BR112016006679B1

BR112016006679B1 - Método de conexão de um flange a um tubo debaixo dágua e aparelho para uso no método

Info

Publication number: BR112016006679B1
Application number: BR112016006679-0A
Authority: BR
Inventors: Kjell Edvard Apeland; Jan Olav Berge; Greg Firth; Michael Armstrong
Original assignee: Statoil Petroleum As
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2020-12-29
Also published as: GB201604967D0; GB2535044B; US20160279727A1; AU2013401464A1; NO345971B1; NO20160591A1; CA2925361C; GB2535044A; AU2013401464B2; US10384288B2; WO2015043669A1; BR112016006679A2; CA2925361A1

Abstract

OPERAÇÕES DE CONEXÃO SUBAQUÁTICA Trata-se de um método e um aparelho associado para conectar uma estrutura ao equipamento debaixo d?água, em particular, para conectar um flange a um tubo debaixo d?água. Em modalidades específicas, o tubo é fornecido debaixo d?água, e um meio de solda é fornecido em um espaço de soldagem fornecido através de uma seção do tubo, e usado para soldar o flange à extremidade do tubo, por exemplo, através de soldagem de metal interna por gás inerte.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se a operações de conexão subaquática. Em particular, a invenção se refere ao reparo e união de tubos ou equipamento similar localizado debaixo d'água, e, em pelo menos algumas modalidades, à união de uma estrutura como um flange a um tubo subaquático, com uso de uma máquina de soldagem.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Instalar e reparar o equipamento no ambiente subaquático pode ser desafiador. De modo crescente na indústria de óleo e gás, a produção de hidrocarboneto e o equipamento de processamento são instalados de forma submersa, e tubulações submersas podem ser usadas para transportar fluidos de hidrocarboneto e produtos químicos para tais instalações e a partir das mesmas. Uma tubulação submersa pode, por exemplo, ser usada para transportar fluidos que foram recuperados a partir do poço e carregar os mesmos para longe da cabeça de poço em um local marítimo e ao longo de uma distância longa para uma instalação em terra na qual os fluidos podem ser processados adicionalmente.

[0003] Tubos de transporte de hidrocarboneto são formados tipicamente de aço devido ao fato de que esse é um material de bom custo-benefício. Entretanto, esse material pode sofrer corrosão se exposto ao fluido contido dentro da tubulação. O fluido na tubulação pode conter gás e líquidos, incluindo gás de hidrocarboneto, óleo, água e/ou salmoura. Portanto, muitas tubulações são dotadas de um revestimento interno fino ou invólucro contra o tubo de aço. O revestimento ou invólucro é formado por um material que não sofre corrosão, ou é menos propenso à corrosão que o aço na presença do fluido dentro da tubulação. O invólucro interno é formado tipicamente de um material de metal não corrosivo. Como resultado, muitas tubulações têm uma estrutura de parede em camadas bimetálicas.

[0004] Durante a utilização de uma tubulação debaixo d'água, pode se tornar necessário fazer modificações à tubulação. Por exemplo, pode ser desejável unir uma ramificação ou outro equipamento, mudar traçado ou substituir uma seção da tubulação, por exemplo, se a seção se tornar danificada ou for falha.

[0005] A fim de substituir ou remover uma seção de uma tubulação, o tubo precisa ser cortado. No caso de uma tubulação bimetálica, o mesmo é cortado através da camada de aço externa e do invólucro. Uma preocupação quando é instalada uma seção nova e a tubulação é unida novamente é como manter a integridade de resistência à corrosão através da junta.

[0006] Para tubulações metálicas únicas, existem opções para conectar mecanicamente as seções de tubo por meio do uso de um conector mecânico ou para fixar mecanicamente os flanges a cada extremidade para união subsequente das seções com uso dos flanges. Um flange pode, por exemplo, ser preso em torno da extremidade do tubo e dotado de vedações elastoméricas entre a superfície externa do tubo e o flange. Pode haver um acesso para o fluido ao corte no invólucro, o que pode ser aceitável quando a corrosão não for um problema.

[0007] No caso de tubulações subaquáticas bimetálicas, uma abordagem atual é cortar e trazer as extremidades de tubo à superfície e soldar a junta antes de recolocar a tubulação unida de volta no leito marinho. Essa abordagem evita exposição da junta aos fluidos de tubulação e permite que seja feita uma solda de espessura total que mantém a integridade de corrosão, mas que pode ser inconveniente e difícil sob condições marítimas, e pode ser impraticável em águas muito profundas ou em locais remotos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um método de conexão de um flange a um tubo debaixo d'água, em que o método compreende: (a) fornecer um tubo debaixo d'água; (b) fornecer meios de solda em um espaço de soldagem, sendo que o espaço de soldagem é fornecido através de uma seção do tubo; e (c) usar os meios de solda no espaço de soldagem para soldar o flange à extremidade do tubo.

[0009] O flange pode, por exemplo, ser disposto adjacente e/ou conectado em uma extremidade do tubo. Uma região de junção ou localização de solda entre o flange e o tubo, tipicamente entre o flange e uma extremidade do tubo, pode ser definida.

[0010] O espaço de soldagem é preferencialmente vedado e é fornecido preferencialmente adjacente à região de junção ou local de solda, e/ou preferencialmente disposto em comunicação com a região de junção ou local de solda, de modo a fornecer acesso para realizar a solda no mesmo através do espaço. O espaço compreende preferencialmente uma atmosfera de gás inerte para soldagem.

