BR112017011496B1

BR112017011496B1 - Método de proteger uma junta de campo, disposição de junta de campo para uma tubulação e tubulação submarina

Info

Publication number: BR112017011496B1
Application number: BR112017011496-8A
Authority: BR
Inventors: Nicolas Monfort-Moros; Sylvain Popineau; Philippe Benoit Jacques Hoffmann
Original assignee: Subsea 7 Limited
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2021-08-24
Also published as: EP3237791A1; US20170350551A1; GB2533670A; US20190271432A1; EP3237792A1; US20180274712A1; AU2015370669B2; BR112017012100B1; GB201515264D0; GB2533670B; US10865933B2; US11781700B2; US10295111B2; AU2015370667B2; EP3591278A1; EP3237791B1; AU2015370667A1; BR112017011496A2; WO2016102953A1; BR112017012100A2

Abstract

disposição de junta de campo para uma tubulação e método de proteção da mesma. a presente invenção refere-se a um método de proteger uma junta de campo (20) de uma tubulação, em que as bordas chanfradas (22) de revestimentos originais termicamente isolantes (14) em comprimentos de tubo conjugados estão em oposição mutua em torno de um espaço se estendendo longitudinalmente. o método compreende fabricar uma camada interna em formato de ampulheta (8) em torno dos comprimentos de tubo, cuja camada pode ser moldada. a camada interna se estende longitudinalmente ao longo do espaço entre as bordas chanfradas (22), e sobrepõe pelo menos parcialmente as bordas chanfradas (22). uma inserção sólida termicamente isolante (54) é montada a partir de duas ou mais partes para se encontrar no espaço que circunda a camada interna (8), e pressão é aplicada radialmente para dentro da inserção (54) para a camada interna (8). uma camada externa (78) de material fundido é fabricada em torno da inserção (54) para formar uma barreira estanque e formar uma ou mais interfaces fundidas com a camada interna (8). disposições de junta de campo correspondentes também são descritas.

Description

[001] Esta invenção se refere a tubulações revestidas e em particular a inserções isolantes ou preenchimentos para juntas de campo de tubulações rígidas revestidas, como usado na indústria de gás e óleo.

[002] Tubulações submarinas rígidas são comumente formadas de comprimentos de tubo de aço - ‘juntas de tubo’ - que são soldados juntos pelas extremidades. As juntas de tubo são tipicamente em torno de 12 m em comprimento, mas podem ser fabricadas em múltiplos deste comprimento, tais como juntas de tubo dupla, tripla ou quádrupla. Para mitigar a corrosão da tubulação e isolar os fluidos que a tubulação carrega em uso, as juntas de tubo são pré-revestidas, quando fabricadas, com revestimentos protetores e termicamente isolantes.

[003] Em muitos casos, juntas de tubo são soldados juntos fora da costa a bordo de uma embarcação de instalação quando uma tubulação rígida é colocada, tipicamente por métodos S-lay ou J-lay. Também é comum fabricar hastes de tubo de um comprimento de 500 m a 1500 m de juntas de tubo em terra em uma base de enrolamento ou jarda e então soldar juntas as hastes de tubo pelas extremidades para enrolar a tubulação rígida pré-fabricada em uma bobina. A tubulação enrolada é então transportada fora da costa para assentar em uma operação de configuração de bobina. Ao enrolar, a curvatura da tubulação se estende além de limites elásticos em deformação plástica que deve ser recuperada por processos de retificação subsequentes durante o desenrolar ao assentar o tubo fora da costa.

[004] É importante entender que na indústria de óleo e gás submarina, os termos "rígido" e "flexível" quando aplicados a tubos tem significados claros que diferem em aspectos importantes da linguagem geral. Por exemplo, nominalmente tubos "rígidos" têm flexibilidade suficiente para ser curvado se um raio de curvatura mínimo é observado, ainda, tais tubos não são vistos na indústria como sendo "flexíveis".

[005] Tubos flexíveis usados na indústria de óleo e gás submarina são especificados em API Specification (American Petroleum Institute) 17J e API Recommended Practice 17B. O corpo do tubo é composto de uma estrutura composta de materiais em camadas, em que cada camada tem sua função própria.

[006] A estrutura de um tubo flexível permite uma grande deflexão de curvatura sem um aumento similarmente grande em tensões de curvatura. O limite de curvatura da estrutura composta é determinado pelo limite elástico da camada plástica mais externa da estrutura, tipicamente a bainha externa, cujo limite é tipicamente 6% a 7% de tensão de curvatura. Excedendo este limite causa dano irreversível para a estrutura. Consequentemente, o raio de curvatura mínimo ou MBR de tubo flexível usado na indústria de óleo e gás submarina é tipicamente entre 3 e 6 metros.

[007] Inversamente, tubos rígidos usados na indústria submarina de óleo e gás são especificados em API Specification 5L e Recommended Practice 1111. Em contraste aos tubos flexíveis, um tubo rígido normalmente consiste ou compreende pelo menos um tubo de aço sólido ou liga de aço. No entanto, elementos adicionais podem ser adicionados, tal como uma camada de revestimento interno ou uma ou mais camadas de revestimento externo. Tais elementos adicionais podem compreender polímero, metal ou materiais compostos. Juntas de tubo rígido são tipicamente terminadas em uma chanfradura ou uma rosca e são montadas pelas extremidades soldando-as ou aparafusando-as.

[008] A deflexão em serviço permissível de tubo de aço rígido é determinada pelo limite elástico de aço, que está em torno de 1% de tensão de curvatura. Exceder este limite causou a deformação plástica do aço. Segue que o MBR de tubo rígido usado na indústria de óleo e gás submarina tipicamente está entre 100 a 300 metros dependendo das dimensões de seção transversal do tubo. No entanto, ligeira deformação plástica pode ser recuperada ou retificada por meio mecânico, tal como retificação. Assim, durante a instalação de configuração de bobina de uma tubulação rígida feita de juntas de tubo soldadas ou hastes de tubo, a tubulação rígida pode ser enrolada em uma bobina com um raio típico entre 8 e 12 metros. Isto implica em uma tensão de curvatura acima de 2% para diâmetros convencionais de tubos rígidos, exigindo que a tubulação seja retificada mecanicamente no desenrolar.

[009] Isolamento térmico é uma exigência importante para muitas tubulações submarinas, especialmente aqueles usados para transportar óleo cru de cabeças de poço. Como coletado na saída de uma cabeça de poço, óleo cru é um fluido pressurizado, viscoso, multifásico a uma temperatura elevada, tipicamente em torno de 100°C a 180°C. Se o óleo cru é permitido resfriar a uma temperatura significantemente menor, tipicamente abaixo de 30°C, alguns componentes do ó leo cru podem solidificar por mecanismo tais como coalescência, precipitação ou gelificação. As ceras, asfaltenos, hidratos ou outros condensados sólidos, que aparecem como resultado, podem entupir a tubulação e são difíceis de remover. Questões similares podem surgir em tubulações submarinas usadas para transportar gás natural.

[0010] Polipropileno (PP) é mais comumente usado como o revestimento original de juntas de tubo a partir do qual as tubulações são fabricadas. Por exemplo, um revestimento de PP (3LPP) de três camadas compreende uma primeira camada de primer de epóxi, uma segunda camada fina de PP ligada ao primer, e uma terceira camada mais espessa de PP extrusado aplicada sobre a segunda camada. Um revestimento de PP de cinco camadas (5LPP) adiciona duas camadas adicionais, isto é uma quarta camada de PP modificado para isolamento térmico, tal como vidro sintático PP (GSPP) ou uma espuma, circundado por uma quinta camada de PP extrusado para proteção mecânica da quarta camada isolante. Camadas adicionais similares são possíveis para isolamento térmico adicional como em um revestimento de PP de sete camadas (7LPP).

[0011] Um comprimento curto de tubo é deixado não revestido em cada extremidade de uma junta de tubo para facilitar a solda em juntas de tubo adjacentes. Depois de soldar, a junta de campo resultante compreende duas extremidades de tubo de aço nu das juntas de tubo adjacentes e a solda de topo planar circunferencial que une áqueas juntas de tubo juntas. Consequentemente, a junta de campo define um espaço no revestimento original que foi aplicado nas juntas de tubo quando foram fabricadas. As bordas de extremidade dos revestimentos originais são tipicamente cortadas com um ângulo de afunilamento, tipicamente de 30° a 45°, para definir chanfraduras em tronco de cone que se encontra em oposição mútua em torno do plano da solda.

[0012] Uma vez que a solda entre as juntas de tubo adjacentes passa no teste, a junta de campo deve ser revestida com um revestimento de junta de campo para mitigar a corrosão e manter o grau necessário de isolamento. Assim, o revestimento de junta de campo enche o espaço no revestimento original. Neste aspecto, é importante que as tubulações sejam cobertas por isolamento térmico continuo se estendendo através das juntas de campo entre as juntas de tubo sucessivas. De outro modo, pontos frios podem surgir que poderiam promover o entupimento por condensados sólidos.

[0013] Uma restrição de desenho adicional de tubulações de configuração de bobina é que o diâmetro externo do revestimento de junta de campo deve ser similar ao diâmetro externo do revestimento original nas juntas de tubo adjacentes. De outro modo, a tubulação será incapaz de passar através de equipamento de enrolamento e retificação ou experimentará tensão localizada excessiva ao fazer assim.

[0014] Revestimentos de junta de campo podem ser aplicados por uma técnica de envoltório usando materiais de termocura, tal como poliuretano (PU) que cura e endurece por reticulação, ou por uma técnica de moldagem por injeção usando materiais termoplásticos, tal como PP que endurece por resfriamento.

[0015] Em um processo de PU (CMPU) moldado por fundição, um exemplo do qual é descrito em DE 102007018519, a superfície de tubo exposto nas extremidades soldadas adjacentes das juntas de tubo é limpa e um primer é aplicado. Um molde é então posicionado para encerrar a junta de campo e um material de uretano de dois componentes é fundido na cavidade anular definida dentro do molde em torno da junta de campo. O uretano então cura, retificando e solidificando para formar PU em uma reação química irreversível. Quando o PU foi curado suficientemente, o molde é removido para deixar o revestimento de junta de campo no lugar em torno da junta de campo.

[0016] Outra abordagem é usar PP como o revestimento de junta de campo em um processo de polipropileno moldado por injeção (IMPP). Um exemplo de um processo IMPP é descrito em nosso pedido de patente anterior publicado como WO 2012/004665.

[0017] Em um processo IMPP, a superfície de tubo exposta nas extremidades soldadas adjacentes das juntas de tubo é limpa, um primer é aplicado e é aquecida, por exemplo, usando aquecimento por indução ou chamas de gás. As chanfraduras expostas em extremidades adjacentes dos revestimentos originais são também aquecidas para amolecê-las, por exemplo, usando aquecimento de infravermelho. A junta de campo é então encerrada por um molde que define uma cavidade anular em torno da junta de campo. PP fundido foi resfriado suficientemente, o molde é removido, deixando um tubo de PP em torno da junta de campo com o revestimento de junta de campo. Este tubo é contínuo com o revestimento original tubular circundando as juntas de tubo, de modo que os mesmos materiais de revestimento ou compatíveis se estendem ao longo do comprimento da coluna de tubo.

[0018] Um revestimento de junta de campo de IMPP é vantajoso porque tem propriedades mecânicas e térmicas amplamente similares a um revestimento original de PP. Também, o revestimento original e o revestimento de junta de campo são suficientemente compatíveis que se fundem em sua interface mútua, resistindo à rachadura e, portanto, proporcionando uma vida útil mais longa. A temperatura de serviço de PP também é marcadamente maior que PU.

[0019] No método de S-lay, uma tubulação é soldada a partir de juntas de tubo ao longo de uma linha de queima horizontal. A tubulação é lançada da embarcação sobre um stinger que suporta uma sobre- dobra da tubulação, a partir da qual a tubulação se curva para baixo através da água para uma curva arqueada levando a um ponto de toque no fundo do mar. O revestimento de junta de campo é realizado à montante do stinger, em uma ou mais estações de revestimento através das quais a tubulação é avançada em uma maneira escalonada depois da solda.

