NO300287B1 - Fremgangsmåte for å isolere en rörledning - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for termisk isolasjon av en rørledning langs i det minste en del av dennes lengde. Det er kjent innenfor teknikken å isolere rørledninger ved å påføre et varmeisolerende lag rundt rørledningen. En undersjøisk rørledning kan i tillegg forsynes med en beskyttelseshylse rundt varmeisolasjonslaget for å beskytte dette mot skader fra hydrostatisk trykk. For å tillate legging av den isolerte rørledning ved hjelp av en av de eksisterende rørled-nings leggerne t oder må varmeisolasjonslaget og hylsen rundt ha tilstrekkelig fleksibilitet.

Fra den kjente teknikk skal det vises til US patent nr.

4 657 050 hvor det anvises en metode for termisk isolasjon av en rørledning hvor først et isolasjonslag fremstilles rundt rør-ledningen og hvor deretter en plasthylse med jevn diameter legges utenpå dette varmeisolerende lag. I denne kjente metode kreves det maskinering av isolasjonslaget til en jevn ytterdiameter før plasthylsen legges utenpå for at denne skal kunne slutte tett omkring isolasjonen.

Videre skal det vises til GB 2 210 316, WO-A-87/04768 og US 4 676 695. Disse patentskrifter viser og beskriver en rørisolasjon som består av mikrokuler eller -sfærer som er opptatt i et bindemiddel. Et isolasjonslag oppbygget på denne måte har imidlertid visse begrensninger, bl.a. ved at det ikke uten særlige virkemidler vil herde raskt, og det vil av samme grunn heller ikke kunne ekspandere selv om dette kan være ønsket.

Det skal også nevnes at DE 32 16 463 beskriver en fremgangsmåte for å lage et ytre skall eller en ytre hylse av termo-plastisk materiale og beregnet for rask nedkjøling i tre kjøle-trinn. Hensikten er å frembringe en ytre omslutning som allerede er herdet, og der etterpå et isolerende skum blir sprøytet inn for å danne et isolasjonslag innenfor. Det ytre skall er ikke fiberforsterket.

Endelig beskriver GB 1482661 en måte å legge et isolasjonslag utenpå en rørledning, med uarmert plast som beskyttelse. En slik uarmert plastbeskyttelse i form av et ytterste skall vil imidlertid være utsatt for deformasjoner og kan faktisk også klappe sammen i områder mellom leggeutrustningens bakke eller dyse og et benyttet kalibreringsapparat, ved at det ikke er anordnet armering. Ved innsprøyting av ekspanderende isolasjons-materiale i form av skum vil nemlig den uherdede og uarmerte ytre skalldel bli utsatt for betydelige krefter.

Et mål med denne oppfinnelse er termisk isolasjon av en rørledning med et isolasjonslag som bruker termoherdende harpiks og mikrosfærer slik at man ikke får noen ekspansjon og hvor herdingen utføres raskt, og hvor man samtidig får god pasning mellom et isolasjonslag og en utvendig beskyttende hylse av plast, uten at man behøver å maskinere isolasjonslaget til jevn diameter.

Den varmeherdende harpiks kan nemlig raskt gjennomløpe sin herdeprosess, og armeringsfibrene gir stabilitet av den utenpåliggende plasthylse, både mens herdingen pågår og etter at den er fullført.

I samsvar med oppfinnelsen er det skaffet til veie en fremgangsmåte som det åpenbart lenge har vært et behov for, for å løse problemene med å lage herdbare beskyttende skallkonstruk-sjoner rundt ganske skjøre isolasjonslag i en rørledning, og denne fremgangsmåte er særlig slik det fremgår av den innledende del av det etterfølgende patentkrav 1.

Fremgangsmåten er særlig kjennetegnet ved at fremstillingen av beskyttelseshylsen omfatter tilførsel av en varmeherdbar harpiks og fibre, idet tilførselen samtidig er til et ringrom mellom bakken og en dor som strekker seg inn i denne, herding av harpiksen slik at hylsen sammen med fibrene som utgjør armeringen får tilstrekkelig styrke, og samtidig føring av hylsen gjennom bakken.

Ved dette kan man fremstille et ringromformet termisk isolasjonslag og en utenpåliggende beskyttelseshylse rundt rørledningen i en enkelt operasjon og i en kontinuerlig prosess.

Fortrinnsvis omfatter de komponenter som medgår ved dannelsen av det termisk isolerende lag en varmeherdbar harpiks som gis anledning til herding i ringrommet mellom beskyttelseshylsen og rørledningen slik at harpiksen danner et termisk isolerende lag rundt denne.

