MX2008010758A

MX2008010758A - Un dispositivo protector para los extremos de elementos tubulares (t), preferentemente tubos para la industria del petroleo, octg, "line pipes" y lo similar.

Info

Publication number: MX2008010758A
Application number: MX2008010758A
Authority: MX
Inventors: Luis Heritier; Hugo Ernst; Matias Pereyra
Original assignee: Siderca Sa Ind & Com
Priority date: 2007-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2009-04-15
Also published as: CN101412452B; US20090050230A1; CN101412452A; AR062440A1; US8011391B2; NO20083595L

Abstract

Un dispositivo protector para los extremos de elementos tubulares (T), preferentemente tubos para la industria del petróleo, OCTG, "line pipes" y lo similar conformado por dos piezas: una primera pieza cilíndrica definida como cuerpo del protector (1) que comprende una porción inferior abierta (3), paredes laterales (4) y una porción superior (3´) conformada por un reborde perimetral (6) y una abertura (8), definiendo un alojamiento (5) dentro del cual se inserta el extremo de un elemento tubular (T); y una segunda pieza definida como refuerzo del protector o "tope" (2) con superficie externa curva o cónica, capaz de sujetarse a dicho cuerpo del protector (1) por su porción superior (3´) mediante medios de sujeción (9).

Description

UN DISPOSITIVO PROTECTOR PARA LOS EXTREMOS DE ELEM ENTOS TUBU LARES (T), PRE FERENTEM ENTE TUBOS PARA LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO, OCTG, "LI NE PIPES" Y LO SIM I LAR Campo de la Invención La presente invención consiste en un dispositivo protector para los extremos de elementos tubulares. Más específicamente se refiere a un dispositivo para proteger los extremos de tubos que están expuestos a cargas de impacto y, por lo tanto , requieren algún tipo de protección para evitar que se dañe la rosca, si el tubo es roscado, y/o el biselado de los mismos. Antecedentes de la Invención La mayoría de los protectores de tubos en el mercado no satisfacen el requisito de resistencia al impacto ind icado por norma I SO 1 1 960 Anexo I para productos de nivel de especificación PSL-2 y PSL-3, siendo d icho requisito uno de los más importantes. Dicha norma ISO 1 1 960 define dos ensayos de impacto diferentes: un ensayo axial utilizando una varilla de hierro de 1 .5 pulgadas como indentador y otro que util iza una superficie de contacto plana, en la cual se apl ica carga a 45° a partir de la d irección del tubo. Ambos ensayos son muy exigentes y la mayoría de los protectores de rosca en el mercado no los cum plen satisfactoriamente. Los tubos para la industria del petróleo, o tubos OCTG , y "Mne pipes" , son masas enormes de acero, y en muchos casos cuando un tubo de estas características está en movimiento, impacta otro objeto provocando daño a sus extremos. En muchos de estos casos, los objetos son comparables a la varilla de acero de 1 .5 pulgadas definida en el ensayo estándar arriba expuesto. Muchas de estas situaciones no implicarían un daño a los extremos del tubo si el tubo u el otro objeto se desviasen para evitar el impacto . Estas características no han sido halladas en ningún protector de rosca conocido, ni en ningún otro elemento comparable. U no de los ejemplos más interesantes en la naturaleza a la resistencia de impactos y cargas de compresión es el huevo. El Sol icitante basándose en esta idea , ha desarrollado un dispositivo para proteger los extremos de elementos tubulares que desvía la carga de impacto sobre dichos extremos. Dicho dispositivo ha sido desarrollado en base a dos piezas, considerando los grandes volúmenes que ocuparía el haberlo desarrollado en una sola pieza , así como tam bién el hecho de que una instalación y remoción habitual de protectores de rosca actuales se lleva a cabo utilizando herramientas que no serían utilizables si hubiese sido desarrollado en una única pieza "semi-esférica" . Por otro lado en muchos procesos que se llevan a cabo en fábrica, se requiere que el protector no obstruya los extremos de un tubo. Por lo tanto, el dispositivo de la i nvención implica una mejora para los protectores de rosca ordinarios tanto abiertos como cerrados , dado que el mismo está compuesto por dos piezas, una de ellas actuando como protector de rosca abierto para maniobra , y la otra como una tapa de refuerzo que provee resistencia de im pacto final . El dispositivo de la invención se aplica preferentemente a los extremos de tubos para la industria del petróleo , para evitar daños a las roscas y/o biseles de los m ismos. Sin embargo, tam bién pueden aplicarse a cualquier elemento tubular con geometría similar. La solicitud publicada US 2007/01 1 391 0 A1 , del mismo Sol icitante, describe un protector