專利名稱：用于測量待焊接在一起的兩個管件的對準(zhǔn)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測量待焊接在一起的兩個管件一具體為待焊接在一起以形成用于油或氣體的傳輸?shù)墓艿赖墓芗恢g的對準(zhǔn)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)鋪設(shè)輸油管道時，通常需要將一節(jié)管件焊接至管道的端部。管道可以鋪設(shè)在海里。因為水下管道在鋪設(shè)過程中以及鋪設(shè)之后通常都承受循環(huán)載荷，產(chǎn)生焊接接頭因疲勞載荷而變?nèi)醯娘L(fēng)險，所以連續(xù)的管節(jié)之間的焊接接頭通常需要具有高質(zhì)量和完整性。當(dāng)在管道與新管節(jié)之間產(chǎn)生焊接接頭時，管件端部的不對準(zhǔn)影響產(chǎn)出的焊接質(zhì)量。因而，兩個管件端部精確地焊接在一起是很重要的。因此，所希望的是在焊接過程之前和/或之后測量不對準(zhǔn)度。圖1是設(shè)置成端部對端部的兩個管件10a、10b的部分橫截面視圖。管件的端部成斜角從而在管件端部之間限定待焊接的接頭12。如可在圖1中所見，管件10a、IOb的兩個端部之間存在一定程度的不對準(zhǔn)。一個管件IOa的內(nèi)表面14a與另一管件IOb的內(nèi)表面14b 沿徑向方向隔開了距離d。該距離d通常被簡稱作“高低差(“high-low”，或“hi-lo”)”， 或者稱作“高低差值("high-low value”或“hi-lo value”)”。該高低差值可能沿著管件的內(nèi)表面的周邊而變化。在本發(fā)明的上下文中的高低差值指的是如果有的話，一個管件端部的內(nèi)表面上的點與相鄰的管件端部的內(nèi)表面上的相鄰點之間沿徑向方向的間隔。管件的外表面之間的不對準(zhǔn)可能涉及高低差測量，但是在本發(fā)明中其本身較不重要并且較少相關(guān)性。由于上文所提及的原因，所希望的是測量管件端部之間的不對準(zhǔn)度，并且依據(jù)所進(jìn)行的測量采取適當(dāng)?shù)拇胧?，以提高管件之間的焊接質(zhì)量。管件端部之間的不對準(zhǔn)度的現(xiàn)有技術(shù)的測量方法通常涉及計算或測量高低差值。W001/70446公開了用于對待焊接在一起的管件的對準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)備。該設(shè)備安裝在管件的外部?？梢钥闯觯糜跍y量管件的對準(zhǔn)的設(shè)備需要被移開以便允許焊接設(shè)備將管件焊接在一起?？梢钥闯?，很有可能的是在測量管件的對準(zhǔn)之后將管件移至焊接工位。 管件因此在焊接之前被移動，這很可能改變它們的相對對準(zhǔn)。W006/112689也公開了一種用于對待焊接在一起的管件的對準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)備。 在一種實施方式中，通過設(shè)置在管件外面的管件操作裝置將管件保持成端部對端部的構(gòu)型。管件被保持成使得它們的端部稍微地間隔開，從而使得管件可以相對于彼此移動而管件端部不相互刮擦。在一種實施方式中，傳感裝置被插入管件的內(nèi)部以掃描管件的內(nèi)表面。 一旦管件內(nèi)部已被掃描，就使管件相對彼此移動以實現(xiàn)目標(biāo)對準(zhǔn)，其中，管件端部彼此接觸，為焊接在一起做好準(zhǔn)備?，F(xiàn)有技術(shù)的上述兩個示例都存在如下問題S卩，焊接是在管件已經(jīng)被從執(zhí)行對準(zhǔn)測量的位置移開之后在管件上執(zhí)行的。因此損及對準(zhǔn)測量的相關(guān)性和有效性。