NO339017B1

NO339017B1 - Plugg, fremgangsmåte for ekspandering av den innvendige diameteren av metallrør ved bruk av en slik plugg, samt en fremgangsmåte for fremstilling av metallrør, og metallrør

Info

Publication number: NO339017B1
Application number: NO20071612A
Authority: NO
Inventors: Tatsuya Okui; Koichi Kuroda; Masayoshi Akiyama
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2016-11-07
Also published as: JP2008513210A; CN101022902A; CA2580420C; US8079243B2; AU2005285839B2; EP1799374B1; CN100488658C; DE602005009228D1; JP4557006B2; AR050752A1; EP1799374A1; CA2685217A1; BRPI0515511B1; NO20071612L; CA2685217C; CA2580420A1; US20080216544A1; WO2006033376A1; AU2005285839A1; BRPI0515511A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en plugg for ekspandering av den innvendige diameter av et endeparti av metallrør (pipe or tube), en fremgangsmåte for ekspandering av den innvendige diameter av et endeparti av et metallrør ved bruk av en slik plugg, og en fremgangsmåte for fremstilling av et metallrør. En metallplugg ifølge den innledende del av krav 1 og et metallrør ifølge den innledende del av krav 4 er for eksempel kjent fra JP-A-2001 113329.

Høydimensjonspresisjon er påkrevd på det endeparti av et metallrør som leveres for tjeneste som et ledningsrør eller som oljefeltrørvarer. Ved leveringen av tjenesten, blir et ledningsrør vanligvis sveiset til sitt tilstøtende ledningsrør. Hvis den innvendige diameter av endepartiet av et ledningsrør ikke nøyaktig møter den innvendige diameter av det tilstøtende ledningsrør, fører dette til problem med sveising, hvilket forårsaker defekter i det sveisede parti. Ordinære oljefeltrørvarer utsettes for gjengeskjæringsoperasjon på endepartiene for å forbinde dem til sine tilstøtende oljefeltrørvarer. Hvis presisjonen av den innvendige diameter av de opphavelige oljerørvarer er dårlig, kan gjengeskjæringsoperasjonen ikke fullføres korrekt.

For å forbedre presisjonen ved den innvendige diameter av endepartiene av et metallrør, blir endepartiene ekspandert.

Utstyret for ekspanderingsoperasjonen inkluderer en chuck 2, en plugg 3 og en sylinder 4, som vist på figur 1 A, 1B og 1C. Med utgangspunkt fra den fremre ende til den bakre ende av pluggen 3, inkluderer geometrien av pluggen 3 det koniske parti 31 som er jevnt forbundet til det parallelle parti 32. Diameterne i begge ender av det koniske parti 31 er D10 på den fremre ende og D11 på den bakre ende, idet D11 er større enn D10. Konusvinkelen R1 for det koniske parti 31 er konstant. Diameteren av det parallelle parti 32 er enhetlig i hele lengderetningen, og er gitt som D11.

Før operasjonen med ekspandering av et endeparti av et metallrør 1, blir metallrøret 1 tett fastholdt til utstyret ved bruk av chucken 2. Ved fastholding av metallrøret 1, er dets senterakse anordnet slik at den nøyaktig møter senteraksen i pluggen 3, som vist på figur 1A. Deretter skyves pluggen 3 inn i metallrøret 1 til den foreskrevne avstand i den aksiale retning fra endepunktet, som vist på figur 1B. Pluggen 3 skyves inn i metallrøret 1 ved bruk av sylinderen 4. Endepartiet av metallrøret 1 ekspanderes i henhold til dette.

Etter at pluggen 3 beveger seg den foreskrevne avstand fra endepunktet av metallrøret 1, trekkes pluggen 3 tilbake i retningen motsatt den retning den ble skjøvet inn, som vist på figur 1C. Gjennom denne prosedyre blir endepartiet av metallrøret 1 gjort ferdig, slik at presisjonen av den innvendige diameter av endepartiet nøyaktig møter den foreskrevne verdi. Forbedring av dimensjonspresisjonen til den innvendige diameter av endepartiet av metallrøret 1 oppnås i overens-stemmelse med dette.

Et problem er imidlertid at det er en forskjell i den innvendige diameter i omkretsretningen på det ekspanderte endeparti av metallrøret, og den innvendige geometri av tverrsnittet er ikke en perfekt sirkel. Det er også en forskjell i den innvendige diameter i den aksiale retning.

Det er en hensikt med oppfinnelse å tilveiebringe en plugg som sørger for forbedring i dimensjonspresisjon i endepartiet av et metallrør, en fremgangsmåte for ekspandering av den innvendige diameter av et endeparti av metallrør ved bruk av pluggen, og en fremgangsmåte for fremstilling av et metallrør.

