用于产生两根管子的两个端部之间的相容性指数的方法和终端，以及具有角度标记的管子与流程

1.本发明的领域涉及用于确保良好产生诸如管道之类的管状元件，尤其是用于输送碳氢化合物或其石油工业衍生物的管状元件之间的接头的方法的领域。更具体地，本发明的领域涉及考虑所述管状元件端部的几何形状，以便组织所述管状元件的装配的方法。本发明的领域还涉及用于进行这些方法的系统以及管状元件本身。


背景技术：

2.例如用于输送碳氢化合物或其衍生物的几米长的钢制管道或管状元件的装配需要在其端部进行特殊处理，以便通过焊接使管道或管状元件的连接密封。这种连接是在安装或装配这些管道(卷筒铺管)的现场进行的。装配在一起的管状元件必须特别密封，并且必须承受高机械应力。为了实现这种安全装配，在各个管状元件之间产生的接合点需要检查这些管状元件的远端的几何形状的预先步骤。有时，为了允许通过焊接进行装配，形状加工是必要的。端部的焊接还需要加工特定的倒角，以便进行焊接。所进行的焊接的质量和可靠性在很大程度上取决于相对放置的管子的端部。
3.目前，已有测量管状元件的端部的几何特性的手段。这些手段可能使用或多或少精确并且或多或少实用的各种技术。这些手段特别使得能够预测相对放置管状元件的状况，以便为后续焊接提出构型优化。
4.应理解的是，尤其是就在焊接操作期间定义功能对准所必需的操纵而论，需要两个管状元件之间的相容性。轻微的未对准不一定是关键的，存在用于进行元件的焊接的操作余量。在本发明领域的技术文献中，这些偏差也被称为错口(hi-lo)测量。由制造商建立的标准规定了给定外径的公差和给定壁厚的公差。
5.例如，文献us-9074881描述了一种用于测量管状元件端部的几何特性的系统，这些测量是在为了后续焊接已加工有倒角的端部进行的。然后就在焊接之前进行测量，以便确定待焊接的两个管状元件的相对放置并对准的状况。这些测量使得能够确定要赋予自由管状元件的移动，同时使待焊接的两根管子之间的轴向距离最小化，并且分别使这两个端部的内径和外径之间的差异(错口)最小化。
6.根据测量，管子可以互相接近以被焊接，或者需要校正相对位置。这种校正可能需要相对于已经就位的管状元件旋转自由的管状元件。每次校正位置时，都需要重新进行测量，以便分析该新位置是否允许进行适当焊接。
7.这种系统的缺点在于，如果测量不充分，则进行这种优化需要处理时间，这降低了进行焊接的速度和管道延伸的速度。在最坏的情况下，不存在使得可以预测性地确保两个管状元件之间的适当焊接的旋转，于是有必要将自由管状元件从生产线上移除。然后，有必要通过处理其端部的几何形状来进行修复，无论是通过成形还是完全加工，或者如果没有立即的处理使其能适配，则进行隔离。然而，在这个非常晚的阶段，在管道装配现场，不得不在不相容的管状元件上花费时间是非常昂贵的，并且结构的运行成本也无法容忍生产周转
率的降低。
8.这些操作既费时又昂贵。对于这些非常重的大尺寸管状元件，需要有资格的人员和复杂的操作。
9.文献wo2009126023描述了一种修改焊接参数，以补偿拟装配的两个管状元件的端部之间的几何差异的焊接方法。焊接设备的配置是在考虑管状端部，尤其是加工部分的几何形状的同时进行的。这种技术需要对拟装配的两个管状元件进行逐个配置，并且由于增加了焊接所需的时间而使焊接程序复杂化。
10.文献us6273320和us2017276260公开了两种用于对准管子的方法，其间进行这两个管状元件的倒角端部的几何形状的测量，以便对所述元件进行操纵，比如旋转，以识别最佳配置。
11.另外，从us7325326已知一种用于确定管状元件彼此的定序和排序，以便形成最佳管道的方法。对于与管道关联的每个新的管状元件，该方法教导遵循排序计划。排序计划是通过寻找接下来要提供的最佳管状元件来构建的，所述最佳管状元件是从剩余的与该管道关联的一组管状元件中寻找的。按照该文献，可以与管道关联的最佳管状元件将是管状元件相对于正在形成的管道的管状元件存在角度呈现位置的管状元件，对于所述位置，测量差值的平方之和相对于关于剩余的与管道关联的所有其他管状元件计算的值来说最小(expr(n)的最小和)。所考虑的测量是测量装置的旋转轴与所讨论的管状元件内表面或外表面上的点之间的距离。这种寻找最佳元件的方法没有提供关于两根管子的两端之间的整体相容性的信息。
12.然而，需要减少为了在现场适配管状元件的端部而进行的干预的次数，并降低尽管是预先选择的管状元件之间的不相容率。还需要预测管道彼此不相容的风险。还需要在操作期间便利管道的形成，并节省时间和提高所进行的每次焊接的质量。同样需要简化安排成隔离的管状元件的管理，这需要存储空间的创建和特定的处理，以便进行后续的相容性改进操作。
13.需要克服上述缺点。


技术实现要素：

14.为此，本发明涉及一种特别是在焊接操作之前，产生两根管子的两个端部之间的相容性指数的方法，所述方法包括以下步骤：
[0015]-在两个端部中的每一个上标记角度参考(m0)；
[0016]-轨道测量与每个端部的轮廓相关的特性；
[0017]-针对所述端部的角度参考之间的角度偏差(θ，th
ê
ta)，确定两个端部之间的角度相容性指数(ind
th
ê
tak
)，该角度相容性指数是由轨道测量之间的差值最大值得出的，该最大值是针对轮廓的面对位置寻求的，
[0018]-针对所述端部的角度参考之间的多个角度偏差值，迭代角度相容性指数的确定；
[0019]-产生这两个端部之间的相容性总分(hk)，相容性总分是针对多个角度偏差值确定的角度相容性指数的函数。
[0020]
有利的是，按照本发明，与轮廓相关的特性的轨道测量可以是半径测量。特别地，轨道测量可以是相对于半径差最小的虚拟中心(cv)确定的半径测量。这种校正使得可以在