de rosca con tapa pero que carece de las características de desviación de impacto del presente d ispositivo. B reve Descri pción de la Invención La presente invención consiste entonces en un dispositivo para proteger los extremos de elementos tubulares, conformado por dos piezas: una primera pieza, definida como cuerpo del protector, aplicable directamente en contacto con el extremo del elemento tubular, y roscado al mismo en el caso de que dicho extremo sea roscado; y una segunda pieza , definida como refuerzo del protector o "tope" , que se aplica sobre d icho cuerpo del protector. En otras palabras, el refuerzo del protector o "tope" se aplica al elemento tubular después de la aplicación del cuerpo del protector al mismo. La fijación del refuerzo del protector o "tope" al cuerpo del protector incluso podría efectuarse sin que el refuerzo del protector o "tope" haga contacto con el elemento tubular. Las principales características del cuerpo del protector son: - proveer anclaje para el refuerzo del protector o "tope"; - proveer un m ínimo de resistencia al impacto , útil para manipulación de los elementos tubulares dentro de la fábrica; - proveer un sello para las roscas y biseles de los elementos tubulares, para evitar la presencia de fluidos en contacto con las roscas y biseles durante el transporte y/o el almacenam iento de los mismos, además del compuesto de protección que habitual mente se utiliza y se aplica en fábrica. El cuerpo del protector se obtiene a partir de material plástico de alta reciclabil idad , como HDPE, PET, o PP, que puede incluir refuerzo de fibras o esferas de vidrio , carbono, de tejidos naturales celulósicos, o lo similar; o a partir de material plástico de alta biodegradabilidad como poliolefinas del tipo H DPE, PP o lo similar, con agregados oxobiodegradantes, del tipo PLA, PHB , o lo similar. En cualquier caso, el material debe proveer una adecuada protección a los extremos de los elementos tubulares por al menos dos años, lo cual puede comprobarse con ensayos acelerados de 2000 horas de exposición en cámara UV según norma ASTM G 1 54, ciclo 7 de la tabla X2.1 ; y 750 horas de exposición a ambiente húmedo sal ino en cámara segú n norma ASTM B 1 1 7. Dicho cuerpo del protector debe ser de un espesor lo más delgado posible, particularmente en la región roscada, para evitar esfuerzos por dilatación de material . Esto debe equilibrarse con la resistencia al impacto, la cual se incrementa junto con el espesor. El cuerpo del protector puede incluir, opcionalmente, al menos una hendidura en donde se inserta un sello elastomérico. De esta manera se logra un sel lo entre el bisel del elemento tubular que entra en contacto con el hombro o la porción inferior abierta del cuerpo del protector. El sello elastomérico es de un material de bajo módulo, el cual se deformará en contacto con el elemento tubular para proveer dicho sello. También dicho cuerpo del protector puede incluir anillos de refuerzo de u n pol ímero alternativo, de mayor módulo y tenacidad , para mejorar la resistencia al impacto, al mismo tiempo que se mantiene bajo el espesor para el cuerpo del protector. En casos donde existe manipulación severa de elementos tubulares dentro de u na fábrica, la resistencia al i mpacto del cuerpo del protector podría aumentar a los niveles que exige la norma ISO 1 1 960 utilizando anillos de refuerzo. Dichos anillos de refuerzo pueden ser metálicos si no están en contacto con el tubo. Por otro lado, las características principales del refuerzo del protector o "tope" son las siguientes: - proveer la resistencia al impacto que el dispositivo requiere para cumplir con la norma ISO 1 1 960 Anexo I ; - desviar las cargas de impacto para evitar daño a los extremos del elemento tubular y al dispositivo en sí mismo; y - cerrar los extremos de los elementos tubulares para evitar la entrada de objetos dentro de los m ismos una vez que se aplica dicho dispositivo. El refuerzo del protector o "tope" se obtiene a partir de un material plástico o metálico. En caso de ser plástico, el mismo debe ser de alta reciclabilidad , como HD PE, PET, o PP, que puede incluir refuerzos de fibras o esferas de vidrio , carbono, de tejidos naturales celulósicos, o lo similar; o a partir de material plástico de alta biodegradabilidad como poliolefinas del tipo H DPE, PP, o lo sim ilar, con agregados oxobiodegradantes, del tipo PLA, PHB o lo similar. También, como en el caso del cuerpo del protector, el material debe proveer una adecuada protección a los extremos de los elementos tubulares por al menos dos años, lo cual puede com probarse con ensayos acelerados de 2000 horas de exposición en cámara UV según norma ASTM G 1 54, ciclo 7 de la tabla X2. 