MX2012014039A - Metodo y sistema de baja temperatura para formar juntas de campo en ductos submarinos. - Google Patents

Abstract

Se describe un método para formar juntas de campo entre secciones de tubo recubierto o aislado las cuales se van a unir por soldadura y se incorporan en un ducto submarino para transportar fluidos de una fase o de fases múltiples tal como petróleo, gas y agua. El método incluye la aplicación de una capa epóxica líquida que se superpone en un labio del recubrimiento de FBE aplicado a la fábrica que sobresale más allá del extremo biselado de la capa de aislamiento aplicada en la fábrica y la cual se puede aplicar sobre la totalidad del área de la junta soldada. La capa epóxica líquida se cura parcialmente por aplicación de calor y una capa del adhesivo pulverizado se aplica sobre la pluralidad de la capa epóxica líquida curada parcialmente. El adhesivo subsecuentemente es sinterizado y activado por aplicación de calor a su superficie exterior. Las superficies exteriores de la capa adhesiva y los biselados después se precalientan y el aislamiento de junta térmica se moldea por inyección sobre la totalidad del área de junta. Durante la totalidad del método la temperatura del recubrimiento de FBE aplicado en la fábrica se mantiene debajo de su temperatura de transición vítrea de manera que se evita el debilitamiento de la unión entre el recubrimiento de FBE y el tubo de acero subyacente. El número y secuencia de etapas puede variar, dependiendo por lo menos parcialmente de si las capas epóxica líquida y adhesiva se aplican en la instalación de recubrimiento del tubo o en el campo.

Description

METODO Y SISTEMA DE BAJA TEMPERATURA PARA FORMAR JUNTAS DE CAMPO EN DUCTOS SUBMARINOS CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se relaciona con protección o corrosión, protección mecánica y aislamiento de juntas soldadas entre secciones de tubo recubierto los cuales se van a incorporar en un ducto submarino para transporte de fluidos de fase única o múltiple tal como petróleo, gas y agua.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Hablando de manera general, los ductos se forman de secciones de tubo de acero que tienen recubrimientos para protección contra corrosión y aislantes que se aplican en la fábrica. En una construcción típica, los tubos se proporcionan con por lo menos dos capas funcionales: un recubrimiento de protección a la corrosión interior comprendido, por ejemplo, de una resina epóxica unida por fusión ("FBE") y una capa exterior formada de un material termoplástico tal como polipropileno o polietileno. La capa aislante puede estar espumada o sin espumar.

En la fabricación de un tubo recubierto/aislado, los extremos del tubo deben quedar desnudos de manera que se evite daño al recubrimiento cuando los tubos se unen en el campo por soldadura. Típicamente, el recubrimiento se recorta hacia atrás desde el extremo del tubo para formar un bisel el cual está separado del extremo del tubo. Un labio del recubrimiento inferior epóxico puede sobresalir sobrepasando el extremo (o "punta") del bisel. La etapa de biselado típicamente se realiza en la fábrica como parte del proceso de manufactura.

Las secciones de tubo individuales se unen juntándolas en el campo para formar un ducto continuo. Las juntas entre las secciones de tubo se conocen como "juntas de campo" y están formadas por soldadura a tope de las secciones de tubo uniéndolas, y después aplicando una capa de recubrimiento/aislamiento sobre el tubo desnudo que rodea la junta soldada. Estas etapas se pueden realizar conforme el ducto es enrollado sobre o desde una embarcación de tendido (las denominadas "juntas de sujeción") durante la prefabricacion de cadenas de tubos de uniones múltiples o inmediatamente antes del tendido del ducto. Por razones de economía, las juntas de campo deben ser formadas rápidamente y enfriadas a una temperatura aceptable de manera que no frenen la operación de enderezado o tendido. Por ejemplo, el enderezado del ducto generalmente no se permite a menos que la temperatura de la junta de campo y el acero asociado se encuentre por debajo de aproximadamente 100 grados Celsius, típicamente por debajo de aproximadamente 80 grados Celsius.

Existen numerosos métodos para formación de juntas de campo. En un método conocido por los inventores, se proporciona un recubrimiento de protección a la corrosión de FBE sobre el tubo desnudo que rodea la junta soldada. El área de junta después se calienta a aproximadamente 180-250 grados Celsius para curar la FBE y la capa aislante/de recubrimiento después se aplica sobre el área de junta calentada mediante moldeo por inyección.

El calentamiento de la junta de tubo para curar la FBE provoca que las porciones de recubrimiento de FBE aplicadas en la fábrica existentes se calienten por encima de su temperatura de transición vitrea. La temperatura de transición vitrea es la temperatura a la cual la FBE se transforma de un estado duro a un estado reblandecido similar a caucho y es el intervalo de aproximadamente 100 a 160 grados Celsius. De manera más típica, la temperatura de transición vitrea de las FBE de baja temperatura utilizadas comúnmente está en el intervalo de 100-110 grados Celsius. Los inventores han encontrado que el calentamiento del recubrimiento de FBE por encima de su temperatura de transición vitrea puede debilitar la unión entre el recubrimiento de FBE aplicado en la fábrica y el tubo de acero en la región de la punta del bisel. Esto resulta en la formación de una estructura discontinua debajo de la punta del bisel la cual puede fallar durante el enderezado o tendido subsecuente del ducto.

Otra desventaja de este método es que se requiere una cantidad de tiempo significativa para precalentar el tubo a 180-250 grados Celsius y después enfriar el tubo y el sistema de aislamiento de junta de campo aplicada a 100 grados Celsius o una temperatura menor. En donde el ducto es enderezado sobre una barcaza de tendido, por ejemplo, este tiempo de calentamiento y enfriamiento adicional es costoso dado que frena el proceso de enderezado e incrementa el tiempo de espera de la embarcación de tendido.

Por lo tanto, existe la necesidad por un método para aplicar juntas de campo a tuberías aisladas que evite el calentamiento excesivo del área de la junta del tubo.

DESCRIPCION BREVE DE LA INVENCION La invención proporciona un método para formar una junta de campo entre dos secciones de tubo aisladas. Cada una de las secciones de tubo aisladas comprende: (i) un tubo de acero que tiene una superficie exterior y un extremo, en donde una superficie de conexión anular se localiza en el extremo del tubo de acero, (ii) una capa de un material epóxico unido por fusión (FBE) proporcionado sobre la superficie exterior y el tubo de acero, en donde la FBE tiene una temperatura de transición vitrea y en donde un extremo terminal de la capa de FBE está separada del extremo del tubo; y (iii) una capa de aislamiento de tubo que se proporciona sobre la capa de FBE, en donde la capa de aislamiento de tubo comprende un material de aislamiento térmico polimérico, en donde un extremo terminal de la capa de aislamiento de tubo está separada del extremo del tubo. Cada una de las secciones de tubo aisladas tienen una porción de extremo desnudo en la cual la superficie exterior del tubo de acero está expuesto, la porción de extremo desnudo se extiende desde el extremo del tubo de acero al extremo terminal de ya sea la capa de FBE o la capa de aislamiento del tubo.

Una etapa del método comprende soldar el tubo de acero de la primera sección de tubo aislada al tubo de acero de la segunda sección de tubo aislado de manera que forme una junta soldada circunferencial entre las superficies de conexión anular de los tubos de acero y de manera que formen un área de junta continua la cual incluya la junta soldada circunferencial y las porciones de extremo desnudas de las secciones de tubo aisladas.

Otra etapa del método comprende aplicar una capa de material epóxico liquido a por lo menos aquellas porciones de las porciones de extremo desnudas que están próximas a los extremos terminales de las capas de FBE de la primera y segunda secciones de tubo aisladas de manera que la capa epóxica liquida esté en contacto con la capa de - € - FBE de ambas secciones de tubo aisladas. La capa epóxica liquida se cura parcialmente al calentar la capa epóxica liquida, en donde se mantiene una temperatura, del tubo de acero y la capa de FBE a una temperatura inferior a la temperatura de transición vitrea.

Otra etapa del método comprende aplicar una capa de un adhesivo sobre la capa epóxica liquida y en contacto con la misma. La capa adhesiva subsecuentemente se calienta mientras se mantiene el tubo de acero en la capa de FBE a una temperatura por debajo de la temperatura de transición vitrea .

Otra etapa del método comprende aplicar una capa continua de aislamiento de junta sobre el área de junta, en donde la capa de aislamiento de junta está en contacto con la capa adhesiva y se superpone con el extremo terminal de la capa de aislamiento de tubo de ambas secciones de tubo aislado, primera y segunda.

En una modalidad de la invención, una distancia entre el extremo terminal de la capa FBE y el extremo de tubo de acero es menor que una distancia entre el extremo terminal de la capa de aislamiento de tubo y el extremo del tubo de acero de manera que la porción de extremo expuesta de la capa FBE se proporciona entre los extremos terminales de capa de aislamiento de tubo y la capa FBE. La porción de extremo desnudo de cada una de las secciones de tubo aisladas se puede extender desde el extremo del tubo de acero al extremo terminal de la capa FBE. El área de junta puede extenderse entre el extremo terminal de la capa de FBE de la primera sección de tubo aislada y el extremo terminal de la capa de FBE de la segunda sección de tubo aislada. La capa epóxica liquida se puede aplicar sobre la porción de extremo expuesta de la capa de FBE de manera que cubra por lo menos parcialmente la porción expuesta de la capa de FBE.

