ITTO941059A1

ITTO941059A1 - DEVICE FOR THE QUICK JOINT OF STEEL PIPES OF LARGE DIAMETER, PARTICULARLY OLE PIPELINES AND SUBMARINE GAS PIPES.

Info

Publication number: ITTO941059A1
Application number: IT94TO001059A
Authority: IT
Inventors: Claudio Dolza
Original assignee: Goriziane Spa
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-06-22
Also published as: ITTO941059A0; IT1267356B1

Abstract

Il dispositivo comprende una coppia di organi di tenuta e ritegno a profilo esterno troncoconico comprimibili radialmente e calzabili sull'estremità di uno (T1) dei tubi da giuntare, l'uno giustapposto all'altro in corrispondenza delle rispettive sezioni maggiori (SM-SM'); una coppia di collari cuneiformi (15-15'), calzabili sui rispettivi organi di tenuta e ritegno (11-11') ed eventi ciascuno una superficie conica interna (SCI-SCI') atta a cooperare in impegno di contatto forzato con la superficie conica esterna (SEE-SEE') del corrispondente organo di tenuta e ritegno ed una superficie conica esterna (SCE-SCE') atto ad impegnare la corrispondente superficie conica interna (SAI-SAI') di un anello (16) di reazione; una coppia di anelli torici deformabili e cavi (19-19'), agenti assialmente sui collari cuneiformi (15-15') e reagenti su corrispondenti battute (17-17') dell'anello di reazione (16), i quali, per effetto della pressione di un fluido idraulico alimentato nella loro cavità, forzano assialmente i collari cuneiformi tra il rispettivo organo di tenuta e ritegno (11-11') e l'anello di reazione (16) fino al blocco irreversibile del giunto.(fig. 1).The device comprises a pair of truncated-cone external sealing and retaining members that can be compressed radially and can be fitted on the end of one (T1) of the pipes to be joined, one juxtaposed to the other in correspondence with the respective larger sections (SM-SM ' ); a pair of wedge-shaped collars (15-15 '), which can be fitted on the respective sealing and retaining members (11-11') and each one has an internal conical surface (SCI-SCI ') suitable for cooperating in a forced contact with the surface external conical (SEE-SEE ') of the corresponding sealing and retaining member and an external conical surface (SCE-SCE') suitable for engaging the corresponding internal conical surface (SAI-SAI ') of a reaction ring (16); a pair of deformable and hollow toric rings (19-19 '), acting axially on the wedge-shaped collars (15-15') and reactants on corresponding stops (17-17 ') of the reaction ring (16), which, for effect of the pressure of a hydraulic fluid fed into their cavity, axially force the wedge-shaped collars between the respective sealing and retaining member (11-11 ') and the reaction ring (16) until the irreversible block of the joint. (fig. 1).

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo: Description of the Industrial Invention entitled:

"Dispositivo di giunzione rapida di tubazioni di acciaio di grande diametro, particolarmente oleodotti e gasdotti sottomarini" "Quick joining device for large diameter steel pipes, particularly oil and undersea pipelines"

La presente invenzione concerne un dispositivo di giunzione rapida di tubazioni di acciaio di grande diametro, per esempio compreso tra 200 e 1500 millimetri, particolarmente adatto alla giunzione e/o riparazione di tratte sottomarine di oleodotti, gasdotti e simili o di tubazioni di servizio affondate, associate ai sistemi di perforazione. The present invention relates to a rapid joining device for large diameter steel pipes, for example between 200 and 1500 millimeters, particularly suitable for joining and / or repairing subsea sections of oil pipelines, gas pipelines and the like or sunken service pipes, associated with drilling systems.

Come è noto le tubazioni di acciaio di grande diametro per oleodotti, gasdotti e simili, note con la denominazione anglosassone "pipeline", sono costituite da spezzoni di tubi giuntati di testa generalmente a mezzo di saldatura a passate multiple, debitamente radiografata oppure, ma meno frequentemente, a mezzo di giunzioni a flange reciprocamente imbullonate, preventivamente saldate alle testate degli spezzoni di tubo. As is known, large diameter steel pipes for oil pipelines, gas pipelines and the like, known by the Anglo-Saxon name "pipeline", consist of lengths of butt-jointed pipes generally by means of multiple-pass welding, duly radiographed or, but not frequently, by means of mutually bolted flanged joints, previously welded to the heads of the pipe sections.

Questi sistemi di giunzione noti e di impiego pressoché standardizzato nella fabbricazione e posa di tratte di pipeline in superficie, oltre a richiedere attrezzature sofisticato soggette al controllo di personale specializzato, richiedono un adeguato trattamento delle porzioni terminali degli spezzoni di tubo da giuntare. In particolare nel caso di giunzione per saldatura, sulle testate di ciascuno spezzone deve essere formato un bisella destinato ad accogliere i cordoni di saldatura delle successive passate e nel caso di giunzione a flange è necessario procedere alla preventiva saldatura delle stesse alle estremità dello spezzone di tubo, operazioni, entrambe, di regola eseguite in loco. These known joining systems and almost standardized use in the manufacture and laying of pipeline sections on the surface, in addition to requiring sophisticated equipment subject to the control of specialized personnel, require adequate treatment of the end portions of the pipe sections to be joined. In particular, in the case of joint by welding, a bevel must be formed on the heads of each piece to accommodate the welding seams of the subsequent passes and in the case of jointing with flanges it is necessary to proceed with the prior welding of the same at the ends of the piece of pipe. , both of which are usually carried out on site.