[0011] O método pode compreender adicionalmente fornecer um aparelho, tipicamente uma máquina ou equipamento de soldagem, debaixo d'água ou próximo à extremidade do tubo para facilitar a conexão do flange ao tubo. O método pode compreender adicionalmente mover um meio de tamponamento do aparelho para o furo do tubo para fornecer um espaço de soldagem vedado entre os meios de tamponamento e o aparelho.

[0012] O método pode compreender adicionalmente injetar gás em uma câmara no aparelho para pressurizar a câmara e exercer uma força para mover os meios de tamponamento. O gás injetado é, preferencialmente, gás inerte, adequado para fornecer uma atmosfera de soldagem por gás inerte. O método pode compreender adicionalmente mover os meios de tamponamento para o furo do tubo para criar a atmosfera de gás inerte.

[0013] O método pode compreender adicionalmente mover os meios de solda entre uma posição não operacional no aparelho e uma posição operacional em que o meio de solda pode ser usado para soldar o flange ao tubo. Na posição não operacional, os meios de solda podem estar inativos. Na posição operacional, os meios de solda podem estar ativos.

[0014] O método pode compreender fixar o aparelho ao flange. O método pode compreender adicionalmente mover o aparelho fixado e o flange para um local na extremidade ou próximo da extremidade do tubo, de modo que o flange esteja localizado adjacente à extremidade do tubo. Isso pode facilitar o manuseio do flange para dispor o flange adjacente ao tubo. Durante a etapa de mover a máquina de soldagem e o flange fixados, qualquer um ou ambos dentre o meio de solda e o meio de tamponamento pode (podem) ser alojado(s) no interior do aparelho.

[0015] O flange pode compreender uma seção de anel e o aparelho pode ter uma seção de extremidade tubular. O método pode compreender adicionalmente dispor a seção de anel e o aparelho de seção de extremidade tubular coaxialmente com uma extremidade do tubo. Um eixo geométrico pode ser definido para se estender através de uma seção do tubo, da seção de anel e da seção de extremidade tubular do aparelho. O espaço de soldagem pode ser fornecido através de uma ou de ambas dentre a seção de anel e a seção de extremidade tubular do aparelho. O flange pode estar disposto entre a seção de extremidade tubular do aparelho e a seção de extremidade do tubo.

[0016] A etapa (c) pode compreender realizar a soldagem para produzir uma solda através da espessura total da parede do tubo para unir o flange ao tubo.

[0017] A parede do tubo na extremidade do tubo pode ter uma primeira camada formada de primeiro metal e uma segunda camada formada de segundo metal diferente da primeira camada. Em outras palavras, o tubo pode ser um tubo bimetálico.

[0018] Os meios de solda podem ser fornecidos em uma posição ou configuração operacional ou de uso, em que os meios de solda podem ser operáveis para a solda para unir o flange ao tubo. O método pode compreender adicionalmente remover os meios de solda da dita posição com uso do aparelho. O método pode compreender adicionalmente remover os meios de solda da extremidade do tubo. A etapa de remoção pode compreender localizar os meios de solda em um aparelho fixado, adjacente ou em uma extremidade do tubo e/ou do flange. O método pode compreender adicionalmente destacar o aparelho do flange e/ou da extremidade do tubo.

[0019] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é fornecido um método de conexão de um flange a um tubo debaixo d'água, em que o método compreende: (a) fornecer um tubo debaixo d'água; (b) fornecer o flange adjacente ao tubo; e (c) direcionar os meios de solda ou energia de solda através de uma região do furo do tubo, ou uma região que forma uma parte do furo de tubo do tubo e do flange quando conectados, de modo a soldar o flange ao tubo.

[0020] O método pode compreender adicionalmente formar um espaço, preferencialmente um espaço de soldagem, mais preferencialmente um espaço de soldagem vedado. A dita região através da qual os meios de solda são direcionados ou fornecidos pode, dessa maneira, compreender uma região do espaço de soldagem.

[0021] O método do segundo aspecto pode ter recursos adicionais em particular conforme definido em relação ao primeiro aspecto acima.

[0022] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é fornecido um método de conexão de um flange a um tubo debaixo d'água, em que o método compreende: (a) fornecer um tubo debaixo d'água; (b) fornecer o flange adjacente ao tubo; e (c) usar os meios de solda, dos quais pelo menos uma parte é fornecida no furo do tubo, ou dentro de uma região que forma parte do furo do tubo do tubo e do flange quando conectados, de modo a soldar o flange ao tubo.

[0023] O método pode compreender adicionalmente formar um espaço, preferencialmente um espaço de soldagem, mais preferencialmente, um espaço de soldagem vedado. A dita região através da qual os meios de solda são direcionados ou fornecidos pode, dessa maneira, compreender uma região do dito espaço.

[0024] O método do terceiro aspecto pode ter recursos adicionais em particular conforme definido em relação ao primeiro aspecto acima.

[0025] De acordo com um quarto aspecto da invenção, é fornecida uma máquina de soldagem para uso na realização do método de acordo com qualquer um dos aspectos acima.

[0026] De acordo com um quinto aspecto da invenção, são fornecidos meios de solda para uso na realização do método de acordo com qualquer um dos aspectos acima.

[0027] De acordo com um sexto aspecto da invenção, é fornecido um aparelho para realizar o método de acordo com qualquer um dos aspectos acima.

