BR112020010725A2

BR112020010725A2 - eletrofusão de revestimento de tubos

Info

Publication number: BR112020010725A2
Application number: BR112020010725-5A
Authority: BR
Inventors: Grégory Alexandre TOGUYENI
Original assignee: Acergy France SAS
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-11-10
Also published as: GB2569549A; GB2569549B; US20210071808A1; AU2018389591B2; WO2019123010A1; US11674631B2; CA3084894A1; EP3727806A1; GB201721301D0; AU2018389591A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um método para unir seções de revestimento (26) dentro de um tubo revestido com polímero (20) que compreende energizar uma bobina de indução (68) dentro do tubo para aquecer localmente parte de uma interface circunferencial (28) entre as seções de revestimento. Isto derrete e funde o material polimérico localmente. A bobina de indução é, então, movida ao longo da interface para aquecer outras partes da interface sucessivamente acima da temperatura de fusão. A invenção também refere-se a um dispositivo (56) para executar o método que compreende uma fonte de alimentação (74) para energizar a bobina de indução; e um sistema de acionamento (80) para mover a bobina de indução energizada em relação a um corpo (60) do dispositivo. O dispositivo pode ser configurado como um carro móvel ao longo do tubo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ELETROFUSÃO DE REVESTIMENTO DE TUBOS".

[001] A presente invenção refere-se a tubos com revestimentos poliméricos e, em particular, aos desafios de uso de eletrofusão para unir seções adjacentes de tais revestimentos de dentro um tubo circundante. Isto pode, por exemplo, envolver a fusão de um vedante do revestimento com revestimentos originais adjacentes quando os segmentos do tubo revestido são soldados juntos extremidade à extremidade.

[002] Proteção contra corrosão é a questão chave de dutos usados na indústria petrolífera e gás, os quais são geralmente feitos de aço carbono para reduzir os custos em segmentos frequentemente grandes. Revestimentos poliméricos são usados para mitigar a corrosão interna de tais dutos como uma alternativa aos revestimentos mais caros de ligas resistentes à corrosão. Revestimentos poliméricos também ajudam no isolamento térmico do duto, o qual pode ser um fator importante em aplicações submarinas.

[003] Tais revestimentos podem ser de compósitos reforçados com fibra ou plástico sólido, por exemplo, polietileno de alta densidade (HDPE).

[004] Quando de fabricação de um duto revestido, é necessário que os tubos de aço revestidos sejam soldados juntos, ao mesmo tempo em que se mantém uma superfície interna resistente à corrosão contínua entre eles. A este respeito, a soldagem de tubos de aço revestidos com polímeros não é direta, uma vez que o revestimento pode ser danificado pelo calor da soldagem. Peças vedantes adicionais, particularmente vedantes de revestimento são, portanto equipadas para assegurar a continuidade entre os revestimentos originais dos tubos. Um vedante de revestimento típico é descrito no documento EP

0366299.

[005] As interfaces entre os revestimentos originais e o vedante de revestimento precisam ser seladas para fechar um percurso de vazamento potencial para o fluido pressurizado que será transportado pelo tubo em uso. A selagem pode ser realizada mecanicamente, por meio de ligação ou através de eletrofusão. A presente invenção refere- se particularmente à eletrofusão, para a qual o antecedente técnico será agora descrito.

[006] Como um exemplo do estado da técnica, o documento WO 2010/041016 descreve um conector para eletrofusão que serve como um vedante de revestimento para conectar os revestimentos originais antes que os tubos metálicos circundantes sejam soldados juntos. O conector é uma luva de um material termoplástico que inclui bobinas de aquecimento em cada extremidade.

[007] Em uso, os revestimentos originais são usinados novamente a partir da extremidade de cada tubo para criar um soquete ou recesso. O conector de eletrofusão é inserido no recesso na extremidade de um tubo para encostar em seu revestimento original. Em seguida, corrente é passada através das bobinas de aquecimento por meio de cabos elétricos que se estendem através do conector. Isto faz com que os materiais termoplásticos do conector e do revestimento original próximo às bobinas derretam e se fundam. O processo é repetido para fundir o conector no revestimento original do outro tubo, após o que os próprios tubos metálicos são soldados juntos em torno de sua interface circunferencial.