Inoltre, nel caso di interventi di riparazione con taglio, asportazione e sostituzione di uno o più tratti di tubazione danneggiata, le porzioni terminali dei tronchi di tubazione riinasti in loco devono anche essere trattate superficialmente mediante preventiva rimozione della guaina di protezione superficiale e successiva pulitura e abrasivizzazione del mantello del tubo al fine di consentire la corretta esecuzione delle saldature. I sistemi di giunzione suddetti, validamente utilizzati in superficie, non possono per contro essere impiegati nelle tratte sottomarine dei pipeline suddetti specialmente se posate a grande profondità ed anche nel campo della perforazione, per la giunzione di tubazioni affondate, per esempio tubazioni per servizi ausiliari, quali la movimentazione dei fanghi e simili. Furthermore, in the case of repairs with cutting, removal and replacement of one or more sections of damaged piping, the terminal portions of the pipe sections re-broken on site must also be treated superficially by removing the surface protection sheath and subsequent cleaning and abrasive coating of the pipe in order to allow the correct execution of the welds. The aforementioned joining systems, validly used on the surface, cannot on the other hand be used in the subsea sections of the aforementioned pipelines, especially if laid at great depths and also in the field of drilling, for joining sunken pipes, for example pipes for auxiliary services, such as sludge handling and the like.

In questi casi, infatti, è necessario ricorrere a sistemi robotizzati telecomandati dalla superficie i quali non sono assolutamente in grado di eseguire, in modo economicamente accettabile, le necessarie lavorazioni di preparazione delle testate dei tubi e nel caso di sostituzione di tratti di tubazione danneggiata, il necessarto trattamento superficiale dei tronchi di tubazione rimasti in loco. Di norma, data l'estrema difficoltà dell'ambiente di lavoro, ai sistemi robotizzati suddetti possono essere affidati i soli compiti di taglio e rimozione di tratti di tubazione danneggiati nonché l'asportazione parziale della guaina di protezione della tubazione con esclusione di ogni altra lavorazione meccanica più precisa quale tornitura, filettatura e simili. In these cases, in fact, it is necessary to resort to remote-controlled robotic systems from the surface which are absolutely unable to carry out, in an economically acceptable way, the necessary preparation operations of the pipe heads and in the case of replacement of damaged pipe sections, the necessary surface treatment of the pipe sections left on site. As a rule, given the extreme difficulty of the working environment, the aforementioned robotic systems can only be entrusted with the tasks of cutting and removing damaged sections of pipeline as well as the partial removal of the protective sheath of the pipeline with the exclusion of any other processing. more precise mechanics such as turning, threading and the like.

La presente invenzione è essenzialmente diretta a realizzare un dispositivo di giunzione rapida di tubazioni di grande diametro, specialmente a scopo di riparazione, che possa essere economicamente manipolato ed applicato a tratte di tubazione sommerse o affondate, dai sistemi robotizzati telecomandati come specificato . The present invention is essentially aimed at realizing a quick joining device for large diameter pipes, especially for repair purposes, which can be economically manipulated and applied to submerged or sunken pipe sections, by remote controlled robotic systems as specified.

Nell'ambito di questa finalità generale la presente invenzione ha i seguenti importanti scopi particolari: Within the scope of this general purpose, the present invention has the following important particular purposes:

- realizzare un dispositivo di giunzione la cui applicaziojie prescinda sostanzialmente dalle condizioni superficiali della tubazione richiedendo, di massima, per la sua applicazione la sola asportaziono della guaina esterna di protezione ed eventualmente la semplice spazzolatura del tratto terminale di tubazione, - making a joint device whose application is substantially independent of the surface conditions of the pipeline requiring, in principle, for its application only the removal of the external protective sheath and possibly the simple brushing of the terminal section of the pipeline,

- realizzare un dispositivo di giunzione sostanzialmente insensibile a disallineamenti anche relativamente pronunciati, tra i tronchi di tubazione da congiungere, - making a junction device substantially insensitive to even relatively pronounced misalignments between the pipe sections to be joined,

- realizzare un dispositivo di giunzione che non alteri, in particolare non riduca, il diametro interno della tubazione - make a junction device that does not alter, in particular does not reduce, the internal diameter of the pipeline

- realizzare un dispositivo di giunzione che assicuri la tenuta perfetta del fluido convogliato dalla tubazione ed una resistenza a sollecitazioni assiali di trazione e compressione sostanzialmente pari a quella della tubazione di linea. - making a junction device that ensures perfect sealing of the fluid conveyed by the pipe and a resistance to axial traction and compression stresses substantially equal to that of the line pipe.

