BR112017012137B1

BR112017012137B1 - Aparelho e método para reparar um defeito

Info

Publication number: BR112017012137B1
Application number: BR112017012137-9A
Authority: BR
Inventors: David Andrew Finch; James Latto; John Fulcher; Neville Dodds; Vineet Jha
Original assignee: Baker Hughes Energy Technology UK Limited
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2021-10-26
Also published as: MY193383A; EP3230634A1; GB201421801D0; US20170328494A1; US10774950B2; CN107208825A; BR112017012137A2; CN107208825B; WO2016092269A1

Abstract

resumo ?reparo de camada? a presente invenção refere-se a um método e aparelho para pelo menos parcialmente reparar um defeito em uma camada de compósito tubular. o aparelho compreende uma pluralidade de elementos de contato móveis de modo independente (3820) cada um dos quais suportado em uma relação espaçada entre si por meio de um do respectivo pelo menos um membro de suporte (3810). cada elemento de suporte é associado com um respectivo eixo de acionamento ao longo do qual os elementos de contato são móveis e os eixos de acionamento de todos os elementos de contato se estendem para fora a partir de um ponto central comum.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um método e aparelho para pelo menos parcialmente reparar a camada de compósito tubular. Em particular, mas não exclusivamente, a presente invenção refere-se ao reparo da camada de compósito que usa mover de modo independente os elementos de contato que podem ser lançados contra uma superfície externa da camada de compósito em pressões e temperaturas desejadas defeitos foram identificados para ajudar a corrigir os referidos defeitos.

[002] De modo tradicional um tubo flexível é utilizado para o transporte de fluidos de produção, tais como petróleo e/ou gás e/ou água, a partir de um local para o outro. Tubo flexível é particularmente útil em conectar um local no fundo do mar (que pode ser em baixo de águas profundas, quer dizer 1000 metros ou mais) a um local ao nível do mar. O tubo pode ter um diâmetro interno de tipicamente até em torno de 0,6 metros (por exemplo, os diâmetros podem variar a partir de 0,05 m até 0,6 m). O tubo flexível é em geral formado como um conjunto de corpo de tubo flexível e um ou mais encaixes de extremidade. O corpo de tubo é tipicamente formado como uma combinação de materiais em camadas que formam um conduto contendo pressão. A estrutura do tubo permite grande desvios sem causar tensões de flexão que prejudicam a funcionalidade do tubo por toda a sua vida útil. Há diferentes tipos de tubo flexível tais como tubo flexível não ligado que é fabricado de acordo com API 17J ou tubo flexível do tipo de compósito ou semelhante. O corpo de tubo é em geral construído como uma estrutura combinada que inclui camadas de polímero e/ou camadas de compósitos e/ou camadas metálicas. Por exemplo, corpo do tubo pode incluir polímero e camadas de metal, ou camadas de polímero e compósito, ou camadas de polímero, metal e compósitos. Dependendo das camadas do tubo flexível usadas e do tipo de tubo flexível algumas das camadas de tubo podem ser ligadas entre si ou permanecerem não ligada.

[003] Algum tubo flexível foi usado para desenvolvimentos em águas profundas (menos do que 3,300 pés (1,005.84 metros)) e águas ultra profundas (mais do que 3,300 pés). É a crescente demanda por petróleo que está fazendo com que a exploração ocorra em profundidades cada vez maiores (por exemplo, em excesso de 8202 pés (2500 metros)) onde fatores ambientais são mais extremos. Por exemplo, em tais profundidades e ambientes de águas ultra profundas a temperatura do piso do oceano aumenta o risco de resfriamento dos fluidos de produção a uma temperatura que pode levar a um bloqueio do tubo. Na prática o tubo flexível é desenhado de modo convencional para funcionar em temperaturas de operação de -30°C a +130°C. Profundidades maiores também aumentam a pressão associada com o ambiente no qual o tubo flexível deve operar. Por exemplo, um tubo flexível pode ser necessário para operar com pressões externas que variam a partir de 0,1 MPa a 30 MPa que agem no tubo. Do mesmo modo, transportar petróleo, gás ou água pode também acarretar em altas pressões que agem no tubo flexível a partir de dentro, por exemplo, com pressões internas que variam a partir de zero a 140 MPa a partir de fluido do poço que agem no tubo. Como um resultado a necessidade por altos níveis de desempenho a partir de camadas de blindagem de pressão e camadas de blindagem de tensão do corpo de tubo flexível é aumentada. É observado por uma questão de completude que o tubo flexível pode também ser usado para aplicações em águas rasas (por exemplo, menos do que em torno de 500 metros de profundidade) ou mesmo para apl8icações em terra (terrestre).

[004] Independentemente do tipo de corpo de tubo flexível sendo fabricado, sempre que a camada de compósito de corpo de tubo flexível tem que ser fabricada, defeitos podem ocorrer na etapa de fabricação na qual a camada de compósito é fabricada. Por exemplo, espaços vazios causados por falta de fusão entre enrolamentos sucessivos de uma fita e/ou entre camadas adjacentes ou regiões locais de porosidade causada por deficiências em matéria prima usada pode resultar em uma camada de compósito que contém um ou mais defeitos em uma ou mais regiões. De modo convencional os referidos defeitos podem causar falha em qualquer tubo flexível que incorporam as referidas camadas e/ou podem envolver consumo de tempo e assim oneroso após o evento de análise e trabalho de reparo.

[005] Durante a fabricação do corpo de tubo flexível várias camadas de corpo do tubo são fabricadas por meio de uma gama de etapas de processamento. Por exemplo, as camadas de polímero podem ser extrusadas ou as camadas podem ser formadas por consolidar fita enrolada ou camadas de material de polímero podem ser depositadas. Independente da técnica de fabricação usada, é sabido que uma ocasião que mantém o formato desejado em qualquer seção transversal da camada pode ser problemática. Por exemplo, a característica redonda ou oval da seção transversal da camada deve ser mantida dentro de predeterminados limites desejados. De modo ideal a seção transversal de uma camada tubular deve ser perfeitamente circular. Na práti9ca, de acordo com técnicas convencionais algumas das camadas tubulares foram susceptíveis a flacidez o que levou a uma seção transversal oval sendo adotada com o tempo. Isso pode causar um problema quando camadas subsequentes são fabricadas sobre camadas não circulares com um resultado sendo que um produto final, isto é, o corpo de tubo flexível, não tem o formato desejado.

[006] É um objetivo da presente invenção se pelo menos parcialmente mitigar os problemas acima mencionados.

[007] É um objetivo de determinadas modalidades da presente invenção se proporcionar um método e aparelho que podem pelo menos parcialmente reparar um defeito na camada tubular.

[008] É um objetivo de determinadas modalidades da presente invenção se proporcionar um método e aparelho que podem automaticamente e continuamente corrigir os defeitos em uma ou mais regiões da camada de compósito tubular.

[009] É um objetivo de determinadas modalidades da presente invenção se proporcionar um método e aparelho para reparar um ou mais defeitos pelo menos parcialmente ou totalmente, em a camada de compósito tubular que está continuamente se movendo em uma velocidade linear associada com uma linha de produção que fabrica a camada de compósito tubular.

[010] É um objetivo de determinadas modalidades da presente invenção se proporcionar um método e aparelho para parcialmente ou totalmente reparar defeito, em tempo real, em uma camada de um tubo flexível não ligado na medida em que a camada é fabricada como parte de um único processo de produção.

[011] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é proporcionado um aparelho para pelo menos parcialmente reparar um defeito em uma camada de compósito tubular, que compreende: uma pluralidade de elementos de contato móveis de modo independente cada um dos quais suportado em uma relação espaçada entre si por meio de um do respectivo pelo menos um membro de suporte; em que cada elemento de suporte é associado com um respectivo eixo de acionamento ao longo do qual os elementos de contato são móveis e os eixos de acionamento de todos os elementos de contato se estendem para fora a partir de um ponto central comum.

[012] De modo adequado cada elemento de suporte é seletivamente e de modo independente acionável em direção do ponto central se proporcionar a desejada pressão para a região de uma superfície externa da camada de compósito tubular que tem um eixo de tubo longitudinal que se estende através do ponto central e substancialmente perpendicular ao plano definido pelos elementos de contato.

[013] De modo adequado cada elemento de suporte compreende uma superfície de suporte que tem um predeterminado perfil.

[014] De modo adequado em um estado de não acionamento, cada elemento de suporte é disposto em uma posição neutra a uma respectiva distância a partir do ponto central comum.

[015] De modo adequado cada elemento de suporte pode ser seletivamente acionado por meio de um respectivo membro de acionamento em direção do ponto central a partir da posição neutra ou em afastamento a partir do ponto central em direção da posição neutra.

[016] De modo adequado o perfil de cada superfície de suporte é convexo.

[017] De modo adequado o perfil de cada superfície de suporte é côncavo.

[018] De modo adequado cada elemento de suporte compreende um elemento em forma de placa ou elemento em forma de pino ou elemento em forma de rolo.

[019] De modo adequado o membro de suporte pode ser transportado ao longo de um eixo de suporte longitudinal associado com um eixo de tubo longitudinal do membro compósito de formato tubular.

[020] De modo adequado o membro de suporte é bidirecional e pode ser transportado ao longo do eixo de suporte em uma direção à montante ou à jusante.

[021] De modo adequado o aparelho adicionalmente compreende uma pluralidade de membros de suporte cada um suportando uma respectiva pluralidade de elementos de contato móveis de modo independente, a referida pluralidade de membros de suporte sendo espaçada em uma relação substancialmente paralela.

[022] De modo adequado o aparelho adicionalmente compreende pelo menos um elemento de aquecimento para aquecer de modo seletivo pelo menos um dos elementos de contato e/ou a região da camada de compósito tubular a uma temperatura desejada.

[023] De modo adequado o aparelho adicionalmente compreende pelo menos um elemento de resfriamento para resfriar de modo seletivo pelo menos um dos elementos de contato e/ou a região da camada de compósito tubular para a temperatura desejada.

[024] De modo adequado a temperatura desejada é uma temperatura fixa ou uma temperatura variável que tem um perfil de temperatura desejada.

[025] De modo adequado o aparelho adicionalmente compreende um elemento de aquecimento para cada elemento de suporte; em que cada elemento de aquecimento pode ser controlado de modo independente para seletivamente aquecer um respectivo elemento de suporte de modo independente.

[026] De modo adequado o aparelho adicionalmente compreende um elemento de resfriamento para cada elemento de suporte; em que cada elemento de resfriamento pode ser controlado de modo independente para seletivamente resfriar um respectivo elemento de suporte de modo independente.

[027] De modo adequado o elemento de aquecimento seletivamente aquece um respectivo pelo menos um elemento de suporte ou região de camada de compósito tubular a uma temperatura de cerca de aproximadamente 120°C a 250 'C.

[028] De modo adequado o aquecimento seletivo está aquecendo a cerca de aproximadamente 180 °C a 220 °C.

[029] De modo adequado cada membro de suporte compreende um orifício perfurado circular e cada elemento de suporte suportado por um respectivo membro de suporte é suportado circunferencialmente em torno do orifício perfurado com um eixo de acionamento de cada elemento de suporte sendo alinhado como por um raio imaginário que se estende a partir de um centro do orifício perfurado que corresponde com o ponto central comum.

[030] De modo adequado o membro de suporte é localizado à jusante de uma configuração em linha com uma estação de inspeção que determina o tipo, tamanho e/ou local de um defeito na camada de compósito tubular; em que a camada de compósito tubular é arranjada para ser transportada através do membro de suporte.

[031] De modo adequado um local de um eixo de tubo central da camada de compósito tubular na medida em que o mesmo passa através do membro de suporte coincide com o local do ponto central comum.