例如，如果對準(zhǔn)測量是在焊接過程之前、在與臨焊接前的狀態(tài)不同的狀態(tài)下執(zhí)行，那么對準(zhǔn)測量可能存在誤差并且不同于焊接之后將要測量的對準(zhǔn)。本發(fā)明設(shè)法減輕上述問題中的一個或更多個?？商娲鼗蛄硗獾兀景l(fā)明設(shè)法提供一種用于對待焊接在一起的兩個管件之間的對準(zhǔn)進(jìn)行測量的改進(jìn)方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于對準(zhǔn)待焊接在一起的兩個管件的內(nèi)對管器，其中，該內(nèi)對管器包括高低差測量系統(tǒng)，該高低差測量系統(tǒng)安裝在內(nèi)對管器上并且設(shè)置為當(dāng)通過內(nèi)對管器將兩個管件夾持在一起時進(jìn)行高低差測量。因此，該內(nèi)對管器(或ILUC)可用于將兩個管件焊接在一起的方法中，其中，在管件在與執(zhí)行焊接時它們將要所處的位置完全相同的位置被夾持在一起的時候，高低差測量系統(tǒng)能夠獲得接頭區(qū)域中管件的對準(zhǔn)度指示。如果管件被認(rèn)為是在令人滿意地彼此對準(zhǔn)的情況下被夾持在一起，那么無需例如為了實施焊接而使兩個管件相對于彼此移動、或相對于焊接設(shè)備、內(nèi)對管器或高低差測量系統(tǒng)移動。因此，實施高低差測量的狀態(tài)非常接近于實施管件焊接的狀態(tài)。但是現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)采用如下方法在焊接之后執(zhí)行對準(zhǔn)測量，這可能顯露出焊接形成之后的對準(zhǔn)問題，可能需要重新焊接?，F(xiàn)有技術(shù)的其他系統(tǒng)采用如下方法 在與最終狀態(tài)不同的狀態(tài)下進(jìn)行測量，這可能導(dǎo)致測量誤差以及關(guān)于管件的對準(zhǔn)或不對準(zhǔn)的錯誤的判定。本發(fā)明的實施方式使得高低差測量能夠在緊接管件的焊接之前、在與焊接時的狀態(tài)非常接近的狀態(tài)下執(zhí)行。高低差測量系統(tǒng)可以為非接觸測量系統(tǒng)例如光學(xué)測量系統(tǒng)的形式。光學(xué)測量系統(tǒng)可包括攝像機(jī)系統(tǒng)。光學(xué)測量系統(tǒng)可包括光源。光源可以是設(shè)置成在確定待焊接的接頭的輪廓時為攝像機(jī)系統(tǒng)提供輔助的參考光源。參考光源例如可以是可識別的形狀或圖案的形式，例如可作為直線由完全平面反射的平面片光。攝像機(jī)可以設(shè)置成檢測被管件的內(nèi)部反射的參考光圖案。高低差測量系統(tǒng)可包括安裝在內(nèi)對管器內(nèi)部的攝像機(jī)。由此可保護(hù)攝像機(jī)不受焊接過程中產(chǎn)生的灰塵和高溫的損害。攝像機(jī)可與一個或更多個鏡子相關(guān)聯(lián)，以便從攝像機(jī)在內(nèi)對管器內(nèi)部的位置執(zhí)行攝像機(jī)的功能。高低差測量系統(tǒng)可以沿著內(nèi)對管器的長度安裝在中間。高低差測量系統(tǒng)可以設(shè)置成在繞管件周邊的多個不同點處測量高低差值。高低差測量系統(tǒng)可以設(shè)置成圍繞管件的周邊基本連續(xù)地測量高低差值。在管件的周邊上可進(jìn)行超過100次的測量。高低差測量系統(tǒng)可以安裝為沿著接頭線移動(例如從而使得高低差測量系統(tǒng)繞管件的軸線轉(zhuǎn)動)。高低差測量系統(tǒng)可以通過局部電源供電。局部電源可與內(nèi)對管器相關(guān)聯(lián)。內(nèi)對管器可包括局部電源例如電池。內(nèi)對管器可另外地或可替代地通過經(jīng)由臍帶式管線傳輸至內(nèi)對管器的電能供電。