[0020] O revestimento de junta de campo é também empregado durante a instalação de J-lay, na qual juntas de tubo sai levantadas em uma orientação quase vertical em uma torre para soldar na extremidade da tubulação. A tubulação pende quase verticalmente da embarcação e se estende descendentemente para uma curva arqueada para um ponto de toque no fundo do mar. O revestimento de junta de campo é realizado à jusante da estação de solda na torre, logo antes lançando uma junta de tubo recentemente adicionado no mar.

[0021] Em princípio, a S-lay permite uma colocação de tubos mais rápida que a J-lay, mas a J-lay é necessária em situações desafiadoras onde, por exemplo, o ambiente submarino está congestionado ou a profundidade da água e as correntes fortes tornam a S-lay impraticável sem conferir grandes tensões para a tubulação.

[0022] A velocidade de enrolamento e colocação de tubos depende de minimizar a escala de tempo de todas as operações na trajetória crítica. Dadas as etapas de processamento sequencial, escalonada de solda e revestimento de junta de campo em métodos de S-lay e J-lay, é particularmente importante que nenhuma solda nem revestimento de junta de campo demorem mais do que é necessário ou que um processo demore substancialmente mais que outro. De outro modo, existirá um "gargalo" no processo de instalação de tubulação. Considerações similares na fabricação de uma tubulação que deve ser enrolado para reel-lay.

[0023] Moldar um revestimento de junta de campo espessa está entre as operações mais lentas que devem ser realizadas durante a fabricação escalonada de tubulações submarinhas, especialmente se é precedida de aquecimento de infravermelho das chanfraduras na mesma estação de trabalho. De fato, aquecer as chanfraduras e moldar um revestimento de junta de campo podem juntas definir o tempo de ciclo para fabricação de tubulação fora da costa usando técnicas de Slay e J-lay, incluindo solda e operações de teste não destrutivo (NDT). Acelerar a operação mais lenta é a chave para reduzir o tempo de ciclo total, portanto para aumentar a velocidade da colocação de tubulação.

[0024] Similarmente, ao fabricar tubulações para reel-lay, juntas de campo formadas entre as juntas de tubo sucessivas e as hastes de tubo devem ser revestidas antes do enrolamento. Assim, as operações de solda e revestimento de junta de campo também se encontram na trajetória crítica para fabricar hastes de tubo e para enrolamento. Neste aspecto, o enrolamento somente pode ocorrer depois que uma haste de tubo tenha sido soldada corretamente na extremidade do comprimento de tubulação já enrolado e a junta de campo resultante foi revestida. Segue que atrasos na solda e operações de revestimento de junta de campo podem também afetar as operações de reel-lay, especificamente o tempo que é exigido para carregar uma tubulação em uma embarcação de instalação de reel-lay quando esta embarcação visita uma base de enrolamento.

[0025] Em qualquer técnica para colocar o tubo rígido, será claro que atrasos na fabricação da tubulação e aplicação de revestimentos de junta de campo imobilizarão um ativo de capital valioso na forma de uma embarcação de instalação que pode valer centenas de milhões de dólares americanos. Atrasos também aumentam os custos operacionais da embarcação que podem se acumular a uma taxa de centenas de milhares de dólares americanos por dia. Atrasos também arriscam perder uma janela de tempo durante a qual a tubulação pode ser colocada em um estado marítimo satisfatória, que poderia atrasar o projeto inteiro de instalação submarina a uma despesa ainda maior.

[0026] Como atrasos podem surgir enquanto aguarda a cura química de um material de termocura ou resfriamento físico de um material termoplástico par solidificar um revestimento de junta de campo, várias propostas da técnica anterior apresentam soluções para acelerar esta etapa de endurecimento. Por exemplo, uma das medidas propostas em WO 2012/004665 acima mencionada é colocar uma inserção no espaço entre os revestimentos originais de juntas de tubo adjacentes antes de injetar material termoplástico liquefeito em um molde colocado em torno deste espaço, portanto para incorporar a inserção. A inserção é um envoltório pré-fabricado ou montagem de material termicamente isolante, que pode ser aplicada na tubulação fora de linha logo que a solda a topo daquela junta de campo foi testada. A inserção reduz o volume de material termoplástico fundido para injetar, moldar ou fundir e, portanto, resfriar, reduzindo assim o tempo de injeção e resfriamento. Isto fornece um fanho substancial em termos de tempo de ciclo e reduz de forma útil a pegada do equipamento. Também melhora as propriedades mecânicas porque as tensões internas e deformações relacionadas com a contração de material seguindo a injeção ou fundição pode ser reduzida de modo significante.

[0027] Será evidente que se os métodos S-lay, J-lay ou reel-lay são empregados para colocar um tubo rígido, a tubulação - incluindo cada um de seus revestimentos de junta de campo sucessiva experimentará tensões substanciais e deformações. Tensões e deformações são experimentadas depois que a tubulação é colocada, por exemplo devido ao ciclo térmico em uso. No entanto, as tensões e deformações são particularmente prevalentes antes e durante a colocação quando a tubulação é defletida em uma bobina, sobre uma sobrecurva ou através de uma curva arqueada, como pode ser o caso, durante o enrolamento ou colocação. As tensões e deformações são mais severas quando o enrolamento de uma tubulação revestida em uma bobina, que como mencionado acima envolve deformação plástico do aço do tubo rígido. A bobina que atua como um mandril de curvatura também confere forças de tubulação concentradas diretamente no revestimento que atuam através do revestimento no tubo de aço subjacente.

[0028] Quando uma tubulação sobre curvatura substancial, rachaduras tenderão a aparecer e descolamento tenderá a ocorrer nas interfaces entre os revestimentos de junta de campo e revestimentos originais. A presença de uma inserção adiciona interfaces adicionais e pode aumentar o número de concentrações locais de tensão e deformação dentro do revestimento de junta de campo, que aumenta o risco de aparecer rachaduras. Quaisquer rachaduras podem permitir que a água atinja a superfície externa do tubo de ao, corroendo assim o tubo. O ingresso de água pode também reduzir a adesão de revestimentos de PU no tubo e pode degradar adicionalmente os revestimentos propriamente ditos, um exemplo de tal degradação é hidrólise de um revestimento de junta de campo de PU sob calor emanando de dentro da tubulação em uso, que é particularmente significante sob as condições de alta pressão de águas profundas. A degradação ou perda de adesão dos revestimentos tenderá a levar a uma falha de isolamento térmico e permitir corrosão adicional do tubo.

[0029] A inserção proposta em WO 2012/004665 exige injeção de material adicional para preencher os espaços deixados depois que a inserção foi posicionada. O enchimento no material injetado abaixo da inserção pode ser difícil de obter. Este desafio é tratado fornecendo canais ou furos diretos, em torno ou sob a inserção para o espaço interno entre a inserção e a parede de tubo, no entanto isto complica o formato da inserção e aumenta o tempo de moldagem ou injeção, o desenho da inserção exige atenção cuidadosa para permitir o PP injetado para fluir em torno da inserção, quando as trajetórias de fluxo podem ser limitadas e as linhas de re-solda devem ser evitadas no caso em que criam pontos de fraqueza no revestimento de junta de campo. Também, quaisquer cavidades deixadas em um revestimento de junta de campo concentrarão tensão e podem levar a falha do revestimento em serviço submarino, notando que tais revestimentos tipicamente têm que suportar enormes pressões hidrostáticas depois da instalação de uma tubulação em profundidade.

[0030] Ao sobremoldar uma inserção como em WO 2012/004665, outro desafio é centralizar a inserção na cavidade de molde entre o tubo e a parede de molde. Na pratica, o molde pode precisar ser equipado com pinos retráteis para manter espaços sob e sobre a inserção aqueles espaços asseguram que o PP fundido preencherá a cavidade e ligará no tubo, a inserção e revestimentos originais, portanto assegurando a continuidade de isolamento térmico através da junta de campo.

[0031] WP 03/095887 também ensina pré-inserir e fixar elementos de invólucro sólido em torno da junta de campo antes de injetar material. Novamente, um desafio aqui é obter qualidade suficiente de injeção abaixo dos elementos sólidos.

[0032] GB 250717 descreve coloca elementos de invólucro de termoplástico sólido em torno de uma junta de campo antes de aquecer os elementos de invólucro dentro de uma cavidade de molde. A expansão térmica dos elementos de invólucro é limitada dentro da cavidade de molde durante o aquecimento a fim de aplicar pressão elevada entre os elementos de invólucro e a tubulação.

[0033] Meio-invólucros isolantes ou protetores de plástico para tubulações são descritos em EP 2302277, por exemplo. Tais meio- invólucros podem ser conhecidos na técnica como casas de cachorro. Meio-invólucros protetores convencionais tais como estes não são desenhados para assegurar uma interface perfeita com os tubos dentro deles. Consequentemente, eles deixam vazios nas interfaces, que os torna inadequados para uso em revestimentos de junta de campo para tubulações submarinas.

[0034] US 8506735 descreve o revestimento de um tubo usando coberturas de isolamento em forma de meio-invólucros que são cobertas por uma camisa de proteção depois da instalação. No entanto, isto não é relevante para a produção de revestimentos de isolamento térmico, especialmente revestimentos de junta de campo, devido aos espaços e vazios que permanecem depois da instalação.

[0035] WO 2012/172451 descreve um método de aplicar folha de polímero protetor em uma redução em uma tubulação por material de polímero extrusando continuamente de um carrinho quando o carrinho avança ao longo de uma trajetória anular em torno da tubulação.

[0036] Um revestimento de junta de campo compreendendo camadas sucessivas ou luvas sucessivas é conhecido em US 3744823, que descreve uma tubulação para carregar fluidos muito quentes tal como enxofre fundido. Novamente, o uso de tal estrutura para tubulações submarinas é impedido porque é provável que existam espaços e vazios entre as camadas.

[0037] A presente invenção busca reduzir o tempo exigido para produzir um revestimento de junta de campo robusta que resistirá a rachaduras durante o enrolamento, instalação e uso da tubulação.

[0038] Neste contexto, a invenção reside em um método de proteger uma junta de campo de uma tubulação em que as bordas chanfradas de revestimentos originais termicamente isolantes em comprimentos de tubo conjugados estão em oposição mutua em torno de um espaço se estendendo longitudinalmente. O método da invenção compreende: fabricar uma camada interna em formato de ampulheta em torno dos comprimentos de tubo, cuja camada se estende longitudinalmente ao longo do espaço entre as bordas chanfradas, e sobrepõe pelo menos parcialmente as bordas chanfradas; montar uma inserção sólida termicamente isolante de duas ou mais partes para se encontrar no espaço que circunda a camada interna; aplicar pressão radialmente para dentro da inserção para a camada interna; e fabricar uma camada externa em torno da inserção usando material fundido para formar uma barreira estanque e formar uma ou mais interfaces fundidas com a camada interna.

[0039] A camada interna pode ser elasticamente comprimida ou plasticamente deformada pela dita pressão radialmente para dentro. Por exemplo, onde a camada interna é um termoplástico, a inserção pode ser pressionada na camada interna quando a camada interna está a uma temperatura de amolecimento.

[0040] A pressão radialmente para dentro na camada interna é de preferência mantida durante e depois de fabricar a camada externa. Isto pode ser obtido mantendo juntas as partes da inserção sob tensão em uma ou mais fixações que conectam aquelas partes. Por exemplo, as partes da inserção podem ser mantidas juntas por uma ou mais tiras sob tensão, por uma ou mais presilhas sob tensão resiliente, ou por engate de farpas de uma daquelas partes com furos de outra daquelas partes, este engate mantendo deflexão resiliente das partes para manter as farpas sob tensão.

[0041] Convenientemente, as partes da inserção podem ser encaixadas por pressão juntas para engatar as fixações e aplicar pressão radialmente apara dentro para a camada interna. Por exemplo, as farpas podem ser um encaixe de força de interferência dentro dos furos.

[0042] Uma camada anticorrosão e uma camada de primer adesivo são adequadamente aplicadas nos comprimentos de tubo antes de fabricar a camada interna.

[0043] A camada interna é de preferência moldada em torno dos comprimentos de tubo unidos, mas poderá em vez disto ser enrolado ou envolvido em torno dos comprimentos de tubo unidos. Similarmente, a camada interna é de preferência moldada em torno da inserção, mas em vez disto poderia ser envolvida em torno da inserção. Por exemplo, a camada interna ou a camada externa poderiam ser extrusada in situ.

