用于連接管狀構(gòu)件的方法和連接器組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種聯(lián)接管狀構(gòu)件的方法。第一管狀構(gòu)件具有第一端部連接部，而第二管狀構(gòu)件具有第二端部連接部，所述第二端部連接部構(gòu)造成與第一端部連接部連接在一起。一些量的填充材料布置在第一端部連接部和第二端部連接部中的至少一個端部連接部的配合表面的至少一部分上。第一端部連接部和第二端部連接部在施加第一轉(zhuǎn)矩的同時形成連接裝置，其中，填充材料被壓縮。已聯(lián)接的第一端部連接部和第二端部連接部被加熱至低于填充材料的熔融溫度的第一溫度。施加超過第一轉(zhuǎn)矩的第二轉(zhuǎn)矩。然后，將溫度升高至等于或高于填充材料的熔融溫度的第二溫度，以引起填充材料、第一端部連接部和第二端部連接部之間的擴散結(jié)合。此后，移除所施加的第二轉(zhuǎn)矩并且冷卻由第一端部連接部和第二端部連接部形成的連接裝置。
【專利說明】
用于連接管狀構(gòu)件的方法和連接器組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及用于連接管狀構(gòu)件的方法和使用所述方法連接的連接器組件。
【背景技術(shù)】
[0002] 連接器典型地包括陽構(gòu)件和陰構(gòu)件。陽構(gòu)件可以具有螺紋外表面而陰構(gòu)件可以具 有對應(yīng)的螺紋內(nèi)表面，從而允許陽構(gòu)件和陰構(gòu)件連接以形成螺紋連接。這種類型的連接器 通常應(yīng)用在油田應(yīng)用中，例如，連接井眼套管或生產(chǎn)管的分段。經(jīng)常，用于油田應(yīng)用的連接 器需要提供液-密密封和/或氣-密密封并且需要具有的強度至少約等于由連接器聯(lián)接的管 段的管體強度。
[0003] 近來，可膨脹管技術(shù)已經(jīng)可以在商業(yè)上獲得。在此，可膨脹管在井下徑向膨脹。管 的外徑在大約10%至25%的范圍內(nèi)增大。已經(jīng)使用可膨脹管為多種井加設(shè)套管或加設(shè)襯 管?？膳蛎浌?諸如可膨脹套管或可膨脹襯管)典型地由使用螺紋連接互連的管段構(gòu)成。每 個管段典型地具有大約10米長度。
[0004] API(美國石油組織）螺紋連接器是一種常用類型連接器，其在相對低成本的條件 下工作得較好。然而，API連接器一直沒有提供可靠的氣密密封。鑒于此，API螺紋連接器主 要用于液體設(shè)施應(yīng)用，而更為昂貴的所謂優(yōu)質(zhì)連接器典型地用于要求氣密密封的應(yīng)用，例 如應(yīng)用于氣井的生產(chǎn)套管或生產(chǎn)管。最為常見的優(yōu)質(zhì)連接器具有專門設(shè)計的螺紋，并且依 賴于金屬 -金屬干涉以用于防漏密封。
[0005] 為了提高API連接器的氣密性，已經(jīng)提出了將軟金屬鍍層應(yīng)用到螺紋表面。這種鍍 層材料的示例包括磷酸鋅、鋅和錫。美國專利no. 5,212,885公開了一種螺紋連接器，其中， 每個陽構(gòu)件的螺紋分段用條帶作標(biāo)記，并且其中陰構(gòu)件的螺紋表面鍍有錫。螺紋潤滑劑被 施加到陰構(gòu)件的螺紋，并且陽構(gòu)件和陰構(gòu)件旋擰在一起，直到陰構(gòu)件的面覆蓋條帶為止。如 果陰構(gòu)件的面適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉陉枠?gòu)件的條帶上并且如果連接轉(zhuǎn)矩處于預(yù)定限制內(nèi)，則認為連 接可接受。然而，如果覆蓋層太厚，則US-5，212，885的連接器可能難以或不可能適當(dāng)連接， 并且陽構(gòu)件和/或陰構(gòu)件可能發(fā)生不允許的變形。連接轉(zhuǎn)矩可變得過大并且可發(fā)生欠佳的 螺紋嚙合，這對連接器的性能造成負面影響。這種連接器不適于膨脹并且在膨脹之后將很 可能發(fā)生泄露。
[0006] 為了確保膨脹之后的防漏性，可膨脹管典型地包括優(yōu)質(zhì)連接器。再者，連接器常常 是膨脹處理中的最薄弱環(huán)節(jié)，這主要是因為在膨脹期間沿著螺紋牙型的復(fù)雜應(yīng)力分布。膨 脹處理期間若干塑性變形可完全破壞連接器的密封機構(gòu)，其包括優(yōu)質(zhì)連接器的金屬-金屬 密封。因此，需要研發(fā)一種可替代的連接裝置，所述可替代的連接裝置可承受高膨脹比（在 一些情況中，高達30 %，乃至35 % )并且在膨脹之后防漏(液密并且優(yōu)選地氣密）。
[0007] US-6417147公開了用于聯(lián)接諸如管道的構(gòu)件的機械和冶金連接的組合，其中，非 晶擴散結(jié)合材料處于機械接合部的配合表面和抵接表面處。結(jié)合材料在壓力作用下被壓縮 并且被施加熱量，以使得結(jié)合材料擴散到機械連接裝置中。
[0008] US-6860420公開了一種將一對金屬油田管件互連的方法，所述金屬油田管件具有 互補的錐形邊緣。管件中的至少一根的位于其公共接觸表面處的錐形邊緣設(shè)置有薄金屬 層，所述薄金屬層的熔融溫度低于管件的熔融溫度。將管件互連，并且將熱量施加到薄金屬 層，以使薄金屬層熔融，隨后，冷卻錐形邊緣，其中，在管件之間形成冶金結(jié)合。接著，使管件 在井眼中徑向膨脹。
[0009] 隨著資源變得越來越稀少，近年來也已經(jīng)在極其具有挑戰(zhàn)的環(huán)境中鉆井。例如，已 經(jīng)在深水中和/或高壓烴儲層中鉆出井眼。在此，深水可以表示超過lkm的水深。高壓可以例 如表示處于大于lOObar的壓力下的儲層。然而，高達400bar或更高的壓力并不罕見，在特殊 情況下乃至超過1200bar。儲層中的烴中可能包括污染物，典型地包括腐蝕性和/或有毒的 氣體(諸如硫化氫或二氧化碳），會使得情況變得更糟糕。預(yù)期包括已膨脹的連接裝置的膨 脹管道包含的氣體處于高達在最壞情況中管道可以承受的最大壓力。
