ES2684777T3 - Un cuerpo de tubería flexible y método de fabricación - Google Patents
Un cuerpo de tubería flexible y método de fabricación Download PDFInfo
- Publication number
- ES2684777T3 ES2684777T3 ES14706683.1T ES14706683T ES2684777T3 ES 2684777 T3 ES2684777 T3 ES 2684777T3 ES 14706683 T ES14706683 T ES 14706683T ES 2684777 T3 ES2684777 T3 ES 2684777T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- braided
- flexible pipe
- pipe body
- layer
- filaments
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 74
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 27
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 21
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 21
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 13
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 8
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 6
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 4
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 claims description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 3
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims 3
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims 2
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims 1
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 24
- 238000009954 braiding Methods 0.000 description 10
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 10
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 3
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[[4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)phenyl]methyl]phenyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(N2C(C=CC2=O)=O)C=C1 XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000109 continuous material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/12—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with arrangements for particular purposes, e.g. specially profiled, with protecting layer, heated, electrically conducting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
- B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
- B29C53/581—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using sheets or strips consisting principally of plastics material
- B29C53/582—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using sheets or strips consisting principally of plastics material comprising reinforcements, e.g. wires, threads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/72—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by combined operations or combined techniques, e.g. welding and stitching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/78—Means for handling the parts to be joined, e.g. for making containers or hollow articles, e.g. means for handling sheets, plates, web-like materials, tubular articles, hollow articles or elements to be joined therewith; Means for discharging the joined articles from the joining apparatus
- B29C65/7858—Means for handling the parts to be joined, e.g. for making containers or hollow articles, e.g. means for handling sheets, plates, web-like materials, tubular articles, hollow articles or elements to be joined therewith; Means for discharging the joined articles from the joining apparatus characterised by the feeding movement of the parts to be joined
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/69—General aspects of joining filaments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
- B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
- B32B1/08—Tubular products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
- F16L1/12—Laying or reclaiming pipes on or under water
- F16L1/14—Laying or reclaiming pipes on or under water between the surface and the bottom
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/02—Hoses, i.e. flexible pipes made of fibres or threads, e.g. of textile which may or may not be impregnated, or provided with an impermeable layer, e.g. fire-hoses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
- F16L11/081—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire
- F16L11/083—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire three or more layers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/10—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements not embedded in the wall
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L57/00—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear
- F16L57/02—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear against cracking or buckling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2063/00—Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/0872—Prepregs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/0872—Prepregs
- B29K2105/0881—Prepregs unidirectional
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/10—Cords, strands or rovings, e.g. oriented cords, strands or rovings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
- B29K2307/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2023/00—Tubular articles
- B29L2023/005—Hoses, i.e. flexible
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2023/00—Tubular articles
- B29L2023/22—Tubes or pipes, i.e. rigid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
- B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
- B32B2260/023—Two or more layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/046—Synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
- B32B2262/0223—Vinyl resin fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
- B32B2262/0253—Polyolefin fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
- B32B2262/0261—Polyamide fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
- B32B2262/0276—Polyester fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/101—Glass fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/103—Metal fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/54—Yield strength; Tensile strength
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/554—Wear resistance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/584—Scratch resistance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/714—Inert, i.e. inert to chemical degradation, corrosion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2597/00—Tubular articles, e.g. hoses, pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Braiding, Manufacturing Of Bobbin-Net Or Lace, And Manufacturing Of Nets By Knotting (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Un método de fabricación de un cuerpo de tubería flexible que comprende: proporcionar dos o más filamentos (302) compuestos no unidos como un haz de filamentos no unidos; aplicar un lubricante o una resina o material de matriz a los filamentos compuestos no unidos; caracterizado porque el método además comprende: aplicar un elemento (304) trenzado alrededor del haz de filamentos para por lo tanto formar un haz (310) trenzado que comprende filamentos no unidos; y envolver de forma helicoidal un haz (310) trenzado alrededor de una capa de cuerpo de tubería flexible; en donde el método además comprende una etapa de curar el haz (310) trenzado para provocar el curado de cada uno de los filamentos no unidos, de tal manera que cada filamento permanece siendo un elemento discreto.
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Un cuerpo de tubería flexible y método de fabricación
La presente invención se refiere a un cuerpo de tubería flexible y a un método de fabricación de un cuerpo de tubería flexible. En particular, pero de forma no exclusiva, la presente invención se refiere el uso de materiales compuestos en una capa armada de un cuerpo de tubería flexible, y método de disposición y curado de filamentos de material compuesto para formar la capa armada.
Tradicionalmente, se utiliza tubería flexible para trasportar fluidos de producción, tales como petróleo y/o gas y/o agua, de una ubicación a otra. La tubería flexible es particularmente útil en la conexión de una ubicación submarina (que puede estar profunda bajo el agua, es decir 1000 metros o más) a una ubicación a nivel del mar. La tubería puede tener un diámetro interno de típicamente hasta aproximadamente de 0,6 m (por ejemplo, los diámetros pueden variar desde 0,05 m hasta 0,6 m). La tubería flexible se forma generalmente como un conjunto de un cuerpo de tubería flexible y uno o más accesorios extremos. El cuerpo de tubería está formado típicamente como una combinación de materiales dispuestos en capas que forman un conducto de contención de presión. La estructura de tubería permite grandes deformaciones sin provocar esfuerzos de flexión que influyan en la funcionalidad de la tubería a lo largo de su vida. El cuerpo de tubería está generalmente constituido como una estructura combinada que incluye capas de polímero y/o metálicas y/o compuestas. Por ejemplo, un cuerpo de tubería puede incluir capas de polímero y de metal, o capas de polímero y compuestas, o capas de polímero, de metal y compuestas.
En muchos diseños de tubería flexible conocidos, el cuerpo de tubería incluye una o más capas armadas de presión. La carga primaria de dichas capas se forma a partir de fuerzas radiales. Las capas armadas de presión a menudo tienen un perfil en sección trasversal para interbloquearse de manera que son capaces de mantener y absorber fuerzas radiales resultantes de una presión exterior o interior en la tubería. El perfil de sección trasversal de los alambres enrollados el cual por tanto evita que la tubería se colapse o se rompa como resultado de la presión a veces se denominan perfiles resistentes a la presión. Cuando las capas armadas de presión se forman a partir de un alambre enrollado de forma helicoidal formando componentes del bucle, las fuerzas radiales de la presión exterior o interior sobre la tubería provocan que los componentes del bucle se expandan o se contraigan, provocando una carga de tracción en los alambres.
En muchos diseños de tuberías flexibles conocidas el cuerpo de tubería incluye una o más capas armadas a tracción. La carga principal en dicha capa es de tracción. En aplicaciones de alta presión, tales como en entornos profundos y ultra-profundos en agua, la capa armada a tracción experimenta altas cargas de tracción a partir de una combinación de la presión interna de la presión de la carga de la tapa extrema y el peso autoportante de la tubería flexible. Esto puede provocar el fallo en la tubería flexible dado que dichas condiciones son experimentadas durante prolongados períodos de tiempo.
Una tubería flexible sin uniones ha sido utilizada para desarrollos de agua profunda (menos de 3300 pies (1005,84 metros)) y de agua ultra-profunda (más de 3300 pies). Es la creciente demanda para el petróleo la que está provocando que se realice una exploración a profundidades cada vez mayores donde los factores medioambientales son más extremos. Por ejemplo, en dichos entornos de agua profunda y ultra-profunda, la temperatura en el suelo oceánico aumenta el riesgo de la producción del enfriamiento de fluidos a una temperatura que puede llevar a un bloqueo de la tubería. Profundidades aumentadas también aumentan la presión asociada con el entorno en el cual debe funcionar la tubería flexible. Por ejemplo, una tubería flexible puede requerirse que funcione con presiones externas que varían desde 0,1 MPa a 30 MPa que actúan sobre la tubería. Del mismo modo, el transporte de petróleo, de gas o de agua puede dar lugar a altas presiones que actúan sobre la tubería flexible desde dentro, por ejemplo con presiones internas que varían desde 0 a 140 MPa de fluido de diámetro interior que actúa en la tubería. Como resultado aumenta la necesidad de altos niveles de rendimiento del armado de presión y de capas armadas a tracción del cuerpo de tubería flexible.