[032] De modo adequado cada elemento de suporte compreende um elemento em forma de rolo que tem uma superfície externa substancialmente cilíndrica ou figura em formato de oito que rola sobre um respectivo eixo de rolo longitudinal.

[033] De modo adequado o aparelho compreende uma pluralidade de conjuntos de elementos em forma de rolo, cada elemento em forma de rolo em cada conjunto que tem um formato e tamanho similar e o tamanho e/ou formato em cada conjunto sendo diferente e sendo associado com um respectivo diferente possível tamanho de camada de compósito tubular.

[034] De modo adequado cada elemento de suporte compreende um elemento em forma de placa que tem uma respectiva superfície de contato formada.

[035] De modo adequado o aparelho adicionalmente compreende uma pluralidade de conjuntos de elemento em forma de placa, cada elemento em forma de placa em cada conjunto tendo um tamanho e formato similar e o tamanho e/ou formato em cada conjunto sendo diferente e sendo associada com um respectivo diferente possível tamanho de camada de compósito tubular.

[036] De modo adequado o aparelho adicionalmente compreende um membro de acionamento que seletivamente gira o membro de suporte para alinhar pelo menos um elemento de suporte com relação a uma região com defeito da camada de compósito tubular.

[037] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção é proporcionado uma estação de reparo que compreende uma pluralidade de elementos móveis de modo independente cada um dos quais suportado em uma relação espaçada entre si por meio de um do respectivo pelo menos um membro de suporte; em que cada elemento de suporte é associado com um respectivo eixo de acionamento ao longo do qual os elementos de contato são móveis e os eixos de acionamento de todos os elementos de contato se estendem para fora a partir de um ponto central comum.

[038] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção é proporcionado um método para pelo menos parcialmente reparar um defeito em uma camada de compósito tubular, que compreende as etapas de; transportar a camada de compósito tubular próxima a uma pluralidade de elementos de contato móveis de modo independente suportados em uma relação espaçada entre si por meio de um do respectivo pelo menos um membro de suporte; e mover de modo seletivo os elementos de contato ao longo de um respectivo eixo de acionamento que é alinhado com um ponto central comum que corresponde a um local de um eixo longitudinal da camada de compósito tubular.

[039] De modo adequado o método adicionalmente compreende seletivamente lançar os elementos de contato contra uma superfície externa da camada de compósito tubular desse modo proporcionando a desejada pressão de reparo pelo menos em uma região da camada de compósito tubular.

[040] De modo adequado o método adicionalmente compreende proporcionar a camada de compósito tubular por meio de uma estação de extrusão ou uma estação de enrolamento ou uma estação de deposição, sobre uma superfície cilíndrica substancialmente subjacente e transportar a camada de compósito tubular próxima aos elementos de contato em uma única rodada de produção.

[041] De modo adequado o método adicionalmente compreende mover de modo seletivo os elementos de contato que respondem a uma saída em tempo real que indica os defeitos a partir de uma estação de inspeção disposta à montante de e em linha com os elementos de contato.

[042] De modo adequado o método adicionalmente compreende aplicar um ciclo de reparo a uma camada de compósito tubular por seletivamente aplicar pressão a uma superfície externa da camada de compósito tubular por meio da pluralidade de elementos de contato na medida em que a camada de compósito tubular é transportada em uma única passagem de rodada de produção.

[043] De modo adequado o método adicionalmente compreende aplicar o ciclo de reparo por meio de uma série de suportes de elemento de suporte e respectivos elementos de contato arranjados em sequência ao longo de um trajeto de transporte seguido pela camada de compósito tubular.

[044] De modo adequado o método adicionalmente compreende seletivamente avançar cada membro de suporte a uma velocidade que corresponde à velocidade linear associada com a linha de produção para a camada de compósito tubular.

[045] De modo adequado o método adicionalmente compreende, subsequente ao membro de suporte sendo avançado por uma predeterminada distância, desengatar todos os elementos de contato suportados pelo membro de suporte avançado a partir da camada de compósito tubular e direcionando o membro de suporte em uma direção reversa a uma respectiva posição de partida de reparo.

[046] De modo adequado o método adicionalmente compreende seletivamente aquecer pelo menos um elemento de suporte e/ou a região do elemento tubular.

[047] De modo adequado o método adicionalmente compreende seletivamente resfriar pelo menos um elemento de suporte e/ou a região do elemento tubular.

[048] De modo adequado o método adicionalmente compreende, como parte do ciclo de reparo, aplicar a temperatura fixa desejada ou uma temperatura variável que tem um perfil de temperatura desejada a pelo menos uma região da camada de compósito tubular.

[049] De modo adequado o método adicionalmente compreende pelo menos parcialmente reparar o defeito por fundir junto enrolamentos adjacentes de fita que proporciona a camada de compósito tubular.

[050] De modo adequado o método adicionalmente compreende pelo menos parcialmente reparar o defeito por fundir junto o material de camadas de fita sucessivas, a camada de fita precedente proporcionando uma sub camada sobre a qual a camada de fita subsequente que compreende a camada de compósito tubular é proporcionada.

[051] De modo adequado o método adicionalmente compreende pelo menos parcialmente reparar o defeito por fechar os poros em uma região da camada de compósito tubular.

[052] De modo adequado o método adicionalmente compreende pelo menos parcialmente reparar o defeito por aumentar ou diminuir a espessura da camada da região da camada de compósito tubular.

[053] De modo adequado o método adicionalmente compreende seletivamente girar um membro de suporte para alinhar pelo menos um elemento de suporte com uma região com defeito da camada de compósito tubular.

[054] De modo adequado o método adicionalmente compreende seletivamente girar um conjunto de elementos de contato em um plano de um respectivo membro de suporte para alinhar pelo menos um elemento de suporte com uma região com defeito da camada de compósito tubular.

[055] De modo adequado o método adicionalmente compreende determinar o tamanho associado com a camada de compósito tubular; e selecionar um conjunto de elementos de contato associado com o referido tamanho que responde ao mesmo.

[056] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção é proporcionado um método de fabricar o corpo de tubo flexível que compreende as etapas de pelo menos parcialmente reparar um defeito em uma camada de compósito tubular pelas etapas de, transportar a camada de compósito tubular próxima a uma pluralidade de elementos de contato móveis de modo independente suportados em uma relação espaçada entre si por meio de um do respectivo pelo menos um membro de suporte; e mover de modo seletivo os elementos de contato ao longo de um respectivo eixo de acionamento que é alinhado com um ponto central comum que corresponde a um local de um eixo longitudinal da camada de compósito tubular.

[057] De acordo com um quinto aspecto da presente invenção é proporcionado um aparelho construído e arranjado substancialmente como aqui posteriormente descrito com referência aos desenhos em anexo.

[058] De acordo com um sexto aspecto da presente invenção é proporcionado um método substancialmente como aqui posteriormente descrito com referência aos desenhos em anexo.

[059] Determinadas modalidades da presente invenção proporcionam um método e aparelho para pelo menos parcialmente reparar um defeito em uma camada de compósito tubular.

[060] Determinadas modalidades da presente invenção proporcionam um sistema automatizado e contínuo para totalmente ou parcialmente corrigir defeitos que ocorrem em qualquer ponto ao longo de um comprimento da camada de compósito tubular na medida em que a referida camada de compósito tubular é fabricada em um processo de produção em linha.

[061] Determinadas modalidades da presente invenção proporcionam um aparelho, para reparar defeitos, que recebe, em tempo real, os dados que indicam uma ou mais regiões da camada de compósito tubular que podem incluir defeitos e automaticamente e continuamente aplicar pressão e/ou calor e/ou resfriar aquelas regiões potencialmente com defeito para total ou parcialmente reparar os defeitos.

[062] Determinadas modalidades da presente invenção proporcionam uma técnica com a qual os defeitos em uma camada tubular produzida em um processo de produção contínuo em linha podem ser corrigidos na medida em que a linha de produção continua em uma única passagem. Isso quer dizer que, o que é convencional após o evento de análise e a ação corretiva não é necessário e assim o processo de produção pode ser continuado sem parar.

[063] Determinadas modalidades da presente invenção serão agora descritas aqui posteriormente, apenas por meio de exemplo, com referência aos desenhos em anexo nos quais: A figura 1 ilustra o tubo flexível ligado; A figura 2 ilustra o uso do tubo flexível; A figura 3 ilustra um mapa de fluxo de processo para um processo de fabricar a camada de compósito tubular; A figura 4 ilustra opções para uma fita de enrolamento; A figura 5 ilustra a fita de enrolamento a partir de um carretel de fornecimento a uma bobina de armazenamento; A figura 6 ilustra a produção de um comprimento de fita contínuo; A figura 7 ilustra as opções para proporcionar fita contínua a um carretel de fita para um carrossel de enrolamento; A figura 8 ilustra uma relação entre a largura de fita e o diâmetro do tubo; A figura 9 ilustra a velocidade rotacional usada em relação ao diâmetro do tubo; A figura 10 ilustra os carretéis fendidos; A figura 11 ilustra os carretéis fendidos; A figura 12 ilustra a elevação de um carretel; A figura 13 ilustra o reencurvamento; A figura 14 ilustra a técnica de reencurvamento; A figura 15 ilustra um reencurvador; A figura 16 ilustra um ponto de contato para a fita enrolada sobre uma camada subjacente; A figura 17 ilustra a consolidação dos enrolamentos da fita; A figura 18 ilustra o alinhamento de fita com relação a um rolo de consolidação; A figura 19 ilustra a orientação de um trajeto da fita; A figura 20 ilustra o pré-aquecimento à montante de um revestimento; A figura 21 ilustra o pré-aquecimento da fita e o pré-aquecimento de um revestimento; A figura 22 ilustra a necessidade de energia para diâmetros de camada particulares; A figura 23 ilustra a necessidade de energia para diferentes diâmetros de camada; A figura 24 ilustra a necessidade de energia para diferentes necessidades de camada; A figura 25 ilustra a necessidade de energia para diferentes diâmetros de camada; A figura 26 ilustra os efeitos transitórios para o aquecimento convectivo de um tubo; A figura 27 ilustra o pré-aquecimento da fita que entra que usa elementos emissores de infravermelho; A figura 28 ilustra um sistema de aquecimento com base em laser; A figura 29 ilustra um rolo de consolidação alternativo; A figura 30 ilustra um rolo de consolidação alternativo; A figura 31 ilustra o resfriamento de um rolo de consolidação; A figura 32 ilustra a orientação de um carretel e o controle da tensão da linha de produção; A figura 33 ilustra os sensores e/ou o suporte em uma estação de inspeção; A figura 34 ilustra a detecção de um espaço vazio; A figura 35 ilustra a detecção de um espaço vazio; A figura 36 ilustra a detecção de um pequeno espaço vazio; A figura 37 ilustra a detecção de uma ou mais regiões de porosidade; A figura 38 ilustra a camada de compósito tubular que passa através da estação de reparo; e A figura 39 ilustra os elementos de contato na estação de reparo. Nos desenhos números de referência similares se referem a partes similares.

[064] Através da presente descrição, referência será feita a um tubo flexível. Deve ser observado que determinadas modalidades da presente invenção são aplicáveis para uso com uma grande variedade de tubo flexível. Por exemplo, determinadas modalidades da presente invenção podem ser usadas com relação a um tubo flexível e encaixes de extremidade associados do tipo que é fabricado de acordo com API 17J. O referido tubo flexível é com frequência referido como tubo flexível não ligado. Da mesma forma, e como descrito em mais detalhes abaixo, determinadas outras modalidades da presente invenção são utilizáveis com o tubo flexível e encaixes de extremidade associados para o tubo flexível de uma estrutura do tipo de compósito. O referido tubo flexível do tipo de compósito e a sua fabricação está atualmente sendo padronizado pela API. O referido tubo flexível pode incluir camadas tubulares adjacentes que são ligadas entre si.