[008] Para atenuar o risco de que os cabos elétricos que se estendem através de um conector de eletrofusão possam criar um percurso de vazamento, outras técnicas foram desenvolvidas para fornecer energia elétrica às bobinas de aquecimento deste conector. Por exemplo, condutores elétricos poderiam se estender para fora através de uma folga entre os tubos mantidos extremidade à extremidade. No entanto, a preparação de solda com chanfro aberto caiu em desuso na fabricação moderna de dutos submarinos.

[009] A energização externa de um conector de eletrofusão não é simples de conseguir nas técnicas de soldagem de dutos automáticas com chanfro fechado que são agora prevalente na indústria de soldagem. O documento WO 2013/136062 aborda este problema através da perfuração de um orifício através de um chanfro fechado para fornecer acesso a uma sonda que fornece energia elétrica para um conector de eletrofusão dentro dos tubos revestidos adjacentes. Depois que o conector é fundido aos revestimentos originais adjacentes, a sonda poderá ser retirada do orifício, o qual será enchido durante o processo de soldagem subsequente.

[010] Em uma abordagem mais recente, o Pedido de Patente Britânica N° 1616902,1 descreve como a bobina de aquecimento de um conector de eletrofusão pode ser energizada e aquecida sem fio por meio de indução eletromagnética. Vantajosamente, isto elimina a necessidade de conexão elétrica direta às bobinas de aquecimento ao unir seções de tubos revestidos. Nesta proposta, a indução eletromagnética é realizada por uma bobina concêntrica às bobinas de aquecimento do vedante de revestimento. No entanto, descobriu-se que o campo magnético necessário para gerar calor suficiente é tão grande que ele consome uma grande quantidade de energia elétrica.

[011] Em estados da técnica mais distantes, os documentos KR101226591 e JPH06281057 descrevem, cada um, um dispositivo para aquecimento de um tubo por meio de indução, dispositivo o qual não seria adequado para energizar as bobinas de aquecimento dos conectores de eletrofusão.

[012] Em contraste de este antecedente, a invenção fornece um método para unir seções de revestimento de material polimérico dentro de um tubo revestido. O método compreende energizar uma bobina de indução localizada dentro do tubo para aquecer apenas uma porção de uma interface alongada entre as seções de revestimento. Isto pode ser conseguido ao gerar calor localmente em pelo menos um elemento de aquecimento posicionado na interface. Esta porção da interface é aquecida acima de uma temperatura de fusão do material polimérico das seções de revestimento na qual este material derrete e se funde localmente.

[013] A bobina de indução é, então, movida de maneira circunferencial ao longo da interface dentro do tubo para aquecer porções sucessivas da interface acima da temperatura de fusão. Novamente, isto pode ser conseguido ao gerar calor localmente em pelo menos um elemento de aquecimento posicionado em cada uma das ditas porções sucessivas da interface. O mesmo elemento de aquecimento se estende, de preferência, entre as várias porções da interface, embora as porções da interface possam ter elementos de aquecimento separados ou individuais.

[014] Vantajosamente, uma porção previamente aquecida da interface pode ser resfriada abaixo da temperatura de fusão, enquanto a bobina de indução aquece outra porção da interface acima da temperatura de fusão.

[015] Mover a bobina de indução de maneira circunferencial ao longo da interface dentro do tubo pode envolver rotação da bobina de indução em torno de um eixo longitudinal central do tubo.

[016] Para um aquecimento ideal da interface, a bobina de indução é, de preferência, suportada de modo que um eixo longitudinal da bobina seja substancialmente ortogonal à interface. Onde a interface é curvada, a bobina de indução pode ser montada de maneira articulada ou rotativa para manter seu eixo substancialmente ortogonal à interface à medida que a bobina de indução se move ao longo da interface.

[017] De forma sofisticada, o alinhamento longitudinal entre a bobina de indução e a interface pode ser determinado ao detectar flutuações do campo magnético da bobina de indução. Neste caso, a bobina de indução pode ser movida longitudinalmente dentro do tubo em resposta ao grau determinado de alinhamento ou desalinhamento longitudinal.

[018] Mais geralmente, a bobina de indução pode ser movida longitudinalmente ao longo do tubo entre interfaces separadas. Alternativamente, o método da invenção pode ser realizado simultaneamente em duas ou mais interfaces através de uma pluralidade de bobinas de indução, cada uma se movendo ao longo de uma respectiva interface.

