BRPI0518225B1

BRPI0518225B1 - Tubulação submarina que comporta uma camisa interna

Info

Publication number: BRPI0518225B1
Application number: BRPI0518225-5A
Authority: BR
Inventors: Pionetti François-Régis
Original assignee: Saipem S.A.
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2018-04-10
Also published as: FR2876773B1; DE602005013808D1; EP1805444B1; ATE428080T1; US20070284872A1; FR2876773A1; US7722085B2; EP1805444A1; BRPI0518225A; WO2006042925A1

Abstract

tubulação submarina que comporta uma camisa interna. a presente invenção refere-se a uma tubulação (1) que compreende, pelo menos, 2 elementos de tubulação (11, 12) com revestimento interno em material plástico (2) montados topo a topo, na qual as extremidades dos dois elementos de tubulação são soldadas (5) uma à outra e a junção entre as extremidades dos revestimentos internos (2) em material plástico de cada um dos elementos de tubulação é executada com a ajuda de uma manga tubular de junção (3) em material resistente à corrosão, cooperando com as extremidades (2a, 2b) do revestimento por encaixe graças a uma superficie dentada (32), sendo as referidas extremidades do revestimento (2) que apresentam uma espessura reduzida (2a, 2b) fixadas à parede em aço da referida tubulação por intermédio de colagem (4a, 4b).

Description

(54) Título: TUBULAÇÃO SUBMARINA QUE COMPORTA UMA CAMISA INTERNA (51) Int.CI.: F16L 13/02 (30) Prioridade Unionista: 19/10/2004 FR 04 11055 (73) Titular(es): SAIPEM S.A.

(72) Inventor(es): FRANÇOIS-RÉGIS PIONETTI ··«>·«· ·· · • ··

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para TUBULAÇÃO

SUBMARINA QUE COMPORTA UMA CAMISA INTERNA.

A presente invenção refere-se ao domínio das condutas submarinas que veiculam fluidos corrosivos, e nomeadamente água do mar, e que comportam um revestimento interno que é enfiado nas mesmas, sendo o referido revestimento resistente à referida corrosão.

Refere-se, mais particularmente, à ligação de dois elementos unitários de tubulação com revestimento interno, e mais particularmente ainda a elementos com 24 m ou 48 m de comprimento instalados em campos petrolíferos em mar profundo, de 2000 a 3000 m, e mesmo mais, a partir de navios de instalação equipados com torres de instalação em J.

A reabilitação das redes de água, do gás, bem como dos esgotos tem assistido ao desenvolvimento, desde há algum tempo, das tecnologias ditas sem abertura de valas, ou seja, tecnologias que consistem em inserir, no interior da tubulação existente, uma camisa tubular, feita, em geral, a partir de um material flexível, como por exemplo termoplásticos, materiais termoendurecíveis, ou materiais compósitos termoendurécíveis, sendo as referidas camisas ou inseridas depois de terem sido dobradas sobre elas próprias ao longo de uma geratriz longitudinal para formar uma seção trans20 versai em forma de feijão, e depois devolvidas à forma arredondada por intermédio de uma simples pressurização interna, ou ainda esticadas pela aplicação de uma tração para que o diâmetro da referida camisa se reduza para um valor inferior ao diâmetro interior da referida tubulação. Neste último caso, no fim do enfiamento, a tensão na camisa é aliviada e a referida cami25 sa retoma, então, o seu diâmetro inicial e encosta-se, naturalmente, à face interna da referida tubulação. Esta última forma de inserção é conhecida pelo nome de Swagelining e é implementada freqüentemente na reabilitação das condutas de água ou de gás, em distâncias unitárias que podem chegar aos 500 m, e mesmo um quilômetro em linha reta.

Esta tecnologia também é implementada no caso do transporte de fluidos corrosivos sob forte pressão, o que permite utilizar uma tubulação resistente à pressão em aço ao carbono clássica, e portanto pouco dispen2 ·» · • · « · • · · * • · · ♦ · « · • · · ···«»· » · · • · · · • · · · • ··» ··» ·» « diosa e fácil de implementar com a utilização de soldadura, sendo a resistência à corrosão assegurada pela camisa interna. Obtêm-se, deste modo, comprimentos unitários que podem chegar às centenas de metros e que convém, em seguida, ligar entre si ao mesmo tempo que se assegura uma continuidade da protecção à corrosão. São freqüentemente utilizados três tipos de conexões: A ligação por intermédio de flanges, por juntas roscadas e por juntas soldadas. No caso da ligação por intermédio de flanges, basta virar a camisa sobre a face da flange e o aperto das flanges acaba por entalar as camisas frente a frente, assegurando, deste modo, a continuidade da função anticorrosiva. No caso das juntas roscadas, assegura-se, por exemplo, a continuidade por intermédio de um anel munido com juntas que assegura a estanqueidade com cada uma das camisas a montante e a jusante.

* No caso de juntas soldadas, convém deixar o fim da camisa a uma distância significativa, por exemplo 100 a 200 mm da extremidade da tubulação, de modo a que o aquecimento da parede em aço, na altura da soldadura, não danifique a referida camisa. O problema que então se coloca é o de assegurar a protecção contra a corrosão da zona não-revestida compreendida entre a extremidade da camisa da tubulação N e a extremidade da camisa da tubulação seguinte N+1.

Conhece-se a patente GB-2.218.488 que descreve o método dito de Swagelining que consiste em esticar uma tubulação circular em material flexível, denominado daqui em diante por camisa, de modo a reduzir o seu diâmetro para a poder inserir em uma tubulação exercendo uma tração sobre ela, sendo o diâmetro em repouso da referida camisa superior ao diâmetro interno da referida tubulação. Um outro modo de inserir uma camisa deste tipo é deformá-la através de dobragem de modo a obter uma seção transversal em forma de feijão que se inscreve, em seguida, em um círculo com um diâmetro muito mais pequeno e permite, por isso, a inserção da camisa exercendo sobre a mesma uma simples tração através da tubulação em aço. No fim desta acção, as extremidades amplamente transbordantes retomam, naturalmente, uma forma sensivelmente circular e é simples colocar um tampão nessa zona. Ao pressurizar a camisa com ar comprimido,

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« · · ··'' ······· • · · ·· • · · · · • · · · · · • « ··· ··· · esta retoma a sua forma circular e a referida camisa encosta-se firmemente à parede interna da tubulação em aço.

O termo camisa corresponde a um revestimento também conhecido na técnica sob a denominação de liner.

Conhece-se a patente GB-2.298.256 que descreve um modo de ligação de duas partes ou elementos de condutas revestido(a)s em comprimento corrente por intermédio de soldadura, estando a zona não-revestida coberta por uma liga resistente à corrosão, sendo a referida liga, de um modo preferido, liga de Inconel® aplicada em um processo de tipo arco eléctrico denominado cladding (chapeamento). As peças são, de seguida, tornadas a maquinar para apresentar formas de garganta que asseguram o acoplamento da referida camisa por engaste de uma virola interna, sendo esta também fabricada em um material resistente à corrosão, de um modo preferido uma liga Inconel®. A preparação das extremidades dos elementos de condutas representa um custo unitário muito grande que não é, no entanto, verdadeiramente significativo no custo global quando se implementam elementos de tubulação com um grande comprimento unitário, por exemplo várias centenas de metros. Mas, este custo toma-se proibitivo quando o comprimento unitário de cada um dos elementos de tubulação é de 24 ou 48 m. Além disso, a soldadura de ligação deve ser executada ao longo de toda a espessura da tubulação com esse mesmo metal nobre, em geral a liga de Inconel®, o que complica consideravelmente o trabalho e dá origem a um custo muito elevado, dado que a velocidade unitária de depósito mássico de metal é muito menor e o processo é mais delicado de controlar, quando comparados com uma soldadura convencional em aço clássico. Finalmente, o controle de qualidade da soldadura é muito delicado e, para determinados tipos de materiais anticorrosivos, é quase impossível de realizar de modo fiável e repetitivo em um tempo limitado.

Conhece-se a patente GB-2.391.597 que descreve um modo de montagem de duas condutas revestidas por inserção em torno de cada uma das referidas camisas de uma manga tubular de junção que se aloja em um estreitamento de espessura na extremidade da parede em aço de cada um jo

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dos dois elementos de tubulação a montar. A referida manga de junção é, de seguida, solidarizada com as referidas camisas por intermédio de viroias internas embutidas por expansão com a ajuda de uma ferramenta interior à tubulação, sendo a referida ferramenta acionada a partir da extremidade livre da tubulação mais próxima. Nesta patente, cada uma das extremidades dos elementos de tubulação é rectíficada de modo a criar o alojamento da manga tubular de junção, a qual funciona como apoio para embutir por expansão as viroias internas que solidarizam as camisas à referida manga tubular de junção. A manga tubular de junção, que é uma liga resistente à corrosão, está em contato direto com a tubulação em aço, em particular na zona de soldadura. Daí pode resultar um risco de degradação na altura da soldadura se esta não for efetuada com a mesma liga e de corrosão no caso em que exis< tam infiltrações de água entre a camisa e a tubulação externa em aço. Além disso, a zona rectíficada da referida tubulação externa em aço apresenta na zona de ligação uma espessura inferior relativamente ao comprimento corrente, o que cria uma zona frágil.

