DE19610526C1 - Verfahren zum Verlegen von Unterwasserrohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlegen von Unter­ wasserrohrleitungen, insbesondere Stahlrohren, und eine Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In DE 24 09 962 C3 wird ein solches Verfahren geschildert. Die Leitung wird zuerst durch Leichterungselemente so geleichtert, daß sie nicht absinkt. Sie wird an mehreren über die Leitung verteilten Punkten in wellengangsfreier Wassertiefe an stehen­ den Schwimmerrohren aufgehängt, durch Lösen der Aufhängung zum Absinken gebracht und am Seegrund spannungsarm abgerollt. In DE 43 07 922 C1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein an Land fertig verschweißtes Rohr auf das Wasser geschoben und versenkt wird. Das Absinken wird durch kontrolliertes Fluten des Rohres erreicht. Dabei kann ein an das abzusenkende Rohr parallel befestigtes Begleitrohr als Schwimmer benutzt werden, der gleichzeitig mitgeflutet wird. Die Auftriebselemente zur Herbeiführung der Rohrleichterung und Schwimmfähigkeit, an de­ nen die Leitung unmittelbar aufgehängt ist, sind dabei bei entsprechend starkem Wellengang erheblichen Krafteinträgen ausgesetzt. Dieses Verfahren ist deshalb in der Regel auf Ver­ legen von Seeleitungen beschränkt, die von vorne herein in ei­ nem Stück ohne Schweißen von Teilsträngen auf dem Wasser vor­ geschoben und abgeworfen werden können.

Krümmungen müssen also über die Rohrelastizität mit Hilfe von entsprechenden Verankerungen herbeigeführt werden. Für Seelei­ tungen, wo dies wegen hohem Widerstandsmoment des Rohres oder aus topographischen Gründen nicht möglich ist, ist es jedoch nötig, Teilstränge unter Einfügung von Schweißbögen zum Ge­ samtstrang auf dem Gewässer zu verschweißen.

Ein derartiges Verschweißen im Wasser ist beim erstgenannten Verfahren zwar möglich, aber ab einem bestimmten Trockenge­ wicht, bzw. Widerstandsmoment des Rohres wegen dem entspre­ chenden Aufwand an Zeit und Kosten nicht mehr wirtschaftlich. Es muß dazu eine Schweißbühne in wellengangfreier Höhe über dem Wasserspiegel eingesetzt werden. Die Enden der zu ver­ schweißenden Rohre werden unter erheblichem Spannungseintrag aus dem Wasser gehoben und auf der Schweißbühne zwangsver­ spannt und verschweißt. Dann wird das gesamte Rohr wieder ins Wasser abgelassen. Dabei können naturgemäß große materialbela­ stende Spannungen entstehen.

Zweck der Erfindung ist es daher ein vereinfachtes Verfahren und eine Vorrichtung, die ein Verschweißen von Rohrteilsträn­ gen bzw. Schweißbögen auf dem Gewässer unter Verzicht auf die bisher üblichen Vorrichtungen ermöglicht, zur Verfügung stel­ len.

Dieses Ziel wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erreicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verlegen von Unterwas­ serrohrleitungen, insbesondere Stahlrohren, werden zunächst einzelne Rohrelemente auf der Wasseroberfläche ausgebracht, deren Schwimmfähigkeit durch den Ausgleich der Auftriebs- und Abtriebskräfte der Rohrelemente und gegebenenfalls vorhandener Auf- und Abtriebselemente gewährleistet ist. Je zwei zu ver­ schweißende Rohrenden werden in einen Schweißkasten, etwa in Höhe des Wasserspiegels eingebracht. Die Enden dieser zwei zu verschweißenden Rohrelemente werden innerhalb des Schweißka­ stens auch etwa auf Höhe des Wasserspiegels miteinander ver­ schweißt. Der Schweißkasten wird von dieser Schweißstelle ent­ fernt. Die vorangegangenen Schritte werden so oft wiederholt, bis das gesamte zu verlegende Rohr entsprechend der Topogra­ phie des Gewässerbodens fertiggestellt ist. Im letzten Schritt wird das verschweißte Rohr auf den Gewässerboden abgesenkt.