Secondo l'invenzione si conseguono i suddetti ed altri importanti scopi con un dispositivo di giunzione avente le caratteristiche specifiche di cui alle rivendicazioni che seguono. According to the invention, the above and other important objects are achieved with a joining device having the specific characteristics of the following claims.

Sostanzialmente, il dispositivo di giunzione secondo l'invenzione si avvale dei seguenti componenti di base recìprocamente cooperanti: Basically, the joining device according to the invention makes use of the following mutually cooperating basic components:

- una coppia di organi di tenuta e ritegno comprimibili radialmente, costituiti da eliche coniche con spire di acciaio a sezione trapezia, calzabili sull'estremità di uno dei tubi da giuntare -direttamente o con l'interposizione di materiale di tenuta - l'una giustapposto all'altra in corrispondenza delle rispettive sezioni maggiori, - a pair of radially compressible sealing and retaining members, consisting of conical helices with trapezoidal section steel coils, which can be fitted on the end of one of the pipes to be joined - directly or with the interposition of sealing material - one juxtaposed to the other in correspondence of the respective major sections,

- una coppia di collari cuneiformi di bloccaggio calzabili, con possibilità di spostamento assiale, sulle rispettive eliche coniche ed aventi una superficie conica interna atta a cooperare in impegno di contatto forzato con la superficie esterna della corrispondente elica ed una superficie conica esterna atta ad impegnare la corrispondente superficie conica interna di un anello di reazione, - a pair of wedge-shaped locking collars which can be worn, with the possibility of axial displacement, on the respective conical helices and having an internal conical surface able to cooperate in forced contact engagement with the external surface of the corresponding helix and an external conical surface able to engage the corresponding internal conical surface of a reaction ring,

- una coppia di anelli torici deformabili e cavi, agenti assialmente sui collari cuneiformi e reagenti su corrispondenti battute dell'anello di reazione, i quelli, per effetto della pressione di un fluido idraulico alimentato nella loro cavità, forzano assialmente i collari cuneiformi tra la rispettiva elica e l'anello di reazione fino al blocco irreversibile del giunto, - a pair of deformable and hollow O-rings, acting axially on the wedge-shaped collars and reacting on corresponding stops of the reaction ring, which, due to the pressure of a hydraulic fluid fed into their cavity, axially force the wedge-shaped collars between the respective propeller and the reaction ring up to the irreversible blockage of the joint,

- un corpo esterno di giunto che fascia l anello di reazione e si collega, con l'interposizione dì un raccordo a tazza saldato, all'estremità dell'altro tubo da giuntare. - an external joint body that wraps the reaction ring and connects, with the interposition of a welded cup fitting, to the end of the other pipe to be joined.

Le eliche coniche a spire trapezoidali hanno la funzione di collegamento tra tubo e giunto. Esse presentano, nella loro configurazione di riposo, un diametro interno sostanzialmente maggiore del diametro esterno del tubo in modo da poter essere facilmente calzate sull'estremità del tubo stesso. I collari di bloccaggio hanno il compito inizialmente di recuperare il lasco tra le spire delle eliche ed il tubo deformando radialmente le eliche stesse e successivamente di forzare dette spire contro il tubo stesso fino ad inciderne la superficie a scopo di tenuta. The conical helices with trapezoidal coils have the function of connection between the pipe and the joint. In their rest configuration, they have an internal diameter substantially greater than the external diameter of the tube so that they can be easily fitted onto the end of the tube itself. The locking collars initially have the task of recovering the slack between the coils of the propellers and the tube by radially deforming the propellers themselves and subsequently of forcing said coils against the tube itself until they affect its surface for sealing purposes.

A questo scopo le spire delle eliche sono vantaggiosamente dotate di bordi salienti rivolti verso la superficie del tubo. In questo modo viene garantito un solido ancoraggio assiale in grado di reggere sia la pressione di esercizio del pipeline, sia gli sforzi assiali indotti da cause esterne. Agli effetti della tenuta idraulica del giunto è anche vantaggioso se tra le spire delle eliche è interposto materiale elasticamente cedevole, per esempio poliuretano o materiale elastomero. For this purpose, the coils of the helices are advantageously provided with salient edges facing the surface of the tube. In this way, a solid axial anchorage is guaranteed, capable of withstanding both the operating pressure of the pipeline and the axial forces induced by external causes. It is also advantageous for the hydraulic sealing of the joint if elastically yielding material is interposed between the turns of the propellers, for example polyurethane or elastomeric material.