[0044] O conceito da invenção também encontra expressão em uma disposição de junta de campo para uma tubulação. Esta disposição compreende: comprimentos de tubo unidos pelas extremidades em uma junta; revestimentos originais termicamente isolantes em cada um dos comprimentos de tubo, os revestimentos originais tendo bordas chanfradas que são espaçados da junta em oposição mútua em torno de um espaço se estendendo longitudinalmente; e um revestimento de junta de campo anular. De acordo com a invenção, este revestimento compreende: uma camada interna em formato de ampulheta, que circunda os comprimentos de tubo, se estende longitudinalmente ao longo do espaço entre as bordas chanfradas e tem partes terminais inclinadas que cobrem pelo menos parcialmente as bordas chanfradas respectivas; uma inserção sólida termicamente isolante dispostas no espaço, a inserção sendo feita de duas ou mais partes que cooperam para circundar a camada interna; e uma camada externa circundando a inserção que forma uma barreira estanque e tem uma ou mais interfaces difundidas com a camada interna.

[0045] Para reduzir a tensão na junta de campo Duran a curvatura, a inserção é de preferência de um material mais macia que a camada interna.

[0046] A inserção e a camada interna cooperam de modo adequado para encher o espaço se estendendo longitudinalmente entre as bordas chanfradas dos revestimentos originais. Para este propósito, a inserção pode ter faces terminais inclinadas para se encontrar próximas contra as partes terminais da camada interna. Alternativamente, podem existir espaços entre faces terminais da inserção e as partes terminais da camada interna, cujos espaços são preenchidos por material da camada externa.

[0047] As partes terminais da camada interna podem ser estender longitudinalmente além da camada externa, que veda contra as partes terminais da camada interna em interfaces fundidas. De preferência, no entanto, a camada externa e estende longitudinalmente além das partes terminais da camada interna para unir os revestimentos originais fora das interfaces fundidas com as partes terminas da camada interna. Contudo é possível para a camada externa ligar nas chanfraduras dos revestimentos originais.

[0048] As partes terminais da camada interna podem se estender longitudinalmente além das bordas chanfradas para unir as superfícies externas radialmente dos revestimentos originais. Alternativamente, as partes terminais da camada interna podem terminar nas bordas chanfradas, radialmente para dentro com respeito às superfícies radialmente externas dos revestimentos originais.

[0049] As partes terminais da camada interna podem terminar radialmente para dentro com respeito a uma superfície radialmente externa da inserção. Alternativamente, as partes externas da camada interna podem se estender radialmente para fora além de uma superfície radialmente externa da inserção.

[0050] Uma superfície radialmente externa da inserção se encontra adequadamente substancialmente no mesmo raio que as superfícies radialmente externas dos revestimentos originais.

[0051] É possível que as partes terminais da camada interna terminem radialmente, substancialmente no mesmo raio que uma superfície radialmente externa da camada externa.

[0052] As bordas chanfradas podem compreender pelo menos um degrau coincidindo com um limite entre camadas de revestimentos originais. Por exemplo, uma camada interna de cada revestimento original pode se projetar longitudinalmente no espaço da borda chanfrada. Também é possível que as partes terminais da camada interna se estendam nos espaços definidos reduzindo uma camada externa de cada revestimento original a partir da borda chanfrada.

[0053] Para facilitar a curvatura, a inserção pode compreender uma série longitudinal de segmentos alternando com ligações relativamente flexíveis. Por exemplo, as ligações podem ser partes relativamente finas da inserção deixando espaços entre os segmentos em um lado radialmente externo das ligações, cujos espaços são preenchidos por material da camada externa.

[0054] De preferência, as camadas interna e externa têm uma espessura entre um sexto e um quarto da espessura agregada de uma montagem compreendendo a camada interna, a inserção e a camada externa. Também é preferido que a inserção tenha uma espessura total entre uma metade e dois terços da espessura agregada desta montagem.

[0055] O conceito da invenção também abrange uma tubulação submarina compreendendo pelo menos uma disposição de junta de campo da invenção.

[0056] Em modalidades específicas, a invenção fornece um revestimento de junta de campo termicamente isolante que compreende, em sucessão radialmente para fora: uma camada de primer, que é tipicamente de um adesivo em um revestimento resistente à corrosão de FBE; uma camada de revestimento interno termicamente isolante em formato de ampulheta; uma inserção sólida compreendendo pelo menos dois invólucros termicamente isolantes cooperando; e uma camada de cobertura externa estanque.

[0057] A camada em formato de ampulheta pode compreender uma fita, um envoltório ou uma luva, ou pode ser moldada no lugar, por exemplo, por moldagem de injeção, a camada em formato de ampulheta pode, por exemplo, ter espessura entre 10 mm e 25 mm e pode ser de qualquer material de revestimento adequado, mesmo possivelmente FBE, embora de preferência de plástico moldado.

[0058] A inserção sólida de preferência comprime a camada em formato de ampulheta. A camada em formato de ampulheta pode ser mais macia que a inserção na montagem, por exemplo, sendo aquecida a uma temperatura de amolecimento neste tempo. De preferência, no entanto, o material da inserção é mais mole que a camada em formato de ampulheta nas temperaturas que tipicamente prevalecem durante o enrolamento, retificação ou instalação. Isto reduz a tensão no revestimento de junta de campo como as curvas de tubulação subjacentes.

[0059] A inserção e a camada em formato de ampulheta cooperam adequadamente de modo a preencher totalmente o volume do espaço definido por cortes dos revestimentos originais.

[0060] Invólucros da inserção compreendem adequadamente pelo menos uma provisão de posicionamento e pelo menos um pino de travamento. O pino de travamento pode engatar um furo em um invólucro cooperante da inserção, e poderia compreender uma catraca. Invólucros da inserção podem ser amarrados com tiras juntos.

[0061] A camada de cobertura externa é de preferência de polímero moldado, mas poderia ser uma fita, envoltório ou luva.

[0062] Em um exemplo específico, a invenção fornece um método para fabricar um revestimento de junta de campo, compreendendo: preparar a junta de campo para revestimento, depois de soldar; aplicar uma camada de primer tal como aquela descrita acima; fabricar uma camada em formato de ampulheta que cobre todas as superfícies de tubo da região de junta de campo entre as chanfraduras dos revestimentos originais e que se estende para cobrir as chanfraduras, pelo menos parcialmente; posicionar pelo menos dois invólucros de inserção termicamente isolantes cooperantes em torno da camada em formato de ampulheta; pressionar os invólucros um contra o outro e/ou contra a camada em formato de ampulheta; engatar pelo menos um dispositivo de travamento permanente entre os invólucros; liberar a pressão interna exercida nos invólucros; e fabricar uma camada de cobertura estanque em torno dos invólucros e as extremidades dos revestimentos originais.

[0063] A invenção combina moldagem parcial de um revestimento de junta de campo, de preferência envolvendo IMPP, com a adição de uma inserção sólida mais potencialmente ainda flexível. A inserção é então coberta com uma camada externa estanque.

[0064] A espessura da primeira camada interna em formato de ampulheta é uma correlação óbvia entre o tempo de resfriamento e a eficiência de isolamento térmico. Quanto mais fina a camada interna, melhor para minimizar o tempo de resfriamento. No entanto, uma camada interna mais espessa é melhor para o isolamento térmico. Um valor otimizado típico para a espessura da camada interna é um sexto a um quarto da espessura total do revestimento original. Por exemplo, a espessura da camada interna pode ser cerca de 15 mm a 25 mm, se a espessura do revestimento original está entre 75 mm e 100 mm.

[0065] A camada interna é de preferência moldada para otimizar a ligação com ambos os revestimentos originais e com as juntas de tubo subjacentes, embora uma fita pudesse ser usada para fazer a camada interna, em vez disto.

[0066] A montagem de partes parcialmente tubulares da inserção, tais como meio-invólucros em torno da junta de campo, cria uma pressão radialmente interna que comprime a camada de ampulheta interna. Esta pressão interna elimina espaços entre a camada interna e as juntas de tubo subjacentes e entre a camada interna e a inserção. A montagem e a aplicação de partes de inserção, tais como meio- invólucros, poderiam ser automáticas.

[0067] Uma camada externa tal como uma camisa ou luva é exigida para assegurar a continuidade do sistema de revestimento global, compreendendo o revestimento original e o revestimento de junta de campo, que protege o tubo de água do mar. Esta camada é de preferência moldada para otimizar a ligação com ambos os revestimentos originais, a inserção e a camada interna, embora novamente, uma fita ou um envoltório poderia ser considerado para a camada externa em vez disto.

[0068] Em uma primeira etapa, uma junta de campo é revestida com uma camada interna moldada por injeção em formato de ampulheta simples de PP com uma espessura de cerca de 10 mm a cerca de 25 mm máximo, isto sendo cerca de um sexto a um quarto da espessura total do revestimento de junta de campo completa.

[0069] A etapa seguinte, imediatamente depois de moldar a camada interna, é encaixar a inserção na mesma estação de trabalho ou na estação de trabalho seguinte. Aqui, o PP da inserção em formato de ampulheta é ainda macio, mas não mais fundido. Para este propósito, as partes de inserção parcialmente tubular, tais como dois meios envoltórios, são montadas em torno, e pressionadas radialmente para dentro da camada interna, que segue plasticamente para conformar estreitamente com o lado interno da inserção. A espessura da inserção está em torno de uma metade a dois terços da espessura total do revestimento de junta de campo completa.

[0070] A etapa final é um revestimento de PP sólido como uma camada externa em torno da inserção para uma espessura de cerca de um sexto a um quarto da espessura total do revestimento de junta de campo, tipicamente cerca de 10 mm a 15 mm. Isto de preferência envolve sobremoldagem de PP fundido em um molde sob pressão. Em vez disto pode ser possível aplicar um envoltório lateral de película de PP fundido em torno da inserção com espessura total equivalente.

[0071] A invenção permite que a mesma ferramenta de molde seja usada para juntas de campo de ligação e linha principal. Previamente, as juntas de campo de linha principal foram feitas com uma camada espessa de IMPP e as juntas de campo de ligação foram feitas com uma camada em formato de ampulheta de IMPP. Em contraste, a mesma ferramenta de molde de ampulheta pode ser usada para ambas as juntas de campo de linha principal e de ligação, reduzindo o custo total.

[0072] Em virtude da invenção, a inserção pode ser mais simples em formato que na técnica anterior e não exige um molde complexo com pinos retráteis, como não existe possibilidade da inserção se mover dentro da cavidade de molde. As partes de inserção parcialmente tubulares, tais como dois meio-invólucros, podem ser simplesmente posicionadas sobre e pressionadas contra a camada interna em formato de ampulheta moldado ainda macio adjacentes estreitos, obtendo assim uma ligação apropriada entre a inserção e a moldagem em formato de ampulheta.

[0073] O posicionamento e ajuste fácil da inserção com relação à camada interna em formato de ampulheta é obtido em virtude da geometria da superfície externa do formato de ampulheta e a precisão permitida pelo processo IMPP, que pode obter menos que 0,1 mm de tolerância. A inserção pode ser moldada por injeção ou trabalhada com precisão correspondente.

[0074] A aplicação simples dos meio-invólucros e seu engate com a camada interna em formato de ampulheta permitem o contato íntimo da superfície radialmente interna da inserção e a superfície radialmente externa da camada interna.

