NO316164B1 - Anordning til bearbeidelse av et parti av et rör ved hjelp av en laserstråle, og anvendelse av denne for rör av en rörledning på etoffshoreskip til legging eller til opptagning av rörledningen - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning til utførelse av et arbeid i et område av veggen av et rør ved hjelp av en laserstråle som er rettet mot området, og som blir beveget for å avsøke området

Dette arbeide er f eks et skjærearbeide, et sveisearbeide eller et arbeide vedrørende behandling av overflaten

Det har blitt foreslått mange innretninger til utførelse av disse arbeider De omfatter hovedsakelig en laserstrålegenerator, et arbeidshode som omfatter en innretning til fokusering av laserstrålen og en utløpsdyse for den fokuserte stråle, en bølgeleder til føring eller styring av laserstrålen fra generatoren til arbeidshodet, og innretninger til bevegelse av arbeidshodet slik at laserstrålen gjennomløper arbeidsområdet

Ved visse anvendelser omfatter innretningene til bevegelse av arbeidshodet en holder som bærer arbeidshodet, og som roterer om seg selv på en slik måte at arbeidshodet roterer rundt røret, f eks for å skjære røret eller for å butt-sveise to rør til hverandre

Holderen som bærer arbeidshodet må således bh anbrakt nøyaktig i forhold til røret på en slik måte at rotasjonsaksen for holderen har en fastlagt stilling i forhold til røret og at den forløper tilnærmet koaksialt med røret I FR-A-2 704 166 er det beskrevet en anordning i likhet med den som er angitt i innledningen av krav I, og hvor rotasjonsholderen er montert på en Uten plate som er festet direkte på røret, men denne løsning er ikke egnet fordi røret er underkastet bevegelser og vibrasjoner under arbeidet, noe som spesielt er tilfellet for rør av en rørledning som blir lagt til havs fra en lekter Det er meget uheldig for arbeidet med en laserstråle at rørvibrasjoner kan bli overført til arbeidshodet og til stråleføreren

For å fremstille en rørledning til havs, startes det på "anbnngelsesrampen" av lekteren med å sammensveise transportable rørlengder som vanligvis er på mellom 10 og 24 m Etter sveisingen av et rør, blir lekteren beveget fremover en strekning tilsvarende rørets lengde, idet rørledningen blir anbrakt etterhvert bak lekteren Lekteren blir holdt på plass ved hjelp av ankerhner og forskjøvet ved hjelp av vinsjer Den blir selvsagt utsatt for havbevegelser og dens stilling er ikke helt fast eller stasjonær under sveisingen, mens posisjonen av rørledningen, som hviler på havbunnen, er praktisk talt konstant langs dennes lengdeakse Det inntreffer således stadig bevegelser mellom lekteren og rørledningen regnet langs rørledningens lengdeakse, noe som medfører bl a vibrasjoner

En hensikt med oppfinnelsen er å anbringe rotasjonsholderen som bærer arbeidshodet nøyaktig i forhold til røret, uten at rørvibrasj onene blir overført til arbeidshodet og til bølgelederen som forbinder dette hode med laserstrålegeneratoren

Ifølge oppfinnelsen oppnås denne hensikt ved at innretningen er anbrakt på et stativ som dreibart bærer holderen for arbeidshodet, og ved at innretningen og dens stativ er anordnet i en beholder som har åpninger som kan bh gjennomløpt av røret og midler til midlertidig befestigelse på røret, idet beholderen likeledes bærer styrings- og høyfrekvensskap for lasergeneratoren, på en slik måte at rotasjonsholder er festet til røret bare ved hjelp av beholderen hvis masse såvel som massen av dens innhold betraktelig demper overføringen av belastninger fra røret til arbeidshodet og til bølgelederen

Fraværet av en direkte fast forbindelse mellom hodets rotasjonsholder og røret byr også på den fordel at tilpasningen av systemet til rør med ulike diametere er meget lett

Ved anbringelse av styrings- og høyfrekvensskapene for lasergeneratoren på et fast sted i den beholder hvor det stativ som bærer generatoren likeledes er festet under sveisingen, blir det sikret at den høyfrekvenskabel som forbinder høyfrekvensskapet med generatoren, ikke blir underkastet noen mekanisk belastning under sveisingen, noe som er meget viktig

Oppfinnelsen angår likeledes en spesielt foretrukket utførelses form for arbeidshodet

Ved denne utførelses form omfatter arbeidshodet en ramme som på den ene side er festet til den rotasjonsholder som bærer hodet, og på den annen side til enden av bølgelederen, og en forskyvehg montasje som er montert for translasjon på rammen, og som omfatter innretningen til fokusering av den laserstråle som kommer fra bølgelederen og utløpsdysen for strålen, idet aksen for translasjonen er aksen for den i fokuseringsinnretmngen innfallende laserstråle og er parallell med rotasjonsaksen for hodets holder, idet rammen dessuten bærer en motor som er innrettet til å bevirke translasjonen av montasjen under påvirkningen av en egnet kommando