[0010] 基于富有挑戰(zhàn)的鉆井情境(例如在墨西哥灣），其還通過對連接裝置應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地能 夠承受鉆井轉(zhuǎn)矩進行計算機建模來設(shè)立。使管道旋轉(zhuǎn)可能需要將管道引入到井中超過閾值 深度。例如，可能要求外徑(0D)為5.5英寸的管承受大約7000代-11^(大約9.51^111)或更大的 轉(zhuǎn)矩。使管道旋轉(zhuǎn)可能要求能夠?qū)⒐芤氲骄壑谐^大約3,000英尺的深度。
[0011] 目前通過市售不能獲得能夠承受膨脹并且在外徑膨脹大約20 %或更大之后保持 防漏的連接裝置。然而，如上所述的富有挑戰(zhàn)的鉆井場景需要連接裝置在膨脹之后可防漏 并且優(yōu)選地具有氣密性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的是提供一種連接管狀構(gòu)件的改進方法。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種聯(lián)接管狀構(gòu)件的方法，所述方法包括以下步驟：
[0014] 提供第一管狀構(gòu)件，所述第一管狀構(gòu)件具有第一端部連接部；
[0015] 提供第二管狀構(gòu)件，所述第二管狀構(gòu)件具有第二端部連接部，所述第二端部連接 部構(gòu)造成與第一端部連接部形成連接裝置；
[0016] 將一些量的填充材料放置在第一端部連接部和第二端部連接部中的至少一個端 部連接部的配合表面的至少一部分上；
[0017] 在施加第一轉(zhuǎn)矩時通過連接第一端部連接部和第二端部連接部來聯(lián)接第一管狀 構(gòu)件和第二管狀構(gòu)件，其中，填充材料被壓縮在第一端部連接部和第二端部連接部之間；
[0018] 將已聯(lián)接的第一端部連接部和第二端部連接部加熱至低于填充材料的熔融溫度 的第一溫度；
[0019] 施加超過第一轉(zhuǎn)矩的第二轉(zhuǎn)矩；
[0020] 將溫度升高至處于或高于填充材料的熔融溫度的第二溫度，以產(chǎn)生填充材料、第 一端部連接部和第二端部連接部之間的擴散結(jié)合；
[0021 ]降低所施加的第二轉(zhuǎn)矩；以及
[0022]冷卻第一端部連接部和第二端部連接部。
[0023]本發(fā)明涉及一種當(dāng)將管件互連時利用公共接觸面互連一對具有互補錐形邊緣的 金屬油田管件的方法。管件中的至少一根的位于其公共接觸表面處的錐形邊緣設(shè)置有薄填 充材料層，所述薄填充材料層的熔融溫度低于管件的熔融溫度。加熱填充材料層以熔融該 薄層。在此，在管件端部連接部之間產(chǎn)生冶金結(jié)合。這種方法產(chǎn)生了端部連接部在它們的公 共接觸表面處的相對牢固的結(jié)合結(jié)以及可靠的金屬-對金屬密封。
[0024] 可以從適于硬釬焊、軟釬焊、非晶態(tài)結(jié)合或擴散焊接的材料中選擇適當(dāng)?shù)奶畛洳?料，以便形成所述冶金結(jié)合。填充材料例如包括以下中的一種或多種:鐵、鎳、銅、銀、鈦、黃 銅、青銅、鍺、金、Zw、絡(luò)、娃、硼、碳、磷、媽、鉬、Su或非晶態(tài)金屬。
[0025] 填充材料可以以噴涂、涂覆、箱、條帶、環(huán)、膏或適當(dāng)?shù)哪z中的懸浮物的形式沉積 在端部連接部上。
[0026] 可例如通過火焰、感應(yīng)加熱、化學(xué)反應(yīng)、熱對流或電阻方法來施加熱量以恪融填充 材料。在一個優(yōu)選的實施例，使用感應(yīng)加熱來施加熱量。使用熱噴涂可將填充材料沉積在第 一連接端部和/或第二連接端部上。
[0027]適當(dāng)?shù)?，錐形端部連接部與管件的縱向軸線的相交的角度處于1°至10°的范圍內(nèi)， 更加優(yōu)選地處于3°至6°的范圍內(nèi)。
[0028]在一個實施例中，使已聯(lián)接的管狀構(gòu)件徑向膨脹，所述已聯(lián)接的管狀構(gòu)件包括已 聯(lián)接的第一端部連接部和第二端部連接部。這種膨脹處理可發(fā)生在形成于地層中的井眼 中，例如，以用于在井眼中產(chǎn)生膨脹的套管或襯管。
[0029 ]根據(jù)另一個方面，本發(fā)明提供了一種連接器組件，所述連接器組件包括：
[0030] 第一管件，所述第一管件具有第一端部連接部；
[0031] 第二管件，所述第二管件具有第二端部連接部，所述第二端部連接部連接到第一 立而部連接部;和
[0032] -些量的填充材料，所述填充材料位于第一端部連接部和第二端部連接部中的至 少一個端部連接部的配合表面上的至少一部分上；
[0033] 使用上述方法聯(lián)接所述連接器組件。
[0034] 根據(jù)另一個方面，本發(fā)明涉及一種烴井眼，所述烴井眼設(shè)置有使用本發(fā)明的方法 已經(jīng)互連的一系列管狀構(gòu)件。
【附圖說明】
[0035] 將參照附圖更加詳細地并且以舉例的方式描述本發(fā)明，其中：
[0036] 圖1示出了在連接之前要在本發(fā)明的方法中使用的管狀構(gòu)件的第一端部連接部和 第二端部連接部的一個實施例的縱向橫截面；
[0037] 圖2示出了在連接之后圖1的各端部連接部的縱向橫截面；
[0038] 圖3示出了要在本發(fā)明的方法中使用的端部連接部的另一個實施例的透視圖；
[0039] 圖4示出了圖3的端部連接部在施加填充材料之后的透視圖；
[0040] 圖5示出了已組裝的端部連接部的橫截面；
[0041] 圖6示出了用于無損質(zhì)量控制的方法的一個實施例的橫截面；
[0042] 圖7示出了圖6的方法的測試結(jié)果的示例；
[0043] 圖8示出了表示根據(jù)本發(fā)明的方法在連接端部連接部期間施加轉(zhuǎn)矩和熱量的示例 性曲線圖；和
[0044] 圖9示出了表示根據(jù)本發(fā)明的方法在連接端部連接部期間施加轉(zhuǎn)矩和熱量的另一 個示例性曲線圖。
【具體實施方式】
