NO165654B - Overgangsstykke. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår rørnett og fittings for dette. Særlig angår den overgangsstykker for festing av grenrør,

ventiler osv. til et rør i en posisjon mellom dets ender.

Det er kjent å tilveiebringe et flenset utløp

på et rør som anvender to adskilte deler som hver må sveises inn på plass. Den første av disse deler er formet for å tilveiebringe den ønskede vinkel for det foreslåtte grenrør og den andre del tilveiebringer en flens for festing av gren-

røret. En åpning skjæres i røret og det passende koblings-

stykke tilpasses inn i åpningen og sveises på plass. Det flensede stykke sveises så til det fremstikkende koblings-

stykke.

Denne fremgangsmåte har flere ulemper av hvilke

den første er at den er en langsom fremgangsmåte og den andre er at det store antall av sveiser tilveiebringer et stort antall av mulige svake punkter og korrosjonspunkter. I til-

legg kan ikke fastheten av overgangsstykket garanteres å

være jevn helt igjennom stykket.

Typiske koblingsstykker er beskrevet i US

patenter 4 438 955; 4 450 613; D243 456; D243 457; D254 266;

D262 397 og D267 505, og GB patentsøknader 2 136 329A og

2 136 904 og GB mønsterregistreringer 1 014 342 og 1 018 263.

En av de kjente produkter tilveiebringer et over-gangs- eller koblingsstykke med en sylindrisk hals, en sylindrisk gjennomgående boring og en flens i en ende. Dette produkt, som skal beskrives nærmere i det følgende er ikke helt tilfredsstillende fordi den er en forholdsvis tung,

stiv komponent sammenliknet med røret som det er sveiset til.

På den måten er fastheten og ubøyeligheten av denne komponent

som er i bruk alvorlig belastning på konstruksjonen som en helhet fokuseres på kobling- til rørsveisen som er tilbøyelig til å bli avskåret under den tunge last som opptas.

Ifølge oppfinnelsen er det nå foreslått å tilveiebringe et overgangsstykke ved smiing hvorved et forbedret overgangsstykke er dannet som en enkelt enhet.

Følgelig tilveiebringer denne oppfinnelse et overgangsstykke dannet ved smiing som en eneste komponent som omfatter et flenset endeparti, et avsmalnet halsparti og et utfallende halsparti, idet det avsmalnede halsparti av-smalner fra det flensede endeparti mot et midtparti mellom endene av komponenten, idet det utfallende halsparti heller utover fra midtpartiet mot enden av komponenten fjernet fra det flensede endeparti, og komponenten har en gjennomgående boring som løper i komponentens lengderetning.

Denne komponent er fortrinnsvis senkesmidd og så ferdig bearbeidet. Denne ferdigbehandling er fordelaktig fordi a) overflatebearbeidingen forbedres som kan være et betydelig trekk ved utmatting, og b) noen av de uønskede metallurgiske områder og oksyder fjernes fra overflaten.

Som nevnt ovenfor har det i mange år vært tilgjengelig flere typer av grenfittings, i form av enkle eller flersveisede komponenter for å danne den aktuelle grenfor-bindelse. Noen fittings kan være svært tunge, og tilveiebringer følgelig større tilbakeholdelse enn ønskelig, særlig når nevnte fittings er forbundet med tynnveggede rør eller er bygget ved sveising av to komponenter sammen. Stivhet og vibrasjon står i nært forhold til hverandre og dersom sist-nevnte oppstår vil forbindelsen mellom den stive fitting og røret tilveiebringe en mulig kilde for svikt ved utmatting. Særlig har det blitt observert svikt og sprekkproblemer med to komponentanordninger ved tilstedeværelse av vibrasjoner eller sykliske laster (som oppstår i de fleste konstruksjoner i drift). ' I sterk kontrast til disse kjente fittings reduseres den unike form av komponenten i denne oppfinnelse komponentvekten uten ugunstig virkning på fastheten av komponenten og forbedrer vesentlig fleksibiliteten av forbindelsen med tilknyttet rørnett som derved tillater at det kan gis plass for tyngre laster uten forbindelsessvikt. Et viktig trekk med komponenten i denne oppfinnelse er den gradvise reduksjon av stivheten fra hver ende av komponenten mot et parti med minimal stivhet i en posisjon fjernet fra det sveisede og flensede endeparti av overgangsstykket. Ved å forme komponenten ved smiing er i tillegg materialstrømnings-linjeforløpet bra, idet disse smidde strømningslinjer i det vesentlige er parallelle helt igjennom lengden av halspartiet av komponenten. Denne faktor alene betyr at komponenten i denne oppfinnelse har den fordel at den reduserer utmattings-sprekkdannelse og utmattingssprekkutbredelse da det er færre naturlige materialutgangsfeil i komponenten. Derfor vil fastheten og helheten av den smidde komponent være bedre enn den for f.eks. en liknende.komponent fremstilt ut fra sveiset eller varmvalset plate og rør.