For å undersøke årsaken til forskjellene i den innvendige diameter av det ekspanderte endeparti av et metallrør 1, ekspanderte oppfinnerne et endeparti av et metallrør ved bruk av en plugg med en konvensjonell geometri. Resultatet viste at den innvendige diameter D20 av det ekspanderte parti av metallrøret 1, var større enn den utvendige diameter D11 av det parallelle parti 32 av pluggen 3, som vist på figur 2. I den følgende del av beskrivelsen benevnes denne for store deformasjon overdreven deformasjon.

Når endepartiet av et metallrør 1 ekspanderes av en plugg 3, gjennomgår det parti 11 på metallrøret hvor det koniske parti 31 av pluggen 3 passerer bøye-deformasjon mot den utvendige retning av metallrøret 1, og som et resultat av dette ekspanderes partiet 11 av metallrøret 1 i sin innvendige diameter. Selv om partiet 12 på metallrøret 1 hvor det parallelle parti 32 av pluggen 3 passerer ikke gjennomgår bøyedeformasjon ved hjelp av det koniske parti 31 av pluggen 3, blir partiet 12 av metallrøret 1 påvirket av bøyedeformasjonen av partiet 11 av metall-røret 1 som er forårsaket av det koniske parti 31 av pluggen 3. På grunn av denne mekanisme opptrer overdreven deformasjon på det ekspanderte parti 12 av metallrøret 1. Over hele den overdrevne deformasjon er den innvendige overflate av det ekspanderte parti 12 av metallrøret 1 ikke i kontakt med overflaten av det parallelle parti 32 av pluggen 3. Med andre ord, det er ingen restriksjon på det parallelle parti 32 av pluggen 3 gitt av metallrøret 1, og metallrøret 1 mottar i henhold til dette ingen reaksjonskraft fra det parallelle parti 32 av pluggen 3. Den innvendige overflate av det ekspanderte parti 12 av metallrøret 1 blir derfor ustabil, hvilket tillater en ikke-enhetlig overdreven deformasjon. På grunn av denne ikke-enhetlige overdrevne deformasjon, er den innvendige diameter av det ekspanderte parti 12 av metallrøret 1 ikke konstant i omkretsretningen, og tverrsnittet av det ekspanderte parti 12 av metallrøret 1 er ikke en perfekt sirkel. Av den samme årsak blir den innvendige diameter av det ekspanderte parti 12 av metallrøret 1 ikke-enhetlig i den aksiale retning.

Oppfinnerne trakk en konklusjon at dimensjonspresisjon av den innvendige overflate av det ekspanderte parti av metallrøret 1 ble forbedret hvis overdreven deformasjon ble hindret i å opptre på det ekspanderte parti 12 av metallrøret 1 når det parallelle parti 32 av pluggen 3 passerer der. Hvis overdreven deformasjon unngås, har den innvendige overflate av metallrøret 1 kontakt med overflaten av det parallelle parti 32 av pluggen 3, og den innvendige diameter av det ekspanderte parti 12 av metallrøret 1 blir lik diameteren av det parallelle parti 32 av pluggen 3.

For å hindre at overdreven deformasjon opptrer på det ekspanderte parti 12 av metallrøret 1, er det tilstrekkelig å tillate den overdrevne deformasjon å starte og fullføres før den innvendige diameter av metallrøret 1 ekspanderes til D11 ved hjelp av pluggen 3. Med andre ord, det er tilstrekkelig å tillate den overdrevne deformasjon å starte og å bli fullført kun i det parti 11 av metallrøret 1 hvor det koniske parti 31 av pluggen 3 passerer.

Oppfinnerne utførte en undersøkelse om overdreven deformasjon ved ekspandering av de endepartier av metallrørene 1 som har brede områder av innvendig diameter og veggtykkelse ved bruk av pluggen 3. De nylig funne resultater viste at overdreven deformasjon var mindre enn 1% av diameteren D11 av det parallelle parti 32 av pluggen 3 når ekspansjonsforholdet gitt av uttrykk (A) er lik eller mindre enn 8%. Intensiteten av overdreven deformasjon var verken avhengig av veggtykkelsen eller av den innvendige diameter av metallrøret 1.

Hvor D30 er den innvendige diameter av metallrøret 1 før det ekspanderes, og D20 er den innvendige diameter av metallrøret 1 etter at det er ekspandert.

Basert på studiene og resultatene av granskningen som er beskrevet ovenfor, har oppfinnerne laget pluggen i henhold til oppfinnelsen.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig en plugg for bruk ved ekspandering av den innvendige diameter i et endeparti av et metallrør som angitt i krav 1.