Et isolasjonslag av en slik harpiks vil ha gode mekaniske egenskaper selv ved høye temperaturer.

Det er foretrukket å injisere kuler med liten diameter, såkalte mikrosfærer, inn i ringrommet mellom hylsen og rør-ledningen samtidig med den varmeherdbare harpiks, for å danne et komposittoppbygget (syntaktisk) isolasjonslag med liten termisk ledningsevne og stor motstandsdyktighet overfor hydrostatisk trykk.

Fortrinnsvis utføres fremstillingen av den beskyttende hylse samtidig med injiseringen av komponentene for dannelse av det varmeisolerende lag. På denne måte reduseres tiden det tar for isolasjon av rørledningen ytterligere.

Fortrinnsvis omfatter fremstillingen av beskyttelseshylsen tilsetting av en varmeherdende harpiks for å danne hylsen i et ringrom mellom bakken og en dor som strekker seg langs-etter inne i denne, idet den varmeherdende harpiks for dannelse av beskyttelseshylsen da tillates å herde slik at hylsen dannes samtidig med at denne føres gjennom bakken.

Fortrinnsvis omfatter fremstillingen av hylsen videre innføring av fibre i ringrommet mellom bakken og doren, samtidig med den varmeherdende harpiks for dannelse av hylsen.

Oppfinnelsen skal nå gjennomgås i nærmere detalj med henvisning til tegningene, hvor fig. 1 skjematisk viser et lengdesnitt av et apparat for termisk isolasjon av en rørled-ning ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte, fig. 2 viser et tverr-snitt slik som indikert med II-II på fig. 1, fig. 3 viser et skjematisk lengdesnitt av apparatet vist på fig. 1 og en rør-ledning som isoleres termisk ved hjelp av oppfinnelsens fremgangsmåte, og fig. 4 viser skjematisk et lengdesnitt av et alternativt apparat for varmeisolasjon av en rørledning ved hjelp av oppfinnelsens fremgangsmåte.

Det vises nå til fig. 1 og 2 hvor det i lengdesnitt er vist en sylindrisk dor 1 som strekker seg konsentrisk inne i en omsluttende sylindrisk form eller bakke 4 med større innerdiameter enn dorens 1 ytterdiameter. Følgelig dannes e/t ringrom 7 mellom dorens 1 yttervegg 10 og bakkens 4 innervegg. Den ende av bakken 4 som doren 1 strekker seg ut av kalles her innløpsenden 16, mens den motsatte ende av bakken kan kalles utløpsenden 19.

Doren 1 har en gjennomgående sylindrisk kanal 22 i sentrum, og denne kan ha en innerdiameter som tilsvarer ytter-diameteren av den rørledning som skal isoleres. Videre har doren 1 to tilførselskanaler 25, 26 som strekker seg parallelt med den sentrale sylindriske kanal 22.

Et første varmeelement 2 9 og et andre varmeelement

3 0 omslutter bakken 4 over en del av dennes lengde.

Det vises nå til fig. 3. Under normal drift føres

en rørledning 33 inn aksialt gjennom den sylindriske kanal 22

i doren 1 og gjennom bakken 4, i retningen d fra innløpsenden 16 til utløpsenden 19. En termoherdende harpiks føres så inn ved innløpsenden 16 i bakken 4, inn i ringrommet 7 mellom denne og doren 1. Samtidig med den varmeherdende harpiks føres tråder 36 inn i ringrommet 7 slik at harpiksen hefter til trådene og starter sin herding inne i bakken 4 sammen med disse, slik at det dannes en beskyttelseshylse 42. Trådene gir stabilitet av hylsen så lenge herding foregår.

Armeringsfibre 45 føres så inn i ringrommet 7 mellom bakken 4 og doren 1 samtidig med harpiksen, og fibrene 45 hefter også til denne. Fibrene er anordnet i form av et trådnett 48 .

Hylsen 42 trekkes fremover med samme hastighet som rørledningen 33 gjennom bakken 4, mens et ringrom 51 opprettholdes mellom rørledningen og beskyttelseshylsen.

En blanding 54 av en polyesterharpiks og hule glass-kuler sprøytes kontinuerlig inn gjennom tilførselskanalene 25, 26 i doren 1, inn i ringrommet 51 mellom rørledningen 33 og hylsen 42, og i dette ringrom tillates polyesterharpiksen å hefte til ytterveggen av rørledningen 33 og til innerveggen av hylsen 42. Harpiksen herder til et sammensatt isolasjonslag 57 av matriksmateriale i hvilket de hule glassmikrosfærer blir liggende innstøpt.