La tubería flexible también puede utilizarse para aplicaciones de agua menos profunda (por ejemplo, menos de alrededor de 500 metros de profundidad) o incluso en aplicaciones en tierra (terrestres).
Una manera de mejorar la respuesta la carga y por tanto el rendimiento de capas armadas es fabricar las capas a partir de materiales más gruesos y más fuertes y por tanto más robustos. Por ejemplo, para las capas armadas de presión en las cuales las capas se forman a menudo a partir de alambres enrollados con enrollamientos adyacentes en el bloqueo de las capas, la fabricación de los alambres a partir de un material más grueso resulta en que la resistencia aumenta de forma apropiada. Sin embargo, a medida que se utiliza más material aumenta el peso de la tubería flexible. Finalmente, el peso de la tubería flexible puede llegar a ser un factor limitativo cuando se utiliza una tubería flexible. Adicionalmente, la fabricación de tuberías flexibles utilizando un material cada vez más grueso aumenta los costes de material de forma apreciable, lo cual también es una desventaja.
Los alambres armados metálicos pueden añadir un peso considerable al cuerpo de tubería flexible a través de la longitud de la tubería. Se puede utilizar un material compuesto como una alternativa al metal para proporcionar una resistencia suficiente a un cuerpo de tuberías sin aumentar significativamente el peso.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Una técnica que ha sido utilizada en el pasado para, de alguna manera, aliviar el problema mencionado anteriormente, es el uso de un material polimérico reforzado con fibra (o compuestos) como elementos estructurales en tuberías flexibles. Los compuestos proporcionan una resistencia y rigidez específicas altas y pueden permitir un peso de tubería reducido (reduciendo la tensión superior), y un aumento de la resistencia química de la tubería en comparación con los materiales metálicos conocidos. El compuesto puede inicialmente estar provisto de una “pre-impregnación” es decir, pre-impregnado con fibras.
Los compuestos termoendurecibles que emplean fibras de alta resistencia, alta rigidez, no son dúctiles y no pueden deformarse plásticamente como los metales y tienen un esfuerzo final limitado del orden de un 2% o menos. Los materiales compuestos para fabricar secciones con dimensiones razonables por lo tanto adolecen de dificultades en el proceso de fabricación. Un material termoendurecible se define como un material que no puede volver a fundirse después del curado. Un material termoendurecible es el material que está en un estado sin curar o parcialmente curado. Un compuesto termoendurecible que ha sido curado es en el presente documento definido como termoendurecible. Un compuesto termoendurecible puede estar formado en una cinta y calentado para curar el material. Sin embargo, cuando la cinta formada es enrollada para crear una capa de un cuerpo de tubería tubular, se introduce una tensión en el material, que afecta al rendimiento. Durante el enrollamiento en una base cilíndrica, se dobla una cinta en dos planos, lo cual puede causar deformaciones. El documento US 6,491,779 da a conocer un método de fabricación de un cuerpo de tubería flexible que utiliza dos o más filamentos de compuesto no unidos como un haz de filamentos no unidos. Se aplica una resina o material matriz a los filamentos compuestos no unidos antes de que se envuelvan de forma helicoidal alrededor de una capa de tubo de tubería flexible.
El documento WO 2012/131315 da a conocer un método para producir un cuerpo de estudio flexible en el cual un material compuesto pre-impregnado es suministrado a una tensión constante y enrollado de forma helicoidal sobre una capa de retención de fluido. Después la capa enrollada entra en un horno donde el material pre-impregnado es curado.
El documento US 6,165,586 da a conocer una tira plana para reforzar conductos que incluye una capa de mechas filamentosas. El documento WO99/49259 divulga un blindaje de fibra de carbono compuesto para una tubería que incluye torzales de filamentos de carbono.
Sería útil proporcionar un método mejorado o alternativo de formación de un cuerpo de tubería flexible.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método de fabricación de cuerpo de tubería flexible como el descrito en la reivindicación 1.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se proporciona un cuerpo de tubería flexible para trasportar fluidos desde una ubicación submarina tal y como se describe en la reivindicación 6.
Ciertos modos de realización proporcionan la ventaja de que un haz trenzado que incluye filamentos no unidos es más flexible en comparación con una sección extruida por estirado sólida que permite la envoltura de los filamentos y que permite a los filamentos encontrar su posición natural o preferida unos con respecto a otros y con el objeto al que se superponen.
Ciertos modos de realización proporcionan la ventaja de que la capa armada está formada sustancialmente o completamente libre de tensiones residuales, cuando el tramo del material es curada “in situ” es decir no formada en una nueva posición después de la fase de curado.
Ciertos modos de realización proporcionan una tubería flexible formada con un reducido peso y un rendimiento mejorado en comparación a las tuberías con capas armadas estándar. El material compuesto proporciona una alta resistencia a un peso controlado. Se pueden elegir materiales específicos para la aplicación requerida. Se apreciará sin embargo que la presente invención será particularmente adecuada para un funcionamiento en agua profunda y ultra-profunda, donde la presión en la tubería es más alta debido al peso del tramo de la tubería larga, así como a la propia agua circundante, y una alta resistencia por unidad de peso de material es primordial.
Modos de realización de la presente invención se describen adicionalmente de aquí en adelante con referencia los dibujos que acompañan, en los cuales:
Las figuras 1a y 1b ilustran un cuerpo de tubería flexible;
La figura 2 ilustra un conjunto elevador;
La figura 3 ilustra una máquina de trenzado;
La figura 4a ilustra un haz trenzado para formar una capa armada;
La figura 4b ilustra otro haz trenzado para formar una capa armada;
La figura 4c ilustra otro haz trenzado para formar una capa armada;
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
La figura 5 ilustra un aparato para producir una tubería flexible;
La figura 6 ilustra un haz trenzado adicional;
La figura 7 ilustra un haz trenzado adicional más;
La figura 8 ilustra un haz trenzado adicional más; y
Las figuras 9 a 14 ilustran diagramas de flujo de métodos de fabricación de un cuerpo de tubería flexible.
En las figuras referencias numéricas similares se refieren a partes similares.
A través de esta descripción, se hará referencia a una tubería flexible. Se entenderá que una tubería flexible es un conjunto de una porción de un cuerpo de tubería y uno o más accesorios extremos en cada uno de los cuales se termina un extremo respectivo del cuerpo de tubería. La figura 1a ilustra como el cuerpo 100 de tubería puede estar formado a partir de una combinación de materiales dispuestos en capas que forman un conducto de contención de presión. Aunque se ilustra un número particular de capas en la figura 1a, se entiende que la presente invención es aplicable de forma amplia a estructuras de cuerpo de tubería coaxiales que incluyen dos o más capas fabricadas a partir de una variedad de materiales posibles. Por ejemplo, el cuerpo de tubería puede estar formado de capas de polímero, capas metálicas, capas compuestas o una combinación de diferentes materiales. Se ha de entender además que los espesores de capas son mostrados con propósitos ilustrativos únicamente. Tal y como se utiliza en el presente documento, el término “compuesto” es utilizado para referirse de forma amplia a un material formado a partir de dos o más materiales diferentes, por ejemplo un material formado por una matriz de material y fibras de refuerzo.
Tal y como se ha ilustrado en la figura 1a, un cuerpo de tubería incluye una capa 101 de carcasa más interna opcional. La carcasa proporciona una construcción interbloqueada que se puede utilizar como la capa más interna para evitar, totalmente o parcialmente, el colapso de una funda 102 depresión interna debido a la descompresión de la tubería, la presión externa, y la presión armada de tracción y las cargas de aplastamiento mecánico. Se apreciará que ciertos modos de realización son aplicables a operaciones de “diámetro interior suave” (es decir, sin una carcasa) así como aplicaciones de “diámetro interior rugoso” (con una carcasa).
La funda 102 depresión interna actúa como una capa de retención de fluido y comprende una capa de polímero que asegura la integridad de fluido interna. Se ha de entender que está capa puede en sí misma comprender un número de sub-capas. Se apreciará que cuando se utiliza la capa de carcasa opcional, la funda depresión interna es a menudo referida por los expertos en la técnica como una capa de barrera. Durante el funcionamiento sin dicha carcasa (denominado funcionamiento de diámetro interior suave) la funda de presión interna se puede referir como un revestimiento.
