BR112017017917B1 - Método e dispositivo de revestimento para aplicar uma camada de revestimento durante a produção de um tubo para serviço pesado de múltiplas camadas - Google Patents

Abstract

MÉTODO E DISPOSITIVO DE REVESTIMENTO PARA APLICAR UMA CAMADA DE REVESTIMENTO DURANTE A PRODUÇÃO DE UM TUBO PARA SERVIÇO PESADO DE MÚLTIPLAS CAMADAS. A invenção diz respeito a um método e um dispositivo de revestimento para aplicar uma camada de revestimento no lado de dentro de uma camada de suporte durante a produção de um tubo para serviço pesado de múltiplas camadas, o dito dispositivo compreendendo uma unidade de aplicação de pressão (22) tendo uma unidade de aplicação de força. Uma aplicação estável da camada de revestimento é alcançada em que o dispositivo de revestimento compreende uma ferramenta de rolamento (2) tendo a unidade de aplicação de pressão (22) e a unidade de aplicação de força e em que a unidade de aplicação de pressão (22) é provida com pelo menos um rolete de pressão (20) que tem um diâmetro menor que o diâmetro interno do tubo para serviço pesado a ser produzido e é provida com pelo menos um elemento de suporte que diametralmente age contra o rolete de pressão durante operação por meio de uma força de suporte.

Description

[001] A invenção diz respeito a um método para produzir um tubo para serviço pesado de múltiplas camadas com uma unidade de tubo que é composta de um tubo externo formando uma camada de suporte e pelo menos um tubo interno formando uma camada de revestimento, assim como a um dispositivo de revestimento para aplicar a camada de revestimento à parte interna da camada de suporte com uma unidade de aplicação de pressão tendo uma unidade de aplicação de força.

[002] A DE 10 2005 029 679 A1 descreve um dispositivo e um método para unir perfis de tubos com um perfil de tubo interno em um perfil de tubo externo através de expansão por meio de um elemento de rolamento, o qual é arranjado em uma cabeça expansora e, para o propósito de aplicar as forças de rolamento, é suportado por meio de um eixo de suporte giratório. O elemento de rolamento desloca de forma epicíclica em volta do eixo geométrico de rotação do eixo de suporte, o qual se estende excentricamente em volta do eixo geométrico central dos perfis de tubos. A fim de mudar o elemento de rolamento na direção radial, o eixo de suporte tem uma parte cônica e, por sua vez, pode ser deslocado na direção axial. Um elemento de suporte que é incorporado como um rolete de suporte, por exemplo, é arranjado na cabeça expansora e suporta as forças de rolamento contra a superfície interna do perfil de tubo interno ocorrendo no elemento de rolamento. A cabeça expansora pode ser deslocada ao longo do eixo geométrico de tubo a fim de criar conexões de união em várias localizações nos perfis de tubos por meio de expansão. Este dispositivo conhecido também é projetado particularmente para a união de perfis de tubos tendo diâmetros menores.

[003] Em tubos para serviço pesado, entretanto, certas condições já estão presentes como um resultado do diâmetro interno grande assim como de limitações metalúrgicas, tais como em um tubo externo em que de uma maneira geral ele é (praticamente) impossível expandir elasticamente, o que torna a laminação estável necessária de uma camada de revestimento interno difícil. Tubos para serviço pesado frequentemente têm seções não perfeitamente redondas e ovais, de maneira que, por causa das forças de compressão não homogêneas que ocorrem na presença de seção não perfeitamente redonda, é difícil alcançar uma conexão estável uniformemente da camada de revestimento por meio de um rolete de suporte giratório e um elemento de rolamento epicíclico acionado pelo mesmo - isto é, com um procedimento de pressionamento controlado por posição.

[004] Um outro dispositivo de revestimento é descrito na WO 2004/103603 A1. Este dispositivo de revestimento conhecido é projetado para fornecer um tubo externo, o qual forma uma camada de suporte e também é referido como um tubo de suporte com uma camada de revestimento no interior do mesmo. Para este propósito, um tubo interno, também chamado de tubo de revestimento ou simplesmente de revestimento, é empurrado para dentro do tubo externo e então expandido radialmente usando uma ferramenta expansora até que ele seja unido ao tubo externo, com o tubo interno sendo expandido de forma plástica e o tubo externo sendo expandido a fim de criar um tubo para serviço pesado de múltiplas camadas. Este processo é repetido de forma incremental até que o comprimento total do tubo para serviço pesado tenha sido expandido. A ferramenta expansora é operada hidraulicamente, mas a seco, excluindo assim a possibilidade de o tubo interno entrar em contato com o fluido hidráulico. A união mecânica de atrito entre os dois tubos é alcançada por ter a resiliência elástica do tubo externo maior que a resiliência do tubo interno. Este tipo de fabricação também influencia a estrutura do tubo de suporte estável, e a combinação dos materiais do tubo interno e do tubo de suporte deve ser selecionada de tal maneira que o limite de escoamento do tubo interno é menor que o limite de escoamento do tubo externo, com limitações e desvantagens correspondentes estando associadas com isto.

