MX2008013214A

MX2008013214A - Tubería cubierta con fibra seca.

Info

Publication number: MX2008013214A
Application number: MX2008013214A
Authority: MX
Inventors: Mamdouh M Salama
Original assignee: Conocophillips Co
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2008-11-25
Also published as: CA2645046C; CA2645046A1; JP2010502911A; US8418337B2; WO2008027649A1; JP5203369B2; RU2009111284A; US20080053554A1; EP2061642A1; BRPI0710738A2; CN101484300A

Abstract

Una sección de tubo reforzado (100) comprende un tubo de metal (110), una capa de fibras secas (120) colocada alrededor del tubo de metal, y un revestimiento externo (130) que cubre la capa de fibra seca (120). Un método de elaboración de una sección de tubo reforzado (100) que comprende revestir con una capa de fibra seca (120) alrededor de un tubo de metal (110) y que cubre la capa de fibras secas (120) con un revestimiento externo (130), y de esta manera formando un primer tubo de metal (110) revestido con fibra seca (120). Un método para reforzar un tubo de metal degradado (110), y cubrir con capa de fibra seca (120) con un revestimiento externo (130).

Description

TUBERIA CUBIERTA CON FIBRA SECA Campo de la Invención La presente descripción se refiere generalmente a las secciones de tubería de metal reforzadas que comprenden las tuberías de metal cubiertas de fibra seca para el uso en aplicaciones de transporte de fluidos de alta presión, y a métodos para fabricar las secciones de tubería reforzadas de este tipo. Antecedentes de la Invención Al mismo tiempo que ha aumentado la demanda mundial por el gas natural, la necesidad de desarrollar fuentes ubicadas remotamente de gas natural se ha vuelto cada vez más importante. Frecuentemente, sin embargo, el alto costo de construir la infraestructura necesaria para suministrar el gas natural de tales ubicaciones remotas carece de incentivos financieros para desarrollar estas fuentes. Por lo tanto, hay una necesidad de reducir los costos asociados a la construcción de instalaciones tales como tuberías para suministrar el gas natural al mercado. En los últimos años, varias compañías importantes de aceite y gas han invertido recursos significativos en el desarrollo de aceros de alta resistencia para el uso en tuberías de gas natural de diámetro grande, tales como tuberías que oscilan de 36 pulgadas a 54 pulgadas de diámetro. Una terminología abreviada se ha desarrollado por American Petroleum Institute (API) Specification 5L para designar los grados de acero de la tubería de línea usando la letra "X" seguida por un número que corresponde a su fuerza de producción mínima. Por ejemplo, el acero X100 tiene una fuerza de producción mínima de 100,000 libras por pulgada cuadrada (psi, por sus siglas en inglés), y similarmente, el acero X120 tiene una fuerza de producción mínima de 120,000 psi. Generalmente, el grado X70 o más bajo se considera "acero de fuerza convencional", mientras que los grados por encima de X70 se consideran "acero de alta resistencia", comenzando comúnmente en el grado X80. El acero de alta resistencia tiene una resistencia al agrietamiento relativamente baja, por lo tanto si una tubería se daña y se forma una grieta, la grieta puede prolongarse a lo largo de la tubería a través de muchas millas. Para prevenir la prolongación de estas grietas, los supresores de grietas se pueden colocar en ubicaciones a lo largo de la tubería, por ejemplo, cada dos a cuatro millas. Los supresores de grietas pueden comprender un anillo de acero soldado o un anillo compuesto unido colocado alrededor de la superficie externa de una tubería. Los supresores de grietas compuestos representativos son fabricados y vendidos por Clock Spring Company, L.P. de Houston Texas. Además, la capacidad de fabricación de acero de alta resistencia es baja, la soldadura del acero de alta resistencia es complicada, y los aceros de alta resistencia tienen una capacidad de tensión plástica más baja que los aceros convencionales, que pueden limitar su uso en las aplicaciones que requieren una alta capacidad de tensión plástica, tal como tuberías instaladas por ejemplo en subsuelo congelado y áreas sísmicas. Por lo tanto, para desarrollar las fuentes de gas natural ubicadas remotamente, existe una necesidad de medios económicos para suministrar tal gas al mercado. Breve Descripción de la Invención La presente invención se relaciona a una sección de tubería reforzada que comprende una tubería de metal, una capa de fibras secas ubicada alrededor de la tubería de metal, y un recubrimiento externo que cubre la capa de fibras secas. En una modalidad, la capa de fibras secas aumenta la fuerza del aro de la tubería de metal. En otras modalidades, la tubería de metal está comprendida por la tubería de acero convencional que tiene una fuerza de producción de aproximadamente 70,000 psi (X70) o menos, o por la tubería de acero de alta resistencia que tiene una fuerza de producción mínima de más de 70,000 psi. La tubería de metal puede comprender una aleación resistente a la corrosión. En una modalidad, la tubería de metal suprime una grieta que pueda desarrollarse durante el servicio. La tubería de metal puede comprender la tubería descubierta o la tubería recubierta, en donde la tubería de metal se puede cubrir previamente con un recubrimiento orgánico o recubrimiento metálico anódico. En otras modalidades, la tubería de metal es protegida contra la corrosión por una tira de ánodo de aluminio enrollada sobre la tubería de metal, o por una sal de fijación de pH