Conhece-se a patente WO-2004-015321 que descreve uma manga tubular de junção entre as extremidades não-revestidas de dois elementos de tubulação a montar. Esta manga tubular é fabricada com materi20 ais resistentes à corrosão. Apresenta, na sua superfície externa, formas de garganta maquinadas, com um diâmetro exterior inferior ao diâmetro interior da camisa, sendo a referida virola embutida por expansão com a ajuda de uma ferramenta interior à tubulação, sendo a referida ferramenta accionada a partir da extremidade livre da tubulação mais próxima. Nesta patente, a manga tubular de junção desliza dentro do diâmetro interior da camisa e apresenta ranhuras exteriores, devendo o conjunto ser embutido por expansão com a ajuda de uma ferramenta de engaste na altura da montagem das extremidades de dois elementos de tubulação a montar no local a bordo da torre de instalação em J.

Nas patentes GB-2.391.597 e WO-2004-015321, uma ferramenta de engaste por expansão da manga tubular de junção ou de outros elementos de ligação, deve ser posicionada e accionada a partir da extremida5 • · · ··· · · · · ··· ·* · · · ·· · · · · ··

Jí • ··* · ··· ··· · de livre da tubulação, ou seja a uma distância de 24 a 48 m, no caso da instalação dessas condutas no mar a partir de uma torre de instalação em J, o que representa uma dificuldade técnica considerável tanto do ponto de vista operacional como do ponto de vista do controle de qualidade do processo.

Conhece-se a patente WO-2004-011840 que descreve a montagem de dois elementos de tubulação com a ajuda de uma manga tubular de junção inserida ao nível das extremidades não-revestidas das paredes em aço de dois elementos de tubulação a montar. A referida manga tubular de junção é feita em um material resistente à corrosão e está equipada com juntas tóricas de estanquicidade que asseguram a estanquicidade com a extremidade das camisas dos dois elementos de tubulação a montar. Cada uma das camisas é bloqueada na posição adequada por intermédio de uma virola adicional na sua extremidade, sendo a referida virola, também ela, feita em um material resistente à corrosão. A referida virola adicional é embutida por expansão de encontro às extremidades da referida camisa. A referida manga tubular de junção comporta nas suas extremidades uma parte da sua superfície externa em contato direto com a parede em aço das extremidades não-revestidas dos elementos de tubulação a montar. Esta situação representa um risco de corrosão importante no caso da implementação de uma manga tubular feita em uma liga resistente à corrosão do tipo Inconel®, quando se está na presença de água na interface entre a manga tubular, a camisa e a parede em aço dos elementos de tubulação.

Além do mais, esta patente descreve, de fato, um modo de montagem de condutas revestidas destinadas a veicular, mais particularmente, petróleo polifásico, ou seja, que pode conter gás e água, e, portanto, que necessita de uma ventilação da referida camisa de modo a evitar que, na altura da despressurização da tubulação, o gás que tenha migrado através da matéria termoplástica da referida camisa não faça abater a referida camisa sobre si mesma. Para este fim, a referida camisa está equipada com micro canais que permitem o equilíbrio entre a pressão da câmara, compreendida entre a referida camisa e a tubulação exterior em aço, e o interior da tubulação. A manga tubular de junção apresenta orifícios que permitem equi6

librar a pressão entre a câmara, compreendida entre a referida peça de ligação e a tubulação exterior em aço, e o interior da tubulação. Além disso, o encaminhamento dos gases é assegurado entre a parte esquerda da tubulação N-1 e a parte direita da tubulação N.

Este tipo de dispositivo de revestimento e de montagem de dois elementos de tubulação a montar, como por exemplo o descrito na patente WO-2004-011840, com perfurações permanentes na manga tubular de junção, a qual pode estar em contato direto, em parte, com a parede em aço da tubulação, não está, portanto, adaptado para efetuar condutas de injeção de água, e nomeadamente condutas de injeção de água do mar, e, mais ainda, se se tratar de água de mar não sujeita a passivação.

A presente invenção tem como objetivo proporcionar métodos e dispositivos de revestimento de condutas submarinas, e métodos e dispositivos de montagem por soldadura de elementos de tubulação assim revestidos, que sejam ao mesmo tempo mecanicamente fiáveis, e mais simples e menos dispendiosos de executar, nomeadamente no caso de uma montagem no local, a partir de um navio no mar, de elementos de tubulação de comprimento reduzido adaptados para serem instalados a partir de um navio no mar.

Mais particularmente, a presente invenção tem como objetivo proporcionar esses métodos e dispositivos de revestimento e de montagem de elementos de tubulação que requerem um número mínimo de peças para a ligação de extremidades não-revestidas dos elementos de tubulação a montar e que não necessitam da utilização de ferramentas específicas, como por exemplo ferramentas de engaste, na altura da montagem dos dois elementos de tubulação revestida.

A presente invenção tem como outro objetivo proporcionar dispositivos e métodos de revestimento e de montagem de elementos de tubulação destinados a executar condutas aptas a serem colocadas a grande profundidade e, mais particularmente ainda, condutas aptas a servirem para a injeção de água e, nomeadamente, injeção de água de mar.

Com essa finalidade, a presente invenção proporciona uma tuJ3 • · · ·· • · · · · • · · · • · · • · ··· · ······ · bulação que compreende, pelo menos, 2 elementos de tubulação com revestimento interno montados topo a topo, na qual as extremidades dos dois elementos de tubulação são soldadas uma à outra e cada elemento de tubulação compreende:

- um revestimento interno em material plástico, de um modo preferido termoplástico, que apresenta em cada extremidade uma parte terminal de espessura reduzida relativamente à espessura da parte corrente do referido revestimento, que define uma superfície interna de revolução com um diâmetro interno maior que o da parte corrente do referido revestimento e que termina a uma determinada distância da extremidade do referido elemento de tubulação, e

- uma única manga tubular de junção feita de material resistente à corrosão, de um modo preferido do tipo aço inoxidável ou liga em Inconel®, sensivelmente com o mesmo diâmetro interno que o referido revestimento, intercalada no interior das extremidades topo a topo de dois elementos de tubulação de modo a se sobrepor às referidas partes terminais de espessura reduzida dos dois revestimentos, apresentando a referida manga, em cada uma das suas extremidades, uma parte terminal de espessura reduzida relativamente à espessura da parte central da referida manga, definindo as referidas partes terminais da manga uma superfície externa, de um modo preferido de revolução, com um diâmetro externo inferior ao dã parte central da manga e uma superfície interna cilíndrica sensivelmente com o mesmo diâmetro interno que o das superfícies internas cilíndricas da parte corrente do revestimento e da parte central da manga.

De acordo com a presente invenção:

- a superfície externa de cada referida parte terminal de espessura reduzida do revestimento interno é fixada pela colagem da extremidade do revestimento, ao nível ou na proximidade da referida parte terminal de espessura reduzida do revestimento, à superfície interna correspondente da parede em aço da tubulação com a ajuda de uma cola, de um modo preferido de tipo epóxido ou poliuretano, e

- a referida superfície externa de cada parte terminal da referida

• · ····· · · · ·· · • « · · · ·· ······· • ··*·· · · · · · · • · ··· · ······ · manga é uma superfície dentada, de um modo preferido de revolução, com uma extremidade sensivelmente afiada em bisel que permite a sua inserção e acoplamento à superfície interna da parte terminal do revestimento correspondente, executando, deste modo, uma ligação mecânica entre as duas referidas superfícies externa da manga e interna do revestimento, por simples encaixe à força da referida manga na direção longitudinal axial no interior do referido elemento de tubulação, e

- o diâmetro externo da referida parte central cilíndrica da manga é inferior ao diâmetro interno das extremidades não-revestidas das paredes em aço dos referidos elementos de tubulação de modo a que a referida manga não esteja em contato direto com as referidas paredes em aço e delimite com estas e entre as extremidades das camisas que enquadram a referida manga, uma câmara anelar.

Compreende-se por ''interno e externo, interno e respectiva15 mente externo à tubulação, à manga ou ao recipiente conforme os casos.

. A execução de elementos de tubulação com revestimento interno equipados em uma extremidade com uma referida manga e da montagem de elementos de tubulação revestidos deste modo e equipados com uma referida manga tubular responde aos objectivos da presente invenção.