本發(fā)明還提供例如在將兩個管件焊接在一起的方法中測量高低差值的方法。該方法可以包括如下步驟將兩個管件夾持成端部對端部的構(gòu)型以在它們之間限定待焊接的接頭。該方法可以包括如下步驟例如在管件被夾持在一起時，通過定位的管件內(nèi)部的測量系統(tǒng)獲得接頭區(qū)域中的管件的對準(zhǔn)度指示。該方法可以包括如下步驟在測量系統(tǒng)保持位于管件內(nèi)部并且位于接頭區(qū)域中時，將兩個管件焊接在一起。優(yōu)選地，在獲得管件的對準(zhǔn)度指示的步驟之前執(zhí)行將兩個管件夾持在一起的步驟。優(yōu)選地，在將兩個管件焊接在一起的步驟之前(優(yōu)選地在緊接該焊接步驟之前)執(zhí)行獲得管件的對準(zhǔn)度指示的步驟夾持的步驟可以包括完成組裝的步驟。優(yōu)選地，在獲得管件的對準(zhǔn)度指示的步驟開始之前，完成能夠?qū)崿F(xiàn)管件的焊接所必需的所有操作。將兩個管件夾持在一起的步驟可以從管件內(nèi)部執(zhí)行?？梢允褂脙?nèi)部夾持系統(tǒng)。 兩個管件可以被夾持成端部對端部的構(gòu)型，并且一個端部接觸另一端部，由此限定待焊接的接頭。根據(jù)本發(fā)明的任一方面，內(nèi)部夾持系統(tǒng)可以是內(nèi)對管器(ILUC)。測量系統(tǒng)可以是高低差測量系統(tǒng)。測量系統(tǒng)可以安裝在用于將管件夾持在一起的內(nèi)對管器上。測量系統(tǒng)可以是根據(jù)本發(fā)明的任一方面的高低差測量系統(tǒng)。獲得管件的對準(zhǔn)度指示的步驟可以包括繞管件的軸線轉(zhuǎn)動測量系統(tǒng)。在焊接步驟中，測量系統(tǒng)可以定位成緊鄰接頭。焊接步驟可以包括至少在焊接過程的初始階段期間、在焊接區(qū)域中引入氣體例如保護(hù)氣體。焊接步驟可以完全從管件的外部執(zhí)行。接頭在被焊接時可以不受來自管件內(nèi)部的支撐。可以不需要銅墊塊等。該方法可包括對來自測量系統(tǒng)的在獲得管件的對準(zhǔn)指示的步驟期間獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行電子處理的步驟。在這樣的數(shù)據(jù)處理步驟中，可以將所獲取的數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。通過這樣的數(shù)據(jù)處理步驟，可以就管件是否被充分良好地對準(zhǔn)以便焊接而做出判定——優(yōu)選為自動地做出判定。參考數(shù)據(jù)可以僅僅是一標(biāo)準(zhǔn)例如高低差值中的每一個是否處于可接受的閾值范圍內(nèi)。高低差值的量值可以例如與單個閾值進(jìn)行比較。在這種情況下， 參考數(shù)據(jù)可以包括或包含閾值高低差值?？商娲?，數(shù)據(jù)的電子處理可以包括判定高低差值的量值的平均值是否處于可接受的范圍內(nèi)。參考數(shù)據(jù)可包括這樣的數(shù)據(jù)由先前試驗產(chǎn)生的、關(guān)于(i)不同接頭的高低差測量數(shù)據(jù)與(ii)接頭在被焊接時的可接受性——例如作為焊后疲勞載荷測試的結(jié)果——之間的相關(guān)性的數(shù)據(jù)。在該方法的執(zhí)行過程中(例如，在現(xiàn)場)所獲取的數(shù)據(jù)可以在與這種參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較之前經(jīng)過處理。所獲取的數(shù)據(jù)例如可以經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化以允許與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)比較。