[0075] A fabricação das inserções ou suas partes parcialmente tubulares pode ser realizada em paralelo antes da fabricação de junta de campo. Dependendo da espessura das inserções, podem ser feitas por moldagem de injeção em uma ou mais etapas. Por exemplo, se a espessura de uma inserção é maior que cerca de 30 mm, uma pré-forma de 50% a 60% da espessura total exigida pode ser moldada e então o volume restante da inserção pode ser sobremoldada na pré-forma para reduzir a contração e melhorar as tolerâncias de fabricação. Um perfil de superfície ou textura pode ser aplicado na inserção para melhorar a ligação mecânica com a camada em formato de ampulheta interna sob a inserção e com a camada externa produzida por sobremoldagem ou aplicada por fita ou envoltório lateral de PP no topo da inserção. A fim de que a invenção possa ser mais facilmente entendida, será feita referência agora, por meio de exemplo, aos desenhos anexos nos quais: a figura 1 é uma vista lateral em seção esquemática de uma junta de campo revestida de uma tubulação como conhecida na técnica anterior; a figura 2 é um diagrama de fluo que expressa um método da técnica anterior de produzir o revestimento de junta de campo da figura 1; as figuras 3a a 3j são uma sequência de vistas laterais esquemáticas que ilustram a execução de etapas do método para produzir um revestimento de junta de campo da invenção, incluindo vistas em detalhe da aplicação de uma inserção para uma camada interna subjacente do revestimento de junta de campo; as figuras 4 e 5 são diagramas de fluxo que expressam métodos de produzir um revestimento de junta de campo de acordo com a invenção, como ilustrado nas figuras 3a a 3j; a figura 6 e uma vista em perspectiva esquemática aumentada de uma extremidade de um meio-invólucro sendo parte de uma inserção de acordo com a invenção; a figura 7 é uma vista em detalhe em seção esquemática de dois dos meio-invólucros da figura 6 sendo montados para formar uma inserção; a figura 8 é uma vista em perspectiva esquemática de uma inserção de acordo com a invenção feita a partir de dois meio-invólucros mostrados nas figuras 6 e 7; a figura 9 é uma vista lateral esquemática de uma camada interna de um revestimento de junta de campo sendo formada enrolando uma fita em torno de uma junta de campo; a figura 10 é uma vista lateral esquemática de uma camada externa de um revestimento de junta de campo sendo formado por envolvimento lateral de um envoltório extrusado em torno da uma junta de campo; as figuras 11a a 11c são uma sequência de vistas laterais esquemáticas que ilustram a execução de etapas do método para produzir um revestimento de junta de campo alternativo da invenção; as figuras 12 e 13 são vistas laterais esquemáticas mostrando abordagens alternativas para prender uma inserção em torno de uma junta de campo; as figuras 14 a 21 são vistas laterais em detalhe aumentadas esquemáticas mostrando várias disposições relativas da camada interna, a inserção e a camada externa de revestimentos de junta de campo da invenção; e as figuras 22a e 22b são vistas laterais detalhadas aumentadas esquemáticas de uma variante adicional da invenção, em que a inserção é adaptada para flexibilidade longitudinal aumentada.

[0076] Na disposição da técnica anterior mostrada na figura 1, uma junta de campo é criada entre juntas de tubo adjacentes 10 de uma tubulação, onde uma solda a topo 12 fixa as juntas de tubo 10 uma na outra pelas extremidades. As juntas de tubo 10 poderiam ser juntas de tubo duplo, triplo ou quádruplo fabricadas em múltiplos do comprimento padrão de cerca de 12 m. Similarmente, uma ou ambas as juntas de tubo 10 poderiam estar em uma extremidade de uma haste de tubo compreendendo numerosas juntas de tubo 10 unidas pelas extremidades.

[0077] Cada junta de tubo 10 é revestida com um revestimento original isolante 14, por exemplo, um revestimento 5LPP, que termina aquém da extremidade voltada de cada junta de tubo 10 com um formato de extremidade chanfrado, como mostrado. A espessura dos revestimentos originais 14 é um pouco exagerada nesta vista esquemática por clareza.

[0078] Um espaço anular se encontra entre as extremidades chanfradas dos revestimentos originais 14 em torno da solda 12. As superfícies externas expostas das juntas de tubo 10 são revestidas com um revestimento de junta de campo isolante 16 que enche o espaço e corresponde substancialmente a espessura radial dos revestimentos originais adjacentes 14.

[0079] Nesta descrição, referências à direção radial são definidas com respeito ao eixo longitudinal central comum 18 das juntas de tubo adjacentes 10, que também é o centro de curvatura das juntas de tubo 10, os revestimentos 14, 16 e outros recursos tubulares ou parcialmente tubulares.

[0080] Conforme reconhecido na introdução, o revestimento de junta de campo 16 está apto para ser usado usando uma ferramenta de molde fixada em torno da junta de campo. A ferramenta de molde se estende de um revestimento original 14 para o outro revestimento original 14 e se sobrepõem. Isto define uma cavidade de molde que inclui um espaço anular entre os revestimentos 14 e que circunda a junta de campo. Um polímero líquido tal como PP é injetado ou de outro modo introduzido na cavidade de mole para endurecer na cavidade de molde antes que a ferramenta de molde seja removida para revestir outra junta de campo da tubulação. Ferramentas de molde adequadas para produzir um revestimento de junta de campo 16 são descritas em mais detalhe em nosso pedido de patente internacional acima mencionada publicada como WO 2012/004665.

[0081] Moldagem por injeção de termoplásticos é preferida na técnica anterior e para propósitos da invenção - especialmente quando combinada com os ensinamentos de WO 2012/004665, tal como injeção em cascata sequencial. No entanto, a invenção não é confinada a esta possibilidade. Por exemplo, moldagem de fundição de um revestimento de junta de campo de termocura tal como PU é também possível.

[0082] A figura 2 é um diagrama de fluxo que expressa o método da técnica anterior de produzir o revestimento de junta de campo da figura 1. A figura 2 ilustra este método no contexto de estações de trabalho sucessivas (abreviado aqui como ‘WS’), que podem ser espaçadas uma da outra pelo comprimento de uma junta de tubo 10 ao longo da linha de disparo de uma base de enrolamento ou de uma embarcação de colocação de tubo configurada para operações S-lay.

[0083] Para economizar tempo, operações diferentes ocorrem simultaneamente em juntas de campo sucessivas de uma tubulação nas várias estações de trabalho. A tubulação é avançada em maneira escalonada ao longo da linha de disparo de uma estação de trabalho para a seguinte logo que todas as operações tenham sido completadas nas estações de trabalho respectivas. Consequentemente, todas aquelas operações se encontra na trajetória crítica, significando que qualquer uma daquelas operações tem o potencial de atrasar a fabricação de tubulação inteira, processo de instalação e enrolamento e esta operação demora muito para completar.

[0084] A figura 2 abrevia a linha de disparo para focar nas operações que são mais relevantes para o revestimento de junta de campo. Assim, várias operações precedentes tais como chanfradura e alinhamento de juntas de tubo, preparação de solda, soldadura e NDT da solda, que são tipicamente realizados até seis estações de trabalho, são desenhadas juntas na figura 2 como ‘WS Prévias’.

[0085] Depois de NDT da solda, a junta de campo é movida para WS7. Lá, a preparação para revestimento de junta de campo é realizada protegendo as extremidades chanfradas dos revestimentos originais 14 e então jateando as superfícies externas expostas das juntas de tubo adjacentes 10.

[0086] A tubulação é então avançada para levar a junta de campo para WS8, onde as extremidades expostas das juntas de tubo adjacentes 10 são aquecidas, por exemplo, por aquecimento de indução, e uma camada de adesivo tal como epóxi ligado por fusão (FBE) é aplicada como um primer.

[0087] Quando a junta de campo é avançada para WS9, as extremidades chanfradas dos revestimentos originais 14 são aquecidas por aquecedores de infravermelho radiante para amaciá-las e o revestimento de junta de campo (FJC) é produzido a partir de PP moldado por injeção (IMPP).

[0088] Em WS10, uma camada de acabamento protetor opcional é aplicada em torno do revestimento de junta de campo por, por exemplo, pintura, sobremoldagem ou aplicação de uma fita ou luva.

[0089] Finalmente, pode ocorrer tempera em WS11 para resfriar e solidificar o revestimento de junta de campo rapidamente. A junta de campo então está pronta para etapas adicionais. Se a linha de disparo está em uma embarcação de colocação de tubo, aquelas etapas podem envolver o lançamento com as juntas de tubo adjacentes 10 no mar. Se a linha de disparo está em uma base de enrolamento, aquelas etapas podem envolver enrolar em uma bobina.

[0090] Seguindo agora para as técnicas de revestimento de junta de campo da invenção, é feita referência primeiramente às figuras 3a a 5 dos desenhos.

[0091] As figuras 3a e 3j ilustram a execução de algumas, mas não todas, das etapas do método da invenção. Numerais iguais são usados para partes iguais. Enquanto as etapas do método que não são ilustradas nas figuras 3a a 3j serão familiares para aqueles versados na técnica, contudo elas ao descritas resumidamente abaixo para facilidade de entendimento

[0092] As figuras 4 e 5 são diagramas de fluo que correspondem com a figura 2 mas mostram variantes do método da invenção exemplificado pelas figuras 3a a 3j. Naquelas variantes, as etapas do método são realizadas em alguma ordem como descrito com referência às figuras 3a a 3j, mas algumas daquelas etapas são realizadas em diferentes estações de trabalho, como será explicado.

[0093] A figura 3a mostra uma junta de campo 20 criada por uma solda circunferencial 12 entre juntas de tubo adjacentes 10 de uma tubulação. Como na figura 1, cada junta de tubo 10 é revestida com um revestimento original isolante 14, por exemplo, um revestimento 5LPP. Cada revestimento original 14 termina com uma chanfradura de borda em tronco de cone 22 onde o revestimento original 14 é cortado da extremidade soldada da junta de tubo associada 10. Isto deixa as superfícies externas expostas 24 das juntas de tubo adjacentes 10, prontas para a preparação por jateamento depois que NDT foi realizado na solda 12, e as chanfraduras de borda 22 foram adequadamente protegidas do processo de jateamento. Todos os aspectos acima mencionados são rotativamente simétricos em torno do eixo longitudinal central 18.

[0094] A figura 5 mostra que preparação, proteção de chanfradura e jateamento podem ser realizadas em WS7, como na técnica anterior reconhecida na figura 2. No entanto, a figura 4 mostra a alternativa de adiar o jateamento até WS8, se tal adiamento otimiza a trajetória crítica.

[0095] As figuras 4 e 5 mostram que as superfícies externas expostas 24 das juntas de tubo 10 são aquecidas em WS8, por exemplo por aquecimento de indução ou aquecimento de chama de gás, e uma camada de adesivo tal como epóxi ligado por fusão (FBE) é aplicada naquelas superfícies 24 como um primer. Opcionalmente, isto é seguido por aquecimento de infravermelho das chanfraduras de borda 22 em WS9. A seguir, uma ferramenta de molde 26 mostrada na figura 3b é montada em torno da junta de campo aquecida 20 a partir de partes de molde parcialmente tubulares 28. As partes de molde são presas juntas para manter a ferramenta de molde 26 em um engate de vedação com os revestimentos originais 14 das juntas de tubo 10 e resistir à pressão interna dentro de uma cavidade de molde 30, definida pela ferramenta de molde 26.

[0096] A figura 3b mostra que a ferramenta de molde 26 compreende um tubo de seção transversal em geral circular montado em torno da junta de campo da figura 3a. Neste exemplo, o tubo é dividido longitudinalmente em um diâmetro da seção transversal em duas metades 28 que vedam uma contra a outra e contra os revestimentos originais 14.

[0097] Parte terminais tubulares opostas 32 da ferramenta de molde 26 assentam na superfície externa dos revestimentos originais 14 e assim têm um diâmetro interno que corresponde substancialmente com o diâmetro externo dos revestimentos originais 14. Inversamente, uma parte central tubular 34 entre as partes terminais da ferramenta de molde 26 tem uma parede relativamente espessa e um diâmetro interno correspondentemente pequeno, que é menor que o diâmetro externo dos revestimentos originais 14. Os degraus de tronco de cone 36 em cada extremidade da parte central se estendem entre a parte central 34 e as partes terminais 32, com uma inclinação no eixo longitudinal que combina substancialmente com aquele das chanfraduras de borda 22.

[0098] O diâmetro interno da parte central 34 da ferramenta de molde 26 é ligeiramente maior que o diâmetro externo das superfícies expostas 24 das juntas de tubo 10. Isto espaça a parte central da ferramenta de molde 26 radialmente para fora das superfícies externas expostas 24 das juntas de tubo 10 para definir a cavidade de molde anular 30 que envolve aquelas superfícies externas 24. Os degraus em tronco de cone 36 são similarmente espaçados longitudinalmente para dentro a partir das chanfraduras de borda respectivas 22. Assim, a cavidade de molde 30 também se estende ao longo das chanfraduras de borda 22. O resultado é que a cavidade de molde 30 compreende espaços terminais em tronco de cone alargados se estendendo paralelo às chanfraduras de borda 22, em extremidades respectivas de um espaço tubular central que se estende paralelo às superfícies externas 24 das juntas de tubo 10.