Compreende-se que a fixação da parte terminal do revestimento por colagem não requer a utilização de uma virola de fixação ou de outro dispositivo de aparafusamento ou de uma braçadeira de aperto, e a fixação da manga de junção também não requer a utilização de uma virola de fixação ou dispositivo de aparafusamento ou outra ferramenta de aperto por de25 formação da referida manga, e isto tanto durante a execução prévia do elemento de tubulação como durante a montagem de dois elementos de tubulação.

A superfície interna de cada uma das partes terminais de revestimento é sensivelmente cilíndrica e flui na altura da inserção à força da refe30 rida manga e da deformação elástica da sua superfície externa dentada devido à pressão da superfície externa dentada desta contra a referida superfície interna do revestimento.

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Depois da junção de dois elementos de tubulação, a superfície externa da parte centrai da manga e a superfície interna correspondente da parede em aço da parte terminal não-revestida do referido elemento de tubulação, delimitam uma câmara anelar, devido à diferença dos seus diâmetros, respectivamente externo e interno. Esta situação permite evitar que haja um qualquer contato direto entre a liga inoxidável ou Inconel® da manga e o aço do elemento de tubulação. Um contato direto deste tipo poderia, com efeito, levar, em caso de penetração de água na referida câmara quando a tubulação é uma tubulação de injeção de água, a fenômenos electroquímicos de corrosão da tubulação em aço na medida em que a referida ligação mecânica entre a manga e o revestimento não é necessariamente estanque. A ausência de contato entre a manga e a parede em aço da tubulação permite a implementação de uma soldadura clássica do tipo utilizado frequentemente para a soldadura dos oleodutos e permite evitar uma soldadura dispendiosa em liga nobre idêntica à que é, eventuaimente, implementada como material constitutivo da referida manga, nomeadamente a liga Inconel®.

No entanto, em uma forma de realização, a referida manga tubular de junção pode ser fabricada em um material compósito do tipo carbono epóxido, sendo a referida manga fabricada, por exemplo, por enrolamento filamentar, sob a forma de uma peça em bruto, que é depois maquinada nas zonas de extremidade para formar a estriagem necessária.

Mais particularmente, a presente invenção tem como objetivo uma tubulação apta a ser colocada em um meio submarino a grande profundidade, de um modo preferido até aos 3000 m, e os referidos elementos de tubulação têm um comprimento de 20 a 50 m.

Mais particularmente ainda, trata-se de uma tubulação destinada a injetar água, nomeadamente água do mar, e mesmo água do mar não sujeita a passivação, no campo de explorações petrolíferas.

A presente invenção proporciona, igualmente, um elemento de tubulação com revestimento interno para fabricar uma tubulação de acordo com a invenção, caracterizado por compreender um revestimento com uma parte terminal de espessura reduzida em cada extremidade, conforme defi·♦

JC »·· ··· nido anteriormente, e uma referida manga tubular de junção inserida apenas em uma das suas extremidades e excedendo-a, definindo o excesso em relação à referida manga uma extremidade macho do referido elemento de tubulação apta a ser montada em uma extremidade desprovida da referida manga que define uma extremidade fêmea de um outro referido mesmo elemento de tubulação.

A presente invenção tem igualmente como objetivo um método de execução de uma tubulação de acordo com a invenção por montagem de elementos de tubulação de acordo com a invenção, caracterizado por se introduzir e inserir à força a extremidade fêmea desprovida da manga tubular de junção de um elemento de tubulação a montar em torno da extremidade macho da manga tubular de junção fixa que excede o elemento de tubulação terminal de uma tubulação no decurso da montagem, na direção longitudinal XX’ axialmente no interior da referida extremidade fêmea, e, depois, se executar a soldadura das extremidades não-revestidas das paredes em aço dos dois elementos de tubulação topo a topo.

Em uma forma de realização, injecta-se um referido material reticulável ou referido gel, através de um orifício previamente perfurado na parede da referida manga ou da referida parede em aço da tubulação e por intermédio de uma câmara de vácuo adaptada em frente do referido orifício, depois de se ter criado o vácuo na referida câmara anelar, e, depois, desmonta-sé a referida câmara de vácuo e tapa-se o referido orifício.

A presente invenção tem igualmente como objetivo um método de fabricação de um elemento de tubulação de acordo com a invenção, caracterizado por se executarem as seguintes etapas que compreendem:

1-o referido revestimento interno introduzindo, por uma primeira extremidade de um elemento de tubulação, uma tubulação em material termoplástico flexível e elástico em forma de tubulação com uma seção circular ou dobrada em forma de feijão, destinada a formar a referida camisa, e puxando-a no interior do referido elemento de tubulação até à segunda extremidade do elemento de tubulação, e, depois, se aliviar a tração para permitir a sua expansão radial e a sua colagem à superfície interna da parede

·. : .·. :·· .: .·. .*· .·. :** . .·«.* · · · · · · . . . ..· · ..···· « do referido elemento de tubulação, e

2-o corte e a maquinação das extremidades da referida tubulação de revestimento de modo a formar as referidas partes terminais de espessura reduzida da referida camisa interna e uma parte terminal nãorevestida da parede em aço do referido elemento de tubulação em cada uma das suas extremidades.

De acordo com uma outra característica vantajosa do método de fabricação de um elemento de tubulação de acordo com a invenção, a superfície externa da tubulação termoplástica de revestimento é revestida de cola em, pelo menos, uma zona situada no exterior do referido elemento de tubulação, pelo menos do lado da referida primeira extremidade do referido elemento de tubulação, depois do alívio da tração e retração completa da referida tubulação de revestimento, na proximidade ou ao nível das partes terminais de espessura reduzida do revestimento.

Em uma forma de realização preferida, a superfície externa da tubulação termoplástica de revestimento é revestida de cola em duas zonas situadas no exterior do referido elemento de tubulação, respectivamente os dois lados das referidas primeira e segunda extremidades do referido elemento de tubulação, e destinadas a ser posicionadas depois do alívio da tração e retração completa da referida tubulação de revestimento, na proximidade ou ao nível de cada uma das referidas partes terminais de espessura reduzida do revestimento.

Em uma outra forma de realização, antes da etapa 1, a superfície interna da referida segunda extremidade do elemento de tubulação é revestida com uma cola em uma primeira zona destinada a se encontrar frente a frente com uma primeira zona correspondente do referido revestimento correspondente na proximidade ou ao nível da referida parte terminal de espessura reduzida do revestimento depois da maquinação, e a superfície externa da tubulação termoplástica de revestimento é revestida com cola na proximidade ou ao nível de uma segunda zona do referido revestimento destinado a formar a referida parte terminal de espessura reduzida do revestimento do lado da referida primeira extremidade do referido elemento de tu»·· *« ·

• · * · » · « · ♦ · bulação após maquinação.

De acordo com uma outra característica vantajosa da presente invenção, efetua-se um tratamento por um plasma frio, com a ajuda de um dispositivo situado no exterior do referido elemento de tubulação, nas zonas das superfícies externas da tubulação termoplástica de revestimento destinadas a serem revestidas com cola ou destinadas a serem encostadas a uma zona revestida com cola da parede em aço de um referido elemento de tubulação, para favorecer a eficácia da colagem.

Em uma forma de realização particular, a superfície externa da tubulação termoplástica de revestimento é tratada por um plasma frio ao nível de uma referida primeira zona da referida tubulação flexível de revestimento destinada a ser colada a uma referida primeira zona 4b revestida a cola da superfície interna da parede em aço da referida segunda extremidade do referido elemento de tubulação por um lado, e por outro lado, ao nível de uma segunda zona da superfície externa da referida tubulação flexível de revestimento destinada a ser, de seguida, revestida a cola, sendo o referido tratamento por plasma efetuado antes da introdução da referida tubulação flexível de revestimento no interior do referido elemento de tubulação.

De um modo vantajoso, efetua-se o referido tratamento plasma ao nível da referida primeira zona da referida tubulação flexível de revestimento de acordo com um comprimento superior à soma do comprimento de retração da referida tubulação flexível, depois do alívio da tração sobre a referida tubulação de revestimento, adicionada ao da referida primeira zona revestida a cola da superfície interna da parede em aço com a referida segunda extremidade do elemento de tubulação de modo a que as referidas primeiras zonas se sobreponham a todos os seus comprimentos desde a paragem da tração até à retração completa da referida tubulação de revestimento depois do alívio da referida tração.

Com essa finalidade, compreende-se que se pode parar a tração da referida tubulação quando a parte traseira da referida primeira zona da referida tubulação de revestimento corresponder com a referida primeira zona revestida a cola da parede em aço da segunda extremidade do elemento ··· «

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De um modo preferido e antes da etapa 1, efetua-se o aqueci5 mento da referida tubulação termoplástica de revestimento para facilitar o seu estiramento com um diâmetro reduzido, de um modo preferido pela passagem em uma fieira.