管件可以具有大于IOOmm的內(nèi)徑。管件可以具有大于150mm的內(nèi)徑。管件可以具有高達(dá)600mm的內(nèi)徑。管件可以具有高達(dá)IOOOmm的內(nèi)徑。本發(fā)明的具體應(yīng)用涉及具有 300mm至900mm的內(nèi)徑的管件的焊接。本發(fā)明還提供一種高低差測量系統(tǒng)，該高低差測量系統(tǒng)適于用作為如此處參考本發(fā)明的任一方面所描述的高低差測量系統(tǒng)。本發(fā)明的高低差測量系統(tǒng)可以例如用于將現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)對管器轉(zhuǎn)變成根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)對管器。當(dāng)然可理解，關(guān)于本發(fā)明的一個方面所描述的特征可以結(jié)合到本發(fā)明的其他方面中。例如，本發(fā)明的方法可以結(jié)合參考本發(fā)明的設(shè)備所描述的任何特征，反之亦然。


現(xiàn)在將參考所附示意圖僅以示例的方式描述本發(fā)明的實施方式，附圖中圖1是設(shè)置成端部對端部的兩個管件的部分橫截面視圖，示出了待測量的高低差距離；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的內(nèi)對管器的立體圖；圖3是用于將兩個管件對準(zhǔn)成端部對端部的構(gòu)型的傳統(tǒng)的內(nèi)對管器的立體圖；圖4是圖3的內(nèi)對管器的高低差測量系統(tǒng)的立體圖；以及圖5是圖4的高低差測量系統(tǒng)的俯視圖。
具體實施例方式圖2中示出了本發(fā)明的實施方式，該實施方式包括內(nèi)對管器(ILUC)裝置20，該內(nèi)對管器裝置20上安裝有高低差測量系統(tǒng)。該高低差測量系統(tǒng)包括在圖2中示意性示出的攝像機(jī)22和激光源M。圖3中示出了傳統(tǒng)的內(nèi)對管器裝置。該內(nèi)對管器裝置附接至臍帶式管線(未示出)。內(nèi)對管器裝置20具有繞裝置20的周邊間隔開的兩套可膨脹的夾持構(gòu)件沈，一套與一個管件端部相關(guān)聯(lián)，而另一套與另一管件端部關(guān)聯(lián)。內(nèi)對管器裝置20通過如下方式將兩個管件(圖3中未示出)保持成端部對端部的構(gòu)型使夾持裝置沈膨脹從而使得它們都沿徑向方向向外移動并接合管件的內(nèi)表面。然后，安裝在管件的外部的焊接設(shè)備可對兩個管件端部之間的接頭進(jìn)行焊接。通常設(shè)置銅墊板18 (或墊塊)以輔助該焊接過程，并且在焊接過程中將銅板18壓靠管件的內(nèi)壁以支撐焊接接頭?？梢钥闯?，除了圖2的內(nèi)對管器裝置包括替代銅墊板的高低差測量系統(tǒng)的事實之外，圖2的內(nèi)對管器裝置(根據(jù)本發(fā)明的實施方式)與圖3中所示的裝置非常相似。使用中，可以理解，高低差測量系統(tǒng)因此被設(shè)置成緊鄰接頭。圖4和圖5更加詳細(xì)地示出了與內(nèi)對管器系統(tǒng)20分離的高低差測量系統(tǒng)。該高低差測量系統(tǒng)在從側(cè)面觀察時大體為弧形(參見圖5)并繞管件周邊的大約一半延伸。該高低差測量系統(tǒng)在被安裝在內(nèi)對管器上時是被安裝成沿著接頭移動(即該高低差測量系統(tǒng)繞管件的縱向軸線40轉(zhuǎn)動)。為此，該高低差測量系統(tǒng)包括電機(jī)(在圖4和圖5中未示出)，該電機(jī)由設(shè)置在高低差測量系統(tǒng)上的局部電源觀供電。如上所述，高低差測量系統(tǒng)包括攝像機(jī)系統(tǒng)和激光源24。