[005] Durante a fabricação de tais tubos para serviços pesados de múltiplas camadas, também é conhecido o uso de um dispositivo de revestimento que compreende um assim chamado de pressionamento por hidrodeformação (por exemplo, métodos da Butting Company). O tubo interno e o tubo externo são ambos expandidos ligeiramente por meio de pressão de água, com pressões sendo usadas que induzem o tubo externo para fluir, de maneira que uma peça fundida externa é necessária a fim de proteger o tubo para serviço pesado contra expansão não controlada e ruptura.

[006] Um outro método para produzir um tubo para serviço pesado de múltiplas camadas a partir de um tubo externo e de um tubo interno na forma de uma camada de revestimento conectada amplamente por atrito é descrito na DE 10 2013 103 811 B3. Durante fabricação, uma placa carregadora que já tem uma dobra inicial pré-formada é usada, sobre a qual uma placa de suporte é colocada que é conectada ao longo de suas duas bordas longitudinais à placa carregadora, após o que a interligação ao tubo para serviço pesado de múltiplas camadas é formada e provida com uma junção de solda longitudinal.

[007] A DE 10 2009 060 059 A1 também descreve um método para produzir um tubo para serviço pesado de múltiplas camadas. Nesse documento, a parede do tubo para serviço pesado é formada de pelo menos duas chapas metálicas que são conectadas integralmente uma à outra por meio de uma solda introduzida entre as chapas. Este tipo de conexão exige combinações especiais de materiais e um método de produção especial que é adaptado para elas, o que significa que limitações existem desde o princípio.

[008] Além disso, tubos para serviços pesados de múltiplas camadas são conhecidos que são revestidos com uma camada de revestimento por meios metalúrgico tais como os assim chamados de "tubos cladeados" e assim já formados em etapas de produção especiais durante a fabricação da placa. Ao empregar este procedimento, entretanto, limites estreitos são estabelecidos para a seleção de material para muitas aplicações.

[009] O objetivo da presente invenção é fornecer um método para produzir um tubo para serviço pesado de múltiplas camadas e um dispositivo de revestimento do tipo mencionado no início por meio dos quais uma variedade mais ampla de possibilidades seja oferecida para a aplicação de uma camada de revestimento.

[010] Este objetivo é alcançado com os recursos da reivindicação 1 e da reivindicação 10.

[011] De acordo com a reivindicação 1, o método tem a seguinte sucessão de etapas de método: - Introdução do tubo interno no tubo externo; - Introdução da unidade de aplicação de pressão com pelo menos um rolete de pressão que tem um diâmetro menor que o diâmetro interno do tubo interno e é montado rotativamente com seu eixo geométrico de rotação a uma distância do eixo geométrico longitudinal do tubo interno; - Aplicação de força de compressão alinhada radialmente para fora contra a superfície interna do tubo interno ao rolete de pressão; - Rotação da unidade de aplicação de pressão em relação à unidade de tubo enquanto rolando o rolete de pressão sobre a superfície interna do tubo interno e pressionamento da superfície externa do tubo interno contra a superfície interna do tubo externo durante deformação plástica local da parede de tubo interno, com a unidade de aplicação de pressão sendo avançada simultaneamente de forma axial durante o rolamento do rolete de pressão em relação à unidade de tubo.

[012] Por meio do rolamento e pressionamento sobre a camada de revestimento interno continuamente na direção de rotação durante deformação plástica e o deslocamento axial simultâneo da unidade de aplicação de pressão em relação à unidade de tubo, a camada de revestimento é aplicada e retida por atrito em um modo estável e durável uniformemente sobre a superfície interna da camada de suporte sem a necessidade de expandir o tubo externo. A estrutura da camada de suporte, a qual forma um revestimento estável de parede grossa, é por esta razão praticamente não impactada, de maneira que combinações de materiais tendo características metalúrgicas e/ou geométricas (espessuras) muito diferentes podem ser usadas para produzir o tubo para serviço pesado. Uma pequena expansão da camada de suporte dentro de seu limite elástico também é possível, se desejado. O projeto do tubo externo original e do (pelo menos um) tubo interno original pode ser selecionado livremente na maior parte, sendo somente necessário que o diâmetro interno do tubo externo e o diâmetro externo do tubo interno adjacente sejam coordenados um com o outro de maneira que o tubo interno possa ser inserido facilmente no tubo externo e conectado por atrito por meio do processo de rolamento durante expansão no limite de escoamento ou plastificação ao longo da superfície interna do tubo externo. Uma superfície interna praticamente lisa do tubo para serviço pesado acabado é alcançada se a taxa de avanço da unidade de aplicação de pressão durante o rolamento do rolete de pressão for coordenada com sua velocidade rotacional sobre a superfície interna da unidade de tubo de maneira que as tiras de giro de forma helicoidal deformadas de modo plástico se sobreponham (por exemplo, uma ou mesmo diversas vezes).

