FI87268B - Isolerings- och tyngdhoelje foer undervattensroerledningar och foerfarande foer dess framstaellning. - Google Patents

Description

! 87268

Vedenalaisten putkijohtojen eriste ja painopäällyste ja menetelmä sen valmistamiseksi Tämä hakemus koskee vaippaa, joka muodostaa yhdis-5 tetyn eristeen ja painopäällysteen vedenalaisia putkijohtoja varten, ja menetelmää sen valmistamiseksi.

Yleisimmin käytetty vedenalaisten putkijohtojen päällyste on tähän asti ollut teräsbetoni. Betoniin syntyy usein halkeamia tai vaurioita, jotka voivat johtaa 10 siihen, että osia betonipäällysteestä putoaa pois, sekä putkien asennuksen aikana että myöhemmin. Betoni on jäykkää, ja lisäksi sillä on heikot eristysominaisuudet. Betonin jäykkyys tekee mahdottomaksi jatkuvien putkijohtojen kelalta asennuksen.

15 Vedenalaisilla putkijohdoilla käytetään painopääl- lystettä sekä putkien suojaamiseksi että niiden pitämiseksi paikallaan meren pohjalla. Se, että päällysteillä on samanaikaisesti eristävä vaikutus, on tärkeää hydraattien ja vahan muodostumisen sekä kerrostumisen estämiseksi put-20 kissa, joissa kuljetetaan hiilivetyjä. Siksi esitetään vaatimuksia putkijohdossa sallittavan alimman lämpötilan suhteen. Tämä lämpötila kohoaa esiintymien syvyyden mukana. Tulevaisuudessa kehitys johtaa tuottamiseen suurista syvyyksistä. Tämä sulkee siten pois perinteellisten mate-25 riaalien valinnan.

GB-patenttijulkaisun 1 573 814 perusteella on tunnettua päällystää putkijohtoja elastisesta materiaalista, esimerkiksi kumista, joka sisältää haluttaessa rautajauhetta ja malmia, valmistetulla painopäällysteellä. Kumi on 30 kallis materiaali, ja lisäksi sillä on heikot eristysominaisuudet.

Myös DE-hakemusjulkaisun 2 544 194 mukaisesti ehdotetaan kumia perusmateriaaliksi putken päällysteelle, jossa painomateriaali on kumiin sisällytettyjen terätankojen 35 muodossa. Tällä painopäällysteellä on vastaavasti samat heikkoudet kuin GB-patenttijulkaisun mukaisella.

2 87268 NO-patenttijulkaisussa 150 771 kuvataan painopääl-lysteellä varustettua putkijohtoa, jossa päällyste on komposiittimateriaalin muodossa, jossa on rakeistettua raskasmetallista lmia valettuna kestomuovimatriksiin ja joka on 5 ympäröity esimerkiksi silloitetusta polyeteenistä valmistetulla suojavaipalla. Painomateriaali edustaa pääosaa, noin 85 - 95 p%, komposiittimateriaalista. Ulomman vaipan sisäpinnalle on muodostettu toisistaan irti olevia, säteen suuntaisesti sisäänpäin suuntautuvia kyhmyjä tai ulokkei-10 ta, jotka saavat aikaan ulomman vaipan asettumisen teräs-putkelle sillä tavalla, että näiden välinen säteen suuntainen etäisyys on säädetty komposiittikerroksen halutun paksuuden mukaan. Ulokkeet ankkuroivat ulomman muoviputken komposiittikerrokseen, joka samanaikaisesti tarttuu teräs-15 putken pintaan sillä tavalla, että teräsputken ja koko vaipan liikkuminen toistensa suhteen käytännöllisesti katsoen suljetaan pois. Painopäällysteellä varustettu putki valmistetaan asentamalla ulompi putki teräsputkelle siten, että ulokkeet tulevat kosketukseen teräsputken pinnan 20 kanssa, minkä jälkeen muoviputken ja teräsputken välinen rengasmainen tila ruiskutetaan täyteen komposiittimassaa. Tämä johtaa vaikeasti valmistettavaan putkeen ja erillisten palojen tuotantoon. Täyteaineen osuuden ollessa edellä mainittu (85 - 95 %) on tuote hyvin jäykkää ja sopimaton 25 kela-asennukseen.