I collari di spinta presentano una superficie esterna con conicità estremamente ridotta, per esempio pari a 1°, sia per ridurre la spinta assiale meccanica necessaria al bloccaggio del giunto, sia per facilitare l'irreversibilità dell'accoppiamento a bloccaggio ultimato. Gli anelli torici deformabili e cavi sono costituiti da una struttura tubolare a mantice, di lamiera di. acciaio di adeguato spessore, per esempio compreso tra 10 e 20 decimi di millimetro, in modo da contrastare efficacemente, nella configurazione distesa, rallentamento del giunto, quando si sospende l'alimentazione del fluido di deformazione, fungendo da puntoni stabili. The thrust collars have an external surface with an extremely reduced taper, for example equal to 1 °, both to reduce the mechanical axial thrust necessary to lock the joint and to facilitate the irreversibility of the coupling after locking. The deformable and hollow O-rings consist of a tubular bellows structure, made of sheet metal. steel of adequate thickness, for example between 10 and 20 tenths of a millimeter, so as to effectively counteract, in the extended configuration, slowdown of the joint, when the supply of the deformation fluid is suspended, acting as stable struts.

L'anello di reazione sul quale si scarica l'azione dei collari biconici di bloccaggio, può presentare la superficie esterna sia cilindrica che sferica. The reaction ring onto which the action of the biconical locking collars is discharged can have both cylindrical and spherical outer surfaces.

Nel secondo caso esso permette di eseguire un aggiustamento angolare del giunto rispetto al corpo esterno a sua volta dotato di una superficie interna di accoglimento dell'anello di reazione corrispondentemente sferica. Nella versione con superficie esterna sferica, l'anello di reazione viene realizzato relativamente sottile in modo che i collari cuneiforai possano deformarlo radialmente bloccandolo per impegno forzato contro il corpo esterno nella posizione angolare voluta, in rapporto a detto corpo esterno In the second case it allows to carry out an angular adjustment of the joint with respect to the external body which is in turn provided with an internal surface for receiving the correspondingly spherical reaction ring. In the version with spherical external surface, the reaction ring is made relatively thin so that the wedge-shaped collars can deform it radially, locking it by forced engagement against the external body in the desired angular position, in relation to said external body.

Le caratteristiche, le finalità ed i vantaggi del dispositivo di giunzione secondo l'invenzione risulteranno chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue e con riferimento agli annessi disegni, forniti a titolo di esempio non limitativo, nei guati: The characteristics, purposes and advantages of the joining device according to the invention will clearly emerge from the detailed description that follows and with reference to the attached drawings, provided by way of non-limiting example, as follows:

- la fig. 1 è una sezione assiale del dispositivo di giunzione nella configurazione non operativa con i vari componenti montati in opera ma non attivamente cooperanti, - fig. 1 is an axial section of the joining device in the non-operative configuration with the various components mounted in place but not actively cooperating,

- la fig, 2 è una sezione simile a fig.1 mostrante il dispositivo di giunzione nella configurazione di bloccaggio, con i vari componenti forzati in mutua cooperazione di bloccaggio. Fig. 2 is a section similar to Fig. 1 showing the joining device in the locking configuration, with the various components forced into mutual locking cooperation.

In figura 1 con T1 e T2 sono indicati due tratti di tubazione, per esempio sottomarina, da collegare a tenuta mediante giunti 10 secondo l'invenzione. Il tratto T1 è, per esempio, costituito da un ramo della tubazione o pipeline rimasto in sito dopo l'asportazione mediante taglio lungo la sezione S di uno spezzone danneggiato. Il tratto T·, è per esempio costituito da un nuovo spezzone di tubo inserito nella tubazione tra il ramo T1 a l'analogo ramo affacciato (non disegnato) in sostituzione del detto spezzone danneggiato e asportato mediante taglio. In Figure 1, T1 and T2 indicate two portions of piping, for example submarine, to be connected in a sealed manner by means of joints 10 according to the invention. The section T1 is, for example, constituted by a branch of the pipe or pipeline remained in place after the removal by cutting along the section S of a damaged section. The portion T, is for example constituted by a new piece of pipe inserted in the pipe between the branch T1 and the similar facing branch (not drawn) in substitution of the said piece damaged and removed by cutting.

Il giunto 10 secondo l'invenzione viene applicato sul tratto di tubazione T, previa asportazione dalla porzione finale di detto tratto del rivestimento superficiale R ed eventuale spazzolatura della corrispondente sottostante porzione di mantello della tubazione. The joint 10 according to the invention is applied on the pipe section T, after removing the surface coating R from the final portion of said section and possibly brushing the corresponding underlying shell portion of the pipe.

