BR102019006947B1 - Tubo flexível não ligado - Google Patents

Abstract

TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO É divulgado um tubo flexível não ligado para transporte de fluido offshore. O tubo inclui, de dentro para fora, uma bainha de vedação, uma camada de blindagem de pressão, pelo menos uma camada de blindagem de tração, pelo menos uma camada de suporte e uma bainha de polímero protetora externa extrudada. A pelo menos uma camada de suporte inclui pelo menos uma tira de suporte que está enrolada de modo helicoidal com um ângulo de enrolamento a de pelo menos cerca de 80 graus em relação ao eixo central longitudinal para prover os enrolamentos de tira ao longo do comprimento do tubo e a pelo menos uma tira de suporte inclui um vulcanizado termoplástico (TPV).

Description

Campo técnico

[01] A presente invenção refere-se a um tubo flexível não ligado adequado para transporte offshore (fora da costa) de fluido, tal como para transporte de fluidos petroquímicos, por exemplo, petróleo ou gás ou em um ambiente submarino.

[02] Tubos flexíveis para aplicações offshore são geralmente conhecidos na norma “Recommended Practice for Flexible Pipe”, ANSI/API 17 B, quinta edição, maio de 2014 (daqui em diante API17B), e a norma “Specification for Unbonded Flexible Pipe”, ANSI/API 17 J, quarta edição, maio de 2014 (daqui em diante API17J).

[03] Tais tubos são geralmente referidos como tubos ligados ou tubos não ligados. Um tubo ligado geralmente é um tubo no qual o reforço de aço é integrado e ligado a um material elastomérico vulcanizado. Um tubo não ligado é geralmente um tubo compreendendo camadas separadas, incluindo camada(s) de armadura e camada(s) polimérica(s), que permite o movimento relativo entre as camadas. A presente invenção genericamente diz respeito a tubos flexíveis não ligados.

[04] Um tal tubo flexível não ligado pode compreender um certo número de camadas independentes, tais como camadas de armaduras helicoidais enroladas e camadas poliméricas, bem como camadas poliméricas extrudadas formadas em torno de um furo central. Um tubo flexível de armadura de aço típico compreende, de dentro para fora, uma camada de armadura interna conhecida como carcaça, uma bainha de pressão interna circundada por uma ou mais camadas de armadura. As camadas de armadura normalmente incluem uma armadura de pressão e armadura de tração. O tubo flexível não ligado compreende ainda uma bainha exterior (também referida como bainha de polímero protetora externa), tal como uma camada de polímero extrudado.

[05] A carcaça não é estanque a fluidos e, assim, a bainha de pressão interna, usualmente uma camada de polímero extrudado, forma um furo no qual o fluido a ser transportado é transportado e assim assegura a integridade e estabilidade interna do fluido. Em alguns tubos flexíveis não ligados a carcaça pode ser omitida.

[06] As camadas de armadura que circundam a bainha de pressão interna podem, por exemplo, compreender uma ou mais camadas de armadura de pressão compreendendo um ou mais perfis ou tiras de armadura, que são enrolados em torno da bainha de pressão interna em um ângulo grande (passo curto), por exemplo maior que 80° em relação ao eixo central do tubo. Esta ou estas camadas de armadura de pressão compensam principalmente as forças radiais no tubo. As camadas de armadura que circundam a bainha de pressão interna podem também compreender normalmente uma ou mais camadas de armadura de tensão que são enroladas em um ângulo relativamente pequeno (passo longo), tal como entre 10° e 50°, em relação ao eixo central do tubo. Essa ou essas camadas de armadura de tração compensam principalmente as forças axiais no tubo. As camadas de armadura são tipicamente feitas de aço.

[07] Em geral, espera-se que os tubos flexíveis tenham uma vida útil de cerca de 20 anos em operação.

[08] Os tubos flexíveis não ligados são usados, por exemplo, para o transporte de fluidos, tais como petróleo e gás, entre instalações offshore, por exemplo, em grandes ou intermediárias profundidades do mar. O fluido pode ser um fluido de hidrocarboneto, tal como gás, petróleo, água, CO2 ou uma mistura dos mesmos, dependendo da natureza do reservatório de hidrocarboneto. O fluido também pode ser um fluido de injeção, como água, CO2 ou metanol.

[09] Durante o manuseio de tubos flexíveis não ligados, o tubo usualmente estará sujeito a altas forças axiais. Por exemplo, durante a instalação, o tubo flexível pode ser submetido a forças axiais muito elevadas devido ao peso do tubo suspenso. Por exemplo, a instalação de longos comprimentos de tubo no mar, por exemplo, tubos de linha de fluxo ou tubos ascendentes (risers), resultam em um peso muito alto do tubo suspenso, causando forças de tração extremamente altas na parte mais alta do tubo que está prestes a ser instalado.

[010] Para contrapor estas forças de tração, os sistemas de colocação de tubos compreendem esteiras tipo lagartas (tensionadores) trabalhando com sapatas de agarrar opostas dispostas para apertar e segurar o tubo flexível não ligado ao longo de um certo comprimento do tubo. Durante a instalação, o aperto entre as sapatas gera uma alta força de atrito entre as sapatas e o tubo. Muitas vezes, uma pressão de compressão muito elevada é necessária para compensar as forças de tração e controlar os movimentos do tubo durante a instalação. A pressão de aperto necessária pode se aproximar à capacidade de esmagamento do tubo para assegurar que o movimento do tubo seja totalmente controlado pela lagarta.

[011] Embora a lagarta trabalhe na superfície externa do tubo, esta superfície não possui nenhuma capacidade inerente de suporte de carga e a força de tração deve, portanto, ser transferida através de múltiplas camadas de polímero antes de atingir a armadura de tração do tubo. Assim, para que a lagarta transfira com sucesso sua força na armadura de tração do tubo, a fricção tem de estar acima de um certo limite, tanto entre as sapatas da lagarta e a superfície do tubo quanto entre todas as camadas internas do tubo que separam a armadura de tração do tubo, da superfície do tubo.

[012] Frequentemente, o coeficiente de atrito entre a bainha externa e os fios de armadura de tração mais externos ou entre quaisquer camadas pode ser muito baixo. Para conseguir força de atrito suficiente entre as camadas, existe assim a necessidade de uma força de compressão elevada pela lagarta, aumentando assim o risco de danificar a bainha externa e/ou aumentando o risco de deformar o tubo, por exemplo, por ovalização da estrutura interna do tubo. Se a estrutura interna do tubo for ovalizada, o tubo perderá sua capacidade de esmagamento em águas profundas e será considerado perdido.

[013] O WO2014/128422 descreve um tubo flexível onde um material não tecido baseado em fibras está pelo menos parcialmente embutido no interior do polímero da bainha de vedação externa, aumentando assim a resistência da bainha externa e aumentando opcionalmente o atrito entre a bainha externa e a próxima camada na estrutura do tubo. Divulgação da invenção

[014] Um objetivo da invenção é prover um tubo flexível não ligado, que alivie, pelo menos parcialmente, o problema acima discutido.

[015] Em uma forma de realização, é um objetivo da invenção prover um tubo flexível não ligado, que é adequado para uso em águas muito profundas, por exemplo abaixo de 1500 m, tal como abaixo de 2500 m, e que pode ser disposto com baixo risco de danificar o tubo.

[016] Em uma forma de realização, é um objetivo proporcionar um tubo flexível não ligado, que pode ser instalado como um tubo de linha de fluxo e/ou como tubos ascendentes em águas relativamente profundas, por exemplo, abaixo de 2000 m, e onde o risco de danificar o tubo durante a colocação da armadura a corrosão é muito baixa. Estes e outros objetos foram resolvidos pela invenção como definido nas reivindicações e como descrito abaixo.

[017] Assim, de acordo com a invenção, foi provido tubo um flexível não ligado para transporte de fluido offshore, que pelo menos alivia parcialmente o problema acima discutido. O tubo tem um comprimento e um eixo central longitudinal e compreende de dentro para fora uma bainha de vedação definindo um furo para o transporte do fluido, uma camada de armadura de pressão compreendendo pelo menos um fio de armadura enrolado helicoidalmente com um passo curto, pelo menos uma camada de armadura de tração compreendendo uma pluralidade de fios de armadura enrolados helicoidalmente com um passo longo e uma bainha polimérica de proteção externa extrudada. Além disso, o tubo compreende pelo menos uma camada de suporte compreendendo pelo menos uma tira de suporte localizada entre uma camada mais externa da pelo menos uma camada de armadura de tração. A pelo menos uma tira de suporte de cada uma das pelo menos uma camada de suporte tem um comprimento e é enrolada helicoidalmente com um ângulo de enrolamento α de pelo menos cerca de 80 graus em relação ao eixo central longitudinal para prover enrolamentos de tira ao longo do comprimento do tubo e pelo menos uma tira de suporte compreende um vulcanizado termoplástico (TPV).

[018] Descobriu-se surpreendentemente que o tubo flexível não ligado da invenção requer menos força de compressão da lagarta para transferir forças de atrito da lagarta para a camada de armadura de tração mais externa, tornando assim o tubo mais resistente a danos durante a instalação. Além disso, testes indicam que o tubo de acordo com a invenção é mais tolerante contra a ovalização. Verificou-se que o material de TPV assegura uma boa distribuição das forças, protegendo assim as seções internas do tubo, enquanto assegura simultaneamente uma transferência de forças de atrito da lagarta para a camada de armadura de tração mais externa.

[019] Em geral, verificou-se que o tubo flexível não ligado da invenção tem um atrito interno confiável relativamente elevado, o que resulta em um baixo risco de deslizamento entre as camadas internas. Assim, tanto a redução da pressão de compressão requerida aplicada durante a instalação quanto a melhor distribuição da força reduzem o risco de dano do tubo durante a instalação.

[020] A menos que especificado de outra forma ou claro no contexto, o termo “substancialmente” significa que as incertezas comuns de medição, ou as variações e tolerâncias do produto, o que for maior, são compreendidas.

[021] A frase “essencialmente igual” deve ser entendida aqui como significando que estão incluídas as variações dentro das tolerâncias de medição.

[022] Deve ser enfatizado que o termo “compreende/compreendendo” quando aqui usado é para ser interpretado como um termo aberto, isto é, deve ser tomado para especificar a presença de característica(s) especificamente declarada, como elemento(s), unidade(s), inteiro(s), passo(s) componente(s) e combinação(ões) do mesmo, mas não exclui a presença ou adição de uma ou mais outras características declaradas.

[023] Ao longo da descrição ou reivindicações, o singular engloba o plural, a menos que seja especificado de outra forma ou seja requerido pelo contexto.

[024] Todas as características da invenção e formas de realização da invenção como aqui descritas, incluindo faixas e faixas preferidas, podem ser combinadas de várias maneiras dentro do âmbito da invenção, a menos que existam razões específicas para não combinar tais características.

[025] As frases "passo longo" e "passo curto" são termos relativos, ou seja, o passo curto é mais curto que o passo longo. Um enrolamento com um ângulo de cerca de 75 graus ou maior em relação ao eixo do tubo é geralmente considerado como um passo curto e um enrolamento com um ângulo de cerca de 55 graus ou menor é geralmente considerado como um passo longo.

[026] O termo "distância axial" é usado aqui para significar a distância perpendicular ao eixo do tubo quando o tubo é substancialmente reto.

[027] Os termos “dentro” e “fora” de uma camada do tubo são usados para designar a distância axial relativa, de modo que dentro de uma camada significa a área circundada pela camada, ou seja, com uma distância axial menor que a camada e “fora de uma camada”, significa a área não circundada pela camada e não contida pela camada, ou seja, com uma distância axial maior que a camada.

[028] O termo “lado interno” de uma camada é o lado da camada voltado para o eixo do tubo. O termo “lado externo” de uma camada é o lado da camada voltado para longe do eixo do tubo.

[029] O termo "camadas enroladas cruzadas" significa que as camadas compreendem elementos alongados enrolados que são enrolados em sentidos opostos relativamente ao eixo longitudinal do tubo onde o ângulo em relação ao eixo longitudinal pode ser igual ou diferente um do outro.

[030] O termo "fundo do mar" é geralmente usado para denotar o piso submarino.

[031] O termo “para baixo” significa em uma direção a partir da superfície do mar em sentido ao fundo do mar.

[032] A frase “ângulo de enrolamento” significa um ângulo de enrolamento relativo ao eixo central longitudinal (ou meramente chamado eixo) quando o tubo está em condição reta e sem carga.

[033] Uma camada de suporte pode ser provida por uma única tira de suporte ou pode compreender mais de uma tira de suporte. Para assegurar um passo curto de enrolamento, é desejado proporcionar a camada de suporte a partir de quatro ou menos tiras de suporte, tais como duas ou menos tiras de suporte, dependendo da largura da tira e do diâmetro do tubo.

[034] A tira de suporte vantajosamente não deve ser muito grossa e verificou-se que uma espessura até cerca de 2 cm é adequada. Em uma forma de realização, a tira de suporte tem uma espessura desde cerca de 3 mm a cerca de 2 cm, tal como desde cerca de 4 mm a cerca de 1,2 cm, tal como de 0,5-1 cm.

[035] A largura máxima da tira de suporte pode ser determinada em dependência do passo de enrolamento desejado e da localização radial da camada de suporte em relação ao eixo do tubo. Geralmente, é desejável que a tira de suporte tenha uma largura maior que a sua espessura, preferencialmente de cerca de 1 cm a cerca de 20 cm, tal como de cerca de 2 cm a cerca de 10 cm, tal como de cerca de 4 cm a cerca de 6 cm.

[036] Vantajosamente, a(s) tira(s) de suporte é(são) enrolada(s) com um ângulo de enrolamento α entre cerca de 85 a cerca de 89 graus. O enrolamento de passo curto assegura que, mesmo onde existam várias camadas de suporte, essas camadas não aumentam a rigidez de flexão do tubo além dos limites aceitáveis.

[037] Assim, mesmo com várias camadas de suporte uma flexibilidade elevada e desejada do tubo pode ser mantida comparada ao tubo da arte anterior, sem as camadas de suporte.

[038] Para manter alta flexibilidade, pode ser desejado ter duas ou mais camadas de suporte de tira(s) de suporte mais finas, ao invés de uma única camada de uma tira de suporte mais grossa.

[039] Em uma forma de realização, a tira de suporte de pelo menos uma camada de suporte é enrolada em uma direção de enrolamento, que é oposta a uma direção de enrolamento dos fios de armadura da camada de tração mais externa. Assim, a camada de suporte pode atuar como uma camada de retenção (gaiola anti pássaros), impedindo que os fios de armadura das camadas de tração se dobrem. A(s) tira(s) de suporte pode(m) ser vantajosamente pré-esticada antes ou durante a aplicação na camada de armadura de tração.

[040] Em uma forma de realização, a tira de suporte de uma camada de suporte é enrolada com enrolamentos sobrepostos. Vantajosamente a tira de suporte de cada camada de suporte é enrolada com os enrolamentos não-sobrepostos.

[041] Em uma forma de realização, a(s) tira(s) de cada camada de suporte é enrolada com uma lacuna entre enrolamentos adjacentes. A lacuna pode formar uma folga, que separa os enrolamentos adjacentes. A lacuna média é preferencialmente até cerca de 20% da largura da(s) tira(s) de suporte, preferencialmente de cerca de 10% ou menos da largura da(s) tira(s) de suporte, como até cerca de 5% da largura da(s) tira(s) de suporte.

[042] Verificou-se que, mesmo quando a(s) tira(s) de cada camada de suporte é enrolada com uma lacuna muito estreita entre enrolamentos adjacentes ou mesmo sem lacuna entre enrolamentos adjacentes, o tubo recupera uma flexibilidade muito elevada. Assim, em uma forma de realização, a(s) tira(s) de cada camada de suporte é enrolada com uma lacuna entre enrolamentos adjacentes de cerca de 3% ou menos, tal como cerca de 2% ou menos da largura da(s) tira(s) de suporte. Em uma forma de realização, a(s) tira(s) de cada camada de suporte é enrolada com uma lacuna entre enrolamentos adjacentes de cerca de 2 cm ou menos, tal como cerca de 1 cm, tal como cerca de 0,5 cm ou menos, tal como cerca de 0,3 cm ou menos ou praticamente sem lacuna.

[043] Vantajosamente, o tubo compreende duas ou mais camadas de suporte, tais como pelo menos 3 camadas de suporte, tais como até 10 camadas de suporte, tais como até 6 camadas de suporte.

[044] Verificou-se que o tubo com várias camadas de suporte assegura uma distribuição surpreendentemente elevada das forças de compressão, o que pode assegurar uma proteção ainda maior contra o risco de ovalização devido às forças de compressão. Em particular, quando a tira de suporte de cada uma das camadas de suporte é enrolada com uma lacuna entre os enrolamentos, a transferência de forças de atrito da lagarta para a camada de armadura de tração mais externa foi verificada ser muito eficaz.

[045] A pluralidade de camadas de suporte pode ser enrolada com o mesmo sentido de enrolamento, ou elas podem ser enroladas cruzadas, preferencialmente enrolada cruzada com ângulo de enrolamento ao eixo do tubo substancialmente idêntico. Em uma forma de realização em que o tubo compreende 4 ou mais camadas de suporte, é desejado que pelo menos uma das camadas seja enrolada com uma direção de enrolamento oposta a pelo menos uma outra das camadas de suporte.

[046] Assim, as camadas de suporte formam um suporte muito estável dimensionalmente entre a bainha externa e a camada de armadura de tração mais externa para prover uma transferência ainda melhor das forças de compreensão aplicadas à bainha externa, à armadura de tração mais externa e ao mesmo tempo a estrutura em camadas das camadas de suporte assegura uma boa distribuição das forças aplicadas para reduzir ainda mais o risco de ovalização.

[047] Em uma forma de realização, as tiras de suporte, de pelo menos duas das respectivas camadas de suporte, têm a mesma direção de enrolamento, mais preferencialmente a(s) tira(s) de suporte de 3 ou mais, tal como de todas as respectivas camadas de suporte têm substancialmente o mesmo angulo de enrolamento α.

[048] Em uma forma de realização, a(s) tira(s) de uma camada de suporte sobrejacente do lado de fora de uma camada de suporte subjacente é enrolada com a mesma direção de enrolamento e substancialmente o mesmo ângulo de enrolamento α que a camada subjacente. Preferencialmente, os enrolamentos da camada sobrejacente são deslocados em relação aos enrolamentos da camada subjacente, preferencialmente de modo que os enrolamentos da camada de suporte sobrejacente cubram as lacunas entre os enrolamentos da camada subjacente.

[049] Verificou-se que as camadas de suporte proporcionam um bom isolamento térmico, em particular quando o tubo compreende duas ou mais camadas de suporte. Além disso, a flexibilidade do tubo é quase preservada, por prover as camadas com substancialmente o mesmo ângulo de enrolamento.

[050] As camadas de suporte podem prover uma estrutura de suporte entre a bainha externa e a camada de tração mais externa, preferencialmente de tal modo que a estrutura de suporte tenha um fator de empacotamento determinado enquanto o tubo estiver em condição reta e descarregada, em que o fator de empacotamento é de 90 a 98% tal como pelo menos cerca de 95%.

[051] O fator de empacotamento é a porcentagem do espaço entre uma circunferência interna de uma camada de suporte mais interna e uma circunferência externa de uma camada de suporte mais externa, que é preenchida com tiras de suporte.

[052] Para assegurar uma transferência desejável e efetiva de forças de atrito da lagarta para a camada de armadura de tração mais externa e para reduzir o risco de ovalização, verificou-se que desejavelmente a tira de suporte consiste principalmente em TPV. Assim, em uma forma de realização, a tira de suporte compreende pelo menos cerca de 80% em peso de TPV, tal como pelo menos 90% em peso de TPV. Em uma forma de realização a tira de suporte em uma base de peso consiste essencialmente de um vulcanizado termoplástico (TPV) e, opcionalmente, até cerca de 8% em peso, tal como até cerca de 3% em peso de agentes de enchimento e/ou estabilizadores, e/ou óleos de processamento (plastificantes), preferencialmente a tira de suporte é essencialmente isenta de óleos de processamento.

[053] Em uma forma de realização, a pelo menos uma tira de suporte compreende até cerca de 10% em volume de esferas de vidro, preferencialmente esferas de vidro ocas.

[054] Verificou-se que o risco de colapso ou esmagamento das esferas de vidro são muito baixas, mesmo quando aplicado em águas profundas em que a camada(s) de suporte pode ser submetida(s) a pressão hidrostática muito alta. Acredita-se que a elasticidade e, ao mesmo tempo, o caráter estável do TPV somam-se para proteger as esferas de vidro. O TPV geralmente compreende uma matriz polimérica contínua preenchida com domínios de borracha, proporcionando assim o material com um carácter misto rígido/macio, que demonstrou proporcionar o bom suporte para as esferas de vidro.

[055] Em uma forma de realização, o TPV da tira(s) de suporte compreende até cerca de 8% em peso de materiais de enchimento inorgânicos, preferencialmente selecionados a partir de nanotubos, silicatos, esferas de vidro, fibras ou qualquer mistura dos mesmos.

[056] Vantajosamente, o TPV compreende uma matriz polimérica termoplástica e uma fase de borracha vulcanizada dispersa em toda a matriz termoplástica, preferencialmente, a borracha é vulcanizada a um grau entre cerca de 90% até cerca de 98%.

[057] O polímero termoplástico pode preferencialmente ser uma poliolefina, preferencialmente um polipropileno (PP), um polietileno (PE) ou uma combinação que compreende pelo menos um de PP ou PE.

[058] Vantajosamente a borracha pode ser borracha de monômero de etileno-propileno-dieno (EPDM), borracha de polibutadieno, borracha de poliisopreno, borracha de polietileno-butileno ou qualquer combinação compreendendo pelo menos uma das borrachas mencionadas.

[059] O TPV da(s) tira(s) de suporte compreende vantajosamente entre cerca de 20 a cerca de 50% em volume de polímero termoplástico, tal como entre cerca de 30 a cerca de 40% em volume de polímero termoplástico. A quantidade de borracha vulcanizada pode ser vantajosamente entre cerca de 50 a cerca de 80% em volume, tal como entre cerca de 60 a cerca de 70% em volume de borracha vulcanizada.

[060] O TPV da(s) tira(s) de suporte pode vantajosamente ter uma densidade entre cerca de 0,89 a cerca de 0,98, tal como entre cerca de 0,93 a cerca de 0,95 e uma dureza Shore A de cerca de 98 ou menos, tal como entre cerca de 90 a cerca de 95.

[061] É preferível que a tira de suporte de TPV seja uma tira de camada única, no entanto em uma forma de realização pode compreender duas ou mais camadas, incluindo pelo menos uma camada de TPV, preferencialmente incluindo duas ou mais camadas de TPV, tais como uma camada de TPV mais superior e uma mais inferior, por exemplo, com uma camada termoplástica intermediária, por exemplo, de PP e/ou PE.

[062] A bainha de polímero protetora externa pode ser de, por exemplo, poliamida, polipropileno ou polietileno, tal como polietileno reticulado.

[063] Verificou-se ser muito vantajoso que a bainha de polímero protetora externa seja de TPV. Assim, a transferência de forças de atrito da lagarta para a camada de armadura de tração mais externa pode ser ainda mais efetiva.

[064] Em uma forma de realização, a bainha de polímero protetora externa é impermeável a fluidos e protege a(s) camada(s) de suporte e as camadas de armadura do contato com a água do mar.

[065] Em outra forma de realização, a bainha de polímero protetora externa é permeável à água, por exemplo, a bainha de polímero protetora externa pode compreender perfurações.

[066] O tubo flexível não ligado pode compreender uma ou mais camadas adicionais, tais como camada(s) de retenção, camada(s) intermediária(s), carcaça e/ou outras camadas de armadura. Por exemplo, o tubo flexível não ligado pode compreender camadas adicionais, conforme descrito nas normas API17J ou API17B.

[067] Em uma forma de realização, o tubo flexível não ligado compreende uma camada de compósito entre a camada(s) de suporte e a armadura de tração mais externa, a camada de compósito compreende preferencialmente uma camada de retenção enrolada de uma tira reforçada por fibra. Esta camada de retenção vantajosamente está localizada diretamente na camada de armadura de tração mais externa e a pelo menos uma, preferencialmente pelo menos duas camadas de suporte são dispostas sobre a camada de retenção.

[068] Todas as características das invenções e formas de realização da invenção, como aqui descritas, incluindo faixas e faixas preferidas, podem ser combinadas de várias maneiras dentro do âmbito da invenção, a menos que existam razões específicas para não combinar tais características. Breve descrição de preferidas formas de realização e elementos da invenção.

[069] O acima e/ou vantagens, características e objetivos adicionais da presente invenção serão melhor elucidados pelos seguintes exemplos ilustrativos e não limitativos e descrição de formas de realização da presente invenção, com referência aos desenhos anexos.

[070] As figuras são esquemáticas, não são desenhadas em escala e podem ser simplificadas para maior clareza. Por toda parte, os mesmos números de referência são usados para partes idênticas ou correspondentes.

[071] A figura 1a é uma vista lateral esquemática de uma forma de realização de um tubo flexível não ligado da invenção.

[072] A figura 1b é uma vista em corte transversal do tubo da figura 1a.

[073] A figura 2 é uma vista lateral esquemática de uma forma de realização de outro tubo flexível não ligado da invenção.

[074] As figuras 1a e 1b mostram um tubo flexível não ligado compreendendo, de dentro e fora, uma carcaça 1, uma bainha de vedação 2, uma camada de armadura de pressão 3, 2 camadas de armadura de tração enroladas cruzadas 4a, 4b, uma camada de suporte 5 e uma bainha de polímero protetora externa 6. Nesta forma de realização, o tubo compreende uma única camada de suporte 5.

[075] A camada de carcaça compreende uma construção metálica intertravada tendo a finalidade de prevenir o colapso da bainha de vedação ou tubo. A bainha de vedação é uma camada de polímero extrudada camada de polímero que garante a integridade do fluido interno. A camada de armadura de pressão é uma camada estrutural, preferencialmente de fios de armadura entrelaçados, enrolados com um ângulo de inclinação de cerca de 90°. A camada de armadura de pressão aumenta a resistência do tubo flexível à pressão interna e externa e às cargas mecânicas de esmagamento; suporta estruturalmente a bainha de pressão interna; e tipicamente consiste de uma construção metálica intertravada, que pode ser apoiada por uma camada espiral metálica plana. As camadas de armadura de tração são vantajosamente camadas estruturais de fios de metal helicoidalmente enrolados com um ângulo de disposição tipicamente entre 20° e 55°. As camadas de armadura de tração 4a, 4b são enroladas cruzadas com um ângulo substancialmente igual ou idêntico ao eixo do tubo.

[076] A bainha de polímero protetora externa pode ser permeável ou impermeável à água do mar. O principal objetivo da bainha de polímero protetora externa é fornecer uma proteção mecânica das camadas subjacentes. Em uma forma de realização, a bainha de polímero protetora externa é uma bainha externa de uma camada de polímero extrudado usada para proteger o tubo contra a penetração de água do mar e outra abrasão de ambientes externos e danos mecânicos, e para manter os fios de armadura de tração em posição após a formação. Camadas anti-desgaste podem, vantajosamente, ser localizadas entre as camadas de armadura para minimizar o desgaste entre as camadas estruturais. As camadas anti- desgaste podem ser camadas não metálicas, tanto bainha termoplástica extrudada quanto envolvimento por tira.

[077] A camada de suporte pode ser produzida de acordo com o seguinte exemplo:

Exemplo

[078] Extrusão de uma tira plana padrão de 50x10 mm para uma tira de suporte é realizada em uma extrusora de parafuso único convencional com um diâmetro de parafuso de 90 mm e uma relação L/D de 30.

[079] O ajuste da temperatura na zona de aquecimento da extrusora varia de 160 a 185 °C e com uma temperatura da cabeça de 190 °C, a temperatura tipicamente de fusão fora da extrusora será 190-195 °C.

[080] O grau de material extrudado é de grau TPV 8201-90 da Exxon Mobile entregue como péletes e pré-seco por 2 horas a 80 °C antes da extrusão.

[081] Após a extrusão através de uma matriz plana, a tira é primeiramente resfriada ao ar e, posteriormente, em um banho de resfriamento com gradiente de temperatura para garantir resfriamento suficiente da tira.

[082] Para garantir propriedades estáveis na tira, a temperatura da superfície da tira é resfriada a 45 °C ou menos antes do enrolamento.

[083] A tira é enrolada com um grau de enrolamento de cerca de 85 graus e com uma lacuna entre o enrolamento de cerca de 4 mm sobre a camada de armadura de tração mais externa 4b para proporcionar a camada de suporte 5.

[084] A Figura 2 é outra forma de realização de um tubo flexível não ligado da presente invenção.

[085] O tubo compreende de dentro para fora uma carcaça 11, uma bainha de vedação 12, uma camada de armadura de pressão 13, 2 camadas de armadura de tração enroladas cruzadas 14a, 14b, várias camadas de suporte 5a, 5b, 5c e uma bainha de polímero protetora externa 6. Nesta forma de realização, o tubo compreende várias camadas de suporte, aqui ilustrada com 3 camadas 5a, 5b, 5c.

[086] As 3 camadas de suporte 5a, 5b, 5c podem ser do mesmo material ou de diferentes materiais TPV. Por exemplo, cada uma das 3 camadas de suporte 5a, 5b, 5c pode ser produzida por enrolamento helicoidal de uma tira de acordo com o exemplo acima.