Eräs toinen käytetty eristetyyppi koostuu kumi- ja PVC-vaahtokerroksista. PVC laitetaan putken päälle ennalta muotoiltujen kappaleiden tai kääreen muodossa, minkä jälkeen levitetään kumikääreet. Kumipäällyste täytyy lopuksi 30 vulkanoida, ennen kuin putkia voidaan käyttää. Tällä menetelmällä saadaan hyvälaatuisia putkia, mutta ne ovat kalliita valmistaa. Putkilla on myös vähemmän käyttösovellutuksia PVC-vaahdon lämmönkeston takia (noin 50 - 80 °C).

Tämän keksinnön päämääränä on saada aikaan päällys-35 te, joka antaa putkijohdoille sekä hyvän eristyksen että painoa ja joka on samalla helppo levittää.

Il 3 87268

Eräänä toisena päämääränä on kehittää päällyste, joka soveltuu myös jatkuvaan levitykseen ja antaa siten mahdollisuuden valmistaa yhdistetyllä eriste- ja paino-materiaalilla varustettuja jatkuvia putkia. Tämä mahdol-5 listaa kela-asennuksen, joka säästää sekä aikaa että rahaa. Tämä mahdollistaa myös laaduntarkkailun tekemisen maalla, ja hitsaaminen ja liitosten tutkimisen asennuksen yhteydessä käy tarpeettomaksi.

Tämän keksinnön eräänä päämääränä on saada aikaan 10 eriste- ja painopäällyste, jolla on mahdollisesti sellainen muoto, joka mahdollistaa useiden putkijohtojen keräämisen yhteen vaippaan.

Keksinnön nämä ja muut päämäärät saavutetaan jäljempänä kuvattavalla välineellä ja menetelmällä, ja liit-15 teenä olevissa patenttivaatimuksissa annetaan keksinnön tunnusmerkilliset piirteet ja määritellään se.

Tämän keksinnön eräs tärkeä piirre on se, että eriste- ja painopäällyste suulakepuristetaan putkijohdolle. Siten putkijohdot voidaan päällystää nopealla ja jär-20 kevällä tavalla. Tähän tarkoitukseen ovat soveltuvia kes-tomuovit, ja on havaittu, että polyvinyylikloridi (PVC) ja polypropeeni (PP) ovat erityisen käyttökelpoisia. Sekä PVC että PP voidaan vaahdottaa haluttuun asteeseen. Kun päällysteet suulakepuristetaan, voidaan myös painomateriaali 25 lisätä muoviin ennen päällystystä. Johtamalla putkijohto useaan kertaan suulakepuristimen läpi voidaan muodostaa kerroksittainen päällyste, jossa on tiivistä ja/ tai vaahdotettua muovia ja johon on haluttaessa sisällytetty painomateriaalia.

30 Keksinnön muita piirteitä kuvataan yksityiskohtai semmin jäljempänä, ja niitä esitetään myös piirroksissa, kuvioissa IA ja B.

Kuvio IA esittää vaippaa, jossa on yhdistetty eriste- ja painopäällyste, ja kuvio IB esittää kerroksittain 35 5 muodostettua vaippaa.

Jotta voitaisiin käyttää putkien kela-asennusta 4 87268 vaaditaan putkelta/päällysteeltä 3-%:ista venymää. Tätä vaatimusta eivät pysty täyttämään monet jäykät, kevyet vaahdot, joita nykyisin käytetään putkien eristämiseen. Jos eristemateriaali joutuu suoraan alttiiksi merivedel-5 le, lämmönjohtokyky ja vedenimemiskyky ovat eristemateriaalin valintaan vaikuttavia perusseikkoja. Lämmönjohtavuuden tulee olla pienempi kuin 0,2 W/m°K. Suurempaa veden imemiskykyä kuin 5 % 3 vrk:n vaikutusaikänä ja 10 % pidemmän ajan kuluessa ei hyväksytä. Muovimateriaalien 10 korkeat vaahdotusasteet voivat myös aiheuttaa ongelmia veden imemisen suhteen.