aplicada a la capa de fibras secas. En otra modalidad, la tubería de metal comprende una tubería degradada. Las fibras secas se pueden seleccionar del grupo que consiste de: fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de polietileno de alta densidad, o fibras entrelazadas, y la capa de fibras secas puede comprender una cinta de filamentos paralelos múltiples, cada filamento consiste de muchos filamentos continuos. El recubrimiento externo puede comprender un aislante o revestimiento en el recubrimiento. En una modalidad, la línea externa comprende un recubrimiento elastomérico que comprende poliurea, poliuretano, o caucho de HNBR. En otra modalidad, el recubrimiento externo comprende un revestimiento de metal soldado formado alrededor de las fibras secas. En aún otra modalidad, el recubrimiento externo forma una barrera de humedad. La tubería de metal puede comprender un espesor de pared suficiente para soportar las cargas axiales impuestas durante servicio. En una modalidad, la capa de fibras secas tiene un espesor sustancialmente igual al espesor de pared de la tubería de metal, y la capa de fibras secas puede duplicar aproximadamente la fuerza del aro de tubería de metal. La tubería de metal puede tener un diámetro nominal en el intervalo de 64 pulgadas o menos. En una modalidad, la tubería reforzada comprende adicionalmente una capa de aislamiento. En varias modalidades, una tubería de gas, una tubería de líquido, un tubo ascendente, o un inductor y línea de supresión comprende la sección de tubería reforzada. En otro aspecto, la presente invención se relaciona a un método para fabricar una sección de tubería reforzada que comprende recubrir una capa de fibras secas sobre una tubería de metal, y recubrir la capa de fibras secas con un recubrimiento externo, de tal modo que se forme una primera tubería de metal recubierta con fibra seca. En una modalidad, el recubrimiento de la capa de fibras secas comprende un aro que enrolla una pluralidad de fibras secas alrededor de la tubería de metal. En varias modalidades, el recubrimiento de la capa de fibras secas con un recubrimiento externo comprende el rocío en un recubrimiento o revestimiento en un recubrimiento. En aún otra modalidad, el método incluye el recubrimiento de una capa de material de aislamiento sobre la capa de fibras secas. El método puede comprender adicionalmente la colocación de una segunda tubería de metal cubierta de fibra seca adyacente a la primera tubería de metal cubierta con fibra seca, que conecta segunda tubería de metal cubierta con fibra seca con la primera tubería de metal cubierta con fibra seca vía soldadura, recubriendo la soldadura con una capa de fibras secas, y creando un recubrimiento externo sobre la capa de fibras secas ubicada alrededor de la soldadura, de tal modo se forma un área soldada recubierta con fibra seca. En una modalidad, la primera y segunda tuberías de metal recubiertas con fibra seca se forman en instalaciones de fabricación y el área soldada recubierta con fibra seca se forma en una ubicación de campo. En aún otro aspecto, la presente invención se relaciona a un método para reforzar una tubería de metal degradada que comprende el recubrimiento de la tubería de metal degradada con una capa de fibras secas para aumentar la fuerza del aro de la tubería de metal degradada, y el cubrimiento de la capa de fibras secas con un recubrimiento externo. Breve Descripción de los Dibujos Para una descripción más detallada de la presente invención, ahora se hará referencia a los dibujos anexos, en donde: La figura 1 es una vista lateral seccionada transversalmente agrandada de una tubería de metal cubierta con fibra seca; La figura 2 es una vista agrandada extrema de la tubería de metal cubierta con fibra seca de la figura 1; La figura 3 es una vista lateral en perspectiva de una sección de la tubería de metal mientras se está cubriendo con las fibras secas de fibra de vidrio; La figura 4 es una vista lateral en perspectiva de la sección de tubería cubierta con fibra seca de la figura 3 mientras se está rociando con un revestimiento que forma un recubrimiento elastomérico externo; La figura 5 es una vista lateral agrandada de dos secciones de tubería recubiertas con fibra seca, cada una recubiertas y rociada según lo representado en las figuras 3 y 4, antes de soldarse juntas; La figura 6 es una vista lateral en perspectiva de las dos secciones de tubería mostradas en la figura 5 soldadas juntas, con el área soldada que es recubierta con las fibras secas de fibra de vidrio; La figura 7 es una vista lateral en perspectiva de las tuberías soldadas de la figura 6 después de que el área soldada se ha recubierto con fibras secas y después de que se ha rociado con una capa que forma un revestimiento elastomérico externo; y La figura 8 es una vista lateral en perspectiva de las tuberías soldadas de la figura 7 después de probarse una presión de fallo de aproximadamente dos veces la presión de falla de las tuberías soldadas sin el recubrimiento de fibra seca. Observación y nomenclatura Ciertos términos se utilizan a través de la siguiente descripción y reivindicaciones para referirse a los componentes de constitución particulares. Este documento no intenta distinguir entre los componentes que se diferencian en nombre pero no en función. En la siguiente discusión y reivindicaciones, los términos "que incluye" y "que comprende" se utilizan de una manera amplia, y por lo tanto se deben interpretar como "incluye, pero no se limita a ... ".