必然不完美的端部确定中心。这是因为按照本发明，管子来自于要求重型工业制造过程，并且即使目的是提供具有恒定径向厚度的完美圆形的端部，所生产的管子的实际情况也容许一定的变化。有利的是，当半径测量是内半径测量时，虚拟中心可以根据内半径来确定。
[0021]
替代地或另外地，半径测量也可以是或者同样可以是外半径测量。这种情况下，轨道测量可以是相对于虚拟中心确定的外半径测量，虚拟中心本身是通过搜索虚拟中心使得内半径之间的差异最小而根据这些内半径获得的。
[0022]
有利的是，轨道测量是按照相对于角度参考的相同时间约定进行的，使得对于两根管子的角度参考之间的给定角度偏差(θ，th
ê
ta)，对于也表示为“phi”的每个测量角度迭代在第一根管子上在该测量角度处的轨道测量值与在第二根管子上在作为该测量角度的互周角(inverse)的角度处观察到的轨道测量值之间的差值计算，所述互周角360-phi对应于360
°
减去测量角度phi的值，使得在这些迭代之后，可以识别两个相对端部的轨道测量的差异最大的迭代，以及与对于该角度偏差(θ，th
ê
ta)的轨道测量之间的差异最大值对应的最大差异的值。
[0023]
优选地，可以对于每个角度偏差之间按小于5
°
的步长，并且最好以1
°
的步长依次增大的角度偏差值进行步骤(d)。优选地，第一个角度偏差值可以为0，而最后一个可以为359
°
。例如，除了步骤(c)的确定之外，在步骤(d)中可能有359次迭代，即，对于所述端部的角度参考之间的角度偏差的360个可能值的360次角度相容性指数确定。具体地，对于具有纵向焊缝的管子，并且为了考虑到与焊缝的位置关联的装配约束，可以想到只对以纵向焊缝的位置为中心的约270
°
的角弧进行这种迭代。
[0024]
按照本发明的方法，两个端部之间的相容性总分(hk)可以在以下当中取一个离散得分：
[0025]-相容(c)，或者
[0026]-在受控角度呈现的条件下相容(cc)，或者
[0027]-不相容(nc)。
[0028]
例如，相容性总分(hk)可取决于错口(hilo)阈值(hlimit)，该错口阈值被定义为对于每个角度偏差(θ，th
ê
ta)确定的两个端部之间的所有角度相容性指数(ind
th
ê
tak
)的最大容许阈值。另外，相容性总分(hk)还可取决于对其来说存在一组连续的角度偏差值(θ，th
ê
ta)的阈值范围角度大小(s)，在所述一组连续的角度偏差值(θ，th
ê
ta)中，角度相容性指数(ind
th
ê
tak
)小于错口阈值(hlimit)。
[0029]
这种情况下，相容性总分可以考虑到在确定所述端部的角度参考之间的连续角度偏差值的角度相容性指数的迭代期间获得的得分的演变。
[0030]
从而，当两个端部之间的相容性总分(hk)取离散得分“相容(c)”时，对于各个角度偏差测量的角度相容性指数(ind
th
ê
tak
)可以小于错口阈值(hlimit)。同样地，当两个端部之间的相容性总分(hk)取离散得分“在受控角度呈现的条件下相容(cc)”时，可存在至少一个其角度大小大于所述阈值范围的范围(p1)。该范围越大，统计上就越有可能在进行焊接步骤时，不存在要赋予自由管状元件的旋转移动或者只有很少的旋转移动。更具体地，该范围还可以用一条曲线来表征，所述曲线表示随角度偏差(θ，th
ê
ta)的演变而变化的角度相容性指数(ind
th
ê
tak
)的演变。例如，如果演变曲线的对应部分没有曲率半径小于阈值的拐点，
那么范围是可以接受的。
[0031]
特别地，连续组可以是在确定角度相容性指数的迭代步骤中相继考虑的一组角度偏差值(θ，th
ê
ta)。此外，例如，当两个端部之间的相容性总分(hk)取离散得分“在受控角度呈现的条件下相容(cc)”时，所述方法可以包括在两个端部之一上标记允许区域(za)的步骤(f)，以便相对于角度标记(m0)，在角度上定位其角度大小大于阈值范围，并且其中存在其中角度相容性指数(ind
th
ê
tak
)小于错口阈值(hlimit)的一组连续的角度偏差值(θ，th
ê
ta)的范围(p1)。
[0032]
本发明还使得可以进行在一组n根管子中产生相容性统计数据(％tn,％n
tn
)的方法，对于所述一组n根管子，已针对该组n根管子的每对可能的端部，按照本发明的产生两根管子的两个端部之间的相容性指数的方法确定了相容性总分，使得对于每个端部定义下述：
[0033]
它与其他管子的所有端部的相容性“c1”的比例(a,e)，
[0034]
在端部之间的受控角度呈现的条件下，它与其他管子的所有端部的部分相容性“c2”的比例(b,f)，和
[0035]
它与其他管子的所有端部的不相容性“c3”的比例(c,g)，
[0036]
这三种比例构成100％，一起表示组中的每根管子的相容性统计数据。
[0037]
优选地，对于每根管子(tn)，可以分配相容性统计数据(％tn)，对应于其两个端部中不相容性比例最高的一个端部所获得的比例。
[0038]
本发明的优点之一在于提供一种划分n根管子的方法，使得根据每根管子的相容性统计数据，将管子分成至少两个批次，使得每个批次包括等量的不相容性c3的比例低于相容性阈值的管子。
[0039]
在一组n根管子的划分期间，操作者例如可以进行标记管子的步骤，在此期间，在至少某些管子上写下相容性标记(mc)，标记(mc)包括基于按照本发明的方法产生的信息，并且特别地，所述标记使得可以识别不相容性c3的比例大于所述相容性阈值的管子。
[0040]
本发明还涉及在其每个远端具有角度标记(m0)的管子，所述角度标记使得可以进行按照本发明的方法。