Pluggen har et sirkulært tverrsnitt, og inkluderer et konisk parti og et sylindrisk parallelt parti som er forbundet til den bakre ende av det koniske parti. Diameteren av det koniske parti øker gradvis fra den fremre ende av det koniske parti til den bakre ende av det koniske parti hvor diameteren er D1. Den aksiale avstand LR fra et punkt på det koniske parti hvor diameteren er D2=D1xO,99 til den bakre ende hvor diameteren er D1 oppfyller uttrykk (1). Konusvinkelen på overflaten hvor diameteren er D2 er større enn eller lik konusvinkelen på den bakre overflate av det koniske parti etter det punkt hvor diameteren er D2, og diameteren av det sylindriske parallelle parti er D1.

For pluggen i henhold til den foreliggende oppfinnelse, er konusvinkelen på overflaten av pluggen der hvor diameteren er D2 i det koniske parti større enn eller lik konusvinkelen av et etterfølgende parti av pluggen, og lengden LR oppfyller uttrykk (1). Et metallrør gjennomgår derfor liten bøyedeformasjon på grunn av pluggens overflate etter det punkt hvor pluggens diameter er D2. Som et resultat av dette genererer pluggen følgelig overdreven deformasjon når metallrøret passerer over den bakre overflate av pluggen fra det punkt hvor diameteren av pluggen er D2. Som det er beskrevet ovenfor, intensiteten av overdreven deformasjon er mindre enn 1% av diameteren D1 av det parallelle parti av pluggen, og overdreven deformasjon opphører når metallrøret passerer over den sone av pluggen som er avgrenset av det punkt hvor diameteren av pluggen er D2 og endepunktet av det koniske parti. Med andre ord, det parti av metallrøret hvor det parallelle parti av pluggen passerer, gjennomgår ikke overdreven deformasjon. Den innvendige overflate av metallrøret har følgelig kontakt med overflaten av det parallelle parti av pluggen. På grunn av innvirkningen av denne effekt, blir den innvendige diameter av metallrøret lik diameteren av det parallelle parti av pluggen, og dimensjonspresisjonen til det ekspanderte parti av metallrøret øker.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte for ekspandering av den innvendige diameter av et endeparti av et metallrør som angitt i krav 2. Fremgangsmåten inkluderer trinn med skyving av pluggen inn i metallrøret i den aksiale retning fra en ende av metallrøret over en foreskrevet avstand, og stopping av skyvingen av pluggen og tilbaketrekking i den motsatte retning til utsiden av metallrøret.

Ved fremgangsmåten for ekspandering av den innvendige diameter av et endeparti av et metallrør i henhold til den foreliggende oppfinnelse, ekspanderes metallrøret ved bruk av den ovenfor beskrevne plugg. Den innvendige diameter av endepartiet av metallrøret blir følgelig lik diameteren av det sylindriske parallelle parti av pluggen, og dimensjonspresisjonen av den innvendige diameter forbedres.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer videre en fremgangsmåte for fremstilling av et metallrør som angitt i krav 3. Fremgangsmåten inkluderer trinn med gjennomhulling av et finemne i den aksiale retning for å fremstille et hult skall, forlenging av det hule skall i den aksiale retning, dimensjonering av den utvendige diameter av det forlengede hule skall for å fremstille metallrøret, skyving av en plugg inn i et metallrør i den aksiale retning fra en ende av metallrøret over en foreskrevet avstand, og stopping av skyvingen av pluggen og tilbaketrekking i den motsatte retning til utsiden av metallrøret.

I fremgangsmåten for fremstilling av et metallrør i henhold til den foreliggende oppfinnelse, blir det opphavelige metallrør ekspandert i sin innvendige diameter ved bruk av den ovenfor beskrevne plugg. Den innvendige diameter av endepartiet av metallrøret møter følgelig eksakt diameteren av det sylindriske parallelle parti av pluggen, og dimensjonspresisjonen til den innvendige diameter av det ekspanderte parti forbedres.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også et metallrør som angitt i krav 4. Metallrøret inkluderer et første hult sylindrisk parti nær senterpartiet av metallrøret, et annet hult sylindrisk parti på i det minste en av de to endepartier av metallrøret, og et konisk parti som forbinder de første og annet hule sylindriske partier. Den utvendige diameter av det første hule sylindriske parti er DA og den utvendige diameter av det annet hule sylindriske parti er DB som er større enn den utvendige diameter DA av det første hule sylindriske parti. Den utvendige diameter av det koniske parti øker gradvis fra det første hule sylindriske parti til det annet hule sylindriske parti. Den aksiale avstand LE som ligger mellom de punkter på koniske parti hvor de utvendige diametre er DC=DBxO,99og DB oppfyller uttrykk (2):

Kort beskrivelse av tegningene:

Figurene 1A til 1C er riss som viser første til tredje trinn i prosessen med ekspandering av et rør ved bruk av en konvensjonell plugg; Figur 2 er et skjematisk riss for bruk ved illustrert forklaring av årsaken til uoverensstemmelse i den innvendige diameter av det ekspanderte parti på grunn av ekspansjonsprosessen; Figur 3 er et sideriss av en plugg geometri i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Figur 4 er et skjematisk riss for bruk ved illustrert forklaring av deforma-sjonsprosessen for metallrøret som ekspanderes ved bruk av den plugg som er vist på figur 3; Figur 5 er et sideriss av en plugg med forskjellig geometri av utførelsen av oppfinnelsen; Figurene 6A til 6C er riss som viser første til tredje trinn i prosessen med ekspandering av et metallrør ved bruk av den plugg som er vist på figur 3; Figur 6D er et sideriss av et metallrør som er ekspandert ved bruk av den plugg som er vist på figur 3; Figurene 7A og 7B er sideriss av andre eksempler på metallrør som er ekspandert ved bruk av den plugg som er vist på figur 3; og

Figur 8 er et sideriss av pluggen som brukes i henhold til et eksempel.

En utførelse av oppfinnelsen vil nå bli detaljert gjort rede for i forbindelse med de ledsagende tegninger, hvor de samme eller korresponderende deler er angitt med de samme henvisningstegn og den samme beskrivelse ikke gjentas.

1. Plugg

Med henvisning til figur 3, som i henhold til utførelsen inkluderer en slik geometri som starter fra det koniske parti 301 fra den fremre ende fulgt av det videregående parallelle parti 302. Geometrien til tverrsnittet av pluggen 30 er en sirkel.

Det koniske parti 301 har en slik rolle at det ekspanderer den innvendige diameter av endepartiet av metallrøret. Diameteren av det koniske parti 301 øker gradvis fra den fremre ende av det koniske parti 301 mot den bakre ende av det koniske parti 302 hvor diameteren er D1.

I det koniske parti 301, er konusvinkelen R1 på overflaten ved det punkt hvor diameteren D2=D1xO,99 større enn konusvinkelen på den bakre overflate av det koniske parti 302 etter det punkt hvor diameteren er D2. I tillegg, den aksiale avstand LR som ligger mellom punktene med diameteren D2 og diameteren D1 oppfyller det følgende uttrykk (1):

For å hindre overdreven deformasjon i å opptre når metallrøret passerer over det parallelle parti 302 i den ekspanderende operasjon, er det tilstrekkelig å tillate igangsettingen av overdreven deformasjon å starte når metallrøret passerer over det koniske parti 301, og å la den opphøre i det koniske parti 301. Konusvinkelen R2 kan gjøres mindre ved å ta i bruk større LR for en gitt (D1-D2). For en slik geometri, som vist på figur 4, har pluggen 30 ikke kontakt med den innvendige overflate av metallrøret 1 på overflaten av den bakre sone 50 etter det punkt hvor diameteren av pluggen er D2. Overdreven deformasjon skjer på metallrøret 1 når metallrøret er i den bakre sone 50.

Når ekspansjonsforholdet for metallrøret 1 er mindre enn eller lik 8%, er intensiteten av overdreven deformasjon mindre enn 1% av D1, som beskrevet ovenfor. Derfor, hvis oppfinnerne tillot at det skjer overdreven deformasjon i den sone 50 som er tilsluttet umiddelbart etter det punkt hvor diameteren av pluggen er D2 (=D1xO,99), overstiger den innvendige diameter av metallrøret 1 etter kompletteringen av overdreven deformasjon ikke D1.

Den innvendige overflate av metallrøret 1 etter overdreven deformasjon har igjen kontakt med det koniske parti 301 av pluggen, og ekspanderes litt i sonen 51 inntil den når innløpspunktet for det parallelle parti av pluggen. Konusvinkelen R2 for pluggens 30 overflate er imidlertid liten, som beskrevet ovenfor, og det ekspan-sjonsforhold som er gitt til metallrøret 1 i sonen 51 er svært lite. Med andre ord, den kontaktkraft som utøves på den innvendige overflate av metallrøret 1 av det koniske parti 301 av pluggen 30 i sonen 51 er svært liten. Overdreven deformasjon på grunn av utøving av kraft på den innvendige overflate av metallrøret 1 i sonen 51 skjer følgelig knapt. Som et resultat av dette har den innvendige overflate av metallrøret 1 kontakt med overflaten av det parallelle parti 302 av pluggen 30 mens den passerer over det parallelle parti 302.

På grunn av denne mekanisme holdes den innvendige diameter alltid konstant som D1 uten noen fluktuasjon av innvendig diameter i lengderetningen og omkretsretningen når det utføres en ekspanderende operasjon av innvendig diameter av endepartiet av metallrøret ved bruk av pluggen 30 med geometrien i henhold til utførelsen.