[019] A bobina de indução pode, por exemplo, ser suportada sobre um carro que é movido ao longo de e dentro do tubo para alinhar a bobina de indução com a interface. Então, a bobina de indução pode ser movida, quando energizada, em relação ao carro para acompanhar a interface.

[020] O método da invenção é apto a ser usado ao interpor um vedante de revestimento entre revestimentos originais de segmentos de tubo revestido, caso no qual as seções de revestimento são o vedante de revestimento e os revestimentos originais. Os segmentos dos tubos revestidos podem ser unidos em torno do vedante de revestimento em um chanfro fechado, após o que o vedante de revestimento pode ser unido aos revestimentos originais ao longo das respectivas interfaces.

[021] Os segmentos de tubo revestido podem ser soldados juntos em qualquer estágio conveniente, por exemplo, ao unir as seções do revestimento ao longo da interface.

[022] O conceito da invenção também encontra expressão em dispositivos para unir seções de revestimento de material polimérico dentro de um tubo revestido. O dispositivo compreende: um corpo; uma bobina de indução suportada pelo corpo; uma fonte de alimentação para energizar a bobina de indução; e um sistema de acionamento para mover a bobina de indução energizada em relação ao corpo. A bobina de indução pode, por exemplo, ser sustentada por um braço ou conexão que se estende a partir de uma extremidade ou lateral do corpo.

[023] Convenientemente, o sistema de acionamento está posicionado para girar a bobina de indução em torno de um eixo de articulação em relação ao corpo. Neste caso, a bobina de indução pode ser enrolada em torno de um eixo que é substancialmente ortogonal ao eixo de articulação.

[024] O corpo do dispositivo é adequadamente configurado para caber dentro e se mover longitudinalmente ao longo de um tubo circundante substancialmente sem movimento lateral, ao mesmo tempo em que mantém o eixo de articulação substancialmente coincidente com o eixo longitudinal central do tubo. O corpo suporta uma pluralidade de bobinas de indução longitudinalmente espaçadas.

[025] O dispositivo pode ainda compreender um sensor de alinhamento que está posicionado para detectar flutuações do campo magnético da bobina de indução.

[026] Um objetivo da invenção é permitir a união por fusão de um vedante de revestimento a um revestimento de tubo original, o qual pode ser de HDPE ou outro material passível de fusão, sem a necessidade de conectores elétricos que passam por uma abertura em uma junta de solda do tubo de aço carbono circundante. Normalmente, um chanfro em J fechado é necessário para a soldagem mecanizada de um espaço estreito de tubos de aço revestidos com polímero. Isto significa que um processo para unir o vedante de revestimento ao revestimento original deve ser ativado a partir do interior do tubo.

[027] A invenção aplica aquecimento por indução pontual dentro do tubo para gerar calor suficiente em condutores elétricos na interface entre o revestimento original e o vedante de revestimento para alcançar a união por fusão. Para esta finalidade, uma bobina de indução de tamanho reduzido, a qual pode ser dotada de um concentrador de campo apropriado, pode ser montada em uma ferramenta interna, tal como um carrinho ou carro, que pode ser manobrada independentemente dentro do tubo.

[028] Alternativamente, a bobina de indução pode ser conectada ou integrada a um sistema de fixação interno. Bobinas de indução adequadas são conhecidas por aquecer peças metálicas, tais como peças a serem soldadas ou termicamente tratadas.

[029] A bobina de indução e o carrinho são concebidos para executar o aquecimento em toda a circunferência via rotação de uma parte móvel do carrinho. Esta parte móvel suporta a bobina e mantém a bobina posicionada em uma distância selecionada apropriada da superfície interna do vedante de revestimento. A operação de aquecimento pode ser realizada simultaneamente à soldagem de circunferência do tubo externo ou antes ou após esta operação de soldagem de circunferência. O carrinho é, então, movido de maneira axial dentro do tubo para o próximo local de junta; alternativamente, o carrinho pode ser dotado de duas bobinas de indução para fundir juntas nas duas extremidades de um vedante de revestimento simultaneamente.

[030] Os condutores elétricos a serem aquecidos pela bobina de indução podem ser pré-montados no vedante de revestimento, de modo a serem posicionados na interface entre o vedante de revestimento e o revestimento original e, portanto, em contato com ambos. Alternativamente, os condutores podem ser incorporados logo abaixo da superfície do vedante de revestimento no local da junta. Os condutores podem ser fios de um material eletricamente condutor ou podem ter outro formato de seção transversal, tais como tiras.

