BR0116399B1 - enxerto de centragem e processo de ligação e soldagem de dois elementos de tubulação. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ENXERTODE CENTRAGEM E PROCESSO DE LIGAÇÃO E SOLDAGEM DE DOISELEMENTOS DE TUBULAÇÃO".

A presente invenção refere-se a um dispositivo de enxerto decentragem de dois elementos de tubulação a unir por soldagem, apto a serinserido no interior desses elementos de tubulação, diante desses elementosde tubulação a soldar, de preferência centrados ao nível de seu plano dejunção.

A presente invenção refere-se igualmente a um processo de Ii-gação e de soldagem de dois elementos de tubulação com o auxílio de umdispositivo de enxerto de centragem, de acordo com a invenção.

A presente invenção refere-se, portanto, à manutenção em posi-ção de dois elementos de tubulações, quando das operações de união porsoldagem.

Ela refere-se, em particular, à soldagem de dois elementos detubulações submarinas, a bordo de barcaças ou de navios de instalação,pelo método dito em S ou em J, principalmente quando a profundidade deágua é considerável.

A invenção se aplica notadamente à instalação de uma tubula-ção constituída de trechos retilíneos ou "estacas" unidos por soldagem einstalada passo a passo, cada trecho podendo ele mesmo ser constituído devários trechos de tubulação unitária unida por soldagem para constituir umaestaca.

A instalação de tubulações submarinas para as pequenas e mé-dias profundidades é feita a partir de suportes flutuantes equipados commeios de manutenção por união de comprimentos unitários de tubos, emgeral 12 ou 24 cm. Estes são manipulados em posição horizontal e são pro-vidos em uma linha de ligação onde são unidos uns aos outros para formaruma tubulação contínua que se desloca, em geral, passo a passo de 12 ou24 m, para trás da barcaça. Na zona em que ela deixa a barcaça, é suporta-da por um estrutura semiflutuante com curvatura controlada, denominada"stinger": cuia função é de limitar a curvatura da tubulação para evitar queela se dobre. A abordagem do novo comprimento unitário sobre a tubulaçãojá realizada é feita na zona dianteira da barcaça, no primeiro posto de liga-ção. Ela não apresenta grandes dificuldades, pois a tubulação, apoiando-sesobre carros ou cilindros, pode ser mantida de maneira extremamente rígida,a soldagem sendo então feita sobre duas peças quase fixas uma em relaçãoà outra, mesmo em caso de movimentos consideráveis da barcaça submeti-da às condições ambientais.

Desde que a profundidade aumente, e sobretudo para as pro-fundidades que ultrapassam 1000 m até mesmo 2000m ou mais, realiza-seuma instalação que é dita em "J", pois a parte de tubulação entre o nível donavio e o ponto de contato sobre o fundo do mar é em forma de J. Essa ins-talação em J é descrita notadamente nos pedidos de patente em França FR99/05534 e FR 99/11584. Quando da instalação, a ligação de partes suces-sivas de tubulação necessita de manter estável a parte de tubulação já imer-sa, apresentar na extremidade superior emersa dessa parte de tubulação aextremidade inferior da nova parte de tubulação, de manter firmemente asextremidades dos elementos de tubulações a soldar, para que essa soldadu-ra possa ser feita, sem riscos de dano aos diversos movimentos do navio eda parte de tubulação feita em suspensão até o fundo do mar. Esses danostemidos são principalmente microfissuras, quando do processo de soldagem,levando mais a uma rejeição da soldadura, quando dos controles de quali-dade, pior, levando a uma ruptura e à ruína do conjunto, quando da coloca-ção das instalações em serviço.

Nessa instalação em J, a dificuldade reside no fato de todas asoperações serem feitas em um único local, situado em geral ao nível daponte do navio, portanto próximo da extremidade inferior da torre, e, alémdisso, todas as operações devem ser executadas em um tempo mínimo, emvirtude do custo operacional horário extremamente elevado do navio de ins-talação.

A tubulação já realizada sendo mantida em suspensão na partebaixa da torre é orientada na parte baixa dessa torre de instalação em J efirmemente mantida por um sistema de grampos externo, por exemplo talcomo descrito no pedido de patente francesa FR 99/14525, em um compri-mento que não excede alguns metros, no máximo. A parte imersa da tubula-ção é, então, submetida a flexões que se repercutem sobre a parte emersa,ao contrário, o novo comprimento de tubulação, denominado estaca, medin-do em geral 24 ou 48 m, pode ser mantido firmemente no meio da torre deinstalação em J. Assim, quando dos movimentos do navio sob os efeitos daonda, do vento e da corrente, a parte da tubulação já realizada em suspen-são, embora muito firmemente mantida na parte baixa dessa torre, constituia parte a menos rígida da zona próxima do plano de soldagem.

No caso da instalação em S sobre barcaça, utiliza-se em geralum enxerto de centragem equipado com meios pneumáticos, para efetuar acentragem das duas partes de tubulações. Esse enxerto de centragem éconstituído de um sistema de grampos interno, e permite manter face a faceas extremidades das tubulações a unir e soldar, e fazer coincidir seus eixosrespectivos. Além disso, quando a espessura das tubulações não é muitogrande, os esforços gerados pelos grampos contra a parede, mais precisa-mente puxadores contra a parede, têm tendência a recolocar "redondas" tu-bulações ovalizadas, o que facilita muito as operações de soldagem. Comefeito, as tubulações apresentam freqüentemente defeitos de fabricação quese traduzem por uma seção ovalizada, naturalmente que o diferencial dediâmetro entre o menor e o maior diâmetro de uma mesma seção é da or-dem de alguns milímetros, até mesmo do centímetro ou mais. Os modelosde sistemas de grampeamento os mais simples efetuam a centragem uni-camente na zona do plano de soldagem e são ditos com dois planos decentragem, os quais são repartidos de ambos os lados do plano de solda-gem. Esses planos são sensivelmente perpendiculares ao eixo das tubula-ções, após soldagem. Modelos de sistemas de grampeamento mais sofisti-cados comportam grampos dispostos em quatro planos, seja dois planossuplementares situados de ambos os lados do plano de soldagem, de ma-neira a melhorar a linhagem dos dois elementos de tubulações, criando deambos os lados do plano de soldagem, um encaixe do grampo em cada umadas tubulações. Esses enxertos de centragem são em gera! equipados, emsua parte central, com uma bigorna, notadamente tal como descrito no pedi-do N0 FR 99/15254 aplicado sobre a face interna da tubulação diante dazona de soldagem, cuja função é de manter o banho de soldadura, quandoda soldagem.