Sostanzialmente, secondo l'invenzione, il giunto 10 comprende una coppia di oliche coniche 11-11'', comprimibili radialmente, ciascuna formata da tre o più spire di acciaio 12-12' a sezione trapezio e ciascuna calzabile sull'estremità del tubo T3⁄4, l'una giustapposta all'altra in corrispondenza delle rispettive sezioni maggiori SM-SM' . Come chiaramente mostrato in figura 1.. le eliche 11-11' nella loro configurazione di riposo hanno un diametro interno sostanzialmente maggiore del diametro esterno del tubo T1 in modo da poter essere facilmente calzate e posizionate sull'estremità di detto tubo con l'ausilio di un'attrezzatura robotizzata (non disegnata) immersa e telecomandata dalla superficie. Basically, according to the invention, the joint 10 comprises a pair of conical olics 11-11 '', radially compressible, each formed by three or more coils of steel 12-12 'with trapezoidal section and each one that can be worn on the end of the tube T3 ⁄4, one juxtaposed to the other in correspondence with the respective major sections SM-SM '. As clearly shown in Figure 1 .. the propellers 11-11 'in their rest configuration have an internal diameter substantially greater than the external diameter of the tube T1 so that they can be easily fitted and positioned on the end of said tube with the aid of a robotic equipment (not drawn) immersed and remotely controlled from the surface.

Preferibilmente, il lato interno delle spire di elica 1.2-12' è leggermente concavo in modo che dette spire presentano bordi salienti 13-13'. Le superfici coniche esterne SEE-SEE' delle eliche 11-11' aventi entrambe una medesima inclinazione dell'ordine di 4<e>-6°, sono impegnate dalle corrispondenti e coniugate superaci interne SCI-SCI' di rispettivi collari btconici cuneiformi 15-15', anch'essi calzati sulle eliche in relazione di reciproca contrapposizione. Le superfici esterne SCE-SCE' di detti collari presentano una conicità contrapposta a quella delle rispettive superfici interne ed una inclinazione molto contenuta, pe;: esempio compresa tra 1° e 2° . Con le superfici esterne SCE-SCE' cooperano corrispondenti contrapposte e coniugate superfici interne SAI-SAI' di un anello di reazione 16 diviso, par ragioni di montaggio, in due semianelli 16' -16" reciprocamente accostati in corrispondenza della mezzeria, il quale abbraccia entrambi i collari 15-15' ed è dotato di battute di estremità 17-17'. Preferably, the inner side of the helix turns 1.2-12 'is slightly concave so that said turns have salient edges 13-13'. The SEE-SEE 'external conical surfaces of the helices 11-11', both having the same inclination of the order of 4 <e> -6 °, are engaged by the corresponding and conjugate internal surfaces SCI-SCI 'of respective wedge-shaped btconical collars 15- 15 ', also fitted on the propellers in a relationship of mutual opposition. The external surfaces SCE-SCE 'of said collars have a conicity opposed to that of the respective internal surfaces and a very limited inclination, for example between 1 ° and 2 °. Corresponding opposite and conjugate internal surfaces SAI-SAI 'cooperate with the external surfaces SCE-SCE' of a reaction ring 16 divided, for reasons of assembly, into two half-rings 16 '-16 "mutually approached at the center line, which embraces both collars 15-15 'and is equipped with end stops 17-17'.

I collari cuneiformi biconici 15-15' presentano entrambi una sezione a canale definente rispettive sedi a canale 18-18' con sezione sostanzialmente ad U ciascuna delle quali contiene un corrispondente anello torico 19-19' deformabile e cavo; le cavità degli anelli 19, a tenuta idraulica, essendo atte a ricevere un fluido idraulico di deformazione alimentato da una stazione di pompaggio SP ad una pressione compresa tra 700 e 1000 bar. The biconical wedge-shaped collars 15-15 'both have a channel section defining respective channel seats 18-18' with a substantially U-shaped section each of which contains a corresponding deformable and hollow O-ring 19-19 '; the cavities of the rings 19, with hydraulic seal, being able to receive a hydraulic deformation fluid fed by a pumping station SP at a pressure of between 700 and 1000 bar.

Più precisamente ciascun anello torico 19-19' è costituito da una struttura tubolare di lamiera di acciaio di spessore adeguato, per esempio compreso tra 10 e 20 decimi di millimetro, la quale presenta, nella sua configurazione iniziale non deformata, una sezione sostanzialmente a mantice delimitata da onde salienti separate da gole. Ciascun anello 19-19' agisce con una sua estremità sul fondo della sede a canale 18-18' del rispettivo collare biconico 15-15' e reagisce, con l'altra estremità, sulla corrispondente battuta di estremità 17, rispettivamente 17', dell'anello di reazione 16. Quest'ultimo è fasciato da un corpo esterno di giunto 20, formato da due porzioni flangiate 20'-20" collegate in corrispondenza della mezzeria del giunto, da una corona di bulloni 21. La porzione 20' del corpo esterno 20 si collega con l'interposizione di un raccordo a tazza 22 al tratto T1 di tubo da giuntare; il raccordo 22 essendo vincolato al corpo 20 ed al tratto T1 di tubo mediante rispettivi cordoni di saldatura a passate multiple 23-24. More precisely, each O-ring 19-19 'is constituted by a tubular structure of steel sheet of adequate thickness, for example between 10 and 20 tenths of a millimeter, which has, in its initial non-deformed configuration, a substantially bellows section. bounded by salient waves separated by gorges. Each ring 19-19 'acts with one of its ends on the bottom of the channel seat 18-18' of the respective biconical collar 15-15 'and reacts, with the other end, on the corresponding end stop 17, respectively 17', of the The reaction ring 16. The latter is surrounded by an external joint body 20, formed by two flanged portions 20'-20 "connected at the center line of the joint, by a ring of bolts 21. The portion 20 'of the body external 20 is connected with the interposition of a cup fitting 22 to the portion T1 of the pipe to be joined; the fitting 22 being constrained to the body 20 and to the portion T1 of the pipe by means of respective multiple-pass welding seams 23-24.