Det er naturligvis en klar fordel med fjerning

av en sveis ved å anvende det ene komponentovergangsstykket ifølge oppfinnelsen med tilhørende fordeler med fjerning av svake sveiseprofiler (dvs. underskjæring, skarpe konturer, osv.) og varme-påvirkede soneuregelmessigheter. Videre elimi-neres mistilpasning av fittingen som er en annen kilde til spenninger i den konvensjonelle tokomponentfitting.

Den gjennomgående boring av komponenten i denne oppfinnelse er fortrinnsvis utformet for å begrense fluidumturbulens under bruk ved å tilveiebringe divergens i diameteren i den gjennomgående boring i området ved den sveisede ende av komponenten til et rør. Det er vanligvis ikke nødvendig å forandre diameteren av den gjennomgående boring ved den flensede ende av komponenten.

Den rørinnkoblende ende av komponenten er fortrinnsvis altså utformet (innside og ut) for å danne en jevn overgang ved hovedsveiseområdet. Virkningen av overgangen kan være betydelig ved forandring av spenningskonsentrasjonen som, dersom den reduseres, øker utmattingslevetiden for den svei-.^ sede komponent.

En sammenlikning mellom kjent teknikk og oppfinnelsen skal foretas i det følgende under henvisning til fig. 1-3, der fig. 1 er et detaljert snittriss i stor måle-stokk av en typisk utløpsdel sveiset til et rør og en flenset del sveiset til utløpsdelen, fig. 2 er et snittriss av et kjent flenset utløp for sveising til et rør, og fig. 3 er et snittriss likt fig. 2 av et flenset utløp ifølge oppfinnelsen for sveising til et rør.

På fig. 1 er et rør vist ved A en utløpsdel er vist med B og enden av en flenset del motsatt flensen (ikke vist) er vist med C. Aksen for de to delflensede utløp er tenkt å være en vertikal linje på høyre side av figuren. ^ Sveiser er vist med D og E. Parallelle strømningslinjer F er vist i røret A, og flere tilfeldige strømningslinjer F er vist i delen B. I delen C er strømningslinjer ikke klarlagt. Denne konstruksjon har et kort utmattingsliv ved at svikt oppstår ved en eller begge sveisene D og E.

På fig. 2 er det vist et kjent flenset utløp i ett stykke omfattende en jevn rørformet hals G med en skrånende ende H for sveising til et rør og en flens J på dens andre ende. Aksen for det flensede utløp er igjen tenkt å være en vertikal linje til høyre for figuren. Strømningslinjene F er vist parallelle i halsen G og halsen har følgelig en i det vesentlige konstant stivhet gjennom hele sin lengde. Derfor opptrer svikt i den sveisede ende H og videre opptrer en spenningskonsentrasjon ved roten K av flensen.