Una capa 103 armada depresión opcional es una capa estructural que aumenta la resistencia de la tubería flexible a la presión interna y externa y a las cargas de aplastamiento mecánico. La capa también soporta estructuralmente la funda depresión interna, y típicamente consiste en una construcción interbloqueada de alambres con un ángulo de disposición próxima a 90°.
El cuerpo de tubería flexible también incluye una primera capa 105 armada de tracción opcional y una segunda capa 106 armada de tracción opcional. Cada capa armada a tracción es utilizada para soportar cargas de tracción y de presión interna. La capa armada a tracción es un menudo forma a partir de una pluralidad de alambres (para conferir resistencia la capa) que están ubicados sobre una capa interna y que están enrollados de forma helicoidal a lo largo del tramo de la tubería a un ángulo de disposición típicamente entre aproximadamente 10° a 55°. Las capas armadas a tracción son a menudo contra enrolladas en pares. Las capas armadas a tracción son a menudo capas metálicas, formadas a partir de acero al carbono, por ejemplo. Las capas armadas a tracción podrían también ser formadas a partir de un compuesto, un polímero, u otro material, o una combinación de materiales.
El cuerpo de tubería flexible mostrado también incluye capas adicionales de cinta 104 que ayudan a contener capas subyacentes y del mismo modo a evitar la abrasión entre capas adyacentes. La capa de cinta puede ser un polímero o un compuesto una combinación de materiales.
El cuerpo de tubería flexible también incluye típicamente capas 107 opcional es de aislamiento y una funda 108 exterior, que comprende una capa de polímero utilizada para proteger la tubería contra la penetración de agua de mar y otros entornos externos, corrosión, abrasión y daño mecánico.
La figura 1b muestra otro cuerpo 100' de tubería que ilustra un posible ángulo de disposición de los alambres 105, 106 armados a tracción.
Cada tubería flexible comprende al menos una porción, algunas veces referida como un segmento o sección del cuerpo 100 de tubería junto con un accesorio extremo ubicado en al menos un extremo de la tubería flexible. Un accesorio extremo proporciona un dispositivo mecánico que forma la transición entre el cuerpo de tubería flexible y un conector. Las diferentes capas de la tubería tal y como se muestra, por ejemplo en las figuras 1a o 1b, son finalizadas en el accesorio extremo de tal manera que transfieren la carga entre la tubería flexible y el conector.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
La figura 2 ilustra un conjunto 200 elevador adecuado para transportar un fluido de producción tal como petróleo y/o gas y/o agua desde una ubicación 201 submarina a una instalación 202 flotante. Por ejemplo, en la figura 2 la ubicación 201 submarina incluye una línea de flujo submarina. La línea 205 de flujo flexible comprende una tubería flexible, totalmente o en parte, que descansa en el lecho 204 marino o enterrada por debajo del lecho marino y utilizada en una aplicación estática. La instalación flotante puede estar provista de una plataforma y/o una boya o, tal y como se ilustra en la figura 2, un barco. El conjunto 200 elevador está provisto como un elevador flexible, es decir una tubería 203 flexible que conecta el barco a la instalación del lecho marino. La tubería flexible puede estar en segmentos de un cuerpo de tubería flexible con accesorios extremos de conexión.
Se apreciará que hay diferentes tipos de elevador, tal y como se conoce bien por los expertos en la técnica. Modos de realización descritos en el presente documento se pueden utilizar con cualquier tipo de elevador, tal como un elevador suspendido libremente (elevador de catenaria libre), un elevador restringido de alguna manera (boyas, cadenas), un elevador totalmente restringido o encerrado en un tubo (tubos I o J).
La figura 2 también ilustra cómo las porciones de tubería flexible se pueden utilizar como una línea 205 de flujo o un puente 206.
Las figuras 3 y 4a ilustran un alambre 300 armado a tracción formado por un método de un modo de realización de ejemplo. El alambre 300 armado incluye uno o más filamentos 302 compuestos. En este caso hay una pluralidad de filamentos 302, aunque para los propósitos de la descripción en este caso, un único filamento compuesto puede ser denominado un haz de filamentos.
De forma más específica, un filamento compuesto puede ser un tramo (fibra, varilla, barra, prisma, por ejemplo) de material compuesto puede incluir una fibra de compuesto unidireccional (por ejemplo, un material de matriz compuesta más fibras de refuerzo). En este ejemplo, el filamento compuesto es una resina epoxi con fibras de carbono unidireccionales como elementos de refuerzo. El compuesto del material de matriz y las fibras se pueden obtener en un pre-impregnado de Zoltek Companies, Inc. Este pre-impregnado está disponible en un estado parcialmente curado, habiendo sido retardado químicamente el curado para permitir una fácil manipulación, un material pre-impregnado continuo con una distribución uniforme de esfuerzos mínimos a lo largo del material. La relación de matriz a fibra (fracción de volumen de fibras) es de aproximadamente un 50%. Sin embargo, muchos materiales pre-impregnados termoendurecibles pueden ser adecuados tales como poliamidas termoendurecibles bismaleimidas, fenólicos y epoxis modificados. Las fibras de refuerzo podrían ser cualquier fibra adecuada tal como fibras de vidrio, cerámicas, metálicas, poliméricas tales como aramida o mezclas de las mismas. La fracción de volumen de fibras podría ser cualquier cantidad de aproximadamente un 40% a aproximadamente un 75%, idóneamente de aproximadamente un 40% a un 65%. Los compuestos pueden además incluir otros modificadores tales como pigmentos o plastificantes. Idóneamente, la mayoría de las fibras de refuerzo están orientadas longitudinalmente a lo largo del eje longitudinal del elemento armado de tracción. Algunas fibras transversales o anguladas se pueden incluir para ayudar a estabilizar la estructura. Por ejemplo, más de un 50%, o un 60%, o un 70%, o un 80%, o un 90% de las fibras pueden estar alineadas en una dirección sustancialmente axialmente con la longitud del material. Dicha orientación puede ayudar a estabilizar el elemento armado durante el uso. En otros ejemplos los filamentos compuestos pueden incluir un material termoendurecible, por ejemplo, epoxi o un material sin curar, por ejemplo, termoplástico tal como PVDF o PEEK, o un material elastomérico tal como caucho de butilo, o un elastómero termoplástico como el polipropileno modificado con caucho, o cualquier aleación de dichos materiales.
En este ejemplo los filamentos compuestos son generalmente circulares en sección trasversal y tienen un diámetro de aproximadamente 1 mm. Por supuesto se pueden utilizar otras formas de sección trasversal, por ejemplo, cuadrada, ovalada u otra forma o una forma no regular. También, por supuesto se pueden utilizar otros diámetros de sección transversal, por ejemplo, entre 0,5 mm y 6 mm, idóneamente de 0,8 mm a 1,2 mm.
Con referencia la figura 9, la pluralidad de filamentos externos está agrupada entre si longitudinalmente como un haz de filamentos. Es decir, los filamentos 302 se ponen juntos para hacer contacto generalmente al menos con otro filamento y temporalmente se mantienen como un haz.
Los filamentos 302 son filamentos no unidos, es decir, son libres de moverse unos con respecto a otros (y no consolidados).
Un elemento 304 trenzado es aplicado alrededor del haz de filamentos para formar un haz 310 trenzado que incluye los filamentos 302 no unidos, tal y como se muestra en la figura 3. La máquina 306 de trenzado es utilizada para aplicar un trenzado a los mechones a lo largo del haz de filamentos. La máquina de trenzado es conocida por sí misma en la técnica y no será descrita adicionalmente por brevedad. Sin embargo, el tejido específico o densidad del trenzado puede determinarse para adecuarse al tipo y la cantidad de filamentos que se van a agrupar.