Nella forma di realizzazione esemplificata nelle figure 1 e 2, l'anello di reazione 16 presenta una superficie esterna SAE-SAE' convessa a segmento sferico e corrispondentemente il corpo esterno di giunto 20 presenta una superficie interna SKI'-SKI" concava e coniugata alla superficie dell'anello. Questo tipo di costruzione permette di eseguire un aggiustamento angolare del giunto 10 rispetto al corpo esterno e perciò un corrispondente aggiustamentoangolare tra i due tubi T1-T2 dagiuntare. In the embodiment exemplified in Figures 1 and 2, the reaction ring 16 has an external surface SAE-SAE 'convex with a spherical segment and correspondingly the external joint body 20 has an internal surface SKI'-SKI "concave and conjugated to the ring surface This type of construction makes it possible to perform an angular adjustment of the joint 10 with respect to the external body and therefore a corresponding angular adjustment between the two tubes T1-T2 to be joined.

I giunto 10 come sopra descritto viene posto in opera calzando l'uno sull'altro, nella dovuta successione, dapprima gli elementi 11-15-19-16 della porzione interna (sinistra con riferimento al disegno) del giunto e successivamente i medesimi elementi 11'-15'-19'-16' della porzione esterna (destra con riferimentoal disegno). Successivamente, sull'anello 16 vengono montate e reciprocamente imbullonate le due porzioni 20'-20" del corpo esterno 20. A giunto montato si immette nella cavità di entrambi gli anelli torici 19-19' il fluido iraulico in pressione alimentato dalla stazione dipompaggio SP. Tale fluido provoca la deformazione degli anelli stessi i quali assumono la configurazione distesa illustrata in fig, 2 forzando assialmente 1 collari cuneiformi biconici 15-15' tra l'anello di reazione 16 e le rispettive eliche coniche 11-11' fino al blocco irreversibile del giunto. L'irreversibilità del blocco è assicurata oltreché dalla ridotta conicità delle superfici cooperanti SCE-SAI dei collari 15 e dell'anello di reazione 16, anche dagli stessi anelli 19 il cui spessore è tale da impedirne la deformazione anche quando si sospende l'alimentazione del fluido idraulico, in modo tale che, nella configurazione distesa, glianelli 19-19' fungono da puntoni stabili nei confronti dei collari 15-15' impedendo l'allentamento del giunto. The joint 10, as described above, is installed by first fitting the elements 11-15-19-16 of the internal portion (left with reference to the drawing) of the joint onto each other in due succession and then the same elements 11 '-15'-19'-16' of the external portion (right with reference to the drawing). Subsequently, the two portions 20'-20 "of the external body 20 are mounted and mutually bolted on the ring 16. When the joint is assembled, the hydraulic fluid under pressure fed by the pumping station SP is introduced into the cavity of both O-rings 19-19 '. This fluid causes the deformation of the rings themselves which assume the extended configuration illustrated in Fig. 2 by axially forcing the biconical wedge-shaped collars 15-15 'between the reaction ring 16 and the respective conical helices 11-11' up to the irreversible block. The irreversibility of the block is ensured not only by the reduced taper of the SCE-SAI cooperating surfaces of the collars 15 and the reaction ring 16, but also by the same rings 19 whose thickness is such as to prevent deformation even when the 'supply of the hydraulic fluid, in such a way that, in the extended configuration, the rings 19-19' act as stable struts towards the collars 15-15 ', preventing training tament of the joint.

