ITUA20164245A1 - Metodo di realizzazione di un manicotto per la congiunzione di due porzioni di tubazione affacciate - Google Patents

Metodo di realizzazione di un manicotto per la congiunzione di due porzioni di tubazione affacciate Download PDF

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ITUA20164245A1
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Alessandro Condini
Alexey Zhuravlev
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Description

METODO DI REALIZZAZIONE DI UN MANICOTTO PER LA CONGIUNZIONE DI DUE PORZIONI DI TUBAZIONE AFFACCIATE.
DESCRIZIONE
L’invenzione concerne un metodo per la realizzazione di un manicotto atto a congiungere le estremità affacciate di due porzioni di tubazione appartenenti a un condotto, preferibilmente per idrocarburi.
L’invenzione riguarda, altresì, il manicotto ottenuto mediante l’esecuzione del suddetto metodo.
Ulteriormente, l’invenzione concerne il condotto, preferibilmente per idrocarburi, comprendente almeno due porzioni di tubazioni affiancate e congiunte tra loro mediante il suddetto manicotto.
E’ noto che in svariate applicazioni, come ad esempio nel settore dell’estrazione e trasporto di idrocarburi, tra tutti petrolio e gas, è necessario predisporre un condotto rivestito in corrispondenza della propria superficie interna di un materiale in grado di resistere alla corrosione dovuta appunto allo scorrimento dei suddetti idrocarburi. E’ altrettanto noto che tali condotti per idrocarburi sono realizzati congiungendo, a due a due, una pluralità di porzioni di tubazioni. In particolare, la suddetta congiunzione è ottenuta realizzando una linea di saldatura in corrispondenza delle estremità affacciate di due porzioni di tubazioni adiacenti. Tuttavia, la realizzazione della linea di saldatura per la congiunzione delle due estremità affacciate di due porzioni di tubazioni determina due riconosciuti inconvenienti.
Il primo inconveniente consiste nel fatto che lungo tale linea di saldatura il condotto al suo interno non è provvisto del succitato rivestimento resistente alla corrosione. Pertanto tale zona di congiunzione rappresenta sicuramente un punto debole del condotto stesso.
Inoltre, il secondo inconveniente consiste nel fatto che il calore generato dall’esecuzione della saldatura potrebbe deteriorare il rivestimento di protezione anche nelle zone interne adiacenti a tali linee di saldatura.
Per superare i suddetti inconvenienti è notorio l’utilizzo di appositi elementi di congiunzione, noti in gergo come manicotti interni o anche “sleeve”, disposti in corrispondenza delle suddette zone interne di saldatura in modo tale da evitare che le stesse zone vengano a contatto diretto con il fluido corrosivo che scorre all’interno del condotto.
In particolare, è noto che tali manicotti interni sono anch’essi rivestiti in corrispondenza della loro superficie interna del rivestimento resistente alla corrosione, del medesimo tipo di quello realizzato sulla superficie interna del condotto.
Inoltre, i manicotti interni dell’arte nota presentano le proprie estremità sagomante a forma troco-conica divergente verso l’esterno, al fine di definire una variazione di diametro rispetto al diametro interno del condotto di tipo lineare in modo da evitare la generazione di turbolenze del fluido che scorre all’interno del condotto, le quali potrebbero accelerare il deterioramento del condotto interno.
Ulteriormente, è noto che tali manicotti sulla loro superficie esterna sono provvisti in corrispondenza delle suddette estremità, di guarnizioni tipo O-Ring alloggiate in appositi alloggiamenti definiti su tale superficie.
In posizione centrale, sempre sulla suddetta superficie esterna del manicotto è fissato inoltre un anello, sostanzialmente realizzato con il medesimo materiale metallico con cui è realizzato il condotto, sul quale vengono fissati, generalmente tramite saldatura, uno o più denti sporgenti in direzione radiale. Tali denti hanno lo scopo, quando il manicotto è utilizzato per la congiunzione delle suddette due porzioni di tubatura, di interporsi tra le due estremità affacciate di tali porzioni in modo da definire un solco anulare, all’interno del quale verrà successivamente realizzata la linea di saldatura.