[0028] O aparelho pode compreender meios de solda ou componentes dos mesmos. Os meios de solda compreendem tipicamente uma cabeça de solda para realizar soldagem de metal por gás inerte. O aparelho pode compreender adicionalmente uma montagem móvel para sustentar e mover a cabeça de solda. A montagem móvel é preferencialmente configurada para mover a cabeça de solda ao longo de um eixo geométrico. A montagem móvel é configurada tipicamente para girar a cabeça de solda em torno do dito eixo geométrico. A montagem móvel pode ter um pivô ao qual a cabeça de solda pode estar conectada para mover a cabeça de solda radialmente em relação ao eixo geométrico.

[0029] O aparelho pode ter um corpo disposto para ser fixado ao flange. O aparelho é configurado preferencialmente para ser disposto extremidade com extremidade do tubo. O aparelho pode ser configurado para ser acoplado ao tubo a fim de fornecer os meios de solda em uma posição operacional ou de uso em que o meio de solda é usado para a solda para unir o flange ao tubo.

[0030] O aparelho pode compreender adicionalmente meios de tamponamento dispostos para serem movidos entre o aparelho e o furo do tubo, quando acoplados ao tubo.

[0031] O aparelho pode ser dotado de uma câmara em um corpo do aparelho. A câmara pode ser configurada para ser pressurizada de modo a mover os meios de tamponamento do aparelho para o tubo.

[0032] A câmara pode ter uma entrada para injetar gás na câmara para pressurizar a câmara.

[0033] O aparelho pode ter uma configuração não operacional ou estivada. Na configuração estivada ou configuração não operacional, os meios de solda e/ou meios de tamponamento podem ser estivados na câmara.

[0034] Os meios de tamponamento podem ser móveis no tubo para criar uma atmosfera de soldagem no dito espaço de soldagem que compreende preferencialmente gás inerte. A atmosfera de soldagem criada pode ser fornecida para se estender através da extremidade do tubo entre uma região dentro do tubo e uma região no aparelho. O meio de tamponamento pode ser dotado de pelo menos um membro de vedação disposto para sustentar uma superfície interna de qualquer um ou mais dentre o aparelho, o flange e o tubo, para fornecer uma vedação impermeável a fluido contra a dita superfície. Os meios de tamponamento podem, com efeito, separar o fluido em um lado dos meios de tamponamento dos meios de solda, e/ou região em que os meios de solda são fornecidos ou direcionados para solda, e/ou a posição operacional dos meios de solda, em um segundo lado dos meios de tamponamento.

[0035] O aparelho pode compreender adicionalmente meios de movimento para mover o meio de solda fora do aparelho para um local no espaço de soldagem ou uma posição operacional ou de uso na qual o meio de solda é usado, para realizar a soldagem.

[0036] O aparelho pode ter uma seção tubular em uma extremidade do aparelho. A seção tubular pode ter um eixo geométrico que se estende pela mesma. A seção de extremidade pode ser disposta para ser fornecida adjacente ao flange. O flange pode ser localizado ao longo do dito eixo geométrico, para permitir fixação do aparelho ao flange.

[0037] O aparelho pode ter uma extremidade disposta para ser fornecida adjacente ao flange, e pelo menos um membro de vedação para fornecer uma vedação de fluido entre a dita extremidade do aparelho e o flange.

[0038] O aparelho pode ter um corpo disposto para ser acoplado de modo vedante à extremidade do tubo para vedar o espaço de soldagem contra a água circundante.

[0039] De acordo com um sétimo aspecto da invenção, é fornecido um flange disposto para ser conectado a um tubo debaixo d'água por meios de solda, no método de acordo com qualquer um dentre o primeiro ao terceiro aspecto.

[0040] O flange pode estar disposto para ser fornecido em uma extremidade do tubo. O flange pode ser configurado para se projetar para fora do tubo, pelo menos quando conectado. Por exemplo, o flange pode se projetar para longe de uma superfície externa do tubo na região que circunda o tubo, em um ângulo com relação à superfície externa ou eixo geométrico do tubo, tipicamente em um ângulo perpendicular. O flange pode ser configurado para se estender ao longo e/ou em torno de uma circunferência do tubo ou porção da circunferência. Portanto, o flange é tipicamente configurado para correlacionar ou corresponder às dimensões de tubo.

[0041] Tipicamente, o flange compreende uma seção de anel circunferencial. A seção de anel pode estar disposta para ser alinhada coaxialmente com uma seção do tubo ou uma seção de extremidade tubular do aparelho, por exemplo, máquina de soldagem, acoplada a uma extremidade do tubo ou do flange.

[0042] O flange pode compreender adicionalmente uma luva guia para guiar o flange em e/ou na posição adjacente à extremidade do tubo. A luva guia é preferencialmente disposta para ser localizada em torno de uma seção do tubo. A seção de anel é conectada preferencialmente à luva guia e se projeta para fora em relação à luva. A luva guia é dotada preferencialmente de uma vedação para vedar entre a luva guia e uma parede do tubo. Qualquer uma ou ambas dentre a luva e a seção de anel pode(podem) ser configurada(s) para definir uma raiz, por exemplo, que compreende uma superfície de suporte ou sustentação, para a solda em uma região de junção ou local de solda entre a extremidade do tubo e o flange, para permitir que uma solda estrutural de espessura completa da parede de tubo ao flange seja realizada. A raiz ou sustentação pode ser removível ou destacável do flange e/ou seção de anel. Essa raiz ou sustentação pode ser usada inicialmente durante a soldagem de raiz inicial do flange ao tubo. A provisão de uma raiz ou sustentação pode auxiliar a simplificação do processo de soldagem.