En una modalidad de la invención, la capa epóxica liquida se aplica sobre y cubre sustancialmente de modo completo las porciones de extremo expuestas de la capa de FBE en ambas secciones de tubo aisladas. La capa epóxica liquida puede comprender una capa continua la cual se aplica de manera que cubra de manera sustancialmente completa el área de junta.

En una modalidad de la invención, el extremo terminal de la capa de aislamiento de tubo en cada una de las secciones de tubo aisladas se proporciona con un bisel, en donde una punta del bisel se localiza en el extremo terminal de la capa de aislamiento de tubo y el bisel se extiende radialmente hacia fuera desde la punta en una dirección alejándose del extremo del tubo de acero, la capa epóxica liquida se puede aplicar de manera que se evite superposición sustancial con el bisel de la capa de aislamiento del tubo.

En una modalidad de la invención, la capa epóxica líquida se cura parcialmente por precalentamiento del tubo de acero antes de la aplicación del material epóxico líquido a una temperatura dentro del intervalo de aproximadamente 40-100 grados Celsius. Como resultado de este precalentamiento, la superficie exterior de la capa epóxica líquida curada parcialmente se encuentra en un estado similar a gel, pegajoso antes y durante la aplicación de la capa adhesiva.

En una modalidad de la invención, el adhesivo se aplica a la capa epóxica liquida en forma particulada, sólida y en donde la capa adhesiva se calienta antes a una temperatura suficiente para fundir y coalescer las partículas mientras se mantiene el tubo de acero y la capa de FBE a una temperatura por debajo de la temperatura de transición vitrea. Por ejemplo, la capa adhesiva se puede calentar a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 100-160 grados Celsius para fundir y coalescer las partículas.

En una modalidad de la invención, la superficie exterior de la capa adhesiva se precalienta inmediatamente antes de la etapa de aplicación del aislamiento de junta y se puede precalentar a aproximadamente 100-160 grados Celsius.

En una modalidad de la invención, la capa de aislamiento de junta se aplica por moldeo por inyección. La capa de aislamiento de junta puede comprender un polímero que se selecciona del grupo que consiste de homopolímeros de polietileno, polipropileno o poliestireno y copolímeros de polietileno, polipropileno o poliestireno. El polímero que comprende la capa de aislamiento de junta puede ser el mismo que el material de aislamiento térmico polimérico de la capa de aislamiento del tubo.

En una modalidad de la invención, la aplicación de la capa epóxica líquida y la capa adhesiva precede la soldadura de los tubos de acero. En esta modalidad, la capa epóxica líquida puede ser discontinua y se puede aplicar únicamente en las porciones de porción de extremo desnudo las cuales estén próximas a los extremos terminales de las capas FBE de manera que se evite el calentamiento excesivo de la capa epóxica líquida y la capa adhesiva durante la soldadura. la soldadura de los tubos de acero puede preceder al calentamiento de la capa adhesiva.

DESCRIPCION BREVE DE LAS FIGURAS La invención se describirá ahora, a modo de ejemplo únicamente, con referencia a las figuras anexas, en las cuales: La figura la a la figura le ilustran las etapas de un método para formar una junta de campo, de acuerdo con una primera modalidad de la invención; La figura 2a a la figura 2e ilustran las etapas de un método para formar una junta de campo de acuerdo con una segunda modalidad de la invención; y La figura 3a a la figura 3b ilustran etapas de un método para formar una junta de campo de acuerdo con una tercera modalidad de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA Numerosos métodos de acuerdo con la invención se describen ahora a continuación con referencia a las figuras .

Los métodos de acuerdo con la invención incluyen varias etapas las cuales se realizan en el campo, como secciones individuales de tubo aislado que se unen para formar un ducto continuo. Como se menciona en lo anterior, estas etapas típicamente se realizan conforme el ducto es enderezado sobre una embarcación de tendido, durante la prefabricación de cadenas de tubos de uniones múltiples o conforme se tienden, es decir, se desenrollan, desde una embarcación de tendido. Las etapas las cuales se realizan en el campo algunas veces se denominan en la presente como etapas "en línea".

Algunos de los métodos de acuerdo con la invención también incluyen etapas las cuales se realizan como una parte integral del proceso de recubrimiento de tubo y por lo tanto se pueden realizar en una fábrica u otra instalación en donde se aplique a las secciones de tubo individuales protección contra corrosión y recubrimientos de aislamiento. Estas etapas algunas veces se denominan en la presente como etapas "fuera de linea". Se apreciará que el número y secuencia de etapas en los métodos de acuerdo con la invención pueden variar de acuerdo a cuales etapas se realizan "fuera de linea" y cuales etapas se realizan "en linea".

Un método de acuerdo con una primera modalidad de la invención se describe ahora con referencia a las figuras la hasta la figura le. La totalidad de las etapas del método de acuerdo con la primera modalidad se realizan en linea, es decir, en el campo.

La figura la ilustra las porciones de extremo de una primera sección 10 de tubo aislada y una segunda sección 12 de tubo aislada para ser unidas y que se proporcionan con una junta de campo de acuerdo con una primera modalidad de la invención. Cada sección de tubo aislada/recubierta 10 ó 12 puede comprender una longitud única de tubo aislado/recubierto, como se suministra desde una fábrica, o un ducto ensamblado parcialmente que comprende una pluralidad de secciones de tubo unidas por soldadura extremo a extremo. Las secciones de tubo 10 y 12 son de una construcción típica, tal y como se obtienen de una instalación de recubrimiento de tubo. Dado que las porciones de extremo de la primera y segunda secciones de tubo 10, 12 mostradas en las figuras son de construcción idéntica, se utilizaran los mismos números de referencia en lo siguiente y en las figuras para identificar sus elementos comunes.

Cada sección de tubo 10, 12 tiene una construcción estratificada e incluye un tubo 14 de acero que tiene una superficie 16 exterior cilindrica. El extremo 15 del tubo 14 tiene una superficie 18 de conexión anular la cual está en un ángulo recto respecto a la superficie 16 exterior .

Cada sección de tubo aislada 10, 12 también incluye una pluralidad de recubrimientos funcionales aplicados en fábrica o capas proporcionadas sobre la superficie 16 exterior del tubo 14 de acero. Las secciones de tubo 10, 12 se describen en la presente con una construcción estratificada sencilla, con una capa 20 de protección contra la corrosión única que se proporciona sobre la superficie 16 exterior del tubo 14 de acero y en contacto con el mismo, y un capa 22 de elemento de tubo única que se proporciona sobre la capa 20 de protección contra la corrosión.

Se apreciará que se pueden integrar otras capas funcionales dentro de la estructura de las secciones de tubo aisladas/recubiertas 10, 12 sin por esto apartarse del alcance de la presente invención. Por ejemplo, las secciones de tubo aisladas 10, 12 pueden incluir más de una capa de protección contra la corrosión o más de una capa de aislamiento de tubo. Además, las secciones de tubo aisladas/recubiertas 10, 12 pueden incluir otros tipos de capas funcionales tales como capas adhesivas y recubrimientos superiores resistentes a la abrasión, en la parte externa. Algunas de estas capas funcionales adicionales se pueden localizar entre la capa 20 de protección contra la corrosión y la capa 22 de aislamiento del tubo o entre la capa 20 de protección contra la corrosión y el tubo 14 de acero de manera que las capas 20, 22 no necesariamente están en contacto directo entre si o de manera que la capa 20 no necesariamente esté en contacto directo con la superficie 16 exterior del tubo 14. No obstante, las posiciones de las capas 20, 22 en relación una o la otra y en relación al tubo 14 permanecen iguales sin importar la presencia de otras capas funcionales, es decir, la capa 20 de protección contra la corrosión se proporciona sobre la superficie 16 exterior del tubo 14 de acero y la capa 22 de aislamiento de tubo se proporciona sobre la capa 20 de protección contra la corrosión.

La capa 20 de protección contra la corrosión aplicada en la fábrica está constituida de material epóxico unido por fusión (FBE) y se puede aplicar directamente sobre la superficie 16 exterior del tubo 14, por ejemplo, por recubrimiento por aspersión de una capa de polvo epóxico sobre la superficie exterior 16 del tubo 14 y después calentar la capa de polvo a una temperatura dentro del intervalo de aproximadamente 180-250 grados Celsius para curar el material epóxico. La capa 20 de protección contra la corrosión en si misma puede estar constituida de una o más capas.