El trenzado actúa para mantener los filamentos 302 compuestos en su lugar como un haz 310. El elemento de trenzado también puede proteger y/o fortalecer los filamentos compuestos en ciertos modos de realización. En este ejemplo, el elemento (fibras) 304 trenzado una cinta de polipropileno, aunque el elemento trenzado puede ser o incluir una cinta de polímero, fibras de polímero, un polietileno, un PDVF, dyneema®, una cinta de polímero reforzado, un hilado de fibra, un material termoplástico, un material termoendurecible, una cinta compuesta de fibra de vidrio, un hilado de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
fibra de aramida, tintes o fibras con encapsulación termoplástica, tintas o fibras con impregnación de matriz termoendurecible parcial, o una combinación de las mismas.
El haz 310 es envuelto de forma helicoidal alrededor de una capa de tubería flexible interior para formar una capa armada. En un uso típico los elementos armados son enrollados en un ángulo de disposición de alrededor de 20 a 88 grados con respecto al eje de la tubería. Se apreciará que un único haz trenzado se puede envolver de forma helicoidal para formar una capa, o pueden proporcionarse varios haces trenzados y aplicarse como enrollamientos adyacentes para formar una capa.
La figura 5 muestra un aparato para envolver un haz 310 trenzado sobre una capa 502 radialmente interior del cuerpo de tubería flexible. La capa 502 interior es situada utilizando una guía 508 y movida lateralmente a una velocidad determinada mientras que el haz trenzado es rotado alrededor de la capa interior del cuerpo de tubería flexible con el fin de envolver de forma helicoidal el haz alrededor de la capa interior. El haz 310 es suministrado hacia la capa 502 interior a un ángulo y velocidad predeterminados de manera que es envuelto alrededor del exterior. Elementos 504, 506, 508 de guiado ayudan a colocar el haz trenzado de forma más precisa en una formación de enrollamiento helicoidal exacto y puede ser utilizado idóneamente para pre-formar el haz trenzado en una curva helicoidal y dirigir la forma del haz antes de la envoltura en la capa interior. Es decir, el haz 310 es aplicado a la capa 502, siendo envuelto alrededor de la capa 502 en virtud de la rotación del equipo que incluye las guías 504, 506 y 508 y el suministro 310 de haz, y la traslación lineal de la capa 502.
Por supuesto, de forma alternativa, la capa 502 interior podría ser rotada mientras que el suministro 310 de haz y las guías 504, 506 y 508 permanecen en una posición fija. El haz trenzado enrollado conforma la forma de la capa armada a tracción.
Aunque sólo se muestra un suministro 310, se pueden utilizar suministros adicionales de manera que se permite a los alambres armados ser enrollados en el cuerpo de tubería. Alambres armados adicionales aumentan el número (y la densidad relativa) de los alambres armados en la capa. Se puede elegir un número adecuado de elementos (haces trenzados) de manera que los elementos son configurados para ser capaces de moverse unos con respecto a otros pero aun así proporcionan un soporte suficiente a las capas interiores de la tubería y a la tubería flexible como un conjunto.
Se apreciará que una capa adicional de elementos armados podría estar prevista sobre la primera capa de elementos armados o bien mediante elementos contra-enrollados en la dirección opuesta de la primera capa o con un enrollamiento en la misma dirección helicoidal. Por ejemplo, con el fin de equilibrar el par de torsión inducido cuando la tubería es sometida presión opuesta bajo una carga de tracción podría ser deseable enrollar la capa adicional en la dirección helicoidal opuesta a la primera capa. Si, sin embargo, la capa adicional está configurada para interactuar de forma continua e inter bloquearse con la primera capa es deseable enrollar la capa adicional en la misma dirección que la primera capa.
También se apreciará que la capa adicional de elementos armados podría estar prevista sobre la primera capa de elementos armados en serie con la primera capa, en un proceso continuo, por lo tanto haciendo el proceso de fabricación más eficiente para proporcionar capas múltiples en una tubería flexible.
Siguiendo una envoltura helicoidal del haz trenzado, los filamentos 302 compuestos son entonces curados mediante calentamiento del cuerpo de tubería en un horno 510 para por tanto cambiar una o más propiedades físicas y/o mecánicas de los filamentos 302 compuestos. Debido al movimiento lateral del cuerpo de tubería, el cuerpo de tubería es suministrado a través del horno 510 y recibe calor durante un tiempo predeterminado.
Por supuesto si el elemento trenzado incluye una impregnación de matriz termoendurecible, u otro material curable, la etapa de calentamiento se puede configurar también para curar el elemento trenzado. Dependiendo de los materiales y los tiempos e intensidades de calentamiento, los filamentos compuestos también pueden ser curados con el elemento trenzado durante la etapa de calentamiento. Los filamentos compuestos pueden ser curados aunque el elemento trenzado no sea curado o consolidado.
La consolidación puede mejorarse o controlarse a través de la aplicación de al menos un rodillo de presión que puede aplicar una presión a la superficie exterior del elemento trenzado de la tubería inmediatamente después de la etapa de calentamiento. Estos rodillos de presión pueden estar configurados para rotar alrededor de la tubería, generalmente siguiendo la trayectoria del elemento trenzado o siguiendo una trayectoria axial a lo largo de la tubería. Se entenderá que se pueden contemplar alternativas al al menos un rodillo de presión, tales como patines que realicen una función similar a la del al menos un rodillo de presión, o un troquel a lo largo de un tamaño predeterminado a través del cual pasa la tubería para consolidar el material y controlar la dimensión de diámetro exterior de la tubería.
En el presente modo de realización el horno 510 se configura a 220°C para iniciar el curado de la resina epoxi del elemento 310 armado, aunque estará claro que se podrían elegir otras temperaturas, que afectarán al tiempo de curado del epoxi, y por tanto la velocidad a la cual debería desplazarse el cuerpo de tubería a través del horno.
En este modo de realización, la resina epoxi es curada en la región de calentamiento por el horno. Será evidente que el material podría ser curado de forma alternativa de otras maneras, tal como mediante la aplicación de otras formas
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
de radiación, o curado químicamente. El curado puede incluir el tratamiento de los filamentos 302 compuestos con calor o compuestos químicos o una combinación de ambos para cambiar al menos una propiedad física y/o química, por ejemplo, la resistencia o el módulo de Young. Se apreciará que la estructura trenzada también puede estar sujeta a dicho calor y/o compuestos químicos y por consiguiente también puede ser curada.
Tal y como se utiliza en el presente documento, el término “curar” se refiere a un cambio químico en un material termoendurecible para endurecer de forma permanente el material (tal y como se conoce en la técnica).
Tal y como se utiliza en el presente documento, el término “consolidar” se refiere a la unión de materiales o porciones de material en una masa única.
En el método descrito anteriormente, los filamentos compuestos son formados a partir de una pluralidad de material pre-impregnado curado parcialmente. De forma alternativa, los filamentos se pueden formar a partir de un material sin curar y seguirse el mismo método.
Como una alternativa adicional no cubierta por la invención reivindicada, los filamentos compuestos pueden ser provistos inicialmente en una forma curada, y después realizarse el método anterior (pero con la omisión de la etapa de curado (por ejemplo, la etapa de calentamiento) si no es necesaria) (ver la figura 10).
Se apreciará que las etapas de proporcionar el haz de filamentos, la capa de separación, el elemento de trenzado y el enrollamiento del haz trenzado puede ser un proceso continuo, y las etapas no necesitan ser discretas. Es decir, puede haber un solapamiento en el tiempo de estas etapas, particularmente si el proceso de producción es continuo.
Como una variación de los métodos descritos anteriormente, se puede añadir una capa adicional al alambre armado, tal como una capa 350 de separación entre los filamentos 3021 y el elemento 3041 trenzado tal y como se muestra en la figura 4b. En este ejemplo, la capa de separación está formada a partir de una capa de material de polipropileno continuo aunque se aprecia que se pueden utilizar otros materiales adecuados, por ejemplo, poliuretano o PTFE. Los filamentos 3021 son formados de un material termoendurecible pre-impregnado (como para filamentos 302 descritos anteriormente). El elemento 3041 trenzado es una cinta de polipropileno con fibras con una impregnación de matriz termoendurecible parcial.
Con referencia la figura 11, los filamentos 3021 son agrupados entre sí longitudinalmente como un haz de filamentos.
Después, la capa 350 de separación es añadida sobre el haz de filamentos para rodear el haz de filamentos en una formación generalmente cilíndrica. Esta capa 350 de separación puede aplicarse por extrusión una forma de una cinta enrollada de forma helicoidal alrededor de los filamentos en el haz.