Assim, um dispositivo de enxerto de centragem visa a manterfirmemente as extremidades de duas tubulações a unir de maneira que to-dos os graus de liberdade de translação e de rotação sejam bloqueados,para evitar qualquer movimento parasita relativo das duas faces a soldar,quando das operações de soldagem propriamente ditas, essa fase perma-necendo a mais delicada quando da instalação de tubulações submarinas nomar profundo e em maiores profundidades, isto é, por profundidades deágua de 1500 ou 2000 m, até mesmo 3000 a 4000 m ou mais.

Um dispositivo de enxerto de centragem visa a criar um encaixeem cada uma das partes de tubulação a unir e uma rigidez máxima no níveldo plano de junção, de maneira a minimizar os movimentos relativos dasduas faces a soldar, sobretudo no caso de soldadura automática. Em parti-cular, um dispositivo de enxerto de centragem visa a minimizar principal-mente as rotações segundo os eixos contidos no plano da seção da tubulação.

Nas realizações anteriores, tais como descritas em US 3937382,US 4418860 e GB 1283922, cada um dos planos desses enxertos de cen-tragem com dois ou quatro planos compreende sistemas de grampeamentodo tipo com efeito conformador circular, isto é, remetem ao "redondo" as tu-bulações de espessura estreita ou média mantendo seu objetivo principal decentragem.

Mais precisamente, na presente descrição, entende-se por "sis-tema de grampeamento com efeito conformador circular", uma pluralidadede grampos em um mesmo plano de centragem, compreendendo, cada um,um bloco impulsionador e um dispositivo de impulso, tal como um macacoque aciona esse bloco impulsionador, esses blocos impulsionadores sendodispostos sensivelmente de modo radial em torno desse eixo longitudinaldessa tubulação e cooperando de tal modo que por impulso sobre a paredeinterna de seção oval, eles podem deformá-la para "recolocar no redondo",isto é, a circularizar com vistas a conseguir uma seção circular.

Um sistema de grampeamento comporta necessariamente trêsimpulsionadores no mínimo, de preferência 4, 6, 8, 12 impulsionadores oumais, quanto mais elevado for o número de impulsionadores, melhor será aconformação circular. O número de impulsionadores é, em geral, condicio-nado pelo local disponível para sua instalação no meio do corpo principal dosistema de grampeamento.

Os sistemas de grampeamento de efeito conformador circulardescritos na técnica anterior compreendem, em particular, um primeiro parde blocos-impulsionadores opostos que entram em contato com os pontosopostos os mais aproximados da forma oval de uma tubulação de seção ovale continuam seu impulso e deformam a tubulação para circularizá-la até queum segundo par de blocos-impulsionadores opostos se escora sobre ospontos opostos da parede com seção oval inicialmente os mais afastados,de modo que a totalidade dos blocos impulsionadores de um mesmo planode seção possam ser apertados e bloqueados contra a parede.

Esses sistemas de grampos compreendem um corpo principallongitudinal que suporta uma pluralidade de grampos, compreendendo, cadaum, um bloco-impulsionador que vem se escorar sobre a parede interna datubulação e um dispositivo de impulso, em geral macacos, que permitemacionar esses blocos-impulsionadores e deslocá-los contra essa parede in-terna. Os impulsionadores podem se deslocar em alojamentos de orientaçãoprevistos no corpo principal. Esses blocos-impulsionadores se deslocam emtranslação em uma direção radial em relação ao eixo longitudinal da tubula-ção e desse corpo principal, isto é, em uma direção perpendicular a esseeixo longitudinal.

Para criar esse encaixe, os dispositivos de enxerto de centragemdescritos na técnica anterior comportam pelo menos quatro planos de seção,nos quais são dispostos grampos com efeito conformador circular.

Entende-se na presente descrição, por "plano de centragem" ou"plano de seção" um plano sensivelmente perpendicular ao eixo longitudinalda tubulação ou, respectivamente, desse corpo principal.

Os inventores observaram que o problema apresentado no casode instalação em J, quando se utilizam esses sistemas de grampeamentocom efeito conformador circular, é que o corpo principal do enxerto de cen-tragem sofre esforços muito consideráveis quando do alinhamento das tu-bulações que podem se traduzir por uma flexão nesse corpo, o que neces-sita de superdimensionar a estrutura desse corpo principal para fornecer oserviço de estabilização buscado durante a fase de soldagem das extremi-dades dessas tubulações.

Um problema apresentado pela presente invenção é, portanto,fornecer um novo dispositivo de enxerto de centragem que preenche as fun-ções de manutenção e de encaixe dos dois elementos de tubulação a unirpor soldagem, conforme mencionado acima, sem todavia apresentar os in-convenientes dos enxertos de centragem com grampos do tipo com efeitoconformador circular anteriormente citados.

