NO325772B1 - Process for the manufacture of stalrups with thermal insulation for undersea pipelines - Google Patents
Process for the manufacture of stalrups with thermal insulation for undersea pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- NO325772B1 NO325772B1 NO20015615A NO20015615A NO325772B1 NO 325772 B1 NO325772 B1 NO 325772B1 NO 20015615 A NO20015615 A NO 20015615A NO 20015615 A NO20015615 A NO 20015615A NO 325772 B1 NO325772 B1 NO 325772B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- steel pipe
- layer
- thermal insulation
- thermoplastic
- wrapping
- Prior art date
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 21
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 21
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 15
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 15
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 14
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 8
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004532 chromating Methods 0.000 claims 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 14
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 10
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 9
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 9
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 5
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 4
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
- F16L59/143—Pre-insulated pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Description
Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av et stålrør med en varmeisolering for undersjøiske rørledninger. The invention relates to a method for producing a steel pipe with thermal insulation for submarine pipelines.
I forbindelse med den økende offshore-virksomhet på større vanndyp (eksempelvis dyp på mer enn 1500 m) og i forbindelse med den økende betydning av lange rørledninger på slike vanndyp, er kravene til den termiske isolering for de anvendte stålrør steget betydelig. Ikke bare må de betydelige krav med hensyn til isoleringenes termiske egenskaper oppfylles, men de høye mekaniske påkjenninger som skyldes vanntrykket på disse dyp, må også møtes. Vanlige termiske isoleringer på basis av oppskummede plastmaterialer (eksempelvis polypropylen) vil ikke være tilstrekkelige. De komprimeringer som skyldes vanntrykket, vil endre skumstoffstrukturen på en utillatelig måte. In connection with the increasing offshore operations at greater water depths (for example depths of more than 1500 m) and in connection with the increasing importance of long pipelines at such water depths, the requirements for the thermal insulation for the steel pipes used have risen significantly. Not only must the significant requirements regarding the insulation's thermal properties be met, but the high mechanical stresses caused by the water pressure at these depths must also be met. Ordinary thermal insulations based on foamed plastic materials (for example polypropylene) will not be sufficient. The compressions caused by the water pressure will change the foam structure in an unacceptable way.
Opp til en viss grad kan man møte disse negative virkninger ved at man benytter en mindre kraftig oppskumming for plastmaterialet som anvendes i belegget, slik at belegget får en høyere tetthet. Derved bedrer man riktignok de mekaniske egenskaper, men samtidig reduserer man også den termiske isoleringsevne. Det er derfor nødvendig å øke de respektive isolerings-sjikttykkelser for å sikre en tilstrekkelig varmeisolering. Dette betyr naturligvis en betydelig økning av kostnadene i forbindelse med varmeisolasj onssj iktet. Up to a certain extent, one can meet these negative effects by using a less vigorous foaming for the plastic material used in the coating, so that the coating has a higher density. This improves the mechanical properties, but at the same time also reduces the thermal insulation ability. It is therefore necessary to increase the respective insulation layer thicknesses to ensure adequate thermal insulation. This naturally means a significant increase in the costs in connection with the heat insulation layer.
I WO 9905447 er det beskrevet en varmeisolerende undersjøisk rørledning og fremgangsmåte for fremstilling av denne ledningen, som består av følgende trinn: koaksial plassering av innerør inn i et utvendig rør, slik at det dannes et radial mellomrom og dannelse av varmeisolerende mellomlag som består av skum og fibre, og videre herding av syntetisk-skummateriale. WO 9905447 describes a heat-insulating submarine pipeline and method for manufacturing this pipeline, which consists of the following steps: coaxial placement of an inner pipe into an outer pipe, so that a radial space is formed and formation of a heat-insulating intermediate layer consisting of foam and fibres, and further curing of synthetic foam material.
Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å foreslå en fremgangsmåte for fremstilling av stålrør med en varmeisolering, hvilket stålrør egner seg for plassering på større dyp, særlig vanndyp på mer enn 1000 m, fortrinnsvis mer enn 1500 m. The purpose of the present invention is to propose a method for producing steel pipes with thermal insulation, which steel pipes are suitable for placement at greater depths, particularly water depths of more than 1000 m, preferably more than 1500 m.
Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for fremstilling av et stålrør med en ytre, termisk isolerende plastomhylling, som omfatter et termisk isolasjonssjikt. Fremgangsmåten omfatter omhylling av den rengjorte stålrør-overflaten med et varmeisolasjonssjikt av oppskummet termoplastisk plastmateriale. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved en etterfølgende omvikling med et mekanisk beskyttelsessjikt omfattende høyfast fibermateriale, innleiret i en termoplastisk eller duroplastisk matrise. Fordelaktige utførelsesformer av fremgangsmåten i føle oppfinnelsen fremgår av de medfølgende uselvstendige kravene 2 til 10. According to the invention, a method has been provided for the production of a steel pipe with an outer, thermally insulating plastic covering, which comprises a thermal insulation layer. The method comprises enveloping the cleaned steel pipe surface with a thermal insulation layer of foamed thermoplastic plastic material. The method is characterized by a subsequent wrapping with a mechanical protection layer comprising high-strength fiber material, embedded in a thermoplastic or duroplastic matrix. Advantageous embodiments of the method in the sense of the invention appear from the accompanying independent claims 2 to 10.
Det varmeisolerte stålrøret omfatter et belegg bestående av et oppskummet plastmateriale (eksempelvis oppskummet polypropylen), hvilket belegg omgir stålrøret fullstendig, med jevn tykkelse, som i en for det respektive anvendelsestilfellet tilstrekkelig tykkelse (typisk mellom 10 og 50 mm) har de ønskede termiske isolasjonsegenskaper. Denne varmeisolering kan bestå av et eneste sjikt eller ved behov være sammensatt av flere enkeltsjikt av artslike eller sågar artsulike materialer. Enkeltsjiktene kan ha samme eller ulike tykkelser. Rundt dette termiske isolasjonssjikt av oppskummet plast eller et på lignende måte virkende og mekanisk stabilt isolasjonsmateriale, legges et ytterligere isolasjonssjikt, som likeledes har i hovedsaken jevn tykkelse og består av et fiberarmert, termoplastisk eller fiberarmert duroplastisk plastmateriale. Fibrene er altså i ethvert tilfelle innleiret i en matrise av plastmateriale og har gode mekaniske egenskaper. Fortrinnsvis dreier det seg om høyfaste fibre med en meget høy elastisitetsmodul, så som eksempelvis kullfibre (Keflar), kerarmkkfibre eller også metallfibre. Fortrinnsvis benyttes fibre som har meget stor fiberlengde. Sjikttykkelsen til det ytre, fiberarmerte plastsjikt velges slik at belegget i forbindelse med det termiske isolasjonssjikt, dvs. under utnyttelse av den støttevirkning dette gir, kan tåle de mekaniske påkjenninger på meget store vanndyp, uten å falle sammen. På grunn av de meget gode mekaniske egenskaper det fiberarmerte plastsjiktet har, blir formholdingsevnen til hele varmeisolasjonen grunnleggende forbedret. Den såkalte ringstivhet (hoop stiffness) for belegget bedres drastisk, slik at rørisolasjonen uten videre kan tåle de påkjenninger som den utsettes for av det hydrostatiske trykk. Avstivningen i det ytre sjikt av varmeisoleringen beskytter skumstoffsjiktet og hindrer en kryping som følge av det hydrostatiske trykk. The heat-insulated steel pipe comprises a coating consisting of a foamed plastic material (for example, foamed polypropylene), which coating completely surrounds the steel pipe, with a uniform thickness, which in a thickness sufficient for the respective application (typically between 10 and 50 mm) has the desired thermal insulation properties. This thermal insulation can consist of a single layer or, if necessary, be composed of several single layers of similar or even similar materials. The individual layers can have the same or different thicknesses. Around this thermal insulation layer of foamed plastic or a similarly acting and mechanically stable insulation material, a further insulation layer is laid, which likewise has an essentially uniform thickness and consists of a fibre-reinforced, thermoplastic or fibre-reinforced duroplastic plastic material. The fibers are therefore in any case embedded in a matrix of plastic material and have good mechanical properties. Preferably, these are high-strength fibers with a very high modulus of elasticity, such as, for example, carbon fibers (Keflar), ceramic fibers or also metal fibers. Preferably, fibers are used that have a very long fiber length. The layer thickness of the outer, fibre-reinforced plastic layer is chosen so that the coating in connection with the thermal insulation layer, i.e. under utilization of the support effect this provides, can withstand the mechanical stresses at very great water depths, without collapsing. Due to the very good mechanical properties of the fibre-reinforced plastic layer, the shape-holding ability of the entire thermal insulation is fundamentally improved. The so-called ring stiffness (hoop stiffness) for the coating is drastically improved, so that the pipe insulation can easily withstand the stresses to which it is exposed from the hydrostatic pressure. The bracing in the outer layer of the thermal insulation protects the foam layer and prevents creeping as a result of the hydrostatic pressure.