攝像機(jī)系統(tǒng)22包括攝像機(jī)圖像轉(zhuǎn)換器板30、攝像機(jī)鏡頭32以及CMOS (有源像素傳感器)4百萬像素攝像機(jī)芯片 34。使用中，來自激光源M的光被鏡36反射從而使得光沿徑向方向發(fā)出。形成攝像機(jī)系統(tǒng)的部件30、34和激光源對由局部電源觀供電。通過提供例如呈可充電電池形式的局部電源，無需經(jīng)由連接至內(nèi)對管器裝置20的臍帶式管線獲取動力。高低差測量系統(tǒng)基于攝像機(jī)的視野與正交地投射至待焊接的接頭的激光線之間的光學(xué)三角法。因此，在使用中，激光38由光源M產(chǎn)生為僅在一個平面內(nèi)擴(kuò)散的光束的形式，由此產(chǎn)生平面片光38，其由鏡36反射從而使得位于待焊接的接頭區(qū)域中的管件的內(nèi)表面被一排激光38照亮。入射在管件的內(nèi)表面上的所述一排激光取向為平行于管件的縱向軸線40。由于所發(fā)射的光的平面特性，從一個管件端部至另一個管件端部的任何臺階都將通過管件表面上的所述一排光中相應(yīng)的臺階而被顯露出。攝像機(jī)系統(tǒng)經(jīng)由鏡頭32檢查入射光，并由此接收待焊接接頭的輪廓的光學(xué)指示。在圖4中以虛線42示意性地圖示出攝像機(jī)的視野。在使用中，高低差測量系統(tǒng)沿著待焊接的接頭移動，并且每隔1/4度實施一次高低差測量(相當(dāng)于繞周邊完成超過1000次測量)。接頭因此通過激光和攝像機(jī)系統(tǒng)而得以有效掃描。圖像由轉(zhuǎn)換器板30接收并且隨后經(jīng)由臍帶式管線傳送至包括計算機(jī)處理器的局部焊接控制系統(tǒng)。然后，處理并分析高低差測量結(jié)果以提供對準(zhǔn)度的指示。攝像機(jī)和激光源被設(shè)置為使得能夠?qū)崿F(xiàn)0. Imm量級的測量絕對準(zhǔn)確度或更好的測量絕對準(zhǔn)確度(絕對準(zhǔn)確度，說明例如由于溫度導(dǎo)致的偏移以及參數(shù)的所有變化)?，F(xiàn)在將描述將兩個管件焊接在一起的方法，該方法包括用第一實施方式的內(nèi)對管器裝置20測量管件的對準(zhǔn)。第一管件端部由管道(具有大約600mm的內(nèi)徑)限定，在本實施方式中管道鋪設(shè)在海里并且因此通向海底。第二管件端部由將被焊接至管道的端部從而延長管道的長度的自由管節(jié)限制。在這種情況下，管件是INOX(鋼)管件。管件端部被合在一起并對準(zhǔn)。操作者繞自由管節(jié)的軸線轉(zhuǎn)動該自由管節(jié)并使該管節(jié)平移從而使管件端部達(dá)到操作者通過人工檢驗判斷的最佳對準(zhǔn)位置。操作內(nèi)對管器裝置20，夾持構(gòu)件26徑向向外移動，從而在該位置以端部接觸的方式將兩個管件端部夾持在一起。焊接設(shè)備安裝在管件的外部并且完成了所有其他的“組裝”操作，從而使得焊接設(shè)備和管件都被準(zhǔn)備好用于執(zhí)行焊接步驟。在已完成組裝并且將管件準(zhǔn)備好被焊接之后，接著操作高低差測量系統(tǒng)以測量對準(zhǔn)度。由此，高低差測量系統(tǒng)繞管件的軸線轉(zhuǎn)動，使得高低差測量系統(tǒng)完成繞管件內(nèi)部周邊的完整轉(zhuǎn)動并執(zhí)行對接頭輪廓的連續(xù)掃描。數(shù)據(jù)被從高低差測量系統(tǒng)發(fā)送至局部焊接控制系統(tǒng)的計算機(jī)。計算機(jī)處理接收到的數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生表示管件之間的(不)對準(zhǔn)度的輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理步驟包括在考慮從先前的測試和校準(zhǔn)所得到的對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的情況下分析表示接頭輪廓的數(shù)據(jù)。