NO320137B1 - Fremgangsmate og apparat for sammensveising av ror - Google Patents

Description

Oppfinnelse angår apparat og fremgangsmåte for sammensveising av rør. Især angår oppfinnelsen buesveising av rørseksjoner under vann, spesielt på sjøen.

Ved legging av en rørledning på sjøen er det vanlig å sveise de enkelte rørseksjoner på en leggelekter, til en rørstreng, (hvor rørstrengen fører til sjøbunnen). Sveiseprosessen finner sted på leggelekteren. Rørseksjonene kan bestå av tiere rørlengder som hver sveises sammen på leggelekteren for å utgjøre rørseksjonene etter behov.

Rørstrengen under legging blir utsatt for store belastninger og sveiseskjøtene må naturligvis være sterke nok til å motstå de store kreftene som virker mot sveiseskjøtene. Hver gang et rør sveises ul et annet rør må det utføres omfattende prøver for å sikre at sveiseskjøtens kvalitet er tilfredsstillende. Sveiseskjøtens styrke avhenger av forskjellige faktorer, for eksempel banens geometri fra berøringspunktet for bøyningen i forhold til rørenes overflate som skal sammenføyes. Hvis berøringspunktet i buen er forskjøvet bare så lite som 1/10 mm, kan skjøtekvaliteten bli så svekket at rørskjøten må forkastes under prøven på grunn av manglende kvalitet. Det er derfor viktig at skjøtemetallet legges ned nær skjøten med stor nøyaktighet.

Videre må den radiale avstand mellom elektroden i forhold til rørene endres i forhold til sveiseskjøtens dybde. Ettersom skjøteområdet mellom rørene fylles med sveisemetall, vil sveisemetallets overflate komme nærmere sveiseflammen.

Det er derfor spesielle hensyn som må ivaretas under utformingen av et apparat for sveising av slike rør.

En kjent fremgangsmåte for å sveise to rør sammen, kan beskrives som følger. Rørene som skat sammenføyes blir forberedt før sveiseprosessen ved å avskråne endene av rørene, stik at når rørene anordnes umiddelbart før sveiseprosessen begynner (koaksialt i forhold til hverandre), dannes et ytre, perifert spor mellom de to rørene. Rørene anbringes klar til sveising. En bærer monteres på et av rørene for å kunne bevege seg rundt omkretsen av rørene som skal sammenføyes. En sveisebrenner er montert på bæreren og apparatet anordnes slik at endene av metallelektroden på brenneren står overfor og relativt nær det perifere spor. Bæreren flyttes rundt rørets periferi og brenneren betjenes slik at det rettes en bue inn i sporet. Buen føres manuelt og/eller ved hjelp av forskjellige mekaniske følere for å føre buen så nøyaktig som mulig langs sporets lengde. Sveiseprosessen foregår generelt i flere omganger. I den ovennevnte fremgangsmåte er de mekaniske føleres følsomhet slik at det kreves menneskelig medvirkning for å hjelpe til å føre buen med tilstrekkelig nøyaktighet.

Tiden det tar for å legge en gitt lengde rørledning bestemmes i stor utstrekning av tiden det tar å utføre alle de nødvendige sveiseoperasjonene. Det er derfor en fordel hvis tiden det tar å sveise to rør sammen kan reduseres. Ethvert forsøk på å øke sveisingen bør imidlertid ikke føre til en vesentlig reduksjon av kvaliteten i sveiseskjøten.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et apparat og en frem* gangsmåte for å sveise rør sammen som minimerer minst noen av de ovennevnte ulemper i forbindelse med den kjente fremgangsmåte og apparat, som beskrevet ovenfor. Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et apparat og fremgangsmåte for å sveise rør sammen som er raskere enn den kjente fremgangsmåte og apparat som beskrevet ovenfor, men uten å svekke kvaliteten i sveiseskjøten vesentlig.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt et sveiseapparat for å sveise sammen rørsek-sjoner til en undersjøisk rørledning, idet sveiseapparatet er anordnet for å sveise rørsek-sjoner sammen når de står relativt loddrett med bunnen i en overliggende rørseksjon vendt mot den øverste del av en nedre rørseksjon som danner enden av rørledningen, idet sveiseapparatet omfatter: en dreiende utstyrsholder montert for dreining rundt en generelt vertikal akse med en midtre åpning derigjennom som rørseksjonene kan føres gjennom etter hvert som rør-ledningen legges ut, flere sveisehoder som er anordnet vinklet rundt den dreiende utstyrsholderen, idet hvert hode er tilknyttet en respektiv sektor av den dreiende utstyrsholder, og en føringssammenstilling for sveisehodet som er festet rundt en rørseksjon, idet føringssammenstillingen omfatter et føringsspor for å føre hvert av sveisehodene rundt rørseksjonen, idet den respektive sektor av den dreiende utstyrsholder kan dreie rundt rørseksjonen etter hvert som det tilhørende sveisehode dreier rundt rørseksjonen.

Oppfinnelsen gjør det mulig å drive flere sveisehoder samtidig rundt rørledningen slik at sveiseprosessen kan økes vesentlig. Samtidig gjør innføringen av dreieutstyrsholderen det mulig å drive flere sveisehoder under risiko for at et sveisehode forstyrrer driften av et annet.

Fortrinnsvis er sveisehodene anordnet før å bli drevet rundt føringssanunenstiU lingen. En slik sanimenstilling gjør det mulig å styre bevegelsesbanen før hvert sveisehode omhyggelig og dessuten nøye regulere drøehastigheten for hvert sveisehode, slik at alle hodene kan dreies i samme hastighet.