Inoltre, i denti sporgenti realizzati sull’anello consentono di mantenere fermo il manicotto all’interno del condotto.
Tale tipologia di manicotto interno del tipo noto, seppur molto efficacie nella sua funzione, presenta un importante inconveniente che consiste nella complessità del suo metodo realizzativo.
Infatti, sinteticamente, per realizzare tale tipologia di manicotto è necessario, secondo l’arte nota, come prima fase, partendo da un elemento pieno sagomare il corpo del manicotto mediante fresatura. In particolare, tale operazione di fresatura ha lo scopo di definire le estremità tronco-coniche e divergenti verso l’esterno, gli alloggiamenti esterni su cui disporre le guarnizioni O-Ring e l’anello in metallo provvisto di denti. Inoltre, il processo di realizzazione del manicotto interno dell’arte nota prevede la necessità di trattare la superficie interna dello stesso manicotto in modo da ricoprirla con lo strato protettivo anticorrosione. Ulteriormente, è necessario disporre nei suddetti alloggiamenti le due guarnizioni e fissare l’anello dentato. Tutto ciò, svantaggiosamente, determina un elevato tempo di realizzazione e conseguentemente un costo tutt’altro che esiguo.
Inoltre, tale manicotto presenta un peso e uno spessore non indifferenti.
La presente invenzione intende superare tutti gli inconvenienti citati. In particolare, è uno degli scopi dell’invenzione proporre un metodo per la realizzazione di un manicotto interno atto a congiungere le estremità affacciate di due porzioni di tubazione che consenta di ridurre i tempi di produzione rispetto all’arte nota.
Ulteriormente, è scopo dell’invenzione proporre un metodo per la produzione di tale manicotto che consenta di evitare sprechi di produzione.
Conseguentemente, è scopo dell’invenzione quello di proporre un metodo per la realizzazione del suddetto manicotto che consenta di ridurre i costi di produzione.
Non ultimo scopo dell’invenzione è quello di proporre un metodo di realizzazione di tale manicotto dell’invenzione che consenta di definire una struttura più leggera e più contenuta di quest’ultimo rispetto ai manicotti di tipo noto.
Gli scopi detti sono raggiunti con il metodo di realizzazione in accordo con la rivendicazione principale.
Ulteriori caratteristiche del metodo dell’invenzione vengono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.
Inoltre, tali scopi sono raggiunti con il manicotto ottenuto applicando il suddetto metodo in accordo con la rivendicazione 10 e con il condotto, preferibilmente per idrocarburi, comprendente almeno due porzioni di tubazioni affacciate e congiunte tra loro mediante l’interposizione del suddetto manicotto in accordo con la rivendicazione 11.
I suddetti scopi, assieme ai vantaggi che verranno menzionati in seguito, saranno evidenziati durante la descrizione di due preferite forme esecutive dell'invenzione che vengono date, a titolo indicativo ma non limitativo, con riferimento alle tavole di disegno allegate, dove:
- in fig.1a è rappresentata la vista laterale di un primo esempio esecutivo di un manicotto realizzato mediante il metodo dell’invenzione;
- in fig. 1b è rappresentata la sezione laterale del manicotto di fig. 1 secondo la linea di sezione A-A;
- in fig. 2 è rappresentata la vista laterale sezionata di un secondo esempio esecutivo di un manicotto realizzato mediante il metodo dell’invenzione;
- in fig. 3 è rappresentato in vista assonometrica l’elemento tubolare esterno, in particolare la corona anulare, appartenente al manicotto di figg. 1a e 1b;
- in fig. 4 è rappresentato in vista assonometrica l’elemento tubolare interno appartenente al manicotto di figg. 1a e 1b;
- da fig. 5 a fig. 8 sono rappresentate le fasi esecutive del metodo dell’invenzione per la realizzazione del manicotto di figg. 1a e 1b; - in fig. 9 è rappresentato in vista assonometrica l’elemento tubolare esterno appartenente al manicotto di fig. 2;
- in fig. 10 è rappresentato in vista assonometrica l’elemento tubolare interno appartenente al manicotto di fig. 2;
- nelle figg. 11 e 12 sono rappresentate le fasi esecutive del metodo dell’invenzione per la realizzazione del manicotto di fig. 2;
- in fig. 13 è rappresentato un condotto per idrocarburi in cui è utilizzato il manicotto delle figg. 1a e 1b per la congiunzione di due porzioni di tubazioni;
- in fig. 14 è rappresentato un condotto per idrocarburi in cui è utilizzato il manicotto di fig. 2 per la congiunzione di due porzioni di tubazioni.
