NL193348C

NL193348C - Inrichting voor het reproduceren van de condities vereist voor het uitvoeren van een lasbewerking op een onderwaterpijpleiding tijdens een daarinstromend fluïdum.

Info

Publication number: NL193348C
Application number: NL8803008A
Authority: NL
Original assignee: Scs B V Holdings
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 1999-07-02
Also published as: NO885573D0; FR2625012B1; NL8803008A; FR2625012A1; NO174078C; DK174388B1; NL193348B; NO885573L; GB8829428D0; NO174078B; GB2213276B; DK698588A; GB2213276A; DK698588D0

Description

1 193348

Inrichting voor het reproduceren van de condities vereist voor het uitvoeren van een lasbewerking op een onderwaterpijpleiding tijdens een daar instromend fluïdum

De onderhavige uitvinding betreft een inrichting voor het reproduceren van de condities, vereist voor het 5 uitvoeren van een lasbewerking op een onderwaterpijpleiding, tijdens een daarinstromend fluïdum.

Het technisch gebied van de uitvinding is die van uitrustingstoestellen geschikt voor het uitvoeren van ’’off shore” onderwaterwerk.

Op het ogenblik wordt voor het reproduceren van de condities vereist voor het uitvoeren van een lasbewerking op een pijpleiding waarin een fluïdum stroomt, een proefinrichting opgezet, welke wordt 10 gevormd door een lengtebuis met dezelfde eigenschappen als de pijpleiding, waarbij een kringloop op de proefinrichting wordt aangebracht, en waarbij hetzelfde fluïdum als er stroomt in de ingebruik zijnde pijpleiding, bijvoorbeeld olie of gas, wordt gedwongen in de kringloop te stromen waarna de warmte-overdrachtscondities door de wand van de ingebruik zijnde pijpleiding waarin het fluïdum stroomt, worden verkregen onder atmosferische luchtdruk.

15 Dergelijke pijpleidingen kunnen een grote diameter hebben, bijvoorbeeld ongeveer 1 meter, en het zal duidelijk zijn dat dergelijke proefinrichtingen duur zijn en relatief omvangrijk, zodat er bijvoorbeeld geen gebruik kan worden gemaakt van een conventionele hoge drukkamer teneinde de condities voor het lassen, hetgeen op de ingebruik zijnde onderwaterpijpleiding moet worden uitgeoefend, te reproduceren.

De onderhavige uitvinding beoogt bovengenoemde bezwaren op te heffen.

20 Het doel van de uitvinding is om een proefinrichting te verschaffen voor het verwezenlijken van een inrichting voor het reproduceren onder zeebodemdruk, van de condities vereist voor het uitvoeren van een lasbewerking op een onderwaterpijpleiding tijdens de daarin aanwezige olie- of gasstroom.

Dit doel wordt bereikt door de inrichting volgens de uitvinding, welke een combinatie omvat: een hoge drukkamer waarin een proefinrichting is opgenomen welke is gevormd door: 25 een eerste lengte pijpleiding met dezelfde eigenschappen als de in gebruik zijnde pijpleiding; een tweede lengte pijpleiding met dezelfde lengte als de eerste lengte pijpleiding, welke tweede lengte pijpleiding een buitendiameter heeft kleiner dan de binnendiameter van de eerste lengte, de eerste en tweede lengten pijpleiding coaxiaal liggen en een ringvormige ruimte daartussen begrenzen; middelen voor het opwekken van een turbulente stroming van een fluïdum in die ringvormige ruimte, welke 30 ruimte aan weerseinden sluitwanden omvat; een inlaatopening voor een fluïdum onder druk, welke aan een einde van de ringvormige ruimte ligt en een uitlaatopening bij het andere einde daarvan; en middelen voor het geleiden van het fluïdum in die ringvormige ruimte en voor het aanpassen en bewaken van de stroomsnelheid, de temperatuur en de druk daarvan zodanig dat de warmteoverdracht door de wand 35 van de eerste lengte pijpleiding wordt verkregen welke vergelijkbaar is met de warmteoverdracht verkregen door de fluïdumstroom in de ingebruik zijnde onderwaterpijpleiding.