El elemento 3041 trenzado está previsto sobre la capa 350 de separación, es decir, radialmente hacia afuera de la capa de separación, para formar el haz 3101 trenzado. El método de añadir al elemento 3041 trenzado sobre la capa de separación se va a realizar de la misma manera que la descrita anteriormente con referencia al elemento 304 trenzado.
Las etapas restantes para formar el alambre 3001 armado para una tubería flexible pueden ser como las descritas anteriormente con referencia al alambre 300 armado. Es decir, brevemente, el haz trenzado es envuelto sobre una capa o mandril de tubería flexible, y después se hace pasar a través de un horno para curar el material termoendurecible.
La provisión de la capa 350 de separación a ayuda a asegurar que el elemento 3041 trenzado y los filamentos 3021 continúen siendo capaces de actuar y volverse como elementos separados, incluso después de que el elemento trenzado y/o los filamentos han sufrido una fase de curado (la etapa de calentamiento). Es decir, la capa de separación ayuda a asegurar que el elemento trenzado no se consolide con o se cure de forma adhesiva a los filamentos durante el calentamiento.
Como una adición opcional a las etapas descritas en cualquiera de los ejemplos anteriores, se puede aplicar un lubricante o una resina sin curar u otro material de matriz al haz de filamentos antes de aplicar el elemento trenzado (véase la figura 12). Por ejemplo, un lubricante por ejemplo, aceite de silicona o grafito se puede aplicar a la superficie de los filamentos compuestos. Esto ayuda a asegurar que cada uno de los elementos permanece siendo un elemento discreto y no se consolida con otros elementos durante la fase de curado (por ejemplo, la etapa de calentamiento), por ejemplo. De forma alternativa pero no cubierta por la invención reivindicada, puede ser deseable que los filamentos compuestos se consoliden después del curado. Como tal se puede aplicar una matriz de resina epoxi no curada para llenar generalmente los espacios entre filamentos adyacentes. Una capa de separación prevista a lo largo de los filamentos es opcional. Sin embargo, la capa de separación puede ser útil si el material de matriz puede fluir (a lo largo del tiempo antes del curado).
Idóneamente se puede también aplicar una capa de separación a través de los filamentos compuestos con el fin de separar secciones del haz unas de otras. La capa de separación puede por lo tanto dividir de forma efectiva el haz en, por ejemplo, dos partes, o tres partes o más, creando sub-haces que son después unidos como un haz por el elemento trenzado.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
La figura 4c ilustra otro modo de realización de ejemplo. Varios elementos son similares a los descritos con respecto a la figura 4a, y por brevedad, no serán descritos en detalle.
Un alambre 3002 armado incluye dos o más filamentos 3022 compuestos, una capa 3502 de separación, un elemento 3042 trenzado y una capa 352 exterior. La capa 3502 de separación es una capa de material continuo provisto para rodear el haz de filamentos y para evitar que cualquier material de matriz no curado fluya entre una región de núcleo que incluye los filamentos 3022 y la región del elemento trenzado. En este ejemplo, la capa de separación está formada a partir de polipropileno aunque se aprecia que se pueden utilizar otros materiales adecuados, por ejemplo poliuretano o PTFE. En este caso, la capa 352 exterior tiene la misma forma y material que la capa de separación, aunque en otros ejemplos la capa exterior puede tener diferente espesor y/o diferente material.
Con referencia la figura 13, los filamentos 3022 están agrupados entre sí longitudinalmente como un haz de filamentos.
Después, una capa 3502 de separación se añade a lo largo del haz de filamentos para rodear el haz de filamentos en una formación generalmente cilíndrica.
El elemento 3042 trenzado está provisto sobre la capa 3502 de separación, es decir, radialmente hacia fuera de la capa de separación, para formar el haz 3102 trenzado. Esto se puede realizar de la misma manera que la descrita anteriormente con referencia al elemento 304 trenzado.
Un material de matriz (por ejemplo una resina epoxi) es aplicado a la superficie exterior del haz trenzado envuelto. En este caso, el haz trenzado se hace pasar a través de un baño de resina, por ejemplo, un baño lleno de resina epoxi en una forma líquida sin curar. Este material de matriz cubre al elemento 3042 trenzado y es retenido entre los huecos del elemento trenzado, por tanto formando una capa exterior relativamente suave. El material de matriz se evita que pase por la capa 3502 de separación y no alcanza los filamentos 3022.
En este caso una capa 352 adicional (capa exterior), también de un material de polipropileno continuo se añade alrededor del elemento trenzado (capa de resina epoxi, para ayudar a evitar que la resina epoxi fluya lejos antes del curado. Se apreciará que está capa 352 puede que no se requiera, dependiendo de la viscosidad del material de matriz y el tiempo antes del curado (véase la figura 14).
El haz trenzado resultante es entonces envuelto de forma helicoidal alrededor de la capa de tubería flexible tal y como se describió anteriormente con respecto a las figuras 4a y 5.
El material de matriz y los filamentos parcialmente curados son curados mediante el calentamiento de la capa en un horno (tal y como se describió anteriormente con respecto a la figura 5). Por supuesto, el material de matriz podría ser curado y/o consolidado de dos maneras tales como la aplicación de otras formas de radiación o de curado químico.
La capa armada resultante tiene un elemento 3002 armado de tracción enrollado de forma helicoidal (el haz trenzado final) y es elemento tiene una superficie exterior relativamente suave debido a la resina epoxi aplicada al elemento trenzado. La superficie exterior de resina epoxi ayuda a reforzar el elemento y a proporcionar una protección adicional a la capa armada. Una capa armada como se describió anteriormente se puede utilizar como parte del cuerpo de tubería flexible, en combinación con una o más capas distintas tales como las descritas anteriormente con referencia la figura 1. Por ejemplo, un cuerpo de tubería flexible puede incluir una capa interior, por ejemplo una capa de retención de fluido (revestimiento), y una capa armada, por ejemplo una capa armada a tracción, la capa armada a tracción prevista sobre la capa interior. Cualquier capa armada puede estar formada por los métodos descritos anteriormente.
Son posibles varias modificaciones a los diseños detallados tal y como se describió anteriormente. Por ejemplo, aunque una capa armada haya sido descrita anteriormente, las mismas técnicas se pueden aplicar para formar cualquier otra capa de refuerzo de un cuerpo de tubería flexible.
Aunque el método descrito anteriormente describe la envoltura de un haz trenzado sobre una capa radialmente interior del cuerpo de tubería, el haz trenzado puede ser envuelto alternativamente sobre un mandril, el cual puede ser posteriormente retirado.
Se apreciará que en cualquiera de los ejemplos descritos anteriormente, las etapas de proporcionar el haz de filamentos, la capa de separación (si la hubiese), el elemento trenzado, la capa exterior (si la hubiese), y el enrollamiento del haz trenzado puede ser un proceso continuo, y las etapas no necesitan ser discretas. Es decir, puede haber un solapamiento en la duración de estas etapas, particularmente si el proceso de producción es continuo.
Se apreciará que en cualquiera de los ejemplos descritos anteriormente, se pueden realizar varias etapas en diferentes órdenes con respecto al orden descrito. Por ejemplo, para cualquier ejemplo en el cual el haz de filamentos es envuelto alrededor de una capa/mandril de tubería y después curado, también hay una alternativa, no cubierta por la invención reivindicada, en la que el haz de filamentos es curado primero y después envuelto alrededor de la capa/ mandril de tubería. Como un ejemplo adicional, para cualquier ejemplo en el cual el material de matriz es añadido a un haz trenzado, envuelto alrededor de una capa/ mandril de tubería y después curado, esto se podría llevar de forma alternativa a cabo mediante la envoltura del haz trenzado alrededor de la capa/mandril de tubería, y después añadir el material de matriz, y después curada la capa resultante.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Adicionalmente, si se utilizan rodillos de presión durante la consolidación del haz alrededor de la tubería, este proceso se podría utilizar para conformar el elemento de haz de alguna manera a una forma deseada (por ejemplo trapezoidal) o para asegurar un hueco controlado y consistente entre envolturas adyacentes del elemento de haz. Dichos controles pueden ayudar a asegurarla flexibilidad de la tubería fabricada.