[031] Assim, a presente invenção aprimora as soluções do estado da técnica acionadas indutivamente ao fornecer apenas o campo eletromagnético mínimo necessário para gerar calor suficiente na bobina de aquecimento por indução.

[032] Modalidades preferidas da invenção implementam um método para conectar dois tubos de aço revestidos por um revestimento polimérico. O método compreende: introduzir um inserto de vedante polimérico na extremidade de um primeiro tubo revestido, de modo que uma primeira extremidade do inserto de vedante se sobreponha ao revestimento do dito primeiro tubo revestido, em que a sobreposição do inserto de vedante contém pelo menos um fio de aquecimento; confinar o segundo tubo alinhado ao primeiro tubo revestido, em que uma segunda extremidade do inserto de vedante se sobrepõe ao revestimento do dito segundo tubo alinhado; e soldar a topo os ditos primeiro e segundo tubos revestidos. O método também compreende: introduzir um carro com uma bobina de indução rotativa dentro do orifício dos ditos tubos revestidos, o dito eixo da bobina de indução sendo substancialmente radial ao eixo dos tubos; alinhar a dita bobina de indução com o fio de aquecimento pelo menos da primeira sobreposição do inserto de vedante; e girar a dita bobina de indução enquanto a energiza, a fim de gerar um campo magnético o qual, por sua vez, energiza o fio de aquecimento que funde o revestimento e o vedante. Por exemplo, o fio de aquecimento pode ser uma bobina concêntrica com o eixo longitudinal central do tubo.

[033] Modalidades preferidas da invenção também fornecem uma ferramenta para conectar o revestimento polimérico de um tubo revestido de aço a um inserto de vedante polimérico em uma extremidade do dito tubo, o inserto de vedante polimérico compreendendo um fio de aquecimento ou outros elementos de aquecimento. A ferramenta compreende: um carro interno concebido para circular dentro do orifício do tubo revestido; e uma bobina de indução montada no dito carro; em que o eixo da bobina de indução é radial à direção do tubo e o eixo da bobina de indução pode girar em torno da circunferência interna do tubo.

[034] A variação do campo magnético na bobina de indução pode ser usada para detectar o alinhamento longitudinal com o fio de aquecimento do inserto de vedante.

[035] Em suma, o método da invenção compreende energizar uma bobina de indução dentro de um tubo revestido com polímero para aquecer parte de uma interface circunferencial entre as seções do revestimento. Isto derrete e funde o material polimérico localmente. A bobina de indução é, então, movida ao longo da interface para aquecer outras porções da interface sucessivamente acima da temperatura de fusão. O dispositivo para executar este método compreende um sistema de acionamento para mover a bobina de indução energizada em relação a um corpo do dispositivo. O dispositivo pode ser configurado como um carro móvel ao longo do tubo.

[036] De modo que a invenção possa ser mais facilmente compreendida, referência será feita agora, a título de exemplo, aos desenhos anexos, nos quais:

[037] a Figura 1 é uma vista lateral esquemática, em seção longitudinal parcial, de uma junta entre segmentos adjacentes de um tubo revestido, incluindo uma ferramenta de acordo com a invenção para fundir um vedante de revestimento entre revestimentos originais dos segmentos de tubo;

[038] a Figura 2 corresponde à Figura 1, mas mostra uma variante da ferramenta usada para fundir o vedante de revestimento entre os revestimentos originais quando uma solda foi ou está sendo feita entre segmentos adjacentes do tubo revestido;

[039] a Figura 3 é uma vista detalhada ampliada de uma interface sobreposta entre o vedante de revestimento e revestimentos originais que corresponde ao Detalhe III da Figura 1; e

[040] a Figura 4 corresponde à Figura 3, mas mostra uma variante da interface.

[041] A Figura 1 dos desenhos mostra dois tubos revestidos de aço carbono 20 adjacentes extremidade à extremidade em um chanfro fechado 22 entre os tubos 20, prontos para serem unidos por uma solda circunferencial 24, como mostrado na variante da Figura 2. Cada tubo 20 contém um revestimento original 26 de material termoplástico, por exemplo, HDPE.