[065] Retornando para a figura 1 será entendido que o tubo flexível ilustrado é uma montagem de uma porção de corpo do tubo e um ou mais encaixes de extremidade em cada dos quais uma respectiva extremidade do corpo de tubo é terminada. A figura 1 ilustra como o corpo do tubo 100 é formado a partir de uma combinação de materiais em camadas que formam um conduto contendo pressão. Como observado acima embora um número de camadas particulares seja ilustrado na figura 1, deve ser entendido que determinadas modalidades da presente invenção são amplamente aplicáveis a estruturas coaxiais do corpo do tubo que incluem duas ou mais camadas fabricadas a partir de uma variedade de possíveis materiais onde pelo menos uma camada é a camada de compósito tubular. Deve ser adicionalmente observado que a espessura das camadas é mostrada apenas para fins de ilustração. Como usado aqui, o termo "de compósito" é usado para se referir amplamente a um material que é formado a partir de dois ou mais diferentes materiais, por exemplo, um material formado a partir de um material de matriz e fibras de reforço. Determinados outros possíveis exemplos são descritos aqui abaixo.

[066] A camada de compósito tubular é assim a camada que tem um formato em geral tubular formado de material compósito. A camada pode ser fabricada por meio de um processo de extrusão, de pultrusão ou de deposição processo ou, como descrito aqui posteriormente, por um processo de enrolamento no qual os enrolamentos adjacentes de fita os quais em si têm uma estrutura de compósito são consolidados juntos com os enrolamentos adjacentes. O material compósito, independente da técnica de fabricação usada, pode opcionalmente incluir uma matriz ou corpo de material que tem uma primeira característica na qual elementos adicionais que têm diferentes características físicas são embutidos. Quer dizer, as fibras alongadas que são alinhadas a alguma extensão ou fibras menores aleatoriamente orientadas podem ser postas dentro de um corpo principal ou esferas ou outras partículas de formato regular ou irregular podem ser embutidas em um material de matriz, ou uma combinação de mais do que um dos acima. De modo adequado o material de matriz é um material termoplástico, de modo adequado o material termoplástico é polietileno ou polipropileno ou náilon ou PVC ou PVDF ou PFA ou PEEK ou PTFE ou ligas dos referidos materiais com fibras de reforço fabricadas a partir de um ou mais de vidro, cerâmica, basalto, carbono, nano tubos de carbono, poliéster, náilon, aramida, aço, liga de níquel, liga de titânio, liga de alumínio ou semelhante ou cargas fabricadas a partir de vidro, cerâmica, carbono, metais, buckminsterfulerenos, silicatos de metal, carburetos, carbonatos, óxidos ou semelhante.

[067] O corpo de tubo 100 ilustrado na figura 1 inclui uma bainha de pressão interna 105 que age como uma camada de retenção de fluido e compreende uma camada de polímero que garante a integridade do fluido interno. A camada proporciona um limite para qualquer fluido transportado. Deve ser entendido que a referida camada pode em si compreender um número de subcamadas. Deve ser observado que quando uma camada de carcaça (não mostrada) é utilizada a bainha de pressão interna é com frequência referida por aqueles versados na técnica como uma camada de barreira. Em operação sem a referida carcaça (assim chamada a operação de orifício liso) a bainha de pressão interna pode ser referida como um revestimento. O referido revestimento 105 é ilustrado na figura 1.

[068] É observado que a camada de carcaça onde a mesma é usada é uma camada resistente a pressão que proporciona uma construção intertravada que pode ser usada como a camada mais interna para evitar, totalmente ou parcialmente, o colabamento da bainha de pressão interna 105 em virtude da descompressão do tubo, pressão externa, e pressão de blindagem de tensão e cargas de esmagamento mecânico. A carcaça é uma camada resistente a esmagamento. Deve ser observado que determinadas modalidades da presente invenção são assim aplicáveis a aplicações a 'orifício áspero' (com a carcaça). De modo adequado a camada de carcaça é uma camada metálica. De modo adequado a camada de carcaça é formada a partir de aço inoxidável, liga de níquel resistente a corrosão ou semelhante. De modo adequado a camada de carcaça é formada a partir de um compósito, polímero, ou outro material, ou uma combinação de materiais. De modo adequado a camada de carcaça pode ser substituída para a camada de reforço ligada fora da bainha de pressão interna, que também age como uma camada de blindagem de pressão 110.

[069] A camada de blindagem de pressão 110 é a camada resistente a pressão que proporciona uma camada estrutural que aumenta a resistência do tubo flexível para a pressão interna e externa e cargas de esmagamento mecânico. A camada também estruturalmente suporta a bainha de pressão interna. De modo adequado como ilustrado na figura 1 a camada de blindagem de pressão é formada a partir da camada de compósito tubular. De modo adequado para o tubo flexível do tipo não ligado (não mostrado) a camada de blindagem de pressão consiste de uma construção intertravada de fios com um ângulo de inclinação próximo de 90°. De modo adequado nesse caso a camada de blindagem de pressão é a camada metálica. De modo adequado a camada de blindagem de pressão é formada a partir de aço carbono, liga de alumínio ou semelhante. De modo adequado a camada de blindagem de pressão é formada a partir de uma camada de intertravamento de compósito pultrusada. De modo adequado a camada de blindagem de pressão é formada a partir de um compósito formado por extrusão ou pultrusão ou deposição ou material de enrolamento de camadas de fita em que as camadas de fita de compósito pré-impregnada, ou camadas alternadas de fitas de compósito e fitas de polímero são consolidadas e ligadas entre si e também ligadas a uma bainha de pressão interna 105 juntas formando uma estrutura de corpo de tubo ligado.

[070] O corpo de tubo flexível também inclui uma primeira camada opcional de blindagem de tensão 115 e uma segunda camada opcional de blindagem de tensão 120. Cada camada de blindagem de tensão é usada para sustentar cargas de tensão e opcionalmente também pressão interna. De modo adequado para alguns tubos flexíveis os enrolamentos de blindagem de tensão são de metal (por exemplo, aço, aço inoxidável ou titânio ou semelhante). Para alguns tubos flexíveis de compósito os enrolamentos de blindagem de tensão podem ser enrolamentos de polímero de compósito da fita (por exemplo, proporcionados seja com termoplástico, por exemplo, náilon, matriz de compósito ou de consolidação térmica, por exemplo, epóxi, matriz de compósito). Para o tubo flexível não ligado a camada de blindagem de tensão é tipicamente formada a partir de uma pluralidade de fios. (Para proporcionar resistência para a camada) que é localizada sobre uma camada interna e são enrolados helicoidalmente ao longo do comprimento do tubo em um ângulo de inclinação tipicamente entre cerca de 10° a 55°. De modo adequado as camadas de blindagem de tensão são contra-enrolados em pares. De modo adequado as camadas de blindagem de tensão são camadas metálicas. De modo adequado as camadas de blindagem de tensão são formadas a partir de aço carbono, aço inoxidável, liga de titânio, liga de alumínio ou semelhante. De modo adequado as camadas de blindagem de tensão são formadas a partir de um compósito, polímero, ou outro material, ou uma combinação de materiais.

[071] De modo adequado o corpo de tubo flexível inclui camadas de fita opcionais (não mostradas) que ajudam a conter as camadas subjacentes e até certo ponto evitar a abrasão entre camadas adjacentes. The camada de fita pode opcionalmente ser um polímero ou compósito ou uma combinação de materiais. As camadas de fita podem ser usadas para ajudar a evitar o contato de metal com metal para ajudar a evitar desgaste. As camadas de fita sobre blindagens de tensão podem também ajudar a evitar "abaulamento dos fios".

[072] O corpo de tubo flexível também inclui camadas opcionais de material isolante 125 e uma bainha externa 130, que compreende uma camada de polímero usada para proteger o tubo contra penetração de água do mar e outros ambientes externos, corrosão, abrasão e danos mecânicos. Qualquer camada isolante de material térmico ajuda a limitar a perda de calor através da parede do tubo para o ambiente circundante.

[073] Cada tubo flexível compreende pelo menos uma porção, algumas vezes referidas como um segmento ou seção de corpo do tubo 100 junto com um encaixe de extremidade localizado pelo menos em uma extremidade do tubo flexível. Um encaixe de extremidade proporciona um dispositivo mecânico que forma a transição entre o corpo de tubo flexível e um dispositivo de conexão. As diferentes camadas de tubo como mostradas, por exemplo, na figura 1 são terminadas no encaixe de extremidade de tal modo que pode transferir a carga entre o tubo flexível e o dispositivo de conexão.

[074] A figura 2 ilustra um conjunto de coluna de tubo ascendente 200 adequada para transportar fluido de produção tal como petróleo e/ou gás e/ou água a partir de um local no fundo do mar 221 para uma instalação flutuante 222. Por exemplo, na figura 2 o local no fundo do mar 221 inclui uma linha de fluxo submarina 225. A linha de fluxo flexível 225 compreende um tubo flexível, que se encontra totalmente ou em parte, depositada no leito do oceano 230 ou enterrada abaixo do leito do oceano e usada em uma aplicação estática. A instalação flutuante pode ser proporcionada por uma plataforma e/ou boia ou, como ilustrado na figura 2, um navio. O conjunto de coluna de tubo ascendente 200 é proporcionado como uma coluna de tubo ascendente flexível, quer dizer, um tubo flexível 240 que conecta o navio à instalação no leito do oceano. O tubo flexível pode ser em segmentos de corpo de tubo flexível com encaixes de extremidade de conexão.

[075] Deve ser observado que há diferentes tipos de coluna de tubo ascendente, como é bem conhecido por aqueles versados na técnica. Determinadas modalidades da presente invenção podem ser usadas com qualquer tipo de coluna de tubo ascendente, tal como a livremente suspensa (livre, coluna de tubo ascendente catenária), a coluna de tubo ascendente restrita até certo ponto (boias, correntes), coluna de tubo ascendente totalmente restrita ou encerrada em um tubo (tubos I ou J). A figura 2 também ilustra como porções de tubo flexível podem ser utilizadas como um tubo de ponte 250.

[076] A figura 3 ilustra um processo para fabricar uma camada de um tubo flexível. O sistema de fabricar 300 inclui um primeiro carretel 305 que é acionado por um respectivo acionamento de aro 307 em uma respectiva primeira extremidade da linha de produção. Um carretel adicional 310 é acionado por um acionamento de aro adicional 312 da linha de produção. Os referidos carretéis são acionados seletivamente de modo a mover parcialmente ou completamente o corpo de tubo flexível construído para frente e para trás ao longo de um eixo de produção central 315. A direção de produção é definida de acordo com a direção na qual o corpo de tubo flexível é transportado em qualquer passo único ao longo da linha de produção. Uma respectiva camada pode ser adicionada por passagem. Alternativamente enrolamento adicional, arredondamento, consolidação e opcionalmente módulos de inspeção podem ser utilizados para se proporcionar camadas adicionais em uma operação de produção. Na figura 3 a direção de produção para uma camada particular é mostrada que vai da esquerda para a direita. Uma primeira unidade de caterpuller 317 ajuda a puxar o corpo de tubo flexível parcial ou completamente construído ao longo do eixo de produção 315 e a unidade de caterpuller adicional 320 é localizada na extremidade adicional da linha de produção para mais uma vez ajudar a puxar o corpo de tubo flexível completa ou parcialmente construído ao longo da linha de produção. Os caterpullers podem opcionalmente ser bidirecionais ou unidirecionais. A tensão no corpo de tubo completa ou parcialmente construído pode ser controlada. De modo adequado pelo menos dois caterpullers ou tensores são proporcionados para pegar o tubo e ajudar a controlar a velocidade linear. Os referidos podem ser localizados como ilustrado na figura 3 ou em outros locais ao longo da linha de produção como será observado por aqueles versados na técnica. Cada um dos dois tensores ilustrados na figura 3 compreende três mandíbulas de preensão (trilhos) montadas em um ângulo de 120° um com relação ao outro de modo que um trilho, o mais baixo, proporciona uma superfície horizontal sobre a qual o tubo será disposto e os outros dois podem ser respectivamente retraídos e retornados para prender sobre o tubo. Tensores podem alternativamente ter dois ou quatro ou mais trilhos se desejado. Os trilhos são abertos e fechados por meio hidráulico e são ligados mecanicamente de modo que os mesmos se abrem e se fecham em sincronismo e que a altura da linha central do tubo preso dentro dos trilhos permanece constante. Se um diâmetro do tubo diminui durante o funcionamento dos trilhos de cada caterpuller pode opcionalmente seguir o tubo para manter uma pressão constante no tubo. Da mesma forma se um diâmetro do tubo aumenta os trilhos são arranjados para abrir em um ponto de ponto de pressão pré-ajustado. De modo adequado a rotação dos trilhos é acionada em ambas as direções eletricamente.