[013] No dispositivo de revestimento, uma provisão é feita em que ele compreende uma ferramenta de rolamento com a unidade de aplicação de pressão e a unidade de aplicação de força, e em que a unidade de aplicação de pressão é provida com pelo menos um rolete de pressão tendo um diâmetro menor que o diâmetro interno do tubo para serviço pesado a ser produzido assim como com pelo menos um elemento de suporte agindo diametralmente contra isto com uma força de suporte no estado de operação e a unidade de aplicação de pressão tem uma parte de mancal de pressão na qual o rolete de pressão é montado rotativamente e tem uma parte de mancal de apoio na qual o elemento de suporte é suportado. A unidade de aplicação de força é arranjada pelo menos parcialmente entre a parte de mancal de pressão e a parte de mancal de apoio, isto é, dentro da unidade de aplicação de pressão. A parte de mancal de pressão e a parte de mancal de apoio podem ser deslocadas radialmente uma na direção da outra por meio da unidade de aplicação de força em relação a um eixo geométrico de rotação do rolete de pressão e assim também em relação ao eixo geométrico central da unidade de tubo.

[014] Esta construção do dispositivo de revestimento torna possível aplicar continuamente a camada de revestimento, particularmente uma camada de revestimento de um tubo interno inserido em um tubo externo como uma camada de suporte estável por meio de rolamento. Como um resultado do processo de rolamento, o tubo interno é expandido continuamente durante deformação plástica e assim prensado em um modo estável e durável contra o interior do tubo externo sem a necessidade de expandir o tubo externo, de maneira que a estrutura de material do mesmo pode permanecer não afetada. Como um resultado, praticamente qualquer combinação de materiais metálicos pode ser selecionada para o tubo interno e tubo externo. Por meio da construção especificada do dispositivo de revestimento, uma deformação plástica do tubo interno é provocada a fim de formar a camada de revestimento com um alto nível de força de compressão aplicada usando o rolete de pressão. Aqui, também, durante o rolamento do rolete de pressão, a unidade de aplicação de pressão, a qual é conectada a um eixo central (físico), é passada axialmente sobre mesmo em um modo contínuo (ininterrupto), resultando assim nas tiras de giro de forma helicoidal durante o processo de rolamento.

[015] Neste aspecto, é vantajoso se, durante o rolamento do rolete de pressão, a força de compressão for selecionada de maneira que o tubo externo não seja expandido ou expandido só ligeiramente, abaixo seu limite de escoamento.

[016] O procedimento contínuo vantajoso empregado durante a aplicação da camada de revestimento é assim mantido ao ter a unidade de aplicação de pressão fornecida sendo deslocada axialmente para frente em relação à unidade de tubo. A taxa de avanço da unidade de aplicação de pressão é coordenada com a velocidade rotacional do rolete de pressão ao longo da superfície interna do tubo interno de tal maneira que uma superfície de contato ou superfície interna (praticamente) lisa das regiões de tubo interno prensado resulta. Os parâmetros físicos selecionados também podem ser estabelecidos como uma função do material do tubo interno e da geometria do (pelo menos um) rolete de pressão. Por exemplo, a superfície externa do rolete de pressão pode ser incorporada na sua seção transversal a fim de ser reta e paralela à extensão longitudinal da superfície interna do tubo interno ou ser cônica ou arqueada de forma convexa na direção do lado de fora, por exemplo, a fim de alcançar características de prensagem diferentes. Deste modo, a superfície de contato pode ser variada consequentemente, e um efeito de rolamento com deformação local de material (similar a um processo de caminhar) alcançada mais ou menos na direção de rotação ou mais ou menos na direção de avanço.

[017] Uma variante vantajosa do método é caracterizada em que, por exemplo, a unidade de aplicação de pressão é avançada axialmente em relação à unidade de tubo por uma distância entre 1 mm e 10 mm por ciclo do rolete de pressão sobre a circunferência interna do tubo interno.

[018] Uma outra variante vantajosa do método é caracterizada em que, por exemplo, a velocidade rotacional relativa entre unidade de aplicação de pressão e unidade de tubo está entre 5 e 100 rotações por minuto.

[019] Altas forças de compressão podem ser criadas ao ter a unidade de aplicação de pressão sendo suportada por uma unidade de suporte sobre a superfície interna do tubo interno enquanto o rolete de pressão está rolando. A unidade de suporte pode ser suportada sobre a superfície interna do tubo interno em um modo de deslizamento ou com um ou mais roletes de suporte arranjados nos ângulos de base de um triângulo isósceles (com ângulos agudos). No último caso, o rolete de pressão preferivelmente é arranjado na extensão da bissetriz do ângulo central do triângulo isósceles.

[020] Uma modalidade que é vantajosa para a execução do método também é caracterizada em que a unidade de aplicação de pressão é girada em relação à unidade de tubo por meio de um eixo inserido coaxialmente na unidade de tubo, com o eixo sendo girado por meio de um acionamento arranjado fora ou dentro da unidade de tubo e/ou a unidade de tubo é girada por meio de um acionamento rotativo.

[021] Além disso, para a função e otimização do processo de produção, medidas no sentido de que a rotação da unidade de aplicação de pressão em relação à unidade de tubo e/ou a força de compressão seja executada ou aplicada em um modo controlado ou regulado são vantajosas.