La capa 22 de aislamiento de tubo aplicada en la fábrica está constituida de aislamiento de tubo polimérico. Típicamente, el aislamiento de tubo estará constituido de un material termoplástico espumado o no espumado (sólido) tal como un polietileno, polipropileno o poliestireno, que incluye homopolímeros y copolímeros de los mismos, en donde el material termoplástico estás espumado y puede incluir huecos en formas de burbujas de gas o en forma de microesferas de vidrio o cerámicas, este último tipo se denomina como una espuma "sintáctica". El espesor de la capa 22 de aislamiento de tubo es altamente variable y puede estar en un intervalo de aproximadamente 15-150 mm.

Por ejemplo, cuando el aislamiento del tubo está constituido de poliestireno o un copolímero del mismo, las secciones de tubo 10 y 12 pueden incorporar cualquiera de las estructuras estratificadas descritas en la solicitud de patente de los Estados Unidos No. 11/962,772 presentada el 21 de diciembre del 2007, publicada el 25 de junio del 2009 como documento de E.U.A. 2009/0159146 Al e intitulado "STYRENIC INSULATION FOR PIPE" (aislamiento estirénico para tubo) , la cual se incorpora en la presente como referencia en su totalidad.

De manera alternativa, el aislamiento de tubo puede estar constituido de cualquiera de los aislamientos de alta temperatura descritos en la solicitud de patente de los Estados Unidos No. 12/509,138 presentada el 24 de julio del 2009 publicada el 25 de febrero del 2010 como documento de E.U.A. 2010/0043906 Al e intitulado "HIGH TEMPERATURE RESISTANT INSULATION FOR PIPE" (aislamiento resistente de alta temperatura para tubo) , la cual se incorpora en la presente como referencia en su totalidad. Por ejemplo, el aislamiento de tubo puede comprender por lo menos una capa de aislamiento sólido o de espuma que comprende un termoplástico resistente de alta temperatura que tiene baja conductividad térmica, un punto de reblandecimiento térmico alto, una alta resistencia a la compresión y una resistencia alta al corrugado compresivo. El material termoplástico resistente a alta temperatura se selecciona de uno o más miembros del grupo que consiste de: policarbonato; óxido de polifenileno; óxido de polifenileno combinado con polipropileno, poliestireno o poliamida; policarbonato combinado con tereftalato de polibutileno, tereftalato de polietileno, acrilonitrilo de butadieno y estireno, acrilato de acrilonitrilo y estireno o poliéterimida; poliamidas, que incluye poliamida 12 y 612 y elastómeros de las mismas; polimetilpenteno y combinaciones de los mismos; copolimeros olefinicos cíclicos y combinaciones de los mismos; y, elastómeros termoplásticos reticulados parcialmente, también conocidos como vulcanizados de termoplástico o elastómeros vulcanizados dinámicamente.

Cuando se utiliza un aislamiento de alta temperatura como la capa 22 de aislamiento de tubo, la capa 20 de protección contra la corrosión puede comprender una FBE con una temperatura de transición vitrea relativamente alta, por ejemplo, de aproximadamente 150-160 grados Celsius .

Como se muestra en la figura la, cada una de las secciones de tubo aisladas/recubiertas 10, 12 tiene una porción 24 de extremo desnudo en la cual la superficie exterior del tubo 14 de acero está expuesta y por lo tanto está libre de la capa 20 de protección contra la corrosión, la capa 22 de aislamiento/recubrimiento del tubo y cualquier otra de las capas funcionales. La porción 24 de extremo desnuda se extiende sobre el extremo 15 del tubo 14 a un extremo terminal de ya sea la capa 20 de protección contra la corrosión o la capa 22 de aislamiento/recubrimiento del tubo. Las porciones 24 de extremo desnudas típicamente se forman durante el proceso de manufactura y se proporcionan de manera que se evita daño a las capas 20, 22 cuando los extremos de las secciones de tubo aisladas/recubiertas 10, 12 se calientan durante el soldado. Las porciones 24 de extremo desnudo típicamente pueden tener una longitud de aproximadamente 152 mm (6 pulgadas) o aproximadamente 150-200 mm.

La capa 22 de aislamiento/recubrimiento de tubo de cada sección de tubo 10, 12 tiene un extremo 26 terminal el cual está separado del extremo 15 del tubo 14. La capa 22 de aislamiento/recubrimiento del tubo se proporciona con un bisel 28 el cual comienza en el extremo 26 terminal del mismo y se inclina radialmente hacia fuera en una dirección alejándose del extremo 15 del tubo 14, el bisel típicamente está inclinado en un ángulo desde aproximadamente 30 a 60 grados. La porción radialmente más hacia adentro del bisel 28, localizado en el extremo 26 terminal de la capa 22 de aislamiento de tubo algunas veces se denomina en la presente como el "talón de bisel" o "talón". Se puede observar que la capa " 22 de aislamiento de tubo es relativamente delgada en el extremo terminal del talón 26 de bisel.

Las secciones de tubo aisladas/recubiertas 10, 12 habitualmente se construyen de manera que el extremo 30 terminal de la capa 20 de protección contra la corrosión se extiende en cierta medida pasando el extremo 26 de terminal de la capa 22 de aislamiento/recubrimiento de tubo de manera tal que una distancia entre el extremo 30 de terminal de la capa 20 de protección contra la corrosión y el extremo 15 del tubo 14 es menor que una distancia entre el extremo 26 de terminal de la capa 22 de aislamiento/recubrimiento del tubo y el extremo 15 de tubo 14. De esta manera, la porción 24 de extremo desnudo de cada sección de tubo aislado 10, 12 se extiende desde el extremo 15 del tubo 14 al extremo 30 de terminal de la capa 20 de protección contra la corrosión. Esta construcción proporciona una porción 32 de extremo expuesta de la capa 20 de protección contra la corrosión la cual se extiende sobrepasando el extremo 26 de terminal de la capa 22 de aislamiento/recubrimiento de tubo hacia el extremo 15 del tubo 14, algunas veces denominado en la presente como el "labio" de la capa 20 de protección contra la corrosión. La longitud axial de la porción 32 de extremo expuesta de la capa 20 de protección contra la corrosión típicamente es de aproximadamente 20-50 mm.

En el método de acuerdo con la primera modalidad de la invención, las secciones de tubo aisladas/recubiertas 10, 12 se proporcionan por la instalación de recubrimiento del tubo en la forma descrita en lo anterior. Antes de la unión y aplicación del sistema de aislamiento de unión en el campo, las porciones 24 de extremo desnudas de la secciones de tubo aisladas 10, 12 se pueden someter a un pretratamiento de limpieza con el fin de asegurar que las superficie exteriores de las porciones 24 de extremo desnudas estén sustancialmente libres de aceite, grasa, suciedad, incrustaciones de rebajado, pintura y material extraño. El pretratamiento puede comprender limpieza con descargas de arena de las porciones 24 de extremo desnudo en cuyo caso el pretratamiento se puede realizar como una etapa "fuera de linea" en la fábrica. Aunque se prefiere menos por razones de eficiencia, es posible pretratar las porciones 24 de extremo desnudas manualmente y limpieza de la herramienta con energía.

En una modalidad de la invención, las porciones 24 de extremo desnudas de las secciones de tubo aisladas se limpian por descarga perfectamente a un grado de Sa 2.5 a Sa 3.0 de manera que cuando se observan sin ampliación, la superficie está libre de muestras visibles de aceite, grasa, suciedad, incrustaciones de rebajado, herrumbre, recubrimientos de pintura y material extraño, y de manera tal que las porciones 24 de extremo desnudas son de color metálico uniforme o tienen únicamente trazas ligeras de contaminación. Las porciones 24 de extremo desnudas resultantes pueden tener una limpieza de superficie nominal de 1-2, de acuerdo con ISO 8501 en relación a la preparación de sustratos de acero antes de la aplicación de pinturas y productos relacionados. Con respecto a la rugosidad de la superficie, el pretratamiento de limpieza de las porciones 24 de extremo desnudo resulta en una rugosidad de superficie Ry (altura de rugosidad máxima cresta a valle) que varia de aproximadamente 40-80 micrómetros o Rz ( distancia promedio entre la cresta más alta y el valle más profundo) que varia de aproximadamente en 30-60 micrómetros.

Con el fin de unir las secciones de tubo aisladas/recubiertas 10, 12, se colocan extremo a extremo con sus superficies 18 de conexión anulares en contacto una con otra, y después se unen por soldadura a tope para formar una soldadura circunferencial en el perímetro. Durante la soldadura, los extremos 15 de los tubos 14 de acero se calientan a una temperatura suficientemente alta para soldar y el metal de relleno de soldado fundido se aplica para unir los tubos 14 uniéndolos y para llenar cualquier separación entre las superficies 18 de conexión anular. Después de soldadura y antes de procesamiento adicional, el área calentada se permite que se enfríe. La etapa de soldadura resulta en la formación de una junta 34 de soldado circunferencial continuo entre las superficies 18 de conexión anular de los tubos 14 de acero y esto se muestra en la figura Ib. La junta 34 se suelda, junto con las porciones 24 de extremo desnudo de las secciones de tubo aisladas 10, 12 forman un área 36 de junta continua la cual se define en la presente que comprende la totalidad del área sobre la cual se exponen las superficies exteriores de los tubos 14. Los tubos 14 de acero de las secciones de tubo 10, 12 se calientan localmente próximas a sus extremos 15 durante la operación de soldadura. Las longitudes de las porciones 24 de extremo desnudo son de longitudes suficientes para evitar el calentamiento excesivo de la capa 20 de FBE aplicada en la fábrica y la capa 22 de aislamiento de tubo. En particular, la temperatura de la capa 20 de FBE se mantiene a una temperatura por debajo de su temperatura de transición vitrea durante la soldadura, por ejemplo menor de aproximadamente 100 grados Celsius.

