DK147785B - Apparat til indbyrdes fastholdelse og centrering af et roerstykke og en roerledning under sammensvejsning - Google Patents

Description

i 147785

Opfindelsen vedrører et apparat til indbyrdes fastholdelse og centrering af en rørledning og et rørstykke, der skal sammensvejses med rørledningen, hvilket apparat omfatter et organ til fastholdelse af enden 5 af rørledningen og et organ til fastholdelse af den ende af rørstykket, der skal anbringes i svejsestilling mod enden af rørledningen.

Fra tysk fremlæggelsesskrift nr. 21 27 663 kendes der et sådant apparat, ved hvilket to elementer af 10 metal eller plast, der skal forbindes med hinanden ved hjælp af friktionssvejsning, fastholdes i et spændeap-parat, der består af to dele, som griber og fastholder enderne af elementerne, f.eks. enden af en rørledning og enden af et rørstykke, der skal forbindes med rør-15 ledningen.

Ved dette kendte apparat sker opretningen af enderne af de elementer, der skal forbindes med hinanden, udelukkende ved hjælp af klembakker, der er fastgjort på et spændebord. Enden af det ene element, f.eks. rør-20 ledningen, i den ene klembakke, og enden af det andet element, f.eks. rørstykket, der skal svejses til rørledningen, i den anden klembakke rettes op i forhold til hinanden ved hjælp af anlægspunkter på periferien af elementerne.

25 Hvis der er tværsnitsforskelle, f.eks. i form af affladninger eller diametertolerancer, som det hyppigt forekommer for sådanne rør, fremkommer der væsentlige forskelle ved den modsat anlægspunktet liggende side af periferien. Der er derfor fare for, at svejseforbindel-30 sen ikke bliver perfekt langs hele anlægsfladen mellem rørenderne.

Med opfindelsen tilsigtes der tilvejebragt et apparat, der muliggør en nøjagtig opretning af rørender, der skal forbindes med hinanden, også i tilfælde af fo-35 rekommende diameterforskelle.

147785 2

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at organet til fastholdelse af rørstykket består af to spændeind-retninger, der i hvert fald i forhold til røraksen er stift forbundet med hinanden, og af hvilke den ene er 5 indrettet til at ligge an mod inder- eller ydersiden af enden af rørledningen, medens den anden er indrettet til at ligge an mod inder- eller ydersiden af rørstykket, og at der er et organ til koaksial opretning af rørstykket i forhold til endedelen af rørledningen.

10 Ved apparatet ifølge opfindelsen bliver rørstyk ket, der skal svejses til rørledningen, således centreret og fastholdt i forhold til selve rørledningen, der på forhånd er fastholdt, og ikke mod apparatets stativ. Herved opnås der tvangsmæssigt en meget nøj-15 agtig centreret opretning af rørstykkets ende i forhold til rørledningens ende svarende til inderperife-rien eller yderperiferien.

Ifølge en foretrukket udførelsesform for opfindelsen omfatter organerne til at holde rørstykket 20 koaksialt med den fastholdte ende af rørledningen og til at holde den ene ende af rørstykket i kontakt med rørledningens ende et hult, keglestubformet element med en minimumdiameter, der er mindre end inderdia-meteren af rørstykket, og en maksimumdiameter, der er 25 større end rørstykkets inderdiameter, hvilket element er indrettet til at bevæges langs rørledningens akse og presses ind i den anden ende af rørstykket ved hjælp af et eller flere trykfluidumaktiverede organer.

Herved opnås på enkel måde, at det rørstykke, der skal 30 svejses til rørledningem, holdes på plads i svejsestilling, koaksialt med rørledningen.

Organerne til centrering af rørstykket i forhold til rørledningen kan enten omfatte et indvendigt eller et udvendigt klemstykke, der udgøres af to 35 ringe, der er henholdsvis mindre eller større end røre- 147785 3 ne, der skal svejses sammen, hvilke ringe er stift forbundet med hinanden og udviser et sæt radialt rettede hydrauliske cylindre, hvis stempler strækker sig gennem åbninger i ringene og er indrettet til at 5 ligge an mod enten indersiden eller ydersiden af rørstykket og rørledningen. Herved opnås, at de to sammenstødende ender af henholdsvis rørledningen og rørstykket centreres nøjagtigt i forhold til hinanden, så at de kan blive svejst sammen i korrekt stilling.