Når den aksiale avstand LR ikke er mindre enn den nedre terskelverdi i uttrykket (1), skjer den effekt som er beskrevet ovenfor mest effektivt. Årsaken til den øvre terskelverdi 115 i uttrykk (1), er at hvis den aksiale avstand LR overstiger denne verdi, så blir den totale lengde av pluggen 30 så lang at det øker både fremstillingskostnaden for pluggen og fremstillingskostnaden for utstyret for ekspansjonsoperasjonen. Kort og godt, effekten av den foreliggende oppfinnelse opptrer klart selv når den øvre terskelverdi er større enn 115.

Den ovenfor beskrevne effekt oppnås mest effektivt når ekspansjonsforholdet er mindre enn eller lik 8%, men kan også i et visst omfang oppnås når ekspansjonsforholdet er høyere enn 8%.

Selv om geometrien av det koniske parti 301 er rett på figur 3, er andre geometrier av dette parti også tillatt. For eksempel er en bueformet overflate på

det koniske parti 301 også tillatt, som vist på figur 5. Kort og godt er det tilstrekkelig at diameteren av det koniske parti 301 gradvis øker fra den fremre ende av det koniske parti 301 mot den bakre ende av det koniske parti 301 hvor diameteren er D1, under oppfyllelse av slike betingelser at konusvinkelen R1 er større enn konusvinkelen R2, og den aksiale avstand LR oppfyller uttrykk (1). Konusvinkelen R som er definert for en slik plugg 30 som har en bueformet geometri på det koniske parti 301 på figur 5 er den vinkel som dannes av en tangentlinje på overflaten av det koniske parti 301 og en linje som er parallell med aksen i pluggen 30. Mer spesifikt, den vinkel som dannes av tangentlinjen på overflaten ved et punkt hvor diameteren av pluggen 30 er D2 og en linje som er parallell med aksen i pluggen 30, er konusvinkelen R1, og den vinkel som dannes av tangentlinjen på

den bakre overflate at det koniske parti 302 etter det punkt hvor diameteren er D2 og en linje som er parallell med aksen i pluggen 30, er konusvinkelen R2.

Selv om de to konusvinkler R1 og R2 er forskjellig på figur 3, er det tillatt at disse vinkler har den samme verdi. Når et metallrør ekspanderes ved hjelp av en plugg som har en konstant konusvinkel R2 og som oppfyller uttrykk (1), skjer det knapt overdreven deformasjon på metallrøret som passerer over det koniske parti og det parallelle parti av pluggen. Effekten av den foreliggende oppfinnelse kan derfor effektivt oppnås. Kostnaden for ekspanderingsutstyret er imidlertid høy, fordi den aksiale lengde av pluggen fra den fremre ende av det koniske parti til det punkt hvor diameteren er D2 er stor for en slik plugg.

Kort og godt er det tilstrekkelig at konusvinklene oppfyller en slik relasjon som R1>R2 og den aksiale avstand LR oppfyller uttrykk (1).

Det er ingen restriksjon på pluggens materiale. For eksempel kan materialet enten være hurtig stål eller sinterkarbid. Det er ingen restriksjon på overflateruheten til pluggen 30, og en overflate som er fullført med belegg er også akseptabel.

2. Fremgangsmåte for fremstilling

En fremgangsmåte for fremstilling av et metallrør i henhold til utførelsen vil bli beskrevet. Smeltet stål produseres enten ved hjelp av en masovn eller ved hjelp av en elektrisk ovn og raffineres deretter med en konvensjonell metode.

Etter at raffineringen er fullført, prosesseres det smeltede stål ved hjelp av en kontinuerlig utstøpingsmetode eller ved hjelp av en ingot-utstøpingsmetode, til å bli for eksempel en slabb, et grovemne, et finemne eller en ingot.

Slabben, grovemnet eller ingotten prosesseres ved hjelp av varmbearbeid-ing til å bli et finemne. Varmbearbeidingsprosessen kan enten være en varm-valsingsprosess eller en varmsmiingsprosess.

I den følgende prosess blir et finemne gjennomhullet ved hjelp av et rør-valseverk til å bli et hult skall (gjennomhullingsprosess). Det hule skallet forlenges i lengderetningen ved hjelp av en dormølle (forlengingsprosess). Etter forleng-ingsprosessen blir den utvendige diameter av det hule skall dimensjonert til den spesifiserte verdi (dimensjoneringsprosess).

Etter dimensjoneringsprosessen blir endepartiet av det hule skall (metallrør) ekspandert (ekspanderingsprosess). I det følgende avsnitt gis forklaring på ekspanderingsprosessen, nemlig fremgangsmåten for ekspandering av endepartiet av et metallrør.

