DK175354B1 - Fremgangsmåde til foring af installerede rörledninger - Google Patents

Description

DK 175354 B1 i

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde til foring af eksisterende rør. Opfindelsen vil blive beskrevet med henvisning til gas-, olie- og vandforsyningsrør, men det forstås, at opfindelsen kan anvendes i for-5 bindelse med alle slags rør.

Når rør skal fores (hvilke rør når de er gravede ned er tilbøjelig til at revne som følge af jordens bevægelse) er det kendt at trække en opvarmet foring bestående af et plastrør gennem en matrice for at 10 reducere diameteren og derefter trække foringen ind i en længde af det eksisterende rør.

GB-patent nr. 807 413 angår en fremgangsmåde til foring af metalrør med en foring af syntetisk ter-moplastharpiks, i særdeleshed PVC, ved hvilken frem-15 gangsmåde foringsrøret, som har en udvendig diameter, der er større end den indvendige diameter af metal-røret, bliver opvarmet til en temperatur ved hvilken foringsrøret undergår deformationer, og trækkes derefter igennem en matrice, der reducerer den udvendige 20 diameter af foringsrøret, så den er mindre end metal-rørets indvendige diameter, køles af for at hærde deformationen og derefter indføres i metalrøret, som derefter opvarmes for at opvarme foringsrøret til en temperatur ved hvilken deformationen elimineres og 25 foringsrøret vender tilbage til sin oprindelige diameter for at udgøre en stram foring i metalrøret.

US-A-3 462 825 angår en fremgangsmåde til foring af stålrør med et af fluorocarbon fremstillet forings-rør, hvor fremgangsmåden omfatter trækning af forings-30 røret ved omgivelsestemperatur gennem en matrice, der er fastgjort til enden af stålrøret og er udvalgt således, at den udvendige diameter af foringsrøret, der i begyndelsen er større end den indvendige diameter af stålrøret, reduceres til en størrelse, der er mindre 35 end stålrørets indvendige diameter, trækning af for- I DK 175354 B1

I ingsrøret med den reducerede diameter ind i stålrøret I

I og at tillade at den udvendige diameter af røret vender I

I tilbage til sin oprindelige størrelse således at I

foringsrøret går i tæt indgreb med stålrøret. - I

I 5 Der er ifølge den foreliggende opfindelse til- vejebragt en fremgangsmåde til foring af installerede I rørledninger, hvilken fremgangsmåde omfatter de trin,

I at der anvendes en længde af et foringsrør fremstillet I

I af et plastmateriale med formhukommelse og med en I

I 10 yderdiameter, som er større end inderdiameteren af I rørledningen, der skal fores, at foringsrøret trækkes I gennem en reduktionsmatrice, som er fastgjort direkte eller indirekte til rørledningen, der skal fores, under anvendelse af under trækspænding stående trækorganer, 15 som er fastgjort til forenden af foringsrøret og ført gennem rørledningen, med henblik på at reducere yderdi- I ameteren med indtil 15%, at foringsrøret forvarmes før det træder ud af matricen, at foringsrøret trækkes I gennem den installerede rørledning, medens dets yderdi- I 20 ameter er reduceret til og/eller holdt på en størrelse, der er mindre end størrelsen af inderdiameteren af rørledningen, og foringsrøret derefter tillades at ekspandere i rørledningen ved frigivelse af trækspæn- dingen fulgt af hukommelsesinduceret ekspansion ved I 25 sædvanligt atmosfæretryk og ved rørledningens omgivel- sestemperatur, at trækket påført ved hjælp af trækorga- I nerne er således, at det delvis begrænser den radiale ekspansion af foringsrørets yderside, efter at det I træder ud af matricen, og at reduktionsmatricen er I 30 fastgjort til, men placeret i en vis afstand fra I rørledningen og hvor foringsrøret bliver kølet i det I mellemrum, der er mellem matricen og rørledningen, idet I foringsrøret træder ud af matricen.

Den foreliggende opfindelse angår således en I 35 forbedret fremgangsmåde til foring af installerede DK 175354 B1 3 rørledninger under anvendelse af en reduktionsmatrice til at reducere diameteren af foringen, før den trækkes igennem den eksisterende rørledning. Ved "installeret" rørledning menes en rørledning, der allerede er 5 blevet installeret på sin plads, så den kan udføre den opgave, den er bestemt for, som f.eks. nedgravede rørledninger til gas, olievand, eller spildevand, rørledninger, der danner en del af en større installation såsom i et olie- eller gasraffinaderi eller en tankfarm, 10 eller rørledninger, der hviler på jorden og som er blevet anlagt for at forbinde en forsyningskilde med en modtager såsom en olierørledning, der forbinder en brønd med et raffinaderi eller en havn.