[0099] A ferramenta de molde 26 carrega vedações internas 38 entre a parte central 34 e as partes terminais respectivas 32, nas extremidades radialmente externas dos degraus em tronco de cone 36. As vedações 38 envolvem as juntas de tubo 10 para definir as extremidades longitudinais e radiais da cavidade de molde 30. Neste exemplo, as vedações 38 vedam contra as chanfraduras de borda 22 dos revestimentos originais 14, perto da borda radialmente externa de cada chanfradura de borda 22. Assim, a cavidade de molde 30 se estende parcialmente ao longo das chanfraduras de borda 22, se estendendo radialmente para fora das superfícies externas expostas 24 das juntas de tubo 10, mas terminando radialmente para dentro das superfícies externas dos revestimentos originais 14.

[00100] A parede tubular da ferramenta de molde 26 é penetrada por uma ou mais portas 40 para injeção de um polímero líquido na cavidade de molde 30, neste exemplo PP fundido, suprido através das linhas de alimentação 42 sob pressão a partir de um reservatório de suprimento ou máquina 44.

[00101] A figura 3c mostra uma camada interna moldada por injeção 48 de um revestimento de junta de campo da invenção, imediatamente depois da remoção da ferramenta de molde 26 mostrada na figura 3b. Neste exemplo, a camada interna 48 é de PP sólido.

[00102] A camada interna corresponde com o formato e se estendem da cavidade de molde 30 e assim tem um formato de cintura conhecido na técnica como uma "ampulheta". Este termo está apto a descrever um formato que compreende uma cintura fina ou estreita 50, uma seção média ou segmento de união disposto entre cones de extremidade relativamente largas 52, todos sendo rotativamente simétricos em torno do eixo longitudinal central 18. O termo é particularmente apto onde os cones terminais 52 têm um afunilamento cuja inclinação corresponde com o formato de tronco de cone das chanfraduras de borda 22. Assim, os cones terminais mais largos 52 do formato de ampulheta se estendem parcialmente ao longo das chanfraduras de borda 22 enquanto a cintura estreita 50 do formato de ampulheta se estende ao longo das superfícies externas expostas 24 das juntas de tubo 10.

[00103] Movendo a seguir para as figuras 3d e 3e, estas mostram, esquematicamente, uma inserção de isolamento tubular 54 de acordo com a invenção sendo montada em torno da camada interna 48.

[00104] A inserção 54 é de preferência de material termicamente isolante substancialmente sólido tal como GSPP, PP sólido, vidro sintático PU (GSPU) ou PU sólido. Enquanto sólida e substancialmente rígida, a inserção 54 tem flexibilidade inerente suficiente para curvar com as juntas de tubo subjacentes 10 quando a tubulação se curva durante o enrolamento ou instalação e em uso.

[00105] A inserção 54 é fundida com a camada interna 48 sob pressão radialmente para dentro, opcionalmente com aplicação de calor na interface para fundir ou amolecer os materiais. Por exemplo, partes da inserção 54 poderiam ser pré-aquecidas antes da montagem em torno da camada interna 48.

[00106] A inserção 54 é exemplificada nas figuras 3d e 3e como sendo dividida longitudinalmente em um diâmetro de sua seção transversal em dois meio-invólucros 56 que podem contatar um ao outro ao longo das faces laterais mutuamente opostas 58. Cada meio- invólucro 56 é formatado para estender em torno da metade da circunferência da camada interna 48, de modo que os meio-invólucros 56 formam um cilindro oco ou tubo quando são colocados juntos em torno da camada interna 48. Assim, uma combinação de dois meio- invólucros adjacentes opostos 56 forma um tubo que envolve a camada interna 48 que, por sua vez, circunda a junta de campo 20 como mostrado na figura 3e. Outro exemplo de tal inserção é mostrado esquematicamente nas figuras 6 a 8, que serão descritas posteriormente.

[00107] A figura 3d mostra os meio-invólucros 56 sendo colocados juntos em torno da junta de campo 20 em alinhamento longitudinal com o espaço anular entre as chanfraduras de borda opostas 22. Um dos meio-invólucros 56, que é a mais superior nos desenhos, é desenhado em seção longitudinal para mostrar o formato interno dos meio- invólucros 56. Inversamente, a figura 3d mostra somente o lado externo do outro meio-invólucro 56.

[00108] Na figura 3e, os meio-invólucros 56 foram colocados juntos em torno da junta de campo 20 para se juntarem ao longo de suas faces laterais opostas 58 e, portanto, para formar a inserção tubular 54. A inserção 54 liga o restante do espaço entre as chanfraduras de borda opostas 22. Deve haver contato íntimo entre o lado radialmente interno da inserção 54 e o lado radialmente externo da camada interna 48. O lado radialmente interno da inserção 54, portanto é formatado como o lado interno da ferramenta de molde 26 de modo a combinar o lado radialmente externo da camada interna 48 que foi criada pela ferramenta de molde.

[00109] Especificamente, a geometria da inserção 54 encaixa em um volume tubular no formato de um cilindro oco com paredes grossas. A inserção 54 tem uma face radialmente externa 60 cujo diâmetro externo é de preferência ligeiramente menor que, ou substancialmente igual ao diâmetro externo dos revestimentos originais 14. No exemplo mostrado, a face externa 60 da inserção 54 se encontra radialmente dentro da extremidade radial da camada interna 48, como definido pelos cones terminais 52 da camada interna 48 que se projetam longitudinal e radialmente a partir das extremidades respectivas da inserção 54, como mostrado na figura 3e.

[00110] A inserção 54 também uma face radialmente interna 62 cujo diâmetro interno é substancialmente igual a, ou ligeiramente menor que, o diâmetro externo da camada interna 48. Extremidades opostas 64 da inserção 54 têm um perfil côncavo em tronco de cone oco para corresponder com o contorno convexo oposto dos cones terminais 52 da camada interna em formato de ampulheta 48 que se sobrepõem as chanfraduras de borda 22 dos revestimentos originais 14.

[00111] As figuras 3d e 3e mostram os dois meio-invólucros 56 da inserção 54 sendo forçados juntos por pressão radialmente para dentro. Neste exemplo, esta pressão é exercida por um aparelho de sujeição 66 compreendendo atuadores hidráulicos ou pneumáticos de atuação dupla 68 apoiados em mordentes alternados radialmente móveis diametralmente opostos 70. Estender os atuadores 68 em um curso de montagem como mostrado na figura 3e move os mordentes 70 um para o outro e, portanto, força juntos os dois meio-invólucros 56 da inserção 54 entre os mordentes 70. Neste aspecto, a figura 4 mostra a aplicação dos meio-invólucros 56 como a operação final em WS9 enquanto a figura 5 mostra a aplicação dos meio-invólucros 56 como a primeira operação em WS10.

[00112] Quando os atuadores 68 retraem um curso de retorno, eles puxam os mordentes para longe da inserção montada 54, permitindo que a inserção 54 subsequentemente seja carregada à jusante pelo progresso escalonado da tubulação ao longo da linha de disparo. Os mordentes 70 são então carregados com meio-invólucros novos 56 prontos para o curso de montagem começar novamente, ao montar uma inserção adicional 54 em torno da junta de campo seguinte 20 na direção à montante. Assim, a inserção seguinte 54 pode ser montada na mesma estação de trabalho de meio-invólucros adicionais 56 à montante da junta de campo 20 que carrega a inserção precedente 54.

[00113] De preferência, ao montar e aplicar a inserção 54 como mostrado nas figuras 3d e 3e, a camada interna 48 de PP permanece acima de uma temperatura de amolecimento na qual a aplicação de pressão externa na camada interna 48 pode fazer o PP fluir plasticamente. A temperatura ótima é uma na qual a camada interna 48 foi resfriada para obter rigidez ou viscosidade autossustentável, mas permanece suscetível a deformação plástica sob pressão radialmente interna aplicada por meio da inserção 54. Uma faixa de temperatura exemplar neste aspecto está entre 25°C e 145°C. Ist o pode ser obtido removendo a ferramenta de molde 26 antes que a camada interna 48 seja refrigerada completamente e então forçando imediatamente juntos os meio-invólucros 56 da inserção 54 em torno da camada interna ainda quente 48. Neste aspecto, a figura 4 mostra que os meio-invólucros 56da inserção 54 podem ser aplicadas quando a junta de campo 20 está em WS9, imediatamente depois de moldagem IMPP da camada interna em formato de ampulheta 48. No entanto, a figura 5 mostra que os meio- invólucros 56 da inserção 54 poderia em vez disto ser aplicados depois de avançar a junta de campo 20 para WS10.

[00114] Se necessário, e se a análise de trajetória crítica permite, a camada interna 48 pode ser reaquecida antes de aplicar os meio- invólucros 56 da inserção 54, por exemplo, usando um aquecedor de infravermelho circundando a junta de campo 20.

[00115] A consequência de pressionar os meio-invólucros 56 da inserção 54 em uma camada interna ainda mole 48 é mostrada na sequência de vistas em detalhe aumentadas nas figuras 3f a 3h. A figura 3f mostra um dos meio-invólucros 56 assentado frouxamente contra a camada interna 48. A figura 3g mostra um meio-invólucro 56 agora pressionado por um dos mordentes 70 contra a camada interna 48, que neste estágio ainda não é deformado por pressão interna exercida através do meio-invólucro 56. A figura 3h mostra o meio-invólucro 56 pressionado ainda pelo mordente 70 na camada interna 48, que fluiu sob a pressão interna resultante para deformar plasticamente em torno do material mais rígido do meio-invólucro 56.

[00116] Como a figura 3h mostra, o resultado é que a superfície externa de contato da camada interna 48 conforma com o formato interno do meio-invólucro 56. O fluxo resultante de PP reduz ligeiramente a espessura da camada interna 48 entre a extremidade 64 do meio-invólucro 56 e a chanfradura de borda oposta 22 e entre a parede tubular central do meio-invólucro 56 e as superfícies expostas 24 das juntas de tubo 10. PP da camada interna 48 deslocada pelo movimento interno continuado do meio-invólucro 56 flui em torno do meio-invólucro 56, que, portanto, pode ressaltar ou se tornar parcialmente embutido na camada interna 48. Isto cria um encaixe íntimo entre o meio-invólucro 56 e a camada interna 48, aperfeiçoando a adesão e engate mecânico entre eles. O fechamento do encaixe reduz a possibilidade de rachaduras se desenvolvendo em interfaces entre o meio-invólucro 56 e a camada interna 48 quando a tubulação se curva em uso ou durante a instalação, enrolamento ou retificação.

[00117] Retornando às figuras 3d e 3e, estes desenhos mostram uma maneira em que as seções parcialmente tubulares de uma inserção 54 tal como meio-invólucros 56 podem ser unidos um no outro para mantê-los juntos em torno de uma junta de campo 20. Neste exemplo de fixadores dispostos nos meio-invólucros 56, pinos e farpas 72 se projetando tangencialmente de uma face lateral 58 de um primeiro meio- invólucro 56 são recebidos em furos se estendendo tangencialmente respectivos 74 em uma face lateral oposta 58 de um segundo meio- invólucro 56. Fixadores similares podem ser distribuídos ao longo do comprimento da inserção 54 e em ambos os lados da inserção 54.

[00118] Especificamente, neste exemplo, cada face lateral 58 de um meio-invólucro 56 tem um conjunto de farpas longitudinalmente espaçadas 72 que se projetam ortogonalmente desta face lateral 58 em posições para alinhar com furos correspondentemente espaçados 74 em uma face lateral oposta do outro meio-invólucro 56. As farpas 72 se alternam com os furos 74 que são posicionados para alinhar com farpas correspondentemente espaçadas 72 na face lateral oposta 58. A disposição das farpas 72 e os furos 74 é tal que quando dois meio- invólucros 56 são alinhados face a face para montagem formar a inserção 54, as farpas 72 de cada meio-invólucro 56 se alinham com os furos 74 do outro meio-invólucro 56. As extremidades distais das farpas 72 em cada face lateral 58 de um meio-invólucro 56 se localizam inicialmente nos furos 74 nas faces laterais de contrapartida 58 do meio- invólucro oposto 56. A pressão radialmente para dentro então força os meio-invólucros 56 juntos, quando as farpas 72 são impelidas mais fundo nos furos 74. As farpas 72 assim engatam com os furos opostos 74 quando os meio-invólucros 56 são pressionados juntos em torno da junta de campo 20 pelos mordentes 70.