Para isso, a presente invenção fornece um dispositivo de en-xerto de centragem de dois elementos de tubulação a unir por soldagem,apto a ser inserido no interior desses elementos de tubulação diante das ex-tremidades desses elementos de tubulação a soldar, de preferência centra-dos no nível de seu plano de junção, esse dispositivo de enxerto de centra-gem compreendendo um corpo principal que se estende de modo longitudi-nal sensivelmente ao longo do eixo dessa tubulação; esse corpo principalsuportando uma pluralidade de grampos compreendendo, cada um, um blo-co impulsionador apto a ser acionado por um dispositivo de impulso compre-endendo, de preferência, um macaco, de preferência ainda um macacopneumático:

- esses blocos-impulsionadores podendo se deslocar em trans-lação em uma direção radial em relação ao eixo longitudinal a partir de umaposição retraída afastada da parede interna dessa tubulação até posição naqual esse bloco impulsionador se escora contra essa parede da tubulação;

- esses blocos impulsionadores sendo dispostos em uma plurali-dade de planos de centragem correspondendo a planos de seção dessecorpo principal, de preferência pelo menos quatro ditos planos de seção;

- esses blocos-impulsionadores sendo repartidos em número depelo menos três, de preferência pelo menos quatro, de preferência aindapelo menos oito, em cada um desses planos, de preferência ainda segundouma repartição angular regular em torno desse eixo longitudinal.

De preferência, esses grampos compreendem grampos comefeito conformador circular em pelo menos um par de planos de seção centrais.

O dispositivo, de acordo com a invenção, compreende gramposindependentes dispostos em pelo menos um plano de seção extrema, depreferência pelo menos um par de planos de seção extremos, esses gram-pos estando assim aptos a se bloquearem contra a parede interna dessatubulação, congelando a geometria da tubulação em seu estado inicial, aonível desse(s) plano(s) extremo(s), isto é, seu estado antes que esses gram-pos sejam acionados em batente contra essa parede, sem deformá-la.

Resulta daí em particular que o dispositivo, de acordo com a in-venção, após sua instalação e seu acionamento, na troca, nem o deseixa-mento angular axial dos dois ditos elementos de tubulação, nem a seçãooval da tubulação fora do plano de soldagem. A tubulação, de acordo com ainvenção, não é, portanto, deformada por uma recolocação circularizada aonível desses planos extremos.

Na presente descrição, entende-se por "plano de seção central"ou "par de planos de seção centrais" um ou os dois primeiros plano(s) deseção, nos quais é (são) disposto(s) grampos, a partir do plano de seçãomediano desse corpo principal e/ou desse plano de junção das extremidadesde tubulação a soldar, esses planos de seção centrais sendo dispostos, depreferência, simetricamente de ambos os lados desse plano de junção,quando o enxerto de centragem é instalado no interior dos elementos de tu-bulação a unir.

Da mesma forma, entende-se por "plano(s) extremo(s) de se-ção" o(s) último(s) plano(s) de seção que compreende(m) grampos os maisafastados desse plano de seção mediano desse corpo principal e/ou desseplano de junção e, de preferência, disposto simetricamente de ambos os la-dos deste.

Classicamente, esses dois planos extremos são espaçados deuma distância que pode ser de 2 a 5 vezes o diâmetro interno dos elementosde tubulação a unir.

Esses planos de seção são, de preferência, dispostos ao longode ser situados em posições simétricas dois a dois em relação a esse planode junção dos dois elementos de tubulação, quando o enxerto de centragemé instalado no interior da tubulação.

O dispositivo de enxerto de centragem, de acordo com a inven-ção, permite estabilizar, de maneira ótima, as duas partes de tubulação,conformando-as de maneira circular na zona central e bloqueando-as, aonível desses dois planos extremos, sem mudá-los de maneira significativa,nem a ovalização, nem o deseixamento transversal resultante de um desei-xamento angular axial das duas ditas tubulações que pode ser da ordem de1/10 ao 1o, depois que os grampos de efeito conformador circular entrem emação nesses planos centrais. Congelando a geometria do sistema no estadoem que o grampo encontra cada uma das duas tubulações, evita-se geraresforços no sistema tubulação-enxerto de centragem, isto é, em particular,limita-se a flexão nesse grampo. No momento em que os grampos se achambloqueados, os esforços internos de flexão do corpo principal desse enxertode centragem são mínimos, até mesmo quase nulos. Assim, quando dosmovimentos do navio, o grampo apresentará em todas as direções ummesmo nível de esforços para um mesmo deslocamento angular da tubula-ção em suspensão em relação ao navio.

Procedendo-se segundo a técnica anterior, isto é, tentando-serealinhar as duas tubulações e recolocá-las circularizadas nesses planosextremos nas extremidades do enxerto de centragem, introduzem-se esfor-ços muito consideráveis no corpo principal desse dispositivo de enxerto decentragem e este deve ser consideravelmente superdimensionado para seconseguir um resultado similar, em termos de rigidez, ao dispositivo, deacordo com a invenção. Ao contrário, o dispositivo, de acordo com a inven-ção, permite, portanto, manter firmemente e, de preferência, reconformar, demaneira circular, a zona do plano de junta, e preserva-se toda a rigidez deseu corpo principal, para estabilizar as duas tubulações, minimizando a rigi-dez que, nas extremidades desse grampo, seria inutilmente empregada pararecolocar a tubulação circularizada, ou no eixo.

De acordo com um primeiro modo de realização que convémmais particularmente para as tubulações de pequeno diâmetro esses gram-pos independentes, de acordo com a invenção, em pelo menos um dito pla-no extremo, de preferência nesses dois ditos planos extremos são do tipo"com cantos" e compreendem um dispositivo de impulso, compreendendouma rampa aplicada sobre a parede externa desse corpo principal, essesblocos-impulsionadores sendo constituídos por um calço que está apto a sedeslocar ao longo da rampa e assim se aproximar dessa parede interna datubulação.

Nesse primeiro modo de realização, esse grampo independentecompreende, mais particularmente, um dispositivo de impulso, compreen-dendo um macaco, de preferência pneumático e essa rampa inclinada se-gundo uma inclinação montante a partir da superfície do corpo principal emdireção a essa parede interna da tubulação, esse bloco-impulsionador con-sistindo em um calço de forma complementar à rampa de maneira a apre-sentar uma inclinação, de modo que esse calço acionado por esse macacoestá apto a se deslocar, deslizando ao longo da rampa até vir se bloquearpor aperto entre essa rampa e essa parede interna da tubulação.