På fig. 3 er det vist et flenset utløp i ett stykke ifølge, oppfinnelsen som omfatter en hals med den skrånende ende H for sveising til et rør og flensen J i dens andre ende. Igjen er aksen for det flensede utløp tenkt å være en vertikal linje til høyre for figuren. Halsen strekker seg fra den skrånende ende H i det vesentlige som et jevnt rør L i en kort distanse som så vender inn i et avsmalnet parti N som smelter sammen til en midje M. Strømningslinjene F er igjen vist parallelle i halsen slik at stivheten av halsen er en funksjon av dens diameter, som har sitt minimum ved midjen N med ingen skarpe overganger dannet i lengden av halsen. Følgelig vil ved bruk spenninger, som ellers ville opptre på den sveisede ende H og roten K, aborberes ved midjen N når den bøyes. Dette forlenger utmattingslivet for det flensede utløp.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følg-ende i forbindelse med noen utførelseseksempler og under henvisning til tegningene, der fig. 4 og 5 er perspektivriss av et overgangsstykke ifølge oppfinnelsen, fig. 6, 7 og 8 er henholdsvis perspektivriss og sideriss av et overgangsstykke ifølge oppfinnelsen, fig. 9 er et sideriss av et flenset overgangsstykke som skal anvendes for tilveiebringelse av en innretning for festing av et grenrør i rett vinkel med et annet rør, fig. 10a er et delvis snittriss av et annet overgangsstykke av en type liknende den vist på fig. 1, men som har en utspredende gjennomgående boring i den ende som er beliggende i et rør og sett på tvers av det røret, fig. 10b er et annet riss av overføringsstykket vist på fig. 10a sett fra en ende av røret, fig. Ila er et snittriss av et ytterligere overgangsstykke beliggende i en stor åpning i et rør og sett på tvers av det røret, fig. 11b er et riss av overgangsstykket vist på fig. 3a sett fra en ende av røret, fig. 12 er et riss delvis i snitt av et overgangsstykke anvendt for festing av et grenrør til et hovedrør, fig. 13 er et riss delvis i snitt av et overgangsstykke bestemt for festing av en grenledning til et krummet rør, og fig. 14 er et sideriss av et overgangsstykke ifølge oppfinnelsen likt dé vist på fig. 4, 5 og 9, men modifisert for å unngå turbulent strømning i fluidumet som passerer fra rørledningen gjennom overgangsstykket til en grenledning ved å tilveiebringe en divergens i den gjennom-

gående boring ved enden som skal anbringes i rørledningen.

I en utførelsesform av oppfinnelsen som vist

på fig. 9 omfatter et overgangsstykke for bruk ved tilveiebringelse av en rettvinklet forbindelse for et grenrør et enkelt senkesmidd stykke 1 med rørinnkoblende overflater 2, sveiseopptagende overflater 3, et legeme 4 med et parti 5 avsmalnende til et midtparti 6 og et annet parti 7 hellende ut-

over til en flens 8 som har bolt eller boltopptagende åpninger 9. Stykket 1 har et grenrør som berører flaten 10 og en gjennomgående boring 11 for tilveiebringelse av en gjennomgående passasje mellom grenrøret og hovedrøret. Midtlegemet 4 av stykket forenkler anbringelse av stykket og plassering og til-trekking av boltene eller skruene for å unngå usedvanlig stor stivhet, men beholdelse av den maksimale fasthet som kreves for stykket i seg selv. I en ytterligere utførelsesform som vist på fig. 10 er det vist et overgangsstykke 21 på plass på et rør 221. Deler av dette overgangsstykke med liknende funksjon som de for stykket vist på fig. 1 er nummerert på

samme måte fra nr. 22 - 30, en gjennomgående boring har henvisningstall 311.

I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen

som vist på fig. 11, er det et ytterligere overgangsstykke 31 ifølge denne oppfinnelse på plass i en stor åpning i et rør 331. Deler som utfører den samme funksjon som de i ut-førelsesformen vist på fig. 9 har henvisningstall 32 - 40

med den gjennomgående boring identifisert ved henvisningstall 411.

I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen (fig. 12) er det vist et overgangsstykke 41 for festing av et grenrør i en vinkel til et hovedrør på skrå til røret 441. Liknende deler med de for overgangsstykket 1 vist på fig. 9 har henvisningstall 41 - 50 med den gjennomgående boring identifisert ved henvisningstall 511. I en ytterligere utfør-elsesform av oppfinnelsen omfatter et overgangsstykke 51 for festing av et grenrør til en krummet eller albuebenn i et rør 551, som vist på fig. 13, deler av en liknende funksjon som den for overgangsstykket 1 vist på fig. 9 og har på samme måte henvisningstall 51.- 60 med den gjennomgående boring identifisert ved henvisningstall 611.