Opgemerkt wordt dat uit het Amerikaanse octrooischrift 4.595.368 een inrichting bekend is om onderwater te leren lassen. Hierbij wordt in een bak met water gelast, doch bij geringe omgevingsdruk.

In een uitvoeringsvorm worden de middelen voor het opwekken van de turbulente fluïdumstroom onder 40 druk gevormd door een schroeflijnvormige wand welke zich met een constante hellingshoek over de lengte van de ringvormige ruimte zich uitstrekt, welke wand dichtend tegen de binnenwand van de eerste lengte pijpleiding en buitenzijde van de tweede lengte aanligt. Deze schroeflijnvormige wand wordt gevormd door een schroeflijnvormig rond de tweede lengte pijpleiding gewikkelde en daaraan bevestigde metalen strook, welke metalen strook tezamen met de binnenwand van de eerste lengte een ruimte begrenst, die door een 45 pakking is opgevuld.

Deze pakking wordt gevormd door een snoer welke in contact wordt gehouden met de binnenwand van de eerste lengte pijpleiding en door twee lippen aan weerszijden van de metalen strook, welke pakking op de metalen strook door lijm wordt bevestigd en is gemaakt van hoge temperatuur siliconen.

De inlaatopening voor het fluïdum onder druk is aan de wand van de tweede lengte pijpleiding bevestigd 50 en de uitlaatopening voor het fluïdum is aan de wand van de eerste lengte bevestigd.

Volgens de uitvinding omvat de inrichting tevens: een tank met het fluïdum, een fluïdum ’’aanvoer” kringloop welke zich vanaf de tank uitstrekt, welke kringloop een pomp omvat voor het circuleren en onder druk brengen van het fluïdum uit de tank, een stroommeter, een thermometer, en een drukklep, welke kringloop eindigt bij een afgedichte doorlaat door de wand van de hoge drukkamer, en een buis welke zich 55 uitstrekt van deze doorlaat naar de inlaatopening van de tweede lengte pijpleiding; en een ’’retour” kringloop, welke terugloopt naar de tank, welke kringloop een buis omvat vanaf de uitlaatopening aan de eerste lengte pijpleiding naar een doorlaat door de wand van de hoge drukkamer, welke kringloop na deze 193348 2 doorlaat omvat een thermometer en een klep voor het instellen en stoppen van de fluïdumstroom naar de tank. De schroeflijnvormige wand staat loodrecht op de lengten pijpleiding.

Het resultaat van de uitvinding is het verkrijgen van de omstandigheden en middelen voor het uitvoeren van een optimale lasbewerking op een onderwaterpijpleiding, tijdens een daarinstromend fluïdum.

5 De voordelen van de uitvinding liggen ten eerste in de bewerkingscondities van de proefinrichting in een hoge drukkamer welke proeven kunnen worden uitgevoerd onder zeebodemdruk, welke toegepast wordt op de ingebruik zijnde onderwaterpijpleiding, waarop lasbewerkingen moeten worden uitgevoerd; en ten tweede in de kosten van de installatie, welke aanzienlijk lager liggen dan de tot nu toe gebruikte beproevingsin-richtingen, en ook in het gemak waarmee de condities, vereist voor het uitvoeren van een lasbewerking op 10 een onderwaterpijpleiding, kunnen worden gereproduceerd door het toepassen van zeer eenvoudige uitrustingsstukken.

Andere voordelen en kenmerken van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving aan de hand van de tekeningen, waarin: 15 Figuur 1 een schematische dwarsdoorsnede door een hoge drukkamer is, waarin een proefinrichting volgens de uitvinding is aangebracht, welke figuur de toestellen toont voor het regelen van de inrichting welke schematisch buiten de hoge drukkamer zijn getoond.

Figuur 2 een langsdoorsnede van een proefinrichting volgens figuur 1, is;

Figuur 3 een dwarsdoorsnede volgens de lijn lll-lll in figuur 2, is; en 20 Figuur 4 een deeldoorsnede op grotere schaal is van de schroeflijnvormige wand in de ringvormige ruimte tussen de twee lengten pijpleiding.