[077] De modo adequado as especificações de desempenho para cada caterpuller mostrado na figura 3 são delimitadas na Tabela 1i lustrada abaixo.

[078] Determinadas modalidades da presente invenção proporcionam um método e aparelho para produzir uma camada de compósito ligada para uma ampla faixa de diâmetro de tubos. A referida faixa é ilustrada abaixo na Tabela 2. Deve ser observado que outros diâmetros de tubos podem ser implementados.

Tabela 2

[079] O sistema de fabricar 300 ilustrado na figura 3 usa a estação de enrolamento 322 tal como um carrossel de enrolamento para enrolar a fita de compósito 325 sobre uma superfície cilíndrica formada por uma camada subjacente. A fita é proporcionada para o carrossel de enrolamento 322 a partir de múltiplos carretéis 3270-3. Cada carretel de fita 327 é proporcionado com um respectivo fornecimento de alimentação de uma fita contínua 328. De modo adequado a fabricação da camada de compósito ligada faz uso de uma alimentação de fita contínua 328. Para alcançar isso, comprimentos mais curtos de fita de compósito são unidos juntos antes de serem enrolados sobre a bobina de armazenamento de fita. Um re-enrolador opcional 330 é utilizado para ajudar a realizar a referida operação. Matéria prima 332 na forma de uma fita pré-produzida de comprimento fixo é fornecida em comprimentos relativamente curtos e unidos juntos antes de armazenar na bobina de armazenamento 333. Em uso uma unidade de enrolar/desenrolar 335 é usada para enrolar os referidos comprimentos mais longos de fita sobre os respectivos carreteis de fita 3270-3 para uso no carrossel de enrolamento 322. De modo adequado a estação de enrolamento compreende uma unidade de acumulação (não mostrada) que permite que sucessivos carretéis de fita/comprimentos de fita sejam unidos sem parar o processo de produção.

[080] No sistema 300 ilustrado na figura 3 uma estação de reencurvamento 340 é utilizada para controlar a tolerância em termos de ovalidade de uma camada subjacente que entra de corpo de tubo flexível. Quer dizer, o reencurvador pode ajudar a encurvar a seção transversal de uma camada subjacente de modo que a superfície cilíndrica externa proporcionada pela camada subjacente seja substancialmente encurvada. De modo adequado o reencurvador pode ser posicionado em qualquer ponto antes do enrolamento de fita desde que a camada que entra permanece reencurvada até após a fita ser aplicada. De modo adequado a camada subjacente é um revestimento e o carrossel de enrolamento proporciona uma fita que ajuda a formar uma camada sobrejacente de blindagem de pressão como a camada de compósito tubular. A estação de reencurvamento 340 é opcional. De modo adequado uma estação de reencurvamento adicional (não mostrada) é proporcionada à jusante da estação de consolidação 350.

[081] Como ilustrado na figura 3 a estação de consolidação de fita 350 é proporcionada à jusante da estação de enrolamento 322. Quer dizer, a estação de consolidação, que é um arranjo de elementos de controle e equipamento associado é localizado adicionalmente ao longo da direção de transporte do corpo de tubo flexível na medida em que uma camada particular é fabricada. A estação de consolidação 350 ajuda a consolidar os enrolamentos adjacentes 325a, 325b da fita de compósito de modo que os enrolamentos adjacentes são consolidados juntos para formar a camada de compósito tubular. Deve ser observado que opcionalmente a unidade de consolidação pode alternativamente ou adicionalmente consolidar a camada no sentido de consolidar a fita na camada mais recentemente aplicada com o material de uma camada subjacente sobre o qual a fita é enrolada. Múltiplas unidades de enrolamento e de consolidação podem ser incluídas em série para ajudar a construir espessura adicional da camada de compósito tubular se desejado.

[082] Como ilustrado na figura 3 o sistema de fabricar 300 também inclui uma estação de inspeção de teste não destrutivo (NDT) 360. A referida é localizada à jusante do carrossel de enrolamento 322 e da estação de consolidação 350. A estação de inspeção 360 inclui um ou mais sensores e é arranjada em uma configuração em linha com a estação de enrolamento 322 mostrada na figura 3. A estação de enrolamento 322 e a unidade de consolidação 350 proporcionam a camada de compósito tubular e a estação de inspeção 360 automaticamente e continuamente determina se pelo menos um parâmetro da camada de compósito tubular satisfaz uma respectiva condição predeterminada em uma ou mais regiões da camada de compósito tubular na medida em que a camada de compósito tubular é transportada através de ou próxima da estação de inspeção. A estação de inspeção também proporciona a saída em tempo real o que indica pelo menos um de um tipo, tamanho e/ou local ou outra característica de qualquer defeito na camada de compósito tubular na medida em que a mesma é feita. De modo adequado a estação de inspeção faz a leitura de se os parâmetros são diferentes a partir de um 'ideal' esperado e determina se um defeito está presente e que tipo aquele defeito é. Múltiplas estações NDT podem ser opcionalmente incluídas na linha de produção para ajudar e inspecionar cada respectiva camada de compósito após a mesma ter sido aplicada, ou para ajudar a inspecionar os reparos realizados em uma estação de reparo pós processo 370 (como descrito adicionalmente aqui posteriormente).

[083] A estação de reparo pós processo 370 é mostrada na figura 3 à jusante da estação de inspeção 360. A estação de reparo 370 recebe controle de entrada que responde a uma saída a partir da estação de inspeção e inclui aquecer e/ou pressionar e/ou resfriar os elementos que podem ser trazidos para se apoiar nas regiões da camada de compósito tubular onde um defeito foi identificado. Como tal a estação de reparo 370 pode inteiramente ou pelo menos parcialmente ajudar a corrigir os defeitos em tempo real e em um processo de produção único em linha. Isso ajuda a evitar a necessidade de posterior evento de análise e subsequente ação corretiva.

[084] Como ilustrado na figura 3 uma interface de usuário 370 que inclui uma tela de usuário em uma estação de análise e controle 380 pode ser utilizada para controlar os parâmetros do sistema de fabricar no geral 300. Por exemplo, a velocidade linear e/ou a velocidade de enrolamento e/ou as temperaturas e pressões de consolidação e/ou as técnicas de inspeção e/ou ação de reencurvamento e/ou reparo de defeito após processo pode ser seletivamente controlada.

[085] A fabricação de uma camada contínua de compósito ligada por um tubo flexível requer uma predeterminada quantidade de matéria prima. Significantes comprimentos de matéria prima na forma de fita para enrolamento na estação de enrolamento podem ser usados. De modo adequado o comprimento de fita contínua enrolado na estação de enrolamento 322 é 500 m ou mais de comprimento. Como um resultado da referida operação de reenrolar pode ser utilizado dentro de uma instalação de fabricação de tubo que faz uso do sistema de fabricar 300 ilustrado na figura 3. De modo adequado o comprimento de cada fita usado na estação de reenrolamento 330 é aproximadamente em torno de 100 a 300 m. De modo adequado o comprimento de cada fita usado em a estação de reenrolamento é aproximadamente em torno de 250 m. O processo de reenrolamento é opcionalmente configurado para fornecer fita diretamente dentro de carretéis de fita 3270-3. A figura 4 ajuda a ilustrar o processo de reenrolamento no qual a matéria prima a partir de um fabricante é proporcionada a partir de um carretel 400 na forma de fita de compósito de um comprimento fixo relativamente curto. Fabricar a camada de compósito ligada requer uma alimentação de fita contínua mais longa. Para ajudar a alcançar isso, comprimentos de fita de compósito proporcionados como matéria prima em um carretel 400 são unidos juntos em uma estação de junção 410 antes de serem enrolados. O enrolamento ocorre ou diretamente dentro da estação de enrolamento/carrossel de enrolamento 420 (ilustrado como tarefa 1) ou opcionalmente sobre a bobina de armazenamento de fita em uma estação de reenrolamento fora de linha (ilustrado como tarefa 2). Deve ser observado que a fita pode também ser enrolada para fora da estação de enrolamento (ilustrado como tarefa 3) sobre uma bobina externa de armazenamento de fita de modo a remover material excedente na extremidade de qualquer rodada de produção ou de modo a mudar os materiais/propriedades de material das fitas parcialmente através da rodada de produção.

[086] A figura 5 ajuda a ilustrar o processo de junção de comprimentos mais curtos de matéria prima de fita de compósito juntos para formar comprimentos de fita contínuos mais longos em um carretel de fita 420. Pode ser observado que o(s) carretel(s) de fita(s) de recebimento pode(m) estar na linha de produção 3270-3 ou fora de linha para ser substancialmente alimentado sobre o(s) carretel(s) em linha. Uma roda de fornecimento 400 de matéria prima é acionada por /puxada a partir de uma unidade ajustável de produção de freio/tensão 500.

[087] A referida fita que está entrando a partir do carretel de fornecimento 400 é guiada por um rolo guiado 510 através de um primeiro elemento de fixação 520 e é então alimentado entre uma prensa de junção 530. A prensa de junção une extremidades opostas de um comprimento de fita precedente a uma extremidade dianteira de um novo comprimento de fita. Um elemento de fixação adicional 540 ajuda a ficar a extremidade traseira de uma fita precedente em posição para ser unida com a extremidade dianteira do novo comprimento de fita. Um rolo guia adicional 540 é usado para ajudar a guiar a fita para a bobina de armazenamento 420 que é acionada por uma unidade de acionamento e frenagem 560.

[088] A figura 6 ajuda a ilustrar a prensa de junção 530 mostrada na figura 5 em mais detalhes. A prensa de junção 530 inclui uma placa aquecida superior 610 e uma placa aquecida inferior oposta 620. A extremidade dianteira 630 de um novo comprimento de fita de compósito que entra é localizada justaposta com a extremidade traseira 640 de um comprimento de fita anteriormente proporcionado. Por lançar as duas placas aquecidas opostas entre si juntas a uma temperatura desejada dois comprimentos de fita mais curtos podem ser estendidos em comprimento. Por repetidamente realizar o referido processo múltiplos comprimentos de fita mais curtos podem ser fixados juntos para de fato proporcionar a alimentação de fita contínua. O referido processo pode ser automatizado por usar sensores não mostrados para identificar e alinhar as extremidades de fita. Opcionalmente, evidentemente, grandes comprimentos adequados necessários de fita podem ser fornecidos no qual a situação de junção de comprimentos mais curtos não é necessária.