[0041]
本发明还涉及一种电子终端，所述电子终端具有读取管子的标识符的接口，用于接收与该管子的端部轮廓相关的特性的轨道测量数据的接口；用于根据所述端部的虚拟中心变换轨道测量值的计算器，所述计算器被配置成按照本发明的方法，产生管子的配对的相容性总分。
[0042]
本发明还涉及一种由这样的电子终端和一组n根管子构成的组合件，每根管子在其每个远端具有角度标记(m0)，每根管子的每个远端具有与所述组中的(n-1)根其他管子的各个远端的2*(n-1)个相容性总分(hk)，这些相容性总分是通过进行按照本发明的方法获得的，每个管子端部与所述组中的其他管子的端部的相容性总分存储在电子终端中。
[0043]
更特别地，对于这些n根管子之间的2*n*(n-1)种可能组合中的每种组合，将其角度大小大于阈值范围，并且其中存在其中角度相容性指数(ind
th
ê
tak
)小于错口阈值(hlimit)的一组连续的角度偏差值(θ，th
ê
ta)的范围(p1)相对于角度标记(m0)的角度位置存储在电子终端中。
[0044]
最后，本发明还涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具有用于执行按
照本发明的方法的步骤的轨道和存储器。
附图说明
[0045]
参考附图，本发明的其他特性和优点将从以下的详细说明中显现出来，附图中：
[0046]
[图1]图1:从设计到现场安装的管道或管道组的各个行进步骤；
[0047]
[图2]图2:按照本发明的管子的外视图；
[0048]
[图3]图3:按照本发明的管子的正透视图；
[0049]
[图4]图4:以放大的比例图解说明管子端部的端部轮廓的详细视图，以便提高所述端部的整个圆周的内半径和外半径变化的可见性，当在所述表示中，所表示的半径值介于180mm和186mm之间时，以6mm的精度观察到所述变化；
[0050]
[图5]图5:管子t1的端部a与管子t2的端部b叠放的例子，其中相应角度参考m
0t1a
和m
0t2b
之间的角度偏差θ为0
°
；
[0051]
[图6]图6:基于本发明的方法的一个实施例获得的其中k＝t1at2b的例子中的角度相容性指数ind
θk
，也表示为ind
th
ê
tak
的第一图形表示；
[0052]
[图7a]图7a:以放大的比例图解说明相对管子t2的端部b放置的管子t1的端部a的端部轮廓的详细视图，在这些端部的相应角度参考之间具有最佳角度偏差；
[0053]
[图7b]图7b:类似于图7a的视图，在这些端部的相应角度参考之间存在角度偏差，使得这些端部的呈现不适当；
[0054]
[图8]图8:当管子t1的端部a拟相对管子t2的端部b放置时，管子t1的端部a的适当角度范围的位置的示意表示；
[0055]
[图9a]图9a和
[0056]
[图9b]图9b:在两根管子的相对端部形成的倒角的示意横截面图；
[0057]
[图10]图10:基于本发明的方法的一个实施例获得的管子的配对的分类的例子；
[0058]
[图11]图11:记录一组管子中的各个管子的相容性统计数据的表格的例子，该相容性统计数据是基于本发明的方法的一个实施例获得的。
具体实施方式
[0059]
在说明书的剩余部分中，管子表示大尺寸，尤其是几米长的横截面大体为圆形的管状元件或管道。例如，该管子拟用于输送诸如碳氢化合物之类的原材料。所述管子优选由钢制成，并且拟通过焊接与其他类似的管子装配。本发明特别适用于的钢管可以是无焊接钢管，或由其纵向边缘被纵向焊接的成形板材制成的管子。
[0060]
为了优化焊接，优选的是相对放置的管子的端部具有较大的重叠。在本说明书中，将考虑要焊接到第二根管子t2的第一根管子t1。
[0061]
石油工业关于当彼此相对地布置管子的两个端部时，这些端部之间的重叠偏差设定了规范和可接受阈值。在本发明的技术领域，更具体地，在管道安装的技术领域，使用“错口”规范。该“错口”规范可以指定一根管子的内径或内半径相对于第二根管子的偏差的可接受标准。该“错口”规范还可以涉及该根管子的外径或外半径相对于第二根管子的偏差的可接受标准。最后，该“错口”规范还可以涉及两根管子的端部相对于彼此的重叠表面的可接受标准。
[0062]
所测量的错口值取决于管子相对于彼此的相应位置。在第一根管子相对于第二根管子每次旋转增加1度的情况下，则这两根管子相对于彼此有360种呈现构型。对于这些构型中的每一个，无论是关于两根管子的内半径和/或外半径，和/或两根管子的端面之间的重叠程度，都可以控制错口标准。
[0063]
对于这些标准中的每种标准，可以设定容许阈值。
[0064]
用于形成管道的管子的制造公差特别在api 5l标准中给出。
[0065]
在本说明书中，管子的端部轮廓包括描述管子的实际内周和外周的数据。它也可以被称作截面轮廓或半径轮廓。
[0066]
图1表示从设计到在给定地点安装的管子1的主要行进步骤。
[0067]
设计步骤101和预测设计步骤102使得可以限定管子的主要技术特性，特别是包括几何和结构特性。几何数据例如可以包括所述管子的长度、内径、外径或者还有厚度。结构数据可以包括材料数据、精加工数据、机械强度数据、应力响应数据、热处理数据、表面处理数据或与纵向焊缝相关的数据。此外，该步骤使得可以定义管子的生命周期的一组数据，比如其工厂标识符、制造商标识符或者其安装的目的地等。
[0068]
本发明使得可以在该设计步骤设定与基于管子的端部横截面的圆周计算的半径值的公差余量相关的数据。还可以定义描述错口规范的数据。
[0069]
预测设计步骤102使得例如可以按照在设计步骤101中限定的管子的特性，限定管子的制备策略。制备步骤例如可以是使端部成形，以改善圆度的步骤。
