NO300056B1 - Fremgangsmåte ved fôring av rör - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for foring av et ytre rør med et innerrør ved å detonere eksplosive ladninger.

Det er kjent å ekspandere et korrosjons-bestandig innerrør i kontakt med et ytre mekanisk sterkt rør ved hjelp av en eksplosjonsprosess for å oppnå en mekanisk trykksammenføyning mellom de to rørene. Det er også kjent å feste to rør metallurgisk over hele deres kontaktflate ved hjelp av en eksplosjons-sveise prosess.

US 3.344.510 of NO 135 403 beskriver at strengformede sprengstoffladninger kan anvendes for å feste et indre rør mot et ytre rør. Imidlertid gir dette opphav til en ujevn innerflate til det indre røret dersom dette, før detonasjonen, har en mindre ytterdiameter enn det ytre rørets innerdiameter.

I tilfellet med den mekaniske trykksammenføyningen, er det en ulempe at i tilfellet med tynne foringsrør med stor diameter, er det en risiko for at sistnevnte rør vil kunne bli bøyd innover dersom det blir dannet et vakuum i ledningen.

I tilfellet rør med metallurgisk sammenføyning, er det ikke noen risiko for bøying innover, siden en sammenføyning av denne typen har en meget høy mekanisk styrke, selv mot radielt og innovervirkende påkjenninger.

En eksplosjonssveiseprosess er imidlertid kostbar, spesielt i tilfellet med store diametere som krever store mengder eksplosiver og understøttende festeanordninger. I praksis er eksplosjonssveiseprosessene begrenset til rørlengder på 4 - 5 meter.

Disse ulempene unngås ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse, både med utelukkende mekaniske sammenføyninger og også med eksplosjonssveiser som skjer over hele overflaten til rørene.

Foreliggende oppfinnelse vedrører derved en fremgangsmåte for å fore et ytre rør med et indre rør, hvor det indre røret for eksempel er fremstilt av et korrosjonsbestandig materiale. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved plassering av et antall eksplosive ladninger i det indre røret i kontakt med eller i det vesentlige i kontakt med den indre overflaten til røret, hvilke eksplosive ladninger har en innbyrdes avstand fra hverandre og er fordelt over den indre overflaten til det indre røret, fylle det indre røret med et trykkoverførende medium, fortrinnsvis vann, og detonere alle eksplosive ladninger samtidig for å til-veiebringe en lokal metallurgisk sammenføyning i nærheten av respektive eksplosive ladninger og ekspansjon av det indre røret mot det ytre røret.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av utførelseseksempler med henvisning til de medfølgende tegninger. Figurene 1 og 2 er respektive radial og aksial snitt av et ytre og et indre rør med eksplosive ladninger plassert i henhold til en utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppf innelsen. Figurene 3 og 4 er snitt tilsvarende figurene 1 og 2 og viser det ytre og indre røret etter detonering av de eksplosive ladningene. Figurene 5 og 6 er snitt som tilsvarer figur 1 og viser andre utførelsesformer av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Figurene 7 og 8 viser en anordning for montering av eksplosive ladninger i et rør, sett henholdsvis fra toppen og i snitt, hvilken anordning er ment for bruk ved utøvelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Figur 9 viser anordningen i figurene 7 og 8 i sammensatt tilstand.

Figur 10 viser en variant av anordningen i figur 9.

Figurene 1 og 2 viser et ytre rør 1 som skal fores med et innerrør 2 i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen. Det indre røret 2 kan for eksempel bestå av et korrosjonsbestandig materiale, mens det ytre røret 1 kan være et standard stålrør. 1 henhold til oppfinnelsen blir et antall små eksplosive ladninger 3 plassert i det indre røret ved den indre overflaten til røret 2. Disse ladningene 3 er anordnet i innbyrdes avstand på den indre overflaten av det indre røret 2 og er fordelt over den indre overflaten i kontakt med eller 1 det vesentlige i kontakt med den indre overflaten. Det indre røret 2 blir deretter fyllt med et trykkoverføringsme-dium 4, fortrinnsvis vann. Alle de eksplosive ladningene 3 blir detonert samtidig i en enkelt salve.