I manicotti, secondo due forme esecutive preferite, ottenuti mediante l’esecuzione del metodo di produzione dell’invenzione, sono rappresentati nella loro configurazione finale rispettivamente nelle figg. 1a e 1b e in fig. 2 dove sono indicati complessivamente con 1 e 100.
Precisamente, il manicotto 1 rappresentato in fig. 1 consente di congiungere tra loro due porzioni di tubazioni disposte coassialmente affiancate tra loro, mentre il manicotto 100, che rappresenta un manicotto così detto a gomito, consente di congiungere tra loro due porzioni di tubazione disposte ortogonalmente tra loro.
Inoltre, nelle figg. da 5 a 8 sono rappresentate in sequenza le fasi operative del metodo dell’invenzione per la realizzazione del manicotto 1 rappresentato nelle figg. 1a e 1b.
Allo stesso modo nelle figg. 11 e 12 sono rappresentate in sequenza le fasi operative del metodo dell’invenzione per la realizzazione del manicotto 100 rappresentato in fig. 2.
Come descritto per l’arte nota, i manicotti 1 e 100 ottenuti mediante il metodo dell’invenzione, sono configurati per congiungere le estremità affacciate 201a e 202a di due porzioni di tubazione 201 e 202 appartenenti a un condotto 300 e 400, preferibilmente per idrocarburi, come si osserva rispettivamente in fig. 13 e in fig. 14.
Per quanto riguarda il metodo dell’invenzione, la prima fase operativa consiste nel predisporre un elemento tubolare esterno 2. Tale elemento tubolare esterno 2, come si osserva nelle figg. 13 e 14, è configurato per contattare con almeno una porzione delle proprie estremità laterali 2a e 2b entrambe le estremità affacciate delle due porzioni di tubazione 201 e 202 da congiungere quando il manicotto 1 è utilizzato per definire tale congiunzione.
Preferibilmente, il suddetto elemento tubolare esterno 2 è realizzato in materiale metallico dello stesso tipo con cui sono realizzate le porzioni di tubazione 201 e 202. Non è escluso che, secondo differenti forme esecutive, l’elemento tubolare esterno 2 possa essere realizzato in un materiale metallico differente da quello utilizzato per la realizzazione delle suddette porzioni di tubazione 201 e 202.
Ulteriormente, non è escluso che per forme esecutive alternative, il materiale con cui è realizzato tale elemento tubolare esterno 2 non sia di tipo metallico, ma per esempio plastico.
Specificatamente, per quanto riguarda il primo esempio di manicotto 1 dell’invenzione, come si osserva in fig. 3, tale elemento tubolare esterno è sagomato a forma di corona anulare 7 sulla superficie esterna 7a della quale si sviluppano radialmente una o più denti 6. In particolare, tale corona anulare 7, preferibilmente, viene ricavata da una lastra metallica mediante taglio laser.
Per quanto riguarda, invece, il secondo esempio realizzativo del manicotto 100 dell’invenzione, tale elemento tubolare esterno 2 è sagomato a forma di tubo a gomito 8, come si nota in fig. 9.