10 Der kan være organer til aktivering enten hver for sig eller i kombination af klemstykkets hydrauliske cylindre på en sådan måde, at tværsnittet af enden af rørstykket eller rørledningen gøres helt cirkulært, eller på en sådan måde, at vedkommende ende af rørstyk-15 ket eller rørledningen strækkes eller komprimeres til at give et cirkulært tværsnit af ønsket størrelse.

Herved kan eventuelle uregelmæssigheder i formen af de to dele, der skal svejses sammen, afhjælpes.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgen-20 de under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et skematisk billede af et rørudlægningsfartøj med apparatet ifølge opfindelsen, fig. 2 et sidebillede af en udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen, 25 fig. 3 et delbillede af et indvendigt klem stykke for to rørstykker, der skal sammensvejses, fig. 4 et snit efter linien IV-IV i fig. 3, fig. 5 et sidebillede af et udvendigt klemstykke til at holde to rørender, der skal svejses, sam-30 men, og fig. 6 et snit efter linien VI-VI i fig. 5.

Når apparatet ifølge opfindelsen anvendes til indbyrdes fastholdelse og centrering af et rørstykke og en rørledning, der er beregnet til placering på 35 havbunden, gennemføres svejseoperationen f.eks. på en 147785 4 såkaldt udlægningspram 2. Dette er et fartøj, der ikke har egne fremdriftsmidler, men som er forsynet med et forholdsvis stort antal spil 4, der hver er forbundet med et ikke vist anker. Ankrene er udlagt foran og 5 bag ved prammen 2 langs den beregnede bane for rørledningen. Prammen bevæges langs denne bane under rør-- udlægningsoperationen ved træk i kæder, der fører til de forreste ankre, idet kæder, der føres til de bageste ankre, føres ud. Spændingerne i de forskellige kæ-10 der indstilles således, at stillingen af pramsien på ethvert tidspunkt er nøjagtigt bestemt og kendt. Motorerne, som driver spillene, styringerne af disse og låsearrangementerne for ankerkæderne er udeladt for tydelighedens skyld.

15 Fra prammen 2 stikker der en forlængelse 6 bagud og nedad i form af en rampe. Denne er indrettet til at støtte rørledningen 8, der forlader prammen, så at rørledningen tvinges til at bevæge sig i en bane med en bestemt form. Dette er for at hindre rørledningen i 20 at blive beskadiget ved at blive bøjet i en kurveform med for lille en radius. Understøtninger 10, der strækker sig fra rampen, er indrettet til at bevæge sig i forhold til rørledningen, så at vægten af rørledningen optages på flere steder med stor afstand for at hindre 25 lokale, overdrevne spændinger på rørledningen, når denne føres ud fra bagenden af prammen under svejseprocessen. Apparatet ifølge opfindelsen er i hovedsagen indrettet til at monteres indvendig i prammen på en platform 12, der er monteret på skinner 14, så at 30 platformen kan bevæge sig i prammens længderetning.

Formålet hermed er at hindre bølgefremkaldte bevægelser af prammen i at blive overført til apparatet og forstyrre indstillingen af dette. Med dette formål er de kritiske dele af apparatet fastgjort til platformen, 35 og platformen er igen spændt til den indenbords ende 147785 5 af rørledningen, så at apparatet er fastholdt i forhold til rørledningen og ikke i forhold til prammen 2.

Platformen 12 bærer en laser 16, en spindeldok 18, et stativ 20 ved svejsestationen, et 5 klemstykke 22 og en røntgenrevnedetektor 24. Normalt er der i forbindelse med apparatet, men ikke nødvendigvis monteret på platformen 12, et anlæg 26 til overtrækning af rørledningen efter svejsningen med bitumen og/eller et andet beskyttelsesmateriale.

10 Spindeldokken 18 er indrettet til at bære den ende af rørstykket 28, der kommer til at danne den yderste ende af rørledningen 8.

Stativet 20 på svejsestationen omfatter organer til understøtning af den inderste ende af rør-15 stykket 28, så at det er koaksialt med den hosliggende ende af rørledningen 8.