[089] De modo adequado de modo a ajudar a minimizar um movimento de matéria prima para e a partir do carrossel de enrolamento de fita a operação de reenrolamento é localizada próxima à estação de enrolamento. A unidade de reenrolamento é também capaz de realizar a manutenção de múltiplos módulos de fita. Isso é ilustrado na figura 7 que ilustra como a zona de armazenamento de fita 700 pode ser usada para armazenar carretéis de fornecimento que entram a partir de fabricantes e como os referidos podem ser carregados em um modo automatizado ou pelo menos semi-automatizado sobre um reenrolador posicionado em um local desejado mostrado como o primeiro e segundo local 7100, 7101 que pode então ser usado para reabastecer uma respectiva bobina de armazenamento 420 (seja fora de linha ou em linha) para uma específica fita de compósito antes de proporcionar a fita contínua a um carretel particular de fita que alimenta a estação de enrolamento. A bobina de armazenamento e/ou unidade de reenrolar se move seletivamente ao longo de respectivos trilhos 720, 730 para alinhar o fornecimento de reenroladores e da bobina de armazenamento e/ou carretéis de fita 3270 3 para o carrossel de enrolamento 322.

[090] De modo adequado a zona de armazenamento pode alojar não só carretéis de fita vazios, mas também os carregados. De modo adequado a instalação é capaz de armazenar múltiplos diferentes tamanhos de carretéis. De modo adequado a zona de armazenamento é a região próxima da estação de enrolamento que proporciona acesso a um carretel por meio de um guindaste aéreo.

[091] A fabricação da camada de compósito ligada requer uma fita de predeterminada largura, espessura e comprimento. De modo adequado múltiplos carretéis, cada um dos quais projetado e fabricado para uso com uma específica largura de fita e capacidade de armazenamento são proporcionados. As bobinas de armazenamento de fita podem ser proporcionadas para larguras de fita de 10 mm, 20 mm, 60 mm e/ou 80 mm ou semelhante.

[092] A figura 8 ilustra uma relação com largura de fita e diâmetro nominal do tubo para uma largura total de fita que produz uma única cobertura em um trajeto para ângulos alvo de 80°, 83° e 85°. Um tubo de nominalmente 8" a 83° requer uma largura de fita de 80 mm para uma única cobertura. De modo adequado isso é dividido em dois fios a 40 mm ou quatro fios a 20 mm para alcançar a mesma cobertura, mas com cabeças correspondentes aos números de fita.

[093] A figura 9 ajuda a ilustrar a velocidade rotacional usada para produzir uma única cobertura e 1 m/min de velocidade linear com relação a diâmetro do tubo. A velocidade permanece constante se uma única fita é usada ou a fita é dividida em duas ou em quatro. A diferença é a entrada de calor que pode opcionalmente ser aplicada através das diversas cabeças de fita.

[094] Ao se usar o reenrolador, a matéria prima é enrolada sobre as bobinas de armazenamento de fita fora de linha antes de começar a produção. Os carretéis são capazes de acomodar um número de larguras de fita como anteriormente mencionado. Adicionalmente, carretéis são opcionalmente projetados de modo que os mesmos podem ser divididos em duas metades. Isso é ilustrado na figura 10 e 11 em mais detalhes. Como ilustrado um carretel 1200 que pode ser dividido inclui uma primeira porção 1210 ilustrada como a porção de topo na figura 10 e uma porção 1220 adicional ilustrada como a porção de fundo na figura 10. Caso a ocasião / necessidade surja, isso permite que os carretéis sejam desenrolados e removidos ou abastecidos e reenrolados em uso ao mesmo tempo em que um tubo está funcionando através de um centro do carrossel. Os carretéis fendidos 1200 ilustrados nas figuras 10 e 11 podem assim ser utilizados como os carretéis de fita 3270-3 ilustrados na figura 3. De modo adequado uma múltipla parte pode ser separada em mais do que duas partes. De modo adequado o carretel é proporcionado com pontos de elevação para permitir o abastecimento ou o desabastecimento seja de um carretel cheio ou de meia seção que usa um guindaste aéreo. A figura 12 ajuda a ilustrar como opcionalmente um aro 1300 de um carretel pode ser formado de modo a formar um canal 1310. O canal que pode ser contínuo em torno de uma circunferência total de um carretel ou opcionalmente é apenas localizado em locais particulares pode ser engatado por um gancho de elevação correspondente 1320 de um guindaste de elevação e usado como um ponto de elevação. Outros mecanismos de elevação podem, evidentemente, ser usados em um carretel.

[095] Para ajudar a aprimorar o processo de deposição da fita e garantir uma boa concentricidade do tubo antes da deposição da fita, um método de reencurvamento da camada ou camadas existentes do corpo de tubo flexível pode opcionalmente ser utilizado. De modo adequado uma estação de reencurvamento 340 pode ser utilizada imediatamente antes da etapa de consolidação de fita. A figura 13 ajuda a ilustrar como um reencurvador pode ser utilizado se proporcionar uma força de pressão variável (ilustrado pelas setas F) em locais selecionados em torno da circunferência da seção transversal da camada tubular tais como um revestimento ou um revestimento e camada sobrejacente de compósito tubular ou semelhante. De modo adequado um reencurvador é utilizado para a reencurvamento da estrutura de tubo quando nenhuma carcaça está presente. De modo adequado o reencurvador é capaz de reencurvar a camada tubular que tem um diâmetro externo de entre 2" e 19". De modo adequado o reencurvador é capaz de reencurvar camadas tubulares que têm um diâmetro externo de entre 6" e 16". O reencurvador é capaz de exercer uma força ou pressão uniformemente na circunferência externa para alcançar uma tolerância de ovalidade pré-ajustada.

[096] A figura 14 ajuda a ilustrar a ação de um reencurvador 1500 em uma estação de reencurvamento 340. Deve ser observado que a estação de reencurvamento inclui o reencurvador junto com equipamento auxiliar e equipamento de controle para controlar a operação do reencurvador. Como ilustrado na figura 14 o reencurvador pode ser proporcionado por uma matriz de compressão 1510 que pode ser proporcionada circunferencialmente em torno de uma superfície externa da camada tubular em uma posição fixa com relação à direção de produção. De modo adequado o material de matriz é de baixa fricção (por exemplo, PTFE ou semelhante) e a superfície de contato é lisa de modo que o progresso da camada tubular não é adversamente inibido, nem danificado pelo processo de reencurvamento.

[097] A figura 15 ilustra um reencurvador alternativo 1600 que inclui seis rolos 16100-5 que têm em geral a figura de superfícies de trabalho externas em forma de oito que têm um formato côncavo com um arco que corresponde ao formato de uma camada de superfície externa do tubo flexível sendo arredondada. Na figura 15 a camada tubular/tubo sendo reencurvada corre para dentro e para fora da página. A posição circunferencial dos rolos pode ser posicionada de modo rotacional e alinhada com a ovalidade com base em medições a partir de uma estação de inspeção anterior. Cada rolo rola ao longo de um respectivo eixo longitudinal e é suportado por um suporte de rolo 16200-5 que é abastecido com mola por meio de uma respectiva mola 16300-5. A mola é um elemento de orientação que orienta um respectivo rolo constantemente contra a superfície externa da camada tubular. Alternativamente os rolos podem ser acionados por meio hidráulico ou acionados por meio pneumático ou são de outro modo acionados. Conjuntos de rolos adequados para determinadas faixas de tamanho de tubo podem ser opcionalmente configurados na mesma ferramenta de reencurvador de modo que os mesmos podem ser girados ou de outro modo movidos para posição ou para fora de posição para agir em um respectivo tamanho de tubo em uso naquele momento no tempo. Um resultado desse ajuste é se reduzir o tempo necessário para mudar a partir de um diâmetro do tubo para outro.

[098] A figura 16 ajuda a ilustrar o ponto de contato pelo carrossel de enrolamento da estação de enrolamento 322 em mais detalhes. O ponto de contato 1700 é o local na superfície cilíndrica externa de um elemento tubular substancialmente subjacente no qual comprimentos contínuos de fita entram na superfície externa da superfície cilíndrica subjacente. Por exemplo, como ilustrado na figura 16 uma fita que entra 325 é desenrolada de um respectivo carretel de fita 327 e é transportada na direção ilustrada pela seta A. A fita 325 é devidamente localizada entre um par de rolos opostos entre si 1710 que apertam a fita. Um ou mais dos rolos é acionado de modo a proporcionar a desejada tensão de fita. Um ou mais elementos de aquecimento (não mostrado) pode ser localizado à montante e/ou à jusante de um par de rolos opostos entre si 1710 para pré-aquecer a fita que entra a uma temperatura desejada. A fita é então alimentada ao longo de um trajeto de fornecimento de fita para um ponto entre a superfície cilíndrica externa proporcionada por um revestimento e um rolo de consolidação oposto 1720. Uma força de consolidação é fornecida para o rolo de consolidação por um elemento de orientação o qual no exemplo descrito é uma mola ou pode opcionalmente alternativamente ser um acionador hidráulico ou pneumático (não mostrada). A referida força de consolidação é continuamente controlada e monitorada por meio da estação de controle 380.

[099] Como ilustrado na figura 16 um eixo longitudinal associado com o rolo é substancialmente alinhado em um modo deslocado paralelo com um eixo longitudinal associada com o revestimento 105. Um ou mais elementos de aquecimento e/ou elementos de resfriamento (não mostrado) são arranjados em torno do revestimento de modo a pré-aquecer o material de revestimento a uma predeterminada temperatura antes do contato da fita. Um ou mais elementos de aquecimento e/ou elementos de resfriamento são também localizados de modo a ser capaz de controlar a temperatura do ponto de aperto. Quer dizer, a temperatura no ponto onde a fita toca sobre a superfície externa do revestimento. O comprimento contínuo de fita 325 é assim desenrolado a partir da bobina de armazenamento e direcionado ao longo de um trajeto determinado para o ponto de contato no tubo. Para se alcançar uma boa consolidação da fita vários parâmetros podem ser controlados ao longo do trajeto. Os referidos parâmetros incluem, mas não são limitados a tensão da fita, ângulo da fita, temperatura de pré-aquecimento da fita, espaço da fita, temperatura de consolidação aquecida, temperatura do pré- aquecimento do revestimento e força de consolidação. De modo adequado a tensão da fita é variada a partir de 10N a 200N. De modo adequado uma tolerância de default no ajuste da tensão da fita é mais ou menos 3N. De modo adequado a ângulo de envolvimento de entre aproximadamente em torno de 55° a 90° é utilizado. Um sistema de ciclo fechado ajustável ao vivo com feedback para controlar e monitorar a tensão da fita pode opcionalmente ser incluído. De modo adequado a força de consolidação é variada a partir de cerca de aproximadamente 5N a 400N com uma tolerância de default em qualquer valor pré-ajustado predeterminado de mais ou menos 3N. Um sistema de ciclo fechado ajustável ao vivo com feedback para controlar e monitorar a força de consolidação pode opcionalmente ser utilizado. O ângulo de envolvimento da fita de entre aproximadamente em torno de 55° a 90° pode ser usado. Ferramentas individuais podem ser opcionalmente proporcionadas em incrementos de 5° para permitir a fabricação de ângulos de fita através da referida faixa. De modo adequado cada conjunto de ferramenta pode ser proporcionado para permitir ajustes finos de mais ou menos 3°.