I tilfælde af rørledninger, der er nedgravet i 15 jorden forstås det, at det normale arrangement, når en sådan fremgangsmåde udøves, vil involvere et spil i nærheden af en udgravning ved den ene ende af et rør, der skal fores, fra hvilket spil en wire eller et lignende bøjeligt bånd passerer gennem rørlængden til 20 en anden udgravning efter hvilken det fastgøres til den forreste ende af et foringsrør fremstillet af et plastmateriale. Stødende op til den anden udgravning er et opvarmnings- og komprimeringsapparat, som har en opvarmningsindretning og en reduktionsmatrice. Ved 25 nedstrømsenden af dette apparat kan der være en "skubbeindretning", der udfører en frem- og tilbagegående bevægelse, og som kan gribe foringsrøret og trække det fra apparatet og føre det mod røret, der skal fores.

Ved et aspekt ved opfindelsen kan foringsrøret 30 blive opvarmet ved hjælp af i sig selv kendte metoder forud for reduktionsoperationen. Alternativt hertil eller udover dette kan foringsrøret også blive opvarmet under sin passage gennem reduktionsmatricen. I dette tilfælde er der tilvejebragt organer til opvarmning af I DK 175354 B1

reduktionsmatricens indvendige overflade samtidig med I

at foringsrøret passerer gennem matricen. I

I et foretrukket udførelseseksempel af udøvelsen I

af den foreliggende opfindelse benyttes der en reduk- I

5 tionsmatrice, som har en overflade, hvor fladen eller I

en del af denne, er skråtstillet i en vinkel på mellem I

6° og 32° med matricens akse, hvor ingen del er ved en I

vinkel på over 32° med matricens akse, og som strækker I

sig over en aksial længde, der udgør en andel på mindst I

10 70% af den aksiale afstand mellem den del, hvor for-

ingsrøret indgriber med fladen og den del, hvor for- I

ingsrøret går ud af indgreb med matricen. I

De matricer, der benyttes i kendte fremgangsmåder I

til reduktion af rør, omfatter i praksis to afsnit, I

15 hvor det første er den skrå reduktionsflade, der I

aftager i diameter til en mindsteværdi og det andet en aksial fortsættelse af matricens indre, hvis vægge er parallelle med matriceaksen og har en indvendig diame- ter, der er lig med denne mindste værdi. Under udøvelse 20 af opfindelsen er det konstateret, at det er fordel- agtig at reducere den aksiale længde af nævnte andet I afsnit i forhold til den aksiale længde af det første I afsnit eller fuldstændigt at udelade det andet afsnit.

I Især ved at konstruere matricen således, at det første 25 afsnit strækker sig over en aksial længde, der i det I mindste er 70%, fortrinsvis over 80% og hensigtsmæssigt I over 85% af den aksiale afstand mellem den del, hvor I foringsrøret indgriber med den skrå overflade og udløbsåbningen, hvor røret træder ud fra matricen, 30 opnås det at trækspændingen, der kræves for at reducere I foringsrøret er væsentlig formindsket. En anden følge I af anvendelsen af en sådan matrice under udøvelsen af I opfindelsen er at i tilfælde, hvor der anvendes et I foringsrør af syntetisk hydrocarbon såsom polyethylen I 35 eller modificeret polyethylen, som der sædvanligvis

DK 175354 B1 I

anvendes i praksis, vil foringsrøret, idet det træder I

ud af udløbsåbningen, have en større tendens til radial I

ekspansion i forhold til graden af reduktion forårsaget

af matricen, end i det tilfælde, hvor reduktionsmatri- I

5 een, som i den kendte teknik har et som ovenfor omtalt I

andet afsnit af væsentlig længde, typisk i størrelses- I

ordenen 50% af den totale matricelængde. Ved frigivelse af trækkraften vil en sådan tendens resultere i en

proportional større radial ekspansion i forhold til den I

I 10 benyttede trækkraft end den, der ville være forekommet I

I ved anvendelse af en kendt matrice. I

I Fremgangsmåden ifølge opfindelsen udnytter både I

I ekspansionen af foringsrøret i rørledningen som følge I

I af ophøret af trækkraften og også som følge af den I

I 15 hukommeIsesinducerede ekspansion af det reducerede I

I foringsrør. Ved anvendelse af en matrice, hvor den I

I aksiale længde af det andet afsnit er reduceret i I

I forhold til den aksiale længde af det første afsnit som I

I omtalt ovenfor, kan den forholdsvise ekspansion, der I 20 følger af frigivelsen af trækkraften være væsentlig I forøget og således resultere i en forbedret kontrol af I foringsoperationen.