Según lo utilizado en la presente, el término "tubería" se refiere a cualquier forma tubular que lleva gases o líquidos a presión, tales como por ejemplo una tubería, un tubo ascendente, línea de flujo, y inductor y línea de supresión. Según lo utilizado en la presente, los términos "capacidad de presión", "grado de presión", y "fuerza del aro" de una tubería, se refieren a la cantidad de presión interna, según lo medido en libras por pulgada cuadrada (psi), que la tubería es capaz de contener sin fallar en la dirección radial por el impacto. Según lo utilizado en la presente, los términos "fuerza axial" y "capacidad axial" de una tubería, se refieren a la carga axial, según lo medido en psi, que la tubería es capaz de soportar sin la separación axial. Según lo utilizado en la presente, el término "acero de fuerza convencional" refiere a un acero que tiene una fuerza de producción mínima de 70,000 psi o menos, es decir grado X70 o acero de una calidad más inferior. Según lo utilizado en la presente, el término "acero de alta resistencia" se refiere a un acero que tiene una fuerza de producción mínima mayor de 70,000 psi, es decir mayor que el acero grado X70. Según lo utilizado en la presente, el término "aleación resistente a corrosión" se refiere a los materiales que contienen elementos de aleación, tales como níquel, cromo, titanio, o cobalto. Estos materiales incluyen aceros inoxidables, aleaciones basadas en níquel, aleaciones de titanio, y similares. Los grados usados comúnmente son aceros inoxidables austeníticos tales como aleación 316, aceros inoxidables martensíticos tales como aleación 13 Cr, aceros inoxidables dúplex tales como aleación 2205, y aleaciones basadas en níquel tales como aleación 625. Descripción Detallada de la Invención Varias modalidades de una tubería recubierta con fibra seca ahora serán descritas con referencia a los dibujos anexos, en donde números de referencia similares se utilizan para características similares a través de varias vistas. Las modalidades específicas de la tubería recubierta con fibra seca se muestran en los dibujos, y en la presente se describirán detalladamente, con la comprensión que esta descripción es solamente representativa y no intenta limitar la invención a las modalidades ilustradas y descritas en la presente. Las modalidades de la tubería recubierta con fibra seca y los métodos de fabricación de tal tubería descritos en la presente se pueden utilizar en cualquier sistema de tubería metálica que está limitado por su grado de presión, ya sea debido al gas o liquido de alta presión. Un experto en la técnica apreciará fácilmente que varias modalidades de la tubería recubierta con fibra seca se puedan utilizar en cualquier tipo de sistema de fluido a presión. Por otra parte, los métodos descritos en la presente se pueden utilizar para aumentar el grado de presión de la tubería previamente instalada que puede ser un componente de una tubería, tubo ascendente, inductor y línea de supresión, o algún otro sistema de alta presión, que se ha degradado debido a la corrosión, erosión y/o desgaste. La figura 1 y figura 2 representan esquemáticamente una sección de tubería reforzada representativa 100 en la vista seccionada transversalmente y en la vista extrema, respectivamente. La sección reforzada de tubería 100 comprende un metal tubular o tubería 110, una capa de fibra seca 120 enrollada en forma de aro sobre la tubería de metal 110, y un recubrimiento elastomérico externo aislante 130. El experto reconoció que otras capas de material se pueden incluir opcionalmente en la sección de tubería reforzada 100, tales como por ejemplo una capa de material de aislamiento térmico similar al areogel. En una modalidad, la tubería de metal 110 se puede construir de una aleación resistente a la corrosión para transportar gas o líquidos corrosivos. Tal uso puede ser una línea de flujo que transporta gas húmedo corrosivo, donde tales líneas de flujo son comúnmente de 8 pulgadas a 14 pulgadas de diámetro. Para diámetros más grandes, la tubería de metal 110 se puede construir de una tubería de acero de carbono que está revestida internamente con una aleación resistente a la corrosión. Para las aplicaciones de gases secos, el recubrimiento