I en utførelse av oppfinnelsen beskrevet nedenfor under henvisning tit tegningene, er sveisehodets føringssammenstilling festet rundt røret umiddelbart nedenfor skjøten som skal sveises (i dette tilfelle er monteringen festet øverst i rørledningen). En alternativ fremgangsmåte, som enkelte ganger kan være å foretrekke, er å feste monteringen rundt røret umiddelbart over skjøten som skal sveises (i dette tilfelle festes sammenstillingen til bunnen av den nye rørseksjon som legges til rørledningen).

Det nøyaktige antall sveisehoder og deres vinklede montering rundt rørledningen kan velges under hensyntagen til de enkelte forhold. Generelt vil det være å foretrekke at minst to hoder anordnes i vinkel fra hverandre, slik at de lett kan drives uten å forstyrre hverandre. Sveisehodene er fortrinnsvis vinklet likt og i en utførelse av oppfinnelsen beskrevet nedenfor, er det tilveiebrakt tre sveisehoder. I en annen anvendelse kan det være å foretrekke å bruke to eller fire sveisehoder.

Fortrinnsvis er gass- og/eller krafrolførselsutstyr for hvert sveisehode montert på den respektive sektor av dreieutstyrsholderen som sveisehodet er tilknyttet I et slikt tilfelle kan forsyningsutstyret dreies på dreieutstyrsholderen synkronisert med dreiningen av sveisehodene rundt rørledningen. Fortrinnsvis er tilkoplingen av hvert sveisehode til forsyningsutstyret tilveiebrakt ved hjelp av et fleksibelt ledningselement. Det fleksible tilkoplingselement kan kompensere for en eventuell relativ dreining mellom sveisehodet og forsyningsutstyret (en slik dreiebevegelse er sannsynligvis ikke svært stor) og også kompensere for en radial, relativ bevegelse mellom sveisehodet og forsyningsutstyret forårsaket av rørledningens helning. Forsyningsutstyret er fortrinnsvis anbrakt rundt utsiden av dreieutstyrets holder. Det innvendige område rundt og/eller nedenfor dreieutstyrets holder vil således være tilgjengelig for en operatør.

Apparatet er fortrinnsvis arrangert for å kunne sveise rørseksjoner sammen når de er i en generelt loddré<f>t posisjon, men på skrå i forhold til vertikalt og i forhold til dreieutstyrets holders rotasjonsakset. Et slikt krav er vanligvis til stede når det brukes en "J-legnings"-teknikk for leggingen.

Detaljene i konstruksjonen av sveisehodet er ikke generelt vesentlig del av oppfinnelsen. Selv om det er mulig å bruke et arrangement hvor hvert sveisehode omfatter en enkelt sveisebrenner, er det å foretrekke at hvert sveisehode omfatter flere sveisebrennere siden dette igjen øker sveisehastigheten. I en utførelse av oppfinnelsen beskrevet nedenfor omfatter hvert sveisehode to sveisebrennere. Sveisebrenneme for samme sveisehode er fortrinnsvis arrangert for å kunne bevege seg rundt rørseksjonene i et fast forhold i forhold til hverandre, men det er imidlertid mulig å kunne godta en begrenset relativ bevegelse av sveisebrenneme som tilhører samme sveisehode.

Fortrinnsvis er hvert sveisehode montert på en bærer som blir drevet rundt sveisemonteringen og styreenheton er tilveiebrakt for å lette den automatiske foring av sveisebuen rundt forings^ammenstitlingen, idet styreenheten mottar signaler som representerer sveisingens elektriske egenskaper når det gjelder både de øvre og nedre rørsek-sjoner og styrebevegelsen av buen avhengig av signaler som mottas av sveiseenheten. Et slikt arrangement gjør det mulig å oppnå en nøyaktig sveising og dette igjen gjør driften av flere sveisehoder lettere.

Dreieutstyrets holder kan være tilveiebrakt over eller under utstyret: for eksempel kan dreieutstyrets holder være en plattform som gass- og/eller krafttilførselsutstyret øverst er båret på. Alternativt kan dreieutstyrets holder være en overliggende karusell som gass-og/eller krafttilførselsutstyret er båret på. Hvor det brukes en overliggende karusell, omfatter apparatet fortrinnsvis en plattform under karusellen for personell som bruker sveisehodene. Plattformen behøver ikke være montert for å kunne dreie rundt en generelt vertikal akse.

Dreieutstyrets holder kan fortrinnsvis flyttes inn og ut av stillingen rundt røret uten å forstyrre rørseksjonene som skal sveises sammen.

Ifølge oppfinnelsen er det også tilveiebrakt en fremgangsmåte for å legge en rør-ledning under vann hvor rørseksjonene sveises sammen til en rørledning, idet fremgangsmåten videre omfatter følgende trinn: en dreieutstyrsholder montert for dreining rundt en generelt vertikal akse og med en midtre åpning som rørseksjonene kan passere gjennom etter hvert som rørledningen legges, tilveiebringelse av flere sveisehoder som er anordnet i vinkel rundt dreiebordet, idet hvert hode er tilknyttet en respektiv sektor av en dreieutstyrsholder, anbringelse av rørledningens øvre del og som rørseksjonen skal sveises til nær midten av dreieutstyrets holder, plassering av bunnen av en rørseksjon på toppen av rør-ledningen, samtidig bruke mer enn et av sveisehodene for å utføre en sveising ved det skråstilte område av forbindelsen mellom bunnen av rørseksjonen og toppen av rør-ledningen, og samtidig flytte sveisehodene rundt sammenføyningen, og dreining av dreieutstyrsholderen under samtidig bruk av sveisehodene.

Dreiningen av dreieutstyrets holder gjør det mulig å redusere eller helt eliminere en eventuell variasjon av sveisehodets innstilling i forhold til dreieutstyrets holder.

Fremgangsmåten beskrevet ovenfor kan utføres i forbindelse med et sveiseapparat som har noen av de ovennevnte trekk.