I De ovenfor beskrevne arrangementer tilvejebringer I yderligere en væsentlig fordel når der ifølge opfindel- I 25 sen anvendes en "skubbe"-indretning som f.eks. af den I art, der er beskrevet i ansøgers sideløbende patentan- I søgning nr. GB-A-2215804. Det ligger i selve operatio- I nen af en sådan skubbeindretning, at der, når den I griber foringsrøret og fører det mod rørledningen, der I 30 skal fores, fås en temporær reduktion af trækkraften, I der udøves af trækindretningen (som f.eks. et spil) ved I den fjerneste ende af rørledningen. Når skubbeindret- I ningen udløser sit greb, går trækspændingen tilbage til I sin oprindelige værdi. I praksis resulterer dette i en I 35 kontinuerlig fluktuation af spændingen. Det er ønske- I DK 175354 B1 ligt at skiftet mellem maksimum- og minimumsspændinger- H ne under fluktuationerne er så glat som muligt og med færrest mulige skarpe overgange eller ryk.

H Det er konstateret, at som følge af den foretrukne 5 anvendelse af matricen ifølge opfindelsen, som kræver H væsentlig lavere trækspændinger for at opnå en grad af reduktion, der kan sammenlignes med kendte matricers og H som yderligere frembringer en større "tilbagefjed- H rings "-tendens i den del af røret, der træder ud af H 10 matriceåbningen, er amplituderne af fluktuationerne H reducerede og selv fluktuationerne er blevet jævnere.

H Når der henses til de meget store kræfter, der er H involveret i at udøve trækkraften, udgør dette igen en H væsentlig forbedring i både sikkerheden og effektivite- 15 ten af operationen.

Længden af den rørledning, der kan fores i en enkelt operation ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, kan typisk være fra ti meter og opefter. Grænsen for længden af en rørledning, der kan fores i et bestemt 20 tilfælde, vil afhænge af en kombination af faktorer, der omfatter friktionsmodstanden mod bevægelse af for- ingen af rørledningen, den udstrækning i hvilken for- ingsrøret med reduceret diameter efter indsættelsen i rørledningen udsættes for deformation (et problem der 25 optræder ved foringsrør med stor diameter og forholds- I vis stort forhold mellem diameteren og tykkelsen), dén I trækkraft på forenden af foringsrøret, der sætter græn- sen, hvor foringen kan lide permanent beskadigelse I eller forlængelse, kapaciteten af mekanismen f.eks. et I 30 spil, der driver trækorganet og ensartetheden af diame- teren og/eller retningen eller lignende af det indre af I rørledningen. Den mest velegnede og anvendelige længde, I der kan fores i et bestemt tilfælde, kan let konsta- I teres ved forsøg. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen 35 bliver det muligt at fore rørledningslængder på op til DK 175354 B1 7 450 m eller derover. Overfladefinheden af matricen kan være tilvejebragt ved hjælp af kendte midler. Det foretrækkes at en sådan overfladefinhed i det mindste bør være ned til N 7, typisk ned til N 6 fortrinsvis ned 5 til N 5 og ideelt i en størrelsesorden på N 4 eller derunder.