[042] Os tubos adjacentes 20 encerram um conector de eletrofusão 28 geralmente tubular que se estende entre e será fundido a seus revestimentos originais 26 para manter uma superfície interna substancialmente contínua resistente à corrosão. Para esta finalidade, o conector de eletrofusão 28 compreende um tubo alongado que é usinado ou moldado a partir de um material polimérico. O material polimérico do conector de eletrofusão 28 é, de preferência, o mesmo ou pelo menos compatível com o material dos revestimentos originais 26 que também são, por exemplo, de HDPE.

[043] Como melhor apreciado na vista detalhada ampliada da Figura 3, os revestimentos originais 26 têm formações de interface usinadas em suas extremidades opostas. As formações de interface dos revestimentos originais 26 coincidem com formações de interface complementares inversas nas extremidades opostas do conector de eletrofusão 28.

[044] Todas as formações de interface dos revestimentos originais 26 e o conector de eletrofusão 28 são rotacionalmente simétricas em torno de um eixo longitudinal central em comum 30 dos tubos 20. Todas estas formações de interface também estão em relação espelhada em torno de um plano transversal central 32 que é ortogonal ao eixo longitudinal central 30, este plano 32 sendo alinhado com a interface entre os tubos 20 quando o conector de eletrofusão 28 está in situ, como mostrado nas Figuras 1 e 2.

[045] Especificamente, cada revestimento original 26 termina próximo de uma extremidade do tubo 20 associado e tem uma seção longitudinal de perfil escalonado. O formato escalonado é definido por uma porção de corpo de espessura total 34 e uma porção terminal de espessura reduzida 36. Isto cria um ressalto anular 38 entre a porção de corpo 34 e a porção terminal 36 do revestimento original 26 e outro ressalto anular 40 entre a porção terminal 36 e a parede interna do tubo

20. Em corte transversal, os ressaltos 38, 40 são concêntricos em relação ao eixo longitudinal central 30.

[046] O conector de eletrofusão 28 tem uma seção longitudinal com um perfil com ressaltos complementares. Internamente, o conector de eletrofusão 28 é liso e de parede paralela. Externamente, o conector de eletrofusão 28 tem um par de aros integrais circunferenciais 42 que se projetam radialmente a partir do corpo tubular 44 do conector de eletrofusão 28 dentro de suas extremidades. Os aros 42 são paralelos e simetricamente espaçados entre si em relação ao plano transversal central 32.

[047] Um recesso isolante anular 46 é definido entre os aros 42 em alinhamento com o chanfro 22 e, portanto, a solda 24. O material de isolamento térmico pode ser posicionado no recesso isolante 46 para proteger o conector de eletrofusão 28 do calor radiante durante a preparação da solda e o próprio processo de soldagem.

[048] Um lado externo de cada aro 42 define um ressalto anular externo 48 que se opõe ao ressalto 40 entre a porção terminal 36 de um revestimento original 26 e a parede interna do tubo 20 associado. Cada extremidade do corpo 44 do conector de eletrofusão 28 define um ressalto anular interno 50 que se opõe ao ressalto 38 entre a porção de corpo 34 e a porção terminal 36 do revestimento original 26. Em seção transversal, os ressaltos 48, 50 também são concêntricos em relação ao eixo longitudinal central 30.

[049] Os ressaltos 38, 40, 48, 50 são, de preferência, arredondados ou chanfrados, como mostrado nos desenhos para facilitar a inserção do conector de eletrofusão 28 nas extremidades dos tubos 20.

[050] As porções terminais 52 do corpo 44 do conector de eletrofusão 28, as quais se estendem longitudinalmente entre os ressaltos 48, 50 externos dos aros 42, são recebidas telescopicamente dentro das porções terminais de espessura reduzida 36 dos revestimentos originais 26.

[051] No presente documento, os elementos de aquecimento circunferenciais 54 se estendem continuamente ao redor das porções terminais 52 do corpo 44, portanto, voltados radialmente para fora em direção às porções terminais 36 dos revestimentos originais 26.

[052] Portanto, será evidente que as formações de interface dos revestimentos originais 26 opostos compreendem elementos de interface fêmeas que coincidem telescopicamente com elementos de interface machos definidos pelas formações complementares do conector de eletrofusão 28. Os elementos de aquecimento 54 estão posicionados onde há uma sobreposição macho-fêmea substancial entre o conector de eletrofusão 28 e os revestimentos originais 26, especificamente onde porções terminais salientes 52 do conector de eletrofusão 28 se estendem de maneira axial para fora além dos aros

42.