On myös tärkeää tarkastella mekaanisia ominaisuuksia, kun otetaan huomioon asennuksen yhteydessä esiintyvä rasitus ja käyttötilanteessa oleva putki. Yli 5 %:n mit-15 tamuutoksia ei voida hyväksyä. Lisäksi materiaalilta vaaditaan kestävyyttä valon, lämmön, vanhenemisen jne. suhteen.

On havaittu, että jotkut kestomuovit täyttävät nämä vaatimukset, ja erityisen hyvin soveltuva on polypro-20 peeni (PP). Myös polyvinyylikloridia (PVC) voidaan käyttää. Kun lisäksi on ollut mahdollista levittää muovia jatkuvalla suulakepuristuksella myös putkille, joiden koko on 4 - 10" (10,2 - 25,4 cm), saadaan tuote, joka on helppo ja halpa valmistaa.

25 Kestomuoveja voidaan käyttää tiiviinä tai vaahdo tettuina painomateriaalin kera tai ilman sitä. Painomateriaalina voidaan käyttää niukkaliukoisia mineraaleja, joiden tiheys on suuri, esimerkiksi bariumsulfaattia. Tämä lisätään muovimassaan ennen suulakepuristusta. Muovi voi-30 daan vaahdottaa käyttämällä kemiallista vaahdotusainetta; stabiilia vaahtoa voidaan saada myös lisäämällä muovisu-latteeseen pieniä muovi- tai lasipalloja.

Polypropeeni on epähygroskooppista, ja se on helppo vaahdottaa haluttuun tiheyteen. Polypropeenivaahto on 35 riittävän jäykkää käytettäväksi yli 100 m:n syvyyksissä, ja se on termisesti ja raittastabiilia suunnilleen lämpöti- 5 87268 laan 140 °C asti. Tiivis polypropeeni on itsessään hyvä eriste, ja sen lämmön johtavuus on 0,2 W/m°K. PVC on parempi eriste, ja sen lämmönjohtavuus on 0,15 W/m°K. PVC on noin 50 % raskaampaa kuin PP, ja sen tiheys on 1,49 g/cm3.

5 PVC on kuitenkin lämpöstabiilia vain lämpötilaan noin 80 °C asti, ja sitä käytetään edullisesti tiiviissä muodossa.

Kuvio IA esittää putkijohtoa, joka on varustettu yhdistetyllä eriste- ja painovaipalla 3. Teräsputki hiek-10 kapuhalletaan/puhdistetaan ensin ennen ohuen korroosiolta suojaavan/1ilmakerroksen 2 levittämistä. Tämän tyyppisten putkijohtojen ollessa kyseessä on tarttuminen teräsputkeen erityisen tärkeää. On käytetty epoksikäsiteltyjä ja Admer Q B 540 (Mitsui) -liimakerroksella varustettuja te-15 räsputkia. PP-vaahdon suulakepuristuksen yhteydessä käytettiin PP-laatua, jolla oli korkea sulaindeksi, Hostalen PPR 1042:a (Hoechst) ja vaahdotusaineena 1 osa Genitronia (50 %) (Shearing). Tämän tarkoituksena on saada aikaan vaahdotusainetta kuumennettaessa vapautuvan kaasun mahdol-20 lisimman hyvä liukeneminen sulatteeseen. Tällä tavalla saadaan rakenteeltaan yhtenäistä ja pienisoluista vaahtoa. Eräs vaihtoehto vaahdotusaineen sisällyttäminen raaka-aineeseen muovin valmistajan toimesta.