Figurene 3 og 4 viser det ytre røret 1 og det indre røret 2 når den tidligere beskrevne prosedyren er ferdig. Detonering av de eksplosive ladningene 3 resulterer i lokal dannelse av en metallurgisk sammenføyning eller binding mellom det indre og det ytre røret ved de eksplosive ladningene. Disse sammenføyningene eller bindingene er vist ved 6 i figur 3 og 4. Detonasjonen resulterer i sjokkbølger som propagerer i det trykkoverførende mediet 4. Sjokkbølgene interfererer med hverandre og danner et høyt trykk inne i det indre røret 2 som derved ekspanderer utover til kontakt med det ytre røret 1. Det blir derved dannet en mekanisk sammenføyning som tilsvarer en trykksammenføyning mellom det indre og ytre røret i de områdene hvor det ikke er dannet noen metallurgisk binding. Disse områdene hvor overflatene er sammenføyd mekanisk, er vist ved 7 i figurene 3 og 4. De metallurgiske bindingsflåtene 7 forhindrer at det indre røret 2 komprimeres av undertrykk som er dannet i røret og hjelper til ved dannelsen av en homogen enhet, hvor det ytre røret og det indre røret vil beveges sammen under påvirkning av tempera-turvariasjoner, trykkvariasjoner etc.

Figur 5 er et bilde tilsvarende figur 1 og viser en annen utførelsesform av oppfinnelsen. De komponentene som er identisk med komponenten i figur 1, er angitt med samme referansenummer og komponentene som er funksjonsmessig like, er identifisert ved samme referansenummer med tillegg av en hake.

I figur 5 er det vist et ytre rør 1, et indre rør 2 og et trykkoverføringsmedium 4.

I tilfeller med denne utførelsesformen, er et antall eksplosive strenger 3' plassert på den indre overflaten til det indre røret 2. De eksplosive strengene 3' har en innbyrdes avstand og strekker seg fra en ende av det indre røret 2 til den andre enden av dette. Før detonering av de eksplosive strengene 3', blir det indre røret 2 fyllt med et trykk-overføringsmedium 4, fortrinnsvis vann. Alle de eksplosive ladningene 3' blir deretter detonert. Detonering av de eksplosive ladningene starter fra en ende av røret slik at alle ladningene eksploderer samtidig mot den andre enden av røret.

Denne detonasjonen av de eksplosive ladningene resulterer i dannelse av metallurgiske bindinger og mekaniske sammen-føyninger på samme måte som beskrevet over med henvisning til figurene 1-4. I dette tilfelle strekker imidlertid de metallurgiske bindingene seg aksielt mellom rørene 1 og 2 og ikke på en punktvis måte som ved den tidligere beskrevne utførelsesformen.

I henhold til en foretrukket variant av den beskrevne utførelsesformen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er ytterligere eksplosive ladninger 5, 5' plassert i mediet 4 i det indre røret 2 ved en radiell avstand fra den indre overflaten til røret 2 og disse ytterligere ladningene detoneres samtidig med ladningene 3, 3' for å forsterke trykkbølgen som dannes i mediet 4 i forbindelse med detonasjonen. I tilfellet med den foretrukne utførelsesvarianten vist i tegningene, utgjøres de eksplosive ladningene 5, 5' av eksplosive strenger plassert i midten av røret og som strekker seg gjennom hele rørets lengde. Naturligvis kan eksplosivstrengen være plassert i en annen posisjon enn den som er vist og det kan brukes flere eksplosive strenger plassert i innbyrdes avstand ved rørveggen. De eksplosive ladningene 5, 5' kan også ha form av en eller flere dis-kontinuerlige strenger. Alle de eksplosive ladningene 3, 3' og 5, 5' er koblet sammen ved hjelp av enten en detonerende lunte, en nonell lunte eller et elektrisk antennelsessystem, slik at de eksplosive ladningene kan detoneres samtidig i en enkelt salve.

Figur 6 viser en ytterligere utførelsesform av arrangementet vist i figur 1, hvor felles identiske komponenter er angitt ved samme referansenummer som brukt i figur 1, mens funksjo-nelt tilsvarende komponenter er identifisert ved samme referansenummer enn med dobbeltmerker. I tilfellet med denne utførelsesformen er de eksplosive ladningene 3" plassert i kontakt med innerveggen til det indre røret 2 i form av eksplosive ringer som er aksielt adskilt langs lengden av røret.