Apparatet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særlig fordelaktig når bunnen av rørseksjonen og toppen av rørledningen er utformet slik at plasseringen av bunnen av rørseksjonen på toppen av rørledningen danner et utvendig, perifert spor derimellom og bredden av sporet er vesentlig konstant gjennom dets dybde. I et slikt tilfelle bør mengden av sveisemateriale som kreves for å fylle sporets lengde med en gitt dybde, være vesentlig konstant under fyllingen av sporet. Det er derfor mulig å holde sveisehodenes rotasjonshastighet vesentlig konstant gjennom sveisingen av slgøten.

Fortrinnsvis er sveisehodenes rotasjonshastighet rundt forbindelsen mellom bunnen av rørseksjonen og toppen av rørledningen, vesentlig lik rotasjonshastigheten for dreieutstyrets holder. Selv om det er mulig å bruke samme hovedenhet både for å drive sveisehodene rundt røret og for å drive dreieutstyrets holder, vil det vanligvis være å foretrekke å ha separate drivenheter. Styreanordninger for å synkronisere drevene kan være tilveiebrakt.

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en undersjøisk rørledning med en rekke rørsek-sjoner som er sammensveiset ved hjelp av en fremgangsmåte som angitt ovenfor.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj under henvisning til et eksempel på utfør-else og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor fig. 1 er et snitt gjennom sideveien av den øvre del av en rørledning og bunnen av en rørseksjon som skal sammenføyes til rør-ledningen, idet veggene er utformet for å danne et spor av en konvensjonell form, fig. 2 er et riss gjennom veggene øverst i en rørledning og bunnen av en rørseksjon som skal sammen-føyes til en rørledning, idet veggene er utformet for å danne et spor av en spesiell form, fig. 3 er et riss fra siden som viser bunnen av en rørseksjon som skal sveises til toppen av en rør-ledning, ved hjelp av et dreiebord i form av en dreieplattform som en dreieutstyrsholder, fig. 4 er et planriss av et dreiebord under sveisingen vist på fig. 3, fig. 5 er et riss fra siden lik fig. 3, men som viser en overliggende karusell som en dreieutstyrsholder, fig. 6 er et planriss av den overliggende karusell under sveisingen vist på fig. 5, fig. 7 er et skjematisk riss fra siden av et sveiseapparat med to sveisebrennere (hvor bare en er vist for tydelighets skyld), fig. 8 er et skjematisk blokkskjema som viser den automatiske føring av sveiseapparatet på fig- 7, og fig. 9 er et skjematisk perspektivriss av en modifisert form av sveiseapparatet med to sveisebrennere.

Fig. 1 viser en typisk, konvensjonell skjøt før sveisingen mellom bunnen av rørsek-sjonen 2 og toppen av en rørledning 1 (som selv utgjøres av en rekke rørseksjoner som allerede er blitt sveiset sammen). Det vit fremgå at rørveggene er avskrånet slik at det dannes et perifert spor 3 i en flate (yttersiden) av veggene. På innsiden er det anordnet et meget mindre "V-formet spor 4. De buttende ender av rørveggene er avskrånet, slik at sporet 3 er avskrånet og er relativt smalt ved sin innerste ende 3 A, men relativt bredt ved sin ytterste ende 3B. I konvensjonelle skjøter er skråningsvinkelen i hver endevegg typisk mellom 5° og 30°, slik at den totale vinkel som dannes mellom motstående vegger av sporet 3 er mellom 10° og 60°. Ved å tilveiebringe et utvidet spor av denne rype, blir det lettere å sette inn sveisematerialet i bunnen av sporet.

Under sveisingen blir sveisematerialet lagt ned i sporet ved hjelp av en sveisebrenner som passerer rundt sporet og i et typisk tilfelle passerer sveisebrenneren over samme del av sporet mer enn en gang for å legge ned mer materiale og til slutt for å fylle hele sporet 3 og tilveiebringe en sterk sveis mellom de to rørseksjoner. Naturligvis vil den effektive bunn av sporet bevege seg utover etter hvert som sveisematerialet legges ned og etter hvert vil bredden av sporet i bunnen øke. Etter hvert som bredden i bunnen av sporet øker, vil den optimale vandringshastigheten for sveisebrenneren rundt sporet bli redusert. Faktisk kan den innledende optimale hastighet (ved den innledende fylling av sporet 3) være mer enn to ganger den endelige, optimale hastighet (når sporet 3 er nesten Mt). Fig. 2 viser en annen form av en skjøt før sveising mellom bunnen av en rørseksjon og toppen av en rørledning, og samme referansenummer brukes på fig. 2 for å benevne tilsvarende deler. Som det fremgår av tegningen, har sporet 3, når det gjelder den spesielle skjøt vist på fig. 2, en konstant bredde gjennom hele dybden (bortsett fra den nederste det av bunnen som er avrundet). Med et slikt spor vil bredden av bunnen i sporet holde seg vesentlig konstant etter hvert som det fylles, og følgelig vil den optimale vandringshastigheten til sveisebrenneren rundt sporet holde seg vesentlig konstant under sveiseprosessen. For eksempel er den samme ved begynnelsen av sveiseprosessen når sveisingen finner sted i det innerste område 3A, som ved slutten av prosessen når sveisingen finner sted i det ytterste område 3B. En sveiseskjøt som kan være optimalt utført ved hjelp av en sveisebrenner som vandrer i konstant hastighet gjennom sveiseprosessen, er især fordelaktig når det brukes en spesiell form for sveiseapparat som beskrevet under henvisning til fig. 3 og 4. Fig. 3 er et riss fra siden av en sveisestasjon på et fartøy som skal legge rør-ledninger ved hjelp av teknikken kjent som "J-legging". I denne teknikk blir rørledningen anordnet slik at den forlater fartøyet i en vesentlig loddrett stilling og rørledningen bøyer seg så rundt en horisontal innretning ved sjøbunnen. Ved J-legging er det vanlig for rør-ledningen, selv om den befinner seg fullstendig vertikalt på fartøyet, at den skråner i forhold til vertikalt, spesielt hvis vanndybden som rørledningen legges på er relativt grunn. Ved J-legging er det nødvendig å legge til ekstra rørseksjoner til rørledningen når rørseksjonene er innrettet vertikalt. Således er det ikke mulig å ha en hel rekke med sveisestasjoner langsetter rørledningen og det er viktig at fremgangsmåten ved å sveise en annen rørseksjon (som i seg selv kan omfatte flere enkelte rørlengder som er sveiset sammen) til rørledningen, kan utføres så raskt som mulig.