Klemstykket 22 er indrettet til at bevæges sammen med platformen 12 og er indrettet til at spændes fast på ydersiden af den svejste rørledning, så at 20 plastformen 12 er tvunget til at følge bevægelserne af rørledningen langs dens akse i forhold til prammen. _

Sidebevægelse af prammen og rørledningen påvirker ikke arbejdsmåden af apparatet ifølge opfindelsen, og der er mulighed for sådanne bevægelser. Eftersom den fastspænd-25 te ende af rørledningen er hindret i at bevæge sig i sideretningen i forhold til rørledningens akse ved bevægelse af prammen, er platformen 12 fikseret i rummet i forhold til rørledningens ende. Efterfølgende arbejde påvirkes ikke ved normale bølgefremkaldte bevægelser af 30 prammen 2, når apparatet først er stillet op.

Røntgendetektoren 24 er monteret på platformen 12, så at enhver revne eller anden fejl i svejsningen bliver stationær i forhold til detektoren og derfor lettere kan opdages, end hvis relativ bevæ-35 gelse var tilladt, trods bevægelser af prammen 2.

147785 6

Det i fig. 2 viste apparat er beregnet til indvendig eller udvendig fastholdelse og centrering af de sammenstødende ender af rørstykket 28 og rørledningen 8. Med dette formål omfatter spindeldokken 18 5 et stativ 30, der er monteret på skinner 32 på platformen 12. Skinnerne er i hovedsagen parallelle med aksen for rørledningen 8. Stillingen af stativet 30 i forhold til platformen 12 og dermed i forhold til rørledningen styres af en dobbeltvirkende hydraulisk cy-10 linder 34, som er forbundet med et styreorgan 36. Trykluftfluidumkilden til cylinderen 34 er udeladt fra tegningen for tydelighedens skyld.

Til gennemførelse af svejsningen bærer stativet 30 en roterende arm 38 og et keglestubformet 15 element 40. Ved enden af armen 38 er der et spejl 42, og ved armens inderste ende, hvor den skærer aksen for rørledningen, er der et andet spejl 44. Stillingen af spejlet 44 styres af en hydraulisk cylinder 46, der kun er skematisk angivet. Cylinderen 46 er 20 i stand til at bevæge spejlet 44 således, at ingen del af spejlet 44 i én grænsestilling ligger i strålen 48 fra laseren 16, medens spejlet i den anden, i fig. 2 viste grænsestilling fanger hele laserstrålen 48. Armen 38 kan drejes ved hjælp af en motor, der er 25 placeret indvendig i understøtningen 30, så at spejlene 42 og 44 kan bevæge sig gennem 360° samtidig med, at der opretholdes relativ flugtning. Flugtningen er sådan, at den stråle, der reflekteres fra spejlet 42, normalt er parallel med strålen 48, der falder på 30 spejlet 44, men dette er ikke strengt nødvendigt.

Elementet 40 på stativet 30 har en udvendig keglestubformet flade, hvis minimumdiameter er mindre end den indvendige diameter af rørstykket 28, og hvis maksimumdiameter er større end den indvendige 35 diameter af rørstykket, så at elementet 40 kan indfø- 147785 7 res i vedkommende ende af rørstykket 28. Når cylinderen 34 aktiveres i en passende retning, bevirker det keglestubformede element, at den udvendige ende af rørstykket 28 løftes, indtil aksen for rørstykket 5 er koaksial med aksen for rørledningen 8, og elementet er også effektivt til at udøve en væsentlig kraft langs rørstykket 28 til at trykke den anden ende af rørstykket til anlæg mod den indenbords ende af rørledningen 8.

10 Pra den roterende arm 38 stikker der et rør 50 frem, som passerer gennem det indre af det hule, keglestubformede element 40 og strækker sig koaksialt med rørstykket 28. Røret 50 bærer ved sin anden ende et spejl 52, der er anbragt således, 15 at laserstrålen 48 reflekteres fra det og falder på samlingen 54 mellem de sammenstødende rørender. For at muliggøre dette er røret 50 forsynet med en ikke vist åbning for at muliggøre, at udstrålingen passerer fra det indre af røret 50 og falder på samlingen 20 54.