I tilfellet med utførelsesformen i figur 5, er de eksplosive strengene 3 rette og strekker seg aksielt langs det indre røret. Det vil forstås at antallet eksplosive strenger kan varieres.

De eksplosive strengene behøver ikke være plassert i en rett linje. I henhold til en ytterligere utførelsesform, strekker de eksplosive strengene seg spiralformet i det indre røret 2 langs hovedaksene derav.

De eksplosive strengene vil fortrinnsvis ha et sirkulært tverrsnitt for å oppnå den beste virkningen, selv om de også kan ha andre tverrsnittsformer, for eksempel en rektangulær tverrsnittsform.

Det er derfor innlysende at de eksplosive strengene kan være anordnet på mange forskjellige måter, hvor hovedkriteriet er at det oppnås kald metallurgisk kontakt ved et antall posisjoner tilstrekkelig til å forhindre at det indre røret deformeres innover i tilfelle av at det oppstår undertrykkbe-tingelser i røret.

I tilfellet med de tidligere beskrevne utførelsesformer, er den ytre diameter til det indre røret 2 før detoneringen, mindre enn den indre diameteren til det ytre røret, slik at det dannes et gap 8 mellom rørene. Det oppnås en fordel når luften som er tilstede i gapet 8 evakueres fra dette før detonering av de eksplosive ladningene, fortrinnsvis til et trykk lavere enn ca. 1 millibar.

Det ytre røret kan også være understøttet av ytre støtteinn-retninger. Figurene 5 og 6 viser tilveiebringelsen av ytre mottrykksanordninger 9 av stål. Det er imidlertid ikke nødvendig å understøtte det ytre røret i flesteparten av tilfellene. I de tilfeller hvor det ytre røret har en liten veggtykkelse, oppnås denne støtten tilfredsstillende med et enkelt stålbånd som strekker seg aksialt på nivå med radene 3 eller ringene 3" av eksplosive ladninger i kontakt med den indre overflaten til det indre røret i de viste utførelsesek-semplene. Plasseringen av de eksplosive ladningene 3, 3', 3", som er vist i tegningene, er derfor spesielt fordelaktige i tilfelle med tynnveggede ytterrør.

I henhold til en foretrukket utførelsesform, er alle de eksplosive ladningene plassert i en slangelignende anordning fremstilt av plast, papir eller gummimateriale og plassert inne i det indre røret, slik at de eksplosive ladningene vil være godt plassert. Med hensyn til dette, kan de eksplosive ladningene for eksempel være limt til den indre overflaten av plast, papir eller gummislangen.

I henhold til en annen foretrukket utførelsesform, er det tidligere nevnte trykkoverførende mediet 4 også plassert i den tidligere nevnte plast, papir eller gummislangen. I dette tilfellet er slangen tilveiebragt med ugjennomtrengeli-ge endevegger og også passende med en fyllenippel for trykkoverføringsmedium.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ment for foring av rør som normalt har en lengde på opptil 12 meter. Med rør av denne lengden er det vanskelig og tidkrevende, mange ganger umulig, å feste de eksplosive ladningene ved de ønskede posisjoner i kontakt med eller i det vesentlige i kontakt med innerveggen til det indre røret. Dette problemet er løst ved foreliggende oppfinnelse på en måte som vil bli beskrevet i det etterfølgende trinn for trinn med henvisning til figurene 7 og 10 og også med henvisning til de eksplosive strengene 3' vist i figur 5.

Disse strengene 3' er plassert i et forutbestemt mønster på et ark 10 av fleksibelt bøyelig materiale så som plast, gummi eller papirmateriale og er festet til arket på en passende måte. I utførelsesformen vist i figurene 7 og 8, er de eksplosive strengene 3' festet til arket 10 ved å plassere et lignende ark 11 på toppen av arket 10, slik at de eksplosive strengene 3' holdes mellom arkene, hvoretter de eksplosive strengene festes til arket 10, for eksempel ved sveising eller liming. Det derved fremstilte komposittarket ble deretter rullet til en slangeform som vist skjematisk i figur 9 ved sammenføyning 12. Ved forming og sammenføyning av slangen, blir en ende av slangen stengt av, mens det er dannet en fylleåpning i den andre enden av slangen.