Det er nødvendig å påføre det mekaniske beskyttelsessjikt slik at det forbinder seg fast (eksempelvis sammenklebes) med den termiske isolasjon, slik at de ved senkingen av rørstrengen under en legging fra et rørleggeskip utøvede aksiale holdekrefter kan overføres på en sikker måte til den egentlige stålrørstreng. It is necessary to apply the mechanical protective layer so that it is firmly connected (for example glued together) with the thermal insulation, so that the axial holding forces exerted during the lowering of the pipe string during a laying from a pipe-laying ship can be safely transferred to the actual steel pipe string.
Typisk ligger sjikttykkelsen til det mekaniske beskyttelsessjikt mellom 2 og ca. 15 mm, fortrinnsvis fra 8 til 12 mm, avhengig av de mekaniske karakteristika for de anvendte materialer og det benyttede varmeisolasjonsmaterialet så vel som avhengig av den ønskede vanndybde (eksempelvis 1500 m) for rørleggingen. Typically, the layer thickness of the mechanical protective layer is between 2 and approx. 15 mm, preferably from 8 to 12 mm, depending on the mechanical characteristics of the materials used and the thermal insulation material used as well as depending on the desired water depth (for example 1500 m) for the piping.
Vanligvis kan sjikttykkelsen til det mekaniske beskyttelsessjikt gjøres mindre når det benyttes utherdende plastharpikser i stedet for termoplastiske matrisematerialer for det mekaniske beskyttelsessjikt, fordi ringstivheten til utherdende plastharpiks er høyere. Generally, the layer thickness of the mechanical protection layer can be made smaller when curing plastic resins are used instead of thermoplastic matrix materials for the mechanical protection layer, because the ring stiffness of curing plastic resin is higher.
Med hensyn til anvendelsen av duroplastiske, altså utherdende plastmaterialer som matrisematerialet i det mekaniske beskyttelsessjikt, må man ta hensyn til at de enkelte belagte rør ikke bør utsettes for vesentlige bøyepåkjenninger under leggingen, fordi de duroplastiske materialers begrensede utvidelsesevne medfører at det kan oppstå fine riss i overflaten, hvilke riss muliggjør inntrenging av vann og vil kunne skade den termiske isolering. Derfor foreslås det ved en videreutvikling av oppfinnelsen, for unngåelse av ulemper, at det duroplastiske, mekaniske beskyttelsessjikt skal omgis av en avsluttende ytre omhylling av et materiale som hindrer uønsket permeasjon av vann og som uten skade kan tåle deformeringer som følge av bøyepåkjenninger. Den ytre omhylling kan eksempelvis være av et termoplastisk plastmateriale (fortrinnsvis polypropylen) eller kan også bestå av et fortrinnsvis tynt metallisk sjikt, eksempelvis en aluminiumfolie. For å sikre fine riss i overflaten av det mekaniske beskyttelsessjikt, hvilke riss oppstår ved bøyinger av stålrøret (eksempelvis ved oppvikling av en av delelementer sammenføyet, lang rørstreng på en stor trommel før legging), mot inntrenging av vann, er det tilstrekkelig med en relativt tynn, termoplastisk ytre omhylling med en tykkelse merkbart mindre enn 5 mm, fortrinnsvis mindre enn 2 mm (eksempelvis 0,6-1 mm). With regard to the use of duroplastic, i.e. hardening plastic materials as the matrix material in the mechanical protection layer, it must be taken into account that the individual coated pipes should not be exposed to significant bending stresses during laying, because the limited expansion capacity of the duroplastic materials means that fine cracks can occur in the surface, which cracks enable the penetration of water and could damage the thermal insulation. Therefore, in a further development of the invention, to avoid disadvantages, it is proposed that the duroplastic, mechanical protective layer should be surrounded by a final outer covering of a material which prevents unwanted permeation of water and which can withstand deformations as a result of bending stresses without damage. The outer covering can, for example, be made of a thermoplastic plastic material (preferably polypropylene) or can also consist of a preferably thin metallic layer, for example an aluminum foil. In order to ensure fine cracks in the surface of the mechanical protection layer, which cracks occur when the steel pipe is bent (for example when winding one of the sub-elements joined together, a long pipe string on a large drum before laying), against the ingress of water, it is sufficient to have a relatively thin thermoplastic outer sheath with a thickness significantly less than 5 mm, preferably less than 2 mm (eg 0.6-1 mm).