o tubería de metal 110 puede ser una junta de tubería larga común de 40 a 60 pies construida de acero de fuerza convencional, tal como X70, por ejemplo, que es de 36 pulgadas a 54 pulgadas de diámetro. El acero de fuerza convencional está lejos de ser más deseable que los aceros de alta resistencia debido a su disponibilidad comercial lista, alta resistencia a la supresión de grietas, alta capacidad de tensión plástica y facilidad de soldadura. El espesor de pared de la tubería de metal 110 puede variar. En una modalidad, el espesor de pared es determinado en base a la carga axial anticipada en la sección de tubería reforzada 100, y la fuerza del aro de la sección de tubería reforzada 100 es establecida por el espesor de pared de la tubería de metal 110 y el espesor de la capa de fibra seca 120. La capa de fibra seca 120 comprende una cinta de filamentos paralelos múltiples, cada filamento consiste de muchos filamentos continuos, tales como un conjunto de fibras de vidrio, fibra de carbono, fibra de polietileno de alta densidad, fibras entrelazadas, u otro material similar. El propósito de la capa de fibra seca 120 es aumentar la fuerza del aro de la sección de tubería reforzada 100, y por lo tanto su grado de presión. Bajo una carga de presión interna específica, la relación entre la tensión del aro (os) y la tensión axial (oa) en una tubería de metal sin recubrir 110 se establece según lo mostrado en la siguiente ecuación: s5 = 2 x s3 Por lo tanto, si el espesor de pared de la tubería de metal 110 se seleccionó para cumplir el requisito de tensión axial (s3), entonces la tubería de metal 110 solamente puede soportar la mitad del requisito de tensión de aro (os). Esto significa que la capacidad de una tubería de metal sin recubrir 110 de soportar la carga de presión interna es limitada por la fuerza del aro. La aplicación de una capa de fibra seca 120 que rodea la tubería de metal 110 puede aumentar significativamente la fuerza del aro, y el grado de presión, de la sección de tubería reforzada 100. Por ejemplo, según lo discutido en la sección de los ejemplos en la presente, la prueba y el análisis han mostrado que la aplicación de una capa de fibra seca 120 comprende fibra de vidrio de un espesor de aproximadamente el mismo espesor de la pared de la tubería de metal 110, aproximadamente duplica la fuerza del aro, y por lo tanto el grado de presión, de la sección de tubería reforzada 100. El experto puede apreciar fácilmente que el espesor de la capa de fibra seca 120 puede variar dependiendo del material de fibra usado, el espesor de pared de la tubería de metal 110, grado deseado de la presión de la sección de tubería reforzada 100, y otros factores. Un recubrimiento externo 130 rodea la capa de fibra seca 120 y puede comprender un recubrimiento elastomérico tal como poliurea o poliuretano, caucho similar al caucho HNBR, u otro material similar. En otra modalidad, el recubrimiento externo 130 pueden comprender un recubrimiento de metal soldado formado alrededor de la capa de fibra seca 120. Los propósitos del recubrimiento externo 130 son duplicados. Primero, la capa de fibra seca 120 puede estar separada, tal que el recubrimiento externo 130, cuando está rociado sobre o recubierto sobre la capa de fibra seca 120, actúa para mantener la capa de fibra seca 120 unida y sobre la tubería de metal 110. En segundo lugar, el recubrimiento externo 130 puede actuar como barrera de la humedad para evitar que la humedad se quede atrapada dentro de la capa de fibra seca 120 y cause una corrosión eventual a lo largo de la superficie externa de la tubería de metal 110. El experto puede apreciar fácilmente que el espesor del recubrimiento externo 130 también puede variar. En varias modalidades, la tubería de metal 110 inicialmente puede estar sin recubrir o puede estar revestida para tener resistencia a la corrosión, por ejemplo resistir cualquier humedad que pueda queda atrapada en la capa de fibra seca 120 si se daña el recubrimiento externo 130. En una modalidad, la tubería de metal 110, particularmente una hecha de acero de carbono, se recubre previamente con una capa orgánica tal como epoxi o gel de recubrimiento especial, o una capa metálica anódica tal como aluminio