[0100] A figura 17 ajuda a ilustrar como um espaço entre enrolamentos de fita adjacentes pode ser controlado na medida em que a fita é enrolada. Será entendido que a superfície cilíndrica subjacente, proporcionada por uma superfície externa do revestimento no exemplo mostrada na figura 17, está continuamente se movendo na direção de produção ilustrada pela seta P na figura 17. De modo adequado a velocidade linear na direção de produção é aproximadamente em torno de 0,25 a 2 m/min. De modo adequado a velocidade linear é aproximadamente em torno de 1 m/min. Na medida em que a camada subjacente avança, um novo enrolamento de fita, que é constantemente enrolado de modo helicoidal em torno da superfície cilíndrica da camada subjacente por girar o carrossel de enrolamento, da mesma forma avança de modo que na próxima passagem em torno da camada subjacente um novo enrolamento que chega entra em contato em um arranjo lado a lado com um enrolamento imediatamente precedente. De modo adequado nenhuma sobreposição ocorre entre os enrolamentos adjacentes. De modo adequado as bordas adjacentes dos enrolamentos adjacentes lado a lado entram em contato. De modo adequado um espaço 1800 de cerca de aproximadamente 0-50% da largura de fita é deixado entre os enrolamentos da fita 18100-4 durante o processo de enrolamento. De modo adequado um espaço 1800 de cerca de aproximadamente 0- 1 mm da largura de fita é deixado entre os enrolamentos da fita 18100-4 durante o processo de enrolamento.

[0101] Para ajudar a proteger a fita que entra e garantir que uma boa consolidação seja alcançada o trajeto a partir do carretel para o ponto de contato no tubo ilustrado na figura 16 é mantido dentro de predeterminadas tolerâncias. Mudanças em direção ao longo de um trajeto de fita são da mesma forma mantidas dentro de predeterminadas tolerâncias. Onde uma mudança em direção ocorre a mudança é feita gradualmente de modo a não danificar a fita. De modo adequado o trajeto seguido pela fita que entra é constantemente monitorado e controlado para ajudar manter a fita trafegando ao longo de uma linha central da região de aperto dos rolos 1710 e/ou do rolo de consolidação 1720. A figura 18 ajuda a ilustrar uma vista do lado de baixo do rolo de consolidação 1720 que rola ao longo de um respectivo eixo R. A figura 18 ajuda a ilustrar a eixo de fita T e ajuda a ilustrar como o referido eixo de fita T é mantido alinhado com uma posição em geral central do rolo de consolidação 1720.

[0102] A figura 19 ajuda a ilustrar como, de modo a ajudar manter a fita que entra 325 em um predeterminado trajeto, um ou mais rolos de fornecimento tais como os rolos opostos entre si 1710 ilustrados na figura 16 podem ser proporcionados com uma ranhura guia 2000. A referida ranhura guia é proporcionada em um local desejado em uma superfície de trabalho externa 2010 de um ou mais rolos em um predeterminado local. De modo adequado, como ilustrado na figura 19, a ranhura é localizada circunferencialmente em torno de uma região central de um rolo de fornecimento. Como um resultado a fita que entra 325 se aninha totalmente (ou pelo menos parcialmente em outros exemplos) na ranhura e é desse modo localizada pela ranhura para manter a fita em um predeterminado trajeto na medida em que a mesma avança em direção do carrossel de enrolamento.

[0103] De modo adequado um alarme de ruptura de fita pode ser proporcionado para alertar os operadores da máquina que uma ruptura ocorreu no fornecimento de fita. O alarme pode opcionalmente ser instalado ao longo de cada trajeto de fita entre um respectivo carretel e um respectivo ponto de contato na linha do tubo. Um alarme de ruptura de fita é de modo adequado ligado a um sistema de ciclo fechado monitorado pela estação de controle 380 de modo que uma ação pode ser prontamente adotada para parar o processo de fabricação e iniciar a ação corretiva se um evento de ruptura de fita tiver ocorrido. De modo adequado um monitor para monitorar a quantidade de material sendo desenrolado a partir de qualquer carretel ou pelo carrossel de enrolamento pode ser proporcionado. Informação a partir do referido monitor é usada para gerar uma imagem na tela da estação de controle de modo que um operador pode constantemente observar um ou mais parâmetros de produção. De modo adequado uma quantidade de material desenrolado é convertida e exibida como uma medição de metros lineares de tubo produzidos na interface de usuário.

[0104] Como anteriormente descrito o revestimento e/ou a fita pode ser pré- aquecido ou imediatamente pós aquecido para ajudar durante o processo de consolidação. A figura 20 ajuda a ilustrar o referido processo em mais detalhes. O pré-aquecimento ajuda reduzir as necessidades operacionais da tecnologia de aquecimento imediatamente antes/durante a consolidação, (desse modo a energia necessária para a consolidação do sistema de aquecimento e/ou a energia de aquecimento total (e tempo) necessário para elevar e manter a temperatura do material compósito durante/para permitir que a consolidação seja efetiva, é reduzido). De modo adequado o pré-aquecimento é realizado o mais próximo possível da área de consolidação da fita. De modo adequado o revestimento é pré- aquecido entre aproximadamente em torno de 50 °C a 100°C. De modo adequado o revestimento é pré-aquecido entre aproximadamente em torno de 40 °C a 90 °C. De modo adequado a fita é aquecido a cerca de aproximadamente 30 a 160 °C. De modo adequado a fita é aquecido a cerca de aproximadamente 100 a 140°C. Como ilustrado na figura 20 na medida em que o revestimento 105 avança na direção de produção P e o rolo de consolidação 1720 lança a entrada de fita de compósito 325 sobre a superfície externa do revestimento o revestimento que entra à montante do ponto de contato pode ser pré-aquecido por um elemento de aquecimento. Como ilustrado na figura 20 uma bobina de aquecimento por indução 2100 pode ser usada a qual é localizada circundando o revestimento que entra. Isso pode ser usado para continuamente pré-aquecer o revestimento na medida em que o mesmo é transportado ao longo da direção de produção P em direção do ponto de fornecimento onde a fita de compósito é fornecida sobre a superfície externa do revestimento e lançada contra a superfície externa pelo rolo de consolidação constantemente orientado 1720.

[0105] A figura 21 ajuda a ilustrar o pré-aquecimento de fita antes do ponto de contato e o aquecimento de um revestimento que usa técnicas de infravermelho em mais detalhes. Como ilustrado na figura 21 uma unidade de pré-aquecimento 2200 é um exemplo de um elemento de aquecimento que pode ser usado entre os rolos de aperto e o ponto de contato 1700. A referida unidade de pré-aquecimento pode incluir um único elemento de aquecimento ou múltiplos elementos de aquecimento para pré-aquecer a fita que entra a uma temperatura desejada. Da mesma forma o pré-aquecimento do revestimento pode ser proporcionado na forma de dois (outros números são evidentemente possíveis) elementos de aquecimento do tipo de infravermelho 22100, 22001 que são direcionados para locais desejados para aquecer um revestimento. Os elementos de aquecimento se movem em uma direção circular com o giro do carrossel de enrolamento de modo a aquecer o revestimento antes do rolo de consolidação, que está constantemente revolvendo como parte do carrossel de enrolamento em torno da circunferência externa do revestimento, a uma temperatura desejada.

[0106] Para ajudar a consolidar o material termoplástico da fita de compósito um ou ambos de a fita e o substrato são aquecidos a um ponto de fusão do material termoplástico usado. De modo adequado para a fita que é um material compósito, a fita se aquecida ao ponto de fusão do material termoplástico de matriz da fita. De modo adequado para ajudar a alcançar isso e tendo em mente que há uma velocidade linear de cerca de aproximadamente 1 m/min provável para o revestimento subjacente, uma etapa de pré-aquecimento é utilizada antes da aplicação da fita. Isso ajuda a reduzir a necessidade de entrada de energia na região de cabeça da fita.

[0107] De modo adequado a fita que entra é um material compósito que compreende uma fita de PVDF fita reforçada com fibra de carbono. As necessidades de pré-aquecimento para fitas que têm a 0,2 mm e 0,4 mm de espessura para a referida fita é ilustrado na figura 22 e na figura 23. Na medida em que as fitas são relativamente delgadas as referidas figuras ilustram o aquecimento a partir de ambos os lados da fita a uma temperatura uniforme. As Figuras 22 e 23 são com base em uma velocidade linear do tubo de 1 m/min e proporciona uma indicação de energia necessária para aquecer a espessura total da fita. De modo adequado a referida é a energia mínima proporcionada. De modo adequado duas ou três vezes a referida energia é proporcionada de acordo com o tipo de aquecedor utilizado. As figuras 22 e 23 ilustram a entrada de energia para uma única fita produzir uma completa cobertura. A figura 22 ilustra a necessidade de energia para aquecer uma fita de 0,2 mm de espessura a 100 °C, 120 °C ou 140 °C com relação ao diâmetro da camada do tubo. A figura 23 ilustra a necessidade de energia para pré-aquecer uma fita de espessura de 0,4 mm a 100 °C, 120 °C ou 140 °C com relação a diâmetro da camada do tubo.

[0108] O substrato sobre o qual a fita é enrolada é opcionalmente pré- aquecido. No caso no qual o substrato é um revestimento que é relativamente espesso, isso apresenta uma massa térmica maior do que a fita que entra. De modo adequado isso é aquecido a partir de uma região externa. De modo adequado o aquecimento ocorre a partir da superfície e através de dentro da espessura do revestimento a uma predeterminada profundidade. De modo adequado a profundidade de aquecimento é entre aproximadamente em torno de 0 e 2 mm de profundidade. De modo adequado a espessura de aquecimento é aproximadamente em torno de 1 mm de profundidade. A entrada de calor é controlada para ajudar a minimizar as tensões residuais em uma estrutura resultante.

[0109] A figura 24 ajuda a ilustrar o cálculo da ordem de magnitude da necessidade de energia para pré-aquecer um revestimento de PVDF assumindo apenas um primeiro 1 mm de espessura externa é aquecido a uma temperatura uniforme. A necessidade de energia é mostrada para aquecer toda uma superfície externa de um revestimento que se move a uma velocidade linear de 1 m/min. A figura 24 assim ajuda a ilustrar a necessidade de energia para pré-aquecer um revestimento de PVDF de 8 mm a 100 °C, 120 °C ou com relação ao diâmetro externo do tubo.

[0110] O pré-aquecimento de fita consolidada requer menos energia como ilustrado na figura 25. Isso ilustra a entrada de energia de pré-aquecimento sob suposições similares para o revestimento observado acima mas para um revestimento de espessura de 8 mm com 6 mm de fita consolidada no lado de fora.

[0111] A figura 26 ajuda a ilustrar os efeitos transitórios para o aquecimento convectivo de um arranjo de tubo que tem um revestimento de 8 mm e 6 mm de fita de compósito a 200 mm diâmetro nominal. As transições são também ilustradas para a condição na qual um tubo está se movendo a 1 m/min e isso passa através de um aquecedor que eleva a temperatura da superfície para 126°C dentro de 30 segundos, aproximadamente 0,5 mm abaixo da superfície a temperatura é 100°C e na medida em que o tempo progride o calor se dissipa dentro da estrutura.

[0112] Pré-aquecimento do termoplástico de fita de compósito utiliza uma energia relativamente baixa de cerca de aproximadamente 0,5 kW enquanto um revestimento de superfície de tubo de compósito consolidado requer a energia arranjada em torno do tubo de cerca de aproximadamente 3 a 4 kW sobre a faixa acima mencionada de tamanhos de tubo. De modo adequado um sistema de aquecimento por infravermelho pode ser utilizado para consolidação de fita de compósito. Elementos emissores de infravermelho proporcionam uma adequada consolidação ao mesmo tempo em que é relativamente econômica e simples de usar. De modo adequado como uma alternativa um sistema de aquecimento por laser ou semelhante pode ser utilizado. A figura 27 ajuda a ilustrar o pré- aquecimento de fita que entra por elementos emissores de infravermelho. O uso dos referidos elementos emissores de infravermelho como a fonte de aquecimento ajuda a reduzir a necessidade um espaço de instalação para elementos emissores adicionais na área do ponto de aperto.