Compreende-se que a referida tubulação em material flexível apresente, antes do aquecimento e da aplicação de tração, um diâmetro ex10 terno superior ao diâmetro interno do elemento de tubulação, e a tubulação é introduzida e estirada por aquecimento e tração sob uma forma que apresenta uma seção sensivelmente circular de diâmetro reduzido.

Outras características e vantagens da presente invenção aparecerão à luz da descrição pormenorizada que se vai seguir, fázendo-se refe15 rência às figuras seguintes nas quais:

• a figura 1 é uma vista em corte lateral da montagem de uma tubulação de acordo com a invenção, com a ajuda de uma manga tubular de junção, entre dois elementos de tubulação ou comprimentos unitários de condutas revestidas de acordo com a invenção, «as figuras 1a, 1b, 1c e 1d são vistas em corte lateral de um elemento de tubulação que constitui um comprimento unitário de tubulação em aço através do qual se insere uma tubulação com revestimento interno em material termoplástico, respectivamente em fase de arranque da tração (figura 1a), em fase de paragem da aplicação de tração para revestir com cola a referida camisa (figurai b) e na fase final de tração antes do alívio da tensão da referida camisa (figurai c) e depois do alívio (figurai d), • as figuras 1e e 1f ilustram, em uma vista em corte lateral, uma variante da forma de inserção e de colagem de uma camisa interna, respectivamente na fase de revestimento a cola (figurai e) e na fase de alívio da tensão da referida camisa (1 f), • a figura 2a representa a seção circular da camisa em repouso na ausência de tensão ou de deformação, que corresponde ao plano AA das

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figuras 1a-1d, • a figura 2b representa a seção circular de diâmetro reduzido da camisa submetida à tensão de um guincho e que corresponde ao plano BB das figuras 1a-1c, • a figura 2c representa uma variante da forma de realização com a seção da camisa deformada em feijão para ser inserida na tubulaçãO;

• a figura 2d representa a seção da camisa deformada em feijão com a ajuda de um dispositivo com 4 roletes, • as figuras 3a e 3b são vistas em corte laterais de um elemento de tubulação em aço através do qual se puxou uma camisa em material termoplástico, sendo esta última colada junto à extremidade, no final do processo de aplicação de tração respectiva mente antes da (figura3a) e durante (figura3b) a maquinação da referida camisa, • a figura 4 é uma vista em corte lateral de uma manga tubular de junção em material resistente à corrosão pronta a ser inserida na referida camisa maquinada da figura 3b, • a figura 4b pormenoriza a superfície dentada da extremidade da manga tubular de junção, • a figura 5 é uma vista em corte lateral de um comprimento unitário de tubulação equipado com a sua manga de junção na sua extremidade esquerda e pronta a ser enviada para a zona de instalação, • a figura 6a representa uma vista lateral de um navio de instalação equipado com uma torre de instalação em J”, • as figuras 6b e 6c são vistas em corte laterais de fases de montagem de dois comprimentos sucessivos de condutas revestidas, respectivamente em fase de aproximação (figura6a) e em fase de soldadura (figura 6b), • a figura 6d é uma seção relativa à figura 6b que pormenoriza a posição de calços de centragem próximos da zona de soldadura, • a figura 7 é uma vista em corte ao nível da ligação da manga tubular de junção e da camisa, que pormenoriza um modo de injeção de um « · • « · • · • · • · • · ·· • · • · • · • · «

fluido na câmara anelar compreendida entre a referida manga, as extremidades das camisas e a tubulação em aço, quer a partir do exterior quer do interior.

• as figuras 8a-8f são esquemas que resultam de cálculos por elementos finitos que pormenorizam 6 fases de inserção da manga e que mostram a deformação da manga bem como a fluência do material flexível que constitui a camisa, • a figura 9a é um resultado do cálculo por elementos finitos que pormenoriza a deformação da manga e a plastificação da camisa quando a tubulação é submetida a uma pressão interna, permanecendo a câmara compreendida entre a referida manga, as extremidades da camisa e a tubulação em aço sensivelmente à pressão atmosférica, • a figura 9b é um pormenor da superfície externa dentada da manga, correspondente á figura 9a.

Na figura 1 representou-se uma tubulação de acordo com a invenção que compreende, pelo menos, 2 elementos de tubulação 1i, 1₂, com revestimento interno e montados topo a topo, na qual as extremidades dos dois elementos de tubulação são soldadas 5 uma à outra e cada elemento de tubulação compreende:

- um revestimento interno em material plástico 2 termoplástico que apresenta em cada extremidade uma parte terminal de espessura reduzida 2a, 2b, relativamente à espessura da parte corrente 2c do referência revestimento, que define uma superfície interna de revolução com um diâmetro interno maior do que o da parte corrente 2c do referido revestimento e que termina a uma determinada distância d da extremidade do referido elemento de tubulação, e com um eixo XX’ que coincide sensivelmente com o eixo dos elementos de tubulação 11, I2. A superfície externa de cada referida parte terminal 2a, 2b, do revestimento interno é fixada por colagem 4a, 4b, da extremidade do revestimento, ao nível ou na proximidade da referida parte terminal de espessura reduzida 2a, 2b, do revestimento, à superfície interna correspondente da parede em aço da tubulação, com a ajuda de uma cola, de um modo preferido de tipo poliuretano ou bicomposta à base de e* ··· • · · • · · tf · • · tf · póxido, e

- uma única manga tubular de junção 3 feita de material resistente à corrosão, de um modo preferido em liga Inconel®, sensivelmente com o mesmo diâmetro interno que o referido revestimento, intercalada no interior das extremidades topó a topo dos dois elementos de tubulação de modo a se sobrepor às referidas partes terminais dos dois revestimentos 2a, 2b, apresentando a referida manga, em cada uma das suas extremidades, uma parte terminal 3a, 3b, de espessura reduzida relativamente à espessura da parte central 3c da referida manga, definindo as referidas partes terminais 3a, 3b, da manga uma superfície externa de revolução com um diâmetro externo inferior ao da parte central 3c da manga e uma superfície interna cilíndrica com o mesmo diâmetro interno que o da parte corrente do revestimento e da parte central 3c da manga, coincidindo o seu eixo XX* sensivelmente com o eixo dos elementos de tubulação 11,1₂A referida superfície externa de revolução de cada parte terminal 3a, 3b, da referida manga é uma superfície dentada 32, nomeadamente com 3 a 5 dentes 32 cujas inclinações de declive, conforme representadas na figura 4a, ou seja α é inferior a 45° e de um modo preferido anda pelos 30°, e β é superior a 45° e de um modo preferido anda pelos 60°, permitem a sua inserção e acoplamento à superfície interna da parte terminal de espessura reduzida 2a, 2b, do revestimento correspondente e o dente de extremidade confere à manga uma extremidade sensivelmente afiada em bisel 3i, como representado ria figura 4a. Efetua-se, deste modo, uma ligação mecânica entre as duas referidas superfícies externas da manga e interna do revestimento por intermédio de um simples encaixe à força da referida manga na direção longitudinal axial no interior do referido elemento de tubulação.

O diâmetro externo da referida parte central 3c cilíndrica da manga é inferior ao diâmetro interno das extremidades não-revestidas 1 ia1Φ, l2a-l2b das paredes em aço dos referidos elementos de tubulação de modo a que a referida manga não entre em contato direto com as referidas paredes em aço e delimite com estas e entre as extremidades 2i das camisas que enquadram a referida manga, uma câmara anelar 7.

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A referida manga é inserida contra a parte terminal de espessura reduzida 2a, 2b, do revestimento até que a extremidade 2i do revestimento se encoste a uma saliência 33 que delimita a referida parte central 3c da manga e a referida parte terminal com uma espessura 3a, 3b, menor da manga.

Em uma variante da forma de realização não representada, a referida manga é inserida contra a parte terminal do revestimento até que a extremidade 3i da manga se encoste à saliência 2₂ que delimita a parte corrente e a referida parte terminal 2a, 2b, de espessura reduzida do revestimento, o que reduz, de um modo vantajoso, as turbulências na zona de transição entre a parte corrente da camisa 2 e a manga tubular de junção.