Después de soldadura, la siguiente etapa del método de acuerdo con la primera modalidad de la invención es aplicar una capa 38 epóxica liquida al área 36 de junta. En la primera modalidad de la invención, la capa 38 epóxica líquida se aplica sobre la totalidad del área 36 de junta de manera que proporcione a esta área con una capa continua de protección contra la corrosión .Así, como se muestra en la figura le, la capa 38 epóxica líquida se aplica como una capa continua sobre la junta 34 de soldadura y las porciones 24 de extremo desnudas de las secciones de tubo 10, 12. La capa 38 epóxica liquida se puede aplicar durante un periodo de aproximadamente 2 minutos y hasta un espesor de aproximadamente 100-800 micrómetros, por ejemplo, aproximadamente 200-500 micrómetros.

La capa 38 epóxica liquida se superpone a las porciones 32 de extremo expuestas de las capas 20 de protección contra la corrosión. Por ejemplo, como se muestra en la figura le, la capa 38 epóxica liquida continua puede cubrir de manera sustancialmente completa las porciones 32 de extremo expuestas de la capa 20 de protección contra la corrosión. Con el fin de mejorar la adhesión a la capa 38 epóxica liquida, las capas 20 de protección contra la corrosión aplicadas en la fábrica pueden ser sometidas a abrasión ligeramente antes de la aplicación de la capa 38 epóxica liquida, la abrasión se realiza ya sea en la fábrica o en campo.

La capa 38 epóxica liquida se forma al premezclar la resina y componentes endurecedores de un apresto epóxico liquido en dos partes y después aplicar la mezcla al área de junta utilizando una aspersión, un cepillo, un rodillo o una almohadilla. El apresto epóxico puede incluir un disolvente, aunque los aprestos 100% sólidos (sin disolventes) se prefieren por razones de salud y seguridad.

Los ejemplos de apresto epóxicos 100% sólidos (sin disolventes) los cuales se pueden utilizar en el método de la invención incluyen aprestos epóxicos producidos por Canusa-CPS, tales como aquellos conocidos como E Primer, S Primer y P Primer. El apresto epóxico liquido se aplica como una capa única que tiene un espesor que varia de aproximadamente 100-800 micrometros, por ejemplo de aproximadamente 250-450 micrometros.

El apresto epóxico liquido está sustancialmente sin curar durante e inmediatamente después de su aplicación al área 36 de junta. Con el fin de evitar el desplazamiento de la capa 38 epóxica liquida del tubo durante el procesamiento subsecuente se desea que se cure parcialmente, por ejemplo, para que forme un gel antes de procesamiento adicional. No obstante, también se desea que permanezca suficientemente sin curar de manera que reaccione y se una a la capa adhesiva aplicada subsecuentemente. Aunque el apresto epóxico comenzará a curar a temperatura ambiente de aproximadamente 10 grados Celsius o mayores, los inventores han encontrado que es deseable calentar el apresto epóxico liquido conforme se aplica a una tubo de acero para asegurar que el apresto comenzará a curar a una velocidad aceptable y curará a la consistencia de un gel antes de la aplicación de la capa adhesiva. Los inventores han encontrado que el calentamiento del apresto epóxico liquido se lleva a cabo de mejor manera al precalentar selectivamente los tubos de acero dentro del área 36 de junta inmediatamente antes de la aplicación del. apresto epóxico. La masa térmica grande de los tubos de acero asegura calentamiento efectivo y curado parcial de la capa 38 epóxica liquida.

Por ejemplo, los inventores han encontrado que el precalentamiento localizado selectivos de los tubos 14 de acero en el área 36 de junta a una temperatura dentro del intervalo de aproximadamente 40-100 grados Celsius, por ejemplo, de aproximadamente 40-90 grados Celsius o de aproximadamente 50-70 grados Celsius provocará el curado parcial del apresto epóxico liquido mientras se mantiene la capa 38 epóxica liquida en un estado suficientemente sin curar para unirse con la capa adhesiva aplicada subsecuentemente. Los inventores han encontrado que la combinación de precalentamiento selectivo del área 36 de junta y particularmente el uso de temperaturas de precalentamiento las cuales son menores que la temperatura de transición vitrea del recubrimiento FBE aplicado en la fábrica, tales como las temperaturas menores de aproximadamente 100 grados Celsius, evita daño del recubrimiento FBE y debilitamiento del enlace entre el recubrimiento FBE y la superficie exterior del tubo de acero.

El área 36 de junta se puede precalentar por cualquier medio adecuado. Con el fin de maximizar la eficiencia, las secciones de tubo 10, 12 se pueden hacer avanzar a través de un aparato de calentamiento por inducción el cual precalienta selectivamente el tubo de acero en el área 36 de junta inmediatamente antes de la aplicación del apresto epóxico líquido.

En la primera modalidad de la invención, en donde las secciones de tubo 10, 12 se unen por soldadura antes de la aplicación de la capa 38 epóxica líquida, la capa 38 epóxica líquida cubre continuamente la totalidad del área 36 de junta y se superpone a las porciones 32 de extremo expuestas de la capa 20 de protección contra la corrosión. Las porciones 32 de extremo expuestas de la capa 20 de protección contra la corrosión de FBE aplicado en la fábrica se pueden erosionar ligeramente para promover una fuerte adhesión con la capa 38 epóxica líquida y de esta manera proporciona secciones de tubo 10, 12 con protección continua contra la corrosión. No obstante, la capa 38 epóxica líquida no se extiende sobre el bisel 28 de la capa 22 de aislamiento de tubo en un grado significativo. De hecho, el bisel 28 puede quedar oculto, por ejemplo con cinta de manera que se evite que el apresto epóxico líquido se superponga al bisel 28.

La siguiente etapa en los métodos es aplicar una capa 40 adhesiva sobre la capa 38 epóxica liquida curada parcialmente y en contacto directo con la misma. Con el fin de asegurar una unión fuerte entre la capa 38 epóxica liquida y la capa 40 adhesiva, la capa 40 adhesiva se aplica mientras la capa 38 epóxica liquida permanece en un estado parcialmente sin curar y la capa 40 adhesiva típicamente se aplica sin aplicación de calentamiento externo .

Como se menciona en lo anterior, el precalentamiento del tubo de acero en el área 36 de junta provoca que la capa 38 epóxica líquida sea curada. La capa 38 epóxica líquida curada parcialmente está en forma de un gel con una superficie exterior pegajosa y los inventores han encontrado que se observa buenos resultados cuando la aplicación de la capa 40 adhesiva comienza mientras el material epóxico líquido se encuentra en este estado gelificado. Típicamente, el adhesivo se aplica en los siguientes aproximadamente tres minutos, por ejemplo, en los siguientes aproximadamente dos minutos, después de que se ha completado la aplicación de la capa 38 epóxica líquida .

La capa 40 adhesiva ventajosamente se aplica sobre sustancialmente todas las porciones del área 36 de junta las cuales están cubiertas por la capa 38 epóxica líquida, es decir, de manera que la capa 40 adhesiva cubre completamente la capa 38 epoxica liquida. En la primera modalidad de la invención, por lo tanto, la capa 40 adhesiva cubre sustancialmente el área 36 de junta completa y cubre de manera sustancialmente completa la capa 38 epoxica liquida y esto se muestra en la figura Id.

La capa 40 adhesiva se forma por rociado de un adhesivo pulverizado directamente sobre la capa 38 epoxica liquida curada parcialmente. Las partículas del adhesivo pueden tener un tamaño de malla de aproximadamente 50-350 micrómetros o de aproximadamente 50-300 micrometros. El tiempo de aplicación de adhesivo típicamente es de aproximadamente 2 minutos y el espesor de aplicación de adhesivo típicamente está en el intervalo de aproximadamente 200-500 micrómetros.