Den derved formede slangen inneholder eksplosive strenger 3' og blir deretter ført inn i det indre røret og fylt med et trykkoverføringsmedium, fortrinnsvis vann, hvor arkene som slangen utgjøres av er vannugjennomtrengelige. Slangen som er ført inn i røret blir deretter fylt med vann ved et trykk hvor alle bretter eller lignende som kan ha blitt dannet i forbindelse med innføring av slangen eller av andre årsaker, vil bli glattet ut, slik at slangeveggen og derved de eksplosive ladningene 3' blir presset mot rørveggen. Slangematerialet kan fortrinnsvis være elastisk og dimensjonert slik at det vil ekspandere litt før det kommer i kontakt med innerveggen til det indre røret og derved gjør det lettere å føre slangen inn i røret og sikre positivt inngrep av slangen med røret. Når midtplasserte ladninger 5' skal brukes ved utøvelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, blir disse ladningene festet til arket 11 ved hjelp av bånd 13, fortrinnsvis før arkene 10, 11 formes i den slangelignende formen.

De eksplosive ladningene kan beregnes på vanlig måte og det kan brukes forskjellige typer eksplosiver.

Siden bindingen mellom rørene skjer rettvinklet til de eksplosive ladningenes lengderetning, som et resultat av sjokkbølgen dannet ved detonering av ladningene og overført til veggen av det indre røret av væsken, er det mulig å bruke eksplosive forbindelser hvis detoneringshastigheter over-skrider lydens hastighet i rørmaterialet. Slike eksplosiver, for eksempel PETN, HMX, RDX etc. har en pålitelig funksjon, selv i tilfellet med små ladninger.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen resulterer i et antall metallurgisk bundne overflater med begrenset utstrekning. Størrelsen og formen til de metallurgisk bundne overflatene kan varieres ved å tilpasse energi-innholdet og utformingen av de eksplosive ladningene i kontakt med den indre overflaten til det ytre røret. Fortrinnsvis, i tilfelle med utførelseseksemplet vist i figurene 1 - 4, er disse "punkt-forms" ladningene dimensjonert slik at det oppnås bindings-overf later på 1 - 8 cm^ i størrelse, med rund eller oval form. Antallet eksplosive ladninger som brukes og mønsteret som disse ladningene er plassert i på den indre overflaten til det indre røret for å oppnå de ønskede homogene egenska-per til rørene som fores i henhold til foreliggende oppfinnelse, vil avhenge av rørdiameteren og rørlengden. I tilfellet med utførelsesformen vist i figurene 1 og 4, blir eksplosive ladninger plassert aksielt langs røret 2 i jevnt fordelte rader med jevn innbyrdes avstand radielt rundt den indre periferien til røret. De eksplosive ladningene kan imidlertid med fordel være anordnet slik at felles nærliggen-de ladninger er adskilt fra hverandre både aksielt og radielt og også andre ladningsfordelingsmønstere er selvfølgelig mulig innen oppfinnelsens beskyttelsesomfang. Den tidligere beskrevne metoden krever langt mindre eksplosivt materiale enn når hele det indre røret skal eksplosjonssveises til det ytre røret for å oppnå en metallurgisk binding over hele røroverflåtene som er i kontakt med hverandre. Mengden av eksplosivt materiale som er nødvendig ved utøvelse av foreliggende oppfinnelse er kun 1/1000 til 1/500 av den mengden som er nødvendig for å oppnå en fullt dekkende eksplosjonssveiset binding.

Teoretisk har fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ingen begrensninger med hensyn til rørlengden. Rør med lengder på 6 til 12 meter er imidlertid mest vanlig. Det er ikke funnet noen praktiske problemer med rør av disse lengdene.

Det er innlysende fra det foregående at foreliggende oppfinnelse unngår ulempene med den kjente teknikk nevnt i beskrivelsens innledning.