對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)為參考數(shù)據(jù)的形式，其可設(shè)定為兼顧期望的規(guī)格。計算機(jī)因此輸出對準(zhǔn)度的指示，該指示包括關(guān)于接頭是否應(yīng)該被焊接或者管件在能夠開始焊接之前是否需要更好地對準(zhǔn)的指示。還可以經(jīng)由可視化的顯示單元顯示局部焊接控制系統(tǒng)的運(yùn)算符，表示待焊接的接頭的輪廓(示出高低差測量如何沿著接頭長度而變化)。如果管件之間的對準(zhǔn)度被認(rèn)為是不可接受的，則警告人工操作者并且以試圖改善管件之間的對準(zhǔn)的方式來操縱管件。如果所測量的數(shù)據(jù)為使得控制單元認(rèn)為對準(zhǔn)是可接受的，則在內(nèi)對管器裝置仍位于管件內(nèi)部并且位于焊接區(qū)域中且因此高低差測量系統(tǒng)也仍位于管件內(nèi)部并且位于焊接區(qū)域中的情況下立即執(zhí)行焊接。管件被夾持在一起的位置也基本上保持不變。因此在高低差測量步驟之后無延遲地執(zhí)行焊接步驟，從而使得測量是在與焊后狀態(tài)非常接近的狀態(tài)下進(jìn)行的，由此減少出現(xiàn)誤差的機(jī)會。焊接過程是準(zhǔn)確的并且完全從管件的外部完成。足夠慢地并且準(zhǔn)確地執(zhí)行根部焊接從而無需銅墊板、銅墊塊等。上述實施方式可以被看作是將兩個管件焊接在一起的方法，其中，該方法包括下列步驟(a)在兩個管件的端部之間限定待焊接的接頭的位置夾持兩個管件，(b)在在所述位置將管件夾持在一起時，通過定位在管件內(nèi)部的測量系統(tǒng)獲得在接頭區(qū)域中的管件的對準(zhǔn)度指示，以及(c)在管件保持于在上述位置被夾持在一起時，將兩個管件焊接在一起。盡管已參考具體的實施方式描述和圖示了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明適合于未在此處具體例示說明的許多不同的變型?，F(xiàn)在將僅以示例的方式描述某些可能的變型。在發(fā)現(xiàn)管件未被充分良好地對準(zhǔn)的情況下，高低差測量系統(tǒng)可以用于建議應(yīng)當(dāng)如何操縱管件以改善它們的對準(zhǔn)。計算機(jī)可以例如輸出獲得管件之間的最佳對準(zhǔn)所需的移動。高低差測量系統(tǒng)可以用于另外地測量管件在焊接后的對準(zhǔn)，以核實焊接過程中管件沒有變得不對準(zhǔn)。內(nèi)對管器和高低差測量系統(tǒng)既可以用于在岸上將桿件焊接在一起，又可以用于在海上將桿件焊接在一起。在所圖示的實施方式中，高低差測量系統(tǒng)被有效地安裝在內(nèi)對管器的外部。當(dāng)然可以理解，可替代地，高低差測量系統(tǒng)可以如下方式安裝在內(nèi)對管器上從內(nèi)對管器的外部不能清楚地看到該高低差測量系統(tǒng)的部件。高低差測量系統(tǒng)的部件可以例如一體形成在內(nèi)對管器的內(nèi)部。向高低差測量系統(tǒng)供電的局部電源不必為電池的形式，而可以代之以由來自附接至內(nèi)對管器的臍帶式管線的電能供電的局部供電單元。在這種情況下，局部供電單元可以將從臍帶式管線接收到的電能調(diào)節(jié)和/或轉(zhuǎn)換成適于高低差測量系統(tǒng)使用的電能。盡管所圖示的高低差測量系統(tǒng)在從側(cè)面觀察時大體為弧形，但是可以理解，高低差測量系統(tǒng)還可以是其他形狀，特別是在高低差測量系統(tǒng)的部件比所圖示的部件小的情況下?？