Nas figuras da 1a à 1d, representou-se um método de fabricação de um elemento de tubulação revestido de acordo com a invenção, no qual se executam as etapas seguintes:

a - aquecimento da tubulação de revestimento 2 em material termoplástico flexível e elástico, com uma seção transversal circular 7i, com a ajuda de uma instalação de aquecimento 9a colocada no exterior do elemento de tubulação 1 a revestir do lado de uma primeira extremidade, passando, depois, a referida tubulação por uma fieira 9b que reduz, de seguida, o seu diâmetro exterior quando se exerce uma tensão axial de tração, sendo o referido diâmetro exterior inferior ao referido diâmetro interior da tubulação, e b - aplica-se uma tração à referida tubulação de revestimento no interior do referido elemento de tubulação até à segunda extremidade do referido elemento de tubulação cuja superfície interna está revestida com uma cola 4b em uma primeira zona destinada a se encontrar frente a frente com uma primeira zona 6b da referida tubulação de revestimento, na proximidade ou ao nível do que vai constituir a parte terminal de espessura reduzida 2b da extremidade do revestimento após maquinação como explicado em seguida, e c - a superfície externa da tubulação termoplástica de revestimento é tratada por um plasma frio ao nível de uma primeira zona 6b da re*♦· ·»···» •·· ··* ferida tubulação flexível de revestimento destinada a ser colada com uma referida primeira zona revestida a cola 4b da superfície interna da parede em aço da referida segunda extremidade do referido elemento de tubulação, por um lado, e por outro lado, ao nível de uma segunda zona 6a da superfície externa da referida tubulação flexível de revestimento destinada a ser, de seguida, revestida a cola 4a, sendo o referido tratamento por plasma efetuado antes da introdução da referida tubulação flexível de revestimento no interior do referido elemento de tubulação.

d - efetua-se o corte e depois a maquinação das extremidades 10 da referida tubulação de revestimento de modo a formar as referidas partes terminais de espessura reduzida 2a, 2b, da referida camisa interna e uma parte terminal não-revestida 1 ia-1ib, I2a-l2b da parede em aço do referido elemento de tubulação em cada uma das suas extremidades, como explicado em seguida.

Nas figuras 1a a 1d, representaram-se de um modo mais pormenorizado as diversas fases de aplicação de tração a uma tubulação de revestimento 2 feita em material elástico, como por exemplo polietileno, polipropileno, poliamida ou ainda um termoplástico fluorado, no interior e através de um elemento de tubulação em aço 11, 1₂, desde uma primeira extremida20 de até à sua segunda extremidade, de acordo com o método denominado Swagelining. Com esta finalidade, a camisa na ausência de tração apresenta, aó nível do plano AA, um diâmetro 1a superior em alguns mm, e mesmo alguns cm, ao diâmetro interior da tubulação 2. A camisa 1 está equipada com uma cabeça de tração 8a ligada a um guincho 8b, no exterior do elemento de tubulação do lado da sua segunda extremidade, por um cabo 8c que atravessa a tubulação em aço sensivelmente pelo seu centro. A referida camisa passa, sucessivamente, em um forno de reaquecimento 9a e depois por uma fieira 9b, para tomar a sair no sentido da tubulação com um diâmetro exterior inferior em alguns mm, e mesmo alguns cm, ao diâmetro interior do elemento de tubulação. No decurso desta tração, a camisa vê, portanto, o seu diâmetro reduzido, mas também o seu comprimento nominal aumentar. Em uma fase de preparação da aplicação de tração, reveste-se •·· «·· com cola, com uma cola que é, de um modo preferido, epóxida ou uma cola bicomposta à base de poliuretano, a parede interna em aço do elemento de tubulação em aço em uma zona 4b situada a cerca de 20 a 40 cm da referida segunda extremidade, depois de se ter efetuado uma preparação de superfície por intermédio de raspagem ou projecção de areia. Inicia-se, então, a aplicação de tração sobre um comprimento L e, depois, como indicado na figura 1a, pára-se o processo de aplicação de tração e um dispositivo equipado com uma tocha de plasma semifrio 10a efetua um tratamento da zona 6b ao longo de toda a periferia da camisa, que vai acabar, no fim do processo, por cooperar com a referida zona previamente revestida a cola 4b do interior da tubulação, como explicitado na figura 1d. Quando o tratamento de plasma estiver terminado, a aplicação de tração é retomada até se atingir a posição indicada na figura 1b onde a aplicação de tração é, então, parada pelo fato da tubulação de revestimento ser bloqueada em 11. Uma zona reduzida 6a do exterior da tubulação de revestimento é, então, tratada ao longo da sua periferia por intermédio da tocha de plasma semifrio 10a, e, depois, revestida a cola com uma espessura de 0,1 a 1 mm, com uma cola, de um modo preferido, do tipo epóxida ou bicomposta à base de poliuretano, por intermédio de uma cabeça de aplicação 10b. A aplicação de tração é, então, retomada para chegar a posição representada na figura 1c, estando a zona tratada a plasma 6b da camisa situada à frente da zona revestida à cola 4b do elemento de tubulação. Nesta posição, a camisa 2 é bloqueada em 11 e, depois, a tensão no guincho 8b é aliviada. A tubulação de revestimento retrai-se, então, segundo o seu eixo XX devido à sua elasticidade e o seu diâmetro externo aumenta radialmente até se encostar ao interior do elemento de tubulação. Devido ao fato da tubulação de revestimento estar bloqueada em 11, o encurtamento do lado do guincho 8b ÕL é muito mais importante do que o encurtamento ól do lado do dispositivo de bloqueio 11. Devido à incerteza no que refere-se a este encolhimento, a zona previamente tratada com plasma 6b deve ser importante de modo a assegurar que esta colabore com a zona previamente revestida à cola 4b, independentemente da incerteza sobre o valor ÓL.

Em uma versão preferida ilustrada nas figuras 1e e 1f, instala-se um dispositivo de tratamento de plasma 10a e de revestimento à cola 10b no exterior do elemento de tubulação em aço em cada uma das suas extremidades. A tração é, então, efetuada de uma só vez, sem paragem intermediária, o que evita a necessidade de uma paragem intermediária. Efetua-se, então, o tratamento do plasma e o revestimento à cola da tubulação de revestimento no exterior do elemento de tubulação em duas zonas 6a, 6c, de modo que as zonas a revestir a cola 6a, 6c, correspondentes se encontrem simultaneamente fora da tubulação em aço como explicitado na figura 1e, o que pode obrigar a que se exerça uma tensão sobre a camisa claramente superior à que é necessária no método anteriormente pormenorizado no que refere-se às figuras 1a-1d. O tratamento do plasma é, então, efetuado, bem como o revestimento à cola na periferia e, depois, a tensão na camisa é aliviada sequencialmente ou simultaneamente, de modo a que as zonas de colagem 4a, 4c, se posicionem no local requerido na tubulação em aço. Nesta configuração, é necessário dominar bem o comportamento da camisa, de modo que o encolhimento da camisa e a sua expansão em diâmetro se façam com uma precisão suficiente e que as colagens sejam corretamente posicionadas.

O tratamento do plasma a frio da superfície da camisa permite, por um lado eliminar qualquer traço de poluição residual, e por outro lado partir as moléculas da parede externa termoplástica da referida camisa, o que melhora, de forma radical, a adesão das colas e, nomeadamente, das colas de tipo epóxido ou poliuretano, mono ou bicompostas. Este tratamento do plasma é, de um modo vantajoso, efetuado com a ajuda de uma tocha tipo Plasma Pen disponível na Societé PVA-Tepla France, sendo a referida tocha operada ou manualmente ou por um robô.

Na figura 2a representou-se a seção circular da tubulação de revestimento em repouso na ausência de tensão ou deformação, correspondendo ao plano AA das figuras 1a-1d. Na figura 2b representou-se a seção da camisa com diâmetro reduzido submetida à tensão de um guincho e correspondendo ao plano BB das figuras 1a-1c.

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No processo de aplicação de tração anteriormente descrito nas figuras da 1a a 1f, substitui-se, de um modo vantajoso, o método de Swagelining pelo método de redução de diâmetro dito do feijão, conhecido pelas pessoas versadas na técnica, ilustrado na figura 2c onde se representou a seção da camisa deformada em feijão para ser inserida na tubulação. A figura 2d ilustra o ato de formar a tubulação de revestimento em feijão por intermédio de quatro roletes em que um rolete se apoia e deforma a tubulação de revestimento ao longo de uma geratriz longitudinal da mesma. No caso da forma em feijão representada na figura 2D,· o tratamento do plasma bem como o revestimento a cola não poderão ser efetuados de forma simples ao longo de toda a periferia da camisa, e, conseqüentemente, já é bom se tratar apenas a parte convexa representada na referida figura, o que representa de 60 a 80% da periferia da referida camisa. Irá compensar-se, então, a superfície em falta, aumentando o comprimento da camisa na qual é efetuado o referido tratamento.