For å sikre den foran nevnte overføring av ytre, aksiale holdekrefter, som foran nevnte eksempelvis i forbindelse med rørlegging, må man også ved påføringen av et duroplastisk, mekanisk beskyttelsessjikt sørge for at det oppnås en god forbindelse med den termiske isolasjon. Dette kan skje ved hjelp av en stofforbindelse (klebekrefter) eller også ved en mekanisk sammenklemming av sjiktene (eksempelvis ved hjelp av overflateprofilering eller -ruhet). In order to ensure the above-mentioned transfer of external, axial holding forces, as mentioned above for example in connection with pipe laying, one must also ensure that a good connection with the thermal insulation is achieved when applying a duroplastic, mechanical protection layer. This can be done by means of a fabric connection (adhesive strength) or by a mechanical clamping of the layers (for example by means of surface profiling or roughness).
Det anbefales å forsyne stålrøret med et korrosjonsbeskyttelsesbelegg under det termiske isolasjonssjikt. Dette korrosjonsbeskyttelsesbelegg kan fordelaktig innbefatte et epoksyharpiksbelegg. I tillegg eller alternativt kan stålrøroverflaten kromatiseres. Selvfølgelig kan også andre korrosjonsbeskyttelsessystemer benyttes. Også i en slik forbindelse må man passe på at det oppnås en intim forbindelse mellom de enkelte sjikt, for senere kraftoverføring. It is recommended to provide the steel pipe with a corrosion protection coating under the thermal insulation layer. This corrosion protection coating may advantageously include an epoxy resin coating. In addition or alternatively, the steel pipe surface can be chromatised. Of course, other corrosion protection systems can also be used. Also in such a connection, care must be taken to ensure that an intimate connection is achieved between the individual layers, for later power transfer.
En vesentlig fordel ved stålrøret består i at det ytre, mekaniske beskyttelsessjikt som følge av sin høye ringstivhet vil kunne tåle en vesentlig del av den mekaniske belastning røret utsettes for av det på de beregnede vanndyp herskende hydrostatiske trykk. Det betyr at veggtykkelsen i det egentlige stålrør kan reduseres betydelig sammenlignet med en rørlegging på samme vanndyp, men uten et mekanisk beskyttelsessjikt, for å hindre en sammenklapping av stålrøret som følge av det ytre hydrostatiske trykk, også når stålrøret ikke har noe øket innertrykk. Et slikt innertrykk, som kompenserer for ytre belastninger, kan i prinsippet oppnås eksempelvis ved å ha en vannfylling i røret under leggingen. Dette er imidlertid ofte uønsket, eksempelvis grunnet de dermed forbundede korrosjonsproblemer. A significant advantage of the steel pipe is that the outer, mechanical protective layer, due to its high ring stiffness, will be able to withstand a significant part of the mechanical load the pipe is subjected to by the hydrostatic pressure prevailing at the calculated water depths. This means that the wall thickness in the actual steel pipe can be significantly reduced compared to a pipe laid at the same water depth, but without a mechanical protection layer, to prevent the steel pipe collapsing as a result of the external hydrostatic pressure, even when the steel pipe has no increased internal pressure. Such an internal pressure, which compensates for external loads, can in principle be achieved, for example, by filling the pipe with water during laying. However, this is often undesirable, for example due to the associated corrosion problems.
Med utnyttelsen av bæreevnen til det ytre mekaniske beskyttelsessjikt kan således kostnadene for fremstilling av og vekten av det egentlige stålrør reduseres tilsvarende. Dette gir samtidig en øking av rørledningens transportkapasitet, som følge av stålrørets større innerdiameter med samme ytterdiameter. Fordelaktig er også den reduksjon av leggekreftene (mindre strekkbelastning) som man oppnår, som følge av den lavere rørvekt. Da det selv ved legging på større dyp ikke kreves noen vannfylling av rørene, unngår man de dermed forbundede korrosjonsproblemer. With the utilization of the load-bearing capacity of the outer mechanical protective layer, the costs of manufacturing and the weight of the actual steel pipe can thus be reduced accordingly. This also increases the pipeline's transport capacity, as a result of the steel pipe's larger inner diameter with the same outer diameter. Also advantageous is the reduction in laying forces (less tensile load) that is achieved as a result of the lower pipe weight. Since, even when laying at greater depths, no water filling of the pipes is required, the associated corrosion problems are avoided.