[0070]
图1包括步骤103，步骤103限定了制造或定型或修复管子的步骤。通常，在该步骤中可以进行预装配(例如，按照管套管技术装配的管子)，管子的表面处理或精加工(例如，通过增加外涂层，和/或耐腐蚀的内涂层cra)的某些步骤。此外，该步骤可以对应于制备或处理管子1的端部的操作，比如目的在于抛光管子端部的内部和/或外部轮廓的成形(例如通过镦锻或锻造)和/或机加工的操作。
[0071]
步骤104表示从生产的每根管子t1、t2、
…
tn收集数据的步骤。对管子进行物理量的测量。这些测量特别涉及管子的端部的几何形状。在该步骤104中收集的某些数据例如可以编码在载体(support)上。该编码载体可以采取具有并置的基本几何图形(通常为白色和黑色正方形)的二维信息代码的形式，或者也可以采取qr代码或flash代码类型的数字代码的形式。取决于实施例，信息载体可以是无源的或有源的。
[0072]
优选地，按照本发明，创建特定于每根管子的每个端部的信息载体i。例如，如图2中所示，在管子t1的每个端部a和b，将分别存在信息载体i
t1a
和i
t1b
。例如，在每个端部可以存在均布的3个信息载体。该信息载体i例如粘在管子的表面上，特别是靠近所讨论的端部。信息载体i也可以被雕刻。
[0073]
特别地，除了在步骤104中收集的数据之外，信息载体i还可以包括与制造步骤103的特异性相关的数据。
[0074]
如图1中所示，在步骤103中制造的一组管子必然经历运输到储存场所107的步骤105，从所述储存场所，所述一组管子将再次经历运输105，和/或立即经历对接焊接的装配步骤108，以便形成较长的管子。
[0075]
图1中，在运输105之前进行数据收集步骤104。不过，运输105也可以在数据收集104之前发生，这仍然在本发明的范围之内。数据收集104也可以在管子被送到它们的储存
场所107之后进行。数据收集步骤104必须在焊接步骤108之前进行。
[0076]
在数据收集104时，对于管子的每个端部，并且在数据收集开始之前，在管子的每个端部进行参考m0标记。参考m0是角度参考。参考m0使得可以为在管子的每个端部的圆周分别进行的测量设定参考系。
[0077]
图3表示管子t1的端部a的参考m
0t1a
。它可以用在管子的内周上加工的线条标记，也可以用在外周上加工的线条标记。有利的是，参考m0也可以雕刻在管子的端部的横向表面11上，并且例如可以采取雕刻在该正面上的字母的形式。在所示的例子中，雕刻的字母是字母a。内部线条“li”和外部线条“le”定义与在该端部的横向表面11上形成的字母相交的平面。该平面也可以通过管子t1的纵轴。
[0078]
为了收集数据，特别定义了一种约定，以便分别基于每个端部的角度参考m0，为将对于每根管子进行的所有测量选择单一的旋转方向。为收集测量值而选择的旋转方向是顺时针方向，不过作为替代方案，它也可以是逆时针方向。
[0079]
一旦数据被收集并被写入粘贴在管子上的信息载体i中，在现场使用管道(最终步骤109)之前，或者至少在焊接步骤108之前负责的各个操作者可以访问存储在这些信息载体i上的数据。就在焊接步骤108之前，操作者可以访问管子的每个端部的两种类型的信息，一方面是参考标记m0的位置，另一方面是包含在信息载体中的数据。
[0080]
步骤108对应于例如通过管子各自端部的一对一焊接操作装配管子。术语“焊接操作”广泛地包括为使焊接成为可能而进行的所有步骤，即但不限于管子的对准、在管子端部的倒角的制备、管子的夹紧和相对放置、以及最后的焊接步骤本身。该步骤处于管子的操作安装109，例如，在海床上的操作安装之前。图1中表示了该最后步骤109。
[0081]
图1提到了处理在收集步骤104中收集的数据的步骤106。数据处理步骤106包括为了评估在步骤103中生产的，并且经过步骤104的测量的一组管子中的各个管子的彼此相容性而进行的统计模拟。有利的是，数据处理步骤106可以在运输步骤105期间进行。有利的是，步骤106的数据处理在焊接步骤108开始之前完成。
[0082]
在步骤104，考虑一组n根管子tn。每根管子tn具有两个端部a和b。管子tn于是包含在其每个端部的两个参考m0，分别为m
0tna
和m
0tnb
。
[0083]
步骤104的测量可以基于激光来进行，以测量管子的端部截面的几何特性，比如在圆周上的多个点计算的半径值。所收集的数据是与端部的轮廓相关的特性的轨道测量值。
[0084]
其他技术可以与本发明的方法结合使用，以便获得表征管子端部的横截面轮廓、内半径、外半径、厚度
…
的一组值。
[0085]
按照一个优选实施例，内半径是借助布置在管子内部的旋转轴上的测量工具，例如激光测量工具来测量的。对于围绕该旋转轴的不同位置进行多个半径测量。所述测量是轨道测量。由于支撑测量设备的轴不一定在管子内部居中，因此相对于该旋转轴获得的这些测量值可能有差异。
[0086]
在测量步骤104结束时，获得表示以这种情况下按照相对于参考m
0tna
的顺时针方向旋转的角度变量phi，用测量工具测量的内半径的函数f
ritna
。可选地，函数f
retna
表示也是在该测量步骤104期间获得的外半径。
[0087]
数据处理步骤106包括函数f
ritna
和f
retna
到重定心(recentered)函数g
ritna
和g
retna
的转换。重定心函数分别对应于随虚拟中心cv
tna
而变化的对于相对于m
0tna
的任何旋转角度
phi重新计算的内半径和外半径。特别地，函数g
ritna
和g
retna