[022] Outras medidas vantajosas são caracterizadas em que o controle ou regulação é executado como uma função de características geométricas e/ou metalúrgicas do material da camada de revestimento.

[023] Além disso, medidas que são caracterizadas em que o pelo menos um elemento de suporte é incorporado como pelo menos um rolete de suporte contribuem para o bom funcionamento do dispositivo de revestimento com um projeto vantajoso.

[024] Outras medidas que são vantajosas para o funcionamento e construção são caracterizadas em que a parte de mancal de pressão e a parte de mancal de apoio podem ser deslocadas de forma radial externamente uma na direção da outra por meio da unidade de aplicação de força em relação a um eixo geométrico de rotação do rolete de pressão ou ao eixo geométrico central da unidade de tubo, de maneira que, para o propósito de rolamento sobre a camada de revestimento, o rolete de pressão pode ser empurrado contra a força de suporte com a força de compressão exigida contra o interior da camada de revestimento ou do tubo interno no estado de operação.

[025] Várias variantes de projeto para aplicar as forças de compressão alinhadas radialmente que são transmitidas por meio do rolete de pressão para o tubo interno a fim de deformar a camada de revestimento são caracterizadas em que a unidade de aplicação de força tem um mecanismo de ajuste que é operado hidraulicamente ou por meio de partes de propagação cooperando mecanicamente sólidas.

[026] Uma outra medida que é vantajosa para a construção e função é caracterizada em que o rolete de pressão é suportado na parte de mancal de pressão por meio de um eixo rotativo na parte de mancal de pressão.

[027] Além disso, uma provisão é feita vantajosamente em que o rolete de suporte é montado rotativamente na parte de mancal de apoio por meio de um eixo de suporte.

[028] A deformação do tubo interno a fim de formar a camada de revestimento pode ser influenciada em vários modos ao ter o rolete de pressão tendo uma superfície de contato plana, inclinada ou cônica ou convexa externamente em seção transversal. Por exemplo, dependendo do material da camada de revestimento, pode ser assegurado deste modo que, durante a prensagem contínua com um avanço pequeno (simultâneo), as regiões de pressão que são arranjadas (continuamente) uma após a outra no modo de uma espiral são mais ou menos amplas e/ou são sobrepostas em uma extensão maior ou menor a fim de obter uma superfície interna lisa homogênea de forma máxima da camada de revestimento prensada.

[029] E ainda, quanto à conexão para um eixo de avanço central ou eixo de acionamento central, medidas são vantajosas que são caracterizadas em que a unidade de aplicação de pressão é provida com uma seção de conexão com uma parte de acoplamento para conectar ao eixo de acionamento central. Por meio do eixo de acionamento central, a unidade de aplicação de pressão pode ser girada em relação à superfície interna do tubo para serviço pesado de múltiplas camadas, com a unidade de aplicação de pressão sendo girada quando o tubo para serviço pesado está em repouso, ou o tubo para serviço pesado sendo girado quando a unidade de aplicação de pressão não está girando, ou o tubo para serviço pesado e a unidade de aplicação de pressão sendo girados em velocidades rotacionais diferentes, e com o rolete de pressão rolando contra a superfície interna. Ao mesmo tempo, o avanço relativo entre tubo para serviço pesado e unidade de aplicação de pressão pode ser executado a fim de produzir o avanço axial durante o movimento de prensagem helicoidal.

[030] Além disso, uma provisão vantajosamente é feita aqui em que a seção de conexão é conectada em um modo deslocável radialmente à parte de acoplamento por meio de um adaptador, de maneira que a unidade de aplicação de pressão é suportada a fim de flutuar na direção radial em relação ao eixo de acionamento. Esta medida contribui para alcançar pressão uniforme e um revestimento estável com a camada de revestimento.

[031] Vantagens adicionais para a construção e a função podem ser alcançadas ao prover a unidade de aplicação de pressão com uma construção tal como alojamento com duas partes de alojamento, com a parte de mancal de apoio sendo incorporada a uma base de alojamento e a parte de mancal de pressão sendo incorporada a uma fixação de alojamento, e ao ter a base de alojamento e a fixação de alojamento sendo acopladas por meio da unidade de aplicação de força de tal maneira que elas podem ser deslocadas radialmente uma em relação à outra.

[032] Medidas adicionais que são vantajosas para a construção e função são caracterizadas em que uma parte de cobertura de alojamento é montada sobre a fixação de alojamento e que um mancal de articulação é incorporado à fixação de alojamento para o eixo rotativo do rolete de pressão.

[033] A invenção é explicada com mais detalhes a seguir com base em modalidades exemplares com referência para os desenhos.

[034] A figura 1 mostra uma representação esquemática de lado dianteiro de uma unidade de tubo consistindo de tubo externo e tubo interno com uma unidade de aplicação de pressão inserida;

[035] A figura 2 mostra uma vista em perspectiva de uma unidade de aplicação de pressão;

[036] A figura 3 mostra uma vista em perspectiva de uma unidade de aplicação de pressão parcialmente aberta;

[037] A figura 4 mostra uma outra vista em perspectiva de uma unidade de aplicação de pressão que também está parcialmente aberta; e

[038] As figuras 5A, 5B e 5C mostram uma representação transparente da unidade de aplicação de pressão em uma vista lateral, vista traseira e vista superior.