Nesses grampos independentes, de acordo com a invenção, de-nominados grampos com cantos, a direção do movimento do calço compor-ta, portanto, uma componente radial e uma componente longitudinal (eixodesse corpo principal ou sensivelmente eixo da tubulação). Devido ao fatode os macacos serem capazes de se mover independentemente uns dosoutros para os diferentes grampos com cantos, quando os calços encontramuma parede de seção oval, estão em posições diferentes ao mesmo temponessas direções longitudinais e essa direção radial.

A inclinação da rampa, inclinada é escolhida de maneira a consi-derar materiais dessa rampa e desse calço para que o atrito gerado seja su-ficiente para tornar impossível qualquer movimento do calço, depois que oconjunto tendo sido aproximado, depois bloqueado. Assim, para uma rampaem aço tratado associada a calços, eles também em aço tratado, adotar-se-á uma rampa de 10 a 40 %, de preferência de 20 a 30 %.

De acordo com um segundo modo de realização que convémparticularmente para as tubulações de grande diâmetro, esses grampos in-dependentes desses planos extremos, de acordo com a invenção, são dotipo com macacos radiais e compreendem blocos-impulsionadores aptos ase deslocarem radialmente em alojamentos de orientação desse corpo prin-cipal, esses dispositivos de impulso sendo constituídos por macacos, depreferência mecânicos com parafusos, ou hidráulicos, dispostos radialmente,esses blocos-impulsionadores estando na extremidade das hastes móveisdesses macacos.

De acordo com a presente invenção, um desses planos extre-mos, de preferência esses dois planos extremos, compreendem gramposindependentes, sejam todos do mesmo tipo com cantos, sejam todos commacacos radiais. O dispositivo com grampos com cantos independentes émais particularmente adaptado às tubulações de diâmetro menor, isto é,para tubulações de 20,32 cm (8") 30,48 35,56 cm (12 a 14"), pois o espaçointerno disponível é muito reduzido. O dispositivo com grampos indepen-dentes com macacos radiais, quer sejam mecânicos ou hidráulicos, pode serutilizado de maneira mais simples, se houver espaço suficiente, isto é, nocaso de tubulações de diâmetro maior, isto é, além de 30,48 a 35,56 cm (12a 14") e até 101,60 cm (40") e até mesmo mais.

Em um modo de realização original, de acordo com a invenção,esses grampos de efeito conformador circular em um mesmo dito plano deseção central são constituídos por uma pluralidade de blocos-impulsiona-dores aptos a se deslocarem uniforme e radialmente, de preferência emalojamentos de orientação desse corpo principal, e esses blocos-impulsion-dores de um mesmo plano central de seção são acionados uniformementepor um mesmo macaco, de preferência pneumátíco, por intermédio de umapluralidade de bielas, esse macaco sendo instalado no interior desse corpoprincipal, de preferência disposto longitudinalmente.

De preferência, no dispositivo de enxerto de centragem, deacordo com a invenção, os dispositivos de impulso desses grampos com-preendem macacos, de preferência munidos de um meio de bloqueio emposição de extensão, após aperto desse bloco-impulsionador contra essaparede interna.

Mais precisamente, cada macaco é munido de um meio de blo-queio desse impulsionador em posição de extensão, a pressão nesse maca-co podendo então ser relaxada, retendo esse impulsionador em posição deaperto contra essa tubulação. Esse meio de bloqueio desse impulsionadorpode ser constituído por um meio de parafusação motorizado, esse pistãosendo, por exemplo, solidário a uma porca que coopera com um parafusomotorizado de maneira a deslocar em translação e bloquear esse pistão emposição de extensão por bloqueio do parafuso. Outros meios de bloqueiosão conhecidos do técnico.

A presente invenção tem igualmente por objeto um processo deligação e soldagem de dois elementos de tubulação com o auxílio de umdispositivo de enxerto de centragem. De acordo com a presente invenção,ele compreende as etapas nas quais:

1. se aproximam as duas extremidades desses elementos detubulação a soldar;

2. se posiciona esse dispositivo de enxerto de centragem em umprimeiro elemento de tubulação;

3. se avança esse dispositivo de enxerto de centragem no interi-or desse primeiro elemento de tubulação até que esse plano de junção atinjao plano de seção mediano desse enxerto de centragem;

4. se acionam, se for o caso, esses grampos de efeito confor-mador circular nesses planos centrais, depois são bloqueados, após apertocontra essa parede interna dos elementos de tubulação; e

5. se acionam esses grampos independentes desses planos ex-tremos, depois são bloqueados, após aperto contra essa parede internadesses elementos de tubulação.

Outros aspectos, características e vantagens da presente inven-ção sobressairão melhor com a leitura da descrição que vai ser feita a se-guir, de maneira ilustrativa e não limitativa, com referência aos desenhosanexados.

Nos desenhos:

. a figura 1 representa um esquema em vista lateral da instala-ção em J de uma tubulação por grande profundidade a partir de um navioequipado com uma torre de instalação 3 de tubulações submarinas;

. a figura 2 representa a vista em corte longitudinal de dois tre-chos de tubulação no interior dos quais é instalado um enxerto de centragemcom quatro planos, esse enxerto estando em vista lateral;

. a figura 3 representa a seção da tubulação e do enxerto decentragem ao nível de um plano de centragem;

. a figura 4 representa a vista lateral do dispositivo de enxerto decentragem, compreendendo grampos do tipo de efeito conformador circular,constituídos de um macaco, de impulsionadores e de articulações;

. a figura 5 representa a vista de duas tubulações em fase deaproximação, apresentando um deseixamento lateral para cima, assim comoum deseixamento angular;

. a figura 6 corresponde à figura 5 na qual o deseixamento lateralfoi reabsorvido, mas o deseixamento angular persiste;

. a figura 7 representa a vista em corte de dois trechos de tubu-lação no interior dos quais é instalado um enxerto de centragem com quatroplanos, os dois do centro sendo do tipo conformador circular, segundo a figu-ra 4 e os dois extremos sendo do tipo com cantos independentes;

. a figura 8 representa uma vista similar à figura 7, os dois planosextremos com cantos independentes sendo montados na mesma direção;

. a figura 9 representa uma seção ao nível de um plano extremo,de um dispositivo com macacos mecânicos comandados por motores elétri-cos independentes.