[0045] 圖1和圖2示出了設(shè)置有第一端部連接部2的第一管狀構(gòu)件1的實施例。第一端部連 接部是具有第一錐形邊緣3的陽連接部。第二管狀構(gòu)件4包括第二端部連接部，所述第二端 部連接部設(shè)置有與第一錐形邊緣3互補的第二錐形邊緣6。錐形邊緣形成陽陰插入式連接 器，其中，第一錐形邊緣3是連接器的陽構(gòu)件，而第二錐形邊緣6是連接器的陰構(gòu)件。管狀構(gòu) 件1、4對準(zhǔn)并且具有公共縱向軸線7。
[0046] 錐形邊緣3、6在端部連接部2、5互連時具有公共接觸表面8(圖2)。在圖1中，第一和 第二錐形邊緣3、6的形成公共接觸表面8的各個表面分別由附圖標(biāo)記8a、8b表示。接觸表面 8a、8b可以設(shè)置有互補螺紋，所述互補螺紋包括凸肋10和凹槽12。
[0047] 陽構(gòu)件2可以具有唇沿16形式的端部部分。陰構(gòu)件5可以具有唇沿18形式的端部部 分。陰構(gòu)件5可以具有肩部20。陽構(gòu)件2可以具有肩部22。當(dāng)連接時，陽構(gòu)件的唇沿16優(yōu)選地 接合陰構(gòu)件的肩部20和/或陰構(gòu)件的唇沿18接合陽構(gòu)件的肩部22。
[0048] 在連接陽構(gòu)件2和陰構(gòu)件5之前，相對薄的填充材料層(未示出）沉積在錐形表面3 和/或錐形表面6的至少一部分上，所述填充材料層的熔融溫度低于管狀構(gòu)件1、4的熔融溫 度。所述填充材料可以例如沉積在凹槽12中的一個或多個中。
[0049] 在一個優(yōu)選實施例中，填充材料的熔融溫度低于轉(zhuǎn)變溫度。轉(zhuǎn)變溫度可以為大約 723攝氏度?；A(chǔ)材料(即，管的材料)優(yōu)選是鋼。
[0050] 填充材料層可以包括基于銅的合金或基于鎳的合金?？商娲?，填充材料可以包 括其他合金或非晶態(tài)金屬。如果填充材料是硬釬焊組合物，則其還可以包含焊劑，例如，硼 酸鹽。在開始硬釬焊之前，焊劑可以嵌入到硬釬焊組合物中或者分布在硬釬焊組合物的表 面上。
[0051] 填充材料薄層可以以噴涂、涂覆、箱、條帶、環(huán)、膏或適當(dāng)?shù)哪z中的懸浮物的形式 沉積在接觸表面8a和/或接觸表面8b上。
[0052]在已經(jīng)將填充材料層施加到接觸表面8a、8b中的一個或兩個或者施加到凹槽12中 之后，將陽構(gòu)件2引入到陰構(gòu)件5中并且旋擰在一起，其中，凸肋10裝配到對應(yīng)凹槽12中，如 圖2所示。當(dāng)形成連接裝置時，將熱量施加到陽構(gòu)件2和陰構(gòu)件5,以便熔融填充材料。
[0053]如圖3所示，在一個可替代實施例中，陽構(gòu)件2的錐形表面3和陰構(gòu)件5的錐形表面6 分別（圖5)可以是光滑的。在此光滑例如指的是相應(yīng)的表面不帶螺紋。示出了端部分段16和 肩部22。
[0054] 圖4示出了陽構(gòu)件2,其中，填充材料24被施加到錐形表面3。填充材料可以僅僅施 加到錐形表面的一分段上。在圖4的實施例中，整個表面3已經(jīng)設(shè)有填充材料。例如已經(jīng)通過 噴涂、涂覆或熱噴涂施加了填充材料。陽構(gòu)件和陰構(gòu)件中的一個或兩個上的填充材料的厚 度為大約0.1mm至〇.2_。在一個優(yōu)選實施例中，填充材料沉積在陽構(gòu)件和陰構(gòu)件兩者上。
[0055] 盡管未示出，但是陰構(gòu)件5可以具有類似的光滑的錐形表面6。所述錐形表面6可以 類似地設(shè)有填充材料層，即，錐形表面3、6中的一個或兩個可以設(shè)有填充材料層。
[0056] 圖5-方面示出了錐形表面3、6的橫截面之間的角度α以及示出了公共縱向軸線7。 角度α優(yōu)選地在2度至10度的范圍內(nèi)。當(dāng)錐形表面是光滑的時，已證實大約3度的角度α提供 了最優(yōu)的結(jié)合和強度。
[0057]優(yōu)選地，通過火焰、感應(yīng)加熱、化學(xué)反應(yīng)、熱對流或電阻方法來實施加熱。
[0058]對于針對烴井附近的鉆井場所的應(yīng)用而言，感應(yīng)加熱是優(yōu)選地。在此，感應(yīng)線圈可 以圍繞圖2的連接裝置布置。
[0059] 在感應(yīng)加熱期間，通過所述線圈的電流可以在連接裝置中產(chǎn)生渦電流，從而散熱。 盡管越靠近連接裝置的外表面產(chǎn)生的熱量越多，但是，由于管狀構(gòu)件1、4的金屬的導(dǎo)熱性， 將加熱整個填充材料。為了使火災(zāi)和爆炸危害最小化，例如在加熱期間可以將惰性氣體設(shè) 置在連接裝置的內(nèi)表面處。
[0060] 由于這種加熱處理，填充材料層的溫度例如升高到處于或高于材料的熔融溫度。 這個溫度例如處于大約400°C至1100°C的范圍內(nèi)，優(yōu)選地處于600°C至700°C的范圍內(nèi)。在一 個優(yōu)選實施例中，將連接裝置加熱到比填充材料的熔融溫度高大約20°C的溫度。
[0061] 在施加熱量并且升高溫度的同時，可以將壓力施加在管端部之間，以進行結(jié)合，例 如在至少10秒的時間段期間有利地保持這種狀態(tài)。
[0062] 可將作為聯(lián)接處理的硬釬焊限定為通過使用熱量和填充材料來聯(lián)接材料(相同成 分或不同成分)的處理。填充材料例如是金屬或金屬合金，所述金屬或金屬合金的熔融溫度 高大約于450°C但是低于要聯(lián)接的基礎(chǔ)材料的熔融溫度。成功的硬釬焊聯(lián)接可導(dǎo)致冶金結(jié) 合，所述冶金結(jié)合與被聯(lián)接基礎(chǔ)材料一樣硬或比基礎(chǔ)材料硬。如上所述，基礎(chǔ)材料典型地是 鋼。
[0063] 填充材料布置在要聯(lián)接的兩個部件之間的間隙中。將所述部件加熱至填充材料的 熔融溫度，所述填充材料熔融并且流入到間隙中，從而典型地在凝固時在過渡位置處形成 材料的合金。這產(chǎn)生了冶金結(jié)合。通過毛細管作用，熔融的金屬典型地流入并且填充兩個部 件之間的間隙內(nèi)的空隙。