Putkijohto kuumennetaan suunnilleen lämpötilaan 25 100 °C ennen päällystystä. Päällyste levitetään jatkuvalla suulakepuristuksella käyttämällä tavanomaista laitteistoa. Täyttösuppilossa käytetään vähintään lämpötilaa 160 °C, ja se kohoaa 230 - 240 °C:seen suulakepuristimessa. Paine oli noin 100 baria. 6":n (15,3 cm) putkijohdon ollessa kysees-30 sä PP-kerroksen paksuus oli noin 2" (noin 5 cm). Tarttuminen teräkseen oli hyvä. PP vaahdotetaan käytännössä korkeintaan vaahdotusasteeseen 50 %. Vaahdotusasteen ollessa korkeampi voi esiintyä vedenimeytymisvaara, ellei vaahdot-tuminen ole yhtenäistä.

35 Päällysteellä varustetut putket jäähdytetään sekä sisä- että ulkopuolelta kylmällä vedellä päällystyksen 6 87268 jälkeen. Tämä on tärkeää päällysteen painumisen/soikeaksi muuttumisen estämiseksi. Muovimassaan voidaan mahdollisesti lisätä oikeaa materiaalia ennen suulakepuristusta.

Kuvio IB esittää kerroksista muodostettua vaippaa, 5 jolloin 1 on teräsputki ja 2 on korroosionsuoja-aine/liima. Numerolla 3 merkitään kerrosta, jossa on mineraaleja täyteaineena, ja 4 on tiivis tai vaahdotettu kestorauovi-kerros; useista kerroksista koostuva vaippa tekee välttämättömäksi putken johtamisen useaan kertaan suulakepuris-10 timen läpi. Tämän putkirakenteen etuna on se, että ominaisuudet voidaan suunnitella vastaamaan käyttötarkoitusta.

Levittämällä vaippa suulakepuristuksella on mahdollista tuottaa jatkuvia putkia, mutta sen suhteen, miten lyhyitä putkijohtoja voidaan valmistaa, ei ole olemassa 15 rajoituksia.

Vaaditaan, että putken (tähän kuuluvat öljy, kaasu, teräsputki, eriste jne.) painolasti/tiheys on suuruusluokkaa 1100 - 1200 kg/m3. Vaipan paksuus ja muovin vaahdotus-aste sekä myös painomateriaalisisältö riippuvat siksi put-20 ken läpimitasta ja pituudesta. Tavallisten öljylle käytettävien putkijohtojen ollessa kyseessä putki/eristepääl- lyste on yleensä tarpeeksi painava, niin ettei painomateriaalin lisäys ole välttämätöntä.

6,2 km:n pituiselle vedenalaiselle öljyputkelle, 25 jonka läpimitta on noin 15 cm, pätevät seuraavat ehdot: Jotta lämpötila saataisiin pidetyksi hydraatinmuodostus-lämpötilan yläpuolella 6 tuntia putkijohdon sulkemisen jälkeen, tulee lämmönsiirtokertoimen olla suunnilleen 3 W/m2°K. Tähän voidaan päästä 6 cm:llä eristemateriaalia, 30 jonka lämmönjohtavuus on 0,15 w/m°K ja joka voi olla 40%risesti vaahdotettua polypropeenia.

Tämän keksinnön avulla saavutetaan yhdistetty pai-nopäällyste ja eristekerros, joka on helppo levittää. Suulakepuristamalla kestomuoveja teräsputkella voidaan 35 haluttaessa päällystää jatkuvia putkia. Tämä tekee kela-asennuksen mahdolliseksi. Kerros soveltuu kuitenkin myös

II

7 87268 lyhyehköille ja läpimitaltaan suurehkoille putkille. Suu-lakepuristamalla päällyste voidaan se muodostaa kerroksista, jotka koostuvat vuorotellen vaahdotetusta tai tiiviistä muovista tai täyteainetta sisältävästä muovista, 5 niin että saadaan aikaan haluttu paksuus, eristyskyky ja paino. Päällyste voidaan siten suunnitella varta vasten sopivaksi kuhunkin tarpeeseen.