Fremgangsmåten for fremstilling av det isolerte stålrøret ifølge oppfinnelsen innbefatter at belegget legges på en rengjort, dvs. en metallisk overflate som er befridd for rust og smuss. Ved behov kan man først legge på et korrosjonsbeskyttelseslag. Her egner seg særlig en tynn grundering med epoksyharpiks (eksempelvis 30-100 um) og/eller en kromatisering av stålrørets overflate. Deretter eller direkte på den rengjorte stålrør-overflate blir så varmeisolasjonssjiktet av oppskummet termoplastisk plastmateriale påført på i og for seg kjent måte, ved hjelp skumekstrudering. Fortrinnsvis når dette varmeisolasjonssjikt er blitt mekanisk stabilt, som følge av avkjøling, blir stålrøret så fast omviklet med et fibermateriale, som er innleiret enten i en matrise av termoplastisk eller duroplastisk, altså utherdbart plastmateriale. Benyttes et termoplastisk matrisemateriale, så dreier det seg om faste, folielignende bånd, som etter omviklingen varmes opp hvorved matrisematerialet smeltes i en slik grad at de over hverandre liggende foliebåndlag forbinder seg med hverandre. Avslutningsvis avkjøles omhyllingen. The method for producing the insulated steel pipe according to the invention includes placing the coating on a cleaned, i.e. a metallic surface that has been freed from rust and dirt. If necessary, you can first apply a corrosion protection layer. A thin primer with epoxy resin (for example 30-100 µm) and/or a chromatization of the steel pipe's surface is particularly suitable here. Then, or directly on the cleaned steel pipe surface, the thermal insulation layer of foamed thermoplastic plastic material is applied in a manner known per se, using foam extrusion. Preferably, when this thermal insulation layer has become mechanically stable, as a result of cooling, the steel pipe is then firmly wrapped with a fiber material, which is embedded either in a matrix of thermoplastic or duroplastic, i.e. hardenable plastic material. If a thermoplastic matrix material is used, then it involves solid, foil-like bands, which after wrapping are heated, whereby the matrix material is melted to such an extent that the overlying foil band layers connect to each other. Finally, the casing is cooled.
Dreier det seg om et duroplastisk matrisemateriale, så kan omviklingen skje på lignende måte, eksempelvis ved hjelp av en med plast impregnert flbervevnadsbane. Man kan imidlertid også foreta en omvikling med filamenter, som før og/eller under og/eller etter omviklingen impregneres med matrisematerialet. Utherdingen kan allerede begynne under viklingen og avsluttes i alle tilfeller først etterpå. Alt ettersom det dreier seg om bruk av et matrisemateriale i form av et varméherdende eller et under UF-lys herdende materiale, anbefales det å la det omhyllede rør gå gjennom en herdestasjon som er forsynt med varmestrålere eller UF-strålere, for derved å starte henholdsvis drastisk akselerere herdingen. If it is a duroplastic matrix material, the wrapping can be done in a similar way, for example with the help of a plastic-impregnated fleece web. However, one can also carry out a winding with filaments, which before and/or during and/or after the winding are impregnated with the matrix material. Curing can already begin during winding and in all cases only ends afterwards. Depending on whether a matrix material is used in the form of a heat-curing or a UF light-curing material, it is recommended to let the sheathed pipe pass through a curing station equipped with heat emitters or UF emitters, thereby starting respectively drastically accelerate curing.
Med hensyn til utformingen av det mekaniske beskyttelsessjikt over det termiske isolasjonssjikt er det fordelaktig å innføre fibermaterialet i form av filamenter eller fiberflettinger, altså på en retningsorientert måte, for dermed å få en optimal mekanisk støttefunksjon av fibermaterialet. With regard to the design of the mechanical protection layer over the thermal insulation layer, it is advantageous to introduce the fiber material in the form of filaments or fiber braids, i.e. in a directional manner, in order to obtain an optimal mechanical support function of the fiber material.
Da duroplastiske plastmaterialer vanligvis er rissømfindlige når de bøyepåkjennes, anbefales det å forsyne de mekaniske beskyttelsessjikt på slike rør med en ytre omhylling, som eksempelvis på kjent måte kan påføres etter slangeekstruderingen eller etter oppviklingen, som et sjikt av et plastifisert, termoplastisk plastmateriale. Alternativt er det imidlertid også mulig å forsyne det mekaniske beskyttelsessjikt med et i skruelinjeform overlappende omviklet metallsjikt (eksempelvis tynnplate eller folie, fortrinnsvis av aluminium), som permeasjonssperre mot inntrenging av vann i overflateriss i det mekaniske beskyttelsessjikt. For at vannet ikke skal kunne trenge sideveis inn mellom de overlappende sjikt, må det sørges for en tilsvarende avtetting. Dette kan eksempelvis skje i form av en eller flere kontinuerlige klebemiddelstrimler, som anordnes i det minste på en av de to lengdekantene til det for omviklingen benyttede foliebånd, i overlappingsområdet. As duroplastic plastic materials are usually susceptible to cracking when subjected to bending stress, it is recommended to provide the mechanical protective layers of such pipes with an outer covering, which can for example be applied in a known manner after the hose extrusion or after winding, as a layer of a plasticised, thermoplastic plastic material. Alternatively, however, it is also possible to provide the mechanical protective layer with a spirally overlapping, wrapped metal layer (for example thin plate or foil, preferably of aluminium), as a permeation barrier against the penetration of water into surface cracks in the mechanical protective layer. In order for water not to be able to penetrate laterally between the overlapping layers, a corresponding seal must be provided. This can, for example, take place in the form of one or more continuous adhesive strips, which are arranged at least on one of the two longitudinal edges of the foil tape used for wrapping, in the overlapping area.
Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til de skjematiske figurer på tegningene, hvor The invention will now be explained in more detail with reference to the schematic figures in the drawings, where
fig. 1 viser et skjematisk snitt gjennom et stålrør ifølge oppfinnelsen, fig. 1 shows a schematic section through a steel pipe according to the invention,
fig. 2 viser et skjematisk blokkskjema for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, fig. 2 shows a schematic block diagram for the method according to the invention,
og and
fig. 3 viser en modifikasjon av skjemaet i fig. 2. fig. 3 shows a modification of the scheme in fig. 2.
Fig. 1 viser et skjematisk tverrsnitt gjennom et rør ifølge oppfinnelsen. Stålrøret er betegnet med 1. Rundt dette stålrør er det lagt et skumstoffsjikt 2, bestående eksempelvis av oppskummet polypropylen, med en betydelig større tykkelse enn tykkelsen til rørveggen i stålrøret 1. Som ytterste sjikt er et av fiberarmert, termoplastisk plastmateriale bestående mekanisk beskyttelsessjikt 3 lagt rundt røret og opphyller skumstoffsjiktet 2 fullstendig. Fig. 1 shows a schematic cross-section through a pipe according to the invention. The steel pipe is denoted by 1. Around this steel pipe is laid a layer of foam material 2, consisting for example of foamed polypropylene, with a significantly greater thickness than the thickness of the pipe wall in the steel pipe 1. As the outermost layer, a mechanical protection layer 3 consisting of fibre-reinforced, thermoplastic plastic material is laid around the pipe and fills the foam material layer 2 completely.
I et konkret utførelseseksempel har stålrøret eksempelvis en nominell diameter på 323,9 mm (12") og en veggtykkelse på 15,88 mm (0,625"), mens den termiske isolasjon består av et 50 mm tykt polypropylen-skumsjikt, som på utsiden er dekket med et med kullfibervevnad forsterket polypropylensjikt med en tykkelse på 10 mm. Et slikt rør egner seg for legging på et vanndyp på eksempelvis 1500-2000 m, uten at dets termiske isoleringsegenskaper reduseres vesentlig. In a concrete design example, for example, the steel pipe has a nominal diameter of 323.9 mm (12") and a wall thickness of 15.88 mm (0.625"), while the thermal insulation consists of a 50 mm thick polypropylene foam layer, which on the outside is covered with a polypropylene layer reinforced with carbon fiber fabric with a thickness of 10 mm. Such a pipe is suitable for laying at a water depth of, for example, 1500-2000 m, without its thermal insulation properties being significantly reduced.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, for fremstilling av varmeisolerte stålrør for anvendelse på større dyp, skal forklares nærmere under henvisning til skjemaet i fig. 2. Utgangspunktet er et på vanlig måte strømløst eller sveiset stålrør. Dette stålrør blir etter en rengjøring av rørets overflate, eksempelvis ved bestråling med ståltrådpartikler, slik at overflaten blir metallisk bland, på i og for seg kjent måte overtrukket med et sjikt av et oppskummet plastmateriale, eksempelvis oppskummet polypropylen. Deretter blir det med skumstoff omgitte rør kontinuerlig omviklet med et båndformet fibermateriale, som har en termoplastisk innleiringsmatrise (eksempelvis polypropylen eller polyetylen). Viklingen skjer med en vinkel av fibermaterialet relativt stålrørets lengdeakse på mellom 0° og 90° (eksempelvis 10-45°). Det oppviklede fibermateiralsjikt oppvarmes slik at matrisen smelter og de enkelte lag av omviklingsmaterialet sveises sammen, slik at det oppstår et enhetlig ytre, mekanisk beskyttelsessjikt. Deretter kjøles dette ytre beskyttelsessjikt, slik at man får et ferdig sluttprodukt. Det smeltende termoplastiske matrisematerialet i fibermaterialet kleber seg under fremstillingen til det underliggende skumstoffsjikt, slik at det oppstår en meget intim forbindelse i den totale isolering. The method according to the invention, for the production of heat-insulated steel pipes for use at greater depths, shall be explained in more detail with reference to the diagram in fig. 2. The starting point is a normally de-energized or welded steel pipe. After cleaning the surface of the pipe, for example by irradiation with steel wire particles, so that the surface becomes metallic, this steel pipe is coated in a manner known per se with a layer of a foamed plastic material, for example foamed polypropylene. Then, the foam-encased pipe is continuously wrapped with a ribbon-shaped fiber material, which has a thermoplastic embedding matrix (for example, polypropylene or polyethylene). The winding takes place with an angle of the fiber material relative to the longitudinal axis of the steel pipe of between 0° and 90° (for example 10-45°). The wound fiber material layer is heated so that the matrix melts and the individual layers of the wrapping material are welded together, so that a uniform outer, mechanical protective layer is created. This outer protective layer is then cooled, so that you get a finished end product. The melting thermoplastic matrix material in the fiber material adheres during production to the underlying foam material layer, so that a very intimate connection occurs in the overall insulation.