[039] A figura 1 mostra uma unidade de tubo 1 consistindo de um tubo externo 10, o qual forma uma camada de suporte metálica externa estável 10, e um tubo interno 11, o qual forma uma camada de revestimento metálico interno 11 que é mais fina em comparação com a camada de suporte, assim como uma unidade de aplicação de pressão 22 (mostrada esquematicamente) que está colocada no interior da unidade de tubo 1 a fim de pressionar o tubo interno 11 em um modo estável de atrito e de forma contínua contra a superfície interna do tubo externo 10 em um processo de rolamento e obter um tubo para serviço pesado de múltiplas camadas com interior revestido. O termo "tubo para serviço pesado" é para ser entendido como se referindo a tubos tendo diâmetros de pelo menos 150 mm e uma espessura de parede total de pelo menos 5 mm, com a espessura da camada de suporte sendo um múltiplo da espessura da camada de revestimento. As características de material da camada de revestimento são selecionadas de tal maneira que elas resistem, igualmente e de modo tão permanente quanto possível, aos efeitos mecânicos, físicos e/ou químicos de um material a ser transportado. Para esta finalidade, ela fornece uma vantagem substancial se a seleção de material for limitada tão pouco quanto possível pelo método de produção, o que é alcançado por meio do processo de pressionamento e rolamento.

[040] A unidade de aplicação de pressão 22 colocada no interior do tubo é parte de uma ferramenta de rolamento 2 e tem um rolete de pressão 20 com um diâmetro que é substancialmente menor que o diâmetro interno do tubo interno 11. No estado de operação, o rolete de pressão 20 é montado em uma parte de mancal de pressão 23 a fim de ser girável em volta de um eixo geométrico de rotação 231 que é paralelo ao eixo geométrico de tubo. Como um elemento de suporte, um rolete de suporte 21 é arranjado a fim de ficar oposto diametralmente ao rolete de pressão 20 em relação ao eixo geométrico de tubo durante o processo de rolamento, cujo rolete de suporte 21 é suportado sobre a superfície interna do tubo interno 11 durante o processo de rolamento a fim de oferecer força de suporte suficiente para pressionar o rolete de pressão 20 durante o processo de rolamento. O rolete de suporte 21 é montado a fim de ser girável em volta de um eixo de suporte 210 que é paralelo ao eixo geométrico longitudinal da unidade de tubo 1 e recebido em uma parte de mancal de apoio 24 da unidade de aplicação de pressão 22, particularmente em uma unidade de suporte 28. A parte de mancal de pressão 23 e a parte de mancal de apoio 24 são suportadas na unidade de aplicação de pressão 22 a fim de serem deslocáveis diametralmente (na direção radial) uma na direção da outra em relação ao eixo geométrico de tubo, por exemplo, hidraulicamente ou por meio de um mecanismo de ajuste mecânico, tal como mostrado pela seta dupla na figura 1. Em vez de somente um rolete de suporte, também é possível que vários roletes de suporte 21 estejam presentes, preferivelmente os roletes de suporte 21 que são arranjados com a mesma separação angular na diagonal do tubo interno através do eixo geométrico de rotação 231 do rolete de pressão 20 e/ou vários roletes de suporte 21 espaçados um ao lado do outro na direção do eixo geométrico de tubo. Em vez de somente um rolete de pressão 20, vários também podem estar presentes.

[041] Na modalidade exemplar de uma ferramenta de rolamento 2 com uma unidade de aplicação de pressão 22 mostrada em uma vista em perspectiva na figura 2, por exemplo, a parte de mancal de apoio 24 tem dois roletes de suporte 21 que, quando no estado inserido da unidade de aplicação de pressão 22, são arranjados para ficar deslocados em relação à diagonal do tubo interno 11 através do eixo geométrico de rotação 231 do rolete de pressão 20 em intervalos angulares iguais (simetricamente), contudo somente um dos dois roletes de suporte 21 é visível na figura 2. A fim de acionar a unidade de aplicação de pressão 22 a fim de girar em volta de um eixo geométrico de rotação que é concêntrico com o eixo geométrico de tubo, ela é conectada por meio de uma seção de conexão 25 com um adaptador 27 e uma parte de acoplamento 26 a um eixo estável ou eixo de acionamento (não mostrado) e acionada em um modo rotativo por meio de uma unidade de acionamento 1 (também não mostrada) arranjada no lado de fora ou dentro da unidade de tubo 1 a fim de induzir o rolete de pressão 20 para rolar na direção de rotação sobre a superfície interna do tubo interno 11 e assim executar a processo de rolamento para aplicar a camada de revestimento. A parte de acoplamento 26 e o adaptador 27 da seção de conexão 25 podem ser deslocados um na direção do outro na direção radial a fim de criar montagem de modo flutuante e, opcionalmente, para centralizar a unidade de aplicação de pressão 22 no interior do tubo, e a parte de acoplamento 26 tem um projeto tal como flange a fim de criar uma conexão estável para o lado dianteiro ou um flange de casamento do eixo ou eixo de acionamento.