På fig. 3 benevner referansenummer 1 den øvre ende av rørledningen som legges og referansenummer 2 den nedre ende av en rørseksjon 2 som skal sveises ul rørledningen 1. Rørledningen 1 holdes i en stilling i forhold til fartøyet ved en passende kombinasjon av klemmer og/eller strekkruller (ikke vist) montert på fartøyet og under sveiseprosessen blir rørledningen 1 holdt i en fast stilling i forhold til fartøyet. Rørseksjonen 2 holdes av klemmer koaksialt i forhold til den øvre ende av rørledningen 1 og med bunnen av rørseksjonen 2 og toppen av rørledningen 1 vendt mot hverandre og hvor de danner et perifert spor 3 rundt utsiden av deres sammenkopling som allerede beskrevet under henvisning til fig. 2.

Et dreiebord 5 er tilveiebrakt rundt rørledningen 1 like nedenfor sammenkoplingen med rørseksjonen 2. Bordet 5 har en midtre åpning 5A som rørledningen 1 passerer gjennom. Bordet 5 er montert for å dreie rundt en vertikal akse 8 som gjennomskjærer den langsgående akse IA av den øvre ende av rørledningen 1 og på skrå i forhold til denne. I det viste eksempel er skiåningsvinkelen 20°, men denne vinkel kan variere. Bordet S er montert på en ramme 6 som er festet til fartøyet, og førings- og drivanordningen 7 er tilveiebrakt på rammen 6 for dreiebordet 5 rundt aksen 8.

Bn 8veiseearnmenstilling 11 er feslet rundt toppen av rørledningen 1. $veisesan> menstiltingen omfatter et sirkulært føringsspor 14 som strekker seg rundt rørledningen like under sporet 3, og i dette eksempel oppstår to sveisehoder 12 diametralt mot hverandre. Sveisehodene 12 er montert for å bevege seg rundt føringssporet 14 og deres bevegelse blir nøye kontrollert. Hvert sveisehode tiar i seg selv en spesielt konstruksjon som beskrevet nedenfor under henvisning til fig. 7-9.

Hvert sveisehode 12 er forbundet ved hjelp av en fleksibel tilkopling 15 til sitt eget forsyningsutstyr 16 som er montert på utsiden av dreiebordet. Forsyningsutstyret omfatter gass- og elektrisk krafmlførselsutstyr og forbindelsen 15 strekker seg vesentlig vertikalt mellom utstyret 16 og sveisehodet 12, og, som vist på fig. 3, holdes tilkoplingen 15 godt over bordet 5 ved hjelp av en teleskoparm 17 festet til bordet, slik at sveiseoperatøren 18 ikke påvirkes av den.

Fig. 4 er et planriss av dreiebordet Oppsettet vist på fig. 4 skiller seg fra det som er vist på fig. 3 ved at det brukes tre sveisehoder 12A, 12B og 12C (ikke vist) anbrakt i samme vinkel rundt dreiebordet.

Hvert sveisehode 12A, 12B, 12C er forsynt med sitt eget forsyningsutstyr som omfatter gassylindere 19A, 19B, 19C (herunder noen som inneholder argongass og noen som inneholder karbondioksid), elektrisk genererende utstyr 20A, 20B og 20C for å gi elektrisk kraft hl hvert sveisehode og annet utstyr etter behov. Dette andre utstyret kan omfatte en forsyning av sveisetråd som mates til det respektive sveisehode gjennom forbindelsen IS.

Fremgangsmåten for å sveise rørseksjonen 2 til toppen av rørledningen 1 vil nå bli beskrevet, med begynnelse fra den situasjon som er vist på fig. 3 hvor den øvre ende av rør-ledningen igjen er festet i stillingen vist og rørseksjonen 2 holdes av klemmer (ikke vist) i et buttende og koaksialt tilpasset forhold mot den øvre ende av rørledningen 1 og sveisesammenstillingen 11 er festet i stillingen vist på fig. 3, slik at sveisebrenneme i sveisehodene 12 står overfor sporet 3 ved forbindelsen mellom rørseksjonene 1 og 2.

Sveisingen mellom rørseksjonene kan foregå kontinuerlig. Hver av sveisehodene 12 drives på sin respektive bærer rundt føringssporet 14 i samme konstante rotasjonshastighet. Samtidig drives dreiebordet S i samme rotasjonshastighet rundt aksen 8. Således vil forsyningsutstyret 16 for hvert hode 12 holde seg radialt tilpasset sitt hode. Som følge av skråningen av rørledningen, vil det bli noe bevegelse av hodet mot og vekk fra utstyret 16, men det opptas av bevegelsen fra den fleksible forbindelse IS. Innledningsvis, og som allerede beskrevet, holdes sveisematerialet nede i den innerste stilling 3A av sporet, men etter hvert som dreiningen fortsetter og et sveisehode kommer til en del av sporet som allerede er blitt passert av et annet, bygger sveisingen opp mot den ytterste del 3B. Under hele prosessen kan dreiehastigheten til både sveisehodene 12 og bordet 5 holdes konstant. Om ønskelig kan dreiningen av sveisehodene og bordet S reverseres periodevis, selv om det vil fremgå at en slik reversering ikke er nødvendig for å opprettholde sveisehodene nærliggende sitt respektive forsyningsutstyr.