El adhesivo que constituye la capa 40 adhesiva está constituida de un polímero que tiene grupos funcionales y que tiene una afinidad mutua por la capa 38 epoxica líquida y la capa de aislamiento/recubrimiento térmico aplicada subsecuentemente que se describe más adelante. El polímero sobre el cual se basa el adhesivo se selecciona por su compatibilidad con la capa de aislamiento térmico aplicada subsecuentemente. Por ejemplo, cuando la capa de aislamiento térmico está constituida de polietileno, polipropileno, poliestireno o copolímeros y combinaciones de los mismos, la capa 40 adhesiva puede estar comprendida respectivamente de un copolimero funcionalizado de polietileno, polipropileno, poliestireno o copolimeros y combinaciones de los mismos. En algunas modalidades de la invención, el polímero o copolimero adhesivo está funcionalizado por anhídrido maléico o grupos glicidilo. Las funcionalidades de la capa adhesiva son en cierta medida específicas a las composiciones químicas de la capa 38 epóxica líquida subyacente y la capa de aislamiento/recubrimiento térmico aplicada subsecuentemente.

En modalidades de la invención en donde la capa de aislamiento/recubrimiento térmico está comprendido de polietileno o un copolimero del mismo, el adhesivo puede comprender un copolimero de etileno con funcionalidad de anhídrido maléico. En modalidades de la invención en donde la capa de aislamiento térmico está comprendido de polipropileno o un copolimero del mismo, el adhesivo puede comprender un copolimero de propileno con funcionalidad de anhídrido maléico. En modalidades de la invención en donde la capa de aislamiento térmico comprenda poliestireno o un copolimero del mismo, la capa adhesiva puede comprender un copolimero de poliolefina funcionalizado con anhídrido maléico o un copolimero de estireno-anhídrido maléico, cualquiera de los cuales se puede combinar con copolimero de poliestireno.

Inmediatamente después de la aplicación de la capa 40 adhesiva, el área 36 de junta se calienta con el fin de fundir y coalescer las partículas adhesivas de la capa 40 adhesiva. El calentamiento también provoca que la capa 40 adhesiva reaccione y se una firmemente a la capa 38 epóxica líquida en el límite de capas 38 y 40, lo que provoca que la capa 40 adhesiva se active para unión fuerte a la capa de aislamiento/recubrimiento térmico aplicada subsecuentemente y también acelera adicionalmente el curado de la capa 38 epóxica líquida.

El área 36 de junta se calienta de manera que calienta selectivamente las capas epóxica líquida y adhesiva 38, 40 a una temperatura suficiente para fundir y hacer coalescer las partículas adhesivas mientras minimiza el incremento de temperatura de los tubos 14 de acero subyacentes en el área 36 de junta. La temperatura y el tiempo de calentamiento dependen de numerosos factores. Los inventores han encontrado que el calentamiento de la capa 40 adhesiva a una temperatura dentro de un intervalo de aproximadamente 100-160 grados Celsius (en la superficie exterior de la capa 40 adhesiva) por un período de aproximadamente 1-2 minutos habitualmente es suficiente para fundir y hacer coalescer las partículas adhesivas mientras se mantiene el tubo de acero subyacente a una temperatura por debajo de la temperatura de transición vitrea del recubrimiento 20 de FBE aplicado en la fábrica, de manera más típica a una temperatura inferior a aproximadamente 100 grados Celsius, por ejemplo dentro del intervalo de aproximadamente 40-90 grados Celsius.

Los inventores han encontrado que las capas epóxica líquida y de adhesivo 38, 40 se pueden calentar convenientemente por radiación infrarroja, por ejemplo, por calentadores de paneles infrarrojos. Por ejemplo, las secciones de tubo unidas 10, 12 se pueden hacer pasar a través de un calentador infrarrojo anular que se localiza inmediatamente corriente abajo de la estación en la cual se aplica la capa 40 adhesiva. Debido a que la radiación infrarroja es dirigida a la superficie exterior de la capa 40 adhesiva, la capa 40 adhesiva y la capa 38 epóxica líquida sin calentar excesivamente el tubo 14 de acero subyacente .

La siguiente etapa en el método es preparar el área 36 de junta y los biseles 28 para la aplicación de una capa continua de aislamiento 42 de junta. Si los biseles 28 se protegen antes de la aplicación de la capa 38 epóxica líquida, se descubren en esta etapa. Los biseles 28 y la superficie exterior de la capa 40 adhesiva después se precalientan antes de la aplicación de la capa 42 de aislamiento de junta. El precalentamiento se realiza de manera que se evita incremento en la temperatura del tubo 14 de acero y la temperatura del recubrimiento de FBE aplicado en la fábrica a la temperatura de transición vitrea del recubrimiento 20 de FBE mientras se promueve suficiente adhesión de la capa 42 de aislamiento de junta a las capas subyacentes a las cuales se aplica.

Los biseles 28 se calientan a una temperatura dentro del intervalo de aproximadamente 140-200 grados Celsius (medido en la superficie exterior de cada bisel 28) sobre un periodo de aproximadamente 2-3 minutos, con el resultado de que los 2-3 mm exteriores del bisel se funden. El área 36 de junta se calienta a una temperatura dentro del intervalo de aproximadamente 100-160 grados Celsius (medido en la superficie exterior de la capa 40 adhesiva) por un periodo de aproximadamente 1-2 minutos. Con el fin de asegurar que los biseles 28 y el área 36 de junta estén todos a la temperatura deseada al inicio del moldeo por inyección, los biseles 28 y el área 36 de junta se calientan simultáneamente, por ejemplo por calentadores infrarrojos. Para evitar calentamiento excesivo de los tubos 14 de acero, el área 36 de junta se puede calentar hacia el extremo del ciclo de precalentamiento de bisel.

La capa de aislamiento/recubrimiento de junta después se aplica sobre las áreas 36 de junta precalentadas y sobre los biseles 28 precalentados de manera que proporciona un recubrimiento de junta de campo continuo de sustancialmente el mismo espesor que la capa 22 de aislamiento aplicada en la fábrica el cual es altamente variable y puede ser de 15-150 mm. Como se muestra en las figuras, la capa 42 de aislamiento/recubrimiento de junta puede superponerse a la superficie exterior de la capa 22 de aislamiento de tubo aplicada a la fábrica en áreas próximas a los biseles 28. Típicamente, la capa 42 de aislamiento de junta se puede aplicar por un proceso de moldeo por inyección en el cual un molde anular se aplica sobre el área de junta y se rellena con la resina termoplástica.

El aislamiento se aplica en un estado fundido, por ejemplo a una temperatura dentro del intervalo de aproximadamente 180-220 grados Celsius, dependiendo del polímero usado en la capa 22 de aislamiento. Conforme el aislamiento se aplica se transfiere cierto calor a los biseles 28, de capa 40 adhesiva, la capa 38 epóxica líquida y el tubo 14 de acero subyacente. No obstante, los inventores han encontrado que la temperatura en el tubo 14 de acero y el recubrimiento 20 de FBE aplicado en la fábrica permanecen por debajo de la temperatura de transición vitrea de la FBE y que el tubo 14 de acero actúa como un disipador térmico para disipar rápidamente el calor de la capa 42 de aislamiento. Los inventores han observado que el tubo 14 de acero puede alcanzar una temperatura máxima de aproximadamente 100 grados Celsius por un tiempo breve durante o inmediatamente después del molde por inyección de la capa 42 de aislamiento pero esto no afecta negativamente la unión entre el recubrimiento 20 de FBE aplicado a la fábrica y el tubo 14 de a-cero subyacente y no calienta el recubrimiento 20 de FBE por encima de su temperatura de transición vitrea.

La capa 42 de aislamiento de junta puede ser de composición igual o diferente de la capa 22 de aislamiento de tubo aplicada en la fábrica y puede estar comprendida de un material termoplástico espumado o no espumado (sólido) tal como polietileno, polipropileno o poliestireno, que incluye homopolimeros y copolimeros y combinaciones de los mismos, como se describe en lo anterior para la capa 22 de aislamiento. Cuando el material termoplástico está espumado, puede incluir huecos en forma de burbujas de gas o en forma de microesferas de vidrio o cerámicas, este último tipo de denomina como espumas "sintáctica".

Después de la aplicación de la capa 42 de aislamiento conjunta, la junta 44 de campo completada se permite que se enfrie a una temperatura adecuada para enderezado, almacenamiento o despliegue del ducto. Por ejemplo, como se menciona en lo anterior, la junta 44 de campo puede permitir que se enfrie a aproximadamente 80 grados Celsius o menor antes de que las secciones de tubo 10, 12 se enderecen sobre una embarcación de tendido.

Un método de acuerdo con una segunda modalidad de la invención se describe ahora a continuación, con referencia desde la figura 2a hasta la figura 2e. El siguiente método se diseña para reducir el número de etapas las cuales se realizan en el campo. En la siguiente descripción de la segunda modalidad, las secciones de tubo aisladas 10, 12 que se muestran en la figura 2a son idénticas a las secciones de tubo aisladas 10, 12 de la primera modalidad y por lo tanto los elementos similares de la segunda modalidad se identifican con números de referencia similares.