Som vist på figurene 6A til 6C, utstyret for ekspanderingsoperasjonen inkluderer en chuck 2 og en sylinder 4. Et metallrør 1 som tilføres etter dimensjoneringsprosessen fastholdes til det ekspanderende utstyr ved hjelp av chucken 2. En plugg 30 er ved hjelp av en velkjent metode posisjonert på toppen av sylinderen 4 av det ekspanderende utstyr. Justering gjøres på den nøyaktige innretting av aksen til metallrøret 1 og aksen i pluggen 30 (figur 6A).

Etter justering av de to akser i pluggen 30 og metallrøret 1 konsentrisk ved den samme posisjon, skyves pluggen 30 inn i metallrøret 1 fra en ende til en spesifisert posisjon. På grunn av denne operasjon blir endepartiet av metallrøret 1 ekspandert ved hjelp av pluggen 30 (figur 6B). Etter at pluggen 30 er skjøvet til den spesifiserte posisjon, trekkes pluggen 30 tilbake i den motsatte retning ved bruk av sylinderen 4, og tas ut av metallrøret 1 (figur 6C).

Metallrøret 1 som fremstilles med den ovenfor beskrevne prosess inkluderer et første hult sylindrisk parti 101, det annet hule sylindriske parti 102 på enden av metallrøret 1, og det koniske parti 103 som jevnt forbinder de første og andre hule sylindriske partier (figur 6D). Den utvendige diameter av det første hule sylindriske parti 101 er DA, og den utvendige diameter DB av det ekspanderte annet hule sylindriske parti 102 er større enn DA.

Geometrien av det koniske parti 103 av det ekspanderte rør 1 bestemmes av geometrien av pluggen 30. Den innvendige diameter av det koniske parti 103 av metallrøret 1 øker gradvis fra den innvendige diameter av det første parti 101 til den innvendige diameter D1 av det annet parti 102. Den aksiale avstand LR som ligger mellom det punkt hvor den innvendige diameter av metallrøret 1 er D2=D1xO,99til det punkt hvor den innvendige diameter av metallrøret 1 er D1 oppfyller uttrykk (1). Kort sagt, den innvendige geometri av det koniske parti 103 av metallrøret 1 er tilnærmet den samme som den utvendige geometri av det koniske parti 103 av pluggen 30.

Den utvendige geometri av det koniske parti 103 av metallrøret 1 er tilnærmet den samme som den innvendige geometri av det koniske parti 103 av metallrøret 1. For å være nøyaktig, den utvendige diameter av det koniske parti 103 øker gradvis fra verdien DA på det første hule sylindriske parti 101 til DB på det annet hule sylindriske parti 102. I tillegg, den aksiale avstand LE som ligger mellom det punkt på det koniske parti 103 hvor den utvendige diameter er DC=DBxO,99 og det punkt av det koniske parti 103 hvor den utvendige diameter er DB, oppfyller det følgende uttrykk (2):

Geometrien av metallrøret 1 som er ekspandert av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte for ekspandering kan enten være lik den som er illustrert på figur 6D eller lik den som har to ekspanderte ender 102, som vist på figur 7A. Alterna-tivt kan den også være lik det som er illustrert på figur 7B, hvor en ende har et ekspandert annet hult sylindrisk parti 102, den andre enden har et redusert tredje hult sylindrisk parti 104 og et sylindrisk konisk parti 105 som jevnt forbinder det tredje hule sylindriske parti 104 og det første hule sylindriske parti 101. Geometrien av det tredje hule sylindriske parti 104 og det sylindriske koniske parti 105 dannes for eksempel ved bruk av en slik fremgangsmåte at endepartiet av metall-røret 1 skyves inn i en pressform.

I den ovenfor beskrevne fremgangsmåte for fremstilling, er ekspanderingsprosessen plassert etter dimensjoneringsprosessen, men det er tillatt å plassere en prosess for utretting av det bøyde parti av det hule skall eller en prosess for forbedring av rundheten av det hule skall før dimensjoneringsprosessen. For eksempel kan rettheten av det hule skall oppnås ved å tillate det hule skall å gå gjennom en rettemaskin.

Det er også tillatt å gi det hule skall en termisk behandling for å regulere eller forbedre fastheten eller duktiviteten til det hule skall mellom dimensjoneringsprosessen og utrettingsprosessen.

Det er tillatt å redusere endepartiet av metallrøret ved hjelp av en senke-smiingsprosess, for å regulere den innvendige geometri av det hule skall etter utrettingsprosessen. For eksempel er det tillatt å regulere den innvendige diameter av det hule skall på endepartiet av metallrøret ved å skyve det inn i en pressform, og deretter kan ekspansjonsprosessen utføres.

Det er tillatt å utsette det ekspanderte parti for termisk behandling for å kvitte seg med den overflødige tøyning eller restspenningen på det ekspanderte endeparti som kan genereres ved hjelp av ekspansjonsprosessen. Termisk behandling kan også utføres etter ekspansjonsprosessen for å justere karakter-istikaene for metallrøret, så som fastheten og seigheten.