Teneinde de condities van een ingebruik zijnde onderwaterpijpleiding te reproduceren, welke worden vastgesteld voor een lasbewerking, d.w.z. de inwendige druk en de gas- of oliestroom daarin, wordt een 25 fluïdumstroom, bijvoorbeeld water, ingesteld volgens de uitvinding en wel tussen een eerste lengte pijpleiding onder beproeving en een tweede lengte pijpleiding welke coaxiaal aan de eerste lengte is, waarbij de tweede lengte een daaraan gelaste schroeflijnvormige wand heeft. De ruimte tussen de twee lengten pijpleiding, de steek van de schroeflijnvormige wand, de temperatuur, de druk, en de snelheid van de waterstroom zijn zodanig gekozen dat een turbulente stroom tot stand wordt gebracht, waarmee wordt 30 verzekerd dat de warmte door de wand van de eerste pijpleiding zodanig wordt overgedragen dat deze vergelijkbaar is met de warmteoverdracht verkregen tijdens de gas- of oliestroom in de in gebruik zijnde onderwaterpijpleiding.

De eerste lengte pijpleiding welke de buitenwand van de proefopstelling vormt, is gevormd door een lengte met eigenschappen welke overeenkomen met of gelijk zijn aan diegene van de ingebruik zijnde 35 onderwaterpijpleiding (binnendiameter, wanddikte, en soort staal).

De lengte van de proefopstelling wordt natuurlijk bepaald door de maximum afmeting welke kan worden toegelaten in de hoge drukkamer, waarin de proeven worden uitgevoerd. De buitendiameter van de tweede lengte pijpleiding welke coaxiaal in de eerste lengte is aangebracht, en de steek van de schroeflijnvormige wand welke zich over de lengte van de opstelling wikkelt rond de tweede lengte pijpleiding zijn als volgt 40 bepaald:

De eigenschappen, tijdens bedrijf van de leiding waardoorheen het fluïdum stroomt, maken het mogelijk het warmtevermogen te berekenen, welke is vereist om de wandtemperatuur nodig om de lasbewerking uit te voeren te bereiken.

De volgende vergelijking wordt gebruikt: 45 P = H. (temperatuur van de leiding - temperatuur van het fluïdum) waarin P het warmtevermogen en H een overdrachtscoëfficiënt is.

Bij wijze van voorbeeld is de volgende overdrachtscoëfficiënt tijdens de proef gebruikt: Η" 0-023 $ψΓ(ψΓ 50 λ = thermische geleidingscoëfficiënt D = (4S/p) hydraulische diameter p = dichtheid V = snelheid 55 μ = dynamische viscositeit Cp = soortelijke warmte 3 193348

Door het gebruik van hetzelfde warmtevermogen op de proefopstelling als bij de ingebruik zijnde pijpleiding, wordt dezelfde temperatuur in de laszone bereikt.

Te dien einde wordt de door de wand van de pijpleiding gedissipeerde warmteflux geschreven als zijnde gelijk aan de door de wand van de eerste lengte, die de buitenwand van de proefopstelling vormt, 5 gedissipeerde warmteflux: P = H'. (temperatuur van de testlengte - temperatuur van water).

De eigenschappen van het water en de temperatuur daarvan kunnen worden gebruikt om de gemiddelde snelheid van het water af te leiden.

Met deze snelheid wordt de stroomdoortocht (d.w.z. de ringvormige ruimte tussen de twee lengten 10 pijpleiding gevormd in de proefopstelling en de steek van de schroeflijnvormige wand) bepaald teneinde een turbulente waterstroom met de snelheid van ongeveer 8 m3/s te verkrijgen.

Het is gebleken dat deze stroomdoortocht een gelijkmatige stroming doet plaatsvinden.

Natuurlijk worden de dikte van de twee eindplaten en de binnenste tweede lengte pijpleiding zodanig bepaald dat de inwendige druk in de inrichting wordt weerstaan, welke druk noodzakelijk is om het koken 15 van het water te voorkomen.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is schematisch in figuur 1 van de tekeningen vertoond.

De proefopstelling 1, welke hieronder is beschreven, wordt in een drukkamer 2 aangebracht, waarin de druk gelijk is aan de druk van de zeebodem waarop de ingebruik zijnde pijpleiding ligt.