o zinc que se rocía sobre la superficie externa de la tubería de metal 110. En otra modalidad, una tubería de metal de acero de carbono 110 puede estar protegida contra la corrosión enrollando una tira de ánodo de aluminio sobre la tubería de metal 110, o incorporando una sal de fijación de pH en la capa de fibra seca 120 que actúa para aumentar el pH de cualquier agua que puede ingresar alrededor de la tubería de metal 110, por lo tanto reduce el índice de corrosión. En aún otra modalidad, un recubrimiento de polietileno se puede extruir sobre la superficie externa de la tubería de metal 110 de una manera convencional. Según lo mostrado en la figura 1, durante la fabricación de la sección de tubería reforzada 100, los extremos 140 de la tubería de metal 110 pueden seguir estando son recubrir, lo cual significa que no se recubren con una capa de fibra seca 120 ni se rocían con un recubrimiento que se seca para formar un recubrimiento elastomérico externo 130. Durante el proceso de instalación, las secciones de tubería reforzada adyacentes 100 se sueldan juntas en estos extremos 140. Por lo tanto, puede ser deseable mantener los extremos 140 de la tubería de metal 110 libres de una capa de fibra seca 120 y de un recubrimiento elastomérico externo 130 antes de la instalación para asegurar una soldadura eficaz. De la figura 3 a la figura 7 representan esquemáticamente una modalidad de un método de fabricación para la sección de tubería reforzada 100 de la figura 1 y la figura 2. Según lo mostrado en la figura 3, el método de fabricación comienza con una tubería de metal 110, tales como una unión de acero de fuerza convencional, que se monta sobre una máquina de enrollado de fibra 150 donde los filamentos continuos de las fibras secas 125 extraídas de una pluralidad de carretes (no mostrados) y dirigidas a través de un dispositivo de alineación 160, se recubrirán alrededor de la tubería de metal 110. La tubería de metal 110 se puede asegurar en ambos extremos 140 y girar vía la máquina de enrollado de fibra 150 mientras las fibras secas 125 se recubren alrededor de la tubería de metal 110 a partir de un extremo al otro y nuevamente, continuando de una manera de enrollado tipo aro hasta que las fibras secas 125 se hayan aplicado al espesor deseado para formar una capa de fibra seca 120. Refiriéndose ahora a la figura 4, después de que la tubería de metal 110 se haya recubierto con una capa de fibra seca 120 a un espesor deseado, la tubería de metal recubierta con fibra 110 entonces se retira de la máquina de enrollado de fibra 150, y los extremos 140 de la tubería de metal 110 se pueden revestir o de otro modo recubrir para que un recubrimiento 135 se pueda rociar sobre la capa de fibra seca 120 usando una pistola de pintura u otro dispositivo, ya sea automatizado o manual. El recubrimiento de los extremos 140 de la tubería de metal 110 previene el uso de el recubrimiento 135 a estas superficies, que finalmente serán el área de soldadura durante la instalación de la tubería. En una modalidad, el recubrimiento aislante 135 se seca para formar un recubrimiento elastomérico externo 130 a temperatura ambiente y no requiere de ningún curado. Una vez que este recubrimiento elastomérico externo 130 se seca, la cinta u otra cubierta se puede retirar de los extremos 140 de la tubería de metal 110. En otras modalidades, el recubrimiento externo 130 es aplicado sobre la capa de fibra seca 120 antes de retirar la tubería de metal 110 de la máquina de enrollado de fibra 150. En una modalidad, el recubrimiento externo 130 es aplicado recubriendo una cinta de caucho fresco HNBR o equivalente alrededor de la capa de fibra seca 120, que entonces es curada por calentamiento. En otra modalidad, el recubrimiento externo 130 es aplicado por un espiral que suelda una hoja de metal recubierta alrededor de la capa de fibra seca 120. Entonces la sección de tubería reforzada 100 está lista para el transporte al sitio de instalación. Durante la llegada al sitio de la instalación, dos secciones de tubería reforzadas 100 pueden colocarse en el extremo 140 para soldarse según lo mostrado en la figura 5. Después de que la soldadura sea completada, cada área soldada 170 se puede recubrir con una capa de