[00119] Assim, a inserção 54 está apta a ser montada em um processo simples fornecendo velocidade, resistência à sujeição e segurança, os meio-invólucros 56 são colocados juntos como duas metades de lados opostos da junta de campo 20 e são montados de modo robusto em uma operação de encaixe de pressão simples com resultados previsíveis e facilmente verificáveis. Se desejado, o processo poderia ser amplamente automático.

[00120] Ligeira resiliência dos meio-invólucros 56 ajuda a assegurar um encaixe justo em torno da camada interna 48. A resiliência de meio- invólucros 56 também aplica uma força de sujeição contínua para as juntas de tubo 10 por meio da camada interna 48. Esta força de sujeição ajuda a evitar o movimento da inserção 54 com respeito à junta de campo 20, se axialmente ao longo das juntas de tubo 10 ou circunferencialmente em torno das juntas de tubo 10.

[00121] Seguindo agora para a figura 3i, isto mostra uma segunda ferramenta de molde 76 montada em torno a junta de campo 20, onde a inserção 54 foi previamente montada em torno do revestimento interno 48 que sobrepõe as juntas de tubo 10. O propósito da segunda ferramenta de molde 76 é sobremoldar uma camada externa 78 como visto na figura 3j.

[00122] As figuras 4 e 5 mostram que sobremoldagem da camada externa 78 está apta a ser realizada em WS10 antes da tempera em WS11, se necessário. Opcionalmente, a superfície externa da inserção 54 e as partes expostas da camada interna 48 e as chanfraduras de borda 22 são aquecidas, por exemplo, por aquecimento de infravermelho, antes da sobremoldagem da camada externa 78 ocorrer.

[00123] Novamente, a segunda ferramenta de moldagem 76 compreende um tubo de seção transversal em geral circular de partes de molda parcialmente tubulares que são presas juntas. Por exemplo, como antes, o tubo é adequadamente dividido longitudinalmente em um diâmetro da seção transversal em duas metades 80. A força de sujeição entre aquelas metades 80 mantém a segunda ferramenta de molde 76 em engate de vedação com os revestimentos originais 14 das juntas de tubo 10 e resiste à pressão interna dentro de uma cavidade de molde 82 definida pela segunda ferramenta de molde 76.

[00124] Partes terminais tubulares opostas 84 da segunda ferramenta de molde 76 assentam na superfície externa dos revestimentos originais 14 e assim têm um diâmetro interno que corresponde substancialmente com o diâmetro externo dos revestimentos originais 14. Inversamente, uma parte central tubular 86 entre as partes terminais da segunda ferramenta de molde 76 tem uma parede relativamente fina e um diâmetro interno correspondentemente maior que excede o diâmetro externo dos revestimentos originais 14. Isto permite a contração da camada externa 78 depois de sobremoldagem.

[00125] A parte central 86 da segunda ferramenta de molde 76 é espaçada radialmente para fora da superfície externa 88 da inserção 54 para definir a cavidade de molde anular 82 envolvendo esta superfície externa. A cavidade de molde 82 também se estende sobre os cones terminais expostos 52 da camada interna 48 e as chanfraduras de borda 22 e sobrepõe ligeiramente a superfície externa dos revestimentos originais 14. A segunda ferramenta de molde 76 carrega vedações internas 90 que envolvem as juntas de tubo 10 e vedam contra a superfície externa dos revestimentos originais 14 para definir as extremidades longitudinais da cavidade de molde 82.

[00126] Novamente, a parede tubular da segunda ferramenta de molde 76 é penetrada por uma ou mais portas 92 para injeção de um polímero líquido na cavidade de molde 82, neste exemplo PP fundido, suprido através de linhas de alimentação 94 sob pressão partir de um reservatório de suprimento ou máquina 96.

[00127] A figura 3j mostra a camada externa moldada por injeção 78 de um revestimento de junta de campo da invenção, imediatamente depois da remoção da segunda ferramenta de molde 76 mostrada na figura 3i. Neste exemplo, a camada externa 78 é de PP sólido. A camada externa 78 corresponde com o formato e extensão da cavidade de molde 82 definida pela segunda ferramenta de molde 76. A camada externa 78 pode assumir um formato de cintura, ligeiramente estreitado na medida em que o PP contra quando resfria.

[00128] Voltando a seguir para as figuras 6 a 8, estes desenhos mostram possíveis configurações de uma inserção 96 formada de partes parcialmente tubulares tais como dois meio-invólucros 98.

[00129] A figura 6 é uma vista em detalhe que mostra um dos meio- invólucros 98 em isolamento. A espessura de parede do meio-invólucro 98 é exagerada aqui para mostrar fixações e formações de interligações que são fornecidas em suas faces laterais 100. Na montagem a inserção de dois meio-invólucros 98, que são de preferência idênticos, as faces laterais 100 do meio-invólucro 98 mostrado na figura 6 cooperará cm faces laterais opostas 100 do outro meio-invólucro 98 da inserção 96. As fixações e formações de interligações das faces laterais 100 do meio- invólucro 98 são, portanto espelhadas com respeito a um plano que contém aquelas faces laterais 100.

[00130] Uma das faces laterais 100, mostrada à esquerda na figura 6, compreende uma fileira se estendendo longitudinalmente interna de pinos ou ressaltos se projetando tangencialmente 102 e uma fileira se estendendo longitudinalmente externa de furos se estendendo tangencialmente 104. Uma ranhura se estendendo longitudinalmente 106 se encontra entre estas fileiras. A outra das faces laterais 100, mostrada à direita na figura 6, tem uma disposição espelhada que compreende uma fileira se estendendo longitudinalmente externa de ressaltos 102 e uma fileira se estendendo longitudinalmente interna de furos 104. Uma nervura se estendendo longitudinalmente 108 se encontra entre aquelas fileiras.

[00131] Como apreciado melhor na vista detalhada em seção da figura 7, os ressaltos 102 são formatados, espaçados, posicionados e dimensionados para engatar com os furos 104 de outro meio-invólucro idêntico 98 e vice-versa. Similarmente, a nervura 108 é formatada, posicionada e dimensionada para encaixar na ranhura 106 de outro meio-invólucro idêntico 98 e vice-versa. Assim, os ressaltos 102 e os furos 104 servem como fiações e a nervura mutuamente complementar 108 e a ranhura 106 servem como formações de interligações opcionais que localizam os meio-invólucros 98 com respeito um ao outro na montagem da inserção 96.

[00132] Uma extremidade da inserção resultante 96 é mostrada esquematicamente na figura 8 dos desenhos, que mostra os meio- invólucros 98 em contato ao longo de suas faces laterais mutuamente opostas 100. A figura 8 também mostra o perfil côncavo em tronco de cone oco na extremidade da inserção 96, que corresponde com o contorno convexo oposto dos cones terminais 52 da camada interna 48.

[00133] A figura 9 mostra uma abordagem alternativa para formar a camada interna 48. Aqui, uma camada interna em formato de ampulheta 48 está sendo formada a partir da sobreposição de bobinas de fita enrolada de modo helicoidal 110 envolvida em torno de chanfraduras de borda 22 e as superfícies expostas 24 das juntas de tubo 10. Uma abordagem similar pode ser usada para as operações de acabamento que podem ser realizadas em WS10 nas figuras 4 e 5.

[00134] A figura 10 mostra, esquematicamente, uma abordagem alternativa para formar a camada externa 78. Novamente, uma abordagem similar pode ser usada para as operações de acabamento que podem ser realizadas em WS10 nas figuras 4 e 5. Na figura 10, um aparelho de revestimento de envoltório lateral 112 compreende uma cabeça de robô 114 acionada por motores 116 ao longo de trilhos circunferenciais 118 que são presos nas superfícies externas dos revestimentos originais 14.

[00135] Quando se move em torno da junta de campo ao longo dos trilhos 118, a cabeça de robô 114 extrusa e envolve uma película de polímero fundido 120 em torno da inserção 54 para formar a camada externa 78. A camada externa 78 é mostrada aqui somente parcialmente formada porque a cabeça de robô 114 ainda tem que completar um circuito inteiro da junta de campo.

[00136] A película 120 cobre a inserção 54 e sobrepõe os cones terminais 52 da camada interna 48 e as chanfraduras de borda 22 dos revestimentos originais 14 para ligar nas superfícies externas dos revestimentos originais 14. O método e aparelho são descritos completamente em WO 2008/132279.

[00137] As figuras 11a a 11c mostram uma configuração alternativa para uma camada interna em formato de ampulheta 48, se esta camada é moldada de acordo com as figuras 3a a 3c ou formada de fita de acordo com a figura 9. Aqui, a camada interna 48 não termina longitudinalmente parcialmente ao longo das chanfraduras de borda 22, mas em vez disto sobrepõe as chanfraduras de borda 22, assim se estendendo em e sobrepondo as superfícies externas dos revestimentos originais 14. De outro modo, a figura 11a corresponde com a figura 3c, mostrando a junta de campo 20 circundada pela camada interna 48, antes da inserção 54 é colocada em torno da camada interna. A figura 11b corresponde com a figura 3d mas omite o aparelho de sujeição, e mostra os meio-invólucros 56 da inserção 54 sendo montados em torno da junta de campo 20. A figura 11c corresponde com a figura 3i, e mostra uma segunda ferramenta de molde 76 posicionada em torno da montagem da junta de campo 20 e a inserção 54, pronta para sobremoldar uma camada externa 78.

[00138] Será notado a partir da figura 11c que a cavidade de molde 82 abrange os cones terminais 54 da camada interna 48 que sobrepõe as superfícies externas dos revestimentos originais 14. Assim, a camada externa 78 se estenderá longitudinalmente fora da camada interna 48 neste exemplo. No entanto, seria possível para a disposição em vez de ser invertida de modo que a camada externa 78 termina longitudinalmente para dentro dos cones terminais sobrepostos 52 da camada interna 54.

[00139] As figuras 12 e 13 mostram algumas abordagens alternativas para manter juntas as partes parcialmente tubulares de uma inserção 54, novamente exemplificada aqui como meio-invólucros 56. A figura 12 mostra fixações alternativas compreendendo uma chave ou engate 122 que, por engate resiliente, uma ação excessiva ou um encaixe de pressão, engata os meio-invólucros 56 e une a junta entre eles. Na figura 13, tiras de tração ou bandas 124 se estendem circunferencialmente em torno dos meio-invólucros 56 e são apertadas para puxar os meio-invólucros 56 juntos.

[00140] As figuras 14 a 21 mostram várias opções para disposições relativas da camada interna 48, a inserção 54 e a camada externa 78 com respeito à chanfradura de borda 22 e a superfície externa do revestimento original adjacente 14. Por clareza, a camada interna 48 não é mostrada nestes desenhos como sendo deformada por pressão radialmente para dentro exercida por meio da inserção 54, como mostrado nas figuras 3f a 3h.

[00141] As figuras 14 a 17 têm alguns aspectos em comum. Em particular o cone terminal alargado 52 da camada interna em formato de ampulheta 48 se estende somente parcialmente ao longo da chanfradura de borda 22. Assim, o cone terminal 52 se estende radialmente para fora com relação à superfície externa exposta 24 da junta de tubo subjacente 10, mas termina radialmente para dentro com relação à superfície externa 24 do revestimento original 14. Também, a camada eterna 78 se estende longitudinalmente além da chanfradura de borda 22 para sobrepor na superfície eterna do revestimento original 14.

[00142] As figuras 14 e 15 têm um aspecto adicional em comum, que é que a extremidade em tronco de cone 64 da inserção 54 corresponde substancialmente com a inclinação de, e assenta firmemente contra, o cone terminal 52 da camada interna 48 que, por sua vez, assenta contra a chanfradura de borda 22.

[00143] Na figura 14, o lado radialmente externo 88 da inserção 54 se encontra radialmente para dentro com respeito à borda radialmente externa do cone terminal 52 da camada interna 48. Assim, a extremidade da inserção 54 se estende somente parcialmente ao longo do cone terminal 52. Esta disposição é normalmente preferida porque reduz o número e comprimento das superfícies de interface entre a camada interna 48, a inserção 54, a camada externa 78, a chanfradura de borda 22 e a superfície externa do revestimento original 14.