No final do processo de inserção e de colagem, a camisa é, então, cortada rente ao elemento de tubulação em aço e, depois, instala-se uma máquina de maquinação 12 na face da primeira extremidade do elemento de tubulação, como explicitado nas figuras 3a-3b. Ela é constituída de modo conhecido por uma armação 12a que suporta uma motorização, não representada, que faz rodar o veio do porta-ferramentas 12c, assegurando um dispositivo 12e o deslocamento do porta-ferramentas na direção XX e assegurando um dispositivo 12f o deslocamento radial da ferramenta de maquinação 12d. A máquina está equipada com meios de centragem 12b que permitem ajustar o eixo XX da referida máquina para fazer coincidir com o eixo do elemento de tubulação e, deste modo, poder maquinar o interior da camisa nas suas extremidades, de modo perfeitamente concêntrico à referida tubulação em aço. Com o intuito de clarificar os desenhos, nas figuras 3a3b, a camisa 2 foi representada ligeiramente distante da parede do elemento de tubulação em aço, de modo a pôr em evidência a posição aproximativa da zona revestida à cola 4a relativamente à zona da parte terminal maquinada de espessura reduzida 2a da referida camisa. Com efeito, a camisa e a • · 4 • · « « « · · • « « • « · · « · • · ♦ ······ • * · · · · • · · · * * • · · · * « · ··* · ··· ··· · parede estão em contato íntimo e a junta de cola 4a estende-se naturalmente sobre uma superfície importante, mas apenas a zona da camisa tratada com plasma irá apresentar uma aderência importante e conhecida, apresentando as zonas não tratadas uma aderência quase nula.

Após maquinação da camisa de acordo com o perfil requerido, em cada uma das extremidades, a manga tubular de junção 3 da figura 4 é enfiada à força na extremidade do elemento de tubulação revestido, de um modo preferido do lado esquerdo da tubulação, ou seja, do lado do guincho 8b. O elemento de tubulação está, então, finalizado e pronto para ser envia10 do para o local de montagem, como mostrado na figura 5. Ao proceder deste modo, a extremidade livre da camisa que irá ser montada no local corresponde à zona de revestimento à cola 4a que está posicionada com precisão, como explicitado anteriormente na figura 1d.

O referido elemento de tubulação compreende um revestimento

2 com uma parte terminal de espessura reduzida 2a, 2b, em cada extremidade, conforme definido em uma das reivindicações 1 a 3, e uma referida manga tubular de junção 3 inserida em apenas uma das suas extremidades e excedendo-a, definindo esse excesso em relação à referida manga uma extremidade macho 34 do referido elemento de tubulação 11 apta a ser mon20 tada em uma extremidade desprovida da referida manga que define uma extremidade fêmea 2₃ de um outro referido mesmo elemento de tubulação 1₂.

Na figura 6 representou-se a montagem entre dois comprimentos unitários de tubulação revestida, na altura da instalação no local que é efetuada a bordo de um navio de instalação 13a equipado com uma torre de instalação em J 13b, conforme representado na figura 6a. Com esta finalidade, o elemento de tubulação terminal 11 de uma das condutas revestidas já colocadas é mantido fixamente em suspensão na base da torre e um novo elemento de tubulação revestida I2 é transferido, de modo conhecido, da posição horizontal para a posição oblíqua correspondente à inclinação da torre para ser, em seguida, posicionado no eixo do elemento de tubulação terminal 1i revestido. O referido elemento de tubulação a montar I2 é, em • ··· • · · « ·· • · • · · ··· · • ·· · · • * · ·· • · **> · • · * · • · · · · « · ·*♦ • · • · · · • · • · · • · · • ··· seguida, deslocado axialmente na direção do elemento de tubulação terminal 1i em suspensão. Introduz-se e insere-se à força a extremidade fêmea 2₃ desprovida de manga tubular de junção de um elemento de tubulação a montar I2 em torno da extremidade macho 3₄ da manga tubular de junção fixa que excede o elemento de tubulação terminal 1i de uma tubulação em curso de montagem, na direção longitudinal XX’ axialmente no interior da referida extremidade fêmea 2₃ e, depois, efetua-se a soldadura 5 das extremidades não-revestidas das paredes em aço dos dois elementos de tubulação topo a topo. A parte superior da manga 3 penetra na extremidade do elemento de tubulação a montar 12b, até entrar em contato com a extremidade 2i da camisa previamente maquinada com grande precisão. A referida manga é inserida contra a parte terminal de espessura reduzida 2a, 2b, do revestimento até que a extremidade 2_Ί do revestimento se encoste a uma saliência 3₃ que delimita a referida parte central 3c da manga e a referida parte terminal com uma espessura 3a, 3b, menor da manga. Pelo fato do elemento de tubulação estar próximo da vertical, o seu próprio peso é suficiente para permitir, então, que a manga penetre completamente na camisa para chegar à configuração da figura 6c, em que os dois elementos de tubulação 11, I2 são mantidos a alguns mm de distância, por exemplo pela simples utilização de calços não representados, de modo a se poder efetuar, de modo conhecido, a soldadura 5. Na figura 6c, representaram-se, na parte alta junto ao lado esquerdo, as paredes das condutas em aço biseladas 5i afastadas por alguns mm e na parte direita junto ao fundo a soldadura 5 já terminada.

Como representado nas figuras 6b, 6d, instalam-se, de um modo vantajoso, calços 16, por exemplo, 3 calços espaçados de modo uniforme, ao longo da periferia da manga tubular de junção e situados na proximidade da zona de soldadura 5, de modo a melhorar o encaixe da referida manga 3 na referida tubulação em aço 1_Ί. Os calços são, de um modo vantajoso, maquinados com uma cota precisa e enfiados à força por inserção a partir do exterior no intervalo compreendido entre a superfície externa da parte central 3c da referida manga e a superfície interna da parede em aço da extremida24 • · ····· · · ·*·· • * ··· ·· ······· • ····· « · · ··· ··· ····· · · ········· · «· • · · · · · · ······ · de não-revestida 1 φ do elemento de tubulação em relação ao qual a referida manga constitui uma extremidade macho.

Estes calços 16 são, de um modo vantajoso, fabricados em um material não-condutor, e. portanto não-metálico, e resistem à temperatura originada, no seu local considerado, pelo processo de montagem por soldadura a bordo do navio de instalação 13a. Deste modo, irão ser fabricados ou a partir de materiais compósitos ou em cerâmica, ou ainda, de um modo mais simples, a partir de uma argamassa de areia e cimento. Em uma versão preferida, a fabricação destes calços irá ser simplesmente efetuada por injeção com a ajuda de uma seringa, com um volume limitado de argamassa que ao se estender, por exemplo, sobre uma superfície com 4 cm de diâmetro irá criar o referido calço in situ, sem qualquer necessidade de ajustamento prévio da espessura, bloqueando, deste modo e de forma enérgica, a referida manga em relação à referida manga. A figura 6d ilustra o pormenor deste escoramento.

No caso em que o próprio peso do elemento de tubulação ou tubagem 1₂ seja insuficiente para assegurar a inserção natural da manga tubular de junção, aumentar-se-á, de um modo vantajoso, o peso da plataforma móvel de manutenção da referida tubagem no interior da torre de instalação em J, de modo a dispor da reserva de capacidade de esforço suficiente. Em uma versão preferida, irá utilizar-se um dispositivo de macacos hidráulicos que, ao se fixar no exterior da tubagem 1₂, vai forçá-la na altura da inserção da manga tubular de junção 3.

Em uma versão preferida representada nas figuras 1 e 6b, dispõe-se, de um modo vantajoso, em torno da manga tubular de junção um agente de passivação 17 antes da inserção, na altura da fabricação da tubagem, ou na altura da instalação no interior da torre de instalação em J; neste último caso, o referido agente de passivação é posicionado na zona 3₄.

Em uma versão preferida representada na figura 7, a câmara anelar 7, compreendida entre a manga, as extremidades 2i das camisas e a parede da tubulação externa em aço, é injetada com a ajuda de um material reticulável quase incompressível, como por exemplo um poliuretano, um e25 • · ····· · · «··· • · ··· ·· ······· • · · * ·· · · · ··· • · · ··· « ··♦··· · póxido, um acrílico, ou ainda um gel de consistência espessa e insolúvel na água, de modo a eliminar todas as bolhas de ar presentes na referida câmara. Com esta finalidade, procede-se à injeção do produto, ou a partir do exterior da tubulação, como representado na parte baixa da figura 7, ou do interior, através da manga tubular de junção 3, como representado na parte alta da mesma figura 7. Para proceder a partir do exterior, efetuou-se, previamente, um orifício roscado 14a que atravessa a parede e promove uma comunicação entre a referida câmara e o exterior. Coloca-se, no exterior da tubulação, de modo estanque, uma câmara de vácuo 15 dotada com uma tubulação 15a de entrada do material reticulável e com uma válvula de fecho 15b, bem como com uma tubulação 15c de extração em vácuo e com uma válvula de fecho 15d.

A sequência de enchimento é a seguinte:

- fecha-se a válvula 15b, abre-se a válvula 15d, e

- aplica-se vácuo à câmara 7, e

- fecha-se a válvula 15d, abre-se a válvula 15b,

- o material reticulável enche, então, integralmente a câmara 7, e

- desmonta-se a câmara de vácuo 15, e

- tapa-se o orifício com o tampão de rosca 14b.