1 ; y 750 horas de exposición a ambiente húmedo salino en cámara según norma ASTM B 1 1 7. La superficie externa de dicho refuerzo del protector o "tope" es cónica o curva, en este último caso adoptando la forma de una elipse, parábola o hipérbola de revolución , o sim plemente la de una semi-esfera. Cualquiera de estas geometrías poseerá características de desviación de carga de im pacto y una resistencia mecánica excelente, tal como sucede con el huevo. La sujeción de dicho refuerzo del protector o "tope" al cuerpo del protector se lleva a cabo mediante medios de sujeción, ya sea presionándolo a través de la abertura del borde peri metral de dicho cuerpo del protector; o fijándolo a la superficie externa de dicho cuerpo del protector. La sujeción puede llevarse a cabo mediante interferencia entre recesos y protuberancias en el cuerpo del protector y en el refuerzo del protector o "tope", respectivamente. Otras opciones para la sujeción son: enroscar el refuerzo del protector o "tope" al cuerpo del protector; trabar el refuerzo del protector o "tope" a dicho cuerpo del protector med iante un movimiento giratorio, o med iante u n mecanismo de traba conformado por terceras piezas, tales como roscas , remaches, ribetes, tornillos, cintas y trabas. Finalmente cabe señalar que el refuerzo del protector o "tope" puede ser transparente para perm itir inspección visual de elementos dentro del elemento tubular. En base a lo arriba expuesto, el Solicitante desea señalar que la reducción del espesor del cuerpo del protector para reducir tensiones de contracción cuando se utiliza en bajas tem peraturas no se encuentra d ivulgado , ni sugerido, ni enseñado por el arte previo, así como tam poco la utilización de polímeros biodegradables para el cuerpo protector, ni para el refuerzo del protector o "tope" en caso de que el mismo sea de plástico. La presente invención entonces define no solamente un dispositivo para proteger los extremos de elementos tubulares que satisface los requisitos de resistencia al impacto impuestos por la norma ISO 11960 estándar, sino que también desvía las cargas de impacto de manera que los impactos axiales de alta energía sean desviados evitando daños a los extremos de un elemento tubular y reduciendo los daños al dispositivo en sí mismo. Es entonces un objeto de la presente solicitud un dispositivo protector para los extremos de elementos tubulares, preferentemente tubos para la industria del petróleo, OCTG, "line pipes" y lo similar, conformado por dos piezas: una primera pieza cilindrica definida como cuerpo del protector que comprende una porción inferior abierta, paredes laterales y una porción superior conformada por un reborde perimetral y una abertura, definiendo un alojamiento dentro del cual se inserta el extremo de un elemento tubular; y una segunda pieza definida como refuerzo del protector o "tope" con superficie externa curva o cónica, capaz de sujetarse a dicho cuerpo del protector por su porción superior mediante medios de sujeción. Breve Descripción de la Invención La invención se describirá con mayor detalle a través de las figuras que se detallan a continuación. Las Figuras 1A y 1B ilustran las partes que conforman el dispositivo protector de la invención. Las Figuras 2A y 2B ilustran el dispositivo protector de la invención incl uyendo un refuerzo del protector o "tope" de geometría cónica. La Figura 3 ilustra un cuerpo del protector que incluye anillos de sello elastoméricos en la región del borde perimetral y en la región de la porción inferior del cuerpo del protector. Las Figuras 4A y 4B ilustran cuerpos protectores que incluyen anillos de refuerzo . Descripción Detallada de la Invención En las Figuras 1 A y 1 B se observa el dispositivo protector para extremos de elementos tubulares T de la invención, conformado por dos piezas: una primera pieza 1 o cuerpo del protector; y una segunda pieza 2 o refuerzo del protector o "tope" de superficie externa curva . Dicho cuerpo del protector 1 posee una porción inferior abierta 3 , paredes laterales 4, y una porción superior 3 ' conformada por un reborde perimetral u "hombro" 6 que puede tener un espesor mayor al de las paredes laterales 4, y una abertura 8, definiendo as í un alojamiento 5 de paredes internas 7 ahusadas desde d icha porción inferior 3 hacia dicha porción superior 3 de dicho cuerpo del protector V , roscadas o no, y dentro del cual se inserta el extremo de u n elemento tubular T, fijándose a dicho cuerpo del protector 1 por presión y/o por roscado. En caso de ser roscadas, la rosca de dichas paredes internas 7 ahusadas de dicho alojamiento 5 , es complementaria a la rosca de los extremos de dichos elementos tubulares T.