可以是在创建的并粘贴在管子tn的端部tna的信息载体中编码的信息的主题。以类似的方式，对于管子tn的第二端部b，将用管子tn的函数g
ritnb
和g
retnb
的数据来创建信息载体。
[0088]
数据处理步骤106需要确定每根管子的每个端部的虚拟中心cv。将选择一种约定，使得在一组管子内以相同的方式定义所有的虚拟中心。在本发明的一个实施例中，虚拟中心是相对于内半径测量值定义的。
[0089]
虚拟中心的确定采用迭代优化算法。在第一次迭代时，在二维平面中确定假想的第一中心oi和预期半径r。在步骤104中获得的每个测量值被转换成相对于该假想的第一中心oi的半径值ri。在第一次迭代时，测量半径ri的每个值与预期半径r的每个值的差值。迭代将寻求使这些差值最小化。可以迭代地使用最小二乘法，直到通过使测量的各个内半径与指定的平均内半径之间的偏差最小化的函数确定虚拟中心cv为止，该指定的平均内半径对应于所述端部的预期的大体圆形截面。虚拟中心cv可以对应于在多次迭代之后获得的、与给出相对于该虚拟中心cv重新计算的各个内半径之间的最小偏差的迭代对应的中心。在本发明中，定义重新计算的半径之间的最大偏差阈值为0.05mm，在该阈值之后停止迭代。在该阈值之内，所讨论的假想中心足够精确，可以构成满足本发明的需要的虚拟中心。
[0090]
当定义了虚拟中心时，使用该新中心的数据来获得表示重新定心的半径的所有新的值的重定心函数g
ritna
和g
retna
。
[0091]
管子tn包括两个端部，分别为a和b，并且对于每个端部可以定义特定的虚拟中心。在端部a一侧的虚拟中心cv
tna
和在端部b一侧的虚拟中心cv
tnb
。管子tn包括主延伸轴。考虑到管子的制造公差，特别是用于形成管道的那些制造公差，点cv
tna
和cv
tnb
不一定在该轴线上对准。
[0092]
图4表示管子t1的端部a的几何形状的例子。在数据处理步骤106期间获得的这种表示使得可以考虑该端部的整个圆周内的内半径的值，外半径的值，因而可以考虑径向厚度分布的值。通过该放大视图可以理解的是，内半径ri可以沿圆周在180cm和182.5cm之间的公差余量内变化，并且外半径re在183cm和185cm之间变化。
[0093]
当按管子的尺度表示半径时，在图5中两个端部轮廓重叠，管子的两个端部的轮廓之间似乎没有什么偏差，但是在图4中观察到的微小变化可能会在焊接时产生重要的后果，并且它们有导致焊接不适当的风险。
[0094]
于是，需要提供相对地呈现的管子端部之间的角度相容性的指数。
[0095]
在数据处理步骤106中，按照本发明的方法特别产生角度相容性指数ind
th
ê
tak
，其目的是更好地预料拟在焊接步骤期间装配的管子的相容性，从而改善为在安装现场109使用而生产的接头的质量。
[0096]
按照本发明的各个实施例，所产生的角度相容性指数ind
th
ê
tak
可以是不同的类型。
[0097]
优选地，该角度相容性指数ind
th
ê
tak
是在数据处理步骤106期间产生的。该数据处理步骤106可以在运输步骤105和/或存储步骤107期间进行。为了数据处理，识别一组管子。在制造和/或精加工和/或修复步骤103之后确定该组管子。该组管子包括n根管子。由于每根管子具有两个端部，因此这些管子之间的可能组合的数量为2*n*(n-1)。对于2*n*(n-1)种装配组合中的每一种确定相容性指数ind
th
ê
tak
。该相容性指数ind
th
ê
tak
是双边的，分别与分别位于两根不同管子上的特定端部相关。k是变量，表示所讨论的一组管子中的管子端部
之间的组合的集合。
[0098]
对于一组100根管子，这表示19800种可能的组合。最后，即使考虑给定的一对两根管子，其目的是确定相容性指数ind
th
ê
tak
，其中k表示特定的一对，例如，管子t1的端部a和管子t2的端部b，在这种情况下，k＝t1at2b，也存在相对于彼此有角度地呈现这两个管子端部的多种方式。角度θ表示这两根管子的端部各自的角度参考之间的角度偏差。
[0099]
例如，将基于由先前建立的重定心函数g
rit1a
和g
rit2b
给出的内半径的数据来计算相容性指数ind
th
ê
tak
。随后对于角度参考m
0t1a
和m
0t2b
之间的给定偏差值θ，可以如下计算指数ind
th
ê
tak
，以便确定当与管子t2的端部b与管子t1的端部a相对地呈现时，在管子的整个圆周内观察到的相对地呈现的内半径之间的最大偏差。由于所有的测量都是按照相对于参考系mo的旋转的相同时钟约定进行的，于是，有必要相对于由另一个端部提供的数据的读取，反转在端部之一表示的数据的读取，这是对于从函数之一g
rit1a
读取的每个值phi，考虑函数g
rit2b
在360-phi处的值的原因。在本说明书中应理解的是在处理算法中，管子的配对的考虑与所讨论的管子中的一个或另一个的排列无关：
[0100][0101]
作为一种变形，该指标ind
th
ê
tak
可以测量外半径的差值，在这种情况下，将如下读取该指数
[0102][0103]
作为变形，该指标ind
th
ê
tak
可以测量厚度分布差，厚度分布tp是在进行测量时，对于phi的任何角度的外半径和内半径之间的差异，在这种情况下，也将如下读取该指数
[0104][0105]
然后可以分别提到内部相容性指数indi
th
ê
tak
，外部相容性指数inde
th
ê
tak
，还有厚度分布相容性指数ind
peth
ê
tak
。通过表示绝对值的最大值，该相容性指数ind
th
ê
tak
从而定义可能在两根管子之间观察到的最差值。
[0106]