Die Verwendung eines Schweißkastens zur Verbindung einzelner Rohrelemente ermöglicht es, Rohrelemente miteinander zu ver­ schweißen, die optimal an die Topographie des Gewässerbodens angepaßt sind. Problemlos können einzelne Schweißelemente, wie z. B. Schweißbögen, in die Geometrie des gesamten Rohres aufge­ nommen werden. Die Verbindung der einzelnen Rohrelemente wird durch die Benutzung eines Schweißkastens auf dem Gewässer sehr stark vereinfacht. Das Rohr braucht nicht verspannt werden, um es z. B. auf eine Schweißbühne oberhalb des Wasserspiegels zu heben. Trotzdem kann die Schweißung im Trockenen durchge­ führt werden. Die Verwendung des Schweißkastens ermöglicht zu­ sätzlich eine einfache Überprüfung und eventuelle Nachbesse­ rung der Schweißnaht am unverspannten Rohr.

Vorteilhaft ist es, wenn die Schwimmfähigkeit vor dem Absenken des gesamten Rohres alleine durch den Auftrieb der Rohrelemen­ te, bzw. des gesamten verschweißten Rohres, gewährleistet wird.

So kann der Einsatz zusätzliche Auftriebselemente während des Ausbringens und Verschweißens der Rohrelemente eingespart wer­ den. Dies vermeidet erhöhten Konstruktions- und Kosteneinsatz.

Eine einfache Vorgehensweise ergibt sich, wenn das Absenken des Rohres durch Anbringen abgestufter Ballastgewichte hervor­ gerufen wird.

So muß das Rohr zum Absenken nicht geflutet werden. Dies er­ gibt eine starke Vereinfachung des Absenkvorgangs und eine weitere Einschränkung der auftretenden Belastungen und Span­ nungen.

Vorzugsweise entspricht die Gesamtheit aller anzubringenden Ballastgewichte dem nötigen Ballastgewicht für die Auftriebs­ sicherheit des abgesenkten Rohres, wobei das Ballastgewicht während des Schweißvorganges und bis zum Absenken so weit re­ duziert ist, daß gerade die Schwimmfähigkeit gewährleistet ist.

Auf diese Weise können die Ballastkörper im vorhinein dimen­ sioniert werden, so daß ihr Gewicht genau dem Gewicht ent­ spricht, das den Auftrieb des verlegten Rohres verhindert. Diese Ballastgewichte werden vor dem Verlegen reduziert und können vom Schiff aus angebracht werden.

Entsprechend den Umgebungsbedingungen kann vor dem endgültigen Absenken des Rohres das Sinkgewicht des Rohres mit den bereits angebrachten Ballastgewichten durch Auftriebselemente ausge­ glichen werden.

Vorteilhafterweise ist der Schweißkasten während des Einbrin­ gens der zu verschweißenden Rohrenden wassergefüllt; die je­ weiligen Teilstrangenden der zu verschweißenden Rohre werden durch seitliche, abgedichtete Einschuböffnungen horizontal in den wassergefüllten Schweißkasten eingeführt. Der Kasten wird an den Einschuböffnungen abgedichtet und leergepumpt, bevor die Enden der Rohre miteinander verschweißt werden.

Der Schweißvorgang kann so ohne Spannungseinträge in die Rohr­ teilstränge im Trockenen durchgeführt werden, wobei die Rohre in ihrer Lage bereits fixiert sind.

Vorteilhafterweise sind die Teilstrangenden der zu verschwei­ ßenden Rohre vor dem Verschweißen mit Strangverschlußdeckeln verschlossen, die vor dem Verschweißen abgenommen werden.

Durch diese Maßnahme kann eine Überflutung der einzelnen Rohr­ stränge vor dem Einbringen der Enden in den Schweißkasten ver­ mieden werden.