[00144] Em contraste, a figura 15 mostra o lado radialmente externo 88 da inserção 54 que se encontra radialmente para fora com respeito à borda radialmente externa do cone terminal 52 da camada interna 54. Neste exemplo, o lado radialmente externo 88 da inserção 54 opcionalmente se encontra substancialmente no mesmo raio que a superfície externa do revestimento original 14. Também, a extremidade 64 da inserção 54 se estende completamente ao longo do cone terminal 52 da camada interna 48. Isto deixa a parte de sobreposição radial da inserção 54 que se estende radialmente além do cone terminal 52 e que é espaçada longitudinalmente da chanfradura de borda 22.

[00145] Opcionalmente, a parte de sobreposição radial da inserção 54 pode ser chanfrada, como mostrado na figura 15. Este chanfro 126 promove o fluxo do material da camada externa 78, durante sobremoldagem, no espaço raso 128 entre a inserção 54 e a chanfradura de borda 22, cujo espaço 128 está disposto radialmente para fora do cone terminal 52 da camada interna 48.

[00146] As figuras 16 e 17 têm um aspecto diferente em comum, que é que a extremidade da inserção 54 é espaçada do cone terminal 52 da camada interna 48. Isto deixa um espaço profundo 130 entre a extremidade 64 da inserção 54 e o cone terminal 52, o material da camada externa 48 flui para encher o espaço 130 durante a sobremoldagem.

[00147] Onde existe um espaço 130 entre elas, a inclinação da extremidade 64 da inserção 54 não tem que combinar com a inclinação do cone terminal 52 da camada interna 48. Nos exemplos mostrados, a extremidade 64 da inserção 54 se separado cone terminal 52 na direção radialmente para fora. Este afunilamento radialmente para dentro resultante do espaço facilita o fluxo de entrada do material da camada externa 78 no espaço 130 durante a sobremoldagem. De fato, a inclinação da extremidade 64 da inserção 54 poderia ser revertida para se voltar para longe do cone terminal 52, maximizando a facilidade de fluxo de entrada do material da camada externa.

[00148] O espaço 130 entre a extremidade 64 da inserção 54 e o cone terminal 52 da camada interna 48 pode se estender radialmente para dentro para qualquer profundidade. Nestes exemplos, o espaço 130 é profundo o suficiente par expor parte da parte tubular central 50 da camada interna 48.

[00149] Nas figuras 18 e 19, o cone terminal 52 da camada interna 48 se estende ao longo do comprimento total da chanfradura de borda 22 e sobrepõe na superfície externa do revestimento original 14. Assim, o cone terminal 52 se estende longitudinalmente além da chanfradura de borda 22. A camada externa 78 cobre, e se estende longitudinalmente além, a parte de sobreposição do cone terminal 52 para unir a superfície externa do revestimento original 14 em uma posição longitudinalmente frado cone terminal 52. Opcionalmente, como também mostrado, o lado radialmente externo 88 da inserção 54 se encontra substancialmente no mesmo raio que a superfície externa do revestimento original 14.

[00150] Em ambos os exemplos mostrados nas figuras 18 e 19, o cone terminal 52 se estende radialmente apara fora além da superfície externa 88 da inserção 54. Enquanto em princípio seria possível ter uma disposição oposta na qual a superfície externa 88 da inserção 54 se estende radialmente para fora além do cone terminal 52, na prática a camada externa sobreposta 78 poderia se projetar muito radialmente, neste caso.

[00151] A figura 18 mostra a extremidade em tronco de cone 64 da inserção 54 combinando substancialmente a inclinação de, e assentando firmemente contra, o cone terminal 52 da camada interna 48, como nas figuras 14 e 15. Em contraste, como as figuras 16 e 17, a figura 19 mostra a extremidade 64 da inserção 54 espaçada do cone terminal 52 para deixar um espaço profundo 130 entre a extremidade da inserção 54 e o cone terminal 52, no qual o material da camada externa 78 flui durante a sobremoldagem. Novamente, este espaço 130 é mostrado aqui como se estendendo radialmente para dentro na medida em que expõe parte da arte tubular central 50 da camada interna 48. Similarmente, a inclinação da extremidade 64 da inserção 54 pode diferir da inclinação do cone terminal 52, resultando em um espaço 130 que afunila radialmente para dentro como mostrado, e a inclinação da extremidade 64 da inserção 54 poderia ser invertida para se voltar para longe do cone terminal 52.

[00152] Um chanfro 126 como aquele mostrado na figura 15 poderia ser aplicado a qualquer uma das inserções 54, mostradas nas figuras 16, 17 e 18, para o mesmo propósito de facilitar o fluxo do material da camada externa 78 para dentro dos espaços 130 daquelas modalidades.

[00153] As figuras 20 e 21 mostram variantes possíveis adicionais da invenção em mais detalhes que as figuras 14 a 19. Nestes desenhos, o revestimento original 5LPP 14 é mostrado em camadas, compreendendo: uma camada de primer FBE 132 sobre a junta de tubo 10; uma camada de revestimento interno 134 que compreende uma camada fina de PP ligado ao primer e uma camada mais espessa de PP extrusado aplicada sobre a camada ligada mais fina; uma camada de revestimento intermediária 136 de PP modificado por isolamento térmico, aqui exemplificado por GSPP ou um espuma; e uma camada de revestimento externo 138 de PP extrusado. Neste exemplo, opcionalmente, a chanfradura de borda 22 é escalonada de modo que a camada de revestimento interno 134 se projeta longitudinalmente no espaço anular que acomoda a inserção 54. Isto assegura uma estanqueidade melhor. Opcionalmente, como também mostrado nas figuras 20 e 21, o lado radialmente externo 88 da inserção 54 assenta substancialmente no mesmo raio que a superfície externa do revestimento original 14.

[00154] Na variante da figura 20, a camada de revestimento externo 138 tem uma face chanfrada em alinhamento com a face chanfrada da camada de revestimento intermediária 136. Inversamente, a chanfradura de borda 22 na variante da figura 21 é ainda escalonada, em que a camada de revestimento externo 138 é cortada, com uma chanfradura, da face chanfrada da camada de revestimento intermediário 136.

[00155] Na figura 20, o cone terminal 52 da camada interna 48 se estende ao longo do comprimento inteiro da chanfradura de borda 22 e se sobrepõe à superfície externa do revestimento original 14. Assim, o cone terminal 52 se estende longitudinalmente além da chanfradura de borda 22 na superfície externa do revestimento original 14. Isto é similar à disposição mostrada nas figuras 18 e 19. No entanto, diferente da disposição mostrada nas figuras 18 e 19, a camada externa 78 não cobre ou se estende longitudinalmente para fora além da parte de sobreposição do cone terminal 52. Em vez disto, esta disposição é invertida de modo que a camada externa 78 termina contra o lado longitudinalmente para dentro do cone terminal 52. Vantajosamente para a espessura total do revestimento de junta de campo, isto permite que a camada externa 78 seja mantida nivelada com, ou mesmo ser mantida radialmente dentro de, a extremidade radial do cone terminal 52.

[00156] A disposição mostrada na figura 21 obtém uma redução similarmente benéfica da espessura total do revestimento de junta de campo rebaixando uma parte de sobreposição do cone terminal 52 no espaço criado pelo corte da camada de revestimento externa 138. A camada externa 78 pode agora cobrir e se estender longitudinalmente além da parte de sobreposição do cone terminal 52 sem adicionar à espessura do revestimento de junta de campo.

[00157] Em geral, pode ser preferido que a camada externa 78 se sobreponha além das chanfraduras de borda 22, por exemplo, na superfície externa do revestimento original 14. Isto porque uma sobreposição típica de 50 mm a 75 mm permite uma grande tolerância no comprimento axial do espaço entre as chanfraduras de borda 22 que acomoda a inserção 54.

[00158] Voltando finalmente às figuras 22a e 22b, estes desenhos mostram como uma inserção 140 pode ser adaptada para aumentar a flexibilidade longitudinal. Esta adaptação permite que a inserção 140 se curve mais facilmente ao longo de seu comprimento quando as juntas de tubo subjacentes 10 se curvam. Enquanto mostrado no contexto da disposição das camadas interna e externa 48, 78, como mostrado na figura 19, uma inserção similar 140 poderia é claro ser usada em qualquer uma das modalidades precedentes.

[00159] A inserção 140, mostrada nas figuras 22a e 22b, compreende uma série longitudinal de segmentos 142 conectados por juntas ou ligações 144, de modo que os segmentos 142 se alternam com as ligações 144 ao longo do comprimento da inserção 140. Amplamente, os segmentos 142 e as ligações 144 da inserção 140 juntos se comportam como uma coluna vertebral ou espinha dorsal, em que os segmentos são semelhantes às vértebras e as ligações são semelhantes aos discos vertebrais intercalados entre as vértebras.

[00160] No exemplo mostrado nas figuras 22a e 22b, os segmentos 142 e as ligações 144 são discos anulares ou aros que envolvem as juntas de tubo 10 e que são integrais um com o outro para formar uma inserção de uma peça 140. Ambos os lados de cada segmento 142 são planos e se encontram em planos paralelos que são ortogonais ao eixo longitudinal central das juntas de tubo 10. As dimensões e números de segmentos 142 e ligações 144 podem ser escolhidos para se adequar ao material usado para a inserção 140, às exigências de desempenho do revestimento de junta de campo e tensões esperadas, que determinam a exigência para resiliência na junta de campo e seu revestimento.

[00161] Os segmentos 142 e ligações 144 são nivelados em seus lados radialmente internos onde a face radialmente interna da inserção 140 assenta contra as juntas de tubo subjacentes 10. No entanto, as ligações 144 são substancialmente mais rasas na direção radial que os segmentos 142, definindo assim uma seção longitudinal acastelada na face radialmente externa da inserção 140. Os espaços resultantes 146 entre os segmentos adjacentes 142 permitem folga para deslocamento angular relativo entre os segmentos 142 quando a tubulação e, portanto, a inserção 140 se curva ao longo de seu comprimento.

[00162] Por meio de exemplo, cada segmento 12 pode ter cerca de 30 mm de largura longitudinalmente e cerca de 30 mm de altura radialmente, sobre um tubo de núcleo radialmente para dentro 148 que tem cerca de 30 mm de espessura radialmente. Assim, a inserção 142 tem uma espessura radial de cerca de 60 mm sobre a camada interna em formato de ampulheta 48. Neste exemplo, os espaços 146 entre dois segmentos sucessivos 142 podem ter cerca de 15 mm de largura longitudinalmente é cerca de 30 mm de profundidade radialmente.

[00163] Quando uma camada externa 78 é sobremoldada por fundição ou injeção em torno da inserção 140, o material da camada externa 78 flui para dentro e enche os espaços 146 entre os segmentos 142, como mostrado na figura 22b. O material da camada externa 78 e suficientemente flexível para acomodar o deslocamento angular entre os segmentos 142 quando a inserção 140 se curva.

[00164] Os segmentos 142 da inserção 140 são de preferência de um material termicamente isolante substancialmente solido tal como GSPP. As ligações 144 podem ser feitos flexíveis com relação aos segmentos 142 de várias maneiras. A disposição unida, segmentada da inserção 140 confere flexibilidade na inserção 140 para curvar ao longo de seu comprimento em resposta à curvatura correspondente da tubulação. A disposição da inserção 140 em curvar desta maneira reduz a tensão em um revestimento de junta de campo que incorpora a inserção 140. Isto reduz a iniciação e propagação de rachaduras em e entre as camadas 48, 78 e a inserção 140 do revestimento de junta de campo e entre aquelas camadas 48, 78, a inserção 140 e os revestimentos originais adjacentes 14.

[00165] As ligações 144 podem ser do mesmo material que os segmentos 142, como mostrado nas figuras 22a e 22b, ou pode ser de um material diferente. As ligações 144 poderiam ser intrinsecamente flexíveis tanto em virtude de seu material quanto sua estrutura, formato de seção transversal ou dimensão. Neste exemplo, as ligações 144 e segmentos 142 são todos integrais, um com o outro, em uma inserção de uma peça 140, que poderia ser usinada em seu formato final a partir de um bloco moldado ou fundido ou moldado diretamente neste formato final. Onde são do mesmo material que os segmentos 142, as ligações 144 podem ser integrais com os segmentos 142, como mostrado, sendo relativamente rasas ou finas na direção radial para conferir flexibilidade relativa maior nas ligações 144. Assim, as ligações 144 mostradas nas figuras 22a e 22b são telas relativamente finas que unem s espaços 146 para conectar segmentos adjacentes 142.