[0064] 與硬釬焊類似，軟釬焊不涉及基礎(chǔ)材料的熔融。然而，用于軟釬焊的填充材料具有 低熔點（小于450°C)。盡管這是軟釬焊處理的優(yōu)勢，但是軟釬焊聯(lián)接缺乏冶金結(jié)合并且因此 因軟釬焊聯(lián)接相對薄弱而不能應(yīng)付高應(yīng)力。
[0065] 焊接以與硬釬焊類似的方式形成冶金結(jié)合。然而，所使用的填充材料具有更高的 熔融溫度，所述更高的熔融溫度典型地與基礎(chǔ)材料的熔融溫度相等或只是恰好低于基礎(chǔ)材 料的熔融溫度。由于相對高的溫度，所以在基礎(chǔ)材料中可能發(fā)生某種程度的畸變。盡管焊接 能夠產(chǎn)生強聯(lián)接，但是其還可能因高溫而改變基礎(chǔ)材料的機械性能和冶金性能。
[0066] 硬釬焊相對于軟釬焊或焊接的主要優(yōu)勢在于：
[0067] i)填充材料熔融點相對低；
[0068] ii)聯(lián)接不同材料；
[0069] m)保持基礎(chǔ)材料的冶金性能；
[0070] iv)與傳統(tǒng)質(zhì)量控制技術(shù)兼容；
[0071] v)提供可重復(fù)的結(jié)果。
[0072] 然而，針對石油工業(yè)采用硬釬焊面臨其自身的挑戰(zhàn)。它們中的一些是：
[0073] a)使得硬釬焊適于如用于油田管柱的管狀連接裝置的大型組裝；
[0074] b)清潔影響聯(lián)接質(zhì)量，從而使得在周圍設(shè)施可能不夠清潔的油田鉆機上很難實施 硬釬焊技術(shù)；
[0075] c)在硬釬焊之后以及將管下放到井下之后進行質(zhì)量控制檢查可能是一個挑戰(zhàn)。
[0076] 油田管件的硬釬焊或非晶態(tài)結(jié)合具有以下潛在優(yōu)勢：
[0077] -能夠應(yīng)用于寬范圍的材料，包括碳鋼、不銹鋼和鈦；
[0078] -在結(jié)合或硬釬焊之后不會產(chǎn)生突出物，因此形成齊平的連接裝置；
[0079] -其可自動實施，因此不需要熟練的操作者；
[0080] 一與焊接相比，所需的熱量輸入較低，從而提高了安全性并且使得更易于限制風(fēng) 險；
[0081] -相對快速；
[0082] 一管件自動軸向?qū)?zhǔn)；
[0083] 一產(chǎn)生了大結(jié)合表面并且因此產(chǎn)生了牢固的結(jié)合;和 [0084] -是一種成本有效的處理。
[0085]鑒于這些原因，用于接合毗鄰油田管件的錐形邊緣的硬釬焊或非晶態(tài)結(jié)合就聯(lián)接 碳鋼和耐腐蝕合金井套筒、管道和襯管而言可具有顯著的優(yōu)勢。
[0086]為了實現(xiàn)高質(zhì)量的硬釬焊聯(lián)接，硬釬焊處理非常重要。這種處理包括制備待被硬 釬焊的端部連接部直到清潔最終產(chǎn)品為止。
[0087] 要聯(lián)接的面之間的良好配合和正確間隙是硬釬焊過程中的重要參數(shù)。作為所涉及 的主要原理的毛細管作用在部件之間的間隙最優(yōu)時工作得最為有效。對于油田連接器而 言，典型地，這種間隙的范圍可以為從10微米至100微米。這種優(yōu)化的間隙特別針對于在給 定一組條件下的特定基體金屬。硬釬焊聯(lián)接的抗張強度隨著在其硬釬焊之前部件之間的間 隙量而變化。
[0088] 根據(jù)測試，當(dāng)兩個部件之間的間隙小于0.15mm時實現(xiàn)最牢固的聯(lián)接?？箯垙姸瓤?以大于80.000至100.0 OOpsi (大約550MPa至700MPa)。如果間隙較寬，則降低了毛細管作用， 因此填充金屬可能未能完全填充聯(lián)接部，從而降低了聯(lián)接強度。硬釬焊之前的兩個部件之 間的理想間隙介于大約0.001英寸至0.004英寸(大約20μπι至80μπι)之間?？箯垙姸瓤梢詾榇?約120,00(^8丨（大約82510^)或更大。
[0089] 毛細管作用在基礎(chǔ)材料的表面干凈的情況下工作得最佳。受污染的表面，例如，被 灰塵、油脂、銹或石油污染的表面阻礙熔融金屬的流動并且導(dǎo)致產(chǎn)生較薄弱的聯(lián)接。油阻止 熔融金屬在聯(lián)接部中的適當(dāng)分布。填充材料不能良好地結(jié)合到生銹的表面。可以利用水或 有機溶劑來清潔表面?？商娲?，機械去除可以包括磨粒清潔。尤其在修復(fù)硬釬焊的過程 中，在部件非常臟或嚴重生銹的情況中，通過使用砂布、砂輪或噴砂合隨后進行沖洗操作可 加速清潔處理。一旦部件干凈，則優(yōu)選地盡快施加焊劑和硬釬焊材料。這防止例如在處理期 間可能沉積的灰塵、油脂或油再次污染表面。
[0090] 焊劑是施加到聯(lián)接表面的化學(xué)化合物。焊劑的主要目的是通過硬釬焊填充材料促 進基底金屬的潤濕。加熱金屬表面加速形成由熱金屬和空氣中的氧氣之間的化合作用所產(chǎn) 生的氧化物。優(yōu)選的是防止形成氧化物，這是因為氧化物可能阻止釬料金屬潤濕并且結(jié)合 到表面。通過將焊劑涂覆在聯(lián)接區(qū)域上將表面與空氣隔離開，從而防止形成氧化物。焊劑將 還分解并且吸收在加熱期間形成的任何氧化物或者吸收在清潔處理期間沒有被完全去除 的氧化物。焊劑通常針對某些的填充材料制成?；瘜W(xué)焊劑可以包括下述物質(zhì)中的一種或多 種:硼酸鹽、硼元素、氟硼酸鹽、氟化物、氯化物、潤濕劑或水。
[0091] 重要的是使得端部連接部在正確位置中對準(zhǔn)，以獲得最終聯(lián)接部的正確幾何形 狀。這確保釬料通過毛細管作用在整個聯(lián)接部中正確分布。通常，可使用重力來將兩個錐形 表面保持在一起。其它方法可能涉及將工件一起保持在正確位置中的機械工具。
[0092]上文示出了使得硬釬焊技術(shù)適用于油氣工業(yè)可能面臨巨大挑戰(zhàn)。本發(fā)明可使得這 種技術(shù)在油田應(yīng)用中的應(yīng)用得以發(fā)展。
[0093]在硬釬焊焊螺紋連接裝置中面臨的主要挑戰(zhàn)是：
[0094] a.在連接螺紋上施加硬釬焊合金；
[0095] b.螺紋對硬釬焊材料的分布有極大影響；
[0096] c .在施加熱量(感應(yīng)）的同時旋轉(zhuǎn)(形成螺紋連接裝置)還影響硬釬焊材料在連接 區(qū)域上的擴散；