Herdingen av polyesterharpiksen og den varmeherdende harpiks akselereres ved oppvarming av harpiksene ved hjelp av varmeelementer 29, 30. Den varme som elementene genererer sty-res slik at polyesterharpiksen og den termoherdende harpiks hovedsakelig er ferdigherdet når de forlater bakken 4.

Fig. 4 viser en avsmalnende bakkekonstruksjon for anvendelse i forbindelse med oppfinnelsens fremgangsmåte. Både den termoherdende harpiks og polyesterharpiksen kan ha noe tendens til krymping under herding, og for å redusere tendensen til termisk forårsakede sprekker og hulrom i hylsen 42 og/eller det sammensatt oppbyggede isolasjonslag 57 på grunn av slike krympetendenser benyttes med hell en avsmalnende bakke 58 slik som den viste. Denne avsmalnende bakke tilsvarer helt den sylinderformede vist på fig. 1 og 2, med unntak av at den avsmalnende omfatter en konisk midtseksjon 60 mellom en sylindrisk innløpsseksjon 63 og en tilsvarende sylindrisk utløpssek-sjon 66 med mindre innerdiameter enn innløpsseksjonen. Midtseksjonen 60 smalner jevnt av fra innløpsseksjonens 63 innerdiameter til innerdiameteren av utløpsseksjonen 66. Doren har mindre ytterdiameter enn innerdiameteren av innløpsseksjonen 63 i bakken 58, og doren går konsentrisk inn et stykke i denne seksjon. Følgelig dannes et ringrom 7 mellom innerveggen 67

av innløpsseksjonen 63 i bakken 58 og dorens 1 yttervegg 10.

Den avsmalnende bakke 5 8 arbeider hovedsakelig på samme måte som den sylindriske bakke 4 vist på figurene 1, 2 og 3, men under anvendelsen beveger hylsen 42 seg langs den avsmalnende innervegg i midtseksjonen 6 0 i den avsmalnende bakke 58 slik at beskyttelseshylsen 42 og det sammensatt oppbyggede isolasjonslag 52 presses sammen radialt, siden polyesterharpiksen og den varmeherdende harpiks ennå ikke er helt herdet ferdig ved denne posisjon av bakken 58. Den radiale kompresjon reduserer tendensen til termisk forårsakede sprekker og hulrom i hylsen 42 og det sammensatt oppbyggede isola-sjonssjikt 57.

På figurene er vist en dor med to tilførselskanaler, men det er klart at antallet slike kan være annerledes, alt fra én og til ganske mange, eller en ringromformet tilførselskanal kan være aktuell. I det tilfelle hvor det dreier seg om fler enn én tilførselskanal kan forskjellige komponenter for opp-bygging av det varmeisolerende lag tilføres gjennom separate tilførselskanaler.

I en passende utførelsesform av oppfinnelsen forhåndsimpregneres trådnettet av armeringsfibre med termoherdende harpiks. Fortrinnsvis velges disse harpikser fra den materialgruppe som består av epoksy, polyester, polyurethan og fenol-formaldehyd .

Det er klart at i stedet for å innføre en polyesterharpiks og mikrosfærer i ringrommet mellom rørledningen og hylsen kan også en ren termoherdende harpiks eller en som er blandet med et skumdannende middel føres inn i rommet.

I stedet for å føre inn et trådnett og en termoherdende harpiks i ringrommet mellom bakken og doren kan et trådnett føres inn der, gjerne i form av en tykkere matte, og denne matte kan så inneholde polymerharpiksen for senere heft til rørledningen før harpiksen er ferdig herdet.

En god forbindelse mellom den sammensatt oppbygde isolasjon og rørledning oppnås hvis denne har et belegg av antikorrosivt materiale, f.eks. smeltepålagt epoksy, før isolasjonslaget påføres. Det er innlysende at innerdiameteren av den sylindriske kanal i doren og gjennom hvilken rørledningen skal føres må tilsvare rørledningens ytterdiameter, innbefat-tet et slikt antikorrosivt belegg.