A figura 1 representa em vista lateral a instalação em J de umatubulação 1 por grande profundidade a partir de um navio 2a equipado comuma torre de instalação de tubulações submarinas 3, dirigindo-se para umsuporte flutuante 2b destinatário dessa tubulação. Na base da torre, aproxi-madamente ao nível da ponte do navio, são efetuadas as operações de sol-dagem entre a parte de tubulação 1 já instalada, e uma estaca 5, enr geralde 24 m ou 48 m de comprimento, é transferida da posição horizontal sobrea ponte em direção ao eixo de instalação da torre, por meio de um braço decarregamento articulado não representado. Após levantamento do braço, atubulação 1 e a estaca 5 são sensivelmente coaxiais e só podem ser solda-das após terem sido sensibilizadas por meio de um enxerto de centragem,permitindo alinhar e manter firmemente as tubulações na zona do plano desoldagem. O enxerto de centragem interna mantém o conjunto por toda aduração de ligação, depois é retirado, antes que a tubulação seja descidapara a instalação da próxima estaca.

O corpo principal 4 pode compreender rodetes ou patins dis-postos radialmente (não representados) que facilitam sua inserção e o des-locamento no interior da tubulação, antes de acionar os grampos. Os rodetese/ou patins são então dispostos em vários planos de seção ("plano de roda-gem") entre os planos de centragem ou no exterior destes, à razão de 3, 4, 6ou 8 por plano de rodagem.

Nas figuras 2 a 9, esse dispositivo de enxerto de centragem 6compreende um corpo principal 4 que se estende longitudinalmente de modosensível ao longo do eixo XX1 dessa tubulação 1, 5.

As figuras 2 e 3 representam, respectivamente, em vista lateral eem corte um enxerto de centragem 6 com quatro planos de centragem, osplanos centrais 7a-7b, assim como os planos de extremidade 7c-7d, osgrampos 6a-6b sendo todos do tipo com efeito conformador circular, talcomo explicitado na figura 4. Esse enxerto é instalado no interior, ao nível doplano de soldagem 7, de uma tubulação já instalada 1 de uma estaca 5.Cada um dos planos 7a-7d é munido de impulsionadores 8, no mínimo trêsimpulsionadores, em geral quatro, seis ou oito impulsionadores, esses im-pulsionadores sendo dispostos radialmente YiY11, Y2Y2 em relação ao eixolongitudinal XX' do enxerto de centragem 6 e/ou da tubulação 1 e acionadopor um mesmo macaco 9, em geral pneumático conforme detalhado na figu-ra 4.

A figura 4 detalha o modo de funcionamento de um grampo 6a-6b conformador circular, compreendendo um macaco 9 que aciona impulsio-nadores 8, por intermédio de bielas 10 articuladas na haste 9i do macaco eno impulsionador 8 em 11. O macaco 9 está em posição retraída na esquer-da do desenho, os impulsionadores estão então em recuo em relação à tu-bulação 1. Na parte direita, a haste 9i de macaco fica saída em posição ex-pandida e pelo jogo de bielas 10, os impulsionadores 8 são avançados e seescoram contra essa tubulação 1. Para clareza do desenho, os meios deorientação desses impulsionadores não estão representados. A haste 9i demacaco agindo simultaneamente sobre as três, quatro, seis ou oito bielasage da mesma forma simultaneamente sobre os impulsionadores 8 corres-pondentes. As bielas 10 sendo de comprimento idêntico, os impulsionadores8 sendo também de comprimento idêntico, quando do forçamento da articu-lação criada pelas bielas, a tubulação será recolocada no eixo do enxerto decentragem. Quando as tubulações não são de espessura muito grande, oenxerto de centragem age como um conformador circular, pois tem a capa-cidade de recolocar circularizada uma tubulação ovalizada.

As figuras 5 e 6 representam duas tubulações 1-5 prontas paraserem unidas por soldagem e que apresentam na figura 5 um deseixamentolateral ao nível do plano de soldagem, assim como um deseixamento angu-lar a. Além disso, a tubulação 1 apresenta uma ovalização vertical 16, en-quanto que a estaca 5 apresenta uma ovalização horizontal 17.

Na figura 6, um enxerto de centragem, não representado, foiinstalado de maneira que os eixos dos dois elementos de tubulação coinci-dem ao nível do plano de soldagem 7. O enxerto de centragem é do tipocom quatro planos, os dois planos centrais 7a-7b, não representados, sendomunidos de grampos do tipo conformador circular, tal como descrito nas figu-ras 2, 3, e 4, os planos extremos 7c-7d, não representados, sendo do tipocom cantos, de acordo com a invenção, e tal como detalhado na figura 7.Notar-se-á na figura 6 que as duas tubulações foram recolocadas circulari-zadas 18 na zona do plano de junta 7, enquanto que elas conservaram suaovalização respectiva, assim como seu deseixamento angular na zona dosplanos extremos, graças ao efeito de cantos descrito a seguir.

Nas figuras 7 a 9, esse corpo principal 4 suporta uma pluralidadede grampos 6a-6b, 61-64 compreendendo, cada um, um bloco impulsionador81, 82 apto a ser acionado por um dispositivo de impulso 9, compreendendoum macaco, de preferência um macaco pneumático; esses blocos-impulsionadores 81, 82 são dispostos em 4 planos de centragem 7a-7d cor-respondentes a planos de seção. Esses blocos-impulsionadores 81, 82 sãorepartidos em número de pelo menos três, de preferência pelo menos qua-tro, seis, oito ou mais em cada um desses planos, segundo uma repartiçãoangular, de preferência regular em torno desse eixo longitudinal XX'.