[0097] d.建立處理參數(shù)，以確保可重復(fù)的性能。
[0098] 從當(dāng)今工業(yè)中存在的多種硬釬焊材料中選擇最佳的材料，通過小范圍測試來實施 這種選擇。這節(jié)省時間和成本，原因在于:可在有限時間內(nèi)測試大量材料和施加方法。然后 將最適當(dāng)?shù)牟牧洗笠?guī)模地施加在油田管的連接裝置上。
[0099] 在硬釬焊合金的整個范圍中，基于銀-銅的合金提供了最高的屈服強度和/或剪切 強度。剪切強度可以高于200MPa至240MPa(35ksi)。屈服強度可以超過180MPa。以下表格公 開了硬釬焊材料的兩個示例性實施例，其提供了硬釬焊的連接裝置的處于最高范圍內(nèi)的屈 服強度和剪切強度（即，分別高于180MPa和200MPa)。
[0100]
[0101]可以獲得用于施加硬釬焊材料的多種可行處理。硬釬焊材料可以呈膏、箱、涂層、 浸液等形式。施加填充材料的最便捷且最可靠的方式之一是熱噴涂。
[0102] 預(yù)先硬釬焊的優(yōu)選方法包括熱噴涂熔融的填充材料。在此，熱噴涂優(yōu)選地包括等 離子體噴涂。這種方法提供了最佳結(jié)果，從而消除了孔隙和不完全的填料形成，由此顯著減 小了制造期間硬釬焊的瑕疵量。例如，可以使用手動操作的等離子槍，可選地使用氬作為屏 蔽氣氛，使得通過使用等離子體噴涂硬釬焊材料BAg-24來施加預(yù)硬釬焊涂層沉積?？梢酝?過機器人等離子噴涂系統(tǒng)來成批生產(chǎn)設(shè)有預(yù)硬釬焊涂層的鋼管。
[0103] 優(yōu)選地，在等離子體噴涂之前例如使用噴砂來制備表面。制備表面將提高熱噴涂 的材料粘接到鋼基底的粘合度和/或去除表面上的氧化物和污染物。鋼管件的陽螺紋和陰 構(gòu)件可以例如承受手套箱中的細氧化鋁砂噴砂處理。
[0104] 優(yōu)選地，噴涂在連接裝置的陽構(gòu)件和陰構(gòu)件上的填充材料的組合層一起提供了填 充材料體積，所述填充材料體積大約等于完全形成連接裝置的陽螺紋和陰構(gòu)件之間的間隙 體積高達大約50%。這確保在硬釬焊期間足夠的硬釬焊材料存在于連接裝置中，以完全覆 蓋連接裝置并且具有適當(dāng)?shù)穆?lián)接。將通過在使連接裝置旋轉(zhuǎn)的機械作用期間產(chǎn)生的壓力從 連接裝置中推出過量的填充材料。在一個優(yōu)選實施例中，組合的填充材料體積比間隙體積 大大約50 %。
[0105]在連接裝置中沉積不足量的填充材料的劣勢可以包括：
[0106] ?連接裝置發(fā)生泄漏；
[0107] ?聯(lián)接強度降低；
[0108] 在連接裝置中沉積過多的材料的劣勢可以包括：
[0109] ?由于需要高的轉(zhuǎn)矩而使得不能形成連接裝置；
[0110] ?破壞(永久塑性變形)連接端部(陽和/或陰）；
[0111] ?在硬釬焊之后在連接裝置內(nèi)部或外部上產(chǎn)生實心填充材料突出部；
[0112] ?增加了每個連接裝置的成本。
[0113] 根據(jù)本發(fā)明，將填充材料沉積到陽構(gòu)件和/或陰構(gòu)件上可以包括以下步驟中的一 個或多個：
[0114] 1)在硬釬焊之前，將硬釬焊材料沉積在連接表面上以使得處理效率和一致性最大 化。在這個情況中，其可以是任一沉積方法，諸如，浸漬、鍍層、刷涂、涂覆。由于易于實施、處 理可預(yù)測以及厚度可重復(fù)，噴涂是優(yōu)選的；
[0115] 2)在噴涂之后，燒結(jié)填充材料以增加結(jié)合到基體金屬的結(jié)合程度以及通過減小孔 隙率和增加內(nèi)聚力（g卩，硬釬焊材料的顆粒之間的結(jié)合)而增加最終硬釬焊的強度。
[0116] 可在車間或工廠中施加填充材料，這將提高質(zhì)量并且縮短在鉆機上實施最終硬釬 焊所需的時間。測試證實了在實際"硬釬焊"之前將填充材料沉積在連接裝置上強化了最終 硬釬焊的連接裝置。這可以稱作"預(yù)硬釬焊"。在此，在井眼處實施最終硬釬焊材料之前已經(jīng) 建立了硬釬焊材料和鋼之間的結(jié)合。
[0117] 預(yù)硬釬焊是一種技術(shù)，在該技術(shù)中，填充材料沉積在陽構(gòu)件和/或陰構(gòu)件上（為了 產(chǎn)生基底金屬和硬釬焊合金之間的擴散結(jié)合）。隨后，通過硬釬焊聯(lián)接兩個已預(yù)硬釬焊的表 面。這種處理大大縮短了最終硬釬焊時間，從而使得其更適于在鉆機處應(yīng)用。預(yù)硬釬焊處理 還確保將硬釬焊層適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合到表面。
[0118] 可在諸如車間或工廠的干凈且可控的環(huán)境中實施預(yù)硬釬焊步驟。一旦已經(jīng)在車間 中將填充材料涂層施加到陽構(gòu)件和陰構(gòu)件中的一個或兩個上，則可在有限時間內(nèi)在鉆機現(xiàn) 場連接所述陽螺紋和陰螺紋。可以將保護罩施加到預(yù)硬釬焊的陽構(gòu)件和/或陰構(gòu)件上，以便 保持部件清潔。
[0119] 例如，無鎘的硬釬焊材料BAg-18、BAg-24(上述提供的成分)和BAg-21提供了硬釬 焊連接裝置的增強強度。
[0120] 通過直接浸漬到熔融填充材料池中來沉積填充材料可能面臨以下技術(shù)問題中的 一個或多個：
[0121] 1)鋼管應(yīng)當(dāng)被加熱至高于預(yù)硬釬焊材料的熔融溫度的溫度。否則，預(yù)硬釬焊材料 可能以非均勻?qū)有问皆诠艿郎瞎袒龇蔷鶆驅(qū)舆€可能過厚；
[0122] 2)硬釬焊用焊劑可能具有有限的工作時間，并且因此，焊劑不能在同一池中處于 熔融的預(yù)硬釬焊材料上方。結(jié)果，鋼管必須被加熱，以用于與焊劑接觸和與焊劑發(fā)生反應(yīng)， 然后，再次加熱鋼管(或保持在更高溫度條件下），以將鋼管浸漬到熔融釬料池中。在小尺寸 鋼管的情況下這種操作模式難以實施，而在直徑為6英寸或更大的厚鋼管的情況中其幾乎 不能實施;和