[053] Ao montar um duto para soldagem, o conector de eletrofusão 28 é inserido na extremidade de um tubo 20 cujo revestimento original 26 foi preparado como mostrado na Figura 1, com metade do conector de eletrofusão 28 sobressaindo do tubo 20. Em seguida, um segundo tubo 20 preparado de maneira similar é unido extremidade à extremidade com o primeiro tubo 20 enquanto envolve e localiza o conector de eletrofusão 28, como mostrado na Figura 1.

[054] Subsequentemente, os tubos 20 são soldados juntos no chanfro 22 após qualquer outra preparação necessária.

[055] A Figura 1 também mostra uma ferramenta de fusão 56 da invenção avançada dentro dos tubos 20 adjacentes para ser posicionada pelo menos parcialmente dentro do conector de eletrofusão

28. A ferramenta 56 pode ser autopropelida ou pode ser avançada nos tubos 20 por, ou ao ser integrada com, outros dispositivos que se movem dentro do tubo, tal como um grampo de alinhamento.

[056] Nesta visão bastante simplificada, a ferramenta de fusão 56 é representada esquematicamente como uma unidade autônoma que corre ao longo do interior dos tubos 20 em virtude das rodas 58 que se apoiam contra a superfície interna dos revestimentos originais 26 e o conector de eletrofusão 28. As rodas 58 facilitam o movimento longitudinal da ferramenta de fusão 56, mas resistem ao movimento angular de um corpo 60 da ferramenta de fusão 56 em torno do eixo longitudinal central 30.

[057] O corpo 60 da ferramenta de fusão 56 suporta um sistema de acionamento rotativo 62 que é acionado em torno do eixo longitudinal central 30 por um motor/caixa de engrenagens a bordo 64. Um braço de suporte que se estende radialmente 66 fixado ao sistema de acionamento rotativo 62 em uma extremidade do corpo 60 suporta uma bobina de indução 68. A bobina de indução 68 gira com o sistema de acionamento rotativo 62 em torno do eixo longitudinal central 30 para fazer uma varredura circunferencial ao redor do interior do conector de eletrofusão 28.

[058] A bobina de indução 68 é enrolada em torno de um eixo de bobina substancialmente radial 70 que é, portanto, substancialmente ortogonal ao eixo longitudinal central 30. A bobina de indução 68 é dotada de um concentrador de campo 72. Quando a bobina de indução 68 é energizada, o concentrador de campo 72 concentra e projeta o campo magnético da bobina de indução 68 radialmente para fora ao longo do eixo 70.

[059] Uma extremidade radialmente externa da bobina de indução 68 é mantida próximo à superfície interna de uma porção terminal 52 do conector de eletrofusão 28, em alinhamento longitudinal com os elementos de aquecimento 35 que são suportados por esta porção terminal 52. Assim, o eixo 70 da bobina de indução 68 é substancialmente ortogonal à parte oposta do conector de eletrofusão

28.

[060] Auxiliada pelo concentrador de campo 72, a bobina de indução energizada 68 promove forte aquecimento local nos elementos de aquecimento 54 do conector de eletrofusão 28 que são opostos à bobina de indução 68 ao longo do eixo 70. O calor gerado nesta parte dos elementos de aquecimento 54 é conduzido para as partes adjacentes do conector de eletrofusão 28 e o revestimento original 26 associado os quais, através do mesmo, derretem e se fundem juntos.

[061] A bobina de indução 68 é mantida em uma posição circunferencial durante um tempo suficiente para iniciar a fusão e é, então, avançada de modo circunferencial em uma velocidade determinada para promover e estender a fusão ao longo da interface entre o conector de eletrofusão 28 e o revestimento original associado

26. Desta maneira, quando a bobina de indução 68 completa um circuito circunferencial completo, o conector de eletrofusão 28 é selado ao revestimento original 26.

[062] À medida que sua varredura circunferencial progride, a bobina de indução 68 se afasta de uma parte já fundida da interface. A parte já fundida da interface é deixada esfriar e endurecer. A aplicação de calor local e progressivamente ao longo da interface desta maneira economiza energia elétrica e reduz o tempo de resfriamento, beneficiando os tempos de ciclo durante a fabricação dos dutos.