Vorzugsweise wird der Schweißkasten nach dem Verschweißen der jeweiligen Rohrenden geflutet, bis er sein Auftriebsgewicht verloren hat; die Seitenwände des Kastens mit den Einschuböff­ nungen werden geöffnet, so daß sich der Schweißkasten nach un­ ten absenkt, und der Kasten dann unter der schwimmenden Lei­ tung entfernt werden kann.

Eine solche Vorgehensweise ermöglicht eine einfache Entfernung des Schweißkastens unter Ausnutzung seines Abtriebsgewichtes. Da das Rohr zu diesem Zeitpunkt bereits verschweißt ist, be­ hält es sein Auftriebsgewicht und sinkt nicht mit dem Schweiß­ kasten ab.

Zusätzlich vereinfachen läßt sich das Verfahren, wenn das Ab­ senken des Schweißkastens durch das Öffnen der Seitenwände des Kastens selbst hervorgerufen wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Ver­ fahrens sieht einen Schweißkasten mit seitlichen Einschuböff­ nungen vor, die dem Außenprofil der zu verschweißenden Rohr­ teilstränge entsprechen und deren Leibung in der unteren Hälf­ te die Last aus dem Trockengewicht der Rohrteilstränge auf­ nimmt und deren obere Hälfte aus einem abnehmbaren Verschluß­ teil besteht.

Ein derartig ausgebildeter Schweißkasten ermöglicht eine leichte Abdichtung des Schweißkastens, wenn die Rohrenden in die Einschuböffnungen eingebracht sind. Der Schweißkasten wird durch Anbringen der abnehmbaren Verschlußdeckel verschlossen.

Vorteilhaft ist das Vorsehen eines Raumes zwischen dem Boden des Schweißkastens und dem Arbeitsboden der Schweißer.

Dieser Raum kann in den Kasten eindringendes Leckwasser auf­ nehmen, das auf einfache Weise aus diesem Raum abgepumpt wer­ den kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren und ein erfindungsgemäßer Schweißkasten werden im folgenden anhand der Zeichnungen wei­ ter erläutert und beschrieben:

Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung zweier zu verschwei­ ßender Rohre innerhalb des Schweißkastens im Schnitt und

Fig. 2 zeigt dieselbe Anordnung entlang des Schnittes A-A in Fig. 1.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des Verfah­ rens schematisch anhand dieser Figuren erläutert. Einzelne Rohrteilstränge 3a, 3b, die in ihrer Form an die Topographie des Gewässerbodens (auf dem sie verlegt werden sollen) ange­ paßt sein können, werden auf die Wasseroberfläche ausgebracht. Die einzelnen Rohrstücke sind so ausgelegt, daß sie aufgrund ihres eigenen Auftriebs an der Wasseroberfläche bleiben. Bei dieser Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, daß die einzelnen Rohrstränge an ihren Enden mit Verschlußdeckeln ver­ schweißt sind, so daß kein Wasser in die Rohrteilstränge 3a, 3b eindringen kann.

Die zu verschweißenden Enden zweier Rohrteilstränge 3a, 3b werden in den wassergefüllten Schweißkasten 1 eingeschoben. Dieser Schweißkasten 1 taucht nur soweit in den Seewasserspie­ gel 2 ein, daß seine Oberkante bei Wellengang nicht überspült werden kann. Zwischen dem Kastenboden 4 und dem Arbeitsboden 5 ist ein Raum zur Aufnahme von eindringendem Leckwasser vorge­ sehen. Dieses Wasser kann aus dem Zwischenraum zwischen dem Arbeitsboden 5 und dem Kastenboden 4 abgepumpt werden. Die Seitenwände des Schweißkastens 1 sind so ausgeführt, daß sie jeweils eine Öffnung 6 zum Einschieben der jeweiligen Rohr­ teilstrangenden aufweisen. Der untere Teil der Seitenwände hat eine Aussparung, die an die untere Hälfte des Rohres angepaßt ist. Der obere Teil 7 der Seitenwand ist ganz oder teilweise entfernbar und weist eine entsprechende Aussparung für die obere Hälfte des Rohres auf.