Stativet 20 på svejsestationen svarer til spindeldokken 18, idet det omfatter en understøtning 56, der bærer en roterende arm 58, som igen bærer et spejl 60. Spejlet 60 er placeret således, at 25 stråling, der· reflekteres fra spejlet 42, falder på det. Efter reflekteringen er strålingen fra spejlet 60 beregnet til at falde på et linsesystemhus 62. Dette er i form af et hus med en væg, der udgøres af eller omfatter et legeme af et materiale, der er i stand til at 30 bryde laserstrålen således, at den bringes til at samles på eller i området ved samlingen 54.

Stativet 30 er hult eller formet på anden måde, så at laserstrålen 48 kan falde direkte på enten spejlet 44 eller spejlet 52.

147785 8

Apparatet, der er vist i fig. 2, kan således anvendes lige godt til fastholdelse og centrering ved indvendige og udvendige svejsninger. I begge tilfælde er det nødvendigt at tilvejebringe organer til indstil-5 ling af apparatet således, at laserstrålen 48 bringes til at samles på eller i området ved samlingen 54.

Til gennemførelse af indvendige svejsninger vil det være nødvendigt at tilvejebringe en vis bevægelse af stativet 30 og dermed af røret 50 i forhold j_q til elementet 40. På denne måde kan røret 50 uafhængigt af elementet 40 bevæges aksialt, indtil strålen er fokuseret nøjagtigt på samlingen 54 fra indersiden. Til udvendige svejsninger kan armen 58 gøres indstillelig langs sin rotationsakse for at ændre stil-lingen af spejlet 60 i forhold til den udvendige samling 54.

I det i fig. 2 viste apparat og i andre former for apparatet er laserstrålen, der udsendes fra laseren 50 ukoncentreret, dvs. dens energi 20 er fordelt over et forholdsvis stort areal. I dette tilfælde bringes strålen til at samles på samlingen 54, der skal sammensvejses, ved hjælp af samlelinsen i huset 62. Det ligger imidlertid inden for opfindelsens område at anvende en laserstråle, der er koncentreret fra 25 begyndelsen, så at den overføres som en parallel stråle med meget lille tværsnitsareal og derfor har en meget stor energitæthed. I dette tilfælde kan samlelinsen undværes, men det kan dog være nødvendigt eller nyttigt at anvende huse 62 til at lede en strøm 30 af inaktiv beskyttelsesgas mod smelten.

Som allerede beskrevet er det kecrlestub-formede element 40 bevægeligt aksialt i forhold til røret 50, der er fastgjort til understøtningen 30.

Herved sikres, at den fri ende af rørstykket 28 er i 35 anlæg mod og understøttes af elementet 40, medens 147785 9 stillingen i længderetningen af røret 50 og dermed af spejlet 52 kan indstilles i forhold til samlingen 54, der skal svejses, ved aktivering af cylinderen 34.

Fig. 3 og 4 viser forskellige udførelses-5 former for et indvendigt klemstykke til at holde de sammenstødende ender af rørstykket 28 og rørledningen 8 i anlæg med hinanden, medens der gennemføres en indvendig svejsning. Klemstykket, der generelt er angivet med henvisningstallet 98, omfatter i hovedsagen to j^q ringe 100 med en udvendig diameter, der er mindre end den indvendige diameter af rørene, der skal svejses. Ko-aksialt med ringene strækker der sig en rørformet forlængelse 102 af røret 50. Mellem ydersiden af forlængelsen 102 og indersiden af hver af ringene 100 •^5 er der en række med indbyrdes vinkelafstand anbragte hydrauliske cylindre 104. Stemplerne 106 af cylin-drede strækker sig gennem åbninger i ringene 100 og stikker tilstrækkelig frem ud over disses ydersider til at kunne ligge an mod indersiderne af vedkommende 20 rørstykke 28 eller rørledning 8. Tilførselsledningerne for hydraulvæske og styreindretningerne for cylindrene er udeladt af tegningen for tydelighedens skyld. Ifølge opfindelsen kan cylindrene styres hver for sig eller i kombination.