En la segunda modalidad de la invención, la capa 38 epóxica liquida se aplica a las porciones 24 de extremo desnudas precalentadas de las secciones de tubo aisladas 10, 12 antes de que se unan por soldadura y antes de que salgan de la fábrica. Asi, en la segunda modalidad de la invención, la porción de extremo de cada sección de tubo aislada 10, 12 puede tener la construcción mostrada en la figura 2b cuando sale de la fábrica, en donde la capa epóxica liquida aplicada únicamente de la porción 24 de extremo desnudo la cual está próxima al extremo 30 terminal de la capa 20 de protección contra corrosión aplicada en la fábrica. Por conveniencia, esta capa epóxica liquida aplicada en la fábrica se etiqueta 38a. La capa 38a epóxica líquida no cubre la totalidad de la porción 24 de extremo desnudo de la sección de tubo aislada 10, 12 de manera que evita el daño a la capa 38 epóxica líquida durante la operación de soldadura subsecuente.

Como se muestra en la figura 2b, la capa 38a epóxica líquida puede superponerse y estar en contacto con la porción 32 de extremo expuesta de la capa 20 de protección contra corrosión aplicada en la fábrica y puede cubrir de manera sustancialmente completa la porción 32 de extremo expuesto. Además del hecho de que la capa 38a epóxica líquida cubre solo parte de la porción 24 de extremo desnudo y se aplica en la fábrica, la capa 38a epóxica líquida de la segunda modalidad de otro modo es idéntica a la capa 38 epóxica líquida de la primera modalidad en términos de composición, espesor, método de aplicación, etc.

En el método de acuerdo con la segunda modalidad, la capa adhesiva también se puede aplicar en la fábrica y por conveniencia se marca con el número de referencia 40a. Como se muestra en la figura 2c, la capa 40a adhesiva también es discontinua y se aplica sobre la capa 38a epóxica líquida y en contacto con la misma. Por ejemplo, la capa 40a adhesiva puede cubrir de manera sustancialmente completa la capa 38a epóxica líquida.

En casos en donde ambas, la capa 38a epóxica líquida y la capa 40a adhesiva se aplican en la fábrica, la etapa de fundición y coalescencia de la capa 40a adhesiva también se puede realizar en la fábrica. En este caso, la capa 40a adhesiva de cada sección de tubo aislada 10, 12 se irradia con radiación infrarroja conforme las secciones de tubo respectivas 10, 12 se mueven a través de una instalación de recubrimiento de tubo. Además del hecho de que la capa 40a adhesiva es discontinua y se aplica en la fábrica, la capa 40a adhesiva de la segunda modalidad es de otra manera idéntica a la capa 38 epóxica líquida de la primera modalidad en términos de composición, espesor, método de aplicación, etc.

De esta manera, en la segunda modalidad de la invención, las secciones 10, 12 de tubo aisladas están listas para ser unidas por soldadura cuando salen de la instalación de recubrimiento de tubo y la capa 40a adhesiva está preactivada y lista para unirse a la capa 42 de aislamiento de junta aplicada subsecuentemente.

La operación de soldadura se ilustra en la figura 2d y es exactamente como se describe en lo anterior en relación a la primera modalidad de la invención. Las secciones de tubo aisladas 10, 12 se unen por soldadura para formar una junta 34 soldada en las superficies 18 de conexión anular.

Después de la etapa de soldado, el área 36 de junta y los biseles se precalientan y la capa 42 de aislamiento de junta se aplica exactamente de la misma manera a lo descrito en lo anterior en relación a la primera modalidad, con el fin de completar la junta 44 de campo .

Se puede observar que el método de acuerdo con la segunda modalidad resulta en una junta 44 de campo que tiene una capa 38 de protección contra la corrosión discontinua (constituida de las dos porciones 38a) y una capa 40 adhesiva discontinua (constituida de las dos porciones 40a) . De esta manera, aunque el método de acuerdo con la segunda modalidad reduce el número de etapas las cuales deben realizarse en el campo, puede no proporcionar el mismo nivel de protección de corrosión y adhesión que el método de acuerdo con la primera modalidad.

En situaciones en donde las secciones de tubo aisladas individuales 10, 12 se proporcionan con una capa 38a epóxica de liquido aplicado en la fábrica y una capa 40a adhesiva aplicada en la fábrica, pueden surgir circunstancias en donde es deseable proporcionar la junta de campo con una capa de protección continua contra la corrosión y una capa adhesiva continua, como en la primera modalidad de la invención. La tercera modalidad de la invención, . descrita a continuación con referencia a las figuras 3a y 3b se pretende que corrija esta situación.

Con el fin de mejorar adicionalmente la protección de junta soldada, la figura 3a y la figura 3b ilustran etapas de un método de acuerdo con una tercera modalidad de la invención en la cual la capa 38b epóxica líquida adicional y la capa 40b adhesiva adicional se aplican continuamente sobre el área 36 de junta. Esta variación se describe a continuación ahora con referencia a la figura 2d, la figura 3a y la figura 3b.

Después de el soldado de las secciones de tubo aisladas 10, 12 de acuerdo con la segunda modalidad de la invención y como se ilustra en la figura 2d, se aplica una capa 38b epóxica liquida continua sobre el área de junta y en particular sobre cualquiera de las áreas de la misma en las cuales se expone las superficies 16 exteriores de los tubos 14. Por lo tanto, como se muestra en la figura 3a, la capa 38b epóxica líquida se aplica de manera que se superpone a las capas epóxica líquida y adhesiva, aplicadas en la fábrica, discontinuas, 38a y 40a, de acuerdo con la segunda modalidad.

Posterior a la aplicación de la capa 38b epóxica líquida continua, una capa de adhesivo 40b se aplica después sobre la capa 38 epóxica líquida continua, y se irradia por radiación infrarroja como se describe en lo anterior. Esto también se ilustra en la figura 3a. De esta manera, el método de acuerdo con la tercera modalidad resulta en una capa epóxica liquida continua constituida de las capas 38a y 38b y una capa continua de adhesivo activado constituida de las capas 40a y 40b de manera que protege los tubos 14 de la corrosión y proporciona una unión fuerte a la capa 42 de aislamiento de junta aplicada subsecuentemente. Como se muestra en la figura 3b, la capa 42 de aislamiento conjunto se aplica exactamente como se describe en lo anterior en la primera y segunda modalidades y proporciona aislamiento térmico continuo sobre el área 36 de junta y los biseles 28.

Asi, en conclusión, se puede observar que el método de la presente invención permite la formación de una junta de campo que incorpora recubrimiento de protección contra la corrosión y un recubrimiento aislante sin calentamiento de la capa de protección contra la corrosión FBE aplicada en la fábrica hasta su temperatura de transición vitrea o mayor. De esta manera, la presente invención produce un sistema de aislamiento de junta de campo que se adhiere fuertemente lo cual protege y aisla la junta de tubo y al mismo tiempo evita daño del recubrimiento FBE existente y permite que la unión de campo se lleve a cabo de manera más rápida que en métodos conocidos en donde el tubo y el recubrimiento de FBE se calientan a temperaturas que exceden la temperatura de transición vitrea de FBE.

La invención se ilustra adicionalmente en los siguientes ejemplos, en los cuales dos secciones de tubo de acero se unen por un método de junta de campo de acuerdo con la primera modalidad de la invención.

EJEMPLO 1 Se proporcionan dos secciones de tubo de acero que tienen un espesor de pared nominal de 14.3 mm y un diámetro nominal de 273.1 cm. Los tubos de acero tienen, cada uno, un recubrimiento de protección contra la corrosión FBE aplicado en la fábrica que tiene una temperatura de transición vitrea de 105-107 grados Celsius, un espesor de aproximadamente 800 micrometros y una capa de aislamiento de poliestireno que tiene un espesor de aproximadamente 55 cm. El recubrimiento de protección contra la corrosión se proporciona directamente sobre la superficie exterior del tubo de acero y la capa de aislamiento de poliestireno se proporciona directamente sobre el recubrimiento de protección contra la corrosión. Las secciones de tubo presentan porciones de extremo desnudas de una longitud de aproximadamente 15 cm, con los extremos de la capa de aislamiento biselados. El recubrimiento de protección contra la corrosión se extiende sobrepasando el talón del bisel en aproximadamente 10 mm.

Las porciones de extremo desnudas de los tubos de acero se pretratan por limpieza con descargas de arena a un grado de Sa 2.5, una limpieza de superficie nominal de 1-2 y una rugosidad de superficie Ry {altura máxima de rugosidad de cresta a valle) de aproximadamente 40-70 micrómetros. Posteriormente, las secciones de tubo se unen por soldadura con una soldadura perimetral continua.

Los biseles se cubren y el tubo de acero dentro del área de junta de tubo se precalienta a una temperatura de aproximadamente 55-60 grados Celsius durante aproximadamente 2 minutos antes de la aplicación de la capa epóxica liquida. La capa epóxica liquida es P-Primer epóxico de 100% de sólidos (sin disolvente) producido por Canusa-CPS y es preparada por premezclado de la resina y componentes endurecedores del apresto inmediatamente antes de la aplicación del tubo de acero precalentado. El apresto epóxico liquido se aplica por una brocha al tubo de acero precalentado sobre la totalidad del área de junta que incluye las porciones expuestas de la capa de FBE, durante un periodo de aproximadamente 2 minutos y hasta un espesor de aproximadamente 200-500 micrómetros. Después de la aplicación al tubo de acero precalentado, el material epóxico se cura parcialmente con la superficie exterior de la capa epóxica liquida que tiene una consistencia similar a gel, adherente.