赡艽嬖谟糜诮邮蘸吞幚韥碜愿叩筒顪y量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的專用計算機(jī)。所圖示的實施方式當(dāng)然能夠被用于焊接諸如金屬覆蓋管件或耐腐蝕合金(CRA) 管件之類的不同材料的管件。對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)可以利用從大量的先前進(jìn)行的試驗所獲得的參考數(shù)據(jù)。這些試驗可以例如包括用高低差測量系統(tǒng)測量管件接頭的對準(zhǔn)，然后對焊接接頭進(jìn)行疲勞測試以測試如此執(zhí)行的焊接的可靠性。從試驗中可以獲得高低差測量與焊接接頭的可靠性/可接受性之間的相關(guān)性，并且可隨后在現(xiàn)場使用，以根據(jù)高低差測量數(shù)據(jù)對管件對準(zhǔn)的可靠性/可接受性進(jìn)行評估。高低差測量系統(tǒng)的激光和攝像機(jī)系統(tǒng)可以為與W02006/112689中所采用的形式相類似的形式。高低差測量系統(tǒng)可使用除了激光和攝像機(jī)系統(tǒng)之外的裝置來執(zhí)行測量。光源可以例如是不連貫的但是銳聚焦的光源。攝像機(jī)系統(tǒng)可以為能夠在無需任何參考光源的情況下映射焊接接頭的幾何形狀。作為另一種替代，可以例如使用機(jī)械的、接觸式的測量系統(tǒng)。在前述的說明中，提到了具有已知的、明顯的或可預(yù)見的等效物的整體或元件，因此這種等效物如同單獨(dú)表述一樣地合并在此處。應(yīng)當(dāng)參考權(quán)利要求以限定本發(fā)明的實際范圍，權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包含任何的這種等效物。讀者還可以理解，被描述為優(yōu)選的、有利的、方便的等等的本發(fā)明的整體或特征是任選的并且不限制獨(dú)立權(quán)利要求的范圍。此外， 可以理解，這種任選的整體或特征盡管在本發(fā)明的一些實施方式中可能是有益的，但是在其他實施方式中可能不是所需要的，并且可能因此而不存在。
權(quán)利要求
1.一種用于對準(zhǔn)待焊接在一起的兩個管件的內(nèi)對管器，其中，所述內(nèi)對管器包括高低差測量系統(tǒng)，所述高低差測量系統(tǒng)安裝在所述內(nèi)對管器上并且設(shè)置成當(dāng)通過所述內(nèi)對管器將兩個管件夾持在一起時進(jìn)行高低差測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)對管器，其中，所述高低差測量系統(tǒng)是光學(xué)測量系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的內(nèi)對管器，其中，所述高低差測量系統(tǒng)安裝為繞管件的軸線轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的內(nèi)對管器，其中，所述高低差測量系統(tǒng)包括安裝在所述內(nèi)對管器內(nèi)部的攝像機(jī)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的內(nèi)對管器在將兩個管件焊接在一起的方法中的應(yīng)用，其中，所述方法包括下列步驟使用所述內(nèi)對管器在兩個管件之間形成待焊接的接頭的位置將兩個管件夾持在一起；當(dāng)在所述位置將所述管件夾持在一起時，使用所述高低差測量系統(tǒng)以獲得在接頭區(qū)域中的管件的對準(zhǔn)度指示；以及在所述兩個管件保持于在上述位置被夾持在一起時，將所述兩個管件焊接在一起。