Det er konstateret, at det er fordelagtigt at benytte en matrice med en forholdsvis flad hældningsvinkel mellem matricens skrå flade og matriceaksen, 10 hvilken vinkel ligger i et område på 12-29°, fortrinsvis 20-25°. En reduktion af vinklen hjælper med til at reducere trækbelastningen, der kræves for at udføre kompressionen af foringsrøret, men forøger samtidig arealet af reduktionsfladen for en given kompressions-15 grad. Den optimale vinkel vil være den, der i et bestemt tilfælde minimerer de totale ulemper ved på den ene side en høj belastning for at tilvejebringe kom-I pression og på den anden side et matriceoverfladeareal, I der inducerer en stor friktion. Matricefladen kan have I 20 en form som keglestub. Alternativt kan der være en I varierende hældningsvinkel i forhold til matriceaksen I beliggende indenfor de angivne grænser. Det er et sig- I nifikant og fordelagtigt træk ved opfindelsen, at når I der ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendes et I 25 foringsrør fremstillet af et deformerbart materiale med I formhukommelse, kan det overlades foringsrøret at I ekspandere radialt inden i den forede rørledning under I påvirkning af formhukommelsen af materialet af hvilket I det består. Ved passende valg af foringsrørets udgangs- I 30 diameter, graden af kompression under reduktionso- I perationen og udløbsdiameteren af matricen i forhold I til den indvendige diameter af rørledningen, der skal I fores, kan der med opfindelsen tilvejebringes en I foring, der passer tæt i rørledningen, resulterende I 35 (efter fjernelse af trækkraften) fra den hukommelsesin- I DK 175354 B1 ducerede ekspansion af foringsrøret ved omgivelsestem- peratur og tryk i rørledningen. Det er unødvendigt at gribe til de midler, der tilvejebringes i den kendte teknik til at ekspandere foringsrøret inde i rørled- 5 ningen såsom anvendelse af et indvendigt overtryk i forhold til det atmosfæriske tryk, påføring af varme H til foringsrøret indefra eller indledningsvis påføring af meget høje trækkende kræfter på foringsrøret for at opnå en indledende reduktion af dettes diameter forud H 10 for indsættelsen i rørledningen. De nøjagtige drifts- H tilstande, der benyttes for at udøve fremgangsmåden ifølge opfindelsen vil i hvert tilfælde afhænge af de forskellige faktorer, der er omtalt ovenfor og vil variere afhængigt af rørledningens indvendige diameter 15 og dennes anvendelsesformål (f.eks. hvorvidt den er til vand eller gas), materialet af rørforingen og diameter- vægtykkelsesforholdet af rørforingen. Diametervægtyk- kelsesforholdet af rørf oringen benævnes også SDR og ved diameteren forstås rørforingsdiameteren før denne I 20 reduceres.

I Et foretrukket materiale for foringsrøret er polyethylen, men andre materialer, der har den nødven- I dige formhukommelsesegenskab såsom et co-polymer af polyethylen og i det mindste en alphaolefin med op til 25 ti carbonatomer kan lige så vel anvendes. Selvom I reduktionen af foringsrørets diameter under passagen I gennem reduktionsmatricen kan være på op til 15% I foretrækkes reduktioner i området 5,0-9,8%. Reduktionen I skal være således, at den tillader at foringsrøret 30 trækkes gennem det eksisterende rør. Dette ret enkle I krav kompliceres ved, at eksisterende rørledninger ofte I ikke har en nøjagtig indvendig dimension, at den I indvendige diameter kan variere langs rørledningens I længde, og at hastigheden af foringsrørets tilbageven- I 35 den til sin diameter kan variere med omgivelsernes DK 175354 B1 9 tilstande og med et materiale, af hvilket foringen er fremstillet. Foringsrørets vægtykkelse bør være så lille som mulig med hensyn til det formål røret skal opfylde, og kravet om at tilvejebringe tilstrækkelig 5 indvendig tætning af det eksisterende rør. Det foretrækkes, at forholdet mellem foringsrørets diameter og vægtykkelse er i området fra 10 til 46.

Den maksimale trækkraft, der vælges til at trække foringsrøret gennem den eksisterende rørledning, bør 10 fordelagtigt ligge i et område på 45-55% af det pågældende foringsrørs flydestyrke, især omkring 50%. Forholdet mellem matricens strubediameter og diameteren af den eksisterende rørledningen bør fordelagtigt ligge i området 1,05:1 til 1,15:1. En skubbeindretning med 15 frem- og tilbagegående bevægelse kan anvendes til at understøtte trækkraften, der udøves ved hjælp af de ovenfor omtalte trækorganer til at trække foringsrøret gennem reduktionsmatricen.

Opfindelsen vil nu blive nærmere forklaret ved 20 hjælp af udførelseseksempeler, og med henvisning til tegningen på hvilken, I fig. 1 er et længdesnit af et apparat, der an- I vendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og I fig. 2 er et længdesnit af en modifikation ifølge I 25 opfindelsen af apparatet vist i fig. 1.

I Det i fig. 1 viste apparat omfatter en bærende I konstruktion 1, der omfatter en rørspændeindretning 2 I ved den ene ende og en reduktionsmatrice 3 ved den I anden ende. Reduktionsmatricen 3 er generelt cylindrisk I 30 og omfatter et afsnit med en større diameter 4, der er I forenet med et afsnit med en mindre diameter 5 ved I hjælp af et konisk afsnit 6. Reduktionsmatricen har en I poleret reduktionsoverflade, der skråner i en vinkel på I mellem 6 og 32°, fordelagtigt mellem 12 og 29°, og I 35 fortrinsvis mellem 20 og 25° med matricens akse. Over- I DK 175354 B1 I 10 fladen er poleret ned til i det mindste standarden N7, typisk ned til N6, fortrinsvis ned til N5 og i ideelt H ned til N4 eller derunder. Forholdet mellem diametrene | ved 4 og 5 er fortrinsvis beliggende i området 1,05:1 - 5 til 1,15:1. Dette er konstateret at tilvejebringe til- strækkeligt spillerum mellem foringsrøret og inder- diameteren af rørledningen i de fleste normale rør og at ligge passende indenfor foringsrørets diametereks- pansion.