[0113] A figura 28 ilustra um elemento de aquecimento na forma de um sistema a laser 2900. O referido sistema pode proporcionar uma boa consolidação para a camada de compósito ligada. De modo adequado um dispositivo de módulo de diodo a laser compacto é usado como o elemento de aquecimento a laser 2900. De modo adequado o sistema de aquecimento a laser inclui um suprimento de arrefecimento para a fonte de laser e elementos óticos associados. De modo adequado o elemento de aquecimento a laser é resfriado a água tendo uma pressão de água que não excede 6 bar e que tem um fluxo de água de cerca de aproximadamente 101/hr. Uma purga de ar pode ser opcionalmente aplicada para ajudar evitar a contaminação por poeira em um trajeto do feixe de laser de aquecimento. Uma vez que o laser pode proporcionar uma significante capacidade de aquecimento o rolo de consolidação pode opcionalmente incluir resfriar para ajudar a evitar que o rolo se superaqueça.

[0114] Uma seção transversal das necessidades do processo para as diferentes larguras de fita e materiais é ilustrada abaixo na Tabela 3.

Tabela 3

[0115] A Tabela 3 ajuda a ilustrar o pré-aquecimento e o a energia necessária no ponto de aperto para alcançar a temperatura do processo.

[0116] As figuras 29 e 30 ilustram vistas de um rolo de consolidação. O rolo de consolidação 1720 pressiona a fita aquecida sobre uma camada subjacente e ajuda a consolidar os enrolamentos adjacentes junto e/ou garante que uma boa ligação será alcançada entre cada uma das camadas de enrolamento sucessiva da fita. De modo adequado o rolo é um rolo leve fabricado a partir de um material com baixa capacidade de calor e alta condutividade térmica. De modo adequado o rolo é coberto em um material não aderente. De modo adequado o material não aderente é com base em borracha. De modo adequado os rolos cobertos em aproximadamente camadas de 10 mm de espessura de silicone ou viton com uma dureza Shore de cerca de 60 são usados. De modo adequado os rolos são rolos revestidos com PTFE com uma espessura de revestimento de aproximadamente 40 mícrons mais ou menos 10 mícrons. De modo adequado uma barra de PTFE sólida pode ser usado como um rolo. A figura 29 ilustra um rolo com base em silicone e a figura 30 ilustra um rolo de consolidação de PTFE sólido alternativo.

[0117] A figura 31 ajuda a ilustrar como a superfície temperatura do rolo pode ser mantida ou "resfriada" para abaixo aproximadamente em torno de 120°C. Isso ajuda a garantir que as fibras da fita ou a resina não adira à superfície de rolamento do rolo. Deve ser observado que outros modos de garantir a não aderência podem ser utilizados. Como ilustrado na figura 31 uma porta de entrada 3100 é utilizada para receber o suprimento de fluido de arrefecimento que então circula na região central 3110 dentro do corpo do rolo. Uma porta de saída adicional 3120 é proporcionada na extremidade restante do rolo e o fluido de arrefecimento sai através da referida porta de saída 3120. O fluido de arrefecimento é constantemente circulado ou alternativamente proporcionado em uma única direção. A figura 31 também ajuda a ilustrar como a superfície de rolamento inferior 3130 rola ao longo da superfície radialmente externa 3140 de um enrolamento de fita que entra 325.

[0118] A figura 32 ilustra como a tensão na linha de produção pode ser mantida dentro de predeterminadas tolerâncias. A figura 32 ilustra o carretel 305 e acionamento de aro correspondente 307 ilustrado na figura 3 em mais detalhes e ilustra como uma cortina de luz 3200 pode ser utilizado para manter a velocidade e a tensão no nível desejado na linha de fabricação.

[0119] A Tabela 4 ilustra como determinados parâmetros do processo de fabricação podem ser controlados. Da mesma forma a Tabela 5 ilustra como determinados alarmes podem ser proporcionados no sistema de modo que uma pista audível e/ou visual é iniciada quando um nível pré-ajustado para um parâmetro particular difere por mais do que um respectivo nível predeterminado de tolerância.

Tabela 5

[0120] A figura 33 ajuda a ilustrar a estação de inspeção 360 em mais detalhes. A estação de inspeção é fixada em um local com relação a um tubo direção de produção P. Como ilustrado na figura 33 a estação de inspeção 360 inclui um suporte 3300 que suporta múltiplos sensores 33100.x. Deve ser observado que o suporte ilustrado na figura 33 tem uma abertura central através da qual a camada de compósito tubular formada sobre um revestimento (não mostrada) passa durante a rodada de produção. De acordo com alternativas os sensores e o suporte do sensor podem ser arranjados em um arranjo lado a lado da camada tubular. Da mesma forma alternativamente o suporte pode ser bidirecional e pode ser acionado para trás e para frente ao longo da região da camada de compósito tubular. A estação de inspeção de camada 360 assim inclui pelo menos um sensor que é localizado à jusante de em uma configuração em linha com uma estação de extrusão ou estação de pultrusão ou estação de deposição ou como ilustrado na figura 3 a estação de enrolamento para proporcionar a camada de compósito tubular sobre uma superfície cilíndrica substancialmente subjacente por meio de um processo contínuo.

[0121] A estação de inspeção 360 é uma estação de teste não destrutivo (NDT) que é capaz de identificar uma ou mais regiões em uma camada de compósito tubular onde um defeito pode ter ocorrido durante o processo de consolidação/fabricação. De modo adequado a estação NDT 360 é disposta diretamente após a área de consolidação de fita. A estação NDT localiza e/ou mede e/ou define e/ou registra os defeitos ou imperfeições da superfície e/ou da sub superfície. A estação de inspeção 360 é capaz de fazer a leitura da ampla faixa de diâmetro de tubos a uma velocidade linear de aproximadamente 1 m/min.

[0122] Dependendo dos sensores usado os sensores detectarão as condições que ocasionam a atenuação ou geram ecos intermediários relevantes a partir de um sinal ultrassônico ou outro sinal de sonda. De modo adequado as referidas condições podem ser uma ou mais das que ocorrem durante a produção: delaminação longitudinal/espaços vazios e/ou delaminação circunferencial/espaços vazios e/ou porosidade local em fita CFRP e/ou porosidade em interfaces de fita-fita e/ou perfilhamento de superfície/espessura. Adicionalmente as técnicas e os sensores podem ser proporcionados para ajudar a identificar os defeitos e danos na causada por manipulação e enrolamento de tubo tais como danos por esmagamento / impacto e/ou delaminação na interface de CFRP-revestimento e/ou delaminação nas interfaces de fita-fita e/ou micro ruptura da matriz de resina. As tolerâncias de produção podem ser pré-ajustadas usando portões eletrônicos. O engatilhamento dos referidos portões ativa uma pista audível e/ou visual que é encaminhada para a estação de controle 380.

[0123] Os sensores 3310 ilustrados na figura 33 são sensores de teste não destrutivo ultrassônico. Os referidos sensores de teste ultrassônicos (UT) podem ser usados para determinar a espessura do material e determinar um local de uma descontinuidade dentro de uma parte da camada tubular. A descontinuidade pode ser indicativa de um defeito. De modo adequado os sensores operam na faixa de 500 kHz a 20 MHz. De modo adequado os sensores usam métodos de teste de eco de pulso que usam sondas de cristal único ou grupos de sondas de cristal único ou uma estrutura faseada. Os sensores assim enviam um pulso de ultrassom dentro da parte de compósito próxima a onde o sensor está localizado. Um sinal a partir de um lado distante do material laminado (referido como a eco de parede traseira) e outros ecos que podem ser refletidos a partir de defeitos (referido como um eco intermediário) são detectados e medidos.

[0124] A figura 34 ilustra um teste opcional que usa um teste de pulso ultrassônico para produzir um traço de amplitude referido como uma "Leitura-A". A figura 34 ajuda a ilustrar um eco de parede traseira 3400 refletido a partir de um lado distante de um laminado que é corretamente fabricado. Na medida em que o sensor 3310 se move com relação à camada de compósito tubular (mostrada na figura 35 pelo movimento relativo do sensor 3310 no meio da figura onde um defeito 3500 é localizado) um reflexo de eco de pulso a partir do referido espaço vazio mostra a produção de um eco intermediário 3500 e a perda de um eco de parede traseira.

[0125] A figura 36 ilustra um defeito alternativo 3600 que é um espaço vazio relativamente pequeno 3600 menor em tamanho do que um diâmetro de transdutor associado. Como um resultado um sinal reduzido eco intermediário 3610 e um sinal reduzido eco de parede traseira 3620 são detectados. Os ecos detectados intermediário e de parede traseira ou as ausências dos mesmos e os tempos com relação aos pulsos iniciais podem ser usados para determinar o tamanho e a natureza de um defeito.

[0126] A figura 37 ajuda a ilustrar como sensores de UT 3310 podem ser utilizados para detectar um local de regiões porosas 3700 em uma região com defeito d1 da camada de compósito tubular. As regiões de porosidade são determinadas por detectar ecos dispersados 3700 de um pulso inicial a partir de uma ou mais regiões porosas junto com um sinal de eco reduzido de parede traseira 3710.

[0127] Opcionalmente os testes de eco de pulso de leitura-B que mostram o eco de parede traseira refletido a partir de um lado distante da camada de compósito tubular pode ser utilizado. A inspeção de leitura-B proporciona a cobertura ao longo de um desejado comprimento de tubo. A cobertura adequada em torno de uma circunferência de tubo pode ser proporcionada pelo uso use de múltiplas sondas ou por translação mecânica das sondas na medida em que a camada de compósito tubular é fabricada. Como ilustrado na figura 33 dois conjuntos de quatro sensores podem ser utilizados para monitorar uma condição do tubo. Efetivamente isso produz a informação indicando as regiões da camada de compósito tubular onde um defeito ocorreu. De modo adequado as informações a partir de múltiplos sensores cada uma das quais proporciona uma respectiva sonda são multiplexadas se proporcionando para monitoramento em tempo real da camada de compósito tubular. Isso permite que os dados de eco de parede traseira, a espessura da parede e a leitura-B ou outros parâmetros de sondagem para cada canal sejam registrados e analisados em tempo real. De modo adequado os dados ultrassônicos são coletados e tornados disponíveis na tela da estação de controle 380. As tolerâncias de produção podem ser pré-ajustadas e engatilhando em níveis pré- ajustados podem ativar um alarme se um determinado defeito tenha características que o torne muito significante para ignorar. De modo adequado um equipamento de estrutura faseada portátil é utilizado para realizar inspeções localizadas de tubo fora de linha adicionalmente a um processo principal de inspeção NDT.

[0128] A Tabela 6 ilustra alguns dos tipos de defeito que podem opcionalmente ser detectados e tamanhos mínimos que podem ser acomodados. O tamanho mínimo do defeito é determinado na Tabela 6 em termos de comprimento linear (L) ao longo do tubo e uma fração da circunferência do tubo (C).

Tabela 6

[0129] De modo adequado adicionalmente detalhes do sistema de NDT são delimitadas na Tabela 7.

[0130] Software para o sistema de NDT é proporcionado podendo incluir uma ou mais das funções a seguir: função de dados de seção transversal de leitura-B da posição da sonda e/ou dados de porta de Leitura-A para a produção dos perfis de amplitude de eco de parede traseira e espessura e/ou ferramentas de dimensionamento com correção de geometria e/ou ferramentas de gráficos que mostram indicações como uma função do comprimento do tubo.