然后对于这两根管子每一个的参考标记m0之间的该角度偏差θ的多个值，计算相容性指数ind
th
ê
tak
。例如，如果取两根管子的两个端部之间的增量和位置精度到1度以内，那么这给出角度偏差θ的360个值。该相容性指数将跨最小值minind
th
ê
tak
和最大值maxind
th
ê
tak
。
[0107]
图6表示对于位于0
°
～360
°
之间的多个角度偏差值θ的该相容性指数ind
th
ê
tak
的值的图形视图。图6表示其中在角度旋转的条件下，管子t
1a
与管子t
2b
相容的情况。具体地，可以看出，存在也表示为nd
th
ê
tat1at2b
的相容性指数ind
th
ê
tak
大于阈值h
limit
的许多角度位置。
[0108]
对于给定的一对“k”t1at2b，将给予相容性总分h
t1at2b
。例如，该总分hk可以在有限数量的得分之中取一个离散得分。在下面的例子中，总分hk可以取3个得分：
[0109]-相容
[0110]-在受控角度呈现的条件下相容
[0111]-不相容
[0112]
该总分hk将被确定为对于θ的各个值计算的相容性指数ind
th
ê
tak
的值的函数。该总分hk可以基于内部相容性指数indi
th
ê
tak
、外部相容性指数inde
th
ê
tak
和/或厚度分布相容性指数ind
peth
ê
tak
中的一个或多个指标来给出。
[0113]
例如，可以只作为内部相容性指数indi
th
ê
tak
的函数来给出总分hk。
[0114]
如果无论角度偏差θ的值如何，相容性指数ind
th
ê
tak
的值都小于阈值h
limit
，那么所讨论的一对将被认为是100％相容，而不管在焊接步骤时，这两个端部相对于彼此有角度地呈现的方式如何。阈值h
limit
可以被称为错口阈值。于是在焊接步骤108之前，不需要进行这两个端部相对于彼此的角度定位。
[0115]
如果对于角度偏差θ的某些值，相容性指数ind
th
ê
tak
的值大于所述阈值h
limit
，那么将考虑相容性指数ind
th
ê
tak
的值小于所述阈值h
limit
的值θ的角度范围的大小。具体地，对于这一对来说，可能存在相容性指数ind
th
ê
tak
的值小于阈值h
limit
的角度偏差θ的一个或多个范围。
[0116]
在图6的例子中，存在对其来说，管子t1的端部a与管子t2的端部b相容的4个角度范围，分别为p1、p2、p3和p4。其他取向值不能使得可以符合错口规范。特别地，这4个角度范围涵盖角度phi的90
°
～130
°
、230
°
～260
°
、270
°
～275
°
和280
°
～290
°
的角度区间，对于这些角度区间，两根管子t1、t2的装配会符合错口规范。图6的示图使得可以在纵轴上直接评估指定错口规范的阈值h
limit
。图6中，在128
°
处观察到最小值minind
th
ê
tak
，在187
°
处观察到最大值maxind
th
ê
tak
。
[0117]
随后考虑满足上述条件的该角度偏差θ的最大范围。如果该最大范围大于阈值范围大小s，那么这一对将被认为在受控角度呈现的条件下相容。
[0118]
特别地，在图6的例子中，范围p1的角度范围是4个范围p1～p4之中角度范围最大的范围。此外，该范围p1大于阈值范围s。例如，阈值范围值为30
°
。于是，认为该对端部t1a-t2b在受控角度呈现条件下相容。
[0119]
相反，如果该最大的范围小于阈值范围大小s，那么将认为该对端部不相容。
[0120]
如果无论所讨论的角度偏差θ的值如何，相容性指数ind
th
ê
tak
的值都大于所述错口阈值h
limit
，那么一对端部也被认为不相容。
[0121]
分配给各对的得分取决于为错口阈值h
limit
和阈值范围s的标准所选择的值。
[0122]
图6使得可以在角度基准m
0t1a
和m
0t2b
之间找出相容性指数ind
th
ê
tat1at2b
达到最小值的最佳角度位置。在此情况下，在图6的例子中，角度偏差为128
°
。图7a是与这些端部按照该最佳角度偏差θ的呈现相应的表示。图7b的构型表示图6的相容性指数ind
th
ê
tat1at2b
达到最大值，即，对于角度偏差值θ为187
°
的研究情况。在图7a中，可以看出与内半径差最大值相关的相容性指数ind
th
ê
tat1at2b
是针对相对于角度参考m
0t1a
的角度phi的值为50
°
测量的。在图7b中，可以看出相容性指数ind
th
ê
tat1at2b
是针对相对于角度参考m
0t1a
的角度phi的值为280
°
测量的。
[0123]
错口阈值h
limit
和阈值范围的大小s影响一组n根管子的2*n*(n-1)个得分。迭代按照本发明的方法，以便对各对管子的所有可能组合进行评分。数据处理步骤106的目的是对统计上可能的每一对进行评分。这种评分是通过所有数据的矩阵处理来进行的。
[0124]
就在焊接步骤108开始之前，具有刚刚被添加到管道中的固定管子t
fixe
的生产线
操作者考虑其库存中的他们能够使之与固定管子t
fixe
相对的第一移动管子t
1mobile
。在批准将该第一移动管子t
1mobile
引入生产和焊接线之前，操作者将读取拟相对地放置的端部的信息载体。为了读取信息载体i，操作者拥有电子终端，比如平板电脑、智能电话机或pc式计算机。有利的是，该终端是无线的。为了便于包含在信息载体中的数据的读取，在该终端中包括光学器件，以便使得能够扫描信息载体。
[0125]
操作者随后将该信息提交给操作系统。实际上，按照一个例子，终端能够建立与所述远程操作服务器的连接，以便产生对所述操作系统的数据库的请求，以获得与扫描的特定对，例如t