25 Teoretisk set er rørstykket 28 cirkulært som leveret fra fabrikken eller efter transport og oplagring, men det kan kaste sig, så at tværsnittet ved enderne er elliptiske eller på anden måde afvigende fra at være helt cirkulære. Dette kan forekomme ved den ene 30 eller ved begge ender af rørstykket. Klemstykket, der er vist i fig. 3 og 4, muliggør, at disse kastninger kan fjernes, før svejsningen begynder. Dette gøres ved aktivering af cylindrene 104, som er stærke nok til at tvinge de respektive ender af rørledningen eller rør- 147785 10 stykket til at indtage en sand cirkulær form før og under svej seoperationen.

Det kan også på grund af fremstillingstolerancer forekomme, at de indvendige diametre af rør-5 stykkerne er forskellige fra hinanden. I sådanne til-fælge kan klemstykket 98 anvendes til at ekspandere elementet med den mindste indvendige diameter radialt, indtil de to dimensioner er lig med hinanden. Dette gøres ved samtidig aktivering af vedkommende sæt 10 cylindre. Klemstykket 98 kan være indrettet til at styre begge korrigeringsoperationerne samtidig, dvs. at gøre begge ender helt cirkulære og med samme radius. Organerne, ved hjælp af hvilke de hydrauliske cylindre 104 styres, for at tilvejebringe de ønskede resultater, 15 udgør imidlertid ikke nogen del af denne opfindelse, og de vil derfor ikke blive beskrevet yderligere her.

Figurerne 5 og 6 viser et udvendigt klemstykke 108. Dette omfatter ligeledes to ringe 100, men disse har en indvendig diameter, der er større end den 20 udvendige diameter af rørstykkerne 28. Hver af ringene bærer en med indbyrdes vinkelafstand fordelt række af hydrauliske cylindre 104. Stemplerne fra disse cylindre strækker sig gennem ringene 100 og ligger an mod ydersiden af rørstykket 28 og rørledningen 8. Mellem rin-25 gene er der en krave 110, der er fastgjort til ringene ved hjælp af lejer 112. Kraven 110 virker således til at sikre, at ringene 100 har en fælles akse, så at det udvendige klemstykke 108 kan anvendes til at bringe rørstykket 28 og rørledningen 8 til at flug-30 te. pra kraven 110 springer den roterende arm 58 frem, der allerede er beskrevet i forbindelse med fig. 2. Kraven 110 bærer også på fremspring 114 en tandkrans 116, der er indrettet til at indgribe med et ikke vist tandhjul, der drives af en 35 motor, der er monteret i understøtningen 20. På denne måde kan armen 58 rotere omkring rørledningens ende gennem 360°, uden at nogen del af det udvendige klemstykke forstyrrer laserstrålen 48, eller på nogen måde 147785 11 hindrer korrekt arbejde med apparatet.

I lighed med det indvendige klemstykke 98 kan de hydrauliske cylindre 104 aktiveres enten hver for sig eller i fællesskab til at give enten rørstykket 5 28 eller rørledningen 8 det ønskede helt cirkulære tværsnit, eller der kan udøves en radial sammen try krings^-kraft mod den ene eller anden rørsektion for at give den samme størrelse, eller der kan udføres begge former for korrektion.

10 Som vist i fig. 1 er det i almindelighed praktisk at gennemføre svejseoperationen med rørstykket, der skal svejses til rørledningen, medens dette er i vandret stilling. Eftersom rørledningen, når den ligger på havbunden, i hovedsagen er horisontal, betyder 15 dette, at rørledningen efter svejseoperationen skal bevæge sig fra prammen til havbunden langs en buet kurve. Nødvendigheden af at rørledningen bøjes efter hinanden i to retninger, giver spændinger i denne og navnlig i de sammensvejste forbindelser.