Il metodo dell’invenzione prevede successivamente di predisporre un elemento tubolare interno 3 realizzato in materiale deformabile. Tale elemento tubolare interno 3 è dimensionato in modo che il proprio diametro esterno d1 sia inferiore rispetto al diametro interno d2 dell’elemento tubolare esterno 2. Inoltre, elemento tubolare interno 3 deve essere sagomato in modo che la propria lunghezza l1 risulti superiore alla lunghezza o spessore l2 dello stesso elemento tubolare esterno 2. Le suddette caratteristiche consentono pertanto di eseguire la successiva fase del metodo dell’invenzione, che prevede di inserire coassialmente l’elemento tubolare interno 3 lungo l’elemento tubolare esterno 2 in modo che entrambe le estremità dell’elemento tubolare interno 31 e 32 sporgano rispetto allo stesso elemento tubolare esterno 2. Tale fase è rappresentata per quanto riguarda il primo esempio del manicotto 1 dell’invenzione in fig. 5 e per quanto riguarda il secondo esempio del manicotto 100 dell’invenzione in fig. 11. In particolare, per quanto riguarda il metodo di realizzazione di tale secondo esempio di manicotto 100, preferibilmente ma non necessariamente, esso prevede precedentemente alla suddetta fase di inserimento, di pre-formare l’elemento tubolare interno 3 in modo da conferirgli una curvatura tale da consentirgli di essere inserito con facilità lungo il suddetto elemento tubolare esterno 2.
Per quanto riguarda ancora l’elemento tubolare interno 3, per entrambi gli esempi realizzativi qui descritti, esso preferibilmente ma non necessariamente viene ricavato a partire da una lamina di acciaio piana ripiegata su se stessa ad anello.
In particolare, secondo la preferita forma esecutiva dell’invenzione, tale lamina di acciaio è una lamina di acciaio inox.
Non è escluso, tuttavia, che tale lamina di acciaio sia di altro tipo pretrattato in modo da resistere alla corrosività propria degli idrocarburi e solo successivamente a tale trattamento venga avvolta su se stessa per definire la forma tubolare dell’elemento tubolare interno 3.
Ritornando al metodo di realizzazione del manicotto 1 e 100 dell’invenzione, esso prevede successivamente all’operazione di inserimento dell’elemento tubolare interno 3 nell’elemento tubolare esterno 2, di deformare il primo in modo che la propria superficie esterna 3a aderisca stabilmente alla superficie interna 2b dell’elemento tubolare esterno 2, come si osserva in fig. 7. Inoltre, tale deformazione deve essere eseguita in modo che le estremità 31 e 32 sporgenti dell’elemento tubolare interno 3 assumano una forma troco-conica divergente verso l’esterno definendo due alloggiamenti esterni 4, rappresentati rispettivamente in fig. 8 per quanto riguarda il primo esempio esecutivo del manicotto 1 e in fig. 12 per quanto riguarda il secondo esempio di manicotto 100 dell’invenzione.
Secondo la preferita forma esecutiva dell’invenzione, tale fase di deformazione è realizzata attuando un aumento di pressione in corrispondenza della superficie interna 3b dello stesso elemento tubolare interno 3.
Ancora più specificatamente, il suddetto aumento di pressione viene attuato e la conseguente deformazione dell’ elemento tubolare interno 3 è ottenuto, eseguendo un processo di idroformatura.
Chiaramente, l’utilizzo della tecnica di idroformatura per deformare l’elemento tubolare interno 3 prevede di inserire la coppia di elementi tubolari esterno e interno 2 e 3 in uno stampo negativo avente la forma del pezzo finale desiderato. Dopo di che, pistoni idraulici ad alta pressione iniettano un fluido a pressione molto elevata all’interno dell’elemento tubolare interno 3 in modo da espanderlo finché corrisponda alla forma dello stampo.
Ancora più in dettaglio, il metodo dell’invenzione per la realizzazione del manicotto 1 relativo al primo esempio, prevede di predisporre uno stampo 500, schematicamente rappresentato nelle figg. 7, che consenta di alloggiare l’elemento tubolare esterno 2 a forma di corona anulare 7 in un apposito alloggiamento centrale 501, ai lati del quale sono realizzati nello stesso stampo 500 ulteriori due alloggiamenti 502 in modo tale che, quando l’elemento tubolare interno 3 subisce la deformazione, vengano definite due aggettanze 33 e 34 atte aderire stabilmente e quindi a trattenere la suddetta corona anulare 7.