Aunque la capa de tubería completa anterior fue calentada de manera que se curan los filamentos (y/o el material de matriz y/o el material trenzado), de forma alternativa se puede utilizar un curado selectivo o una fuente de curado selectiva de manera que se curan sólo los filamentos (y/o el material de matriz y/o el material trenzado) (y no se afecta a otros elementos tales como el trenzado u otras capas de tubería). Un ejemplo de un calentamiento alternativo significa el uso de un calentamiento por inducción.
Como una etapa adicional opcional, un haz de filamentos puede tener uno o ambos extremos “fundidos” de una manera conocida para evitar que los filamentos individuales y el elemento trenzado se separen en la región extrema. Por ejemplo, se puede realizar consolidando o curando los filamentos en la región extrema añadiendo un material de matriz que se va a curar en esa región.
Aunque se ha descrito anteriormente una pluralidad de filamentos para formar el haz de filamentos, de forma alternativa pero no cubierta por la invención reivindicada, el haz puede consistir en un solo filamentos 602, 702, tal y como se muestra en las figuras 6 o 7. El filamento puede estar sujeto a trenzado para formar un trenzado 604, 704 exterior. El filamento puede tener cualquier sección transversal, por ejemplo redonda o rectangular como se ha mostrado.
Una etapa opcional adicional es incluir al menos un filamento, varilla o alambre de otro material (por ejemplo un material metálico) con el fin de proporcionar beneficios adicionales: un alambre metálico podría utilizarse para mantener una forma conformada en el elemento de haz a través de la deformación plástica de dicho alambre metálico durante el proceso de aplicación del haz a la tubería; el alambre metálico podría ser también utilizado como un elemento de calentamiento, activado mediante corrientes de inducción durante la etapa de calentamiento/curado, por lo tanto calentando el elemento/filamentos de haz desde dentro. Por lo tanto, aunque la pluralidad de elementos descritos anteriormente son todos de un tipo de material, se podría combinar una combinación de tipos de material para proporcionar el haz trenzado con un conjunto de propiedades específico. Un modo de realización de esto es incluir uno o más alambres o hilos metálicos en el haz como un elemento de rigidización que puede actuar como un soporte para los otros filamentos y el trenzado antes de la consolidación y el curado, podría favorecer la retención de al menos un grado de cualquiera de los rendimientos ofrecidos por las guías 504, 506 y 508, y podrían actuar como elementos de calentamiento dentro de la estructura cuando se utilice inducción para un curado por calor del haz trenzado. Dicho alambre metálico podría proporcionar únicamente una rigidez limitada y soporte en el cuerpo de tubería flexible una vez que los filamentos son curados.
El material del propio trenzado puede adaptarse para proporcionar una resistencia al desgaste o un coeficiente de fricción bajo entre haces y entre capas en la tubería flexible. Dicho material puede seleccionarse de hilados o fibras recubiertas de materiales de propiedades inherentemente de baja fricción, idóneamente el coeficiente de fricción para los materiales o mezclas o fibras recubiertas está en el rango de 0,04-0,7, por ejemplo 0,05-0,4, por ejemplo 0,050,25. El tipo de tejido y combinaciones de fibras tejidas entre sí en combinación también se puede seleccionar para proporcionar la forma y rendimiento adecuados del trenzado exterior.
El trenzado exterior también puede ser de materiales seleccionados de manera que cualquier forma pre-formada conferida a las guías 504, 506 y 508 se mantienen hasta un tiempo tal que el curado de la resina en el haz trenzado se ha completado. Dichas formas pre-formadas pueden incluir haces rectangulares, redondos, en forma de S o de Z, en forma de T, en forma de C o en forma de X. Combinaciones de dichas formas se pueden utilizar juntas en la misma capa de la tubería proporcionando un soporte e interacción mutuos.
El material de trenzado también puede actuar como una barrera a la resina antes y durante el curado de manera que asegura que los haces trenzados adyacentes en la estructura de cuerpo de tubería flexible no son unidos entre sí como resultado del proceso de curado, proporcionando una estructura mucho más flexible a la tubería flexible acabada.
La figura 8 muestra otra alternativa en la cual filamentos rectangulares planos son agrupados entre sí a lo largo de sus lados más anchos, y después se aplica un elemento 804 trenzado para formar un haz trenzado.
Los filamentos rectangulares planos mostrados en las figuras 7 y 8 pueden tener una sección trasversal rectangular con un espesor de 1 mm (es decir, la dimensión más pequeña de las dos dimensiones del rectángulo). Por supuesto se pueden utilizar otros espesores de sección trasversal, por ejemplo, entre 0,75 mm y 1,5 mm, idóneamente de 0,8 mm a 1,2 mm.
Con las disposiciones descritas anteriormente un cuerpo de tubería producido por el método puede tener una flexibilidad aumentada en comparación con otras disposiciones conocidas. Proporcionando filamentos no unidos se permite a los filamentos ser envueltos para formar una capa cilíndrica, y encontrar su posición natural o preferida unos con respecto a otros y el objeto que cubren. Dicha capa tendrá una flexibilidad aumentada en comparación con una porción extruida por estirado sólida de una cantidad igual de material. Los filamentos son libres de moverse durante
5
10
15
20
25
el ensamblado de la capa de cuerpo de tubería, por lo tanto reduciendo la tensión en el material durante la fabricación. Cualquier esfuerzo de flexión en los filamentos de compuesto que forma la capa armada es minimizado, lo cual debería proporcionar una resistencia aumentada y una vida útil al producto final en comparación a las disposiciones conocidas. Hasta cierto punto, la capa armada formada puede tener una flexibilidad creciente durante el uso del cuerpo de tubería formado, lo cual es útil cuando se utiliza una tubería flexible con un elevador, por ejemplo, que pueda tratar con el movimiento del mar.
Proporcionando un elemento trenzado sobre los filamentos compuestos es útil ya que ayuda a proteger los filamentos del daño por deformación de flexión.
Dicho curado “in situ” del compuesto de la capa armada permite que se forme una capa armada sustancialmente o completamente libre de tensiones residuales dentro del material, ya que el material no se dobla significativamente o se vuelve a formar después a curado. El radio de doblado y el retorcido sucede cuando el material está en su estado previo al curado (lo cual no afecta al material) y no se aplica ningún esfuerzo de flexión o de torsión al material después del curado excepto aquellos anticipados durante el servicio de la tubería. Esto da un producto de calidad más alta en comparación a las capas armadas conocidas, dado que el elemento armado con tiene más resistencia útil que los elementos armados conocidos que contienen alguna tensión residual. El producto es más eficiente que las capas armadas conocidas en términos de resistencia por cantidad de material, y por tanto es posible una tubería más larga para aplicaciones más profundas.
Será claro para un experto en la técnica que las características descritas en relación a cualquiera de los modos de realización descritos anteriormente se pueden aplicar de forma intercambiable entre los diferentes modos de realización. Los modos de realización descritos anteriormente son ejemplos para ilustrar varias características de la invención.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de esta memoria descriptiva, las palabras “comprende” y “contiene” y variaciones de ellas significan “que incluye pero no está limitado a”, y no están destinadas a (y no lo hacen) excluir otras proporciones, aditivos, componentes, enteros o etapas.
Claims (15)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Un método de fabricación de un cuerpo de tubería flexible que comprende:proporcionar dos o más filamentos (302) compuestos no unidos como un haz de filamentos no unidos;aplicar un lubricante o una resina o material de matriz a los filamentos compuestos no unidos; caracterizado porque el método además comprende:aplicar un elemento (304) trenzado alrededor del haz de filamentos para por lo tanto formar un haz (310) trenzado que comprende filamentos no unidos; yenvolver de forma helicoidal un haz (310) trenzado alrededor de una capa de cuerpo de tubería flexible; en donde el método además comprende una etapa de curar el haz (310) trenzado para provocar el curado de cada uno de los filamentos no unidos, de tal manera que cada filamento permanece siendo un elemento discreto.