[042] Tal como está mostrado na figura 2, a unidade de aplicação de pressão 22 é incorporada no modo de um alojamento com duas partes de alojamento, isto é, uma base de alojamento 221, à qual a parte de mancal de apoio está incorporada, e uma fixação de alojamento 223, à qual a parte de mancal de pressão 23 está incorporada. A base de alojamento 221, com a parte de mancal de apoio 24, e a fixação de alojamento 223, com a parte de mancal de pressão 23, são acopladas de modo deslocável uma à outra por meio de uma unidade de aplicação de força de tal maneira que elas podem ser pressionadas para fora radialmente ao eixo rotativo 231 ou ao eixo de suporte 210 e assim também ao eixo ou eixo de acionamento ou ao eixo geométrico do tubo para serviço pesado e deslocadas para dentro uma na direção da outra. Para este propósito, uma unidade de ajuste é arranjada entre as duas partes de alojamento que permite guiamento estável na direção radial. A unidade de aplicação de força é incorporada como uma unidade de pistão/cilindro operada hidraulicamente, por exemplo, por meio da qual a força compressiva exigida para pressionar o rolete de pressão 20 pode ser aplicada em um modo bem controlado e regulado. A fixação de alojamento 223 é coberta na direção do lado de fora com uma parte de cobertura de alojamento 222 na qual uma abertura tal como fenda se estendendo transversal ao eixo rotativo 231 é disposta, através da qual uma parte do rolete de pressão 220 se projeta para fora a fim de rolar sobre a parte interna da camada de revestimento durante a criação da mesma. O contorno externo da parte de cobertura de alojamento 222, assim como das outras partes do alojamento 220, é dimensionado e modelado de tal maneira que rotação pode ocorrer sem impedimento dentro do tubo interno durante o processo de rolamento, com os roletes de suporte 21 também sendo suportados sobre a parte interna do tubo interno.

[043] As figuras 3 e 4 mostram o alojamento 220 em um estado parcialmente aberto, com a parte de cobertura de alojamento 222 estando elevada na figura 3 e com uma parede lateral da base de alojamento 221 tendo sido removida adicionalmente na figura 4. A parte de cobertura de alojamento 222 é presa de modo estável às partes de paredes laterais da fixação de alojamento 223 por meio de parafusos. Um mancal de articulação 230 com o eixo rotativo 231 é incorporado à fixação de alojamento 223, com o eixo rotativo 231 sendo retido estável por meio de mancais antifricção ou de roletes no interior da fixação de alojamento 223 a fim de assegurar um processo de rolamento confiável e guiamento bem definido mesmo sob altas forças de compressão. Tal como pode ser visto nas figuras 5A e 5C, o mancal de articulação 230 tem uma construção de centralização com um arranjo oblíquo dos rolos ou roletes, de maneira que a linha de rolamento do rolete de pressão 20 é mantida com precisão e o rolete de pressão 20 é impedido de inclinar. As superfícies internas da fixação de alojamento 223 são providas com receptáculos que são adaptados para os elementos de mancal do mancal de articulação 230. Tal como pode ser visto na figura 4, a fixação de alojamento 223 é guiada fora da unidade de aplicação de força formada pela unidade de pistão/cilindro entre uma parede de alojamento dianteira voltada para a seção de conexão 25 e uma parede de alojamento traseira a uma distância da mesma, com estruturas de guiamento para serem incorporadas às paredes de alojamento dianteira e traseira para encaixar com estruturas de guiamento nas paredes laterais da fixação de alojamento 223 que são adaptadas para isto. Os eixos de suporte 210 dos roletes de suporte 21 são suportados na região inferior das paredes de alojamento dianteira e traseira assim como em uma parede de alojamento de lado de parte inferior da base de alojamento 221, com os roletes de suporte 21 se estendendo com seus contornos externos na região de borda inferior do alojamento 221 e na face inferior e no respectivo lado externo das paredes de alojamento a fim de assegurar rolamento desimpedido. Os roletes de suporte protuberantes 21 e o rolete de pressão situado opostamente 20 que se projeta sobre a parte de cobertura de alojamento 222 também estão particularmente visíveis na figura 5B.

[044] A fim de introduzir a unidade de aplicação de pressão 22 ou a cabeça de aplicação de pressão da ferramenta de rolamento 2 na unidade de tubo 1, a parte de mancal de pressão 23 e a parte de mancal de apoio 24 podem ser aproximadas diametralmente o suficiente a fim de subsequentemente serem afastadas na posição axial desejada e aplicar a força compressiva exigida ao rolete de pressão 20 hidraulicamente ou por meio de um mecanismo de ajuste enquanto que suportadas pelo(s) rolete(s) de suporte 21 a fim de rolar dentro do tubo interno 11 e formar a camada de revestimento. Durante o processo de rolamento, a força de compressão no rolete de pressão 20 é aumentada para a extensão em que, durante rolamento na direção circunferencial sobre a superfície interna do tubo interno 11, o tubo interno 11 é prensado contra a superfície interna do tubo externo 10 e deformado de forma plástica localmente para o ponto em que a camada de revestimento formada permanece de modo estável e por atrito sobre a superfície interna do tubo externo.