Etterat sveiseslgøten er blitt fullført, kan sveisesanimenstillingen 11 frigjøres fra rørledningen, en ytterligere lengde av rørledningen flu* passere ut fra fartøyet og prosessen gjentas med toppen av rørseksjonen 2 som deretter danner toppen av rørledningen 1.

På fig. 5 og 6 er det vist en modifisert utførelse av apparatet på fig. 3 og 4, hvor tilsvarende deler er benevnt med samme referansenummer. Beskrivelsen som henviser til fig. 5 og 6 vil nå bare omfatte forskjellene mellom arrangementet som er vist der og det arrangement som allerede er beskrevet under henvisning til fig. 3 og 4.

Når det gjelder apparatet vist på fig. S og 6, henger forsyningsutstyret 16 ned fra en overliggende karusell 25 som er dreibar på samme måte som dreiebordet 5 på fig. 3 og 4.1 dette tilfelle vil det fremdeles være en plattform under karusellen som brukere av utstyret kan stå på, idet plattformen er benevnt med nummer 51 på fig. 5.1 dette tilfelle holder plattformen 51 seg stasjonær etter hvert som sveisehodene og forsyningsutstyret som henger fra karusellen, dreier, slik at en bruker som ønsker å betrakte et sveisehode må gå rundt plattformen 51.

Som det lettest fremgår av fig. 6, er den overliggende karusell 25 montert på en ramme 52 som er glidbart montert via hjul 53 på en fast bærerramme 54 vist stiplet på flg. 6, hvorved karusellen 25 kan bevege seg horisontalt vekk fra sin operative stilling vist på fig. 5 og 6 til en stilling klar av rørledningen 1. Dette kan vere nyttig for eksempel hvis det er ønskelig å utføre andre operasjoner på en rørledningsskjøt.

Rammen 52 bærer et sirkulært føringsspor 55 som er avbrutt i det ene område 56 for at føringssporet kan trekke seg tilbake horisontalt på rammen 52, selv når det er en rør-seksjon som passerer vertikalt gjennom sporet. Karusellen 25 er montert for dreining på føringssporet 55 av hjulene 57 som for det meste dreier rundt horisontale akser, men hvor to (benevnt 57A på fig. 6) dreier rundt vertikale akser. Det vil fremgå at selv om føringssporene strekker seg rundt bare en del av rørseksjonen, kan karusellen 25 dreie gjennom 360°.

Karusellen 2S* vist på fig. 6 er utstyrt for å drive fire sveisebrennere (i dette eksempel to sveisehoder,: som hver har to brennere). Karusellen har således fire sett med forsyningsutstyr, Jierunder gassylindrene 19A, 19B, 19C og 19D for hvert av sveisehodene, elektrisk styre- og/eller genereringsutstyr 20A, 20B, 20C og 20D og sveisetrådforsyninger 21A,21B,21Cog21D.

Som det vil fremgå drives apparatet på fig. 5 og 6 vesentlig på samme måte som apparatet på fig. 3 og 4 og den operasjonen vil ikke bli beskrevet ytterligere her. Det vil også fremgå at forskjellige modifikasjoner er blitt beskrevet under henvisning ul fig. 5 og 6, er det mulig å frembringe et apparat som bare omfatter enkelte av disse modifikasjonene. For eksempel kan karusellen 25 være tilveiebrakt som en overliggende karusell uten et arrangement for å trekke tilbake karusellen mens rørseksjonen fremdeles er til stede og strekker seg vertikalt gjennom den.

Under hen visning til fig. 7 er det vist et delvis snitt av endene av rørene 102,104 som skal sveises sammen og et skjematisk ris» fra siden av sveiseapparatet 110 med to buesveisebrennere 101 (hvor bare en kan ses på fig. 1) for buttsveising av rørene 102,104, sammen. Sveisebrenneren er av den kjente type GMAW (gass-metalt-buesveising) og kan enten være den type som brukes i MAG (metall-aktiv gass)-sveising eller av den type som brukes i MIG (metall-inert gass)-sveising. Gassen som brukes kan for eksempel være karbondioksid. Det vil fremgå at sveiseapparatet 110 tilsvarer en av sveisehodene 12 vist på flg. 3 og 6 og at rørene 102,104 tilsvarer rørledningen 1 og rørseksjonen 2 på fig. 1-6.

Rørene 102,104 er tilpasset med aksene ovenfor hverandre og deres ender 126,127 ved siden av hverandre. Endene 126 og 127 av rørene er avskrånet, slik at når de bringes sammen danner de et perifert utstrekkende spor 12S.

Et spor 106 (tilsvarende sporet 14 på fig. 3 og 5) er fast montert som en enkelt enhet på venstre rør 102 (som vist på fig. 7). Sporet 106 strekker seg perifert rundt røret 102. Sporet 106 har to føringsspor 129, 130 som strekker seg rundt røret 102. Sveiseapparatet 110 er montert for å kunne bevege seg langsetter sporet 106. Hjulene 105 kan dreie på en bunnplate 107 på sveiseapparatet 110. Hjulene 105 kan gripes av føringssporene 129,130 og gjør det lettere og bevege apparatet 110 langsetter sporet 106. Et av sporene 130 har også en tannstang som strekker seg rundt røret. Et pinjonghjul (ikke vist) montert for å gripe sporet, drives slik at apparatet kan drives rundt røret 102. Det drevne pinjonghjulet kan dreies via en drivkjede som i sin tur drives av en steppmotor eller liknende drivkilde (ikke vist). Sporet 106 er anbrakt slik på røret 102 at brennerne 101 i utstyret 110 hver er anbrakt direkte over sporet 128. Slike fremgangsmåter for anbringelse av et spor og sveiseapparat på et rør slik at brenneren på sveiseapparatet er riktig anbrakt over sveiseskjøten som skal utføres, er kjent og vil derfor ikke bli beskrevet i detalj her.