20 Denne ulempe afhjælpes ved at hæve den i fig. 1 viste platform til en vinkel i forhold til vandret. Denne vinkel kan være sådan, at røret samles i en enkelt kurve, hvorved spændingerne formindskes, når rørledningen passerer fra udlægningsprammen til hav-25 bunden. Den måde, hvorpå platformen hæves og holdes på den ønskede vinkel og stilling i forhold til rørledningen trods de normale bølgefremkaldte bevægelser af prammen, udgør ikke i sig selv nogen del af opfindelsen og beskrives derfor ikke nærmere her. Der skal gen-30 nemføres forskellige heraf følgende ændringer med hensyn til fastgørelsen af de forskellige dele af apparatet på platformen og til at forbinde dem med de nødvendige tilførsler af elektricitet, gas og kølvand, men disse ændringer ligger inden for en fagmands kom-35 petence, og vil derfor ikke blive beskrevet yderligere her.

Med opfindelsen tilvejebringes der således et apparat til hurtig og nøjagtig fastholdelse og een-

Claims (4)

147785 trering af et rørs tykke til en rørledning. Der muliggøres således hurtig svejsning af rørledninger, der skal udlægges under vandet, og der gøres den bedst mulige brug af den til rådighed værende arbejdstid mellem 5 perioder med dårligt vejr. Når svejsningen er gennemført, kan prammen bringes til at bevæge sig i forhold til rørledningen til at bringe den anden ende af det nyligt svejste rørstykke til at flugte med svejsestationen, så at et nyt rørstykke kan svejses til. 10 Da der kun behøves én svejsestation til gen nemførelse af svejseoperationer med en enkelt svejsesøm eller flere svejsesømme, med indvendige eller udvendige svejsninger eller begge dele, kan der for en udlægningspram af kendt længde i stedet for flere svejse-15 stationer, der anvendes ved kendte rørudlægningsoperationer, anvendes én svejsestation, hvorved det gøres muligt at anvende rørstykker med væsentlig større længde end 12 m ved fremstillingen af rørledningen. Eftersom længden af svejseoperationen ikke har noget at gøre 20 med den aksiale længde af rørstykket, men kun med perife- rilængden, vil anvendelsen af længere rørstykker medføre fremstillingen af længere stykker af rørledning pr. tidsenhed.

1. Apparat til indbyrdes fastholdelse og centre ring af en rørledning (8) og et rørstykke (28) , der skal sammensvejses med rørledningen, hvilket apparat omfatter et organ til fastholdelse af enden af rørledningen og et organ til fastholdelse af den ende af rørstykket, 30 der skal anbringes i svejsestilling mod enden af rørledningen, kendetegnet ved, at organet (98, 108. til fastholdelse af rørstykket (28) består af to spændeindretninger (100), der i hvert fald i forhold til røraksen er stift forbundet med hinanden, og af 147785 hvilke den ene er indrettet til at ligge an mod indereiler ydersiden af enden af rørledningen (8), medens den anden er indrettet til at ligge an mod inder- eller ydersiden af rørstykket (28), og at der er et or-5 gan (40) til koaksial opretning af rørstykket (28) i forhold til endedelen af rørledningen (8).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at organerne til at holde rørstykket (28) koaksialt med den fastholdte ende af rørledningen (8) 10 og til at holde den ene ende af rørstykket i kontakt med rørledningens ende omfatter et hult, keglestubformet element (40) med en minimumdiameter, der er mindre end inderdiameteren af rørstykket, og en maksimumdiameter, der er større end rørstykkets inderdiameter, 15 hvilket element er indrettet til at bevæges langs rørledningens akse og presses ind i den anden ende af rørstykket (28) ved hjælp af ét eller flere trykfluidum-aktiverede organer (34).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kende-20 tegnet ved, at organerne til centrering af rørstykket (28) i forhold til rørledningen (8) omfatter et indvendigt klemstykke (98) , der udgøres af to ringe (100) med en udvendig diameter, der er mindre end den indvendige diameter af rørene, der skal svejses sammen, 25 hvilke ringe (100) er stift forbundet med hinanden og udviser et sæt af radialt rettede hydrauliske cylindre (104), hvis stempler (106% passerer gennem åbninger i ringene (100) og er indrettet til at ligge an mod indersiden af rørstykket (28) og rørledningen (8).

4. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kende tegnet ved, at organerne til centring af rørstykket (28) i forhold til rørledningen (8) omfatter et udvendigt klemstykke (108), der udgøres af to ringe (100) med en indvendig diameter, der er større end den 35 udvendige diameter af rørene, der skal svejses sammen,