Anche la posizione angolare reciproca tra l'anello di reazione 16 ed il corpo esterno 20 del giunto è resa stabile dall'impegno forzato del primo contro il secondo conseguente alla leggera deformazione che l'anello stesso subisce per effetto dell'azione radiale esercitata dai collari cuneiformi 15-15'; a questo scopo lo spessore dell'anello di reazione essendo calcolato in modo da consentire la suddetta contenuta deformazione radiale. Un'analoga spinta radiale viene prodotta dai collari cuneiformi 15-15' sulla superficie esterna delle eliche coniche e tale spinta dapprima recupera il lasco inizialmente compreso tra le spire 12 ed il mantello del tubo T comprimendo radialmente le eliche stesse e, successivamente, forza le spire 12 contro il mantello del tubo fino ad inciderlo coi bordi salienti 13 delle spire stesse. Ciò garantisce, oltre alla tenuta idraulica, un solido ancoraggio assiale del giunto 10 in rapporto al tubo T1 e consente al giunto di assorbire sia gli sforzi assiali generati dalla pressione di esercizio della tubazione, o pipeline, sia gli sforzi assiali generati da agenti esterni alla tubazione stessa. Por migliorare la tenuta idraulica è anche vantaggioso se tra le spire 12-12' di ciascuna elica 11-11' è interposta una fascia 25 di materiale elasticamente cedevole, per esempio poliuretano o materiale elastomero, tìpicamente gomma sintetica. Also the reciprocal angular position between the reaction ring 16 and the external body 20 of the joint is made stable by the forced engagement of the first against the second consequent to the slight deformation that the ring itself undergoes as a result of the radial action exerted by the collars cuneiform 15-15 '; for this purpose the thickness of the reaction ring is calculated in such a way as to allow the aforementioned contained radial deformation. A similar radial thrust is produced by the wedge-shaped collars 15-15 'on the outer surface of the conical propellers and this thrust first recovers the slack initially comprised between the coils 12 and the mantle of the tube T by radially compressing the propellers themselves and, subsequently, forces the coils 12 against the shell of the tube until it is incised with the salient edges 13 of the coils themselves. This guarantees, in addition to the hydraulic seal, a solid axial anchoring of the joint 10 in relation to the tube T1 and allows the joint to absorb both the axial forces generated by the operating pressure of the pipe, or pipeline, and the axial forces generated by agents external to the pipeline itself. To improve the hydraulic seal it is also advantageous if a band 25 of elastically yielding material, for example polyurethane or elastomeric material, typically synthetic rubber, is interposed between the turns 12-12 'of each helix 11-11'.

Secondo una variante dell'invenzione, non rappresentata nelle figure, la superficie esterna SAE dell'anello di reazione 16 e la corrispondente superficie interna SKI dell'anello esterno 20 sono cilindriche. In questo caso l'anello esterno può essere realizzato in un unico pezzo direttamente calzabile sull'anello di reazione 16 - il quale rimane formato dai due semianelli giustapposti 16-16' - e viene eliminata la corona di bulloni 21. Il giunto secondo tale variante si presta tuttavia alla sola giunzione di tubi come T1-T2 sostanzialmente allineati non potendo compensare ì disassamenti angolari eventualmente esistenti tra i due tubi. According to a variant of the invention, not shown in the figures, the external surface SAE of the reaction ring 16 and the corresponding internal surface SKI of the external ring 20 are cylindrical. In this case, the outer ring can be made in a single piece that can be worn directly on the reaction ring 16 - which remains formed by the two juxtaposed half rings 16-16 '- and the ring of bolts 21 is eliminated. The joint according to this variant however, it lends itself only to the junction of substantially aligned pipes such as T1-T2 as it cannot compensate for any angular misalignments that may exist between the two pipes.

Il ritegno meccanico assiale tra il corpo 20 e l'anello 16 cilindrici è assicurato, oltreché per attrito e, grazie alla leggera espansione dell'anello 16, anche per impegno reciproco di elementi di aggrappameno mutuamente compenetrantsi provvisti sulle pareti cilindriche affacciate di detti anello di reazione e corpo esterno. La superficie esterna dell'anello 16 può, per esempio, essere dotata di nervature salienti a cuspide di contenuta estensione radiale, per esempio compresa tra 2 e 4 millimetri, in grado di incidere, a scopo di ancoraggio assiale e grazie all'azione radiale dei collari cuneiforimi 15-15', la superficie cilindrica affacciata del corpo esterno 20; oppure le superfici cooperanti dell'anello e del corpo esterno possono presentare entrambe una lavorazione superficiale in grado di aumentarne sensibilmente il coefficiente di attrito per strisciamento, per esempio una lavorazione di zigrinatura o godronatura. The axial mechanical retention between the body 20 and the cylindrical ring 16 is ensured, as well as by friction and, thanks to the slight expansion of the ring 16, also by mutual engagement of mutually interpenetrating gripping elements provided on the facing cylindrical walls of said ring reaction and external body. The external surface of the ring 16 can, for example, be equipped with salient cusp ribs of limited radial extension, for example between 2 and 4 millimeters, capable of cutting, for the purpose of axial anchoring and thanks to the radial action of the wedge-shaped collars 15-15 ', the facing cylindrical surface of the outer body 20; or the cooperating surfaces of the ring and of the outer body can both have a surface treatment capable of significantly increasing the coefficient of friction due to sliding, for example a knurling or knurling operation.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di esecuzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato a titolo di esemplo non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione definito dalle rivendicazioni seguenti nelle quali i numeri di riferimento sono riportati a solo titolo di miglior comprensione. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the details of execution and the embodiments may be widely varied with respect to what has been described and illustrated by way of non-limiting example, without thereby departing from the scope of the invention defined by the following claims in the which reference numbers are given for better understanding only.