[0043] O flange pode ser dotado de uma formação disposta para interferir com uma superfície de extremidade do tubo quando o flange for fornecido adjacente à extremidade do tubo. Isso auxilia a localizar o flange em posição para soldagem adjacente ao tubo.

[0044] De acordo com um oitavo aspecto da invenção, é fornecido um tubo com flange obtido realizando-se o método de acordo com qualquer um dentre o primeiro ao terceiro aspectos.

[0045] De acordo com um nono aspecto da invenção, é fornecido um método de conexão de um flange a um tubo debaixo d'água com uso de qualquer um ou mais dentre: o flange, a máquina de soldagem, o aparelho e os meios de solda, conforme descritos em qualquer um dos aspectos acima.

[0046] De acordo com um décimo aspecto da invenção, é fornecido um método de reparar uma tubulação debaixo d'água, em que o método compreende as etapas de: (a) cortar o tubo pelo menos em um local de corte ao longo da tubulação; (b) realizar o método, conforme definido em qualquer um dos aspectos acima, para unir um flange a uma extremidade de uma primeira seção de tubo produzida cortando-se a tubulação na etapa (a); e (c) conectar uma segunda seção do tubo à primeira seção unindo-se a dita segunda seção ao flange unido da primeira seção.

[0047] De acordo com um décimo primeiro aspecto da invenção, é fornecido um método de conexão de uma estrutura a um equipamento debaixo d'água, em que o método compreende: (a) fornecer equipamento debaixo d'água; (b) fornecer a estrutura adjacente ao equipamento; e (c) direcionar os meios de solda ou energia de solda através de uma região do espaço dentro do equipamento ou através de uma região que forma uma parte de uma região do espaço dentro do equipamento e da estrutura quando conectados, de modo a soldar a estrutura ao equipamento.

[0048] De acordo com um décimo segundo aspecto da invenção, é fornecido um método de conexão de uma estrutura a um equipamento debaixo d'água, em que o método compreende: (a) fornecer o equipamento debaixo d'água; (b) fornecer a estrutura adjacente ao equipamento; e (c) usar os meios de solda, dos quais pelo menos uma é fornecida no espaço dentro do equipamento, ou dentro de uma região que forma uma parte do espaço dentro do equipamento e da estrutura quando conectados, de modo a soldar a estrutura ao equipamento.

[0049] O equipamento do décimo primeiro ou décimo segundo aspecto pode compreender qualquer um dentre: um tanque; tubo; recipiente; uma estrutura oca; e separador. O equipamento pode ser um equipamento de produção de hidrocarboneto. A estrutura pode compreender qualquer um dentre: um membro protuberante; um membro estrutural; uma beirada; um flange; um anel; e um corpo tubular. Desse modo, o equipamento pode compreender qualquer um dentre equipamento alongado, oco ou tubular. A estrutura é preferencialmente fornecida adjacente a uma extremidade do equipamento. O equipamento é disposto preferencialmente para conter fluido dentro do dito espaço. O espaço no equipamento pode compreender ou tomar a forma de um furo, câmara ou passagem do equipamento ou do equipamento e estrutura conectados. A estrutura pode compreender recursos conforme definidos em relação ao flange intercambiável.

[0050] O equipamento tem preferencialmente recursos adicionais, conforme descrito para o tubo nos aspectos acima e em outra parte, sendo que o recurso denominado "equipamento", nesse aspecto, é intercambiado com o recurso denominado "tubo", e o recurso denominado "espaço" é intercambiado com o recurso denominado "furo do tubo".

[0051] De acordo com um décimo terceiro aspecto da invenção, é fornecido um aparelho para uso para realização do método de acordo com qualquer um dentre o décimo primeiro e décimo segundo aspectos.

[0052] O aparelho tem preferencialmente recursos adicionais e é aplicado conforme descrito para o aparelho nos aspectos acima e em outra parte. Em particular, o aparelho pode ser aplicado ao equipamento em que a estrutura deve ser conectada em uma maneira correspondente ao tubo, conforme descrito acima. Desse modo, em particular, o aparelho pode estar disposto em uma maneira correspondente para mover meios de tamponamento para uma extremidade da estrutura ou espaço na mesma (em vez do furo), e para mover meios de solda para uma posição operacional para a extremidade da estrutura ou espaço na mesma (em vez do furo), etc.

[0053] De acordo com um décimo quarto aspecto da invenção, é fornecida uma estrutura para se conectar ao equipamento debaixo d'água.

[0054] A estrutura tem preferencialmente recursos adicionais, conforme descrito para o flange nos aspectos acima e em outra parte, sendo que o recurso denominado "estrutura", nesse aspecto, é intercambiado com o recurso denominado "flange". Portanto, em particular, a estrutura pode ter uma formação, luva guia e/ou seção de anel e sub-recursos dos mesmos, conforme descrito em relação ao flange.

[0055] Os inventores constataram várias necessidades a serem atendidas para melhora em relação à união de estruturas ao equipamento, em particular, operações de união de flange e tubo e reparo de tubulações submersas. Por exemplo, é conhecida uma necessidade de fornecer operações de união submersas remotamente operadas e reparo de tubulações metálicas de múltiplas camadas.