[0123] 3)填充材料可以僅僅必須沉積在陽構(gòu)件的一個表面(外表面3)和/或陰構(gòu)件的一 個表面（內(nèi)表面6)上。然而，直接浸漬方法導(dǎo)致陽構(gòu)件/陰構(gòu)件的內(nèi)表面和外表面都有涂層。 從而消耗了雙倍體積的相對昂貴的硬釬焊材料。在此，應(yīng)當(dāng)注意的是通常硬釬焊材料包括 銀。
[0124] 在一個實施例中，可能根據(jù)需要在加熱或硬釬焊之后將連接裝置脫開連接。脫開 連接包括：
[0125] a)將已組裝的連接裝置加熱到處于或高于填充材料的熔融溫度(填充材料熔融） 的溫度；
[0126] b)在組件處于或高于熔融溫度的同時使第一端部連接部和第二端部連接部相對 于彼此旋轉(zhuǎn)，以使得第一端部連接部與第二端部連接部脫開連接。
[0127] 預(yù)先施加涂層的厚度可以在0.1mm至0.2mm范圍內(nèi)。證實了等離子體噴涂預(yù)釬焊涂 層良好粘接到鋼表面。填充材料的熱噴涂提高了對填充材料的量和分布的控制。
[0128] 通過噴砂處理使得表面為等離子體噴涂做好準(zhǔn)備，以便提高等離子體噴涂的硬釬 焊材料粘接到鋼表面的粘接程度。鋼管和標(biāo)準(zhǔn)樣品承受手套箱中的細氧化鋁砂噴砂處理。
[0129] 根據(jù)本發(fā)明，在施加預(yù)硬釬焊層之后或在硬釬焊之后，可測試連接裝置的陽構(gòu)件 和陰構(gòu)件。在此，可根據(jù)例如最終連接裝置的規(guī)格、強度等來測試每個陽構(gòu)件和陰構(gòu)件或者 可測試其某一百分比。例如，首先，可以測試所有預(yù)釬焊的部件，并且一旦已經(jīng)實現(xiàn)令人滿 意的連接裝置之后，可以僅僅測試連接器的設(shè)定百分比。
[0130]硬釬焊聯(lián)接部的質(zhì)量在確保結(jié)合的適當(dāng)性能中至關(guān)重要。無損測試方法，尤其是 超聲技術(shù)，已經(jīng)作為確定這種結(jié)合質(zhì)量的主要研究領(lǐng)域。與其它無損方法相比，超聲技術(shù)提 供了用于評估冶金結(jié)合的最高靈敏性，原因在于:材料和接觸面的聲頻特性與它們的彈性 性能密切相關(guān)。
[0131] 采用一種程序來控制和檢查硬釬焊連接裝置的質(zhì)量。在此，硬釬焊連接裝置承受 超聲掃描。圖6示出了用于測試硬釬焊連接裝置的測試設(shè)備50。測試設(shè)備包括容器52,所述 容器52填充有流體54,諸如水。聲換能器56安裝在框架58上并且能夠沿著樣本的長度運動， 所述樣本諸如是包括表面3、6的硬釬焊連接的管狀構(gòu)件1、4。流體具有高度L1，所述高度至 少超過連接裝置的長度。設(shè)備的總高度可以為L2。
[0132] 在測試期間，換能器56朝向管1、4發(fā)出聲信號。由換能器56記錄所述信號的回聲， 并且將回聲供應(yīng)到數(shù)據(jù)處理器(未示出）。圖7示出了來自前壁61、接觸面62和后壁63的回聲 60。示例7A示出了良好的結(jié)合，其僅僅包括來自前壁61和后壁63的回聲。示例7B示出了來自 前壁61、接觸面62和后壁63的回聲，其表示普通的結(jié)合質(zhì)量。示例7C示出了來自前壁61和接 觸面62的回聲，其表示結(jié)合不足。
[0133] 硬釬焊的質(zhì)量高度取決于多種參數(shù)。除了制備連接裝置的部件之外，硬釬焊處理 自身也很重要。強制對溫度和時間進行謹慎控制，以獲得最優(yōu)結(jié)果。由于存在第三參數(shù)(即， 轉(zhuǎn)矩），因此硬釬焊帶螺紋的連接裝置更加復(fù)雜。這是因為在形成連接裝置的同時硬釬焊所 述連接裝置。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)矩、時間和溫度之間的聯(lián)合使得硬釬焊連接裝置的處理和質(zhì)量 可重復(fù)。
[0134] 另外，本發(fā)明的處理可以包括以下步驟中的一個或多個：
[0135] -沿著（帶螺紋的）連接裝置的長度施加不同厚度的硬釬焊材料。這可以提高硬釬 焊材料的分布，可以彌補在螺紋開始和結(jié)束處所需材料的公差和集中性。為了將更厚的層 施加在某些區(qū)域中，用戶花費額外的時間（例如，大約2至10秒，例如大約5秒)將硬釬焊材料 噴涂在所述區(qū)域中；
[0136] -在連接裝置的接觸表面中設(shè)置用于額外硬釬焊材料的儲器，以用于提高硬釬焊 材料沿著螺紋連接裝置的長度和周長的分布；
[0137] -針對硬釬焊帶螺紋的連接裝置的破壞性質(zhì)量控制和無損質(zhì)量控制的一些元件。
[0138] 通過廣泛實驗和分析，已經(jīng)發(fā)展了圖8和圖9中示出的處理限制尺度(envelopes)。 在圖8至圖9的曲線圖中，右側(cè)的豎軸表示轉(zhuǎn)矩τ(形成連接裝置），而左側(cè)的豎軸表示溫度T。 橫軸表示時間t。虛線表示施加到連接裝置的轉(zhuǎn)矩，而條紋斑點線(-·_)表示施加的溫度。 轉(zhuǎn)矩和溫度的施加都與時間因素有關(guān)。
[0139] 產(chǎn)生具有最優(yōu)強度和可靠性的處理整體包括以下步驟(參照圖8,9)
[0140] i)在t0時，施加轉(zhuǎn)矩，以便連接陽構(gòu)件2和陰構(gòu)件5,直到陽構(gòu)件的端部16接合陰構(gòu) 件的肩部20和/或直到陰構(gòu)件的端部18接合陽螺紋的肩部22為止。通過在A處轉(zhuǎn)矩的突然增 加或者變平來指示接合。施加轉(zhuǎn)矩是指使得陽構(gòu)件和陰構(gòu)件相對彼此旋轉(zhuǎn)。這可以既針對 帶螺紋的連接裝置又針對不帶螺紋的連接裝置來實施。在一個實施例中，陽構(gòu)件和陰構(gòu)件 沒有完全連接，從而在兩個部件之間存在小間隙。小間隙例如為大約4_或大約2圈；
[0141] ii)在tl時，升高溫度直到填充材料的熔融溫度的大約75-90%，例如85% ;
[0142] i i i)在t2至t3的時間周期內(nèi)保持溫度處于i i)的水平，以使得連接裝置中的熱量 分布均衡(E至F)(圖8、9)。在一個實施例中，可利用以下公式計算使得步驟E-F中的溫度相 等至少所需的時間（t2至t3):
