或大约30,000英尺）。因为挠性管具有相当大的长度，其通常在卷筒上存储或运输。

在运行过程中，挠性管重复地卷到其卷筒上并从卷筒上卷出。挠性管也处于不同的内部增压下，包括超高和大气压以下的负载，这些负载导致不同的张紧-压缩应力和应变状态。对挠性管的其他负载可以包括弯曲负载（例如在卷起时）、轴向负载（例如当支撑自身重力时）和扭转负载（例如当缠绕时）。不同的应力和应变状态可以存在于挠性管的不同部分上。应力和应变状态的变化将限制挠性管的总寿命。例如，当挠性管卷绕离开直井时，卷筒处的部分处于弯曲负载下，而在井内的部分处于垂直负载下。这些随着卷起和卷开产生的不同应力和应变状态的循环负载由于疲劳而导致有限的寿命。

金属管的总寿命通过卷起/卷开循环的数量而测量。产业上已经基于经验数据和理论预测建立了一般的挠性管寿命。然而当循环负载在管中引起裂纹萌生和/或传播时，挠性管仍然可能偶尔地和过早地失效。因为焊接和条带的金属材料之间存在机械属性差异，所以裂纹通常位于条带到条带的焊接处或其附近。例如，断裂失效通常更多地发生在条带到条带的焊接处。

发明内容

本发明涉及一段管及其制造方法。

在第一一般方面，制造一段金属管的方法包括：提供金属材料的第一条带，其具有表面、公称宽度、引导端和尾端；提供金属材料的第二条带，其具有表面、与第一条带基本相同的公称宽度、引导端和尾端；将金属材料的第一条带的引导端裁剪成具有斜切轮廓，所述斜切轮廓在第一条带的纵向边缘开始，所述斜切轮廓以背离第一条带的尾端指向的第一贝塔角开始，第一贝塔角在第一条带的表面上从垂直于第一条带的纵向轴线的第一横向平面测量，所述斜切轮廓形成连续的切口，所述连续的切口从第一贝塔角过渡到小于第一贝塔角并背离第一条带的尾端指向的阿尔法角，所述阿尔法角在第一条带的表面上从垂直于第一条带的纵向轴线的第二横向平面测量，然后连续的切口从阿尔法角过渡到大于阿尔法角并背离第一条带的尾端指向的第二贝塔角，第二贝塔角在第一条带的表面上从垂直于第一条带的纵向轴线的第三横向平面测量，且连续的切口在第一条带的相对的纵向边缘处终止，以形成裁剪的引导端；将金属材料的第二条带的尾端裁剪成斜切轮廓，所述斜切轮廓与第一条带的裁剪的引导端匹配，所述斜切轮廓在第二条带的纵向边缘开始，所述斜切轮廓以朝着第二条带的引导端指向的第一贝塔角开始，第一贝塔角在第二条带的表面上从垂直于第二条带的纵向轴线的第一横向平面测量，所述斜切轮廓形成连续的切口，连续的切口从第一贝塔角过渡到小于第一贝塔角并朝着第二条带的引导端指向的阿尔法角，阿尔法角在第二条带的表面上从垂直于第二条带的纵向轴线的第二横向平面测量，然后连续的切口从阿尔法角过渡到大于阿尔法角并朝着第二条带的引导端指向的第二贝塔角，第二贝塔角在第二条带的表面上从垂直于第二条带的纵向轴线的第三横向平面测量，且连续的切口在第二条带的相对的纵向边缘处终止，以形成裁剪的尾端；将第一条带的裁剪的引导端焊接到第二条带的裁剪尾端，以形成复合条带，该复合条带具有平行的纵向边缘，并在其长度上具有基本均匀的公称宽度；将复合条带形成为管状形状，使得复合条带的平行的纵向边缘彼此邻近地设置；和将复合条带的纵向边缘焊接在一起，以生成该段金属管。

下方段落中的一个的特征，或者下方段落的任何组合的特征，可以与所述第一一般方面组合。

在第一一般方面的实施方式中，该第一贝塔角和第二贝塔角基本相等。

在第一一般方面的实施方式中，所述斜切轮廓以具有所述第一贝塔角的第一线性部开始，该第一线性部过渡到具有所述阿尔法角的中间线性部，且该中间部过渡到具有所述第二贝塔角的第二线性部。

在第一一般方面的实施方式中，以第一贝塔角开始的所述斜切轮廓在第一连续曲线中从第一贝塔角过渡到阿尔法角，然后在第二连续曲线中从阿尔法角过渡到第二贝塔角。