6.一種將兩個管件焊接在一起的方法，其中，所述方法包括下列步驟將兩個管件夾持為端部對端部的構(gòu)型以在所述兩個管件之間限定待焊接的接頭；通過在所述管件被夾持在一起時定位在所述管件的內(nèi)部的測量系統(tǒng)獲得在接頭區(qū)域中的管件的對準(zhǔn)度指示；以及在所述測量系統(tǒng)保持位于所述兩個管件的內(nèi)部且位于所述接頭區(qū)域中時，將所述兩個管件焊接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在獲得所述管件的對準(zhǔn)度指示的步驟開始之前， 完成能夠?qū)崿F(xiàn)所述管件的焊接所必需的所有操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的方法，其中，獲得所述管件的對準(zhǔn)度指示的步驟包括使所述測量系統(tǒng)繞所述管件的軸線轉(zhuǎn)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任一項所述的方法，其中，夾持所述兩個管件的步驟是通過內(nèi)部夾持系統(tǒng)執(zhí)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中的任一項所述的方法，其中，夾持所述兩個管件的步驟包括以一個端部接觸另一個端部的方式將所述兩個管件夾持為端部對端部的構(gòu)型，以在所述兩個管件之間限定待焊接的接頭。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中的任一項所述的方法，其中，將所述兩個管件焊接在一起的步驟完全從所述管件的外部執(zhí)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求6至11中的任一項所述的方法，其中，將所述兩個管件焊接在一起的步驟是在待焊接的接頭線不受來自管件內(nèi)部的支撐時執(zhí)行的。
13.根據(jù)權(quán)利要求6至12中的任一項所述的方法，其中，所述方法包括對來自所述測量系統(tǒng)的在獲得所述管件的對準(zhǔn)度指示的步驟中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行電子處理的步驟，在所述數(shù)據(jù)處理步驟中，將所獲取的數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較并且自動地進(jìn)行關(guān)于所述管件是否被充分良好地對準(zhǔn)以便焊接的判定。
14.根據(jù)權(quán)利要求6至13中的任一項所述的方法，其中，所述測量系統(tǒng)是高低差測量系統(tǒng)。
15. 一種高低差測量系統(tǒng)，所述高低差測量系統(tǒng)適于用作權(quán)利要求1至5和14中的任一項所述的高低差測量系統(tǒng)。
全文摘要
一種內(nèi)對管器(20)，用于將待焊接在一起的兩個管件對準(zhǔn)，包括高低差測量系統(tǒng)，該高低差測量系統(tǒng)例如包括激光源(24)和攝像機(jī)系統(tǒng)(22)，激光源(24)和攝像機(jī)系統(tǒng)(22)安裝在內(nèi)對管器(20)上并且設(shè)置成進(jìn)行高低差測量(d)，指示管件(10a，10b)的對準(zhǔn)度。當(dāng)通過內(nèi)對管器(20)將兩個管件夾持在一起時可以進(jìn)行測量。之后，當(dāng)管件保持于在上述位置被夾持在一起并且高低差測量系統(tǒng)保持位于管件內(nèi)部時，將管件焊接在一起。
文檔編號B23K37/053GK102170995SQ200980139158
公開日2011年8月31日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者埃里克·凱爾迪勒, 安德烈亞·普羅韋西, 拉奇德·尤斯菲, 羅伯托·萊戈里, 馬爾科·諾韋洛 申請人:塞彭公司