[0056] A invenção fornece várias vantagens conforme se tornará evidente a partir da descrição, desenhos e reivindicações.

[0057] O termo "furo do tubo"é usado no presente documento para se referir à porção oca tubular de uma estrutura de tubo, em que a porção oca tubular pode ter formato cilíndrico ou outros formatos.

[0058] Cada um dos aspectos pode incluir recursos adicionais conforme definido nas reivindicações ou na presente descrição ou nos desenhos em qualquer combinação. Os recursos podem ser combinados entre qualquer um dos aspectos. Cada recurso revelado ou ilustrado no presente relatório descritivo pode ser incorporado na invenção, por si próprios ou em qualquer combinação apropriada com qualquer outro recurso revelado ou ilustrado no presente documento.

[0059] Desenhos e descrição

[0060] Agora serão descritos, apenas a título de exemplo, modalidades da invenção com referência aos desenhos anexos, em que:

[0061] As Figuras 1A a 1E são representações em corte transversal sequencial que mostram etapas envolvidas na instalação e união de um flange a uma extremidade do tubo de acordo com uma modalidade da invenção;

[0062] A Figura 2 é uma representação recortada que mostra um corte transversal da extremidade do tubo e flange quando unidos de acordo com outra modalidade da invenção; e

[0063] A Figura 3 é uma representação em perspectiva de uma disposição de instalação para unir um flange a uma extremidade do tubo, de acordo com outra modalidade da invenção.

[0064] Com referência primeiramente às Figuras 1 A a 1 E, as etapas de um método de união de um flange de tubo 3 a uma extremidade do tubo 10 podem ser vistas.

[0065] A fim de realizar o método, um aparelho e disposição de instalação de flange 1 são fornecidos para dispor o flange de tubo 3 na extremidade do tubo 10. A extremidade do tubo nesse exemplo pertence a uma tubulação de transporte de hidrocarboneto subaquática que pode ser sustentada no leito marinho para transportar fluido a partir de um poço. A disposição de instalação 1 compreende um aparelho na forma de uma máquina de soldagem 2 ao qual é conectado um flange 3. O flange 3 tem uma luva guia tubular 5 e um anel de flange 4 que se estende radialmente para fora de uma superfície externa da luva guia 5. O flange 3 define um espaço interno 30 que tem um eixo geométrico longitudinal que se estende através do mesmo, através da luva guia 5 e anel de flange 4. A máquina de soldagem 2 pode ser conectada ao flange 3 com uso de quaisquer meios de conexão adequados, por exemplo, garras mecânicas (não mostrado).

[0066] A máquina de soldagem 2 tem uma câmara 40 definida dentro de um corpo na mesma. A máquina de soldagem 2 inclui uma cabeça de soldagem 50 e uma montagem móvel 51 a qual a cabeça de soldagem é conectada de modo móvel. A cabeça e montagem de soldagem são alojadas na câmara 40 definida dentro de uma porção de corpo 7 da máquina. A máquina de soldagem também inclui meios de controle 52 para fornecer controle da cabeça de soldagem e montagem.

[0067] A máquina de soldagem pode ser controlada remotamente, por exemplo, enviando-se sinais sem fio ou enviando-se sinais através de cabos de controle.

[0068] Em algumas variantes, a máquina de soldagem pode ter componentes de soldagem e uma cabeça de soldagem dispostos em uma câmara da máquina de soldagem, conforme descrito, por exemplo, na Publicação de Patente US8028711.

[0069] A câmara 40 é vedada ao ambiente, de modo que a água não possa entrar na câmara e acessar os componentes alojados dentro da mesma. Nesse aspecto, a máquina de soldagem tem uma tampa 9 que fecha uma primeira extremidade traseira da câmara. A máquina de soldagem 2 tem meios de tamponamento 60 dispostos dentro da porção de corpo 7 para vedar uma segunda extremidade frontal da câmara.

[0070] Conforme visto na Figura 1 A, a disposição de instalação 1 com a máquina de soldagem e flange conectados entre si é movida debaixo d'água em direção à extremidade do tubo 10 a qual se deve instalar o flange de tubo 3. A extremidade do tubo 3 pode ser uma extremidade do tubo de corte que resulta do corte através de uma tubulação, por exemplo, conforme pode ser realizado em um processo de reparo ou de união em que uma seção nova pode precisar ser conectada. Desse modo, as etapas de união do flange à extremidade do tubo podem ser realizadas como parte de um processo de reparo de tubulação subaquática. Os meios de tamponamento 60 têm vedações de tampão 61, e atuam para vedar a câmara interna da máquina de soldagem em relação à água que pode entrar e residir na luva guia, à medida que a instalação é movida para o local para conexão do flange à extremidade do tubo.

[0071] Um manipulador, por exemplo, fornecido em um veículo subaquático ou um dispositivo de manuseio sustentado no leito marinho (não mostrado) pode ser usado para manter a disposição de instalação e mover o flange conectado e máquina de soldagem para o local na extremidade do tubo. O veículo subaquático ou dispositivo de manuseio pode fornecer um suprimento elétrico e cabeamento de sinal para se comunicar com os elementos eletrônicos de controle para ligar e operar a cabeça de soldagem.