Ved bruk drives sveiseapparatet 110 rundt rørene 102,104 og sveisebrenneme 101 brukes og styres slik at de anbringer sveisematerialet midt i sporet 128, for å danne en sveiseskjøt 103. Sveisebrenneme er anordnet ved siden av hverandre. Når apparatet startes opp vil den første brenner (brenneren på fremsiden i forhold til brennernes innledende bevegelsesretning) drevet først og den andre brenner blir ikke brukt før den når begynnelsen av sveisingen som legges ned av den første brenner. Etter hvert som apparatet 110 passerer langsetter sporet 128, blir så sveisematerialet anbrakt i sporet av den første brenner for å danne sveiseskjøten 103 og kort tid deretter blir ytterligere sveisemateriale anbrakt på toppen av sveiseskjøten 103 av den andre brenner. Apparatet 110 utfører flere passeringer og anbringer ytterligere lag av sveisemateriale i sporet for å sammenføye rørene. Sveiseapparatet 110 dreier i begge retninger rundt rørenes 102,104 periferi. Sveiseapparatet 110 beveger seg rundt rørene 102,104 i en retning (dvs. med eller mot urviseren) til det har beveget seg rundt hele rørenes periferi minst en gang.

Begge brennere 101 virker på samme måte. Den følgende beskrivelse angår bare en av de to brennerne og dens ^ringssystem, men det vil fremgå at også den andre brenner virker på samme måte.

Sveisetråden 109 blir kontinuerlig matet fra en spole 111 med tråd til brenneren 101. Sveisetråden 109 blir viklet av fra trådspolen 101 ved hjelp av en trekkinnretning 114 som transporterer tråden 109 via et føringsrør 108 til en strekkinnretning 112, hvorfra tråden mates inn i brenneren 101.

Sveisingen av rørene 102 og 104 ved hjelp av sveisebrenneren styres av et automatisk føringssystem. Føringssystemet fører sveisebrenneren ved å brenne elektriske parameterverdier i forhold til buens spenningsimpedans. Bueimpedansen avhenger av blant annet sveisebuens stilling i forhold til veggene i bordet 128. Hvis buen ligger i det midtre plan (som inneholder sporets 128 midtlinje) halvveis mellom sporenes 128 vegger, vil påvirkningen av disse veggene på de ovennevnte elektriske parametre være praktisk talt identisk. Hvis buen fra spenningsbrenneren 101 på den annen side ikke er anbrakt nøyaktig midt i sporet 128, vil innflytelsen fra sporenes vegger på de elektriske parameterverdier være forskjellig. Overvåkning av en elektrisk parameterstørrelse gjør det mulig for styreenheten (ikke vist på fig. 7) i apparatet å beregne avvikelsen fra brennerbuens 101 midtstilling i sporet 128. Mer spesifikt sammenliknes verdiene for spenning, strøm og impedans (V, I, R) i forhold til en vegg av sporet 128 med de som angår den andre veggen i sporet under den kontinuerlige flytting av brenneren 101. Buens spenning og strøm måles med utstyret som er festet til, eller i sveisebrenneren og bueimpedansen kan så beregnes ved hjelp av de målte verdier. Fremgangsmåten for å beregne verdiene i forhold en gitt vegg av sporet 128 forklares nedenfor under henvisning til fig. 2.

Hvis buen ikke er i midtstilling, det vil si at buen, enden av tråden 109 og sveisebadet er nærmere den ene veggen av sporet, vil det bli en minskning av spennings-buens impedans i forhold til den motstående vegg, siden sveiseapparatet er slik at spen-ningsverdien avtar og strømintensiteten øker. Korrigeringer av brennerens 101 innretning og innstilling i forhold til sporet 128 og sveisingen 103 oppnås ved hjelp av det automatiske føringssystem i sanntid.

Blokkskjemaet på fig. 8 viser skjematisk det automatiske føringssystem for sveiseapparatet (vist på fig. 7). Hver brenner er forsynt med et føringssystem, men systemet er vist og beskrevet under henvisning til en enkelt brenner for enkelhets skyld.

Føringssystemet beregner periodisk de elektriske parameterverdier for spenning, strømintensitet og srwnningsbueimpedans i forhold til høyre og venstre vegg som danner sporet 128 (fig. 1). Sveisebrenneren svinger slik at buens posisjon svinger med en liten amplitude (mindre enn 1/10 mm) i en retning vesentlig med rørets akse (slik at buen beveger seg mot og vekk fra hver vegg). Buespenningen og strømmen måles praktisk talt kontinuerlig og signaler som tilsvarer de som er målt blir fint fra brenneren 101 via en kabel 125 til en styreenhet 115. Styreenheten 115 omfatter en bearbeidingsanordning som bearbeider signalene. Styreenheten 115 sender signaler som representerer de elektriske parameterverdier som måles for venstre og høyre vegger, tit to digitale filtre 116,118, idet et filter 116 er for å generere signaler som angår den høyre vegg, og et filter 118 er for den venstre vegg. Styreenheten 115 og filtrene 116,118 kan derfor effektivt hente ut signaler fra brenneren 101, signaler som tilsvarer de målte parameterverdier i forhold til buen og i forhold til venstre og høyre vegg for sporet 128. Utgangssignalene blir således produsert av filtrene 116, 118 og angår spenning, strøm og impedans i forhold til sporenes respektive vegger.