20 Teneinde de proeven uit te voeren, wordt het water d.m.v. de volgende kringloop rondgepompt: het water wordt uit een bak of tank 3 door een pomp 4 in een buis 5 rondgepompt, waarin tevens zijn geplaatst een stroommeter 6, een thermometer 7 en een drukmeetklep 8. De buis 5 eindigt bij een doorlaat 9 in de hoge drukkamer 2. Het water gaat van deze doorlaat 9 naar de inlaatopening van de proefopstelling d.m.v. een buis 10 welke bijvoorbeeld flexibel kan zijn.

25 Nadat het water langs de proefopstelling 1 is gestroomd wordt het teruggevoerd in de kringloop. Een andere buigzame buis 11 is bevestigd aan de uitlaatopening van de proefopstelling en eindigt bij een tweede doorlaat 12 van de kamer 2. Een buis 13 leidt het water terug naar de tank 3 en deze buis omvat een thermometer 14 en een klep 15 voor het instellen en afsluiten daarvan.

Figuren 2 t/m 4 tonen met meer details de constructie van de proefopstelling 1.

30 Zoals blijkt in de figuren 2 en 3 omvat de proefopstelling een eerste lengte pijpleiding 16 met dezelfde eigenschappen als de ingebruik zijnde onderwaterpijpleiding. Een tweede lengte pijpleiding 15 is coaxiaal in de eerste lengte aangebracht. Zoals blijkt uit de tekeningen heeft de tweede lengte een buitendiameter welke beduidend kleiner is dan de binnendiameter van de eerste lengte 16, waardoor een ringvormige ruimte 18 tussen de twee lengten 16 en 17 wordt gevormd. Een wand 19 is schroeflijnvormig in de 35 ringvormige ruimte over de gehele lengte van de proefopstelling gewikkeld, waarbij de ruimte tussen de twee lengten 16 en 17 en de steek van de schroeflijn 19 als hierboven toegelicht zijn bepaald.

De wand 19 (figuur 4) wordt gevormd door een metalen strook 19a welke loodrecht op de lengte van de centrale pijpleiding 17 en de buitenwand 16 staat. Teneinde de fabricage van de proefopstelling te vereenvoudigen, is de metalen strook 19a niet zo hoog als de ruimte 18 tussen de twee lengten 16 en 17.

40 De schroeflijnvormige wand 19 is d.m.v. een pakking 19b afgesloten, welke wordt gevormd door een snoer 19b1, dat tegen de binnenzijde 16a van de wand van de eerste lengte pijpleiding 16 ligt en aan weerszijden van de metalen strook 19a is aangebracht. De pakking 19b omvat daartoe twee lippen 19b2 en 19b3 welke zich parallel aan elkaar en over dezelfde lengte uitstrekken, waarbij de pakking op de metalen strook d.m.v. lijm of dergelijke wordt bevestigd. De pakking is bij voorkeur gekozen uit de groep pakkingen welke zijn 45 gemaakt van hoge temperatuur siliconen.

De ringvormige ruimte 18 wordt aan weerseinden van de proefopstelling door wanden 20 en 21 afgesloten, welke aan de lengten pijpleidingen 16 en 17 zijn vastgelast, welke wanden voorbij die lengten uitsteken en qua omtrek vierkant zijn. De centrale delen zijn open en stroken met de centrale delen binnen de binnenste lengte pijpleiding 17 teneinde toegang daartoe mogelijk te maken.

50 De proefopstelling omvat tevens een waterinlaatopening 22 welke is bevestigd aan de tweede lengte pijpleiding 17 en een uitlaatopening 23 welke is bevestigd aan de eerste lengte pijpleiding 16. Deze openingen zijn voorzien van tapbussen teneinde de buizen 10 en 11 van de kringloop daaraan te kunnen bevestigen.

In afwijking van de proefopstelling volgens figuur 1 omvat de opstelling volgens de figuren 2 en 3 een 55 aftakking 24 gevormd door een stomp welke aan het middelste gedeelte van de lengte 16 is vastgelast tijdens de lasproeven op de inrichting.

Vanzelfsprekend kunnen de hierboven als voorbeeld beschreven delen door een geoefende persoon

Claims

193348 4 worden vervangen door equivalente delen welke dezelfde functie hebben, zonder buiten het kader van de uitvinding te vallen.