[045] Simultaneamente, durante a rotação da unidade de aplicação de pressão 22 e assim o rolamento do rolete de pressão 20 na direção circunferencial sobre a superfície interna do tubo interno 11, a unidade de aplicação de pressão 22 é empurrada para frente com o eixo de acionamento. A taxa de avanço é selecionada de tal maneira que a tira deformada de forma plástica se estendendo de forma helicoidal ao redor com um pequeno passo é sobreposta pelo menos pela próxima tira deformada de forma plástica que também se estende de forma helicoidal ao redor e assim por diante, até que a camada de revestimento tenha sido laminada no comprimento desejado dentro do tubo externo 10. Como um resultado da pelo menos uma única sobreposição das tiras contínuas deformadas de forma plástica, uma estrutura praticamente muito lisa é obtida na superfície interna da camada de revestimento, tal como investigações conduzidas pelos inventores têm mostrado.

[046] Durante o processo de rolamento, a velocidade rotacional ou rotações por minuto e a taxa de avanço podem ser coordenadas de forma ideal com o respectivo material do tubo interno 11 como uma função das características geométricas e metalúrgicas. O contorno seccional transversal (por exemplo, plano, cônico ou convexo para fora) e/ou o diâmetro do rolete de pressão preferivelmente endurecido 20 assim como o material do mesmo também podem ser selecionados de modo apropriado.

[047] A força de compressão do rolete de pressão 20 preferivelmente é selecionada de tal maneira que o tubo externo 10 é pelo menos substancialmente não deformado. Como um resultado, a microestrutura da camada de suporte não é impactada negativamente pelo processo de revestimento. Se desejado, entretanto, uma pequena expansão do tubo externo 10 dentro do limite de escoamento da camada de suporte pode ser permitida.

[048] Todos os aços, ligas de níquel, titânio e níquel resistentes à corrosão e soldáveis, entre outras coisas, podem ser usados como material para o tubo interno 11 (tubo protetor, tubo de revestimento, revestimento interno, revestimento). Aço carbono preferivelmente é considerado para o tubo externo de parede grossa (tubo de suporte).

[049] Em vez de ou além do giro da unidade de aplicação de pressão 22 durante o processo de rolamento, a unidade de tubo 1 pode ser girada em relação à unidade de aplicação de pressão 22 a fim de produzir o processo de rolamento.

[050] O método descrito também pode ser usado para a produção ou restauração limitada localmente de uma união mecânica de um sistema de tubo dentro de tubo do tipo mencionado anteriormente. Também é possível usar vários tubos internos coordenados dentro de um tubo externo 10 (simultaneamente ou sucessivamente) e laminar os mesmos em uma camada de revestimento de múltiplas camadas no modo descrito.

[051] O processo de rolamento com a unidade de aplicação de pressão 22 permite uma ampla faixa de controle ou de regulagem para a força de laminação e assim do grau de deformação local da camada de revestimento (revestimento interno). A conexão por atrito máxima possível do tubo externo 10 e do tubo interno 11 (tubos parceiros) depende da espessura do tubo interno 10, das características mecânicas, do grau de deformação local durante rolamento e das propriedades de atrito.

[052] O método descrito torna possível usar materiais para o tubo interno 11 ou camada de revestimento que têm um limite de escoamento maior em comparação com o material do tubo externo 10 durante a produção de tubos para serviços pesados de múltiplas camadas. Além do método de fabricação vantajoso, isto oferece uma vantagem adicional em relação aos tubos de múltiplas camadas que tenham sido fornecidos em um modo conhecido com um revestimento, tal como hidrodeformação, por exemplo, em que o material da camada de revestimento deve ter um limite de escoamento menor a fim de que uma conexão por atrito seja criada após a expansão dos tubos interno e externo e a subsequente contração comum dos dois tubos.

Claims (16)

1. Método para produzir um tubo para serviço pesado de múltiplas camadas, com uma unidade de tubo (1) que é composta de um tubo externo (10) formando uma camada de suporte e pelo menos um tubo interno (11) formando uma camada de revestimento, caracterizado pelo fato de que tem a seguinte sucessão de etapas de método: - introdução do tubo interno (11) no tubo externo (10); - introdução da unidade de aplicação de pressão (22) com pelo menos um rolete de pressão (20) que tem um diâmetro menor que o diâmetro interno do tubo interno (11) e é montada rotativamente com seu eixo geométrico de rotação a uma distância do eixo geométrico longitudinal do tubo interno (11); - aplicação de força de compressão alinhada radialmente para fora contra a superfície interna do tubo interno (11) ao rolete de pressão (20); - rotação da unidade de aplicação de pressão (22) em relação à unidade de tubo (1) enquanto rolando o rolete de pressão (20) sobre a superfície interna do tubo interno (11) e pressionamento da superfície externa do tubo interno (11) contra a superfície interna do tubo externo (10) durante deformação plástica local da parede de tubo interno, sendo que enquanto o rolete de pressão (20) está rolando, a unidade de aplicação de pressão (22) é suportada por uma unidade de suporte (28) com pelo menos um rolete de suporte (21) sobre a superfície interna do tubo interno (11) e com a unidade de aplicação de pressão (22) sendo avançada simultaneamente de forma axial durante o rolamento do rolete de pressão (20) em relação à unidade de tubo (1).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, durante o rolamento do rolete de pressão (20), a força de compressão é selecionada de tal maneira que o tubo externo (10) não é expandido ou é expandido só ligeiramente, abaixo de seu limite de escoamento.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a unidade de aplicação de pressão (22) é avançada axialmente em relação à unidade de tubo (1) por uma distância entre 1 mm e 10 mm por ciclo do rolete de pressão (20) sobre a circunferência interna do tubo interno (11).