Det er også innlysende at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan varieres og tilpasses materialet og dimensjonene til de angjeldende rør.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte ved foring av et ytre rør (1) med et indre rør (2), hvor det indre røret for eksempel består av et korrosjonsbestandig materiale, karakterisert ved å plassere et antall eksplosive ladninger (3, 3', 3") i form av punkt-eller strengladninger i et felles innbyrdes arrangement i det indre røret (2) i kontakt med eller i det vesentlige i kontakt med den indre overflaten til det indre røret, fylle det indre røret med et trykkoverføringsmedium (4), fortrinnsvis vann, og detonere alle eksplosive ladninger (3, 3', 3") samtidig for å oppnå en lokal metallurgisk binding ved områdene til de eksplosive ladningene og samtidig forårsake at resten av det indre røret (2) ekspanderer til inngrep med det ytre røret (1).

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at de eksplosive punktladningene plassert mot den indre overflaten til det indre røret (2) har en sirkulær eller oval tverrsnittsform.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, karakterisert ved at de eksplosive punktladningene (3) plassert mot den indre overflaten til det indre røret (2) dimensjoneres på en slik måte at etter detonasjonen vil ladningene resultere i metallurgiske bindinger (6) med en størrelse på 1-8 cm<2>.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at stenger av eksplosive ladninger (3') plasseres mot den indre overflaten til det indre røret (2).

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 4, karakterisert ved at strengene (3') plasseres i rette linjer som strekker seg aksieparallelt i det indre røret (2).

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 4, karakterisert ved at strengene (3') strekker seg spiralformet inne i det indre røret (2).

7 . Fremgangsmåte i henhold til krav 4, karakterisert ved at strengene anordnes i form av ringer (3") som plasseres i innbyrdes avstand og i parallelle radialplan i det indre røret (2) langs lengden av røret.

8. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-7, karakterisert ved at en eller flere eksplosive ladninger (5, 5') plasseres i det trykkoverførende mediet (4) som er tilstede i det indre røret (2), enten i midten av røret (2) eller ved en annen posisjon i avstand fra rørets vegg og at den ytterligere eksplosive ladningen eller ladningene (5, 5') detoneres samtidig med de eksplosive ladningene (3, 3', 3") plassert mot den indre overflaten til det indre røret (2), for å forsterke trykkbølgen som ekspanderer det indre røret (2) til inngrep med det ytre røret (2) ved detonasjon av de eksplosive ladningene.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 8, karakterisert ved at de eksplosive ladninger (5, 5') som er plassert inne i det indre røret (2) i avstand fra rørets vegg, blir gitt formen av eksplosive strenger som strekker seg langs hele lengden av røret.

10. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 4-9, karakterisert ved at de eksplosive strengene (3, 3', 3", 5, 5') strekker seg langs hele lengden av røret.

11. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 4-9, karakterisert ved at de eksplosive strengene strekker seg diskontinuerlig i røret.

12. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-11, karakterisert ved at før detonering er den ytre diameteren til det indre røret (2) mindre enn den indre diameteren til det ytre røret (1), slik at det defineres et gap (8) mellom rørene og at luft som er tilstede i gapet, evakueres fra dette før detonering av de eksplosive ladningene (3, 3', 3", 5, 5'), fortrinnsvis til et trykk lavere enn ca. 1 millibar.

13. Fremgangsmåte i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at alle eksplosive ladninger (3, 3', 3", 5, 5') plasseres i veggen eller inne i en plast, papir eller gummislange som passer inn i det indre røret (2) for å oppnå en effektiv plassering av de eksplosive ladningene.

14. Fremgangsmåte i henhold til krav 13, karakterisert ved at trykkoverførende medium (4) føres inn i plast, papir eller gummislangen.

15. Fremgangsmåte i henhold til krav 13 eller 14, karakterisert ved at de eksplosive ladningene (3') som plasseres mot den indre overflaten av det indre røret (2) festes på et ark av elastisk materiale, for eksempel et ark av plast eller gummimateriale, at arket formes og sammenføyes i slangeform som innbefatter en fylleåpning ved en ende derav og at slangen fylles med trykkoverførende medium ved et trykk tilstrekkelig til å presse slangen og derved de eksplosive ladningene (3') festet til denne radielt utover til inngrep med det indre rørets (2) innervegg.

16. Fremgangsmåte i henhold til krav 15, karakterisert ved at de eksplosive ladningene (5, 5') som plasseres i avstand fra den indre veggen til det indre røret (2) festes til slangeveggen ved hjelp av bånd (13) av elastisk materiale.