[0072] A máquina de soldagem 2 também é configurada para ser suprida com gás pressurizado à câmara, e é dotada de uma entrada de fluido 55 para fazer isso. A pressão e fluxo do fluido suprido à câmara interna, por exemplo, gás, podem ser controlados. O suprimento de fluido pode ser fornecido no veículo subaquático e suprido através do cabeamento conectado à máquina de soldagem. Os meios de tamponamento são móveis axialmente a partir da câmara quando a soldagem estiver para ser realizada, e podem ser movidos por meio da geração de uma pressão à câmara interna de modo que uma força seja exercida contra os meios de tamponamento que é suficiente para mover os mesmos. O gás suprido pode ser usado para fornecer atmosfera adequada para soldagem, assim como para exercer pressão nos meios de tamponamento para mover os meios de tamponamento.

[0073] Com referência às Figuras 1B e 1C, a luva guia 5, então, é alinhada axialmente à extremidade do tubo e deslizada na extremidade do tubo. O flange de tubo 3 é empurrado na extremidade do tubo até que uma superfície de extremidade da extremidade do tubo encontre uma superfície de parada 15 do flange, o que impede movimento axial adicional do flange 3 em direção à extremidade do tubo. Isso localiza o flange adjacente à extremidade do tubo, com a luva guia 5 do flange disposto em torno do lado de fora da extremidade de tubo. A luva guia que reside em torno da superfície externa 21 da extremidade de tubo pode ter uma vedação 14 que sustenta a superfície externa 21 para vedar entre os mesmos.

[0074] A superfície de parada 15 é fornecida em uma etapa formada em uma superfície interna do flange. Será entendido que uma superfície de parada adequada pode ser fornecida de inúmeras maneiras, por alguma formação ou projeção que é conectada à luva e que se estende para dentro para interferir com a extremidade do tubo de modo a impedir movimento axial adicional. Preferencialmente, tal formação não se projeta mais para dentro que a espessura do tubo parede, isto é, a extremidade para dentro da formação não deve se estender para dentro além da superfície interna da extremidade de tubo parede, de modo a evitar qualquer obstrução interna.

[0075] Uma região 17 é definida entre a extremidade do tubo e o flange para realizar uma solda interna, com uso de equipamento de soldagem dentro da extremidade do tubo e flange. A fim de definir um local apropriado para a solda, a parede de flange pode definir um assento para a solda. Por exemplo, o assento pode definir uma localização para a solda na região 17 que é projetada para fornecer, mediante soldagem, uma conexão soldada à prova de fluido (à prova de gás ou líquido) estrutural do flange e extremidade do tubo.

[0076] Agora, com referência às Figuras 1D e 1E, a fim de realizar a solda para unir o flange ao tubo uma vez que a luva for localizada na extremidade do tubo, os meios de tamponamento 60 dentro da máquina de soldagem são movidos do corpo de máquina de soldagem para a extremidade do tubo 10 de modo que o tampão esteja localizado dentro da extremidade do tubo adjacente à região de junção 17 (isto é, para a esquerda da região 17). Os meios de tamponamento 60 vedam uma superfície interna 19 da extremidade de tubo parede, para isolar a região de junção ou localização de solda 17 do fluido contido em outra parte da tubulação, por exemplo, a água que pode ter acessado a extremidade do tubo antes de aplicar o flange à extremidade do tubo. Um espaço vedado com um volume de fluido é fornecido, assim, que se estende pelo menos parcialmente dentro do furo do tubo 70 do tubo e flange. O volume se estende através do furo do tubo a partir da extremidade do tubo, através da região de junção ao flange, e se comunica com o espaço dentro da câmara 40 em que a cabeça de soldagem é alojada.

[0077] Os meios de tamponamento 60 podem ser movidos aumentando-se a pressão do fluido dentro da câmara 40 na máquina de soldagem. Em particular, um gás inerte pode ser injetado através da entrada 55 para fazer o mesmo, de modo que o volume através da região de junção forneça uma atmosfera inerte para realizar a soldagem. O volume é um volume fechado que estende qualquer um dos lados da região de junção. Nessa configuração, o flange está localizado pronto para soldagem. A vedação 14 veda o fluido contido no volume para manter o volume vedado da água circundante. Além disso, uma vedação pode ser fornecida pra vedar entre superfícies de conexão do flange e da máquina de soldagem para vedar o volume de seus arredores.

[0078] Conforme visto na Figura 1E, a cabeça de soldagem é então movida axialmente da extremidade traseira da máquina de soldagem para uma posição operacional na região de junção na qual é operada para soldar o flange à extremidade do tubo através de uma região de extremidade do furo 70 definida dentro do tubo e flange adjacente. A cabeça de soldagem 50 também pode ser movida radialmente e circunferencialmente para direcionar as partes de conexão para realizar a solda. A cabeça de soldagem pode ser fixada de modo pivotante à montagem móvel a fim de se mover radialmente e circunferencialmente em torno do eixo geométrico longitudinal. A solda pode ser uma solda de metal por gás inerte (MIG), ou em outras variantes, uma solda de tungstênio por gás inerte (TIG). A solda fixa de modo estrutural o flange ao tubo.

[0079] Uma vez que a soldagem for completada, a cabeça de soldagem é retraída de volta para a câmara da máquina de soldagem. O tampão pode, depois disso, ser movido de volta para vedar a câmara da extremidade do tubo, para que o fluido não possa acessar a cabeça de soldagem dentro da câmara.

[0080] A máquina de soldagem pode, então, ser desconectada do flange e removida.