Det ligger selvfølgelig innenfor rammen av oppfinnelsen å foreta andre forbehandlingstiltak med hensyn til stålrørets overflate, før påføringen av det oppskummede, termoplastiske plastmaterialet. Eksempelvis kan det foretas en kromatering av stålrørets overflate og/eller en belegging med en epoksyharpiks-primer. It is of course within the scope of the invention to carry out other pre-treatment measures with regard to the surface of the steel pipe, before the application of the foamed, thermoplastic plastic material. For example, the surface of the steel pipe can be chromated and/or coated with an epoxy resin primer.
Ved å anvende kullfibre oppnås en særlig fordel ved at disse fibre er elektrisk ledningsdyktige, slik at en elektrisk strøm kan gå gjennom dem. Det gir mulighet for en motstandsoppvarming, som eksempelvis kan benyttes for smeltingen av det termoplastiske matrisematerialet i det ytre beskyttelsessjikt. Den ytre oppvarming kan imidlertid også eksempelvis foretas ved hjelp av infrarød bestråling eller ved hjelp av varmluft. Oppfinnelsen er ikke begrenset til spesielle oppvarmingsformer. I stedet for kullfibre kan det også anvendes andre fibermaterialer, eksempelvis glassfibre. By using carbon fibres, a particular advantage is achieved in that these fibers are electrically conductive, so that an electric current can pass through them. It allows for resistance heating, which can for example be used to melt the thermoplastic matrix material in the outer protective layer. However, the external heating can also, for example, be carried out with the help of infrared radiation or with the help of hot air. The invention is not limited to special forms of heating. Instead of carbon fibres, other fiber materials can also be used, for example glass fibres.
Fig. 3 viser en modifisert fremgangsmåte relativt den i fig. 2 viste. Forskjellene består Fig. 3 shows a modified method relative to that in fig. 2 showed. The differences remain
for det første i at det på stålrørets overflate først påføes et korrosjonsbeskyttelsesbelegg. For det andre anvendes det her et fibermateriale for det mekaniske beskyttelsesjikt som ikke er innleiret i en termoplastisk, men i en herdbar plastmaterialmatrise (eksempelvis polyesterharpiks). Etter omhyllingen med fibermaterialet skjer det derfor en herding av matrisematerialet, hvilken herding kan skje ved hjelp av bestråling med UF-lys eller ved hjelp av varme (eksempelvis ved hjelp av varmluft eller infrarød-stråler), alt avhengig av materialet i matrisen. I en foretrukken videreutvikling av oppfinnelsen blir det mekaniske beskyttelsessjikt i tillegg dekket med en ytre omhylling bestående eksempelvis av 0,5-1 mm tykk polypropylen (påføres eksempelvis ved omvikling eller ved hjelp av slangeekstrudering), slik at det derved oppnås en sikker beskyttelse mot åpne riss i det mekaniske beskyttelsessjikt som vil kunne oppstå ved bøying av stålrøret. firstly, in that a corrosion protection coating is first applied to the surface of the steel pipe. Secondly, a fiber material is used here for the mechanical protective layer which is not embedded in a thermoplastic, but in a hardenable plastic material matrix (e.g. polyester resin). After the coating with the fiber material, a hardening of the matrix material takes place, which hardening can take place with the help of irradiation with UF light or with the help of heat (for example with the help of hot air or infrared rays), all depending on the material in the matrix. In a preferred further development of the invention, the mechanical protective layer is additionally covered with an outer covering consisting, for example, of 0.5-1 mm thick polypropylene (applied for example by wrapping or by means of hose extrusion), so that a secure protection against open cracks in the mechanical protective layer that may occur when the steel pipe is bent.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19925179 | 1999-05-26 | ||