fibra seca 120 para reforzar la soldadura, según lo mostrado en la figura 6, y entonces se rocía con un recubrimiento 135 que se seca para formar el recubrimiento elastomérico externo 130 alrededor del área soldada 170, según lo mostrado en la figura 7. La figura 6 representa el área soldada 170 que es cubierta con las fibras secas 125 por una máquina de enrollado de fibra 150 en una tienda, pero el área soldada 170 también puede recubrirse en el campo usando una máquina de enrollado especial que gira alrededor de las secciones de tubería reforzadas soldadas 100, que siguen siendo inmóviles. Este tipo de máquina de enrollamiento de campo es usado comúnmente para fabricar una tubería compuesta continua y giratoria. El uso de las secciones de tubería reforzadas 100 descritas en la presente ofrece muchas ventajas con respecto a las alternativas tales como tubería de acero de alta resistencia y tubería de acero recubierto compuesto. Una tubería de metal 110 que comprende acero de fuerza convencional está disponible de muchos proveedores alrededor del mundo, opuesto a la tubería de acero de alta resistencia, que es fabricada solamente por algunas instalaciones de fundición de acero, dando por resultado altos precios de compra y periodos de expedición de hasta varios años. El acero de fuerza convencional también es auto-supresor para prevenir la propagación de grietas y eliminar la necesidad de supresores de grietas, opuesto al acero de alta resistencia. La capa de fibra seca 120 de la sección de tubería reforzada 100 permite presiones internas más altas con una pared de tubería más delgada de la tubería de metal 110, de tal modo reduce el peso y costos de transporte debido a que la densidad de fibra seca es de menos de 1/3 de la densidad del acero. Además, la capa de fibra seca 120 actúa como un aislador térmico, reduciendo el costo de requisitos de calentamiento o enfriamiento. Por otra parte, usando una tubería más delgada una pared reduce el costo de soldadura y fabricación. La sección de tubería reforzada 100 descrita en la presente también es ventajosa sobre un tubería de acero recubíerta compuesta debido a que no requiere del uso de una resina ni de un curado subsecuente durante la fabricación, que también reduce el tiempo^y costo. Además, la soldadura de campo de la sección de tubería reforzada 100 es menos complicada que la tubería cubierta compuesta de soldadura de campo debido a que la limitación da alta temperatura para las fibras secas 125 excede 600°C, mientras que la limitación da alta temperatura para el material compuesto es de aproximadamente 150°C. Además, la capa de fibras secas 120 es más ligera que un material compuesto, por lo tanto los costos de transporte son más bajos. La sección de tubería reforzada 100 descrita en la presente también es rentable cuando la tubería de metal 110 comprende una aleación resistente a la corrosión puesto que solamente la mitad del espesor de pared se requiere para lograr el mismo grado de presión usando un sobre-recubrimiento de las fibras secas 125, que son ligeras y menos costosas que las aleaciones resistentes a la corrosión. Por ejemplo, las fibras de fibra de vidrio tienen una fuerza de más de cuatro veces que la del acero inoxidable dúplex, una densidad de menos de 1/3 del acero inoxidable dúplex, y un costo de aproximadamente 1/10* que del acero inoxidable dúplex. Ejemplos Varias pruebas fueron conducidas para demostrar la viabilidad de usar la tubería de acero de fuerza convencional recubierta con fibras secas como alternativa al acero de alta resistencia o acero recubierto compuesto en aplicaciones de alta presión. Una sección de una tubería nominal X70 de diámetro 12 pulgadas de diámetro que tenía un espesor de pared de 0.25 pulgadas se sometió a enrollado tipo aro con 0.35 pulgadas de fibra de vidrio seca y después se roció con una capa de 0.1 pulgadas de poliurea, que se secó para formar un recubrimiento elastomérico. Una presión interna de 4.500 psi fue aplicada a la sección de tubería durante aproximadamente 5 minutos y después se liberó. La presión interna entonces fue aumentada a para lograr la falla, que ocurrió en aproximadamente 7.800 psi en una soldadura de circunferencia. Esta prueba indica que la