I den ovenfor beskrevne fremgangsmåte for fremstilling av et metallrør, ble et sømløst stålrør fremstilt for å utsette det for ekspansjonsprosessen, men det er også tillatt å bruke et sveiset stålrør som et hult skall for ekspansjonsprosessen.

Eksempel

Måling ble utført på rundheten og presisjonen til den innvendige overflate og presisjonen til den utvendige overflate på de metallrør som ble ekspandert ved bruk av plugger med forskjellige geometrier.

Fremgangsmåte for granskning

Geometriene av den plugg som brukes i testen er gitt på figur 8 og i tabell 1. Definisjonene av utvendige diametre D1 og D2, konusvinkelen R1 og R2 og

aksial avstand LR er de samme som på figur 3. Diameteren DO er diameteren på den fremre ende av pluggen. Den aksiale avstand LB er lengden av det parallelle parti av pluggen. Verdien F1 i tabell 1 beregnes ved hjelp av det følgende uttrykk (3):

Geometriene til prøvepluggene nr. 1 til 3 og 6 til 8 faller innenfor det geometriske område ifølge oppfinnelsen, mens de som er for prøvepluggene 4, 5, 9 og 10 var utenfor det geometriske område ifølge den foreliggende oppfinnelse, og verdien F1 var mindre enn terskelverdien for uttrykk (1). Med henvisning til geometriene for prøvepluggene nr. 5 og 10, konusvinklene R1 og R2 var konstante og verdien av F1 oppfylte ikke uttrykk (1).

Den utvendige diameter av det metallrør som ble fremstilt for testen for hver plugg var 300 mm, og lengden var 4000 mm. Verdiene av den innvendige diameter D100 og veggtykkelsen var som gitt i tabell 1.

Pluggene ble innfestet til testingsmaskinen én og én, og endepartiet av metallrøret ble ekspandert ved bruk av den samme plugg som var innfestet til maskinen. Pluggen ble skjøvet inn i metallrøret fra enden inntil avstanden mellom den fremre ende av pluggen og enden av dette metallrøret ble 200 mm. Etter trekking av pluggen ut av metallrøret, ble den innvendige diameter D200 av metall-røret målt på endepartiet, hvilket er likt det annet hule sylindriske parti 102 på figur 6D. En kalibermåler ble brukt til å måle den innvendige diameter av det ekspanderte parti i åtte punkter som var fordelt i den samme deling i omkretsretningen. Middelverdien av de målte åtte innvendige diametre ble tatt i bruk som den innvendige diameter D200 i det ekspanderte parti. De målte verdier av den innvendige diameter D200 er vist i tabell 1.

Definisjonen av rundheten ble gitt av differansen mellom de største og de minste målte diametre i omkretsretningen. Når rundheten var mindre enn eller lik 0,5 mm, hvilket er merket med en åpen sirkel i tabell 1, ble det ekspanderte rør akseptert, og når den oversteg 0,5 mm, hvilket er merket med "x" i tabell 1, ble det ekspanderte rør forkastet.

Den utvendige diameter DB av det annet sylindriske parti ble også målt. Mer spesifikt, ved bruk av en kalibermåler ble den utvendige diameter målt ved åtte punkter i omkretsretningen i en konstant deling, og middelverdien av de åtte målte verdier ble tatt i bruk som den utvendige diameter DB av det ekspanderte parti. Ved bruk av verdien DB, ble verdien DC=DBxO,99beregnet. Den aksiale avstand LE som ligger på den utvendige overflate mellom punktet med utvendig diameter DC og punktet med utvendig diameter DB ble også målt med en kalibermåler. Ved å bruke de målte utvendige diametre DB og DC, og den aksiale avstand LE, ble verdien F2 som er angitt i tabell 1 beregnet med det følgende uttrykk (4):

Resultat av granskning

Som vist i tabell 1 var alle de innvendige diametre D200 av metallrøret som ble ekspandert av pluggene nr. 1 til 3 288,4 mm, og var lik diameteren D1 til det parallelle parti av pluggen som ble brukt for hvert rør. Rundheten var mindre enn 0,5 mm for alle rørene.

De innvendige diametre D200 av metallrøret som ble ekspandert av pluggene nr. 6 til 8 var alle 247,2 mm og var lik diameteren D1 av det parallelle parti av pluggen som ble brukt for hvert rør. Rundheten var mindre enn 0,5 mm for alle rørene.

Geometriene av de koniske partier av prøverørene nr. 1 til 3 og nr. 6 til 8, som er ekvivalent til det koniske parti 103 av metallrøret på figur 5D, var tilnærmet de samme som geometriene av det koniske parti av hver plugg som ble brukt til ekspansjon. Verdien F2 falt innenfor det område som er gitt av uttrykk (2).