Det er av og til nødvendig å påtvinge den laserstråle som forløper ut av dysen av arbeidshodet, små forskyvninger under dets rotasjon rundt røret I det tilfelle hvor f eks to rør skal buttsveises til hverandre, er sammenstøtningsområdet for de rør som skal avsøkes av laserstrålen, ikke en perfekt sirkulær generatnse mens hodet roterer på en sirkel og innretningen bør omfatte midler til å gi eller påtvinge den stråle som forlater hodet, små korreksjonsbevegelser under hodets sirkulære bevegelse Translasjonen av den montasje som utgjøres av fokusenngsinnretningen og dysen på rammen av hodet, tillater utførelse av en "forbindelsesfølge eller - følgings"-korreksjon uten at denne korreksjon nødvendiggjør forskyvning av bølgelederen fordi den ramme hvorpå denne montasje glir, og som bølgelederen er festet til, forblir stasjonær under denne korreksjons-bevegelse

Ved en egnet programmering av styringen av den motor som bevirker translasjonen av montasjen, kan den laserstråle som trer ut av hodet dessuten bh påtvunget en villet eller tilsiktet oscillasjonsbevegelse som er passende for sveising med et tilsatsmatenale, noe som tillater sveising av avfasede rør med stor tykkelse uten å måtte øke laserens effekt, såvel som rør hvis materiale ikke vanligvis kan bh sveiset ved hjelp av en laserstråle Det vil nedenfor bh beskrevet en utførelses form for en anordning buttsveising av to rør til hverandre på en lekter til anbringelse av en rørledning til havs ifølge oppfinnelsen, under henvisning til tegningen

Fig 1 er et skjematisk oppriss av anordningen

Fig 2 er et skjematisk grunnriss av anordningen

Fig 3-5 er skjematiske riss av et stativ som er forsynt med lasergeneratoren, bølgelederne, arbeidshodet og rotasjonsholderen for arbeidshodet sett forfra (fig 3), sett ovenfra (fig 4) resp sett fra siden (fig 5) Fig 6 er et skjematisk riss av innretninger til drift av rotasjonsholderen for arbeidshodet Fig 7 er et riss som Ul venstre gjengir fig 3 og til høyre den samme innretning innstilt for et arbeide vedrørende et rør med en annen diameter

Fig 8-10 er skjematiske riss av arbeidshodet etter snitt A-A (fig 8), B-B

(fig 9) resp C-C (fig 10)

Fig 11-13 er skjematiske riss av bølgelederen og arbeidshodet sett forfra (fig 11), sett ovenfra (fig 12) og sett fra siden (fig 13)

Andre kjennetegnende trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse og figurene

Den anordning som er vist på figurene omfatter hovedsakelig en beholder C og et stativ B som bærer en innretning som utgjøres av en laserstrålegenerator L, en bølgeleder G, et arbeidshode T og en roterende holder eller rotasjonsholder S

Beholderen C (fig 1,2) som inneholder stativet og den innretning som er båret av stativet, er montert på en lekter som er symbolsk angitt ved en føringsskinne 1, på en slik måte at den kan bh forskjøvet i lengderetningen på lekteren langs rørledningens lengdeakse, f eks ved at den er montert på hjul 2 og blir forskjøvet etter ønske ved hjelp av en vinsj 3 med konstant strekk, eller ved drift av hjulene Den har et innløp 4 og et utløp 4' for gjennomføring av rør V og den omfatter innretninger som gjør det mulig at den kan bh festet med demping på de rør som forløper gjennom den Disse innretninger som skjematisk er angitt med henvisningstallene 5,5', er f eks anslag eller kjever som er forsynt med dempesko eller -klosser, og som er påvirket av jekker som er fast forbundet med beholderen på en slik måte at de kan gripe eller klemme rørene mellom seg

Typisk er beholderen eksempelvis en kasse med en lengde på ca 10 m, en høyde på ca 5 m og en bredde på ca 3 m Etter behov har den inspeksjonsåpninger eller -luker og det er anordnet innretninger for å styre og observere fra utsiden av beholderen de styrbare organer som befinner seg inne i beholderen

Stativet B er anbrakt i beholderen på en slik måte at det kan bli innstilt i høyderetnmgen ved hjelp av jekker 6 å bh forskjøvet i lengderetningen for å innstille dets posisjon langs rørene i forhold til det sted hvor sveisingen skal bli utført Ved den viste løsning glir stativet på ghdeskinner 7, idet det blir beveget ved hjelp av jekker 7' langs en strekning på noen titalls milhmetere Beholderen inneholder dessuten et gulv 8 hvorpå det er anbrakt styrings-og høyfrekvensskap 9,10 for lasergeneratoren L Beholderen er likeledes forsynt med luftkondisjonenngsinnretninger 11 for det område Z av beholderen som inneholder skapene 9 og 10 og kjøleinnretninger 12 for høyfrekvensskapet og lasergeneratoren