Lo stesso stampo 500 poi è sagomato alle estremità 503 e 504 in modo tale da consentire la definizione della suddetta forma troncoconica delle estremità 31 e 32 dell’elemento tubolare interno 3. Per quanto riguarda, invece, lo stampo, non rappresentato nelle figure, per l’esecuzione della fase di idroformatura del secondo esempio esecutivo di manicotto 100, poiché la parte centrale dell’elemento tubolare interno 3 deve aderire alla superficie interna 2b dell’elemento tubolare esterno 2, esso deve esclusivamente essere sagomato in modo da consentire la definizione sullo stesso elemento tubolare interno 3 della forma troncoconica divergente verso l’esterno e quindi degli alloggiamenti 4 in corrispondenza delle proprie estremità 31 e 32, come visibile in fig. 12.
Non è escluso tuttavia, a livello generale, che tale fase di deformazione, secondo differenti forme esecutive dell’invenzione, venga eseguita con tecniche differenti rispetto all’idroformatura.
Ritornando al metodo dell’invenzione, esso prevede un’ultima fase che consiste nel disporre negli alloggiamenti esterni 4 due elastomeri tubolari 5. Tali elastomeri tubolari 5, come verrà descritto in dettaglio di seguito, hanno la funzione di aumentare la tenuta con le estremità delle porzioni di tubazioni 201 e 202 da congiungere tra loro.
Secondo la preferita forma esecutiva del metodo dell’invenzione, tale disposizione sugli alloggiamenti esterni 4 dei due elastomeri tubolari 5 è eseguita mediante un processo di calettatura a caldo che prevede la dilatazione degli stessi elastomeri tubolari 5, in modo da agevolare il loro inserimento in tali alloggiamenti 4. Chiaramente, nel momento in cui gli elastomeri tubolari 5 si raffreddano, riprenderanno la loro naturale conformazione aderendo completamente alla superficie esterna dei suddetti alloggiamenti 4.
Come anticipato in precedenza, fanno parte dell’invenzione anche i manicotti realizzati mediante il metodo dell’invenzione appena descritto. In particolare, fanno parte dell’invenzione i due esempi esecutivi di manicotto 1 e 100 rappresentati rispettivamente nelle figg. 1a e 1b e nella fig. 2.
Infine, fanno parte dell’invenzione anche i condotti 300 e 400 per idrocarburi, come rappresentato rispettivamente in fig. 13 e 14, comprendenti almeno due porzioni di tubazioni 201 e 202.
Secondo l’invenzione, i condotti 300 e 400 prevedono che le due porzioni di tubazioni 201 e 202 siano congiunte tra loro mediante l’interposizione rispettivamente del manicotto 1 e del manicotto 100 come rappresentato appunto nelle figg. 13 e 14.
In particolare, in entrambi i casi, la congiunzione prevede innanzitutto di calzare le estremità di entrambe le porzioni di tubazioni sulle estremità del manicotto 1 e 100, al di sopra degli elastomeri tubolari 5 fino a che l’estremità 201a e 202a di ciascuna porzione di tubazione 201 e 202 entra in contatto con almeno una porzione delle estremità laterali 2a e 2b dell’ elemento tubolare esterno 2.
Come accennato in precedenza, tali elastomeri tubolari 5 consentono vantaggiosamente di realizzare un accoppiamento di tenuta ottimale tra entrambe le porzioni di tubazioni e il manicotto.
Quando tali tre elementi sono disposti nella posizione finale, la loro congiunzione definitiva prevede di realizzare la suddetta linea di saldatura anulare 9 in corrispondenza della zona di contatto tra le estremità laterali 2a e 2b dell’elemento tubolare esterno 2 e le estremità 201a e 202a delle due porzioni di tubazione 201 e 202.
In base a quanto detto quindi il metodo dell’invenzione, il manicotto dell’invenzione e il condotto dell’invenzione raggiungono tutti gli scopi prefissati.