[063] A ferramenta de fusão 56 pode, então, ser movida longitudinalmente para fundir outra interface de maneira similar, em particular a interface entre o conector de eletrofusão 28 e o revestimento original 26 de outro tubo 20.

[064] O corpo 60 da ferramenta de fusão 56 contém uma fonte de alimentação 74 que alimenta a unidade de motor/caixa de engrenagem 64 e que energiza a bobina de indução 68. Um controlador 76 controla o processo de fusão ao controlar a operação e a velocidade da unidade de motor/caixa de engrenagem 64 e a energia fornecida à bobina de indução 68.

[065] O controlador 76 é responsivo a um conjunto de sensores 78 que fornecem sinais de feedback de controle. Os sensores 78 podem, por exemplo, incluir um sensor de temperatura que mede a temperatura local da interface entre o conector de eletrofusão 28 e o revestimento original 26 associado. Os sensores 78 também podem incluir um sensor de campo magnético que detecta variações do campo magnético na bobina de indução 68.

[066] A flutuação do campo magnético na bobina de indução 68 pode ser usada para detectar o alinhamento longitudinal, ou desalinhamento, da bobina de indução 68 com os elementos de aquecimento 54 do conector de eletrofusão 28. Isto permite que o controlador 76 controle um sistema de acionamento a bordo opcional 80 que pode acionar pelo menos uma das rodas 58 para mover a ferramenta de fusão 56 longitudinalmente para posicionar a bobina de indução 68 como apropriado.

[067] Alternativamente, o controlador 76 pode fornecer feedback posicional para um sistema de controle externo de modo que um sistema de acionamento externo possa posicionar a ferramenta de fusão 56 apropriadamente em vez disso.

[068] A Figura 2 mostra uma variante na qual a ferramenta de fusão 56 é dotada de bobinas de indução 68 em ambas as extremidades do corpo 60. As bobinas de indução 68 podem ser movidas individualmente ou juntas para fundir e vedar o conector de eletrofusão 28 a ambos os revestimentos originais 26 simultaneamente.

[069] Como observado acima, a Figura 2 mostra a solda 24 entre os tubos 20 agora concluída.

[070] A solda 24 pode ser concluída antes, durante ou após fusão do conector de eletrofusão 28 e dos revestimentos originais 26. A Figura 2 também mostra as regiões fundidas 82 em torno dos elementos de aquecimento 54 que se unem ao conector de eletrofusão 28 e aos revestimentos originais 26.

[071] No detalhe mostrado na Figura 3, os elementos de aquecimento 54 estão localizados nas ranhuras de localização circunferenciais 84 para se projetarem radialmente para fora das porções de extremidade 52 do corpo 44. Isto mantém os elementos de aquecimento 54 em contato direto com o conector de eletrofusão 28 e a porção terminal circundante 36 do revestimento original 26. O contato direto maximiza a condução térmica entre os elementos de aquecimento 54 e os materiais do conector de eletrofusão 28 e os revestimentos originais 26.

[072] Na variante mostrada em detalhes similar na Figura 4, os elementos de aquecimento 54 são embutidos superficialmente nas porções terminais 52 do corpo 44. Isto coloca os elementos de aquecimento 54 próximo da superfície de cada porção terminal 52 e, portanto, próximo da porção terminal circundante 36 do revestimento original 26. Este posicionamento protege os elementos de aquecimento 54, mas é próximo o suficiente para assegurar uma condução térmica adequada entre os elementos de aquecimento 54 e o material do revestimento original 26.

[073] Muitas outras variações são possíveis dentro do conceito da invenção. Por exemplo, a ferramenta de fusão pode se mover ao longo dos tubos adjacentes em trilhos articulados em vez de, ou além de, rodas. Além disso, a ferramenta de fusão pode ser dotada de sapatas de fixação que se movem radialmente para fora em acoplamento com os revestimentos originais circundantes e o conector de eletrofusão. Tais sapatas travariam a ferramenta de fusão contra movimento longitudinal ou angular ao longo ou em torno do eixo longitudinal central quando a ferramenta está sendo usada para fundir o conector de eletrofusão aos revestimentos originais.