En differanseenhet 119 beregner en indikasjon på brennerbuens stilling i sporet ved å beregne forskjellen i verdi som angår venstre og høyre vegg som bestemt av signalene som mottas fra filtrene 116,118. Beregningene som praktisk talt gjøres kontinuerlig, brukes i sanntid for å styre brennerens 101 stilling og innretning i forhold til sporet 128.

Hvis beregningene indikerer at buens forskjell i forhold til ønsket posisjon og den faktiske posisjon av buen er større enn en fast og forhåndsinnstilt terskelavstand, vil et signal genereres som flir en forsterkningsenhet 121 til å aktivere et kommandosignal som ved hjelp av en forsterker 122 får en drivenhet 123 tilknyttet en sentreringsreguleringsenhet 124 til å bevege sveisebrenneren 101, slik at buen blir flyttet mot ønsket sted (sporets midtlinje).

Hvis de utførte beregninger (av differanseenheten 119) indikerer at forskjellen i ønsket stilling fra buen og den faktiske stilling av buen er mindre eller lik den forhånds-innstilte terskelavstand, vil forsterkerenheten 121 ikke få brenneren til å flytte seg. Signaler som representerer forskjellige verdier beregnet av differanseenheten 119 blir sendt til en integratorenhet 120 som også er tilveiebrakt for å regulere innstillingen av brenneren 101 under sveiseprosessen. Hvis buens posisjon holder seg nær midtlinjen av sporet 128 og summen av avstandene til venstre for linjen er praktisk talt lik, over tid, summen av avstandene til venstre for linjen, vil integratoren 120 ikke generere et kommandosignal for sentrering gjennom forsterkeren 122. Hvis imidlertid buens posisjon, selv om den holder seg innenfor toleransen av midtlinjen av sporet, blir funnet å være for langt mot den ene side av linjen, vil integratoren 120 aktivere et kommandosignal som ved hjelp av forsterkeren 122 for drivenheten 123 og sentreringsreguleringsenheten 124 til å flytte sveisebrenneren 101, slik at buen blir flyttet mot ønsket sted (midtlinjen av sporet).

Beregningene som utføres av det automatiske føringssystem kan omfatte ut-føielsessarnmenlikninger mellom de beregnede verdier i forhold til den faktiske tilstanden til sveisesystemet og hente verdier i minnet i føringssystemet. Slike hentede verdier kan legges inn i minnet manuelt ved hjelp av tastatur.

Pig. 9 viser skjematisk en modifisert utførelse av sveiseapparatet 210. Apparatet 210 virker likt apparatet 110 beskrevet ovenfor. Sveisebrenneme 201 er tilpasset slik at når apparatet 210 er montert på et rør (ikke vist på fig. 9) vil de begge peke mot samme perifere linje som strekker seg rundt røret. Hjulene 205 er tilveiebrakt for å gripe inn i et føringsspor (ikke vist på fig. 9) som ved bruk strekker seg rundt rørene som skal sveises.

Hovedforskjellene mellom apparatet 210 og apparatet 110 vil nå bli beskrevet.

Sveisetråden (ikke vist) for apparatet 210 er ikke tilveiebrakt på den bevegelige del av apparatet, men snarere montert på et sted velde fra apparatet og blir matet til det fjerntliggende sted via et føringsrør (forbindelsen 15) til sveiseapparatet etter hvert som det beveger seg rundt røret.

Brennerne 201 er vannkjølt. Vannet pumpes rundt et kjølesystem (ikke vist) og også delene av brenneren. Vannet som varmes opp av den opererte brenner føres inn i en varmeveksler, for eksempel en radiator, slik at den avkjøles.

Egnede styreanordninger kan tilveiebringes for synkronisering av dreiebordets 5 dreining og sveisesammenstillingen 11 og det vil fremgå at hvis det er ønskelig, kan graden av operatørinnblanding i prosessen begrenses i stor utstrekning. Antallet sveisehoder 12 som brukes samtidig er fortrinnsvis minst to, men tre eller flere kan også brukes. Hvis det brukes tre hoder kan de andre to brukes samtidig hvis et av dem er skadet, og dette alene innebærer en vesentlig økning i sveisehastigheten.

Claims (27)

1. Sveiseapparat for sammensveising av rørseksjoner (2) til en undersjøisk rør-ledning (1), hvor sveiseapparatet er anordnet for å sveise rørseksjoner (2) sammen når de er i en generelt stående retning med bunnen av en øvre rørseksjon (2) som butter mot toppen av en nedre rørseksjon som danner enden av rørledningen (1), hvor sveiseapparatet omfatter: flere sveisehoder (12), og en føringssammenstilling for sveisehodet for festing rundt en rørseksjon, hvor føringssammenstillingen omfatter et føringsspor (14) for førende bevegelse av hver av sveisehodene (12) rundt rørseksjonen (2),karakterisert ved at apparatet videre omfatter: en dreieutstyrsholder montert for dreining rundt en generelt vertikal akse (8) og som har en midtre åpning som rørseksjonene (2) kan passere gjennom etter hvert som en rørledning (1) legges, hvor de flere sveisehoder (12) er anordnet med vinkelavstand rundt dreieutstyrsholderen, og hvor hvert hode av de flere sveisehoder (12) er tilknyttet en respektiv sektor av dreieutstyrsholderen, og den respektive sektor av dreieutstyrsholderen kan dreie rundt rørseksjonen etter hvert som det tilknyttede sveisehode (12) dreier rundt rørseksjonen (2).

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at sveisehodene (12) er arrangert for å kunne drives rundt føringssammenstillingen.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at hvert sveisehode (12) er montert på en bærer som kan drives rundt føringssammenstillingen og en styreenhet er tilveiebrakt for å lette den automatiske føring av en sveisebue rundt føringssammenstillingen, idet sveiseenheten mottar signaler som representerer elektriske egenskaper for sveisingen når det gjelder både øvre og nedre rørseksjoner (1, 2) og regulerer bevegelsen av buen avhengig av signalene som mottas av sveiseenheten.