EKSEMPEL

Det har blitt utført et eksperiment hvor en sylindrisk stålprøve med ytterdiameter på 22 mm ble benyttet for simulering av en rørledning. Stålprøven ble forsynt med en 0,5 mm tykk antikorrosjonsfilm av smeltepåført epoksy. Doren hadde en ytterdiameter på 72 mm, og bakken hadde en innerdiameter på 76 mm. For å ta hensyn til skaleringsfaktorer ved temperaturfordelingen, ut fra den varmetilførsel som sto til rådighet for oppvarming av bakken ble det valgt å benytte en massiv stang i stedet for et rør som prøve.

To glassfibermatter, en ytre og en indre, ble benyttet for å bygge opp hylsen. Den ytre matte ble impregnert med polyesterharpiks for å danne hylsen, mens den indre matte i form av et trådnett ble holdt tørr. Hensikten med den indre matte var å hjelpe til å hindre inntrengning av polyesterharpiks for dannelse av det termiske isolasjonslag gjennom

hylsen, når polyesterharpiksen som skulle danne hylsen ennå

ikke var gjennomherdet.

Et sammenbygget skummateriale med en polyesterharpiks og glassmikrosfærer, f.eks. av type B37/2000, 3M fabrikat, ble under forsøket innsprøytet i ringrommet mellom stålstangen og beskyttelseshylsen. For å kunne utføre en slik innsprøyting ble benyttet et dobbelt tilførselssystem hvor den ene tilførsels-kanal førte skummaterialet med harpiks og en katalysator, mens den andre tilførselskanal førte samme skummateriale med iblan-det akselerator i harpiksen, forholdet mellom de to var 1:1.

Bakken hadde den sylindriske form som er vist på

fig. 1 og 2 og ble oppvarmet til en temperatur på omkring 10 0°C. Hylsen og stangen ble trukket gjennom bakken med hastigheten 0,15 m/min, mens det sammensatte skum ble pumpet gjennom til-før selskanalene ved et trykk på 3,1 bar. Under disse forhold ble en 10 m lengde av stangmaterialet belagt med isolasjon på foreskrevet måte. Evaluering av forsøksresultatene viste at det ikke fantes antydning til hulrom eller sprekkdannelser i det syntaktiske lag og at det var god sammenføyning mellom dette lag og stangen.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for termisk isolasjon av en rørledning (33) over i det minst deler av dennes lengde, omfattende fremstilling av en beskyttelseshylse (42) rundt rørledningen (33) ved en bestemt radial avstand fra denne og i en bakke (4, 58), hvorved både hylsen (42) og rørledningen (33) bringes til å beveges aksialt og ved hovedsakelig samme hastighet i forhold til bakken (4, 58) slik at det opprettholdes et ringrom (51) mellom hylsen og rørledningen, og progressiv injisering av komponenter (54) for å danne et termisk isolerende lag i ringrommet (51), KARAKTERISERT VED at fremstillingen av beskyttelseshylsen (42) omfatter: - tilførsel av en varmeherdbar harpiks og fibre (36, 45), idet tilførselen samtidig er til et ringrom (7) mellom bakken (4, 58) og en dor (1) som strekker seg inn i denne, - herding av harpiksen slik at hylsen (42) sammen med fibrene som utgjør armeringen får tilstrekkelig styrke, og - samtidig føring av hylsen (42) gjennom bakken (4, 58).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at komponentene (54) for å danne det termisk isolerende lag omfatter en varmeherdbar harpiks som gis anledning til herding i ringrommet (51) mellom hylsen (42) og rørledningen (33) slik at det rundt denne dannes et termisk isolerende lag (57).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at mikrosfærer samtidig med innføringen av den varmeherdbare harpiks og fibrene sprøytes inn i ringrommet (51) mellom hylsen og rørledningen.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 - 3, KARAKTERISERT VED at fremstillingen av beskyttelseshylsen (42) utføres samtidig med den progressive injisering av komponentene (54) for å danne det termisk isolerende lag (57).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at fibrene (36, 45) er anordnet i form av minst ett trådnett.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at et trådnett forhåndsimpregneres med den varmeherdende harpiks for å danne hylsen (42).

7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 2 - 6, KARAKTERISERT VED at samtlige varmeherdende harpikser velges blant følgende materialer: epoksy, polyester, polyuretan og fenol-formaldehydharpikser.

8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 2 - 7, KARAKTERISERT VED at hylsen (42) føres gjennom en avsmalnende bakke (58) hvis innerdiameter avtar i hylsens bevegelsesretning.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 - 8, KARAKTERISERT VED at varme tilføres fra et varmeelement (29, 30) som omslutter bakken (4, 58) over hele eller en del av dennes lengde.