[0143] t = 6.4 · 10~(-5) · h · [((D~2 - cT2) · 3i)/4]
[0144] 其中，t是時間，以秒為單位;h是連接裝置的高度，以mm為單位;D是管的0D(外徑） (mm);d是管的ID(內(nèi)徑KmmhID表示內(nèi)徑。在5.5"0D 9.5mmWT管上使用VAM FJL連接裝置來 證實以上公式。
[0145] iv)在t3時，升高溫度至大約填充材料的熔融溫度，直到高大約20攝氏度或高10% (F 至 G);
[0146] v)施加增加的轉(zhuǎn)矩以形成連接裝置。優(yōu)選地在溫度為硬釬焊材料的熔融溫度的大 約90-95%時施加增加的轉(zhuǎn)矩。如圖8至圖9所示，增加的轉(zhuǎn)矩可以超過在i)時施加的轉(zhuǎn)矩的 水平，例如，大三倍或四倍。再者且，施加轉(zhuǎn)矩表示陽構(gòu)件和陰構(gòu)件相對于彼此旋轉(zhuǎn)。這可以 針對帶螺紋構(gòu)件和不帶螺紋構(gòu)件來實施(C至D)。閉合曾留在步驟i)中的兩個部件之間的可 選的小間隙；
[0147] vi)在t5時，停止施加轉(zhuǎn)矩；
[0148] vii)在預(yù)定時間(G至H)之后，停止施加熱量，以使得連接裝置能夠冷卻。優(yōu)選地自 然冷卻，通過空氣冷卻(線70)?？諝饫鋮s提供了最牢固的硬釬焊連接裝置。作為更快冷卻的 可替代方案包括通過添加冷卻液(諸如水)來實施冷卻。能夠以適度的量(線72)或大量(線 74)地施加冷卻劑。后者將最快速地冷卻連接裝置，但是也將產(chǎn)生更脆的連接裝置;和
[0149] viii)可選地，當(dāng)已組裝的連接器的溫度處于或低于預(yù)定冷卻溫度1(在圖8中的 t6)時，可以通過施加諸如水的液體快速地將連接器冷卻到低于50攝氏度。冷卻溫度例如為 大約350攝氏度。
[0150] 轉(zhuǎn)矩、溫度和時間參數(shù)的聯(lián)合使得能夠重復(fù)生產(chǎn)相同的成功的硬釬焊連接裝置。
[0151] 已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明聯(lián)接在一起的套管和管柱提供了防漏、無縫、使用周期完整，并且 有潛力實現(xiàn)要追求的更纖細、更成本有效的井。
[0152] 在陽構(gòu)件2和陰構(gòu)件5之間產(chǎn)生冶金結(jié)合之后，可以使用適當(dāng)?shù)呐蛎涘F或其它膨脹 裝置使得套管1、4徑向膨脹。在膨脹處理期間，陽構(gòu)件3的唇沿16和陰構(gòu)件的唇沿18因下述 事實而存在徑向向內(nèi)彎曲的趨勢，所述事實為陽構(gòu)件和陰構(gòu)件的徑向內(nèi)部分較之它們的相 應(yīng)徑向外部分承受更大的圓周張力。通過在陽構(gòu)件和陰構(gòu)件之間的冶金結(jié)合來充分防止陰 構(gòu)件2的唇沿16的徑向向內(nèi)彎曲和隨之而來的連接器的密封能力的(部分)損失。
[0153] 在工廠中沉積填充材料的涂層加速了在鉆機現(xiàn)場對硬釬焊連接裝置的組裝。在實 踐中，可在大約6分鐘或更少的時間內(nèi)，例如在大約4分鐘內(nèi)（在圖8，9中時間t〇-t5)，形成連 接裝置并且硬釬焊連接裝置?？梢栽诖蠹s15分鐘至20分鐘（t5-t6)的時間內(nèi)將空氣從硬釬 焊溫度(例如，大約700攝氏度，或者在圖8，9中的G-Η)冷卻至冷卻溫度（例如，大約350攝氏 度，或者在圖8中的I)。
[0154] 因此，涂層地沉積(預(yù)先硬釬焊）允許將材料沉積在形成連接裝置的關(guān)鍵路徑外 側(cè)，這將使得較之需要在鉆臺上實施這種連接操作的可替代的硬釬焊方法(諸如，硬釬焊膏 或箱)更加快速地形成硬釬焊連接裝置。
[0155] 在一個實施例中，一層預(yù)硬釬焊材料層沉積在陽構(gòu)件上，而一層預(yù)硬釬焊材料層 沉積在陰構(gòu)件上，所述預(yù)硬釬焊涂層由同樣的硬釬焊材料構(gòu)成。盡管預(yù)釬焊涂層可以包括 不同的材料。
[0156] 在小于5分鐘的時間內(nèi)硬釬焊的帶螺紋連接裝置能夠在逐點條件（f ix-f ix condition)(這是模擬實際場所中的壓差卡鉆的最糟糕的測試場景情況下）下膨脹22%之 后密封大約500bars(7250psi)的液體和氣體壓力。還可以針對疲勞的連接裝置實施類似的 測試(1百萬次）。這些連接裝置還能夠膨脹22%并且仍然保持防漏。
[0157] 硬釬焊不帶螺紋的連接裝置并且使其膨脹。承受500bars液密性的硬釬焊材料包 括例如電解施加的純銅和銀。
[0158] 本發(fā)明的方法使得能夠更加可靠地形成連接器，而同時即使在膨脹之后也能夠?qū)?現(xiàn)針對連接器的液密密封乃至氣密密封。本發(fā)明的方法目前是唯一可用的方法，其中，連接 裝置可被膨脹，在膨脹之后仍保持防漏，并且承受大約7000ft-lbs(大約9.5kNm)或更大的 轉(zhuǎn)矩。在此，可可靠地使得連接裝置膨脹大約20%或更大。連接裝置在膨脹之后保持防漏。 在此，氣密指的是連接裝置在膨脹之后例如可承受500bars或更大的氣體壓力。
[0159] 適于本發(fā)明的優(yōu)質(zhì)連接裝置例如包括VAM?_FJL和Hydril513?。存在內(nèi)部和外 部平齊的一體連接裝置，其針對襯管、套管和井徑縮?。╰ight-hole)的管柱提供了最大間 隙以及最優(yōu)強度。本發(fā)明的方法使得能夠提升連接裝置的品質(zhì)，以滿足井的挑戰(zhàn)性的功能 要求。
[0160]優(yōu)化硬釬焊處理，其包括例如將溫度、轉(zhuǎn)矩和時間相聯(lián)合。確定處理參數(shù)使得能夠 可靠地產(chǎn)生相同的連接裝置和相同的性能。
[0161]本發(fā)明的方法使得能夠使用"無螺紋"連接裝置。這消除了對昂貴優(yōu)質(zhì)的帶螺紋連 接裝置的需求，從而節(jié)約了成本。相對于設(shè)置有優(yōu)質(zhì)連接裝置的管而言，使用不帶螺紋連接 裝置可以削減50 %的成本。