4. Apparat ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at de flere sveisehoder (12) omfatter et første sveisehode og et andre sveisehode som er anbrakt med mellomrom i vinkel på mer enn 90° fra hverandre rundt dreieutstyrsholderens rotasjonsakse.

5. Apparat ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at de flere sveisehoder (12) består av to, tre eller fire hoder som er anbrakt fra hverandre i samme vinkel.

6. Apparat ifølge ett av de foregående krav karakterisert ved at gass- og/eller kraftforsyningsutstyr (16) for hvert sveisehode er montert på den respektive sektor av dreieutstyrsholderen som sveisehodet (12) er tilknyttet.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at tilkoplingen av hvert sveisehode (12) til sitt forsyningsutstyr (16) er tilveiebrakt av et fleksibelt tilkoplingselement.

8. Apparat ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at forsyningsutstyret (16) er anbrakt rundt utsiden av dreieutstyrsholderen.

9. Apparat ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at apparatet er anordnet til å sveise rørseksjoner (1, 2) sammen når de står generelt loddrett, men i en vinkel i forhold til vertikalt og dreieutstyrsholderens rotasjonsakse (8).

10. Apparat ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at hvert sveisehode (12) omfatter en enkelt sveisebrenner.

11. Apparat ifølge ett av kravene 1-9, karakterisert ved at sveisehodet omfatter flere sveisebrennere.

12. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved at sveisebrenneme for samme sveisehode (12) er anordnet for å kunne flyttes rundt rørseksjonene (1,2) i et fast forhold til hverandre.

13. Apparat ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at dreieutstyrsholderen er en plattform (5) som gass- og/eller krafttilførselsutstyret (16) er båret på.

14. Apparat ifølge ett av kravene 1-12, karakterisert ved at dreieutstyrsholderen (5,25) er en overliggende karusell (25) som gass- og/eller krafttilførselsutstyret (16) er båret på.

15. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved at det videre omfatter en plattform (51) under karusellen (25) for å bære personell (18) som bruker sveisehodene (12).

16. Apparat ifølge krav 15, karakterisert ved at plattformen (51) ikke er montert for dreining rundt en generelt vertikal akse.

17. Apparat ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at dreieutstyrsholderen kan flyttes inn og ut av stilling rundt røret (1,2) uten å forstyrre rørseksjonene (1,2) som skal sveises sammen.

18. Apparat ifølge forgående krav, karakterisert ved at føringssporet (14) er utformet for festing til røret (1, 2) og for å føre hvert av sveisehodene (12) rundt rørsek-sjonen (2).

19. Apparat ifølge foregående krav, karakterisert ved at det er tilveiebrakt hoved-drivenheter for å drive sveisehodene (12) rundt rørseksjonen (2) og for å drive den dreiende utstyrsholder.

20. Apparat ifølge foregående krav, karakterisert ved at det er anordnet slik at den dreiende utstyrsholders rotasjonsakse (8) under bruk kan stå på skrå i forhold til rørsek-sjonens akse (IA).

21. Fremgangsmåte for legging av en rørledning under vann hvor rørseksjoner (2) sveises sammen til en rørledning (1), omfattende trinnene: tilveiebringelse av flere sveisehoder (12), plassering av bunnen av en rørseksjon (2) på toppen av rørledningen (1), og samtidig bruk av mer enn ett av sveisehodene (12) for å utføre en sveising ved områdene med vinkelavstand av forbindelsen mellom bunnen av rørseksjonen (2) og toppen av rørledningen (1), og samtidig bevegelse av sveisehodene (12) rundt forbindelsen,karakterisert ved trinnene: tilveiebringelse av en dreieutstyrsholder montert for dreining rundt en generelt vertikal akse (8) og som har en midtre åpning som rørseksjonen (2) kan passere gjennom etter hvert som en rørledning (1) legges, hvor de flere sveishoder (12) er anbrakt med vinkelavstand rundt dreieutstyrsholderen, hvor hvert hode (12) er tilknyttet en respektiv sektor av dreieutstyrsholderen, anbringelse av toppen av rørledningen (1) som rørseksjonen (2) skal sveises til i området ved midten av dreieutstyrsholderen, og dreining av dreieutstyrsholderen under samtidig bruk av sveisehodene (12) for å begrense enhver variasjon i posisjonen av hvert sveisehode (12) i forhold til dreieutstyrsholderen.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at plasseringen av bunnen av rørseksjonen på toppen av rørledningen (1) danner et utvendig, perifert spor (3) derimellom, og at bredden av sporet (3) er vesentlig konstant gjennom dets dybde.

23. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 21-22, karakterisert ved at rotasjonshastigheten for flytting av sveisehodene (12) rundt forbindelsen av rørseksjonen (2) og toppen av rørledningen (1) er vesentlig den samme som for den roterende utstyrsholder.

24. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 21-23, karakterisert ved at sveisehodenes (12) rotasjonshastighet er vesentlig konstant gjennom sveisingen av skjøten.

25. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 21-24, karakterisert ved festing av et sveisehodes føringsspor (14) rundt og til enten rørseksjonen (2) eller rørledningen (1), hvor trinnet med samtidig bevegelse av sveisehodene (12) rundt forbindelsen utføres ved samtidig bevegelse av sveisehodene langs føringssporet (14).

26. Fremgangsmåte ifølge krav 21-25, karakterisert ved at dreieutstyrsholderens akse står på skrå i forhold til rørseksjonens akse.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 21-26, karakterisert ved at det anvendes et sveiseapparat ifølge ett av kravene 1-20.