- 2. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1, en donde la etapa de curado comprende curar el haz (310) trenzado después de la etapa de envolver de forma helicoidal el haz (310) trenzado alrededor de una capa de cuerpo de tubería flexible, y/u opcionalmenteen donde los filamentos (302) no unidos comprenden un polímero parcialmente curado, un polímero sin curar, un polímero curado, un metal, una resina próxima, un elastómero, una combinación de los mismos y/u opcionalmenteen donde el método además comprende la etapa de aplicar un material de matriz al haz trenzado.
- 3. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1, en donde la etapa de aplicar un material de matriz al haz (310) trenzado se realiza antes de la etapa de envolver de forma helicoidal el haz (310) trenzado alrededor de una capa de cuerpo de tubería flexible; y además comprende una etapa de aplicar una capa adicional al haz (310) trenzado antes de la etapa de envolver de forma helicoidal el haz (310) trenzado alrededor de una capa de cuerpo de tubería flexible.
- 4. Un método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende:aplicar una capa (350) de separación alrededor de al menos parte del haz de filamentos antes de la etapa de aplicar un elemento (304) trenzado alrededor del haz de filamentos;y/o de forma opcional en donde el método además comprende una etapa de conferir una forma en sección trasversal al haz (310) trenzado utilizando el elemento (304) trenzado; y/u opcionalmente en donde el método además comprende una etapa de calentar el haz (310) trenzado y además comprende una etapa de conferir una forma de sección trasversal al haz (310) trenzado utilizando una presión por contacto después de la etapa de calentamiento.
- 5. Un método como el reivindicado en la reivindicación 4 en donde dicha presión por contacto se aplica utilizando al menos un rodillo o patín en o bien una trayectoria helicoidal alrededor del cuerpo de tubería flexible o axialmente a lo largo del cuerpo de tubería flexible; y/u opcionalmente en donde dicha presión por contacto se aplica utilizando un troquel anular o un collar a través del cual se desplaza el cuerpo de tubería flexible en la dirección axial.
- 6. Un cuerpo de tubería flexible para transportar fluidos desde una ubicación submarina, que comprende: una capa (502) interior; yuna capa armada provista sobre la capa (502) interior, caracterizado porque el cuerpo de tubería flexible es producido de acuerdo con el método como el reivindicado en una de las reivindicaciones 1-5.
- 7. Un cuerpo de tubería flexible como el reivindicado en la reivindicación 6, en donde los dos o más filamentos (302) compuestos comprenden una fibra compuesta unidireccional.
- 8. Un cuerpo de tubería flexible como el reivindicado en las reivindicaciones 6 o 7, en donde los dos o más filamentos (302) compuestos comprenden un material termoendurecible o termoplástico; y opcionalmente en donde los dos o más filamentos (302) compuestos comprenden fuerzas de refuerzo; y opcionalmenteen donde las fibras de refuerzos son fibras de vidrio, fibras de carbono, un polipropileno, un polietileno, un poliéster, una poliamida, un fluoropolímero, un PVDF, una dyneema®, una cinta de polímero, fibras de polímero, una cinta de polímero reforzado, un hilado de polímero, un material termoplástico, un material termoendurecible, una cinta compuesta de fibra de vidrio, un hilado de fibra de aramida, alambres metálicos, cintas o fibras con encapsulación termoplástica, cintas o fibras con una impregnación de matriz termoendurecible, o una combinación de los mismos.
- 9. Un cuerpo de tubería flexible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8 en donde el elemento (304) trenzado comprende una cinta de polímero, fibras de polímero, fibras de vidrio, fibras de carbono, un polipropileno, un polietileno, un poliéster, una poliamida, un fluoropolímero, un PVDF, una dyneema®, una cinta de polímero, fibras de polímero, una cinta de polímero reforzado, un hilado de polímero, un material termoplástico, un510152025material termoendurecible, una cinta compuesta de fibra de vidrio, un hilado de fibra de aramida, alambres metálicos, cintas o fibras con encapsulación termoplástica, cintas o fibras con una impregnación de matriz termoendurecible, cualquiera de las fibras o cintas anteriores combinadas con o recubiertas con PTFE o una combinación de las mismas.
- 10. Un cuerpo de tubería flexible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en donde cada uno de los filamentos (302) compuestos tiene una sección trasversal sustancialmente rectangular o una sección trasversal sustancialmente circular, o una sección transversal sustancialmente en forma de Z, o una sección trasversal sustancialmente en forma de T o una sección trasversal sustancialmente en forma de C o una sección trasversal en X.
- 11. Un cuerpo de tubería flexible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, en donde el o cada haz (310) trenzado está pre-formado en una hélice mediante guías; y opcionalmenteen donde el o cada pre-formado retiene su elipse previo formada antes del curado de la matriz agrupada como resultado de comprender elementos de rigidización; y/u opcionalmenteen donde se utiliza una combinación de formas en la misma capa del cuerpo de tubería.
- 12. Un cuerpo de tubería flexible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, en donde la unión entre los elementos (304) trenzados durante el proceso de curado para los filamentos (302) compuestos se evita mediante el elemento (304) trenzado; y/u opcionalmenteen donde el proceso de curado para los filamentos (302) compuestos se logra o se ayuda mediante el calentamiento directo de elementos dentro del haz de filamentos mediante inducción; y/u opcionalmente en donde el proceso de curado para los filamentos (302) compuesto se logra o se ayuda mediante el uso de infrarrojos o microondas o radiación directa, calentamiento por conducción o por convección.
- 13. Un cuerpo de tubería flexible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 12, en donde el uno o más filamentos (302) compuestos comprenden un lubricante de aceite, una cera o resina sin curar.
- 14. Un cuerpo de tubería flexible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 13, en donde la capa armada se puede obtener mediante el proceso de proporcionar un haz de filamentos adicional, aplicar un elemento (304) trenzado alrededor del haz de filamentos como un haz trenzado adicional, antes de las etapas de envoltura de forma helicoidal el haz (310) trenzado y el haz trenzado adicional y curar los filamentos compuestos.