Esses grampos compreendem grampos de efeito conformadorcircular 6a-6b em um par de planos de seção centrais 7a-7b, e grampos 61,64 dispostos em um par de planos extremos 7c, 7d, esses grampos 61, 64desses planos extremos 7c-7d estando aptos a se bloquearem contra a pa-rede interna dessa tubulação, sem deformá-la, congelando a geometria datubulação em seu estado inicial, antes que esses grampos 61, 64 sejam aci-onados em escora contra essa parede.

Esses grampos 61, 64 nesses planos extremos 7c-7d são gram-pos independentes, esses blocos-impulsionadores 81, 82 desses gramposindependentes 61, 64 estando aptos a se deslocarem em translação nessadireção radial independentemente uns dos outros e de maneira não unifor-me, a potência de seu dispositivo de impulso sendo limitada, de maneiraque, quando os primeiros blocos-impulsionadores 81, 82 se escoram contra aparede interna dessa tubulação, eles não se deslocam mais e os outros blo-cos-impulsionadores 81b do mesmo dito plano extremo de seção 7c-7d quenão estão ainda em contato, continuam a se deslocar até chegar por sua vezem batente contra essa parede interna.

As figuras 7 a 9 representam um enxerto de centragem 6 equi-pado com dois planos centrais 7a-7b com grampos de tipo conformador cir-cular, tais como descritos anteriormente e dois planos extremos 7c-7d dosgrampos de tipo com cantos independentes.

No modo de realização das figuras 7 e 8 esses planos extremos7c~7d correspondem a planos de seção do corpo principal ao nível medianodos calços 81 dos cantos ou cantos 81 em posição de recuo em relação àparede.

Nas figuras 7 a 9, esses grampos de efeito conformador circular6a-6b nos dois planos centrais 7a-7b são constituídos por uma pluralidadede blocos-impulsionadores 8 aptos a se deslocarem uniforme e radialmenteY1 Y'i - Y2V2, de preferência em alojamentos de orientação desse corpoprincipal 4, e esses blocos-impulsionadores 8 de um mesmo plano de seçãocentral 7a-7b são acionados uniformemente por um mesmo macaco 9, depreferência pneumático, por intermédio de uma pluralidade de bielas 10,esse macaco 9 sendo instalado no interior desse corpo principal (4), de pre-ferência disposto longitudinalmente XX.

Nas figuras 7 e 8, esses grampos independentes 61, 64 dos doisditos planos extremos compreendem, cada um, um dispositivo de impulso 9-9i-92, compreendendo um macaco 9, de preferência pneumático, uma hastede macaco 9i e uma rampa 92 inclinada segundo uma inclinação montante apartir da superfície do corpo principal 4, em direção a essa parede interna doconduto 1, 5, e esse bloco impulsionador consiste em um canto ou calço 81de forma complementar à rampa 92, de maneira a apresentar uma inclinaçãode mesma inclinação, de modo que esse calço 81 acionado por esse macaco9 está apto a se deslocar, deslizando ao longo da rampa 92 até se bloquearpor aperto entre essa rampa 92 e essa parede interna do conduto 1,5, a in-clinação dessa rampa sendo de 10 a 40 %, de preferência de 20 a 30 %.

A ligação das duas tubulações 1, 5 compreende as etapas nasquais; posiciona esse dispositivo de enxerto de centragem em uma

1. se mantém em suspensão a extremidade do conduto 1;

2. se apresenta o segundo elemento de tubulação 5, próximo daextremidade da tubulação 1;

3. se introduz o dispositivo de enxerto de centragem 6 pela ex-tremidade livre do elemento de tubulação 5 e desloca-o no interior até queatinja o plano de junção 7;

4. se ajusta a posição do enxerto de centragem, de maneira queseu eixo mediano coincida com o plano de junção 7, este sendo formadopelos dois elementos 15r152 desses elementos de tubulação 1,5 a soldar;

5. se aciona, se for o caso, esses grampos de efeito conforma-dor circular 6a-6b nesses planos centrais 7a-7b, transmitindo a forte potênciados macacos aos impulsionadores 8, notadamente uma pressão de 20 a 40bars, que deslocam a parede encontrada em primeiro lugar e a deformamaté que todos os impulsionadores de um mesmo plano de centragem che-guem enfim em escora contra essa parede, esta achando-se então circulari-zada, caso a espessura da tubulação o permita. Bloqueiam-se então essesimpulsionadores, após aperto contra essa parede interna dos elementos detubulação 1,5, mantendo aproximadamente no circuito;

6. se acionam esses grampos independentes 6-i, 64 desses pla-nos extremos 7c-7d. Para isso, a pressão nos macacos é relativamente bai-xa, aproximadamente 3 bars, pois se procura evitar deslocar a parede. As-sim, desde que um calço 81a encontra uma parede, ela está imobilizada. Aocontrário, os outros calços 81b continuam a se deslocar. Quando todos oscalços 81, 81a, 81b estão escorados contra a parede, bloqueiam-se-os apósaperto contra essa parede interna desses elementos de tubulação 1,5, au-mentando-se a pressão uniformemente em todos os macacos até atingiruma pressão, por exemplo, de 20 a 40 bars. Nessa posição, mantém-se apressão por toda a operação de soldagem.