El d iámetro interno de d icho cuerpo del protector 1 varía conforme a los distintos diámetros de los elementos tubulares T en donde se aplica . El espesor de dicho cuerpo del protector 1 comprendido entre d ichas paredes laterales 4 y d ichas paredes internas 7, debe ser el menor posible para evitar tensiones por d ilatación del material , generalmente plástico, de alta reciclabilidad o biodegradabilidad , tal como hemos mencionado previamente. Tal como se mencionara previamente, la porción superior 3 ' del cuerpo del protector 1 incluye un reborde perimetral u "hombro" 6, y una abertura 8 , a través de la cual pueden ingresar medios de sujeción 9 que sujetan el refuerzo del protector 2 al cuerpo del protector 1 . El refuerzo del protector o "tope" 2 también puede sujetarse a dicho cuerpo del protector 1 por la superficie externa E de dicho cuerpo del protector 1 , que se inserta dentro de una cavidad 1 3 definida por el refuerzo del protector o "tope" 2 (ver Figuras 2A y 2B); o mediante terceras piezas, tales como remaches, chavetas, tornillos, bulones o lo sim ilar. Dicho refuerzo del protector o "tope" 2 tiene una superficie externa cónica 1 1 (ver Figura 2B) o curva, en este último caso un paraboloide o hiperboloide de revolución (no ilustrados), o una semi-esfera 1 0 (ver Figura 1 B), para así obtener características de desviación de impacto gracias a algunas de estas geometrías. Además provee tam bién una elevada resistencia a la compresión, superior a la que puede proveer un protector cil indrico actual en protectores de rosca ord inarios. Las Figuras 2A y 2B ilustran al dispositivo de la invención con superficie externa cónica . El espesor comprendido entre las paredes laterales 4 y las paredes internas ahusadas 7 del cuerpo del protector 1 es, consecuentemente, constante. Sobre d ichas paredes laterales 4 se aplica el refuerzo del protector o "tope" 2 metálico y cónico . Dicho refuerzo del protector o "tope" 2 metálico se aplica por presión y traba sobre el cuerpo del protector 1 cuando llega a su posición final med iante una primera cavidad cónica 1 3 que traba por interferencia al cuerpo del protector 1 . Dicha primera cavidad cónica 1 3 posee la misma conicidad que la de las paredes laterales 4 del cuerpo del protector 1 . Dicha primera cavidad cónica 3 se conti núa en una segunda cavidad cónica 1 1 de mayor conicidad que la de dicha primera cavidad cónica 1 3, para desviar las cargas aplicadas. La Figura 3 ¡lustra un primer y un segundo anillo de sello 1 4, 1 4 ' ubicados respectivamente por debajo de dicho reborde perimetral 6 y en una pri mer hendidura H 1 , y por dentro de la porción inferior abierta 3 de dicho cuerpo del protector 1 , en una segunda hend idura H2. La Figura 4A ilustra anillos de refuerzo 1 5 internos, ubicados por debajo de dicho reborde perimetral 6 de dicho cuerpo del protector 1 . La Figura 4B ilustra anillos de refuerzo 1 5 ' externos, u bicados por encima y en los laterales de dicho reborde perimetral 6 de d icho cuerpo del protector 1 .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un dispositivo protector para los extremos de elementos tubulares (T), preferentemente tubos para la industria del petróleo, OCTG, "line pipes" y lo similar, dicho dispositivo caracterizado porque está conformado por dos piezas: una primera pieza cilindrica definida como cuerpo del protector (1 ) que comprende una porción inferior abierta (3), paredes laterales (4) y una porción superior (3') conformada por un reborde perimetral (6) y una abertura (8), definiendo un alojamiento (5), dentro del cual se inserta el extremo de un elemento tubular (T); y una segunda pieza definida como refuerzo del protector o "tope" (2) con superficie externa curva o cónica, capaz de sujetarse a dicho cuerpo del protector (1) por su porción superior (3') mediante medios de sujeción (9).