Ao proceder desde o interior, perfurou-se previamente na manga tubular de junção 3 um pequeno furo 14, por exemplo, com 3 mm de diâmetro, e instala-se de modo similar a câmara de vácuo 15 dotada com os seus orifícios e as suas válvulas de fecho, e funciona-se com o conjunto de acordo com a seqüência pormenorizada anteriormente, e, na última etapa, deixase o orifício de enchimento aberto e eliminam-se apenas os traços de produto sobre a face interna da manga tubular de junção. O produto depois de reticulado funciona como obturador.

Nesta variante de injeção a partir do interior, na altura da Instalação no local, posiciona-se, de um modo vantajoso, a câmara de vácuo sobre a manga 3 do elemento de tubulação terminal 11 em suspensão na torre de instalação em J e, depois, antes de fazer descer a nova tubagem 12, conecta-se 0 cabo de ligação, não representado, que serve para controlar 0 pro• ·« ·

Μ • · ····· · • · · · · ·· · • ····· · · •·· ··· · cesso anteríormente pormenorizado, atravessando o referido cabo de ligação, integralmente, a tubulação revestida 1₂ para sair no topo da torre e voltar para o posto de comando. Depois da injeção ter sido finalizada, envia-se um sinal de desconexão através do cabo de ligação e, a câmara libertada pode ser recuperada no topo da torre para ser limpa, recarregada e preparada para o ciclo seguinte. Ao proceder deste modo, a câmara de vácuo pode ter uma dimensão muito pequena e irá ser posicionada e fixada na posição adequada sem qualquer dificuldade, porque o operador irá ter uma visibilidade perfeita da posição do orifício 14, o qual irá estar situado, de um modo vantajoso, na proximidade da extremidade da manga 3 da figura 6b.

Nas figuras 8a a 8f, representaram-se esquemas que ilustram resultados de cálculos por elementos finitos de fases sucessivas de enfiamento da manga tubular de junção, e que ilustram a plastificação do material termoplástico da camisa, bem como a deformação elástica da manga tubular de junção. A referida deformação da manga é máxima na zona alta 3s da extremidade em bisel 3i da figura 8f, zona que corresponde igualmente à plastificação máxima do material termoplástico da camisa criando, deste modo, um anel de estanquicidade. Os dentes 3₂ múltiplos da superfície externa da manga tubular de junção plastificam, com um grau mínimo, a referida camisa ao nível dos pontos mais altos dos dentes 3₂, criando assim anéis de estanquicidade complementares. A referida manga tubular de junção encosta-se, então, à camisa. A referida manga é inserida de encontro à parte terminal de espessura reduzida 2a, 2b, do revestimento até que a extremidade 2i do revestimento se encoste a uma saliência 3₃ que delimita a referida parte central 3c da manga e a referida parte terminal com uma espessura 3a, 3b, menor da manga. A restrição prévia obtida deste modo da manga tubular de junção, associada à plastificação do material termoplástico, cria, então, um encaixe da referida manga tubular de junção na camisa e, portanto, na tubulação em aço. O eixo XX da manga tubular de junção coincide, então, com o eixo da tubulação em aço, o que permite que sé guie e facilite grandemente a inserção da parte fêmea 2₃ do elemento de tubulação a montar na parte macho 3₄ da extremidade do elemento de tubulação terminal de •33 • · · ··· · · · · ··· • ····· · · · · · · • · · ····· · · • ···· · ··· · · · • · · ··· · ······ « uma tubulação já montada, na altura da instalação na torre de instalação em J conforme explicitado anteriormente nas figuras 6a-6c.

Ao longo do tempo, o material termoplástico irá deformar-se e as cavidades 3e entre os dentes 32 irão, progressivamente, ao longo dos anos, e mesmo ao longo de decênios, ser preenchidas pelo referido material termoplástico. Do mesmo modo, a manga tubular de junção que apresenta em 3₅ uma deformação inicial máxima, irá retomar, por simples elasticidade, a sua forma cilíndrica natural, funcionando, assim, como mola e compensando a referida fluência do material termoplástico, continuando, assim, a assegu10 rar a estanquicidade da câmara anelar 7.

Na figura 9a, representou-se a tubulação revestida submetida à pressão de funcionamento P = 50 MPa, enquanto a câmara 7 permanece sensivelmente à pressão atmosférica. Daí resulta, então, uma expansão radial da manga tubular de junção que assume, então, sozinha, a tensão de fragmentação em toda a zona da câmara 7, não sendo a tubulação de aço, na referida zona, sensivelmente solicitada pela referida tensão de fragmentação. A figura 9b é uma ampliação da zona dentada da manga tubular de junção relativa à figura 9a e ilustra a penetração dos pontos mais altos das referidas zonas dentadas no material termoplástico da camisa, bem como a fluência do referido termoplástico na direção da câmara 7 criada pela pressão P que se exerce no interior da tubulação revestida em serviço.

Descreveu-se a manga como sendo constituída por um material resistente à corrosão, mais particularmente como sendo um material metálico, mais particulàrmente ainda como sendo uma liga Inconel®, mas o espíri25 to da invenção não é atraiçoado se considerar um material compósito, por exemplo um compósito carbono ou em fibra de vidro no interior de uma matriz de ligação, por exemplo, do tipo epóxido ou poliuretano. Podem pensarse em diferentes métodos para a sua fabricação, por exemplo, o enrolamento filamentar em torno de um mandril, a encapsulagem de fibras organizadas por intermédio de uma resina fluida, ou qualquer outro método apto a fabricar peças de revolução com uma forte resistência mecânica. As resinas irão ser selecionadas de modo que possam resistir ao calor gerado pela soldadu-

• · ·« •·· ··· 4 ra das condutas entre si, durante a montagem das tubagens no local, no interior da torre de instalação em J, e irá intercalar-se, de um modo vantajoso, um ecrã térmico, por exemplo, em fibra de cerâmica, entre a referida manga tubular e a referida tubulação em aço, ao nível da junção.

Descreveram-se as extremidades da manga tubular de junção como apresentando zonas dentadas de revolução, mas o espírito da invenção não é atraiçoado se a zona dentada for uma rosca de forma helicoidal e, portanto, constituída por uma única excrescência que efetua diversas voltas na periferia da referida manga tubular de junção. Deste modo, a colocação da manga tubular de junção no local de pré-fabricação poderá ser feito ou por compressão com a ajuda de uma prensa como explicado anteriormente, ou por enroscamento até que a referida manga tubular de junção se encoste ao bordo da camisa. Da mesma forma, a instalação no local no interior da torre de instalação em J far-se-á ou por compressão direta, ou por enrosca15 mento, podendo a superfície dentada da segunda extremidade da manga tubular de junção ser de revolução, ou ter uma forma helicoidal.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Elemento de tubulação com revestimento interno (1i, 1₂) útil para fabricar uma tubulação pela junção de pelo menos dois elementos de tubulação (1₁, 1₂) com revestimento interno unidos topo a topo, na qual as

5 extremidades de dois elementos de tubulação são soldadas (5) uma à outra, o elemento de tubulação sendo caracterizado por compreender:

- um revestimento interno em material plástico (2), de um modo preferido termoplástico, que apresenta em cada extremidade uma parte terminal (2a, 2b) de espessura reduzida relativamente à espessura da parte

10 corrente (2c) do referido revestimento, que define uma superfície interna de revolução com um diâmetro interno maior que o da parte corrente (2c) do referido revestimento e que termina a uma determinada distância (d) da extremidade do referido elemento de tubulação, e

- uma única manga tubular de junção (3) feita de material resis15 tente à corrosão, de um modo preferido do tipo aço inoxidável ou liga Inconel, sensivelmente com o mesmo diâmetro interno que o referido revestimento, a referida manga apresentando, em cada uma das suas extremidades, uma parte terminal (3a, 3b) de espessura reduzida relativamente à espessura da parte central (3c) da referida manga, as referidas partes termi20 nais (3a, 3b) da manga definindo uma superfície externa com um diâmetro externo inferior ao da parte central (3c) da manga e uma superfície interna cilíndrica sensivelmente com o mesmo diâmetro interno que o das superfícies internas cilíndricas da parte corrente do revestimento e da parte central (3c) da manga, a referida manga tubular de junção (3) sendo inserida ape25 nas em uma extremidade do referido elemento de tubulação;

- a superfície externa de cada referida parte terminal (2a, 2b) de espessura reduzida do revestimento interno é fixada pela colagem (4a, 4b) da extremidade do revestimento, ao nível ou na proximidade da referida parte terminal (2a, 2b) de espessura reduzida do revestimento contra a superfí30 cie interna correspondente da parede em aço da tubulação com a ajuda de uma cola, de um modo preferido de tipo epóxi ou poliuretano, e