fixe-t
1mobile
相关的特定信息。按照另一个实施例，终端包括其中本地记录数据的存储器。该存储器可以从终端中移除。
[0126]
该数据库包含与该组管子的端部之间的所有可能的对子关联的数据。发送给终端的信息将特别包括该对t
fixe-t
1mobile
是否为下述之一的指示：
[0127]-相容或“c”，或者
[0128]-在受控角度呈现的条件下相容或“cc”，或者
[0129]-不相容或“nc”。
[0130]
具体地，操作者可以使用的操作系统包含按管子的每个端部获得的所有得分，以及这些端部中的每一个与该组管子的所有其他端部的相容性的角度范围。
[0131]
如果第一根管子t
1mobile
相容，那么操作者将该管子原样发送到焊接步骤108。
[0132]
如果第一根管子t
1mobile
被指示为在受控角度呈现的条件下相容，那么操作者还可以经由终端查询允许相容性的位置的指示，与相容位置相关的这些指示也在存储器中。特别地，操作系统可以向操作者指示允许适当装配的特定角度位置。角度范围例如将由操作系统或本地存储器按照取向约定，相对于该管子t
1mobile
的角度参考m
0t1mobile
的参考系来传达。图8是表示可以由电子终端提供的适当角度范围的方式。
[0133]
操作者例如可以在移动管子t
1mobile
的表面应用视觉标记，以便定位可以与管子t
fixe
的角度参考m
0t1fixe
相对地放置的这些范围。按照本发明的一个实施例，该方法包括在要送到焊接步骤108的移动管子上标记图2中用za表示的允许区域的步骤；在管子本身上指示这些区域，并且基于移动管子的参考m0来识别这些区域。为了便利这种标记，终端可以通过指示这些区域的边界相对于角度参考m
0tmobile
的距离(以毫米为单位)来转换允许的角度区域。接下来，借助于放置在管子外面的柔性磁尺，操作者可以精确地应用允许区域za的角弧的界限和位置。替代地或另外地，电子终端可以布置在移动管子内部的支架中，并且包括在其上提供图8的表示的显示器。终端然后可以被配置成允许操作者在显示器上更改移动管子的参考m0的位置，并获得更新图8的时钟位置的新显示，从而允许通过眼睛进行允许区域的位似定位。
[0134]
类似地，可以在管子t
1mobile
上标记唯一的对准构型，在该对准构型中，该管子将处于与管子t
fixe
不相容的角度位置。可以按照使要进行的标记最小化的策略来进行标记的选择。
[0135]
另一方面，如果第一根管子t
1mobile
不相容，那么操作者将其送到隔离区。操作者将对他们的库存的第二根移动管子t
2mobile
重复上述步骤。
[0136]
如果第二根管子t
2mobile
相容，那么它将因此被焊接到管子t
fixe
上。将重复按照本发明的方法，不过这一次将把新增加的管子，即，管子t
2mobile
视为新的固定管子t
fixe
。通过读取
新的管子t
fixe
的待焊接端部的数据，操作系统将首先建议操作者使用被隔离的一根或多根管子，如果这些管子之一与新的待焊接端部完全或至少部分相容的话。
[0137]
按照本发明的方法的优点在于它使隔离中的剩余管子的数量最小化。
[0138]
本发明的优点在于它允许优化待焊接的管子的库存的管理。本发明还使得在管子进入焊接线108之前可以限制寻求管子的端部相对于彼此的更好角度呈现的步骤。
[0139]
图9a表示在焊接步骤108期间评估的错口值。具体地，机加工图5a的每根管子的边缘或横向表面11，使得在这些横向表面11上产生倒角13。倒角13的机加工形成焊接操作108的步骤之一的一部分。图5a中示出了其内半径被对准的倒角13，这对于焊接来说是最佳位置。
[0140]
图9b表示类似于图9a的情况，表示了在两个倒角13之间观察到非零的错口值12的两根管子t1、t2。这里，该错口值12由这两根管子t1和t2的内半径之间的差值来表示。如果倒角13之间的该错口值12小于预定阈值，那么它是可以允许的。图5b是示意性的，倒角之间的错口值21也可以被认为是不令人满意的。
[0141]
由于这些倒角13的机加工是在焊接步骤108期间进行的高精度步骤，因此重要的是不必重复这种机加工。本发明的优点在于它使得可以预测相容性并继续进行，以致在焊接线中相对地呈现的端部很有可能兼容，尽管不是完全保证。所进行的机加工操作于是将具有很高的彼此相容性的可能性。
[0142]
本发明允许的附加优化在于将一组管子分成管子的子组，以便使给定子组内的隔离或完全不相容的情况降至最少。
[0143]
按照本发明的一个具体实施例，处理步骤106还可以按照多个子组给出所讨论的一组管子的分布的指示，以便使给定子组的管子之间的装配不相容性降至最小。可以在储存场所107使子组相互分开。为此，本发明的方法可以应用于一组管子，以便优化它们在拟分别处理的各个组内的分布。可能再次需要进行运输操作105，以便形成这些各组的管子并将它们分离地存储在它们的储存场所107。按照这种方式产生的各个组使得可以减少管子之间的连接不相容性。此外，按照这种方式分布的子组使得可以减少当管子被带到焊接步骤108时这些管子的隔离。
[0144]
在步骤106期间，按照本发明的方法使得可以产生特定于正在考虑的一组管子中的管子的每一对可能的端部的相容性总分hk。
[0145]
图10是针对一组管子内的每一个可能的对子，依据纵坐标上的相容性指数最小值minind
th
ê
tak
和横坐标上的相容性指数最大值maxind
th
ê
tak
获得的得分的表示
[0146]
■