Nas figuras 7 e 8, cada um dos grampos 61, 64 com cantos 81 éconstituído de no mínimo três, de preferência 4, 6, 8, ou 12 cantos idênticos81 colocados em movimento por um acionador, de preferência de tipo maca-co pneumático, esse acionador sendo ligado a esse canto por uma biela 10articulada ao nível de suas extremidades 11. Sob a ação do macaco 9, ocanto 81 se desloca sobre o plano inclinado 92 até que entre em contato coma tubulação. Todos os macacos de um mesmo plano são ligados juntos ealimentados de maneira simultânea. Na esquerda do desenho, os cantos 81estão recuados em relação à tubulação. Na direita, os macacos 9 foram aci-onados e, devido ao fato de a tubulação estar deseixada de um ângulo α, ocanto 81a entra em contato primeiro com a tubulação e permanece nestaposição, pois a pressão continua baixa no circuito, já que os outros macacoscontinuam a avançar, sem encontrar obstáculo. Os cantos 81 vão assim seescorar sucessivamente, o canto 81b estando muito mais à frente que ocanto 81. Desde que todos os cantos 81, 81a, 81b estejam em contato com atubulação 5, a pressão no circuito poderá ser aumentada simultaneamenteem todos os macacos 9 e a tubulação 1, 5 achar-se-á imobilizada nessa po-sição, sem que a tubulação tenha sido reconformada de maneira circular,nem recolocada no eixo do enxerto de centragem. Assim, o dispositivo, deacordo com a invenção, dá de novo às duas tubulações 1, 5, uma configura-ção circular eixada ao nível do plano de soldagem 7 e congela, em suas ex-tremidades, a configuração das duas tubulações no estado existente, isto é,sem modificar, de maneira significativa a ovalização dessas tubulações erespeitando o deseixamento angular.

A figura 9 representa uma vista em corte ao nível de um planoextremo 7c-7d, comportando quatro macacos mecânicos com parafusos 9comandados por um motor elétrico 93. O impulsionador Q2 está representadoem posição retraída, salvo na direita do desenho, onde está em contato coma tubulação 1-5. A seqüência de aperto é feita conforme o seguinte procedi-mento:

. todos os impulsionadores 82 estão em recuo;

. alimentação simultânea de todos os motores 93, aplicando umbinário muito fraco, por exemplo controlando e limitando a amperagem des-ses motores;

. desde que um impulsionador 82 entre em contato, o motor sebloqueia por falta de potência, sem modificar, de maneira significativa, a ge-ometria da tubulação;

. quando todos os impulsionadores Q2 estão em contato, cadaum dos motores é comandado individualmente para efetuar, por exemplo,meia rotação suplementar. Para isto, alimenta-se o motor com a amperagemnecessária, mas se controla sua rotação e corta-se a alimentação desde queessa meia volta tenha sido feita. De preferência, os motores são acionadosdois por dois, em oposição diametral para conservar ao máximo a geometriade conjunto.

Esse tipo de motor sendo conhecido do técnico no domínio docontrole elétrico não será desenvolvido mais detalhadamente aqui.

Na figura 9, esses blocos-impulsionadores 82 dos dois ditos pla-nos extremos 7c-7d estão aptos a se deslocarem radialmente em alojamen-tos de orientação desse corpo principal 4, independentemente uns dos ou-tros e de maneira não uniforme, esses dispositivos de impulso são constituí-dos por macacos 9, mecânicos com parafusos, dispostos radialmente Yi Y11,Y2 Y2', esses blocos 82 constituindo a extremidade das hastes móveis des-ses macacos.

Um resultado similar é obtido com macacos hidráulicos aciona-dos simultaneamente à pressão reduzida, por exemplo 5 bars, até que osimpulsionadores estejam em contato com a tubulação. Os macacos são en-tão isolados uns dos outros e um volume determinado, por exemplo 10 cm3de óleo é injetado em cada um dentre eles, de preferência simultaneamentepor pares diametralmente opostos de maneira a bloquear a geometria dosistema. Os macacos assim sob pressão são então isolados do circuito du-rante todo o procedimento de soldagem.

Em uma versão preferida do dispositivo com grampos do tipocom cantos operado por macacos pneumáticos independentes, os calçossão vantajosamente deslocados por um macaco único, mas cada um é liga-do a este por uma mola, de preferência uma mola a gás, de maneira que aprogressão do calço seja limitada, desde que entre em contato com o con-duto 1,5, e que não resulte nenhuma circularização da tubulação, nem qual-quer recolocação no eixo de uma tubulação em relação à outra. Nessa con-figuração, o efeito de bloqueio é obtido por manutenção da pressão no ma-caco único, os atritos internos ao nível do calço associado à sua rampa, im-pedindo qualquer modificação da geometria entre o enxerto de centragem ecada uma das tubulações 1,5, por toda a duração do ciclo de soldagem.O dispositivo, de acordo com a invenção, pode ser consideradocomo "iso-força", por oposição aos dispositivos de conformação circular, se-gundo a técnica anterior que são de tipo "iso-deslocamento".

O dispositivo, de acordo com a invenção, foi descrito no âmbitoda instalação das tubulações em mar profundo, mas ela se aplica a quais-quer tipos de condutos, em terra, em mar, e para todos os tipos de indústria,tal como a química, a petroquímica, o aquecimento, e, em geral, qualquerindústria utilizando tubulações para veicular fluidos de quaisquer naturezas.

Claims (10)

1. Dispositivo de enxerto de centragem (6) de dois elementos detubulação (1, 5) a unir por soldagem, apto para ser inserido no interior des-ses elementos de tubulação (1, 5) diante das extremidades desses elemen-tos de tubulação a soldar, de preferência centrados no nível de seu plano dejunção (7), esse dispositivo de enxerto de centragem (6) compreendendo umcorpo principal (4) que se estende de modo longitudinal sensivelmente aolongo do eixo (XX1) dessa tubulação (1,5); esse corpo principal (4) suportan-do uma pluralidade de grampos (6a-6b, 61-64) compreendendo, cada um, umbloco impulsionador (8, 81, Q2) apto a ser acionado por um dispositivo de im-pulso (9), compreendendo, de preferência, um macaco, de preferência aindaum macaco pneumático:- esses blocos-impulsionadores (8, 81, Q2) podendo se deslocarem translação em uma direção radial em relação ao eixo longitudinal (XX1), apartir de uma posição retraída afastada da parede interna dessa tubulação(1,5) até a posição na qual esse bloco impulsionador (8, 81, 82) chega embatente contra essa parede da tubulação;- esses blocos impulsionadores (8, 81, 82) sendo dispostos emuma pluralidade de planos de centragem correspondendo a planos de seçãodesse corpo principal, de preferência pelo menos quatro ditos planos de se-ção;- esses blocos-impulsionadores (8, 81, 82) sendo repartidos emnúmero de pelo menos três, de preferência pelo menos quatro, em cada umdesses planos, segundo uma repartição angular regular em torno desse eixolongitudinal (XX'), enxerto de centragem, caracterizado pelo fato de essesgrampos compreenderem grampos independentes (6i-64)dispostos em pelomenos um plano de seção extrema, de preferência pelo menos um par deplanos de seção extremos, esses blocos-impulsionadores (81, 82), essesgrampos independentes (61-64) estando assim aptos a se deslocarem emtranslação nessa direção radial independentemente uns dos outros e de ma-neira não uniforme, a potência de seu dispositivo de impulso sendo limitada,de maneira que, quando os primeiros blocos-impulsionadores (81, 82) se es-coram contra a parede interna dessa tubulação, eles não se deslocam maise os outros blocos-impulsionadores (81, 82) do mesmo dito plano extremo deseção (7c-7d) que não estão ainda em contato, continuam a se deslocar atéchegar por sua vez em batente contra essa parede interna (7c, 7d), essesgrampos independentes (61-64) do ou desses planos extremos (7c-7d) es-tando assim aptos a se bloquearem contra a parede interna dessa tubula-ção, congelando a geometria da tubulação em seu estado inicial ao níveldesses planos extremos, sem deformá-la.