De innvendige diametre D200 av prøverørene nr. 4, 5, 9 og 10 var alle større enn diameteren D1 av det parallelle parti av pluggen. Årsaken til denne uoverensstemmelse ble tilskrevet fenomenet med overdreven deformasjon, som oppstod over det parallelle parti av pluggen. Rundheten oversteg 0,5 mm for alle rørene, og verdien F2 var mindre enn den nedre terskelverdi for uttrykk (2).

Veggtykkelsen påvirket ikke dimensjonspresisjonen og rundheten av det ekspanderte parti.

Utførelsen av oppfinnelsen har blitt vist og beskrevet helt enkelt for illustrer-ing av den foreliggende oppfinnelse. Oppfinnelsen er derfor ikke begrenset til den utførelse som er beskrevet ovenfor, og forskjellige forandringer og modifikasjoner kan gjøres med denne uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen som angitt i de følgende patentkravene.

Pluggen i henhold til oppfinnelsen kan tas i utstrakt bruk for ekspandering av et metallrør, og mest spesifikt er den anvendbar for ekspansjon av et lednings-rør og oljefeltrørvarer.

Claims

1. Plugg for bruk ved ekspandering av den innvendige diameter i et endeparti av et metallrør, pluggen har et sirkulært tverrsnitt og inkluderer et konisk parti og et sylindrisk parallelt parti som er forbundet til den bakre ende av det koniske parti, hvor diameteren av det koniske parti øker gradvis fra den fremre ende av det koniske parti til den bakre ende av det koniske parti hvor diameteren er D1, og diameteren av det sylindriske parallelle parti er D1, karakterisert vedat den aksiale avstand LR fra et punkt på det koniske parti hvor diameteren er D2=D1xO,99 til den bakre ende hvor diameteren er D1 oppfyller uttrykket:

konusvinkelen på overflaten hvor diameteren er D2 er større enn eller lik konusvinkelen på den bakre overflate av det koniske parti etter det punkt hvor diameteren er D2.

2. Fremgangsmåte for ekspandering av den innvendige diameter i et endeparti av et metallrør, omfattende trinn for skyving av en plugg inn i metallrøret i den aksiale retning fra en ende av metallrøret over en foreskrevet avstand; og stopping av skyving av pluggen og trekking tilbake i den motsatte retning til utsiden av metallrøret, hvor pluggen har et sirkulært tverrsnitt og inkluderer et konisk parti og et sylindrisk parallelt parti som er forbundet til den bakre ende av det koniske parti, hvor diameteren av det koniske parti øker gradvis fra den fremre ende av det koniske parti til den bakre ende av det koniske parti hvor diameteren er D1, den aksiale avstand LR fra et punkt på det koniske parti hvor diameteren er D2=D1xO,99 til den bakre ende hvor diameteren er D1 oppfyller uttrykket:

konusvinkelen på overflaten hvor diameteren er D2 er større enn eller lik konusvinkelen på den bakre overflate av det koniske parti etter det punkt hvor diameteren er D2, og diameteren av det sylindriske parallelle parti er D1.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av et metallrør, omfattende trinn for: gjennomhulling av et finemne i aksial retning for å fremstille et hult skall; forlenging av det hule skall i den aksiale retning; dimensjonering av den utvendige diameter av det langstrakte hule skall for å fremstille metallrøret; skyving av en plugg inn i metallrøret i den aksiale retning fra en ende av metallrøret over en foreskrevet avstand; og stopping av skyving av pluggen og trekking tilbake i den motsatte retning til utsiden av metallrøret, hvor pluggen har et sirkulært tverrsnitt og inkluderer et konisk parti og et sylindrisk parallelt parti som er forbundet til den bakre ende av det koniske parti, hvor diameteren av det koniske parti øker gradvis fra den fremre ende av det koniske parti til den bakre ende av det koniske parti hvor diameteren er D1, den aksiale avstand LR fra et punkt på det koniske parti hvor diameteren er D2=D1xO,99 til den bakre ende hvor diameteren er D1 oppfyller uttrykket:

4. Metallrør omfattende et første hult sylindrisk parti nær et senterparti av metallrøret, et annet hult sylindrisk parti på i det minste det ene av to endepartier av metallrøret, og et konisk parti som forbinder de første og andre hule sylindriske partier, hvor den utvendige diameter av det første hule sylindriske parti er DA, den utvendige diameter av det annet hule sylindriske parti er DB og er større enn den utvendige diameter DA av det første hule sylindriske parti, den utvendige diameter av det koniske parti gradvis øker fra DA til DB fra det første hule sylindriske parti til det annet hule sylindriske parti,karakterisert vedat den aksiale avstand LE mellom punkter for diameteren DC = DBxO,99 og DB oppfyller uttrykket: