BR102019015918A2

BR102019015918A2 - Sistema de preservação de tubos revestidos para dutos terrestres e submarinos e método de preservação de tubos

Info

Publication number: BR102019015918A2
Application number: BR102019015918-9A
Authority: BR
Inventors: Murilo Costa Monteiro; Bertrando Ribeiro Rabelo; Daniel De Almeida Pereira; Mário Henrique Fernandes Batalha; Leandro Aparecido Da Silva Albino; Alessandro Guimarães
Original assignee: Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras; Instituto De Pesquisas Tecnológicas De São Paulo S/a - Ipt
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-02-09
Also published as: NO20220141A1; AR119517A1; CN114585850A; US20220252203A1; AU2020322418A1; EP4006401A1; WO2021016691A1; EP4006401A4; CA3148232A1

Abstract

a presente invenção abrange um sistema e um método, aplicados na área petroquímica e engenharia mecânica, mais especificamente no setor de proteção de tubos ou objetos de formato similar contra danos externos ou internos ou desgaste, que compreende um sistema de proteção para as extremidades e o interior de tubos revestidos, utilizando- se o próprio revestimento e outros dispositivos complementares. o sistema é composto por copo (1), espaçador (2), revestimento (3), anel externo (4) e tampa (5) aplicados durante a linha de produção do processo de revestimento de tubos, utilizando o próprio revestimento externo, evitando a corrosão e danos mecânicos nas extremidades/bisel, na área jateada do colarinho e superfície interna, desde o armazenamento e transporte até seu local de uso e soldagem no campo ou na embarcação.

Description

SISTEMA DE PRESERVAÇÃO DE TUBOS REVESTIDOS PARA DUTOS TERRESTRES E SUBMARINOS E MÉTODO DE PRESERVAÇÃO DE TUBOS

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se insere na área de petroquímica e engenharia mecânica, mais especificamente relacionada a um sistema de proteção para as extremidades e o interior de tubos revestidos contra danos externos, internos ou desgaste, utilizando-se do próprio revestimento e outros dispositivos, como um copo, um espaçador, um anel externo e uma tampa, dedicados a realizar a proteção de tubos durante a fase de armazenamento e transporte dos mesmos até seu local de uso.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] A preservação de tubos revestidos contra corrosão e impactos mecânicos, vem sendo proposta de diversas formas e maneiras ao longo dos anos, algumas soluções focadas na preservação das extremidades e/ou bisel, outras focadas no colarinho (cutback) e outras focadas na preservação da área interna dos tubos.

[003] Há necessidade de uma técnica que integre as soluções, que possa realizar a proteção por completo de forma inovadora. Assim, eliminando as perdas recorrentes por corrosão, reduzindo o custo do processo de jateamento em campo, reduzindo o tempo de preparação da superfície do colarinho, diminuindo o gargalo na liberação de juntas e promovendo a mitigação do impacto ambiental reduzindo a área jateada em campo.

[004] A deficiência de uma solução técnica especializada, resulta em retrabalho que deve ser realizado durante o processo de transporte do tubo até seu local de uso.

[005] Neste sentido, as soluções direcionadas para proteção das extremidades atingem apenas a região do bisel, e em sua grande maioria não estendem a proteção para o colarinho, protegendo apenas contra impacto, tendo uma região protegida pequena e restrita.

[006] Atualmente, a prática de proteger as extremidades dos tubos discorre sobre tecnologias desenvolvidas para unir proteção com facilidade no uso a soluções que pudessem ser facilmente aplicadas e que apresentassem resistência suficiente para proporcionar uma proteção mecânica ao bisel. Porém, tais soluções não resultam em uma proteção contra danos ao colarinho e ao revestimento, impedindo ação da corrosão e evitando o retrabalho das áreas que previamente foram jateadas durante o processo de revestimento do tubo, que formam o colarinho. Tais regiões são submetidas novamente a um processo de recuperação ao longo do tempo entre o transporte e armazenamento, contra corrosão e danos no perfil de rugosidade do colarinho, para serem usadas em campo posteriormente a esse processo de recuperação já em campo.

[007] Todo o processo de retrabalho que faz necessário ser realizado durante o transporte, seja pela embarcação ou não, resulta em um aumento do custo para o usuário final.

[008] Outras soluções se dedicam a proteger a parte interna dos tubos contra corrosão, evitando o acumulo de água em seu interior. Exemplos de tais soluções são tampas que possuem membranas com respiro, que possibilitam a saída de água, evitando a corrosão da parte interna, mas não atuam na preservação das áreas externas, como colarinho e no bisel contra corrosão.

[009] Já as proteções destinadas ao colarinho, foram desenvolvidas para preservação durante o processo de revestimento, onde o tubo recebe as camadas de material anticorrosivo, e algumas descrevem proteções como mantas, que possuem características químicas destinadas a auxiliar na proteção da região, se contraindo quando exposta do calor e expandindo quando em contato com o frio.

[010] Para a proteção da região do colarinho durante o processo aonde é aplicado o revestimento, ocorre através da colocação de um tipo de fita, que envolve a região a ser protegida, recebendo o revestimento por cima, propiciando que o revestimento possa ser removido ao final do processo, formando o colarinho. Uma solução com baixa eficiência, uma vez que a fita deixa resíduo na região jateada do colarinho, causando muitas das vezes a necessidade de se lixar a região.

[011] Outra solução apresentada é o uso de ponteira para realizar a proteção de tubos não revestidos usados durante o armazenamento, transporte e içamento até o seu acoplamento em componentes hidráulicos e pneumáticos, por exemplo. A proteção compreende uma tampa protetora para extremidade de tubos, contendo uma manga com uma caixa central para receber a extremidade do tubo e um anel destacável, esse anel é usado para fechar o espaço existente entre o fim do tubo e o equipamento acoplado preservando contra a entrada de impurezas nessa região. Embora a solução apresente uma manga para proteção longitudinal do tubo e uma tampa para proteção do bisel, tais tubos não apresentam colarinho por não se tratarem de tubos revestidos. Essa solução trata-se de uma proteção mecânica e não contra corrosão estando fora do range de aplicação de proteção para tubos usados em dutos.

[012] O revestimento anticorrosivo externo de tubos de aço em três camadas para dutos terrestres e submarinos, é executado nos revestidores com plantas instaladas no Brasil, de acordo com as normas brasileiras ABNT NBR 152211 - Tubos de Aço - Revestimento Anticorrosivo Externo -Parte 1: Polietileno em três camadas, e a ABNT NBR 15221-2 - Tubos de Aço - Revestimento Anticorrosivo Externo - Parte 2: Polipropileno em três camadas.

[013] No exterior, a Norma aplicada é a ISO 21809-1 -Petroleum and natural gas industries - External coating for buried or submerged pipelines used in pipeline transportation systems - Part 1: Polyolefin coatings (3-layer PE and 3-layer PP).

[014] A linha de produção deste processo de revestimento é composta de quinze fases, em que cada uma delas é precedente da seguinte.

[015] A Fase 1, Limpeza e Preaquecimento, onde a limpeza visa garantir que a superfície externa dos tubos esteja livre de graxa, óleo ou outro material que venha a interferir na qualidade do revestimento final e que a contaminação por sais solúveis esteja dentro do limite estabelecido na norma aplicável. Um pré-aquecimento, se necessário, tem a finalidade de remover eventual umidade superficial e deverá ser executado a uma temperatura de 3 °C acima do ponto de orvalho, porém abaixo de 100 °C.

[016] A Fase 2, Jateamento, é feita em dois estágios: no primeiro, o jateamento tem por finalidade promover a limpeza superficial e utiliza granalhas esféricas ou uma mistura de esféricas e angulares, o segundo utiliza somente granalhas angulares e tem por finalidade promover o perfil de rugosidade, também denominado de perfil de ancoragem. O perfil de rugosidade, que deve estar na faixa de 60 a 100 µm, visa garantir a aderência da resina epóxi e é um dos fatores determinantes para a eficácia do sistema de proteção anticorrosiva. De maneira geral, os revestidores não estão utilizando protetor de bisel durante esta fase, embora seja recomendado que o façam para evitar que o jato abrasivo atinja esta área e a fricção na movimentação dos tubos em linha; a falta desta proteção causa muitos danos no bisel.

[017] A Fase 3, Inspeção Pós-Jateamento, consiste da inspeção visual, verificação da limpeza e medição da rugosidade da superfície jateada. Os tubos aprovados seguem para Fase 4 e os reprovados são segregados.

[018] A Fase 4, Acoplamento e Alinhamento, consiste da colocação dos tubos alinhados (perfilados) formando uma linha contínua para o revestimento. Nesta fase são colocados, entre os tubos, objetos cilíndricos denominados de acopladores (couplings ou manguitos), que têm a finalidade de manter as extremidades dos tubos alinhadas durante o processo de movimentação, este feito por roletes que mantém os tubos girando enquanto avançam, condição essa exigida pelo processo de extrusão lateral.

[019] A Fase 5, Aquecimento, consiste de um forno de aquecimento por indução eletromagnética que aquecerá a superfície externa dos tubos a uma temperatura em torno de 250 °C, não podendo ultrapassar 275 °C, não sendo permitido o aquecimento por chama, e a temperatura efetiva de aquecimento depende das recomendações do fabricante do epóxi em pó. Além de ser aquecido, o tubo também é polarizado, com polaridade inversa a do pó epóxi.

[020] A Fase 6, Aplicação do Epóxi, consiste de uma cabine com diversas pistolas eletrostáticas posicionadas com precisão que aplicarão o pó epóxi sobre a superfície aquecida e polarizada do tubo, de forma a garantir a faixa de espessura adequada. O epóxi é atraído pela polaridade inversa, imprimida sobre a superfície externa do tubo e curado termicamente devido a temperatura induzida pelo processo eletromagnético.

[021] A Fase 7, Extrusão do Adesivo Copolimérico, consiste da aplicação do filme adesivo copolimérico sobre a camada de epóxi por extrusão ainda quente.

[022] A Fase 8, Extrusão do Polietileno ou do Polipropileno, consiste da aplicação do filme de polietileno ou polipropileno sobre o adesivo, completando assim o revestimento em três camadas.

[023] A Fase 9, Corte e Separação, consiste do corte do revestimento na extremidade do tubo para que deixe de ser uma linha contínua e volte a ser um tubo individualizado. Este corte é feito manualmente por um operador usando uma espátula, pois nesta fase o revestimento está quente e maleável, sendo fácil e rápido o seu corte.

[024] A Fase 10, Resfriamento, consiste de uma linha de diversos aspersores de água para o resfriamento. Ao final desta linha, o revestimento externo anticorrosivo aplicado deve estar a uma temperatura máxima de 90°C.

[025] A Fase 11, Inspeção da Descontinuidade no Revestimento (holiday detector), consiste na aplicação de uma diferença de potencial através de alta voltagem, cerca de 24 kV, para detectar eventuais falhas no revestimento. Os tubos que apresentarem falhas nesta fase serão segregados. Os tubos aprovados seguem para a fase seguinte.

[026] A Fase 12, Inspeção do Revestimento, nesta fase o revestimento aplicado é inspecionado visualmente e, se aprovado, segue para a Fase 13.

[027] A Fase 13, Execução do Colarinho (cutback), consiste do escovamento do revestimento aplicado nas extremidades do tubo de modo a formar uma área sem revestimento que varia de 100 a 200 mm de largura. Este colarinho tem duas finalidades: a primeira é permitir que a soldagem não danifique o revestimento devido ao aporte de calor gerado e eventuais respingos; e a segunda é ser a área para acoplamento da biseladeira, quando o bisel é feito no campo ou na embarcação, para acoplamento do dispositivo de solda automatizado e do equipamento de inspeção por ultrassom, usado para inspecionar a solda executada no campo ou na embarcação. Nesta fase, a pedido do cliente, é executada uma operação de usinagem do colarinho de forma a deixar uma faixa aparente da primeira camada, o epóxi. Esta faixa exposta (tail) destina-se a evitar um descolamento do revestimento nesta região quando os tubos são armazenados a céu aberto em locais com maresia ou tropicais com alta umidade relativa. Executado o colarinho e, se especificado o "tail", segue-se para a fase seguinte.

[028] A Fase 14, Inspeção Final, consiste na inspeção do colarinho e respectivo ''tail" e do bisel. Se aprovado o tubo segue para a última fase.

[029] A Fase 15, Colocação dos Dispositivos de Proteção nas Extremidades, realizada quando solicitado pelo cliente, encaminha o tubo então para o armazenamento e posterior despacho.

[030] Cabe ressaltar que, no processo atual de fabricação, o tubo é revestido totalmente e no final do processo o colarinho (cutback) é escovado, gerando resíduos não recicláveis e tornando mais lisa a sua superfície, o que altera o perfil de rugosidade necessário obtido durante a operação de jateamento.

[031] As supracitadas normas brasileiras e estrangeiras não especificam os dispositivos de proteção das extremidades (colarinho e bisel) e o interior dos tubos, ficando a critério dos usuários definirem o que o utilizar, sendo que as soluções atuais têm se demonstrado ineficazes e incompletas do ponto de vista técnico.

[032] Apesar da norma ABNT citar um protetor anticorrosivo para a superfície do colarinho e bisel previsto para apenas 30 dias de duração e de fácil remoção, a maioria das empresas demandam uma solução para este problema devido a perdas recorrentes por corrosão, danos no transporte, no manuseio e perdas de produtividade no processo de construção e montagem destes tubos.

[033] Além disso, os instaladores de tubos submarinos (submerged pipes) compram os tubos sem bisel, ou seja, preferem fazê-los na embarcação, embora qualquer atividade executada no campo ou na embarcação seja muito mais cara que na fábrica.

[034] O armazenamento de tubos revestidos durante um período prolongado especialmente em ambiente tropical ou marinho, pode levar a danos nas extremidades e na superfície interna não revestida devido ao acúmulo de poeira, detritos e umidade. Em situações mais graves, esses problemas podem comprometer a integridade estrutural do tubo, levando ao seu sucateamento ou aumentando a quantidade de retrabalho no momento da sua montagem e instalação, reduzindo com isto a produtividade considerando-se os custos diários como, por exemplo, em uma operação offshore de lançamento de dutos submarinos.

ESTADO DA TÉCNICA

[035] Diversos tipos de dispositivos foram desenvolvidos visando preservar as extremidades dos tubos, impedindo a degradação dos mesmos, tanto por impacto, umidade, detritos e corrosão. O fato considerável é que dependendo da condição de degradação, pode resultar no comprometimento da integridade estrutural do tubo, levando ao seu sucateamento, ou pelo menos, aumentando a necessidade de retrabalho no momento da sua montagem e instalação, com isso reduzindo a produtividade e elevando o custo do processo.

[036] Neste âmbito, a preservação de tubos revestidos contra corrosão e impactos mecânicos vêm sendo proposta de diversas formas e maneiras ao longo dos anos sendo algumas soluções focadas na preservação das extremidades e/ou bisel, outras focadas no colarinho (cutback) e outras focadas na preservação da área interna dos tubos, de modo que se identificou a necessidade de uma tecnologia que integre as soluções, realizando a proteção por completo de forma inovadora, eliminando as perdas recorrentes por corrosão, reduzindo o custo do processo de jateamento em campo, reduzindo o tempo de preparação da superfície do colarinho, diminuindo o gargalo na liberação de juntas no campo, e mitigando o impacto ambiental ao reduzir a área jateada em campo e eliminando o retrabalho que tem que ser realizado durante o processo de transporte do tubo até seu local de uso.

[037] Neste sentido, as soluções direcionadas para proteção das extremidades atingem apenas a região do bisel, e em sua grande maioria não estendem a proteção para o colarinho, protegendo-o apenas contra impacto, tendo uma região protegida pequena e restrita.

[038] Atualmente, a prática de proteger as extremidades dos tubos reúne tecnologias desenvolvidas para aliar proteção com facilidade no uso, de modo que as soluções pudessem ser facilmente aplicadas e que apresentassem resistência suficiente para proporcionar uma proteção mecânica ao bisel, porém tais soluções não resultam em uma proteção contra danos ao colarinho e ao revestimento, impedindo ação da corrosão e evitando o retrabalho das áreas, que previamente foram jateadas durante o processo de revestimento do tubo, que formam o colarinho. Tais regiões são submetidas a um processo de recuperação dos danos ao longo do tempo que transcorre entre o transporte e armazenamento, contra corrosão e ao perfil de rugosidade do colarinho ao serem usados em campo e, posteriormente são submetidas novamente a esse processo de recuperação já em campo, resultando em um aumento do custo para o usuário final.

[039] Algumas adaptações foram realizadas para superar parte dos obstáculos que as soluções citadas acima demostram. No entanto, apesar de resolverem parte deles, estas apresentam na maior parte dos casos caráter paliativo, não fornecendo uma proteção completa.

[040] Como exemplo das referidas adaptações, há o protetor de bisel (extremidade do tubo) que consiste em um anel metálico que eleva a proteção mecânica da extremidade do tubo (bisel), na qual pode ser usado de forma combinada com um plug polimérico, porém não protege a região do cutback e pode acumular líquido em sua estrutura.

[041] Outra solução paliativa é a aplicação de tampas ou plugs com trechos permeáveis, como as patentes, DE 202009018746 (Covering device for a tube and the tube with such a covering device), US 7487801 (Cap and plug for masking or shipping), RU2659010 (Polymer end cap, method of its manufacture, method of protection of hollow cylindrical product and product with an installed cap) e US7727593 (Cap and plug masking or shipping), que, no entanto, não apresentam uma proteção mecânica contra impactos na extremidade e podem permitir a entrada de umidade para dentro do tubo podendo provocar corrosão.

[042] Um complemento destas soluções é a deposição de sacos de sílica dentro dos tubos para absorver a umidade ou a aplicação de fitas poliméricas na superfície do tubo. As fitas poliméricas US 5720834 (Method for covering a pipeline by wrapping) e JP5244425 (Propylline resil film for surface protection), possuem a vantagem de proteger o cutback durante a aplicação do epóxi e revestimento, porém não são capazes de manter a rugosidade superficial da região exigida no processo.

[043] Isso ocorre, pois durante a remoção da fita no final do processo de revestimento, parte da camada adesiva é mantida na superfície, o que prejudica seu uso futuro. Além disso, o método complementar para garantir a total remoção do adesivo é o uso de escovamento ou de substância química que pode descaracterizar a condição adequada na qual o "cutback" se apresentava antes da deposição da fita.

[044] O documento da Patente Norte Americana US 7727593 B2 (Cap and plug for masking or shipping), revela uma tampa para ser utilizada nas extremidades do tubo, tendo uma extremidade aberta e outra fechada e um corpo tubular alongado. Neste sentido, a invenção é dirigida a proteção contra impacto durante o armazenamento ou transporte, porém não realiza nenhuma proteção relacionada a perdas por corrosão, ou mesmo proteção do colarinho/bisel de modo a manter suas características após a produção.

[045] Outro documento que pode ser citado é a Patente Japonesa JP 6172963 B2 (Protection cap), que descreve uma tampa de proteção para ser fixada de forma removível à extremidade do tubo. Neste caso, o documento está relacionado a proteção interna dos tubos contra corrosão, evitando o acumulo de água em seu interior, porém não realiza nenhuma proteção relacionada a perdas externas por corrosão, ou mesmo proteção do colarinho/bisel de modo a manter suas características após a produção.

[046] O documento da Patente Russa RU 178318 (Protective plug for pipes), que revela uma tampa de proteção para a superfície interna e extremidades do tubo de aço, descrevendo um anel de aço que eleva a proteção mecânica das extremidades do tubo, ainda podendo ser usada de forma combinada com um plug polimérico. Neste caso, o documento está relacionado a proteção do bisel, das extremidades do tubo, porém não realiza nenhuma proteção relacionada a perdas por corrosão externas, ou mesmo proteção do colarinho de modo a manter suas características após a produção.

[047] Outro documento citado é a Patente Norte Americana US 7487801 (Cap and plug for masking or shipping), que descreve uma tampa utilizada para selar as extremidades de um tubo, sendo a mesma apresentada com elementos permeáveis, porém não realiza nenhuma proteção relacionada a perdas por corrosão externas, ou mesmo proteção do colarinho de modo a manter as suas características após a produção.

[048] Já a Patente Norte Americana US5720834 (Method for covering a pipeline by wrapping) descreve um adesivo polimérico, utilizado na parte externa, que, entretanto, não é capaz de manter a rugosidade superficial da região exigida no processo, que ocorre durante a remoção do adesivo no final do processo de revestimento, pois parte da camada adesiva é mantida na superfície, o que prejudica seu uso no futuro. Ademais, também não exerce nenhuma forma de proteção para as extremidades e/ou bisel, ou mesmo proteção contra corrosão na parte interna do tubo.

[049] Apesar de existirem alguns produtos relacionados a proteção de tubos metálicos, não foi encontrada alguma tecnologia que permita proteção do "cutback", bisel e vedação do tubo concomitantemente, e também não foi encontrado tecnologia na qual a solução fosse aplicada durante a fabricação ou revestimento do tubo, ou que tente preservar a qualidade superficial do tubo na região do "cutback". Atualmente, todas as soluções apresentadas partem da criação do "cutback", a qual leva a necessidade de eliminação do perfil de rugosidade dessa região para posterior proteção.

[050] Diante do acima exposto, cabe salientar que não são conhecidos no estado da técnica meios de preservar as extremidades/bisel de tubos revestidos, que atuam de modo a evitar corrosão e resistir ao impacto mecânico, utilizando o próprio revestimento como mecanismo de proteção. As tecnologias existentes descrevem formas de proteção parcial para o problema descrito e não são complementares. Em geral, os documentos descrevem soluções deficitárias que comprometem o processo de preservação de tubos revestidos, por não apresentarem sinergia com o processo de revestimento do tubo e não são aplicáveis em todo processo, entre o revestimento, armazenamento, transporte e seu uso em campo.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[051] A presente invenção refere-se a um sistema desenvolvido para preservar tubos revestidos, evitando a corrosão e danos mecânicos nas extremidades/bisel, na área jateada do colarinho e superfície interna, desde o armazenamento até a soldagem no campo ou na embarcação, utilizando o próprio revestimento externo e componentes especificamente desenvolvidos para esta finalidade.

[052] O sistema desenvolvido denominado SPT, abrange preferencialmente tubos de aço revestidos externamente com diâmetro externo variando de 4 a 32 polegadas e com espessuras variando de 6 a 51 mm (1/4 a 2 polegadas). Para realizar tal objetivo o sistema se constitui dos seguintes elementos: um copo, um espaçador, o revestimento externo, um anel externo e uma tampa, de modo que todos os componentes serão inseridos ao longo do método de revestimento. O referido sistema promove o aumento da vida útil dos tubos revestidos, quando os mesmos forem armazenados no meio ambiente (a céu aberto) , além da diminuição do tempo de montagem, resultando em economia no custo de construção. Assim sendo, as vantagens técnicas obtidas exercem efeitos diretos ou indiretos no processo de fabricação, armazenamento e montagem, eliminando perdas recorrentes por corrosão durante o armazenamento, reduzindo o custo do processo de jateamento em campo, eliminando a operação de escovamento do colarinho na fábrica, eliminando a operação de confecção da faixa aparente da primeira camada ("tail") na fábrica, reduzindo o tempo de preparação da superfície do colarinho, diminuindo consequentemente o gargalo na liberação das juntas em campo, e mitigando o impacto ambiental reduzindo a área jateada em campo ou na embarcação.

Breve descrição das figuras

[053] A presente invenção passará a ser descrita a seguir com referência às concretizações típicas da mesma e também com referência aos desenhos apensos, nos quais:

[054] A figura 1 é uma representação gráfica em perspectiva explodida do referido sistema de preservação de tubos que compreende o copo (1), espaçador (2), revestimento externo (3), anel externo (4) e tampa (5);

[055] A figura 2 é uma representação gráfica em perspectiva isométrica do copo (1), de acordo com uma configuração preferencial da presente invenção;

[056] A figura 3 é uma representação gráfica em perspectiva isométrica do espaçador (2), de acordo com uma configuração preferencial da presente invenção;

[057] A figura 4 é uma representação gráfica em perspectiva isométrica do revestimento externo (3), de acordo com uma configuração preferencial da presente invenção;

[058] A figura 5 é uma representação gráfica em perspectiva isométrica do anel externo (4), de acordo com uma configuração preferencial da presente invenção;

[059] A figura 6 é uma representação gráfica em perspectiva isométrica da tampa (5), de acordo com uma configuração preferencial da presente invenção;

[060] A figura 7 é uma representação gráfica em perspectiva isométrica do sistema de preservação de tubos montado sobre um tubo;

[061] A figura 8 é uma representação gráfica em perspectiva explodida do tubo após corte e retirada do referido sistema.

Descrição detalhada da invenção

[062] A presente invenção aplicada em tubos de aço revestidos externamente em sistemas multicamadas para proteção anticorrosiva e/ou isolamento térmico, preferencialmente com diâmetro externo variando de 4 a 32 polegadas e com espessuras variando de 6 a 51 mm (1/4 a 2 polegadas) , visa à obtenção de ganhos associados com o aumento da vida útil dos tubos revestidos quando armazenados no meio ambiente (a céu aberto), além da diminuição do tempo de montagem, acarretando em economia no custo de construção, em especial àqueles relacionados com o processo de fabricação, armazenamento e montagem tais como: a) eliminação de perdas recorrentes por corrosão em tubos armazenados; b) redução de custo do processo de jateamento em campo; c) eliminação da operação de escovamento do colarinho na fábrica; d) eliminação da operação de confecção da faixa aparente da primeira camada ("tail") na fábrica; e) redução do tempo de preparação da superfície do colarinho, diminuindo o gargalo na liberação de juntas de campo e f) mitigação do impacto ambiental reduzindo a área jateada em campo ou na embarcação.

[063] A presente invenção refere-se a um sistema e método desenvolvidos para preservar tubos revestidos, evitando a corrosão e danos mecânicos nas extremidades/bisel, na área jateada do colarinho e superfície interna, desde o armazenamento até a soldagem no campo ou na embarcação, utilizando o próprio revestimento externo e componentes especificamente desenvolvidos para esta finalidade.

[064] O referido sistema de preservação de tubos revestidos para dutos terrestres e submarinos permite o uso do próprio revestimento como proteção e a manutenção da qualidade e da rugosidade superficial da área do colarinho (cutback, obtida por meio do seu mascaramento durante a fase de revestimento do tubo. Desta forma, o colarinho (cutback) só é exposto no momento da montagem do tubo no campo ou na embarcação.

[065] O fato da proteção ser integrada ao procedimento de revestimento do tubo melhora a capacidade de vedação da solução e permite que o perfil presente na extremidade do tubo (bisel) seja realizado nas plantas de fabricação do tubo, tornando este processo mais econômico e com maior rastreabilidade se comparado com o procedimento atual, no qual esta etapa é feita em campo devido à incapacidade dos atuais sistemas de proteção de garantir o perfil e a qualidade superficial da extremidade do tubo.

[066] Além disso, é possível eliminar a operação de escovamento do revestimento na fábrica, de forma a manter o perfil de rugosidade da região íntegro até o momento da montagem, evitando-se assim a necessidade de repetir a operação de jateamento nesta região já em ambiente de campo, de modo que o conjunto constituído de copo (1), espaçador (2), revestimento (3), anel externo (4) e tampa (5) atue para evitar danos mecânicos e corrosão nas extremidades e superfície interna do tubo.

[067] Assim, este invento fornece um sistema para realizar a preservação de tubos revestidos contra corrosão nas áreas internas e externas, proteção das extremidades/bisel contra impactos mecânicos e capaz de manter a rugosidade na área do colarinho durante todo o processo de revestimento do tubo até seu uso em campo.

[068] O referido sistema protetor é constituído dos seguintes elementos que interagem entre si: um copo (1), um espaçador (2), o revestimento externo (3), um anel externo (4) e uma tampa (5), sendo todos os componentes inseridos ao longo do processo de revestimento praticado atualmente, que foi adaptado, inclusive com a inserção de novas etapas, de acordo com o método escopo da presente invenção.

[069] O referido método de preservação de tubos compreende as etapas de:

a) fixação de um copo (1) de proteção na extremidade do tubo (6.1);
b) aplicação de um revestimento sobre o tubo (3.1);
c) corte do revestimento (3.1);
d) dobra da sobra do revestimento (3.2) sobre o copo (1);
e) fixação de um anel externo (4) no copo (1) e na parte dobrada do revestimento sobre o copo (1); e
f) fixação de uma tampa (5) no copo (1).

[070] O referido método pode conter ainda uma etapa adicional de limpeza do tubo (6.1), anteriormente a etapa (a).

[071] O referido método pode compreender uma etapa adicional de preaquecimento, posteriormente a etapa de limpeza do tubo e anteriormente a etapa a), sendo que esta etapa de preaquecimento deve ser realizada na temperatura de 3 °C acima da temperatura do ponto de orvalho e abaixo de 100°C.

[072] O referido método pode ainda compreender uma etapa adicional de jateamento, posteriormente a etapa de limpeza e/ou preaquecimento e anteriormente a etapa a).

[073] A etapa de jateamento é realizada em duas subetapas, em que a primeira subetapa é configurada de modo a promover a limpeza superficial, e a segunda subetapa é configurada de modo a promover um perfil de rugosidade da extremidade do tubo entre 60 e 100 µm.

[074] A primeira subetapa utiliza preferencialmente granalhas esféricas ou uma mistura de esféricas e angulares, e a segunda subetapa utiliza somente granalhas angulares.

[075] O referido método pode ainda compreender etapa adicional de acoplamento e alinhamento de múltiplos tubos(6.1), anteriormente a etapa a), bem como uma etapa adicional de aquecimento dos tubos (6.1) entre 200 °C e 275 °C, anteriormente a etapa a), sendo que a etapa de aquecer os tubos é realizada por indução eletromagnética.

[076] O referido método pode compreender ainda uma etapa adicional de aplicação de uma resina sobre o tubo, de modo que a indução eletromagnética também polarize o tubo com uma polaridade inversa a da resina.

[077] A etapa b) deve ser realizada por extrusão de polímeros, preferencialmente por meio de co-extrusão, e mais preferencialmente utilizando os polímeros polietileno e polipropileno.

[078] A etapa d) é realizada por meio da sobra do revestimento (3), por meio da dobra da mesma em um ângulo de 90°C a 180°C sobre o copo (1).

[079] O método pode compreender ainda uma etapa adicional de resfriamento posteriormente a etapa d), e uma etapa adicional de secagem interna do tubo anteriormente a etapa f).

[080] O espaçador (2) , usado durante o revestimento dos tubos, como item acessório, deve ser reutilizado no processo de revestimento, ressaltando-se que o revestimento (3) é utilizado para a proteção do colarinho (cutback). Como o sistema é construído ao longo do método de revestimento, ressaltar-se-á as especificidades construtivas em cada fase, que contenham adaptações relacionadas ao uso do referido sistema:

[081] Na Fase 2, Jateamento, faz-se necessário utilizar de modo auxiliar um protetor de bisel fechado para evitar que o bisel seja jateado, uma vez que será usinado com precisão e, também, para evitar a entrada de granalha no interior do tubo. Este protetor é reutilizável e deverá ser retirado após o jateamento do tubo.

[082] Após a Fase 3, Inspeção Pós Jateamento, é colocado o copo (1) em cada uma das extremidades do tubo.

[083] Na sequência, na Fase 4, Acoplamento e Alinhamento, é colocado o espaçador (2) entre o tubo anterior e o posterior, substituindo o acoplador. Estas operações, tanto a colocação do copo (1), na Fase 3, como do espaçador (2) , poderão ser feitas de forma manual ou automatizada.

[084] O processo segue normalmente até a Fase 9, Corte e Separação, quando o revestimento é cortado, o espaçador (2) é retirado e retorna para a linha de produção na Fase 4.

[085] Além disso, existe a adição de uma nova fase, denominada de Dobra do Revestimento, que consiste da dobra da sobra do revestimento (3) em um ângulo entre 90 a 180°, e a colocação do anel externo (4), sendo que esta Fase poderá ser executada após a Fase 9 (Corte e Separação) ou na Fase 12 (Inspeção do revestimento), a critério do revestidor. Note-se que, para executar após a Fase 9, o revestidor deverá alterar seu arranjo físico (lay out), de forma que seja aumentada a distância entre o local de corte, Fase 9, e o início do Resfriamento na Fase 10.

[086] Na Fase 12, Inspeção do Revestimento, o tubo é seco internamente, em seguida é colocada a tampa (5) e succionado o ar no interior do tubo, através de válvula de segurança (5.1), de forma que a pressão no interior do tubo seja inferior à do exterior, sendo que este diferencial de pressão deve ser definido em função do diâmetro do tubo e serve para manter a vedação da tampa e evitar que seja expelida quando a pressão no interior for maior que no exterior. Nesta Fase, Inspeção do Revestimento, o tubo é seco internamente, a sobra do revestimento é dobrada em um ângulo de 90 a 180°, e serão colocados o anel externo (4) e a tampa (5), completando o processo.

[087] A Fase 13, Execução do Colarinho e do "tail" é eliminada, enquanto que as Fases 14 (Inspeção final) e 15 (Colocação dos dispositivos) são realizadas.

[088] Os componentes do sistema de preservação de tubos revestidos para dutos terrestres e submarinos compreendem:

[089] O Copo (1), composto de 5 partes principais, conforme detalhado na Figura 2, possui: aba externa (1.1), superfície interna da aba externa (1.2), superfície interna da aba interna (1.3), elemento de vedação (1.4) e anel de pressão (1.5). O copo (1) é conectado mecanicamente ao tubo entre a porção externa do tubo (6.1) e o revestimento (3).

[090] O copo (1) tem por finalidade fazer o mascaramento da área do tubo que formará o colarinho (cutback) e proteger o bisel durante o processo de revestimento e transporte, sendo que, seu material pode ser metálico, polimérico ou compósito.

[091] O adesivo copolimérico utilizado no processo de revestimento do tubo deve aderir à superfície externa da aba externa (1.1), e o diâmetro interno da aba externa (1.2) deve ser aproximadamente igual ao diâmetro externo do tubo, com uma tolerância que permita seu encaixe por interferência, a fim de que se posicione sem liberdade de movimentação durante o processo de revestimento.

[092] A superfície interna da aba interna (1.3) tem um elemento de vedação (1.4) constituído de um ou mais anéis de material polimérico ou borracha, preferencialmente neoprene, para impedir a entrada de água em seu interior durante o processo de resfriamento.

[093] A aba externa (1.1) tem um comprimento que varia de 100 a 200 mm e a aba interna (1.3) tem um comprimento que varia de 50 a 200 mm, e a espessura de parede do copo (1) é igual ou inferior a 3 mm.

[094] O anel de pressão (1.5) é de material metálico ou compósito, dotado de dispositivo para pressionar o elemento de vedação (1.4) contra a parede interna do tubo de forma a garantir a vedação durante o processo de resfriamento e toda sua vida útil. O anel de pressão (1.5) também serve de batente para tampa (5) mostrada na Figura 6.

[095] O espaçador (2), mostrado na Figura 3, de material metálico fundido, dobrado ou soldado, tem por finalidade manter o espaçamento adequado e o alinhamento entre os tubos durante o revestimento, tem diâmetro externo (2.1) igual ao diâmetro externo do tubo a ser revestido, com uma tolerância de até ± 10 mm.

[096] Com um chanfro (2.2) para o corte do revestimento, mostrado na Figura 3, tem sua superfície (2.3) retificada ou usinada com grau de rugosidade abaixo de 20 μm para não permitir a adesão da primeira camada de epóxi.

[097] O espaçador (2) é vazado (2.4) para ser leve, fácil de manusear e permitir a entrada de água do resfriamento no interior do tubo.

[098] O revestimento (3), mostrado na Figura 4, tem por finalidade proteger o colarinho (cutback) aderindo-se à superfície externa do copo (1) e sua sobra (3.1) será dobrada (3.2) em um ângulo variando de 90° a 180° de forma a impedir a sua abertura após a retirada do espaçador.

[099] O anel externo (4), mostrado na Figura 5, utilizado após a retirada do espaçador (2) tem por finalidade fixar o revestimento dobrado (3.2), gerando uma aba para proteção do bisel (4.2), é de material metálico com espessura de até 3 mm (4.4), sendo seu diâmetro externo (4.5) variável de forma a se encaixar por interferência no diâmetro interno do copo (1).

[100] A tampa (5), mostrada na Figura 6, tem por finalidade proteger o interior do tubo e é encaixada no componente (1.5) do copo (1), sendo confeccionada de material polimérico ou de uma combinação metálica/polimérica. A tampa (5) é dotada de uma válvula (5.1) de segurança de alivio, confeccionada de latão ou aço inox, fixada na superfície da tampa (4) por rosca ou interferência, sendo utilizada para faixa de pressão visando aliviar a pressão no interior do tubo quando necessário.

[101] O diâmetro externo (5.2) da tampa é igual ao diâmetro interno do copo (1), e a referida tampa também tem um sistema de vedação (5.3) para impedir a entrada de qualquer meio externo de oxidação e, ademais, é dotada de um manípulo (5.4) com sistema de fechamento e abertura rápida da tampa quando necessário.

[102] Uma vez montado o sistema de preservação de tubos revestidos para dutos terrestres e submarinos, os tubos são encaminhados para aplicação em campo, e o corte do revestimento é executado de forma automatizada em ângulo inferior a 30°, de modo que sistema é retirado de forma rápida e precisa de forma manual ou automatizada.

[103] Na Figura 7 apresenta-se uma visão do sistema de preservação de tubos revestidos para dutos terrestres e submarinos montado ao final do processo de montagem e na Figura 8 mostra-se o referido sistema em perspectiva explodida do tubo após corte e retirada do mesmo.

[104] Detalha-se, na figura 8, o tubo (6.1) preparado para ser acoplado e soldado em campo ou na embarcação após o corte do revestimento, e todo o conjunto relativo (6.2) ao sistema de preservação de tubos, retirado do tubo após o corte e retirada da Tampa (5).

Claims

SISTEMA DE PRESERVAÇÃO DE TUBOS PARA DUTOS TERRESTRES E/OU SUBMARINOS, o tubo compreendendo uma porção interna e uma porção externa, sua porção externa sendo coberta por um revestimento, o sistema caracterizado por compreender adicionalmente:
um copo (1);
em que o copo (1) é conectado mecanicamente ao tubo entre a porção externa do tubo (6.1) e o revestimento (3).
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o copo (1) compreender uma superfície interna da aba externa (1.2), uma superfície interna da aba interna (1.3);
em que a superfície interna da aba interna (1.3) do copo (1) é conectada mecanicamente à porção interna do tubo e a superfície interna da aba externa (1.2)do copo (1) é conectada mecanicamente ao revestimento.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o copo (1) compreender ainda uma aba externa (1.1)
em que a superfície interna da aba interna (1.3) se conecta à aba externa (1.1) em uma parte de conexão em formato de U, como um espaço adjacente entre as mesmas;
em que o tubo é posicionado entre a superfície interna da aba externa (1.2) e a superfície interna da aba interna (1.3).
SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o copo (1) ser produzido em material metálico, polimérico ou compósito.
SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender elemento de vedação (1.4) em uma extremidade da superfície interna da aba interna (1.3).
SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado por compreender ainda:
um anel externo (4);
em que o revestimento cobre a aba externa (1.1) do copo (1) e se dobra parcialmente sobre a superfície interna da aba interna (1.3);
em que o anel externo (4) é configurado de modo a fixar a porção do revestimento dobrada sobre a parte interna do copo (1).
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado por compreender ainda uma tampa (5);
a tampa (5) sendo conectada mecanicamente ao anel externo (3) e ao copo (1);
em que a tampa (5) é configurada de modo a vedar a porção interna do tubo.
SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por compreender anel de pressão (1.5), atuando como batente, entre a tampa (5) e o copo (1).
SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 8, caracterizado por os elementos de vedação (1.4) serem um ou mais anéis de material polimérico ou borracha, preferencialmente neoprene.
SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado por a tampa (5) ser produzida em material polimérico ou uma combinação metálica/polimérica.
SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado por a tampa (5),compreender uma válvula de segurança (5.1) para alivio da pressão da porção interna do tubo.
SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por compreender ainda:
um espaçador (2);
em que o espaçador (2) conecta mecanicamente, alinha dois tubos consecutivos em uma linha de produção e/ou armazenamento, com adequado espaçamento entre os tubos para permitir a posição de corte adequada relativa ao dobramento da sobra do revestimento (3).
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o espaçador (2) ser produzido em material metálico fundido, dobrado ou soldado.
MÉTODO DE PRESERVAÇÃO DE TUBOS para dutos terrestres e/ou submarinos, o tubo compreendendo uma porção interna e uma porção externa, o método caracterizado por compreender as etapas de:
- a) fixação de um copo (1) de proteção na extremidade do tubo (6.1);
- b) aplicação de um revestimento sobre o tubo (6.1);
- c) corte do revestimento (3);
- d) dobra da sobra do revestimento (3) sobre o copo(1);
- e) fixação de um anel externo (4) no copo (1) e na parte dobrada do revestimento sobre o copo (1); e
- f) fixação de uma tampa (5) no anel externo (4).
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender uma etapa adicional de limpeza do tubo (6.1), anteriormente a etapa a).
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado por compreender uma etapa adicional de preaquecimento, posteriormente a etapa de limpeza do tubo e anteriormente a etapa a).
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a etapa de preaquecimento ser realizada 3 °C acima da temperatura do ponto de orvalho e abaixo de 100 °C.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, caracterizado por compreender uma etapa adicional de jateamento, posteriormente a etapa de limpeza e/ou preaquecimento e anteriormente a etapa a).
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por a etapa de jateamento ser realizada em duas subetapas, em que a primeira subetapa é configurada de modo a promover a limpeza superficial, e a segunda subetapa é configurada de modo a promover um perfil de rugosidade da extremidade do tubo entre 60 e 100 pm.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por a primeira subetapa utilizar granalhas esféricas ou uma mistura de esféricas e angulares, e a segunda subetapa utilizar somente granalhas angulares.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 20, caracterizado por compreender uma etapa adicional de acoplamento e alinhamento de múltiplos tubos (6.1).
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 21, caracterizado por compreender uma etapa adicional de aquecer os tubos (6.1) entre 200 °C e 275 °C.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por a etapa de aquecer os tubos a ser realizada por indução eletromagnética.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 23, caracterizado por compreender uma etapa adicional de aplicação de uma resina sobre o tubo.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por a etapa de aquecer os tubos ser realizada por indução eletromagnética também polarizar o tubo com uma polaridade inversa a da resina.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 25, caracterizado por a etapa b) ser realizada por extrusão de polímeros.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 26,caracterizado por o polímero ser polietileno ou polipropileno.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 27, caracterizado por compreender uma etapa de corte do revestimento anteriormente a etapa (d).
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 28, caracterizado por a etapa d) ser realizada por meio da dobra da sobra do revestimento em um ângulo de 90 a 180° sobre o copo (1).
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 29, caracterizado por compreender uma etapa adicional de resfriamento posteriormente a etapa d).
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 30, caracterizado por compreender uma etapa adicional de secagem interna do tubo anteriormente a etapa f).