[00166] A inserção 140 pode se curvar sem afetar significantemente sua capacidade de isolar a tubulação. Neste aspecto, será notado que os segmentos isolantes 142 se estendem para substancialmente o mesmo raio que a espessura do revestimento original 14. Também, os segmentos 142 são capazes de suportar as forças compressivas radialmente para dentro experimentadas pela tubulação durante o enrolamento e instalação e sob pressão hidrostática em uso.

[00167] Se de um material diferente para os segmentos 142, as ligações 144 podem ser de um material mais flexível que s segmentos 142. Neste caso, as ligações 144 não precisam ser mais rasas ou mais finas na direção radial que os segmentos 142, embora pudessem ser. De fato, as ligações 144 podem ser tão grosas na direção radial que os segmentos 142. Por exemplo, as ligações 144 poderiam ser de uma borracha resiliente ou material do tipo gel que ode ser intercalado entre os segmentos 142 ou moldadas entre os segmentos 142.

[00168] A inserção poderia em vez disto se uma montagem de elementos compreendendo vários segmentos e várias ligações. Tais elementos podem ou não ser do mesmo material. Cada ligação poderia compreender duas ou mais partes substancialmente rígidas que são articuladas, unidas ou articuladas para conferir flexibilidade na ligação como um todo.

[00169] A camada externa poderia ser substituída com moldagens de enchimento isolante de um material isolante flexível que são formatadas para encher os espaços entre os segmentos de uma inserção. As moldagens de enchimento poderiam ser moldadas separadamente de e montadas com a inserção ou podem ser moldados in situ em torno e entre os segmentos da inserção, colocando a inserção em um molde secundário para sobremoldar com o material de enchimento como descrito acima.

[00170] Muitas outras variações são possíveis dentro do conceito da invenção. Por exemplo, a tubulação pode ser mantida estacionária de modo intermitente ou se mover continuamente ao longo da linha de disparo durante a montagem da inserção dos meio-invólucros. Assim, o aparelho de sujeição mostrado esquematicamente nas figuras 3d e 3e pode assumir outras formas para permitir o movimento contínuo da tubulação. Por exemplo, os mordentes podem ser suportados por um carrinho alternando longitudinalmente que permite que os meio- invólucros sejam engatados enquanto a tubulação está se movendo ao longo da linha de disparo. Assim, durante um curso de engate dos mordentes, o carrinho pode se mover longitudinalmente a partir de uma posição inicial na direção de movimento da tubulação quando os mordentes também se juntam para montar a inserção. Uma vez que os meio-invólucros estão completamente engatados no fim do percurso de engate, os mordentes se separam para livrar a inserção e o carrinho se move de volta para a posição inicial contra a direção de movimento da tubulação, durante um curso de retorno dos mordentes.

[00171] As farpas e os furos em parte cooperantes que formam uma inserção podem ter vaias configurações ou podem ser substituídos por outras fixações. Por exemplo, uma farpa pode ser substituída por um ressalto cm uma cabeça aumentada que encaixa por pressão de modo resiliente em um recesso rebaixado em um furo oposto quando os meio- invólucros são pressionados juntos. Alternativamente, as partes cooperantes de uma inserção podem compreender formações de catraca complementares.

[00172] Os meio-invólucros ou outras seções parcialmente tubulares de uma inserção podem ser pressionados radialmente para dentro em contato com a camada interna por um elemento de pressão diferente de um mordente, por um aparelho de tensionamento compreendendo alças de catraca, por um dispositivo de calibração de torque ou por uma pressão de fluido externa para promover a fixação da inserção na camada interna. Uma vez montado, as seções parcialmente tubulares da inserção podem ser mantidas juntas e/ou para a camada interna por adesivo, por engate mecânico, por fixações externas ou por fusão, solda ou outra ligação.

[00173] Para aperfeiçoar a ligação ou adesão entre os vários componentes do revestimento de junta de campo, a inserção poderia ser pré-revestida ou sobremoldada com uma película de PP ou de outro polímero que é compatível com a camada interna mostrada na figura 3c e/ou com uma camada externa mostrada na figura 3j. a película poderia cobrir a inserção completamente ou somente parcialmente. A película poderia ser suplementada com, ou substituída por uma camada de adesivo.

[00174] Os meio-invólucros podem ser de material plástico moldado por injeção ou fundido e as farpas podem ser de aço, embora outros materiais sejam possíveis. Os meio-invólucros podem ser moldados em torno das farpas em uma inserção ou processo de moldagem por fora ou as farpas podem ser engatadas em furos de montagem fornecidos nos meio-invólucros pré-moldados. Por exemplo, pode existir um engate roscado entre as farpas e os furos de montagem. Alternativamente, pode existir um encaixe de interferência entre as farpas e os furos de montagem, cuja resistência pode ser aumentada por nervuras, roscas ou de outro modo textura em uma parte de raiz de uma farpa para ser recebida em um furo de montagem.

[00175] Muitos perfis ou texturas diferentes tais como nervura, rosca ou saliências podem ser aplicadas nas farpas para adaptar a inserção e forças de retirada para dentro e para fora dos furos. Vários exemplos de tais perfis de farpa são discutidos em WO 2013/008021.

[00176] Os meio-invólucros podem ser unidos por uma disposição de pivô ou articulação para fechar em torno da junta de campo em uma disposição de garra. Neste caso, os meio-invólucros pivotam adequadamente cm relação um ao outro e torno do eixo pivô se estendendo paralelo ao eixo longitudinal central 18 das juntas de tubo 10.

[00177] Como é conhecido da técnica anterior, tal como WO 2012/004665, cada porta de uma ferramenta de molde pode ter uma válvula respectiva que controla a injeção de polímero líquido através dessa porta. As válvulas podem ser controladas por uma unidade de controle central e podem ser operadas de modo independente. Estes e outros aspectos da ferramenta de molde foram omitidos das figuras 3b e 3i por simplicidade, tais como ventilações para permitir o ar escapar quando a cavidade de molde enche com polímero líquido, e braçadeiras externas. Também se o polímero líquido é de termoplástico fundido tal como PP, um sistema de resfriamento pode ser fornecido para acelerar o endurecimento da peça fundida. O sistema de resfriamento poderia, por exemplo, compreender uma camisa de água disposta em ou na parede tubular da ferramenta de molde.

[00178] Aditivos ou modificadores podem ser empregados na inserção ou o revestimento de junta de campo, tal como um modificador elastomérico como EDPM (borracha de monômero de etileno propileno dieno) para fornecer a flexibilidade apropriada e resistência ao impacto, ou fibras de vidro, aramida ou carbono para aumentar a resistência de módulo elástico.

[00179] O material termoplástico usado para moldar por injeção a inserção ou o revestimento de junta de campo pode ser PP, poliestireno ou qualquer outro material termoplástico adequado, que é compatível com o revestimento aplicado nas juntas de tubo. Aditivos tais como fibras podem reduzir a contração e acelerar o revestimento.

[00180] Aqueles versados na técnica apreciarão que combinações de aspectos das modalidades descritas acima são possíveis, mesmo se aquelas combinações não são explicitamente citadas na descrição precedente.

Claims

1. Método de proteger uma junta de campo (20) de uma tubulação em que as bordas chanfradas (22) de revestimentos originais termicamente isolantes (14) em comprimentos de tubo conjugados estão em oposição mútua em torno de um espaço se estendendo longitudinalmente, o método caracterizado pelo fato de que compreende: fabricar uma camada interna em formato de ampulheta (48) em torno dos comprimentos de tubo, cuja camada se estende longitudinalmente ao longo do espaço entre as bordas chanfradas (22) e sobrepõe pelo menos parcialmente as bordas chanfradas (22); montar uma inserção sólida termicamente isolante (54) de duas ou mais partes para se encontrar no espaço que circunda a camada interna (48); aplicar pressão radialmente para dentro da inserção (54) para a camada interna (48); e fabricar uma camada externa (78) em torno da inserção (54) usando material fundido para formar uma barreira estanque e formar uma ou mais interfaces fundidas com a camada interna (48).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada interna (48) é um termoplástico, que compreende pressionar a inserção (54) na camada interna (48) quando a camada interna (48) está em uma temperatura de amolecimento.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende manter a dita pressão radialmente para dentro na camada interna (48) durante e depois da fabricação da camada externa (78).

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende manter juntas as partes da inserção (54) sob tensão em uma ou mais fixações que conectam aquelas partes.

5. Disposição de junta de campo para uma tubulação, caracterizada pelo fato de que compreende: comprimentos de tubos unidos pelas extremidades em uma junta (20); revestimentos originais termicamente isolantes (14) em cada um dos comprimentos de tubo, os revestimentos originais (14) tendo bordas chanfradas (22) que são espaçadas da junta (20) em oposição mútua em torno de um espaço se estendendo longitudinalmente; e um revestimento de junta de campo anular que compreende: uma camada interna (48) em formato de ampulheta, que circunda os comprimentos de tubo, se estende longitudinalmente ao longo do espaço entre as bordas chanfradas (22) e tem partes terminais inclinadas que cobrem pelo menos parcialmente as bordas chanfradas (22) respectivas; uma inserção sólida termicamente isolante (54) dispostas no espaço, a inserção (54) sendo feita de duas ou mais partes que cooperam para circundar a camada interna (48); e uma camada externa (78) circundando a inserção (54) que forma uma barreira estanque e tem uma ou mais interfaces difundidas com a camada interna (48).

6. Disposição, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que ainda compreende uma camada anticorrosão e uma camada de primer adesivo interposto entre os comprimentos de tubo e a camada interna (48).

7. Disposição, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, carac-terizada pelo fato de que as partes da inserção (54) são mantidas juntas por tensão para manter a pressão radialmente para dentro na camada interna (48).

8. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizada pelo fato de que a inserção (54) é de um material mais macio que a camada interna (48).

9. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizada pelo fato de que a inserção (54) e a camada interna (48) cooperam para preencher o espaço se estendendo longitudinalmente entre as bordas chanfradas (22) dos revestimentos originais (14).

10. Disposição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a inserção (54) tem faces terminais inclinadas para assentar estreitamente contra as partes terminais da camada interna (48).

11. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 10, caracterizada pelo fato de que tem espaços entre as faces terminais da inserção (54) e as partes terminais da camada interna (48), cujos espaços são preenchidos por material da camada externa (78).

12. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 11, caracterizada pelo fato de que as partes terminais da camada interna (48) se estendem longitudinalmente além da camada externa (78), que veda contra as partes terminais da camada interna (48) em interfaces fundidas.

13. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 11, caracterizada pelo fato de que a camada externa (78) se estende longitudinalmente além das partes terminais da camada interna (48) para ligar os revestimentos originais (14) fora das interfaces fundidas com as partes terminais da camada interna (48).

14. Disposição, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a camada externa (78) liga as chanfraduras dos revestimentos originais (14).

15. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 13, caracterizada pelo fato de que as partes terminais da camada interna (48) se estendem longitudinalmente além das bordas chanfradas (22) para ligar a superfícies radialmente externas dos revestimentos originais (14).

16. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 14, caracterizada pelo fato de que as partes terminais da camada interna (48) terminam nas bordas chanfradas (22), radialmente para dentro com respeito às superfícies radialmente externas dos revestimentos originais (14).

17. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 16, caracterizada pelo fato de que as partes terminais da camada interna (48) terminam radialmente para dentro com respeito a uma superfície radialmente externa da inserção (54).

18. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 16, caracterizada pelo fato de que as partes terminais da camada interna (48) se estendem radialmente para fora além de uma superfície radialmente externa da inserção (54).

19. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 18, caracterizada pelo fato de que uma superfície radialmente externa da inserção (54) se encontra substancialmente no mesmo raio que as superfícies radialmente externas dos revestimentos originais (14).

20. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 19, caracterizada pelo fato de que as partes terminais da camada interna (48) terminam radialmente substancialmente no mesmo raio que uma superfície radialmente externa da camada externa (78).

21. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 20, caracterizada pelo fato de que a bordas chanfradas compreendem pelo menos um degrau coincidindo com um limite entre as camadas dos revestimentos originais.

22. Tubulação submarina, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos uma disposição de junta de campo (20), como definida em qualquer uma das reivindicações 5 a 21.