Navlestrenger 13 fører vann, gass og elektrisitet til beholderen etter behov Stativet som er meget stivt, bærer lasergeneratoren L (fig 3-5) og det er anordnet innretninger (14,15,16) for etter ønske å kunne regulere nivået på og stillingen av generatoren på stativet slik at laserstrålen får en passende orientering ved generatorens utløp

Stativet B bærer likeledes en liten plate 17 hvorpå det er montert en vertikal skive S som kan rotere rundt en horisontal akse x, og som funksjonerer som en støtte for et hode T som via en bølgeleder G er forbundet med lasergeneratoren L Den roterende skive og den lille plate har en sentral passasje for rørene V Rotasjonen av skiven er styrt av en motor M og et transmisjonsbelte (fig 6)

Bølgelederen er tildannet på en i og for seg kjent måte av en rekke rettlinjede stykke<r><g>o,<g>2,<g>4,<g>6><g>8 som er forbundet etter tur ved hjelp av leddforbindelser gi,g3,g5,g7,g9 Hver leddforbindelse utgjøres av et kne som omfatter et speil som avbøyer laserstrålen 90° eller av to motstående knær som hvert omfatter et avbøynmgsspeil og som er forbundet med hverandre direkte eller via et kort rettlinjet stykke

Alle leddforbindelser befinner seg på faste steder på rammen bortsett fra den siste leddforbindelse g9 som er fast forbundet med hodet og som beveger seg med dette og den nest siste leddforbindelse g7 som er dobbel, og som er forbundet med den siste leddforbindelse g9 via et rettlinjet, teleskopisk stykke g8, og med den foregående leddforbindelse g5 via et annet rettlinjet stykke g6, idet de rettlinjede stykker g6 og gg likner ben av en passer hvis toppunkt er den dobbelte leddforbindelse g7

Denne bølgeleder er ifølge oppfinnelsen foretrukket fordi den omfatter et minimalt antall bevegelige stykker, rnen fagmannen vil kunne velge andre typer av bølgeledere etter ønske

Arbeidshodet T (fig 8-10) utgjøres ifølge oppfinnelsen av en ramme 19 som bærer en glideskmne 20 for en bevegelig montasje E som omfatter et parabolsk fokusenngsspeil 21 og en utløpsdyse 22 for den fokuserte stråle Rammen er tildannet for å bh festet ved enden av bølgelederen G på en slik måte at den laserstråle som kommer ut av bølgelederen, forløper gjennom rammen i retningen mot det parabolske speil etter translasjonsaksen x' for montasjen E og rammen 19 er på den annen side festet til den dreiende holder S på en slik måte at translasjonsaksen x' er parallell med rotasjons-aksen x for den roterende holder Translasjonen av den bevegelige montasje E blir skaffet ved hjelp av en kuleskrue 23 som er drevet av en motor 24 som er montert på rammen Motoren 24 er styrt av innretninger som er kjent i og for seg (ikke vist), basert på signaler fra en forbindelses- eller skjøtdetektor eller påvisningsinnretmng som er festet til hodet, på en slik måte at den laserstråle som forløper ut fra dysen, dersom det er nødvendig, blir ført tilbake til forbindelsen mellom de to rør som skal sammensveises ("skjøtfølging")

Rammen 19 er festet ved enden av bølgelederen G ved hjelp av en hvilken som helst egnet innretning som tillater en innbyrdes rotasjon av rammen og bølgelederen rundt laserstrålens akse x' Denne befestigelsesmnietning er skjematisk vist ved en ring P på fig 8

Rammen 19 er festet til den roterende skive S på en slik måte at den kan bevege seg ved translasjon på skiven på ghdeskinner 20' som følger en akse z som forløper i det plan som er fastlagt av aksene x' og x, og som forløper vinkelrett på disse akser Denne forskyvning er styrt av en motor 25 som er montert på rammen 19, og som driver en kuleskrue 26 Denne motor er styrt på en i og for seg kjent måte ved hjelp av signaler som avgis av skjøt-detektoren slik at avstanden mellom fokuseringspunktet for laserstrålen og den ytre overflate av forbindelsen er den som er passende for en korrekt sveising ("hudfølging")

Det skal bemerkes at lengden av bølgelederen under sveisingen er hovedsakelig konstant, idet den eneste lengdeforandnng skyldes variasjonen av lengden av det teleskopiske ben pga bevegelsen av hodet for å følge huden, hvor denne variasjon høyst er på noen centimetere Ifølge et fordelaktig trekk ved oppfinnelsen omfatter den bevegelige montasje E likeledes en fordeler 27 til fordeling av et tilslagsmatenale 28 på sveisestedet