10 Kroppen af matricen 3 i den viste udførelsesform | H er hul og indeholder en elektrisk varmespole 8, som H tilføres elektricitet via et elektrisk forsynings- kredsløb 9. Energiforsyningen til opvarmningsspolen H anvendes til at opvarme foringsrøret til en temperatur H 15 i området 35-95eC, fortrinsvis omkring 50°C. Når det reducerede foringsrør forlader matricen, køles røret ved hjælp af en ringformet varmeveksler 12, der er placeret rundt om foringen og som udtager varme fra H denne. Varmevekslingsmediet kan være carbondioxid, 20 luft, vand eller et hvilket som helst andet passende I fluidum.

Rørspændeindretningen 2 er fastgjort til den frie I ende af den eksisterende rørledning og tilvejebringer I i forbindelse med denne, som er benævnt med henvis- I 25 ningstallet 10, en forankring i forhold til hvilken I foringsrøret 7 kan trækkes. Den bærende konstruktion I til hvilken rørspændeindretningen er forbundet kan være I rørformet eller kan bestå af flere arme, der forbinder spændeindretningen 2 med matricen 3.

I 30 Ved driften af apparatet kan en længde af et I foringsrør 7 af polyethylen eller et andet passende I materiale være rejfet ved den ene ende eller forud I formet, så der dannes en næsekonus ved den ende, over I hvilken konus en metalnæsekonus med en åbning kan I 35 placeres. Der foretrækkes et forhold mellem diameteren

DK 175354 B1 I

og vægtykkelsen af foringsrøret, som ligger i området I

på 10-46. I det rejfede afsnit trykkes huller, som I

svarer til hullerne i metalnæsekonusen, og gennem I

hvilke en wire forbindes med røret. Wiren trådes gennem I

5 matricen 3 og den eksisterende rørledning og forbindes I

med en eller anden form for trækindretning såsom et I

spil, der er forankret på passende måde. Elektricitets- I

forsyningen tilkobles med henblik på at opvarme matri- I

een til den krævede temperatur, og den rejfede ende af I

10 foringsrøret føres ind i opstrømsenden af matricen. I

Trækkraften i wiren forøges til den krævede værdi (sædvanligvis mellem 45 og 55%, fortrinsvis 50% af det pågældende foringsrørs flydestyrke) indtil foringsrøret begynder at bevæge sig gennem matricen og trækkes ind 15 i den eksisterende rørledning. Foringsrøret trækkes på denne måde fuldstændigt gennem den eksisterende rørledning. Wiren kobles fri, og foringsmaterialets formhukommelse tillades derefter at ekspandere foringen, indtil den berører indersiden af den eksisterende 20 rørledning.

Hvis det ønskes, kan foringsrørets bevægelse gennem den eksisterende rørledning understøttes ved hjælp af en foringsrør-skubbemaskine. Et sådant arrangement er vist i fig. 2. I nævnte figur er skubbemaski-I 25 nen, der generelt omfatter en ramme 21, en hydraulisk I cylinder 22, en spændering 23 samt supplerende nødven- I dige dele placeret mellem matricen 3 og rørspændeind- I retningen 2. I drift trækker denne maskine foringsrøret I gennem matricen 3 og skubber det ind i den eksisterende 30 rørledning.

I Foringsrøret kan være opvarmet, før det føres ind I i reduktionsmatricen, hvor det strækkes på den måde, I der er beskrevet i ansøgers sideløbende GB-patentansøg- ning nr. 2 186 340.

Claims (3)

1. 2. Fremgangsmåde ifølge krav l, kendetegnet ved, at foringsrøret forvarmes til en temperatur på fra 30°C til 90°C. DK 175354 B1 I
2. 3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendeteg- I net ved, at foringsrøret forvarmes til en temperatur I på fra 30°C til 65°C. I
3. 4. Fremgangsmåde ifølge krav 3,kendeteg- I 5. e t ved, at foringsrøret forvarmes til en temperatur I på fra 45°C til 55°C. I