Claims (21)

1. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO para transporte de fluido offshore, o tubo tem um comprimento e um eixo central longitudinal, o tubo compreendendo uma bainha de vedação (2) definindo um furo para transporte do fluido, uma camada de armadura de pressão (3) compreendendo pelo menos um fio de armadura enrolado helicoidalmente com um passo curto, pelo menos uma camada de armadura de tração (4a, 4b) compreendendo uma pluralidade de fios de armadura enrolados helicoidalmente com um passo longo e uma bainha de polímero protetora externa extrudada (6), caracterizado pelo fato de que o tubo compreende pelo menos uma camada de suporte (5) compreendendo pelo menos uma tira de suporte disposta entre uma mais externa da pelo menos uma camada de armadura de tração (4a, 4b) e a bainha de polímero protetora externa (6), em que a pelo menos uma tira de suporte de cada uma das pelo menos uma camada de suporte tem um comprimento e é enrolada helicoidalmente com um ângulo de enrolamento α de pelo menos 80 graus em relação ao eixo central longitudinal para prover enrolamentos de tira ao longo do comprimento do tubo e em que a pelo menos uma tira de suporte compreende um vulcanizado termoplástico (TPV), em que o TPV compreende uma matriz polimérica termoplástica e uma fase de borracha vulcanizada dispersa por toda a matriz termoplástica.

2. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a(s) tira(s) de suporte tem uma espessura entre 3 mm e 2 cm.

3. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO da reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a(s) tira(s) de suporte tem uma largura que é maior do que a sua espessura.

4. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a(s) tira(s) de suporte é(são) enrolada(s) com um ângulo de enrolamento α entre 85 e 89 graus.

5. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a(s) tira(s) de suporte da pelo menos uma camada de suporte (5) é enrolada em uma direção de enrolamento que é oposta a uma direção de enrolamento dos fios de armadura da camada de tração mais externa.

6. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a(s) tira(s) de suporte de uma ou mais das pelo menos uma camada de suporte (5) está(estão) enrolada(s) com enrolamentos não sobrepostos.

7. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a(s) tira(s) de suporte de cada uma das pelo menos uma camada de suporte (5) é(são) enrolada(s) com uma lacuna entre enrolamentos adjacentes, a lacuna média sendo entre 2% e 20% da largura da(s) tira(s) de suporte.

8. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o tubo compreende duas ou mais camadas de suporte (5a, 5b, 5c).

9. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a(s) tira(s) de uma camada de suporte sobrejacente do lado de fora de uma camada de suporte subjacente é enrolada com a mesma direção de enrolamento e substancialmente o mesmo ângulo de enrolamento α que a camada subjacente, em que os enrolamentos da camada sobrejacente são deslocados em relação aos enrolamentos da camada subjacente, de tal modo que os enrolamentos da camada de suporte sobrejacente cobrem as lacunas entre os enrolamentos da camada subjacente.

10. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO da reivindicação 8 ou reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as camadas de suporte (5a, 5b, 5c) fornecem uma estrutura de suporte entre a bainha externa e a camada de tração mais externa, em que a estrutura de suporte tem um fator de empacotamento determinado, enquanto o tubo está na condição reta e descarregada, em que o fator de empacotamento está entre 90 e 98%.

11. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma tira de suporte, em uma base de peso consiste essencialmente de um vulcanizado termoplástico (TPV) incluindo até 8% em peso de agentes de enchimento, estabilizadores e/ou óleos de processamento (plastificantes).

12. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma tira de suporte compreende até 10% em volume de esferas de vidro.

13. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO da reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o polímero termoplástico compreende uma poliolefina, selecionada de polipropileno (PP), polietileno (PE) ou uma combinação compreendendo pelo menos um de PP ou PE.

14. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO da reivindicação 12 ou reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a borracha é borracha de monômero de etileno-propileno-dieno (EPDM), borracha de polibutadieno, borracha de poliisopreno, borracha de polietileno-butileno ou qualquer combinação compreendendo pelo menos uma das borrachas mencionadas.

15. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o TPV da(s) tira(s) de suporte compreende entre 20 e 50% em volume de polímero termoplástico e de 50 a 80% em volume de borracha vulcanizada.

16. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o TPV da(s) tira(s) de suporte compreende até 8% em peso de materiais de enchimento inorgânicos.

17. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o TPV da(s) tira(s) de suporte tem uma densidade de 0,89 a 0,98.

18. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a(s) tira(s) de suporte tem uma dureza Shore A de 98 ou menos.

19. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma tira de suporte é uma tira em camadas, compreendendo duas ou mais camadas, incluindo pelo menos uma camada TPV.

20. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que a bainha de polímero protetora externa compreende uma camada de TPV.

21. TUBO FLEXÍVEL NÃO LIGADO de qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que o tubo flexível não ligado compreende uma camada de compósito entre a(s) camada(s) de suporte e a armadura de tração mais externa, a camada de compósito compreendendo uma camada de enrolamento de retenção de uma tira reforçada por fibra.