Tabela 7

[0131] A figura 38 ilustra a estação de reparo 370 em mais detalhes. A estação de reparo 370 é um exemplo de uma estação de pós processo de aquecer e/ou resfriar se os elementos de aquecer e/ou resfriar são proporcionados. A estação de reparo 370 é em linha e à jusante da estação de inspeção 360 e recebe as entradas e saída a partir da estação de inspeção precedente que proporciona um local e/ou tamanho e/ou tipo de defeito em uma ou mais regiões da camada de compósito tubular consolidada. No caso da leitura UT a partir de uma estação de inspeção 360 identificar uma área da camada de compósito tubular que não vá de encontro à predeterminada qualidade então uma ação corretiva imediata pode ser realizada pela estação de reparo 370 sem interromper o processo de fabricação. De modo adequado a estação de reparo 370 é disposta dentro de 100 metros de uma estação de inspeção NDT. De modo adequado a estação de reparo 370 é disposta imediatamente após uma estação de inspeção NDT (dentro de 10 metros). Caso a leitura de NDT identifique uma área de tubo que tenha falhado a alcançar a qualidade necessária um alarme fechado irá iniciar um procedimento dentro da estação de reparo 270 para localizar e reparar seja a superfície ou sub superfície do defeito. A estação de reparo 370 é capaz de realizar trabalho de reparo em tempo real em uma ampla faixa de diâmetros de tubo e em uma faixa de velocidades lineares de produção. De modo adequado a estação de reparo 370 é capaz de reparar um ou mais defeitos simultaneamente com a velocidade linear de cerca de aproximadamente 1 m/min. Como ilustrado na figura 38 o revestimento 105 e a camada consolidada circundante 110 que proporciona a camada de compósito tubular formada por consolidar os enrolamentos adjacentes de fita passa através de um orifício central 3800 em um suporte 3810. O suporte 3810 suporta múltiplas placas moveis 3820 que são arranjadas circunferencialmente em torno da abertura circular central 3800. O suporte suporta os elementos de contato móveis 3820 em um modo no qual permite que cada elemento de suporte 3820 seja de modo independente móvel ao longo de um respectivo eixo de acionamento. Isso é ilustrado mais claramente na figura 39. Como ilustrado na figura 39 um ponto central C é associado com a abertura central 3800 no suporte 3810. Esse ponto central também corresponde ao eixo central longitudinal do revestimento 105 e camada de compósito consolidada 110. Esse ponto central C é comum ao eixo de acionamento 39000-15 para os dezesseis elementos de contato 3820 ilustrados nas figuras 38 e 39. Deve ser observado que alternativamente um, dois ou mais elementos de contato podem ser utilizados. Ao se utilizar muitos (por exemplo, dezesseis mostrados na figura 39) elementos de contato quer dizer que muitos locais em uma superfície externa da camada de compósito podem ser pressurizados e/ou aquecidos e/ou resfriados simultaneamente. Menos elementos de contato podem ser utilizados e opcionalmente o suporte 3810 pode ser girado por um mecanismo de direcionamento (não mostrada) para ajudar a alinhar os elementos de contato com regiões com defeito da camada de compósito tubular. De modo adequado de modo a realizar um trabalho corretivo, aquecimento na região de entre 180 °C a 220 °C, e uma pressão de até 4 MPa, pode ser aplicada por até 1 a 2 segundos, localmente a uma região com defeito. Para ajudar a garantir que a ligação entre as camadas permaneça intacta a referida pressão e calor é aplicada. Calor e/ou pressão pode ser aplicada através dos elementos de contato 3820 que usam condução para transmitir o calor, ou o aquecimento pode ser aplicado separadamente com feixes focados de energia (indução, convecção, radiação) imediatamente antes do elemento de suporte aplicar pressão para a área. De modo adequado a temperatura é medida e controlada usando sensores de temperatura (pirômetros óticos ou semelhante) ou um sistema comercial de medição ótica de temperatura tal como uma câmera de imagem termográfica (por exemplo, Fluke TiR29 ou semelhante). De modo adequado a pressão pode ser aplicada através dos elementos de contato que usam acionadores hidráulicos ou pneumáticos. Para ajudar a garantir que as camadas permaneçam intactas no superaquecimento da fita durante o pós processo de aquecimento pode ser evitado por proporcionar o resfriamento a uma área tratada imediatamente após o tratamento. O resfriamento de qualquer região desejada pode ser proporcionado para reduzir a temperatura daquela região a uma temperatura de cerca de aproximadamente 100 °C rapidamente. O resfriamento pode opcionalmente ser proporcionado por placas de resfriamento adicionais (condução) ou por correntes de ar de resfriamento direcionadas (convecção).

[0132] Os elementos de contato mostrados como placas 3820 na figura 39 podem ser alternativamente rolos ou ter outros formatos. Uma superfície de suporte 3930 é proporcionada em cada placa. A superfície de suporte 3930 ilustrada na figura 38 e 39 é convexa. Alternativamente outros formatos tais como formatos côncavos ou de um formato de figura de oito pode ser utilizado. A superfície de suporte pode ser lançada contra a superfície externa da camada de compósito de fita por um predeterminado período de tempo e na desejada pressão e temperatura para ajudar a consolidar as regiões porosas ou regiões delaminadas em locais anteriormente determinados em tempo real pela estação de inspeção à montante.

[0133] De modo adequado a energia térmica pode ser aplicada por meio de várias técnicas para a superfície ou internamente ou por condução ou por convecção e/ou por radiação para as regiões do tubo. Parâmetros tais como tempos de ciclo e/ou temperatura de pico e/ou pressão/aplicação de força podem ser da mesma forma aplicados.

[0134] O módulo de aquecimento proporciona informação de tempo real de modo que tendências e falhas podem ser reconhecidos durante e após o pós processo de aquecimento. Isso ajuda estratégias preventivas de suporte.

[0135] Através de toda a descrição e nas reivindicações da presente especificação, os termos "compreende" e "contém " e variações dos mesmos querem dizer "que inclui mas não é limitado a" e os mesmos não são pretendidos a (e não) excluem outras frações, aditivos, componentes, números inteiros ou etapas. Através da descrição e das reivindicações da presente especificação, o singular engloba o plural a não ser que o contexto indique de outro modo. Em particular, onde o artigo indefinido é usado, a especificação deve ser entendida como contemplando a pluralidade assim como a singularidade, a não ser que o contexto indique de outro modo.

[0136] Particularidades, números inteiros, características ou grupos descritos em conjunto com um aspecto particular, modalidade ou exemplo da presente invenção devem ser entendidos como sendo aplicáveis a qualquer outro aspecto, modalidade ou exemplo descrito aqui a não ser que seja incompatível com o mesmo. Todas as características descritas na presente especificação (que incluem quaisquer reivindicações em anexo, resumo e desenhos), e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo assim descrito, pode ser combinada em qualquer combinação, exceto combinações onde pelo menos algumas das características e/ou etapas sejam mutuamente exclusivas. A presente invenção não é restrita a quaisquer detalhes de quaisquer modalidades anteriores. A presente invenção se estende a qualquer nova, ou nova combinação, das características descritas na presente especificação (que inclui quaisquer reivindicações em anexo, resumo e desenhos), ou a qualquer nova, ou qualquer nova combinação, das etapas de qualquer método ou processo assim descrito.

[0137] A atenção do leitor é direcionada para todos os papéis e documentos que são depositados concomitantemente com ou antes da presente especificação em relação com o presente pedido e que estejam abertos a inspeção pública com a presente especificação, e os conteúdos dos todos os referidos papéis e documentos estão incorporados aqui por referência.

Claims

1. Aparelho para pelo menos parcialmente reparar um defeito em uma camada de compósito tubular, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma pluralidade de elementos de contato (3820) independentemente móveis, cada um suportado em uma relação espaçada entre si por meio de um respectivo dentre pelo menos um membro de suporte; em que cada elemento de contato (3820) é associado com um respectivo eixo de acionamento ao longo do qual os elementos de contato (3820) são móveis e os eixos de acionamento de todos os elementos de contato (3820) se estendem para fora a partir de um ponto central comum, e cada elemento de contato (3820) é disposto para ser impulsionado contra uma superfície externa de uma camada de compósito tubular para pelo menos reparar parcialmente pelo menos um defeito na região da superfície externa da camada de compósito tubular contra a qual é impulsionada.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: cada elemento de contato (3820) é seletivamente e independentemente acionável em direção ao ponto central para fornecer uma pressão desejada para uma região de uma superfície externa de uma camada de compósito tubular que tem um eixo de tubo longitudinal que se estende através do ponto central e perpendicular a um plano definido pelos elementos de contato (3820).

3. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que: cada elemento de contato (3820) compreende uma superfície de contato (3930) tendo um perfil predeterminado.

4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que: em um estado de não acionamento, cada elemento de contato (3820) é disposto em uma posição neutra a uma respectiva distância a partir do ponto central comum, em que cada elemento de contato (3820) pode ser acionado seletivamente por meio de um respectivo membro de acionamento em direção ao ponto central a partir da posição neutra ou em afastamento a partir do ponto central em direção à posição neutra.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o perfil de cada superfície de contato (3930) é côncavo ou convexo.

6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que cada elemento de contato (3820) compreende um elemento em forma de placa ou elemento em forma de pino ou elemento em forma de rolo.

7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que: o membro de suporte é transportável ao longo de um eixo de suporte longitudinal associado com um eixo de tubo longitudinal do membro compósito tubular, em que o membro de suporte pode ser bidirecional e pode ser transportável ao longo do eixo de suporte em uma direção à montante ou à jusante.

8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: pelo menos um elemento de aquecimento para aquecer seletivamente pelo menos um dentre os elementos de contato (3820) e/ou uma região de uma camada de compósito tubular a uma temperatura desejada.

9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: pelo menos um elemento de resfriamento para resfriar seletivamente pelo menos um dentre os elementos de contato (3820) e/ou uma região de uma camada de compósito tubular a uma temperatura desejada.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: um elemento de aquecimento para cada elemento de contato (3820); em que cada elemento de aquecimento é controlável independentemente para seletivamente aquecer um respectivo elemento de contato (3820) independentemente.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: um elemento de resfriamento para cada elemento de contato (3820); em que cada elemento de resfriamento é controlável independentemente para seletivamente resfriar um respectivo elemento de contato (3820) independentemente.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que: o elemento de aquecimento seletivamente aquece um respectivo pelo menos um elemento de contato (3820) ou região de camada de compósito tubular a uma temperatura de 120 °C a 250 °C, em que o aquecimento seletivo pode ser de 180 °C a 220°C.

13. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que: o membro de suporte é localizado à jusante de, e em uma configuração em linha com uma estação de inspeção que determina um tipo, tamanho e/ou local de um defeito em uma camada de compósito tubular; em que a camada de compósito tubular é disposta para ser transportada através do membro de suporte, em que um local de um eixo de tubo central da camada de compósito tubular na medida em que o mesmo passa através do membro de suporte pode coincidir com o local do ponto central comum.

14. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: um membro de acionamento que seletivamente gira o membro de suporte para alinhar pelo menos um elemento de contato (3820) com relação a uma região defeituosa da camada de compósito tubular.

15. Método para pelo menos parcialmente reparar um defeito em uma camada de compósito tubular, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: transportar uma camada de compósito tubular próxima a uma pluralidade de elementos de contato (3820) independentemente móveis suportados em uma relação espaçada entre si por meio de um respectivo dentre pelo menos um membro de suporte; e mover seletivamente os elementos de contato (3820) ao longo de um respectivo eixo de acionamento que é alinhado com um ponto central comum que corresponde a um local de um eixo longitudinal da camada de compósito tubular, de tal modo que cada elemento de contato (3820) movido seletivamente é impulsionado contra uma superfície externa de uma camada de compósito tubular para pelo menos reparar parcialmente pelo menos um defeito na região da superfície externa da camada de compósito tubular contra a qual é impulsionada.