[0081] O anel de flange 4 pode, então, ser alinhado com um anel de flange correspondente de uma segunda extremidade do tubo e os respectivos anéis podem, então, ser conectados juntos com uso de métodos de fixação padrão para unir os mesmos, por exemplo, conexões de pinos, cubos e/ou pinça para formar uma tubulação unida. Por exemplo, os anéis de flange podem ser dotados de orifícios axiais, paralelos ao eixo geométrico de tubo, que são alinhas e através dos quais pinos de conexão podem ser inseridos e pressionados para prender os flanges voltados entre si.

[0082] Agora, com referência adicional à Figura 2, uma extremidade do tubo 101 é mostrada com um flange 103 unido à mesma, após soldada e realizar as etapas conforme as descritas com referência às Figuras 1A a 1E. Os componentes na Figura 2 que correspondem aos componentes vistos nas Figuras 1A a 1E são dotados das mesmas referências numéricas, mas aumentadas em cem.

[0083] O flange e a extremidade do tubo têm superfícies internas 118,119 que são alinhadas para que quando a soldagem for realizada, a solda forneça uma conexão soldada entre as superfícies internas através da região 117. A conexão soldada fornece uma união entre as superfícies internas que são niveladas com as superfícies internas adjacentes 118, 119 e com a conexão soldada e superfícies internas 118, 119, todas formadas por um material não corrosivo.

[0084] Conforme visto na Figura 2, a extremidade do tubo tem uma parede em camada que define uma espessura de parede 120. A solda pode ser realizada para que a conexão soldada seja alcançada através da espessura de parede completa. A parede de flange pode ser configurada para fornecer um assento que permite que a solda alcance da superfície interna 119 a uma superfície externa 121 da extremidade de tubo. O assento, nesse caso, define uma ranhura circunferencial em torno da superfície interna do flange e extremidade do tubo.

[0085] A parede de tubo pode ter uma camada externa 123 formada por aço, e uma camada interna 122 formada por um metal não corrosivo diferente do aço da camada externa, isto é, tubo bimetálico. O flange pode ser formado por um metal não corrosivo, ou pode compreender uma camada de parede interna de um metal não corrosivo em uma maneira similar à extremidade do tubo, voltada para dentro e que define a superfície interna 118.

[0086] Com referência à Figura 3, um exemplo adicional de uma disposição de instalação 201 é mostrado. Componentes que correspondem aos componentes vistos nas Figuras 1 A a 1 E são dotados das mesmas referências numéricas, mas aumentadas em duzentos.

[0087] A máquina de soldagem tem uma câmara 240 dentro de uma porção de corpo 207 da máquina de soldagem.

[0088] Nesse exemplo, a máquina de soldagem 202 tem um anel de conexão 209 que é voltado e em contiguidade à superfície voltada do anel de flange 204, para facilitar a conexão da máquina de soldagem ao flange 203.

[0089] A máquina de soldagem tem meios de controle incluindo elementos eletrônicos de controle 8 para controlar e operar a máquina de soldagem. Na prática, a máquina de soldagem será dotada de uma tampa à prova de água que cobre e veda em torno dos elementos eletrônicos de controle para que a água não possa acessar e causar a falha dos componentes elétricos, embora essa tampa não seja mostrada na Figura 3.

[0090] A luva guia 205 é dotada de uma seção alargada 206 em sua extremidade anterior, que tem um diâmetro interno maior que uma seção adjacente da luva 205 para a traseira. Essa configuração auxilia a guiar o flange 203 para a extremidade do tubo 210.

[0091] Em outras modalidades, o flange pode ter uma luva guia que é conectada de modo destacável ao anel de flange e é removível a partir da luva guia e do tubo.

[0092] A invenção fornece, portanto, um conjunto de procedimentos de reparo de tubulação submersa/subaquática com base na soldagem de metal por gás inerte para vedar extremidades de tubulação metálica de camada única ou de múltiplas camadas e conectar de modo estrutural os flanges às extremidades de tubo prontas para conectar mecanicamente as extremidades de flange entre si. Em outras variantes, soldagem de tungstênio por gás inerte pode ser usada.

[0093] Essa solução oferecerá uma vedação soldada sobre as extremidades de tubo e uma melhora soldada por conexão de flange à tubulação. A solda fornece uma vedação à prova de gás e líquido através da extremidade metálica de múltiplas camadas, como pode ser benéfico como parte do reparo para uma tubulação metálica de múltiplas camadas. O flange é soldado à tubulação em vez de depender em outros métodos de fixação mecânica. O mesmo pode permitir o reparo remoto de tubulações metálicas de múltiplas camadas debaixo d'água, no local.

[0094] Várias modificações e melhoras podem ser feitas sem se afastar do escopo da invenção descrito no presente documento. Em particular, embora o conjunto de procedimentos descrito mostre a conexão de um flange para um tubo de múltiplas camadas, o mesmo pode ser aplicado igualmente a um tubo de aço único ou de metal e sem camadas. Em outras variantes (não mostrado), o conjunto de procedimentos descrito em relação à aplicação de um flange na extremidade de um tubo pode ser aplicado à conexão de um flange ou outra estrutura para outros (mas similares) tipos de equipamento subaquático, como tanques, recipientes ou separadores ou semelhantes, que podem ter um espaço nos mesmos que permitem que os meios de tamponamento e meios de solda sejam aplicados dentro do espaço na mesma maneira que no furo do tubo, ou do tubo e flange adjacentes, conforme descrito especificamente acima. Desse modo, em vez de os meios de tamponamento serem movidos para o furo do tubo, a máquina de soldagem pode ser usada para mover os meios de tamponamento para um espaço dentro do equipamento para formar o espaço vedado que tem a atmosfera de solda inerte e unir, assim, a estrutura ao equipamento. Desse modo, a estrutura a ser fixada ao equipamento pode ter uma luva guia ou similar para localizar a estrutura na extremidade do equipamento, em uma maneira correspondente ao tubo e flange descritos acima, e pode ter de modo similar uma seção de anel e formação para alinhar corretamente a estrutura adjacente ao equipamento pronto para soldagem. Em particular, uma disposição de instalação pode ser usada em uma maneira similar que compreende uma máquina de soldagem com a estrutura fixada (em vez do flange) e a disposição é manobrada para localizar a estrutura na extremidade do equipamento, para aplicar, então, os meios de tamponamento e meios de solda para formar a conexão.