- a referida superfície externa de cada parte terminal (3a, 3b) da

Petição 870170095804, de 08/12/2017, pág. 10/18 referida manga é uma superfície dentada (3₂), de um modo preferido com uma extremidade sensivelmente afiada em bisel (3₁), que permite a sua inserção e ancoragem contra a superfície interna da parte terminal (2a, 2b) de espessura reduzida do revestimento correspondente, executando, deste

5 modo, uma ligação mecânica entre as duas referidas superfícies externa da manga e interna do revestimento, por simples encaixe à força da referida manga na direção longitudinal axial XX' no interior do referido elemento de tubulação, e

- o diâmetro externo da referida parte central (3c) cilíndrica da 10 manga é inferior ao diâmetro interno das extremidades não-revestidas (1₁a11b, 12a-12b) das paredes em aço dos referidos elementos de tubulação, de modo que a referida manga não esteja em contato direto com as referidas paredes em aço e delimite com estas e entre as extremidades (2₁) das camisas que enquadram a referida manga, uma câmara anelar (7), quando dois

15 referidos elementos de tubulação (1₁, 1₂) com revestimento unidos topo a topo com uma manga intercalada no interior das extremidades topo a topo dos dois elementos de tubulação, de modo a se sobrepor às referidas partes terminais (2a, 2b) de espessura reduzida dos dois revestimentos.
2. Elemento de tubulação de acordo com a reivindicação 1, ca20 racterizado por a referida manga ser inserida de encontro à parte terminal (2a, 2b) de espessura reduzida do revestimento até que a extremidade (2₁) do revestimento se encoste a uma saliência (33) que delimita a referida parte central (3c) da manga e a referida parte terminal com uma espessura (3a, 3b) menor da manga.

25 3. Elemento de tubulação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada por a referida manga ser inserida de encontro à parte terminal (2a, 2b) de espessura reduzida do revestimento até que a extremidade (3₁) da manga se encoste à saliência (2₂) que delimita a parte corrente e a referida parte terminal (2a, 2b) de espessura reduzida do

30 revestimento.

4. Tubulação compreendendo pelo menos dois elementos de tubulação (1₁, 1₂) com revestimento interno como definidos em qualquer

Petição 870170095804, de 08/12/2017, pág. 11/18 uma das reivindicações 1 a 3 montados topo a topo, caracterizada pelo fato de que as extremidades dos dois elementos de tubulação são soldadas (5) uma à outra e uma manga tubular de junção (3) é intercalada no interior das extremidades topo a topo dos dois elementos de tubulação, de modo a se

5 sobrepor às referidas partes terminais (2a, 2b) de espessura reduzida dos dois revestimentos.

5. Tubulação de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por a câmara anelar (7) estar preenchida com um material reticulável quase incompressível ou com um gel de consistência espessa insolúvel na água.

10 6. Tubulação de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizada por se tratar de uma tubulação apta a ser colocada em um meio submarino a grande profundidade, de um modo preferido até os 3000 m, e por os referidos elementos de tubulação terem um comprimento de 20 a 50 m.

15 7. Tubulação de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizada por se tratar de uma tubulação destinada à injeção de água.

8. Método de execução de uma tubulação como definida em qualquer uma das reivindicações 4 a 7, por montagem dos referidos elemen20 tos de tubulação, caracterizado por se introduzir e inserir à força a extremidade fêmea (23) desprovida da manga tubular de junção de um elemento de tubulação a montar (12) em torno da extremidade macho (34) da manga tubular de junção fixa que excede o elemento de tubulação terminal (11) de uma tubulação no decurso da montagem, e, depois, se executar a soldagem

25 (5) das extremidades não-revestidas (11a, 12a, 11b, 12b) das paredes em aço dos dois elementos de tubulação topo a topo.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por se injetar um referido material reticulável ou referido gel, através de um orifício (14, 14a) previamente perfurado na parede da referida manga ou da referida

30 parede em aço da tubulação e por intermédio de uma câmara de vácuo (15) adaptada em frente do referido orifício, depois de se ter criado o vácuo na referida câmara anelar (7), desmontando-se, depois, a referida câmara de

Petição 870170095804, de 08/12/2017, pág. 12/18 vácuo e tapando o referido orifício.

10. Método de execução de um elemento de tubulação como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por se executarem as seguintes etapas que compreendem:

5 1 - o referido revestimento interno introduzindo, por uma primeira extremidade de um elemento de tubulação, uma tubulação em material termoplástico flexível e elástico em forma de tubulação com uma seção circular (7₁) ou dobrada em forma de feijão (7₂), destinada a formar a referida camisa, e puxando-a no interior do referido elemento de tubulação até a se10 gunda extremidade do elemento de tubulação, e, depois, se aliviar a tração para permitir a sua expansão radial e a sua colagem à superfície interna da parede do referido elemento de tubulação, e

2 - o corte e a maquinação das extremidades da referida tubulação de revestimento de modo a formar as referidas partes terminais (2a, 2b)

15 de espessura reduzida da referida camisa interna e uma parte terminal nãorevestida (1₁a-1₁b, 1₂a-1₂b) da parede em aço do referido elemento de tubulação em cada uma das suas extremidades.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a superfície externa da tubulação termoplástica de revestimento ser revesti20 da de cola (4a, 4c) em, pelo menos, uma zona situada no exterior do referido elemento de tubulação, pelo menos do lado da referida primeira extremidade do referido elemento de tubulação, e destinada a ser posicionada depois do alívio da tração e retração completa da referida tubulação de revestimento, na proximidade ou ao nível das partes terminais de espessura reduzida (2a,

25 2b)do revestimento.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a superfície externa da tubulação termoplástica de revestimento ser revestida de cola (4a, 4c) em duas zonas (6a, 6c) situadas no exterior do referido elemento de tubulação, respectivamente os dois lados das referidas primeira

30 e segunda extremidades do referido elemento de tubulação, e destinadas a ser posicionadas depois do alívio da tração e retração completa da referida tubulação de revestimento, na proximidade ou ao nível de cada uma das

Petição 870170095804, de 08/12/2017, pág. 13/18 referidas partes terminais de espessura reduzida (2a, 2b) do revestimento.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por, antes da etapa 1, a superfície interna da referida segunda extremidade do elemento de tubulação ser revestida com uma cola (4b) em uma primeira

5 zona destinada a se encontrar frente a frente com uma primeira zona correspondente (6b) do referido revestimento correspondente na proximidade ou ao nível da referida parte terminal de espessura reduzida (2b) do revestimento depois da maquinação, e por a superfície externa da tubulação termoplástica de revestimento ser revestida com cola (4a) na proximidade ou

10 ao nível de uma segunda zona (6a) do referido revestimento destinado a formar a referida parte terminal de espessura reduzida (2a) do revestimento do lado da referida primeira extremidade do referido elemento de tubulação após maquinação.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11

15 a 13, caracterizado por se efetuar um tratamento por um plasma frio, com a ajuda de um dispositivo (10a) situado no exterior do referido elemento de tubulação, nas zonas (6a, 6b, 6c) das superfícies externas da tubulação termoplástica de revestimento destinadas a serem revestidas com cola (4a, 4c) ou destinadas a serem encostadas a uma zona revestida com cola (4b) da

20 parede em aço de um referido elemento de tubulação, para favorecer a eficácia da colagem.

15. Método de acordo com as reivindicações 13 e 14, caracterizado por a superfície externa da tubulação termoplástica de revestimento ser tratada por um plasma frio ao nível de uma referida primeira zona (6b) da

25 referida tubulação flexível de revestimento destinada a ser colada a uma referida primeira zona revestida à cola (4b) da superfície interna da parede em aço da referida segunda extremidade do referido elemento de tubulação por um lado, e por outro lado, ao nível de uma segunda zona (6a) da superfície externa da referida tubulação flexível de revestimento destinada a ser, em

30 seguida, revestida à cola (4a), sendo o referido tratamento por plasma efetuado antes da introdução da referida tubulação flexível de revestimento no interior do referido elemento de tubulação.

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16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por se efetuar o referido tratamento do plasma ao nível da referida primeira zona (6b) da referida tubulação flexível de revestimento de acordo com um comprimento (D) superior à soma do comprimento de retração (ÕL) da referida

5 tubulação flexível, depois do alívio da tração sobre a referida tubulação de revestimento, adicionada ao (D1) da referida primeira zona revestida à cola (4b) da superfície interna da parede em aço com a referida segunda extremidade do elemento de tubulação de modo que as referidas primeiras zonas (6b-4b) se sobreponham a todos os seus comprimentos desde a paragem da

10 tração até à retração completa da referida tubulação de revestimento depois do alívio da referida tração.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 16, caracterizado por, antes da etapa 1, se efetuar o aquecimento (10b) da referida tubulação termoplástica de revestimento para facilitar o seu estira15 mento com um diâmetro reduzido.

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