1. Inrichting voor het reproduceren van de condities, vereist voor het uitvoeren van een lasbewerking op een onderwaterpijpleiding, tijdens een daarinstromend fluïdum, gekenmerkt door de volgende combinatie van maatregelen: 10. een hoge drukkamer (2) waarin een proefinrichting (1) is opgenomen welke is gevormd door: - een eerste lengte pijpleiding (16) met dezelfde eigenschappen als de ingebruik zijnde pijpleiding; - een tweede lengte pijpleiding (17) met dezelfde lengte als de eerste lengte pijpleiding (16), welke tweede lengte pijpleiding (17) een buitendiameter heeft kleiner dan de binnendiameter van de eerste lengte, de eerste en tweede lengten pijpleiding (16,17) coaxiaal liggen en een ringvormige ruimte (18) 15 daartussen begrenzen; - middelen (19) voor het opwekken van een turbulente stroming van een fluïdum in die ringvormige ruimte (18), welke ruimte aan weerseinden sluitwanden (20, 21) omvat; - een inlaatopening (22) voor een fluïdum onder druk, welke aan een einde van de ringvormige ruimte (18) ligt en een uitlaatopening (23) bij het andere einde daarvan; en 20. middelen (4) voor het geleiden van het fluïdum in die ringvormige ruimte (18), en voor het aanpassen en bewaken van de stroomsnelheid (6, 15), de temperatuur (7, 14) en de druk (8) daarvan zodanig dat de warmteoverdracht door de wand van de eerste lengte pijpleiding wordt verkregen welke vergelijkbaar is met de warmteoverdracht verkregen door de fluïdumstroom in de ingebruik zijnde onderwaterpijpleiding.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen voor het opwekken van een turbulente stroom van fluïdum onder druk zijn gevormd door een schroeflijnvormige wand (19) welke zich met een vaste steek over de lengte van de ringvormige ruimte (18) uitstrekt, welke rand op afsluitende wijze zowel de binnenzijde (16a) van de eerste pijpleiding (16) en de buitenzijde van de tweede lengte (17) aanraakt.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de schroeflijnvormige wand (19) is gevormd door 30 een metalen strook (19a) welke schroeflijnvormig rond de tweede lengte pijpleiding (17) is gewikkeld en daaraan is bevestigd, welke metalen strook tezamen met de binnenzijde (16a) van de eerste lengte (16) een ruimte begrenst, welke is opgevuld door een pakking (19b).

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de pakking (19b) is gevormd door een snoer (19b), welke tegen de binnenzijde (16a) van de eerste lengte pijpleiding (16) ligt en door twee lippen (19b2, 19b3) 35 welke aan weerszijden van de metalen strook (19a) zijn geplaatst, welke pakking (19b) op de metalen strook (19a) door lijm is bevestigd.

5. Inrichting volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de pakking (19b) is gemaakt van hoge temperatuur siliconen.

5 Conclusies

6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de inlaatopening (22) voor het fluïdum onder druk is 40 bevestigd aan de wand van de tweede lengte pijpleiding (17) en dat de uitlaatopening <23) voor dat fluïdum is bevestigd aan de wand van de eerste lengte (16).

7. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies gekenmerkt door een tank voor het fluïdum (3); een fluïdum ’’aanvoer” kringloop welke zich vanaf de tank uitstrekt, welke kringloop een pomp (4) omvat voor het circuleren en onder druk brengen van het fluïdum uit de tank, een stroommeter (6), een thermometer 45 (7), en een drukklep (8), welke kringloop eindigt bij een afgedichte doorlaat (9) door de wand van de hoge drukkamer (2) heen, en een buis (10) welke zich uitstrekt van deze doorlaat (9) tot aan de inlaatopening (22) van de tweede lengte pijpleiding (17); en een retourkringloop, welke terugloopt naar de tank (3), welke kringloop een buis (1) omvat vanaf de uitlaatopening (23) aan de eerste lengte pijpleiding (16) naar een doorlaat (12) door de wand van de hoge drukkamer (2) heen, welke kringloop na deze doorlaat (12) omvat 50 een thermometer (14), en een klep (15) voor het instellen en stoppen van de fluïdumstroom naar de tank.

8. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de schroeflijnvormige wand (19) loodrecht op de lengten pijpleidingen (16,17) staat. Hierbij 3 bladen tekening