Aunque la superficie exterior de la capa epóxica liquida permanece en un estado similar a gel parcialmente curado, un polvo adhesivo constituido de una combinación de material estirénico maleado y estirénico de alto impacto se rocía sobre la totalidad de la superficie exterior de la capa epóxica líquida a temperatura ambiente, durante un tiempo de aproximadamente 2 minutos y a un espesor que corresponde a un espesor final de aproximadamente 200-500 micrómetros después de sinterizado.

Posterior a la aplicación del polvo adhesivo, la superficie exterior del área de junta se calienta a una temperatura dentro e un intervalo de aproximadamente 140-160 grados Celsius durante un tiempo de aproximadamente 2 minutos, utilizando un calentador infrarrojo. Esto resulta en el fundido y coalescencia de la capa adhesiva y endurecimiento (curado) adicional de la capa epóxica líquida subyacente mientras que la temperatura del tubo de acero alcanza una temperatura máxima de aproximadamente 90 grados Celsius. Después de que se suspende el calentamiento, el adhesivo endurece a una capa sólida continua que tiene un espesor de aproximadamente 200-500 micrómetros.

En la preparación para moldeo por inyección, los biseles se descubren y se precalientan por calentamiento infrarrojo a una temperatura de aproximadamente 140-160 grados Celsius y durante un tiempo de aproximadamente 3 minutos. Hacia el fin del ciclo de precalentamiento del bisel, el área de junta se calienta, también por calentamiento infrarrojo de manera que precalienta y activa el adhesivo. El precalentamiento del área de junta por un tiempo de aproximadamente 1 minuto resulta en que la temperatura de la superficie exterior de la capa adhesiva alcanza aproximadamente los 140-160 grados Celsius. Durante el ciclo de precalentamiento la temperatura del tubo de acero en el área de junta alcanza un máximo de aproximadamente 90 grados Celsius.

Inmediatamente después del precalentamiento se aplica un molde anular sobre el área de junta y los biseles y el aislamiento de poliestireno se moldean por inyección en el espacio circundado por el molde para cubrir completamente el área de junta y los biseles y superponer la superficie exterior de la capa de aislamiento aplicada en la fábrica. La composición del aislamiento de junta de campo de poliestireno es la misma que la capa de aislamiento aplicada en la fábrica. La temperatura del aislamiento de junta de campo de poliestireno inyectado es de aproximadamente 180-190 grados Celsius y el tubo de acero en el área de junta alcanza una temperatura máxima de 100 grados Celsius durante el proceso de moldeo por inyección. El molde subsecuentemente se retira y se permite que la junta de campo se enfrie al aire a temperatura ambiente.

La adhesión de la junta de campo al tubo subyacente después se prueba por dos métodos, un jalado en falso de prueba de adhesión y una prueba de adhesión de cizallamiento de anillo. La prueba de adhesión de jalado en falso (realizado utilizando una sección de 1 cm (axial) x 1 cm (circunferencial) y 30 rara (radial) de la junta de campo, estirada normal a la pared del tubo (radial) ) mide la fuerza que se requiere para jalar el recubrimiento de junta de campo alejándolo del tubo subyacente utilizando presión hidráulica. La falla de adhesión se produce a > 300 MPa en el limite entre la capa adhesiva y la capa de aislamiento de junta de campo. La prueba de cizallamiento en anillo, en la cual el limite entre el recubrimiento aplicado y el tubo de acero se aisla y se carga axialmente produce una falla de adhesión en > 6 MPa, también en el límite entre la capa adhesiva y la capa de aislamiento de junta de campo.

EJEMPLO 2 Se proporcionan dos secciones de tubo de acero que tienen un espesor de pared nominal de 14.3 mm y un diámetro nominal de 273.1 cm. Cada uno de los tubos de acero tiene un recubrimiento de protección contra la corrosión FBE aplicado en la fábrica que tiene una temperatura de transición vitrea de 105-107 grados Celsius, un espesor de aproximadamente 800 micrometros y una capa de aislamiento de polipropileno que tiene un espesor de aproximadamente 55 cm. El recubrimiento de protección contra la corrosión se proporciona directamente sobre la superficie exterior del tubo de acero y la capa de aislamiento de polipropileno se proporciona directamente sobre el recubrimiento de protección contra la corrosión. Las secciones de tubo tienen porciones de extremo desnudas de una longitud de aproximadamente 15 cm, con los extremos de la capa de aislamiento biselados- El recubrimiento de protección contra la corrosión se extiende sobrepasando el talón del bisel en aproximadamente 10 mm.

Las porciones de extremo desnudas de los tubos de acero se pretratan por limpieza con descargas de arena a un grado de Sa 2.5, una limpieza de superficie nominal de 1-2 y una rugosidad de superficie Ry (altura máxima de rugosidad de cresta a valle) de aproximadamente 40-70 micrómetros. Después, las secciones de tubo se unen por soldadura con una soldadura perimetral continua.

Los biseles se cubren y el tubo de acero dentro del área de junta de tubo se precalienta a una temperatura de aproximadamente 55-60 grados Celsius durante aproximadamente 2 minutos antes de la aplicación de la capa epóxica liquida. La capa epóxica liquida es un P-Primer epóxico de 100% de sólidos (sin disolvente) de Canusa-CPS y se prepara al premezclar la resina y los componentes endurecedores del apresto inmediatamente antes de la aplicación del tubo de acero precalentado. El apresto epóxico liquido se aplica por un cepillo a un tubo de acero precalentado sobre la totalidad del área de junta que incluye las porciones expuestas de la capa FBE, sobre un periodo de aproximadamente 2 minutos y hasta un espesor de aproximadamente 200-500 micrómetros. Después de la aplicación del tubo de acero precalentado, el material epóxico se cura parcialmente con la superficie exterior de la capa epóxica liquida que tiene una consistencia similar a gel adherente.

Aunque la superficie exterior de la capa epóxica liquida permanece en un estado similar a gel parcialmente curada, se rocía un polvo adhesivo sobre la totalidad de la superficie exterior de la capa epóxica líquida a temperatura ambiente, durante un tiempo de aproximadamente 2 minutos y hasta un espesor que corresponde a un espesor final de aproximadamente 200-500 micrómetros después de sinterizado.

Posterior a la aplicación del polvo adhesivo, la superficie exterior del área de junta se calienta a una temperatura dentro de un intervalo desde aproximadamente 160-180 grados Celsius durante un tiempo de aproximadamente 2 minutos, utilizando un calentador infrarrojo. Esto resulta en la fusión y coalescencia de la capa adhesiva y endurecimiento (curado) adicional de la capa epóxica liquida subyacente mi-entras que la temperatura del tubo de acero alcanza una temperatura máxima de aproximadamente 100 grados Celsius. Después de que se suspende el calentamiento, el adhesivo endurece a una capa sólida continua que tiene un espesor de aproximadamente 200-500 micrómetros .

En la preparación para moldeo por inyección, los biseles se descubren y se precalientan por calentamiento infrarrojo a una temperatura de aproximadamente 140-160 grados Celsius y durante un tiempo de aproximadamente 3 minutos. Hacia el final del ciclo de precalentamiento del bisel, el área de junta se calienta, también por calentamiento infrarrojo de manera que precalienta y activa el adhesivo. El precalentamiento del área de junta durante un tiempo de aproximadamente 1 minuto resulta en la temperatura en la superficie exterior de la capa adhesiva que alcanza aproximadamente 140-160 grados Celsius. Durante el ciclo de precalentamiento la temperatura del tubo de acero en el área de junta alcanza un máximo de aproximadamente 90 grados Celsius.

Inmediatamente después del precalentamiento se aplica un molde anular sobre el área de junta y los biseles y el aislamiento de polipropileno se moldean por inyección dentro del espacio circundado por el molde para cubrir completamente el área de junta y los biseles y superponer la superficie exterior de la capa de aislamiento aplicada en la fábrica. La composición del aislamiento de junta de campo de polipropileno es la misma que la capa de aislamiento aplicada en la fábrica. La temperatura del aislamiento de junta de campo de polipropileno que se inyecta es de aproximadamente 200-220 grados Celsius y el tubo de acero en el área de junta alcanza una temperatura máxima de 110 grados Celsius durante el proceso de moldeo por inyección. El molde subsecuentemente se retira y se permite que la junta de campo se enfrie al aire a temperatura ambiente.