2. Dispositivo de enxerto de centragem, de acordo com a reivin-dicação 1, caracterizado pelo fato de esses grampos independentes (61-64)em pelo menos um plano extremo, de preferência nos dois ditos planos ex-tremos (7c-7d) compreenderem, cada um, um dispositivo de impulso (9r92),compreendendo uma rampa (93) aplicada sobre a parede externa desse cor-po principal (4), e um dito bloco-impulsionador constituído por um calço (81)apto a se deslocar ao longo da rampa (92) e assim se aproximar dessa pare-de interna do conduto (15).

3. Dispositivo de enxerto de centragem, de acordo com a reivin-dicação 2, caracterizado pelo fato de esse grampo independente (61-64)compreender um dispositivo de impulso (9r92), compreendendo um macaco(9i), de preferência pneumática e uma rampa (92) inclinada segundo umainclinação montante a partir da superfície do corpo principal (4), em direçãoa essa parede interna da tubulação (1,5), e esse bloco impulsionador con-sistindo em um calço (81) de forma complementar à rampa (9i), de maneira aapresentar uma inclinação de mesma inclinação, de modo que esse calço(81) acionado por esse macaco (9) está apto a se deslocar deslizando aolongo da rampa (92) até se bloquear por aperto entre essa rampa (92) e essaparede interna do conduto (15).

4. Dispositivo de enxerto de centragem, de acordo com a reivin-dicação 1, caracterizado pelo fato de esses blocos-impulsionadores (82) depelo menos um plano extremo, de preferência pelo menos os dois ditos pla-nos extremos (7c-7d) estão aptos a se deslocarem radialmente em aloja-mentos de orientação desse corpo principal (4), esses dispositivos de impul-so sendo constituídos por macacos, de preferência mecânicos com parafu-sos, ou hidráulicos, dispostos radialmente, esses blocos impulsionadores(82) estando na extremidade das hastes móveis desses macacos.

5. Dispositivo de enxerto de centragem, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de esses grampos compreende-rem grampos de efeito conformador circular (6a-6b) em pelo menos um parde planos de seção centrais (7a-7b).

6. Dispositivo de enxerto de centragem, de acordo com a reivin-dicação 5, caracterizado pelo fato de esses grampos de efeito conformadorcircular (6a-6b) em um mesmo plano central (7a-7b) serem constituídos poruma pluralidade de blocos-impulsionadores (8) aptos a se deslocarem uni-forme e radialmente (Y1Y1'- Y2Y2'), de preferência em alojamentos de orien-tação desse corpo principal (4), e esses blocos-impulsionadores (8) de ummesmo plano de seção central (7a~7b) serem acionados uniformemente porum mesmo macaco (9), de preferência pneumático, por intermédio de umapluralidade de bielas (10), esse macaco (9) sendo instalado no interior dessecorpo principal (4), de preferência disposto longitudinalmente (XX1)·

7. Dispositivo de enxerto de centragem, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de os dispositivos de impulsodesses grampos (6a-6b, 61-64) compreenderem macacos (9), de preferênciamunidos de um meio de bloqueio em posição de extensão, após aperto des-se bloco-impulsionador contra essa parede interna.

8. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, ca-racterizado pelo fato de esses blocos-impulsionadores (8, 81, 82) serem re-partidos em pelo menos 4 ditos planos de seção (7) compreendendo 2 ditosplanos centrais (7a, 7b) e pelo menos 2 ditos planos extremos (7c, 7d).

9. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, ca-racterizado pelo fato de cada um desses planos de seção compreenderempelo menos 4, de preferência pelo menos 8 ditos blocos-impulsionadores.

10. Processo de ligação e de soldagem de dois elementos detubulação (1, 5) com o auxílio de um dispositivo de enxerto de centragem,como definido em uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato decompreender as etapas, nas quais:-1. se aproximam as duas extremidades (15i-152) desses ele-mentos de tubulação (1, 5) a soldar;-2. se posiciona esse dispositivo de enxerto de centragem (6) emum primeiro elemento de conduto (5);-3. se avança esse dispositivo de enxerto de centragem (6) nointerior desse primeiro elemento de tubulação até que esse plano de junção(7) atinja o plano de seção mediano (7) desse enxerto de centragem;-4. se acionam, se for o caso, esses grampos de efeito confor-mador circular (6a-6b) nesses planos centrais (7a-7b), depois se bloqueiam,após aperto contra essa parede interna dos elementos de tubulação (1,5).-5. aciona-se os referidos grampos independentes (61-64) dosreferidos planos extremos (7c-7d), depois bloquea-se os mesmos apósaperto contra a referida parede interna dos referidos elementos da tubulação (1,5).