capa de fibra de vidrio seca aumentó significativamente el grado de presión de la tubería X70 y también cambió el modo de fallo del aro (explosión) a la falla axial. Sin el recubrimiento de fibra de vidrio, la tubería X70 de 12 pulgadas con un espesor de pared de 0.25 pulgadas debe haber fallado por la presión de explosión a aproximadamente 3.900 psi, que es la presión a la cual se esperaba que la tensión axial en la tubería X70 alcanzara la última fuerza extensible del acero X70, que es 93.600 psi. Por lo tanto, la capa gruesa de 0.35 pulgadas de fibra de vidrio seca aproximadamente duplico el grado de presión de la tubería X70. Como punto de comparación, esta prueba fue repetida con otra sección de la tubería X70 nominal de 12 pulgadas de diámetro que tiene un espesor de pared de 0.25 pulgadas, pero en lugar del recubrimiento con fibras secas, esta sección de la tubería se sometió a enrollamiento tipo aro con una fibra de vidrio con un laminado compuesto que comprende una resina de epoxi, y entonces la sección fue colocada en un horno para curar el compuesto. Una presión interna de 4.500 psi fue aplicada a la sección de la tubería durante aproximadamente 5 minutos y después se liberó. Entonces, la presión interna fue aumentada hasta la falla, que ocurrió en aproximadamente 7.400 psi en una soldadura de circunferencia. Esta prueba indicó que las fibras secas son por lo menos tan eficaces como el sobre-recubrimiento compuesto en términos de aumento del grado de presión de la tubería X70. Para probar la fuerza de un área soldada recubierta en campo, dos secciones de tubería nominal X70 de 12 pulgadas de diámetro, cada una de aproximadamente 2 pies de largo y cada una con un espesor de pared de 0.25 pulgadas, se pre-recubrieron con 0.35 pulgadas de fibra de vidrio seca y se rociaron con una capa de 0.1 pulgadas de poliurea, dejando un área soldada expuesta de aproximadamente 3 pulgadas en un extremo de cada sección de la tubería. Las dos secciones de tubería entonces fueron soldadas juntas, y el área soldada expuesta fue recubierta con aproximadamente 0.35 pulgadas de fibra de vidrio seca y se roció con una capa de 0.1 pulgadas de poliurea para formar un recubrimiento elastomérico sobre la soldadura según lo mostrado en la figura 7. Los casquillos extremos fueron soldados al otro extremo de cada sección de tubería. Una presión interna de 4.500 psi fue aplicada a las dos secciones soldadas de la tubería durante aproximadamente 5 minutos y después se liberó. Entonces, la presión interna fue aumentada hasta la falla, que ocurrió en aproximadamente 7.800 psi en la soldadura de la circunferencia entre las secciones de tubería. Sin embargo, la falla no fue grave. De hecho, según lo mostrado en la figura 8, el daño fue localizado en el área soldada de circunferencia 170, donde una sección de la capa de fibra seca 120 se amplió y rompió en dos, de tal modo se creó una pequeña grieta en el recubrimiento externo 130 y se expuso las fibras secas rasgadas 120. Esta prueba indicó que las áreas soldadas cubiertas en campo apenas son tan eficaces como las secciones de tubería pre-recubiertas en términos de aumento del grado de presión de la tubería X70. Aunque varias modalidades de la sección de tubería reforzada comprenden una tubería de metal cubierta con fibra seca y los métodos correspondientes para fabricar tales secciones de tubería reforzadas se han mostrado y se han descrito, las modificaciones de las mismas se pueden hacer por el experto sin apartarse del espíritu o enseñanza de esta invención. Las modalidades descritas en la presente son solamente representativas y no son limitantes. Muchas variaciones y modificaciones del aparato y métodos son posibles y están dentro del alcance de la invención. Por consiguiente, el alcance de la invención no se limita a las modalidades descritas en la presente, pero está limitado solamente por las siguientes reivindicaciones, cuyo alcance incluirá todos los equivalentes de la materia objeto de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una sección de tubería reforzada que comprende: una tubería de metal; una capa de fibras secas ubicada alrededor de la tubería de metal; y un recubrimiento externo que cubre la capa de fibras secas.

2. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la capa de fibras secas aumenta la fuerza del aro de la tubería de metal.

3. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la tubería de metal comprende una tubería de acero convencional que tiene una fuerza de producción de aproximadamente 70,000 psi (X70) o menos.

4. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la tubería de metal comprende una tubería de acero de alta resistencia que tiene una fuerza de producción mínima mayor de 70,000 psi.

5. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la tubería de metal comprende una aleación resistente a la corrosión.

6. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la tubería de metal suprime una grieta que pueda desarrollarse durante el servicio.

7. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la tubería de metal comprende una tubería sin recubrir.

8. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la tubería de metal comprende una tubería revestida.

9. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 8, en donde la tubería de metal primero se recubre con un recubrimiento orgánico.

10. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 8, en donde la tubería de metal primero se recubre con un recubrimiento metálico anódico.

11. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la tubería de metal está protegida contra la corrosión.

12. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 11, en donde una tira de ánodo de aluminio se enrolla sobre la tubería de metal.

13. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 11, en donde una sal de fijación de pH se aplica a la capa de fibras secas.

14. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la tubería de metal comprende una tubería degradada.

15. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde las fibras secas se seleccionan del grupo que consiste de: fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de polietileno de alta densidad, o fibras entre lazadas.

16. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la capa de fibras secas comprende una cinta de filamentos paralelos múltiples, cada filamento consiste de muchos filamentos continuos.

17. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde el recubrimiento externo comprende un aislante o revestimiento sobre un recubrimiento.

18. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde el recubrimiento externo comprende un recubrimiento elastomérico.

19. El sección de tubería reforzada de la reivindicación 18, en donde el recubrimiento elastomérico comprende poliurea, poliuretano, o caucho HNBR.

20. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde el recubrimiento externo comprende un recubrimiento de metal soldado formado alrededor de las fibras secas.

21. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde el recubrimiento externo forma una barrera contra la humedad .

22. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la tubería de metal comprende un espesor de pared suficiente para soportar las cargas axiales impuestas durante el servicio.

23. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 22, en donde la capa de fibras secas tiene un espesor sustancialmente igual al espesor de pared de la tubería de metal.

24. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 23, en donde la capa de fibras secas duplica aproximadamente la fuerza de aro de la tubería de metal.

25. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, en donde la tubería de metal tiene un diámetro nominal en el intervalo de 64 pulgadas o menos.

26. La sección de tubería reforzada de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una capa aislante.

27. Una tubería de gas que comprende la sección de tubería reforzada de la reivindicación 1.

28. Una tubería líquida que comprende la, sección de tubería reforzada de la reivindicación 1.

29. Un tubo ascendente que comprende la sección de tubería reforzada de la reivindicación 1.

30. Un inductor y una línea supresión que comprenden la sección de tubería reforzada de la reivindicación 1.

31. Un método para fabricar una sección de tubería reforzada que comprende: un recubrimiento de una capa de fibras secas sobre una tubería de metal; y un recubrimiento de fibras secas con un recubrimiento externo, que de tal modo forma una primera tubería de metal cubierta con fibra seca.

32. El método de la reivindicación 31, en donde el recubrimiento de la capa de fibras secas comprende el aro que enrolla una pluralidad de fibras secas alrededor de la tubería de metal.

33. El método de la reivindicación 31, en donde el recubrimiento de la capa de fibras secas con un recubrimiento externo comprende el rocío sobre un revestimiento.

34. El método de la reivindicación 31, en donde el recubrimiento de la capa de fibras secas con un recubrimiento externo comprende el recubrimiento sobre un revestimiento.

35. El método de la reivindicación 31, que comprende adicionalmente el recubrimiento de una capa de material aislante sobre la capa de fibras secas.

36. El método de la reivindicación 31, que comprende adicionalmente: colocar una segunda tubería de metal recubierta con fibra seca adyacente a la primera tubería de metal cubierta con fibra seca; conectar la segunda tubería de metal recubierta con fibra seca con la primera tubería de metal cubierta con fibra seca vía una soldadura; recubrir la soldadura con una capa de fibras secas; y crear un recubrimiento externo sobre la capa de fibras secas colocadas alrededor de la soldadura, para de tal modo formar un área soldada recubierta con fibra seca.

37. El método de la reivindicación 36, en donde las primera y segunda tuberías de metal cubiertas con fibra seca se forman en instalaciones industriales y el área soldada recubierta con fibra seca se forma en una ubicación de campo.

38. Un método para reforzar una tubería de metal degradada que comprende: recubrir la tubería de metal degradado con una capa de fibras secas para aumentar la fuerza del aro de la tubería de metal degradada; y recubrir la capa de fibras secas con un recubrimiento externo.