2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichas paredes internas (7) son ahusadas desde la porción inferior (3) hacia la porción superior (3') de dicho cuerpo del protector (1 ).
3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque dichos medios de sujeción (9) se proyectan desde la porción inferior (3") de dicho refuerzo del protector (2) para encastrar por debajo de dicho reborde perimetral (6) de dicho cuerpo del protector (1).
4. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de sujeción (9) son medios de fijación por interferencia a la superficie externa de dicho cuerpo del protector (1 ).
5. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de sujeción (9) son terceras piezas.
6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichas terceras piezas son roscas, remaches, ribetes, tornillos, cintas o trabas.
7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha porción inferior abierta (3) de dicho cuerpo del protector (1) incluye al menos una primera hendidura (H1) dentro de la cual se inserta un primer anillo de sello (14) de bajo módulo, donde los extremos biselados de los elementos tubulares (T) entran en contacto con dicho cuerpo del protector (1).
8. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho reborde perimetral (6) de dicho cuerpo del protector (1) incluye al menos una segunda hendidura (H2) dentro de la cual se inserta un segundo anillo de sello (14' ) de bajo módulo, donde el extremo del elemento tubular (T) entra en contacto con dicho cuerpo del protector (1 ).
9. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichas paredes internas (7) ahusadas de dicho alojamiento (5) son roscadas.
10. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la rosca de dichas paredes internas (7) ahusadas de dicho alojamiento (5) es complementaria a la rosca de los extremos de dichos elementos tubulares (T).
11. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho cuerpo del protector (1 ) se obtiene a partir de material plástico con una alta reciclabilidad del tipo HDPE, PET o PP, que puede incluir refuerzo de fibras o esferas de vidrio, carbono, tejido naturales celulósicos, o lo similar; o a partir de material plástico de alta biodegradabilidad como poliolefinas del tipo HDPE, PP o lo similar, con agregados oxobiodegradantes, del tipo PLA, PHB o lo similar.
12. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el espesor comprendido entre dichas paredes laterales (4) y dichas paredes internas (7) ahusadas de dicho cuerpo del protector (1) es lo más delgado posible, para evitar esfuerzos por dilatación del material.
13. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho cuerpo del protector (1) incluye al menos un anillo de refuerzo (15,15') de un polímero alternativo, de elevado módulo y tenacidad, para mejorar la resistencia al impacto manteniendo al mismo tiempo bajo el espesor de dicho cuerpo del protector (1).
14. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho al menos un anillo de refuerzo (15,15') es metálico si no entra en contacto con dicho elemento tubular (T).
15. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho al menos un anillo de refuerzo (15,15') está dispuesto por debajo de dicho reborde perimetral (6), o por encima y en la periferia de dicho reborde perimetral (6).
16. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho cuerpo del protector ( 1 ) incluye un primer anillo de refuerzo ( 1 5) dispuesto por debajo de dicho reborde perimetral (6) y un segundo anillo de refuerzo ( 1 5 ') d ispuesto por encima y en la periferia de dicho reborde perimetral (6). 1 7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho refuerzo del protector o "tope" (2) se obtiene a partir de un material plástico o metálico. 1 8. El d ispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 7, caracterizado porque dicho material plástico es de alta reciclabilidad , del tipo HDPE, PET o PP, que puede i ncluir refuerzo de fibras o esferas de vidrio, carbono, tejidos naturales celulósicos, o lo sim ilar; o a partir de material plástico de alta biodegradabilidad como poliolefinas del tipo H DPE, PP o lo similar, con agregados oxobiodegradantes, del tipo PLA, PHB o lo similar. 1 9. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la superficie externa curva de d icho refuerzo del protector o "tope" (2) tiene forma de elipse, de parábola o hipérbola de revolución, o de una sem i-esfera ( 1 0). 20. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho refuerzo del protector o "tope" (2) es transparente para permitir inspección visual de los elementos dentro de d icho elemento tubular (T).