Hovedfordelene med fittings ovenfor er som følger: 1) Et stort antall endeforbindelser tilgjengelig, dvs. løftet flate, ringtypeforbindelse og plan flate, ringtypeforbindelse og plan flate. 2) Bare en sveis kreves når disse fittings skal sveises til rørnett hvor det tidligere vanligvis var krevet to,følgelig er det gjort besparelser på følgende områder:

a) Kostnader - arbeider/materialer,

b) tapt produksjonstid,

c) mindre korrosjonspunkter som øker sikkerhets-faktoren for fittings og hvilken innretning også er passende for farefulle områder hvor vibrasjoner er virksomme, d) gjennomgående tykkelse og kornforløp (grain-run) i materialet forblir konstant gjennom fittingen,

som sikrer maksimal fasthet i samsvar med

A.N.S.I. B16.9 og USA standard for trykkrør,

e) redusert mengde av kombinasjoner av veggtyk-kelser mellom flens og sveis (weldolet) som gir

samlet fasthet,

f) nytten av fittings øker anvendelse på karbonstål og fremmede metaller som ikke tidligere er ut-nyttet , g) fasthet forenelig med oppbyggingen av rørled-ningsutstyret som helhet oppnås uten risiko for

usedvanlig store belastninger som bevirker av-

skjæring av sveisen mellom overgangsstykket og rørledningen, idet nevnte stykke bidrar til å absorbere og omfordele belastninger på grunn av tilveiebringelsen av midtpartiet.

Metallurgiske forsøk av overgangsstykket ifølge oppfinnelsen har vist at de nevnte stykker er overlegne i kvalitet og mindre tilbøyelig til utmatting enn de for tiden tilgjengelige overgangsstykker.

Datamaskinanalyse av vanlige feltspenninger på overgangsstykker ifølge oppfinnelsen har vist at de er mindre enn i vanlige anordninger.

Det er utført vanlige tester på fittings før representanter for internationale byråer fremstående i olje og gassindustrien og Lloyds' Register og Shipping. Disse tester omfattet en standard bruddtest for å danne helheten av grenforbindelsen i denne oppfinnelse med hensyn til brudd-testkrav for gyldige trykkrørkonstruksjonsspesifikasjoner som for tiden anvendes i den petrokjemiske industri. To testspoler ble fremstilt og begge spoler sprengt i det løpende rør ved trykk utover bruddtestkonstruksjonskrav. Testene ble derfor ansett for å være vellykkede. Liknende gode resultater ble notert med hydraulisk lekkasje og destruksjonstester. Lloyds Register of Shipping har godkjent overgangsstykkene og fremstående firmaer på området har vist.én sterk interesse for å produsere overgangsstykkene ifølge oppfinnelsen som standard fittings for fremtidig bruk.

Omfanget av tilgjengelige data for overgangsstykkene ifølge oppfinnelsen er for stort til å bli gjengitt her, men det får være tilstrekkelig å si at tilveiebringelse av en "midje" i produktet har frembrakt uventede fordelaktige virkninger.

Claims (3)

1. Overgangsstykke (1, 21, 31, 41, 51) omfattende et flenset endeparti (8, 28, 38, 48, 58) og et halsparti, dannet som en eneste komponent ved smiing, KARAKTERISERT VED at halspartiet omfatter et avsmalnende halsparti (7, 27, 37, 47, 57) og et utfallende halsparti (5, 25, 35, 45, 55), hvor det avsmalnende halsparti avsmalner fra det flensede endeparti mot et midtparti (6, 26, 36, 46, 56) mellomliggende endene av komponenten, idet det utfallende halsparti heller utover fra midtpartiet mot enden (2, 22, 32, 42, 52) av komponenten fjernt fra det flensede endeparti, og komponenten har en gjennomgående boring (11, 311, 411, 511, 611) som løper i komponentens lengderetning.
2. 2. Overgangsstykke ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den gjennomgående boring dannet deri har et omriss for å redusere fluidumturbulens under bruk ved at diameteren av den gjennomgående boring øker i området ved enden av komponenten fjernt fra det flensede endeparti.
3. 3. Overgangsstykke ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at den eneste komponent er formet ved senkesmiing.