Claims

1. Método de conexão de um flange a um tubo debaixo d’água, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: (a) fornecer um tubo debaixo d’água; fornecer um aparelho debaixo d’água na extremidade ou próxima da extremidade do tubo para facilitar a conexão do flange ao tubo, fixando o aparelho ao flange e movendo o aparelho fixado e o flange para um local na extremidade ou próximo da extremidade do tubo, de modo que o flange esteja localizado adjacente à extremidade do tubo; (b) fornecer meios de solda em um espaço de soldagem, sendo que o espaço de soldagem é fornecido através de uma seção do tubo, em que o meio de solda é alojado no interior do aparelho ao mover o dito aparelho para o local próximo da extremidade do tubo; e (c) usar os meios de solda no espaço de soldagem para soldar o flange à extremidade do tubo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito espaço compreende uma atmosfera de gás inerte para realizar a soldagem.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente mover um meio de tamponamento do aparelho para o furo do tubo, para fornecer um espaço de soldagem vedado entre os meios de tamponamento e o aparelho.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente injetar gás em uma câmera no aparelho para pressurizar a câmera e exercer uma força para mover os meios de tamponamento.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o gás injetado é gás inerte, e o método compreende adicionalmente mover os meios de tamponamento para o furo do tubo para criar a atmosfera de gás inerte.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente mover os meios de solda entre uma posição fora de uso no aparelho e uma posição operacional em que o meio de solda é usado para soldar o flange ao tubo.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o flange compreende uma seção de anel e o aparelho tem uma seção de extremidade tubular, e o método compreende adicionalmente dispor a seção de anel e a seção de extremidade tubular do aparelho coaxialmente com uma extremidade do tubo.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito espaço de soldagem é adicionalmente fornecido através de uma ou de ambas dentre a seção de anel e a seção de extremidade tubular do aparelho.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o flange é disposto entre a seção de extremidade tubular do aparelho e a seção de extremidade do tubo.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa (c) compreende realizar a soldagem para produzir uma solda através da espessura total da parede do tubo para unir o flange ao tubo.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a parede do tubo na extremidade do tubo tem uma primeira camada formada de primeiro metal e uma segunda camada formada de segundo metal diferente da primeira camada.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o meio de solda é fornecido em uma posição de uso em que o meio de solda é operável para soldagem para unir o flange ao tubo, e o método compreende adicionalmente remover os meios de solda da dita posição com o uso do aparelho.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente remover os meios de solda da extremidade do tubo.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, quando usado para reparar uma tubulação debaixo d’água caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: (a) antes a dita etapa de fornecer o aparelho, cortar o tubo pelo menos em um local de corte ao longo da tubulação; e (b) após a dita etapa de usar os meios de solda, conectar uma segunda seção do tubo a primeira seção unindo-se a dita segunda seção ao flange unido da primeira seção.

15. Aparelho para uso no método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de que compreende: um corpo definindo uma câmara; uma cabeça de soldagem e uma montagem móvel à qual a cabeça de soldagem é conectada de modo móvel; em que a cabeça de soldagem e a montagem são alojadas na câmara; em que a câmara é vedada ao ambiente por uma tampa fechando uma extremidade traseira da câmara e meios de solda vedando uma extremidade frontal da câmara; e em que o meio de solda é conectado de modo móvel ao corpo.

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a cabeça de soldagem é adequada para realizar a soldagem de metal por gás inerte.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a montagem móvel é configurada para mover a cabeça de soldagem ao longo de um eixo geométrico.

18. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo fato de que a montagem móvel é configurada para girar a cabeça de soldagem ao redor do dito eixo geométrico.

19. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado pelo fato de que a montagem móvel tem um pivô ao qual a cabeça de soldagem é conectada para mover a cabeça de soldagem radialmente do dito eixo geométrico.

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a câmera tem uma entrada para injetar gás na câmera para pressurizar a câmera.

21. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 20, caracterizado pelo fato de que o meio de tamponamento é móvel para o tubo quando o aparelho é fixado ao tubo.

22. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 21, caracterizado pelo fato de que o meio de tamponamento é configurado para separa o fluido em um lado do meio de tamponamento da cabeça de soldagem em um segundo lado do meio de tamponamento.

23. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 22, caracterizado pelo fato de que tem uma seção tubular em uma extremidade do aparelho, sendo que a seção tubular tem um eixo geométrico que se estende através do mesmo, a dita extremidade é disposta para ser fornecida adjacente ao flange, sendo que o flange está localizado ao longo do dito eixo geométrico, para permitir a fixação do aparelho ao flange.