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a velocidade rotacional relativa entre unidade de aplicação de pressão (22) e a unidade de tubo (1) está entre 5 e 100 rotações por minuto.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a unidade de aplicação de pressão (22) é girada em relação à unidade de tubo (1) por meio de um eixo inserido coaxialmente na unidade de tubo (1), com o eixo sendo girado por meio de um acionamento arranjado fora ou dentro da unidade de tubo e/ou a unidade de tubo (1) é girada por meio de um acionamento rotativo.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a rotação da unidade de aplicação de pressão (22) em relação à unidade de tubo (1) e/ou a força de compressão é executada ou aplicada em um modo controlado ou regulado.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controle ou regulação é executado como uma função das características de material geométricas e/ou metalúrgicas da camada de revestimento.

8. Dispositivo de revestimento para aplicar uma camada de revestimento no lado interno de uma camada de suporte durante a produção de um tubo para serviço pesado de múltiplas camadas, com uma unidade de aplicação de pressão (22) tendo uma unidade de apli- cação de força, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de revestimento compreende uma ferramenta de rolamento (2) com a unidade de aplicação de pressão (22) e a unidade de aplicação de força, em que a unidade de aplicação de pressão (22) é provida com pelo menos um rolete de pressão (20) tendo um diâmetro que é menor que o diâmetro interno do tubo para serviço pesado a ser produzido, e com pelo menos um elemento de suporte agindo diametralmente contra isto com uma força de suporte no estado de operação, em que a unidade de aplicação de pressão (22) tem uma parte de mancal de pressão (23) na qual o rolete de pressão (20) é montado rotativamente, assim como uma parte de mancal de apoio (24) na qual o elemento de suporte é suportado, em que a unidade de aplicação de força é arranjada pelo menos parcialmente entre a parte de mancal de pressão (23) e a parte de mancal de apoio (24); o pelo menos um elemento de suporte é incorporado como pelo menos um rolete de suporte (21); e a parte de mancal de pressão (23) e a parte de mancal de apoio (24) são deslocáveis de forma radial externamente uma na direção da outra por meio da unidade de aplicação de força em relação a um eixo rotativo (231) do rolete de pressão (20).

9. Dispositivo de revestimento de acordo com a reivindica-ção 8, caracterizado pelo fato de que a unidade de aplicação de força tem uma unidade de ajuste que opera hidraulicamente ou por meio de partes de propagação mecânica.

10. Dispositivo de revestimento de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o rolete de pressão (20) é suportado por meio de um eixo rotativo (231) na parte de mancal de pressão (23).

11. Dispositivo de revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que o role- te de suporte (21) é montado rotativamente por meio de um eixo de suporte (210) na parte de mancal de apoio (23).

12. Dispositivo de revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que o role- te de pressão (20) tem uma superfície de contato plana, inclinada ou cônica ou convexa externamente em seção transversal.

13. Dispositivo de revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que a unidade de aplicação de pressão (22) é provida com uma seção de conexão (25) com uma parte de acoplamento (26) para conectar um eixo de acionamento central.

14. Dispositivo de revestimento de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a seção de conexão (25) é conectada em um modo deslocável radialmente à parte de acoplamento (26) por meio de um adaptador (27), de maneira que a unidade de aplicação de pressão (22) é suportada a fim de flutuar em relação ao eixo de acionamento.

15. Dispositivo de revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 14, caracterizado pelo fato de que a unidade de aplicação de pressão (22) tem uma construção tal como alojamento com duas partes de alojamento, com a parte de mancal de apoio (24) sendo incorporada a uma base de alojamento (221) e a parte de mancal de pressão (23) sendo incorporada a uma fixação de alojamento (223), e em que a base de alojamento (221) e a fixação de alojamento (223) são acopladas por meio da unidade de aplicação de força a fim de serem deslocáveis radialmente uma em relação à outra.

16. Dispositivo de revestimento de acordo com a reivindica- ção 15, caracterizado pelo fato de que uma parte de cobertura de alojamento (222) é montada sobre a fixação de alojamento (223), e em que um mancal de articulação (230) para o eixo rotativo (231) do rolete de pressão (20) é incorporado à fixação de alojamento (223)

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