- 15. Una tubería flexible que comprende un cuerpo de tubería flexible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 13 y uno o más accesorios extremos conectados al mismo.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB1306667.5A GB201306667D0 (en) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | A flexible pipe body and method of manufacture |
GB201306667 | 2013-04-12 | ||
GB201320444 | 2013-11-19 | ||
GBGB1320444.1A GB201320444D0 (en) | 2013-04-12 | 2013-11-19 | A fexible pipe body and method of manufacture |
PCT/GB2014/050515 WO2014167280A1 (en) | 2013-04-12 | 2014-02-21 | A flexible pipe body and method of manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2684777T3 true ES2684777T3 (es) | 2018-10-04 |
Family
ID=48537158
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES14706683.1T Active ES2684777T3 (es) | 2013-04-12 | 2014-02-21 | Un cuerpo de tubería flexible y método de fabricación |
ES14706682.3T Active ES2685599T3 (es) | 2013-04-12 | 2014-02-21 | Un cuerpo de tubería flexible y método de fabricación |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES14706682.3T Active ES2685599T3 (es) | 2013-04-12 | 2014-02-21 | Un cuerpo de tubería flexible y método de fabricación |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10221971B2 (es) |
EP (2) | EP2983901B1 (es) |
CN (2) | CN105163931B (es) |
AU (2) | AU2014252857A1 (es) |
BR (3) | BR112015025922B1 (es) |
DK (2) | DK2983900T3 (es) |
ES (2) | ES2684777T3 (es) |
GB (2) | GB201306667D0 (es) |
MY (2) | MY196088A (es) |
WO (2) | WO2014167279A1 (es) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10203053B2 (en) * | 2014-10-03 | 2019-02-12 | Hose Master Llc | Fluid permeable hose carcass |
JP2017140722A (ja) * | 2016-02-09 | 2017-08-17 | 本田技研工業株式会社 | 軸状複合部材の製造方法 |
GB201616706D0 (en) | 2016-09-30 | 2016-11-16 | Ge Oil & Gas Uk Limited | Thermoplastic composite |
CN106979391B (zh) * | 2017-05-12 | 2022-11-01 | 威海纳川管材有限公司 | 一种非粘结热塑性复合材料柔性管及其制备工艺 |
CN107575661A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-01-12 | 广西金盛科技发展有限公司 | Pe高抗压复合管材 |
GB201805262D0 (en) * | 2018-03-29 | 2018-05-16 | Ge Oil & Gas Uk Ltd | Flexible pipebody and method |
CN109323058A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-02-12 | 宁波欧佩亚海洋工程装备有限公司 | 一种适用于高外压环境的玻璃纤维增强粘结柔性管 |
DE102019115591B4 (de) * | 2019-06-07 | 2020-04-30 | Wolfgang Bachmann | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schraubenwendeln |
US11813806B2 (en) * | 2020-05-29 | 2023-11-14 | Albany Engineered Composites, Inc. | Reinforced structure having continuous fiber reinforced elements and method of making thereof |
CN113914786A (zh) * | 2020-07-07 | 2022-01-11 | 江苏永维海工装备有限公司 | 一种具有防护功能的海洋工程用隔水导管 |
CN112538688A (zh) * | 2020-09-10 | 2021-03-23 | 山东柏远复合材料科技股份有限公司 | 一种热塑性纤维复合丝增强管的制备方法 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3378426A (en) * | 1964-10-05 | 1968-04-16 | Koppers Co Inc | Apparatus for forming continuous helical coils of resin bonded glass fibers |
US3728189A (en) * | 1969-06-06 | 1973-04-17 | Johns Manville | Method and apparatus for fabricating a plurality of filaments into a helix |
JPS488725B1 (es) | 1969-10-08 | 1973-03-17 | ||
FR2185178A5 (es) | 1972-05-19 | 1973-12-28 | Rhone Poulenc Sa | |
FR2709529A1 (fr) | 1983-11-04 | 1995-03-10 | Thomson Csf | Gaine pour tuyaux, notamment pour flûte marine. |
US5343895A (en) | 1993-06-07 | 1994-09-06 | King Michael G | Heat resistive sleeve assembly |
DE4402630C1 (de) * | 1994-01-31 | 1995-08-03 | Lozetex Zwirne Gmbh | Angelschnur |
US5744206A (en) | 1994-04-06 | 1998-04-28 | Vitrica, S.A. De C.V. | Braided sleeving with rib strands |
FR2739674B1 (fr) | 1995-10-04 | 1997-12-05 | Coflexip | Ruban plat notamment pour renforcer des conduites, son procede de fabrication, et conduites renforcees par de tels rubans |
FR2776358B1 (fr) | 1998-03-23 | 2000-05-05 | Coflexip | Armure composite a base de fibres de carbone, pour conduite flexible |
CA2352663C (en) * | 1998-12-21 | 2008-07-29 | Parker-Hannifin Corporation | Collapse-resistant hose construction |
US6491779B1 (en) * | 1999-05-03 | 2002-12-10 | Deepsea Flexibles, Inc. | Method of forming a composite tubular assembly |
US6596121B1 (en) * | 1999-11-04 | 2003-07-22 | Hydril Company | Method of making composite liner for oilfield tubular goods |
WO2001033129A1 (en) | 1999-11-05 | 2001-05-10 | Wellstream, Inc. | Flexible pipe and method of manufacturing same |
US6620475B1 (en) * | 2000-08-10 | 2003-09-16 | Hydril Company | Structure for wound fiber reinforced plastic tubing and method for making |
US7459205B2 (en) | 2003-09-05 | 2008-12-02 | Flexmaster Co. Ltd. | Reinforcing net |
US8567448B2 (en) | 2007-12-26 | 2013-10-29 | Smart Pipe Company, Inc. | Methods and systems for in situ pipe lining |
US7264021B1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-09-04 | Tokai Rubber Industries, Ltd. | High-pressure resistant hose |
GB0712586D0 (en) * | 2007-06-28 | 2007-08-08 | Wellstream Int Ltd | Flexible pipe |
GB201105067D0 (en) * | 2011-03-25 | 2011-05-11 | Wellstream Int Ltd | Flexible pipe body and method of producing same |
-
2013
- 2013-04-12 GB GBGB1306667.5A patent/GB201306667D0/en not_active Ceased
- 2013-11-19 GB GBGB1320444.1A patent/GB201320444D0/en not_active Ceased
-
2014
- 2014-02-21 EP EP14706683.1A patent/EP2983901B1/en active Active
- 2014-02-21 US US14/783,964 patent/US10221971B2/en active Active
- 2014-02-21 CN CN201480021059.7A patent/CN105163931B/zh active Active
- 2014-02-21 ES ES14706683.1T patent/ES2684777T3/es active Active
- 2014-02-21 BR BR112015025922-7A patent/BR112015025922B1/pt active IP Right Grant
- 2014-02-21 BR BR112015025809-3A patent/BR112015025809B1/pt active IP Right Grant
- 2014-02-21 AU AU2014252857A patent/AU2014252857A1/en not_active Abandoned
- 2014-02-21 MY MYPI2015002510A patent/MY196088A/en unknown
- 2014-02-21 BR BR112015025903A patent/BR112015025903A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2014-02-21 DK DK14706682.3T patent/DK2983900T3/en active
- 2014-02-21 DK DK14706683.1T patent/DK2983901T3/en active
- 2014-02-21 WO PCT/GB2014/050514 patent/WO2014167279A1/en active Application Filing
- 2014-02-21 EP EP14706682.3A patent/EP2983900B1/en active Active
- 2014-02-21 MY MYPI2015002517A patent/MY178205A/en unknown
- 2014-02-21 CN CN201480021052.5A patent/CN105142883B/zh active Active
- 2014-02-21 AU AU2014252858A patent/AU2014252858A1/en not_active Abandoned
- 2014-02-21 WO PCT/GB2014/050515 patent/WO2014167280A1/en active Application Filing
- 2014-02-21 ES ES14706682.3T patent/ES2685599T3/es active Active
- 2014-02-21 US US14/783,986 patent/US10001229B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR112015025809B1 (pt) | 2020-12-01 |
BR112015025809A2 (pt) | 2017-07-25 |
EP2983901B1 (en) | 2018-07-18 |
EP2983901A1 (en) | 2016-02-17 |
EP2983900A1 (en) | 2016-02-17 |
GB201320444D0 (en) | 2014-01-01 |
BR112015025922B1 (pt) | 2020-12-08 |
BR112015025903A2 (pt) | 2018-02-06 |
US10221971B2 (en) | 2019-03-05 |
CN105163931A (zh) | 2015-12-16 |
WO2014167279A1 (en) | 2014-10-16 |
US10001229B2 (en) | 2018-06-19 |
BR112015025922A2 (pt) | 2017-07-25 |
DK2983900T3 (en) | 2018-09-10 |
CN105163931B (zh) | 2018-05-15 |
WO2014167280A1 (en) | 2014-10-16 |
ES2685599T3 (es) | 2018-10-10 |
CN105142883B (zh) | 2019-03-22 |
AU2014252857A1 (en) | 2015-10-15 |
GB201306667D0 (en) | 2013-05-29 |
MY178205A (en) | 2020-10-06 |
US20160047499A1 (en) | 2016-02-18 |
EP2983900B1 (en) | 2018-08-01 |
AU2014252858A1 (en) | 2015-10-15 |
DK2983901T3 (en) | 2018-09-03 |
CN105142883A (zh) | 2015-12-09 |
US20160069484A1 (en) | 2016-03-10 |
MY196088A (en) | 2023-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2684777T3 (es) | Un cuerpo de tubería flexible y método de fabricación | |
ES2638080T3 (es) | Método para producir un cuerpo de tubo flexible y cuerpo de tubo flexible producido de este modo | |
ES2536899T3 (es) | Tubería flexible | |
US10935168B2 (en) | Spoolable reinforced thermoplastic pipe for subsea and buried applications | |
CA2755289C (en) | Metal cord reinforced flexible pipe | |
US8082954B2 (en) | Flexible pipe with a permeable outer sheath and a method of its manufacturing | |
US20120234578A1 (en) | Vulcanised power umbilical | |
US10619767B2 (en) | Tubular pipe with a composite holding strip | |
WO2000070256A1 (en) | A flexible lightweight composite pipe for high pressure oil and gas applications | |
US10479033B2 (en) | Windable body, apparatus and method for its production | |
ES2446848B1 (es) | Conducción tubular flexible y procedimiento de fabricación |