La adhesión de la junta de campo del tubo subyacente después se prueba por dos métodos, una prueba de adhesión de jalado en falso y la prueba de adhesión por cizallamiento de anillo. La prueba de adhesión de jalado en falso (realizado utilizando una sección de 1 cm (axial) x 1 cm (circunferencial) y 30 mm (radial) de la junta de campo, jalando en una dirección normal a la pared del tubo (radial) ) mide la fuerza que se requiere para jalar el recubrimiento de junta de campo retirándolo del tubo subyacente utilizando presión hidráulica. La falla de adhesión se produce a > 300 MPa en el limite entre la capa adhesiva y la capa de aislamiento de junta de campo. La prueba de cizallamiento en anillo, en la cual el limite entre el recubrimiento aplicado y el tubo de acero se aisla y se carga axialmente produce una falla de adhesión a > € MPa, también en el limite entre la capa adhesiva y la -capa de aislamiento de junta de campo.

Aunque la invención ha sido descrita en relación con ciertas modalidades preferidas, no se limita a estas. Más bien, la invención se pretende que incluya todas las modalidades las cuales se pueden encontrar dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Método para formar una junta de campo entre dos secciones de tubo aisladas, el método comprende: (a) proporcionar una primera sección de tubo aislada y una segunda sección de tubo aislada, en donde cada una de las secciones de tubo aisladas comprende: (i) un tubo de acero que tiene una superficie exterior y un extremo, en donde una superficie de conexión anular se localiza en el extremo del tubo de acero, (ii) una capa de un material epóxico unido por fusión (FBE) proporcionado sobre la superficie exterior del tubo de acero, en donde la FBE tiene una temperatura de transición vitrea y en donde un extremo terminal de la capa FBE está separada del extremo del tubo; y (iii) una capa de aislamiento de tubo que se proporciona sobre la capa de FBE, en donde la capa de aislamiento de tubo comprende un material de aislamiento térmico polimérico, en donde un extremo terminal de la capa de aislamiento de tubo está separada del extremo del tubo; en donde cada una de las secciones de tubo aisladas tienen una porción de extremo desnudo en el cual la superficie exterior del tubo de acero se expone, la porción de extremo desnuda se extiende desde el extremo del tubo de acero al extremo terminal de ya sea la capa de FBE o la capa de aislamiento del tubo; (b) soldar el tubo de acero de la primera sección de tubo aislada al tubo de acero de la segunda sección de tubo aislada de manera que se forme una junta soldada circunferencial entre las superficies de conexión anulares de los tubos de acero y de manera que se forme un área de junta continua la cual incluye la junta soldada circunferencial y las porciones de extremo desnudas de las secciones de tubo aisladas; (c) aplicar una capa de material epóxico liquido a por lo menos aquellas porciones de las porciones de extremo desnudas las cuales están próximas a los extremos terminales de las capas FBE de la primera y segunda secciones de tubo aisladas de manera que la capa epóxica liquida esté en contacto con la capa FBE de ambas secciones de tubo aisladas; (d) curar parcialmente la capa epóxica liquida por calentamiento de la capa epóxica liquida, en donde la temperatura del tubo de acero y la capa de FBE se mantienen a una temperatura por debajo de la temperatura de transición vitrea; (e) aplicar una capa de un adhesivo sobre la capa epóxica liquida y en contacto con la misma; (f) calentar la capa adhesiva mientras se mantiene el tubo de acero y la capa de FBE a una temperatura por debajo de la temperatura de transición vitrea; y (g) aplicar una capa continua de aislamiento de junta sobre el área de junta, en donde la capa de aislamiento de junta está en contacto con la capa adhesiva y se superpone con el extremo terminal de la capa de aislamiento de tubo tanto de la primera como de la segunda secciones de tubo aisladas.

2. Método como se describe en la reivindicación \, en donde la distancia entre el extremo terminal de la capa FBE y el extremo del tubo de acero es menor que la distancia entre el extremo terminal de la capa de aislamiento de tubo y el extremo de tubo de acero de manera que una porción de extremo expuesta de la capa FBE se proporciona entre los extremos terminales de la capa de aislamiento de tubo y la capa FBE, en donde la porción de extremo desnuda de cada una de las secciones de tubo aisladas se extiende desde el extremo del tubo de acero al extremo terminal de la capa FBE; en donde el área de junta se extiende entre el extremo terminal de la capa FBE de la primera sección de tubo aislada y el extremo terminal de la capa FBE de la segunda sección de tubo aislada; y en donde la capa epóxica liquida se aplica sobre la porción de extremo expuesta de la capa FBE de manera que cubre por lo menos parcialmente la porción expuesta de la capa FBE.

3. Método como se describe en la reivindicación 2, en donde la capa epóxica liquida se aplica sobre y cubre de manera sustancialmente completa las porciones de extremo expuestas de la capa FBE en ambas secciones de tubo aisladas.

4. Método como se describe en la r-eivindicación 2 ó 3, en donde la capa epóxica liquida comprende una capa continua en la cual se aplica de manera que cubre de modo sustancialmente completo el área de junta .

5. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el extremo terminal de la capa de aislamiento de tubo en cada una de las secciones de tubo aisladas se proporciona con un bisel, en donde un talón del bisel se localiza en el extremo terminal de la capa de aislamiento de tubo y el bisel se extiende radialmente hacia fuera desde el talón en una dirección alejándose del extremo del tubo de acero; y en donde la capa epóxica liquida se aplica de manera que se evita su proposición sustancial del bisel de la capa de aislamiento de tubo.

6. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la capa epóxica liquida se cura parcialmente por precalentamiento del tubo de acero antes de la aplicación del material epóxico liquido a una temperatura dentro del intervalo de aproximadamente 40-100 grados Celsius.

7. Método como se describe en la reivindicación 6, en donde una superficie exterior de la capa epóxica liquida curada parcialmente está en un estado similar a gel, adherente, antes de y durante la aplicación de la capa adhesiva.

8. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la capa adhesiva se aplica a la capa epóxica liquida en forma particulada, sólida y en donde la capa adhesiva se calienta durante la etapa (f) a una temperatura suficiente para fundir y coalescer las partículas mientras se mantiene el tubo de acero y la capa FBE a una temperatura por debajo de la temperatura de transición vitrea.

9. Método como se describe en la reivindicación 8, en donde la capa adhesiva se calienta durante la etapa (f) a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 100-160 grados Celsius para fundir. y coalescer las partículas.

10. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la etapa (f) comprende precalentar la superficie exterior de la capa adhesiva inmediatamente antes de la etapa (g) de aplicación de aislamiento de junta.

11. Método como se describe en la reivindicación 10, en donde la superficie exterior de la capa adhesiva se precalienta a aproximadamente 100-160 grados Celsius.

12. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la capa de aislamiento de junta se aplica mediante moldeo por inyección.

13. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde la capa de aislamiento de junta comprende un polímero que se selecciona del grupo que consiste de homopolímeros de polietileno, polipropileno o poliestireno y copolímeros de polietileno, polipropileno o poliestireno.

14. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde el polímero que comprende la capa de aislamiento de junta es el mismo que el material de aislamiento térmico polimérico de la capa de aislamiento de tubo .

15. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde la aplicación de la capa epóxica líquida y la capa adhesiva de acuerdo con las etapas (c) y (e) precede la soldadura de los tubos de acero de acuerdo con la etapa (b) ; y en donde la capa epóxica líquida es discontinua y se aplica únicamente a las porciones de las porciones de extremo desnudas las cuales son próximas a los extremos terminales de las capas FBE de manera que se evita el calentamiento excesivo de la capa epóxica líquida y la capa adhesiva durante la soldadura de acuerdo a la etapa (b) .

16. Método como se describe en la reivindicación 15, en donde la soldadura de los tubos de acero de acuerdo con la etapa (b) precede el calentamiento de la capa adhesiva de acuerdo con la etapa (f) .

17. Método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en donde las etapas (a) a (g) se realizan secuencialmente . RESUMEN Se describe un método para formar juntas de campo entre secciones de tubo recubierto o aislado las cuales se van a unir por soldadura y se incorporan en un ducto submarino para transportar fluidos de una fase o de fases múltiples tal como petróleo, gas y agua. El método incluye la aplicación de una capa epóxica liquida que se superpone en un labio del recubrimiento de FBE aplicado a la fábrica que sobresale más allá del extremo biselado de la capa de aislamiento aplicada en la fábrica y la cual se puede aplicar sobre la totalidad del área de la junta soldada. La capa epóxica liquida se cura parcialmente por aplicación de calor y una capa del adhesivo pulverizado se aplica sobre la pluralidad de la capa epóxica liquida curada parcialmente. El adhesivo subsecuentemente es sinterizado y activado por aplicación de calor a su superficie exterior. Las superficies exteriores de la capa adhesiva y los biselados después se precalientan y el aislamiento de junta térmica se moldea por inyección sobre la totalidad del área de junta. Durante la totalidad del método la temperatura del recubrimiento de FBE aplicado en la fábrica se mantiene debajo de su temperatura de transición vitrea de manera que se evita el debilitamiento de la unión entre el recubrimiento de FBE y el tubo de acero subyacente. El número y secuencia de etapas puede variar, dependiendo por lo menos parcialmente de si las capas epóxica liquida y adhesiva se aplican en la instalación de recubrimiento del tubo o en el campo.