Claims

CLAIMS 1) - Quick joining device for large diameter steel pipes, particularly for submarine oil and gas pipelines, characterized by the fact that it includes a pair of sealing and retaining members with frusto-conical external profile that can be compressed radially and can be fitted on the end of one (T1) of the pipes to be joined, one juxtaposed to the other in correspondence with the respective major sections (SM-SM '); a pair of collars, wedge-shaped (15-15 '), which can be worn with the possibility of axial displacement, on the respective sealing and retaining members (11-11') and each having an internal conical surface (SCI-SCI ') suitable for cooperating in forced contact engagement with the external conical surface (SEE-SEE ') of the corresponding sealing and retaining member and an external conical surface (SCE-SCE') adapted to engage the corresponding internal conical surface (SAX-SAI ') of a ring (16) of reaction; a pair of deformable and hollow O-rings (19-19 '), acting axially on the wedge-shaped collars (15-15') and reacting on corresponding stops (17-17 ') of the reaction ring (16), which, for the effect of the pressure of a hydraulic fluid fed into their cavity, axially force the wedge-shaped collars between the respective sealing and retaining member (11-11 ') and the reaction ring (16) until the joint is irreversibly blocked; and an external joint body (20), which wraps the reaction ring (16) and is connected to the end of the other tube (T2) to be joined. 2) - Device according to Claim 1, characterized in that the sealing and retaining members (11-11 ') consist of a pair of conical steel helices each formed by at least three turns (12-12') with trapezoidal section and each shoe on the end of the tube (T1) to be joined. 3) - Device according to Claim 2, characterized in that each coil (12-12 ') of conical helix (11-11') has salient internal edges (13) suitable for cutting the shell of the tube (T1), for the purpose sealing and axial retaining of said conical helix on the tube (T1) itself, when said coils (12-12 ') are forced radially against the tube by the locking action of the wedge-shaped collars (15-15'). 4) - Device according to Claims 1 to 3, characterized in that the said conical helices (11-11) have, in their rest configuration, an internal diameter substantially greater than the external diameter of the shell of the tube (T1) so as to can be easily fitted and positioned on the end of said tube. 5) - Device according to Claim 1 and any of Claims 2 to 4, characterized in that it comprises, interposed for the purpose of hydraulic sealing between the coils (12-12 ') of each conical helix (11-11'), a band (25) of elastically yielding material, typically polyurethane or synthetic rubber. 6) - Device according to Claims 1 to 5, characterized in that the external conical surfaces (SEE-SEE ') of the conical helices (11-11') and the corresponding internal conjugate conical surfaces (SCI-SCI ') of the wedge-shaped collars (15-15 ') have a taper between 4 ° and 6 °, 7) - Device according to Claims 1 to 6, characterized in that the external conical surfaces (SCE-SCE ') of the wedge-shaped collars (15-15') and the corresponding conjugated conical surfaces (SAI-SAI ') of the reaction (16), have a taper between 1 ° and 2 °. 8) - Device according to Claim 1 and any of Claims 2 to 7, characterized in that the wedge-shaped collars (15-15 ') both have a channel section defining respective U-shaped seats (18-18'), each of which contains a corresponding hollow deformable O-ring (19-19 '). 9) - Device according to Claims 1 and 8, characterized in that each hollow O-ring (19-19 ') is constituted by a tubular structure of steel sheet which has, in its initial non-deformed configuration, a substantially curved section bellows, 10) - Device according to Claim 9, characterized in that the steel sheet of the tubular structure of said O-rings (19-19 ') has a thickness of between 10 and 20 tenths of a millimeter and in that said O-rings (19- 19 '), in their extended configuration, act as stable retaining struts of the wedge-shaped collars (15-15') preventing the joint from loosening even in the absence of pressure from the deformation hydraulic fluid. 11) - Device according to Claim 1 and any of Claims 2 to 10, characterized in that the reaction ring (16) is made of two half-rings (16 '~ 16 ") mutually approached at the center line and has a external surface (SAE'-SAE ") convex with spherical segment and by the fact that the external body (20), in turn made in two flanged portions (20'-20"), has an internal surface (SKI'-SKI " ) concave and conjugate to that of the ring; the two portions of the external body (20) being mutually connected by a ring of bolts (21), 12) - Device according to Claim 1 and any of Claims 2 to 10, characterized in that the reaction ring (16) is made of two half-rings (16'-16 ") mutually adjacent at the center line, having surface cylindrical external surface and by the fact that the external body (20) has, in turn, a cylindrical internal surface which is coupled with the corresponding external surface of the ring; the external body (20) being made in a single piece, 13) - Device according to Claim 13, characterized in that the axial mechanical retainer between the reaction ring (16) and the external body (20) is ensured by the reciprocal engagement of mutually interpenetrating gripping elements provided on the facing cylindrical walls the reaction ring (16) and the outer body (20), 14) - Quick joining device for large diameter pipes, particularly for submarine oil and gas pipelines, substantially as described, illustrated and for the specified purposes.