De følgende arbeidsoperasjoner for sveising og anbringelse av denne rørledning blir utført på en lekter til legging av rørledningen til havs

- det rør som skal sveises anordnes ved enden av det siste rør av rørledningen, og rørene fastholdes innbyrdes i en passende stilling for utførelse av sveisingen ved hjelp av en i og for seg kjent innretning, fortrinnsvis innvendige blokkenngskjever ("klemme"), - beholderen forskyves for å føre sveisehodet nær området for den sveising som skal utføres, og innretningene til innbyrdes befestigelse av rørledningen og beholderen aktiveres, - stillingen av stativet innstilles for at arbeidshodet skal befinne seg i en passende stilling for starting av sveisingen av forbindelsen under hensyntagen til rørenes diameter (fig 1-7),

- sveisingen av forbindelsen utføres,

- lekteren beveges fremover i rørledmngsretningen for å bringe i havet den ytterligere lengde av rørledningen som nettopp har blitt sveiset, - det nye rør som skal sveises, blir fremført og festet til enden av rørledningen ved tilbakeføring av de indre blokkenngskjever på stedet for den nye forbindelse som skal fremstilles, - beholderen som har vært festet til rørledningen på stedet for den foregående sveising, blir løsnet og ført til det nye passende sted Det skal bemerkes at frigjøringen av beholderen kan finne sted før lekteren har avsluttet sin bevegelse for å begrense forskyvningene av beholderen og å øke tempoet,

- sveisingen av den nye forbindelse utføres

De samme operasjoner som de som er nevnt ovenfor, kan bh utført i den omvendte rekkefølge, ved å forsyne utløpsdysen for laserstrålen med en egnet gass, når det er ønsket å fjerne en rørledning som er anbrakt til havs, ved oppskj æring av denne i stykker med passende lengde

Claims (9)

1 Anordning til utførelse av et arbeide i et område av veggen av et rør ved hjelp av en laserstråle som er rettet mot området, hvor anordningen omfatter en innretning som omfatter en laserstrålegenerator (L), et arbeidshode (T) som omfatter en fokusenngsinnretning (21) for laserstrålen og en utløpsdyse (22) for den fokuserte stråle, en bølgeleder (G) til føring av laserstrålen fra generatoren til arbeidshodet, og en rotasjonsholder (S) til forskyvning av arbeidshodet rundt en akse (X), idet anordningen omfatter et stativ (B) som bærer laserstrålegeneratoren (L) og bølgelederen (G), karakterisert ved at stativet (B) bærer holderen (S) for arbeidshodet (T) shk at den kan rotere, og at anordningen er inneholdt i en beholder (C), som likeledes inneholder styrings- og høyfrekvensskap (9,10) for lasergeneratoren , og som har åpninger (4,4') for gjennomføring av røret og innretninger (5,5') for midlertidig befestigelse av beholderen på røret på en slik måte at massen av beholderen såvel som massen av dennes innhold demper overføringen av belastninger fra røret til arbeidshodet og til bølgelederen

2 Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at beholderen er festet til røret ved hjelp av dempeinnretninger

3 Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den omfatter innretninger (6,6') til innstilling av stativets nivå i beholderen som en funksjon av rørenes diameter

4 Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter innretninger (7,7') til langsgående forskyvning av stativet i beholderen for innstilling av dettes stilling i forhold til arbeidsstedet

5 Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at beholderen omfatter et luftkondisjonert område (Z) hvor det på et gulv er båret styrings- og høyfrekvensskap (9,10) for lasergeneratoren

6 Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at arbeidshodet (T) omfatter en ramme (25), som på den ene side er festet til rotasjonsholderen (S) og på den annen side til enden av bølgelederen (G), og en forskyvehg montasje (E), som er montert for translasjon på rammen, og som omfatter innretningen (21) til fokusering av den laserstråle som kommer fra bølgelederen og utløpsdysen (22) for denne stråle, idet aksen (x') for denne translasjon er aksen for den i fokuserings innretningen innfallende laserstråle og er parallell med rotasjonsaksen (x) for rotasjonsholderen (S), og rammen videre bærer en motor (24) som er innrettet til å skaffe translasjonen av montasjen (E) under påvirkningen av en egnet kommando

7 Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at arbeidshodet omfatter en fordeler (27) for tilslagsmatenale for et sveisearbeide

8 Anordning ifølge krav 6 og 7, karakterisert ved at fordeleren (27) for tilslagsmatenale er festet til montasjen (E)

9 Anvendelse av en anordning ifølge et av de foregående krav til sveising eller skjæring av rør av en rørledning på en lekter til utlegning av rørledningen til havs eller til opptagelse av rørledningen