[0162]本發(fā)明并不局限于其上述實施例，其中，在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可設(shè)想多種 變型方案?？梢岳缃M合相應(yīng)實施例的特征。
【主權(quán)項】
1. 一種聯(lián)接管狀構(gòu)件的方法，所述方法包括以下步驟： 提供具有第一端部連接部的第一管狀構(gòu)件； 提供具有第二端部連接部的第二管狀構(gòu)件，所述第二端部連接部構(gòu)造成與第一端部連 接部形成連接裝置； 將一些量的填充材料布置在第一端部連接部和第二端部連接部中的至少一個端部連 接部的配合表面的至少一部分上； 通過在施加第一轉(zhuǎn)矩的同時連接第一端部連接部和第二端部連接部來聯(lián)接第一管狀 構(gòu)件和第二管狀構(gòu)件，其中，所述填充材料被壓縮在第一端部連接部和第二端部連接部之 間； 將已聯(lián)接的第一端部連接部和第二端部連接部加熱到低于填充材料的熔融溫度的第 一溫度； 施加超過第一轉(zhuǎn)矩的第二轉(zhuǎn)矩； 將溫度升高至處于或高于填充材料的熔融溫度的第二溫度，以產(chǎn)生填充材料、第一端 部連接部和第二端部連接部之間的擴散結(jié)合； 降低所施加的第二轉(zhuǎn)矩；以及 冷卻由第一端部連接部和第二端部連接部形成的連接裝置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括以下步驟:使得已聯(lián)接的管狀構(gòu)件膨脹， 所述已聯(lián)接的管狀構(gòu)件包括第一端部連接部和第二端部連接部形成的連接裝置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將已聯(lián)接的第一端部連接部和第二端部連接部加 熱到第一溫度的步驟包括:將溫度保持在第一溫度條件下一時間段(t2-t3)，以用于使得所 述連接裝置中的溫度均衡。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述時間段(t2-t3)至少為： t = 6.4 · 10'( -5) · h · [((D'2 -d'2) · π)/4] 其中，t是時間，以秒為單位;h是連接裝置的高度，以mm為單位;D是管的外徑(OD)(以mm 為單位）；和d是管的內(nèi)徑（ID)(以mm為單位）。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二轉(zhuǎn)矩至少超過所述第一轉(zhuǎn)矩兩倍。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一溫度處于所述填充材料的熔融溫度的大 約75%至95%的范圍內(nèi)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二溫度大致比所述填充材料的熔融溫度高 大約20攝氏度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一端部連接部和所述第二端部連接部上的 填充材料的組合量一起提供了一填充材料體積，所述填充材料體積大約等于已形成的連接 裝置的第一端部連接部和第二端部連接部之間的間隙體積的高達大約50%。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一端部連接部和所述第二端部連接部上的 填充材料的量一起提供了一填充材料體積，所述填充材料體積大于已形成的連接裝置的第 一端部連接部和第二端部連接部之間的間隙體積的大約50%。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，冷卻已聯(lián)接的第一端部連接部和第二端部連接部 的步驟排除由液體進行冷卻直到已聯(lián)接的第一端部連接部和第二端部連接部的溫度低于 第三溫度為止。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一端部連接部和所述第二端部連接部不 帶螺紋。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述填充材料選自包括Ag50-Cu20-Zn28-Ni2 (SilverBraz50Ni2?(BAg-24)WPAg49-Cul6-Zn23-Mn7.5-Ni4.5(Brazetec 4900?(BAg-21))的組。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，布置一些量的填充材料的步驟包括： 加熱填充材料到處于或高于所述填充材料的熔融溫度的溫度;和 使用熱噴涂沉積所述填充材料。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以厚度處于大約0.1mm至0.2mm范圍內(nèi)的層的形 式將所述填充材料施加到第一端部連接部和/或第二端部連接部。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述填充材料包括硬釬焊材料，并且其中，將硬 釬焊用焊劑施加到選自第一端部連接部和第二端部連接部的表面。15. -種連接器組件，所述連接器組件包括： 第一管件，所述第一管件具有第一端部連接部； 第二管件，所述第二管件具有第二端部連接部，所述第二端部連接部與所述第一端部 連接部形成連接裝置;和 一些量的填充材料，所述填充材料處于所述第一端部連接部和所述第二端部連接部中 的至少一個端部連接部的配合表面的至少一部分上； 使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法連接所述連接器組件。
【文檔編號】F16L13/08GK105874150SQ201380039160
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2013年6月20日
【發(fā)明人】D·迪克雷森佐, M·舒斯特, D·羅伊
【申請人】國際殼牌研究有限公司