On myös mahdollista valmistaa profiililtaan erilaisia vaippoja sillä tavalla, että voidaan täyttää mahdolli-10 nen toivomus kolmikulmaisesta profiilista stabiilisuuden parantamiseksi meren pohjalla. Tämä antaa mahdollisuuden yhdistelmäratkaisuihin, joissa vaippaan voidaan koota useita putkijohtoja tai joissa esimerkiksi sähkösignaali-kaapeleita tai sähkövoimakaapeleita voidaan sisällyttää 15 putken vaippaan.

Claims (9)

1. Päällystetty teräsputki, joka soveltuu hiilivetyjen kuljettamista varten, erityisesti käytettäväksi ve- 5 den alla, tunnettu siitä, että putki käsittää vaahdotettua ja/tai tiivistä polypropeenia tai polyvinyy-likloridia olevan eristepäällysteen (3, 4), joka on täydellisessä pintakosketuksessa teräksestä valmistetun putken (1) kanssa, joka teräsputki mahdollisesti käsittää 10 korroosiosuojana/tartuntakerroksena pinnoitteen (2).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystetty teräsputki, tunnettu siitä, että eristepäällyste on levitetty suulakepuristamalla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen päällystet-15 ty teräsputki, tunnettu siitä, että muoviin on sisällytetty suhteellisen suuren tiheyden omaavaa materiaalia päällystetyn teräsputken pitämiseksi paikallaan meren pohjalla.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen päällystetty te- 20 räsputki, tunnettu siitä, että painomateriaalina on suuritiheyksinen mineraali.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen päällystetty teräsputki, tunnettu siitä, että eristepäällyste (3, 4) käsittää vuorottelevat muovikerrok- 25 set, jolloin muoviin on/ei ole sisällytetty painomateriaalia.

6. Förfarande för framställning av undervattensrör- 25 ledningar, kännetecknat därav, att isoleringsöverdraget (3, 4) av skummat och/eller kompakt polypropen eller polyvinylklorid extruderas ovanpä röret (1).

6. Menetelmä vedenalaisten putkijohtojen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että vaahdotettua ja/tai tiivistä polypropeenia tai polyvinyylikloridia oleva eris- 30 tepäällyste (3, 4) suulakepuristetaan putken (1) päälle.

7. Förfarande enligt patentkravet 6, kännetecknat därav, att överdraget innehäller ett mate- 30 rial med relativt hög densitet.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällysteeseen sisällytetään suhteellisen suuren tiheyden omaavaa materiaalia.

8. Förfarande enligt patentkravet 6 eller 7, kännetecknat därav, att ovanpä rören extruderas alternerande skikt av skummad och/eller kompakt termo-plast med/utan tyngdmaterial i termoplasten. 35 87268

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että putkien päälle suulakepuris- il 9 8726B tetaan vuorottelevat kerrokset vaahdotettua ja/tai tiivistä kestomuovia olevat kerrokset, jolloin kestomuoviin on/ ei ole sisällytetty painomateriaalia.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen menetel-5 mä, tunnettu siitä, että kestomuovi vaahdotetaan kemiallisten vaahdotusaineiden avulla. 87268 1. Överdraget stälrör, som lämpar sig för transport av kolväten, speciellt för undervattensbruk, k ä n n e -5 tecknat därav, att röret omfattar ett isolerings-överdrag (3, 4) av skununat och/eller kompakt polypropen eller polyvinylklorid, vilket är i fullständig ytkontakt med ett stälröret (1) som eventuellt omf attar ett över-drag (2) som korrosionsskydd/vidhäftningsskikt. 10 2. Överdraget stälrör enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att isoleringsöverdraget anbringats genom extrusion. 3. Överdraget stälrör enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat därav, att plasten innehäller 15 ett material med relativt hög densitet för att hälla det överdragna stälröret pä plats pä havsbottnen. 4. Överdraget stälrör enligt patentkravet 3, kännetecknat därav, att tyngdmaterialet är ett mineral med hög densitet. 20 5. Överdraget stälrör enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat därav, att isoleringsöverdraget (3, 4) omfattar alternerande plastskikt med/utan tyngdmaterial i plasten.

8 87268

9. Förfarande enligt nägot av patentkraven 6-8, kännetecknat därav, att termoplasten skummas medelst kemiska skuimedel.