In particolare, è raggiunto lo scopo di proporre un metodo per la realizzazione di un manicotto interno atto a congiungere le estremità affacciate di due porzioni di tubazione che consenta di ridurre i tempi di produzione rispetto all’arte nota.
E’ altresì raggiunto lo scopo dell’invenzione di proporre un metodo per la produzione di tale manicotto che consenta di evitare sprechi di produzione.
Conseguentemente, è raggiunto anche lo scopo di proporre un metodo per la realizzazione del suddetto manicotto che consenta di ridurre i costi di produzione.
Infine è raggiunto anche lo scopo di proporre un metodo di realizzazione di tale manicotto dell’invenzione che consenta di definire una struttura leggera di quest’ultimo.

Claims (3)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo di produzione di un manicotto (1,100) atto a congiungere le estremità affacciate (201a, 202a) di due porzioni di tubazione (201, 202) appartenenti a un condotto (300, 400) per idrocarburi, caratterizzato dal fatto di prevedere le fasi di: - predisporre un elemento tubolare esterno (2) configurato per contattare con almeno una porzione delle proprie estremità laterali (2a, 2b) entrambe dette estremità affacciate (201a, 202a) di dette due porzioni di tubazione (201, 202) quando detto manicotto (1) è utilizzato per definire detta congiunzione; - predisporre un elemento tubolare interno (3) realizzato in materiale deformabile, detto elemento tubolare interno (3) essendo dimensionato in modo che il proprio diametro esterno (d1) sia inferiore rispetto al diametro interno (d2) di detto elemento tubolare esterno (2) e in modo che la propria lunghezza (l1) risulti superiore alla lunghezza (l2) di detto elemento tubolare esterno (2); - inserire coassialmente detto elemento tubolare interno (3) lungo detto elemento tubolare esterno (2) in modo che entrambe le estremità (31, 32) di detto elemento tubolare interno (3) sporgano rispetto a detto elemento tubolare esterno (2); - deformare detto elemento tubolare interno (3) in modo che la superficie esterna (3a) di detto elemento tubolare interno (3) aderisca stabilmente alla superficie interna (2b) di detto elemento tubolare esterno (2) e in modo che dette estremità (31, 32) sporgenti di detto elemento tubolare interno (3) assumano una forma troco-conica divergente verso l’esterno definendo due alloggiamenti esterni (4); - disporre in detti alloggiamenti esterni (4) due elastomeri tubolari (5).
  2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento tubolare interno (3) è realizzato a partire da una lamina di acciaio piana ripiegata su se stessa ad anello.
  3. 3) Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta lamina di acciaio è una lamina di acciaio inox; 4) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di deformazione è realizzata attuando un aumento di pressione in corrispondenza della superficie interna (3b) di detto elemento tubolare interno (3). 5) Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto aumento di pressione e detta deformazione di detto elemento tubolare interno (3) sono eseguite mediante un processo di idroformatura. 6) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto elemento tubolare esterno (2) è sagomato a forma di corona anulare (7) sulla superficie esterna (7a) della quale si sviluppano in direzione radiale una o più denti (6). 7) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5 caratterizzato dal fatto che detto elemento tubolare esterno (2) è sagomato a forma di tubo a gomito (8). 8) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto elemento tubolare esterno (2) è realizzato in materiale metallico. 9) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta disposizione su detti alloggiamenti esterni (4) di detti due elastomeri tubolari (5) è eseguita mediante un processo di calettatura a caldo che prevede la dilatazione di detti elastomeri tubolari (5). 10) Manicotto (1,100) caratterizzato dal fatto di essere realizzato con il metodo di realizzazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti. 11) Condotto (300, 400) per idrocarburi comprendente almeno due porzioni di tubazioni (201, 202) affacciate tra loro, caratterizzato dal fatto che dette due porzioni di tubazioni (201, 202) sono congiunte tra loro mediante l’interposizione di un manicotto (1,100) di congiunzione secondo la rivendicazione 10.
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