c1指定将无论在配对的两个给定端部之间进行的旋转θ如何，都相容的所述配对聚集在一起的相容性类，因为在组c1中识别的各个对子都具有低于阈值hlimit的相容性指数最小值minind
th
ê
tak
和相容性指数最大值maxind
th
ê
tak
。
[0147]
■
c2指定将在有角度地呈现配对从而使它们正确地彼此相对的条件下相容的所述配对聚集在一起的相容性类；在连接所述配对时，旋转可能是必要的。这是因为组c2的各个对子确实具有总是小于阈值hlimit的相容性指数最小值minind
th
ê
tak
，但是对于某些角度偏差θ，相容性指数最大值maxind
th
ê
tak
将大于阈值。
[0148]
■
c3指定将无论进行的旋转如何，都不相容的配对聚集在一起的相容性类。这是因为无论θ的值如何，这些对子都不具有低于极限阈值hlimit的相容性指数ind
th
ê
tak
。
[0149]
图10表示管子1的配对在类c1、c2和c3每一个中的分布密度。
[0150]
管子的同一端部根据可以使之与管子的其他端部形成的对子，可以落在这3个类中的任意一个之中。
[0151]
在一组100根管子中，于是利用通过相对于该组的剩余99根管子的端部研究每个端部而获得的198个相容性总分hk，构成该端部的相容性统计数据％tn。本发明的优点在于它在焊接步骤108开始之前，相对于其组中的所有管子定义了每个端部的相容性统计数据％tn。例如，作为与组中可用的其他管子的其他端部的相容性统计数据％t1a，管子t1的端部a可能具有{c1,a％；c2,b％；c3,c％}，其中a b c＝100％。
[0152]
图11表示给出了指示每个管子端部的比例c1、c2和c3的相容性统计数据％tn的表格。
[0153]
或者，可以简化该表格，以便对于每根管子tn，只列出该根管子tn的具有不相容性程度最高的相容性统计数据的端部。
[0154]
例如，对于具有端部a和b的管子t1，如果
[0155]
％t1a为{c1,52％；c2,33％；c3,15％}
[0156]
％t1b为{c1,27％；c2,70％；c3,13％}
[0157]
那么图11的表格将指示
[0158]
％t1为{c1,52％；c2,33％；c3,15％}
[0159]
按照图11的表格的另一个实施例，由于对于每对管子，每根端子具有两个端部，使这两根管子x和y彼此关联的方式有4种，因此这对管子txty将被分配低相容性得分n
txty
，所述低相容性得分n
txty
对应于针对分别装配每根管子x和y的端部a和b的4种可能性中的每种可能性所观察到的4个得分hk中的最低得分。不相容性得分“nc”低于部分相容性得分“cc”，部分相容性得分“cc”本身低于相容性得分“c”。例如，如果h
txatya
＝c，h
txatyb
＝c，h
txbtya
＝cc，并且h
txbtyb
＝nc，那么该对管子t
x
ty将具有等于“nc”的低相容性得分n
txty
。
[0160]
按照本发明的该另一个实施例，例如，在一组100根管子中，对于每根管子tn，将存在99个低相容性得分n。按照和图11相同的方式，可以识别每根管子的比例c1、c2和c3的比率，并且基于其低相容性得分，对于每根管子tn然后将获得低相容性统计数据％ntn：{c1,e％；c2,f％；c3,g％}，其中e f g＝100％。
[0161]
图11的表格使得可以识别其相容性统计数据％tn，和/或其低相容性统计数据％ntn就其分量c3而论具有超过相容性临界阈值，例如60％，或者更严格地说超过50％，甚至更严格地说超过40％的值的管子。未被识别的管子形成完全相容的管子的组g0。
[0162]
例如，如果在一组100根管子中，“d”根管子具有超过相容性临界阈值的相容性统计数据％tn或低相容性统计数据％ntn的分量c3，那么组g0将具有100-d根管子。所述“d”根管子将被隔离。
[0163]
所述“d”根管子可被拒绝引入焊接线108中，并指定用于与焊接线108并行的测试或试验。
[0164]
或者，通过使用全连通图算法，特别是在matlab或其他数学编程软件中可用的全连通图算法，并通过确定组的划分大小，划分成2个组，将启动所述算法，使得该算法在这些“d”根管子中识别将在第一子组g1中的那些管子和将在第二子组g2中的那些管子。
[0165]
接下来，将分两个批次进行，因为选择了划分成2个组，组g0的一半管子和子组g1
的管子在第一批次中，而组g0的另一半管子和子组g2的管子在第二批次中。
[0166]
划分成两个批次将使得可以限制管子之间的不兼容性和隔离延迟的风险，本发明使得可以将不相容性可能性高(由其统计数据％tn或％ntn中的c3分量反映)的管子分配到各个批次中。各个批次将一个接一个地被引入到生产和焊接生产线108中。这种操作使得可以优化用于将管子装配在一起的处理时间。
[0167]
按照一个实施例，本发明的方法使得可以产生管子的相容性标记mc，图2。按照一个实施例，这样的标记可以是比色标记mc。按照一个实施例，管子的相容性标记mc是根据管子在类c1,c2或c3中的统计分布计算的。从而，用户能够在现场识别可能具有最大合作统计数据的管子。从而，按照一个实施例，类c1与粘贴在具有与该类相关的大于预定阈值的统计数据的管子的表面上的绿色斑点关联。同样地，当管子的与类c2相关或者属于类c2的统计数据大于另一个阈值时，管子可以包括橙色斑点，最后，当管子的属于类c3的统计数据大于第三阈值时，管子可以包括红色斑点。
[0168]
在一种特殊的情况下，只有“d”根被隔离的管子将用红色标记。
[0169]
按照一种备选方案，具有复合比色指示的斑点可以表示管子的属于每个类的统计数据。