Nachdem die Enden der Rohrteilstränge 3a, 3b durch die Öffnung 6 in den überfluteten Schweißkasten 1 eingeführt worden sind, werden die Rohre provisorisch fixiert und der verbliebene Spalt zwischen Rohraußenwand und Leibung der Einschuböffnungen mit Gummilippendichtungen 10, oder ähnlichem, verschlossen. Desgleichen wird der Spalt zwischen den Teilen der jeweiligen Seitenwände abgedichtet.

Zur Stabilisierung des Schweißkastens können auf entsprechende Ballastborde 12 Gewichte aufgebracht werden, während der Schweißkasten 1 leergepumpt wird.

Es können jetzt die Endverschlußstücke der Teilstränge ent­ fernt, z. B. abgeschnitten werden. Die Rohrenden werden jetzt auf Schweißfuge zusammengeschoben und mit Spannbacken 11 fi­ xiert. Die Fuge kann verschweißt werden und, z. B. mit Röntgen­ strahlung oder Ultraschall, überprüft werden. Gegebenenfalls kann die Schweißstelle nachisoliert oder ummantelt werden. Die oben genannten Schweiß-, Überprüfungs- und Nachisolierungs­ schritte können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren also im Trockenen durchgeführt werden.

Eindringendes Leckwasser sammelt sich im Raum unterhalb des Arbeitsbodens 5 und kann von dort während der oben genannten Arbeitsschritte abgepumpt werden.

Ist bei der Abschlußüberprüfung die ausreichende Dichte der Schweißnaht festgestellt worden, so wird der Schweißkasten 1 geflutet. Dies geschieht durch Abnehmen der oberen Hälfte 7 der jeweiligen Seitenwände. Durch das eindringende Wasser senkt sich der Schweißkasten 1 ab. Da das Rohr nicht mit Was­ ser gefüllt ist, schwimmt es weiterhin an der Wasseroberflä­ che. Der Schweißkasten 1 wird auf diese Weise so weit abge­ senkt, daß er seitlich unter dem Rohr weggezogen werden kann. Er wird dann hochgehoben und mit einem Ponton zur nächsten Einsatzstelle transportiert.

Je nach topographischer Notwendigkeit können bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren auch vorgefertigte Schweißbögen mit eingeschweißt werden.

Das Absenken wird durch Ballastkörper 8 erreicht, die mit den Rohrteilsträngen 3a, 3b im vorhinein verbunden worden sind. Diese Ballastkörper können mit Ballastgewichten 9a, 9b ausge­ rüstet werden, die sich vor dem Absenken nicht auf dem Bal­ lastkörper befinden. Nach dem Verschweißen der Rohrenden und dem Entfernen des Schweißkastens 1 werden diese Ballastgewich­ te 9a, 9b auf die Ballastkörper 8 aufgebracht und führen zu einem Absinken des Rohres. Die Ballastgewichte 9a, 9b sind da­ bei so dimensioniert, daß sie bei dem abgesenkten Rohr eine optimale Auftriebssicherheit gewährleisten. Andererseits sind die Ballastkörper 8 ohne die Ballastgewichte 9a, 9b so dimen­ sioniert, daß das Rohr an der Wasseroberfläche verbleibt.

Zusätzlich kann zur Vermeidung von Spannungen das Rohr vor dem Anbringen der Ballastgewichte 9 mit beliebig gearteten Auf­ triebselementen geleichtert werden, bis alle Ballastgewichte 9a, 9b aufgebracht sind. Dann wird das Rohr als gesamtes durch Entfernen des Auftriebselementes abgesenkt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist sichergestellt, daß Überdehnungen des Rohrmaterials, die z. B. beim Schweißen mit Hilfe einer Schweißbühne ab einem bestimmten Widerstandsmoment des Rohres durch den Wegfall des Rohrauftriebsgewichtes nur mit unwirtschaftlichem Aufwand an Zeit und Vorrichtung vermie­ den werden könnten, nicht auftreten. Eine solche Schweißbühne, die in wellengangfreier Höhe über dem Wasserspiegel angeordnet sein muß, ist nicht mehr nötig. Die Ausnutzung des eigenen Auftriebs des Rohres vermeidet den Konstruktions- und kosten­ intensiven Einsatz von Auftriebselementen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Verlegen von Unterwasserrohrleitungen, ins­ besondere Stahlrohren mit den folgenden Schritten:

• a) Ausbringen einzelner Rohrelemente (3a, 3b) auf die Wasseroberfläche (2), wobei deren Schwimmfähigkeit durch den Ausgleich der Auftriebs- und Abtriebskräfte der Rohrelemente (3a, 3b) und gegebenenfalls vorhande­ ner Auf- und Abtriebselemente gewährleistet ist;
• b) Einbringen von je zwei zu verschweißenden Rohrenden in einen Schweißkastens (1), etwa in Höhe des Wasserspie­ gels (2);
• c) Verschweißen dieser Enden der je zwei Rohrelemente (3a, 3b) miteinander innerhalb des Schweißkastens (1), etwa auf Höhe des Wasserspiegels;
• d) Entfernen des Schweißkastens (1) von der Schweißstel­ le;
• e) Wiederholung der Schritte a)-d) bis das gesamte zu verlegende Rohr entsprechend der Topographie des Ge­ wässerbodens fertiggestellt ist; und
• f) Absenken des verschweißten Rohres auf den Gewässerbo­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmfähigkeit während der Schritte a)-e) allein durch den Auftrieb der Rohrelemente (3a, 3b) bzw. des ver­ schweißten Rohres gewährleistet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Absenken des Rohres in Schritt f) durch Anbringen abgestufter Ballastgewichte (9a, 9b) her­ vorgerufen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtheit der Ballastgewichte (9a, 9b) dem nötigen Bal­ lastgewicht für die Auftriebssicherheit des abgesenkten Rohres entspricht und die Ballastgewichte (9a, 9b) während des Schweißvorganges soweit reduziert sind, daß die Schwimmfähigkeit des Rohres gewährleistet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach Schritt e) vor dem endgültigen Ab­ senken des Rohres das Sinkgewicht des Rohres mit den be­ reits angebrachten Ballastgewichten (9a, 9b) durch Auf­ triebselemente ausgeglichen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in Schritt b) die jeweiligen Enden der zu verschweißenden Rohre (3a, 3b) durch seitliche, ab­ dichtbare Einschuböffnungen (6) horizontal in den wasser­ gefüllten Schweißkasten (1) eingeführt werden und der Schweißkasten (1) an den Einschuböffnungen (6) abgedichtet wird und leergepumpt wird, bevor die Enden der Rohre (3a, 3b) in Schritt c) miteinander verschweißt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der zu verschweißenden Rohre (3a, 3b) während der Schritte a) und b) mit Strangverschlußdeckeln verschlossen sind und diese Deckel vor Schritt c) abgenommen werden.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Schrittes d) der Schweißkasten (1) geflutet wird, bis er sein Auf­ triebsgewicht verloren hat, die Seitenwände des Kastens (1) mit den Einschuböffnungen (6) geöffnet werden, so daß sich der Schweißkasten (1) nach unten absenken kann und der Schweißkasten (1) dann unter der schwimmenden Rohrlei­ tung entfernt werden kann.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluten des Schweißkastens (1) durch das Öffnen der Seiten­ wände des Schweißkastens (1) hervorgerufen wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Verlegen von Unterwasserrohrleitungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Schweißkasten (1) vorgesehen ist, der seitliche Einschuböffnungen (6) entsprechend dem Außenpro­ fil der zu verschweißenden Rohrelemente (3a, 3b) aufweist, deren Leibung in der unteren Hälfte die Last des Trocken­ gewichtes der Rohrelemente (3a, 3b) aufnimmt und in deren oberen Hälfte aus einem abnehmbaren Verschlußteil (7) be­ steht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Bodens (4) des Schweißkastens (1) ein Ar­ beitsboden (5) vorgesehen ist.