[074] Também é possível aplicar resfriamento interno dentro dos tubos adjacentes para controlar a temperatura do conector de eletrofusão. O resfriamento do conector de eletrofusão durante o processo de soldagem pode não ser necessário se as variáveis de soldagem forem escolhidas adequadamente. No entanto, o resfriamento interno do conector de eletrofusão pode ser vantajoso para permitir uma soldagem mais rápida, ao mesmo tempo em que mantém o material termoplástico do conector bem abaixo da temperatura de fusão. Em princípio, tal resfriamento poderia ser fornecido por meio da ferramenta de fusão da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para unir seções de revestimento de material polimérico dentro de um tubo revestido (20), o método caracterizado por compreender as etapas de: energizar uma bobina de indução (68) localizada dentro do tubo para aquecer uma porção de uma interface alongada entre as seções de revestimento ao gerar calor localmente em pelo menos um elemento de aquecimento posicionado na interface; aquecer a dita porção da interface acima de uma temperatura de fusão do material polimérico na qual o material polimérico das seções de revestimento derrete e se funde localmente; e mover a bobina de indução (68) ao longo da interface para aquecer porções sucessivas da interface acima da temperatura de fusão ao gerar calor localmente em pelo menos um elemento de aquecimento posicionado em cada uma das ditas porções sucessivas da interface.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender permitir que uma porção previamente aquecida da interface esfrie abaixo da temperatura de fusão enquanto a bobina de indução aquece outra porção da interface acima da temperatura de fusão.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender mover a bobina de indução de maneira circunferencial ao longo da interface dentro do tubo.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender girar a bobina de indução em torno de um eixo longitudinal central do tubo.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a bobina de indução ser enrolada em torno de um eixo da bobina e ser suportada de modo que o eixo da bobina seja substancialmente ortogonal à interface.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a interface ser curvada e a bobina de indução ser montada de maneira articulada para manter o eixo substancialmente ortogonal a esta interface à medida que a bobina de indução se move ao longo da interface.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender determinar um grau de alinhamento longitudinal entre a bobina de indução e a interface ao detectar flutuações do campo magnético da bobina de indução.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender mover a bobina de indução longitudinalmente dentro do tubo em resposta ao grau de alinhamento longitudinal determinado.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender avançar a bobina de indução longitudinalmente ao longo do tubo entre interfaces separadas.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada por ser realizado simultaneamente em duas ou mais interfaces através de uma pluralidade de bobinas de indução, cada uma se movendo ao longo de uma respectiva interface.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender: apoiar a bobina de indução em um carro; mover o carro ao longo e dentro do tubo; alinhar a bobina de indução com a interface; e mover a bobina de indução energizada em relação ao carro para acompanhar a interface.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender: interpor um vedante de revestimento entre os revestimentos originais dos segmentos de tubo revestido, o vedante de revestimento e os revestimentos originais sendo as ditas seções de revestimento; reunir os segmentos de tubos revestidos ao redor do vedante de revestimento em um chanfro fechado; e unir o vedante de revestimento aos revestimentos originais ao longo das respectivas interfaces.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender ainda soldar juntos segmentos de tubo revestido.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender soldar juntos os segmentos de tubo revestido enquanto une as seções de revestimento ao longo da interface.

15. Dispositivo (56) para unir seções de revestimento de material polimérico dentro de um tubo revestido (20), o dispositivo caracterizado por compreender: um corpo (60); uma bobina de indução (68) suportada pelo corpo (60); uma fonte de alimentação (74) para energizar a bobina de indução (68); e um sistema de acionamento (80) para mover a bobina de indução (68) energizada em relação ao corpo (60).

16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o sistema de acionamento estar posicionado para girar a bobina de indução em torno de um eixo de articulação em relação ao corpo.

17. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a bobina de indução ser enrolada em torno de um eixo da bobina que é substancialmente ortogonal ao eixo de articulação.

18. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado por o corpo ser configurado para caber dentro e se mover longitudinalmente ao longo de um tubo circundante substancialmente sem movimento lateral, enquanto mantém o eixo de articulação substancialmente coincidente com o eixo central longitudinal do tubo.

19. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado por a bobina de indução ser suportada por um braço que se estende a partir de uma extremidade do corpo.

20. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 19, caracterizado por compreender ainda um sensor de alinhamento que está posicionado para detectar flutuações do campo magnético da bobina de indução.

21. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 20, caracterizado por o corpo suportar uma pluralidade de bobinas de indução longitudinalmente espaçadas.