| PCT/DE2000/001172 WO2000073695A1 (en) | 1999-05-26 | 2000-04-06 | Steel tube with heat insulation for subsea pipelines and method of producing same |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20015615L NO20015615L (en) | 2001-11-16 |
| NO20015615D0 NO20015615D0 (en) | 2001-11-16 |
| NO325772B1 true NO325772B1 (en) | 2008-07-14 |
Family
ID=7909947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20015615A NO325772B1 (en) | 1999-05-26 | 2001-11-16 | Process for the manufacture of stalrups with thermal insulation for undersea pipelines |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| AR (1) | AR024055A1 (en) |
| AU (1) | AU4536900A (en) |
| BR (1) | BR0010945B1 (en) |
| GB (1) | GB2365096B (en) |
| NO (1) | NO325772B1 (en) |
| WO (1) | WO2000073695A1 (en) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8678042B2 (en) | 1995-09-28 | 2014-03-25 | Fiberspar Corporation | Composite spoolable tube |
| US5921285A (en) | 1995-09-28 | 1999-07-13 | Fiberspar Spoolable Products, Inc. | Composite spoolable tube |
| US7498509B2 (en) | 1995-09-28 | 2009-03-03 | Fiberspar Corporation | Composite coiled tubing end connector |
| WO2002088587A1 (en) | 2001-04-27 | 2002-11-07 | Fiberspar Corporation | Buoyancy control systems for tubes |
| CA2490176C (en) | 2004-02-27 | 2013-02-05 | Fiberspar Corporation | Fiber reinforced spoolable pipe |
| US8187687B2 (en) | 2006-03-21 | 2012-05-29 | Fiberspar Corporation | Reinforcing matrix for spoolable pipe |
| US8839822B2 (en) | 2006-03-22 | 2014-09-23 | National Oilwell Varco, L.P. | Dual containment systems, methods and kits |
| US8671992B2 (en) | 2007-02-02 | 2014-03-18 | Fiberspar Corporation | Multi-cell spoolable composite pipe |
| US8746289B2 (en) | 2007-02-15 | 2014-06-10 | Fiberspar Corporation | Weighted spoolable pipe |
| US9593556B2 (en) | 2007-10-02 | 2017-03-14 | Cameron International Corporation | Method and system for reducing heat loss from subsea structures |
| CA2641492C (en) | 2007-10-23 | 2016-07-05 | Fiberspar Corporation | Heated pipe and methods of transporting viscous fluid |
| US8714206B2 (en) | 2007-12-21 | 2014-05-06 | Shawcor Ltd. | Styrenic insulation for pipe |
| DK2318749T3 (en) | 2008-07-25 | 2021-01-25 | Shawcor Ltd | HIGH TEMPERATURE RESISTANT PIPE INSULATION |
| US8397765B2 (en) | 2008-07-25 | 2013-03-19 | Shawcor Ltd. | High temperature resistant insulation for pipe |
| US8485229B2 (en) | 2008-12-22 | 2013-07-16 | Shawcor Ltd. | Wrappable styrenic pipe insulations |
| US9127546B2 (en) | 2009-01-23 | 2015-09-08 | Fiberspar Coproation | Downhole fluid separation |
| US8955599B2 (en) | 2009-12-15 | 2015-02-17 | Fiberspar Corporation | System and methods for removing fluids from a subterranean well |
| CN102803646B (en) | 2009-12-15 | 2016-04-20 | 菲伯斯公司 | For removing the system and method for fluid from missile silo |
| US9976687B2 (en) | 2012-05-18 | 2018-05-22 | Saprex, Llc | Breathable multi-component exhaust insulation system |
| MX358020B (en) | 2012-08-10 | 2018-08-02 | Nat Oilwell Varco Lp | Composite coiled tubing connectors. |
| US9388515B2 (en) | 2012-09-28 | 2016-07-12 | Saprex, Llc | Heat curable composite textile |
| CN104266036B (en) * | 2014-09-12 | 2016-06-01 | 天津市优塔卡密封科技有限公司 | Underground Steam Pipeline with Pipe-in-pipe Structure thermal insulation layer prosthetic device and method thereof |
| CN105650365A (en) * | 2016-03-01 | 2016-06-08 | 江苏宏泰橡胶助剂有限公司 | Pipeline for storing and transporting liquid sulfur |
| CN109073134B (en) | 2016-04-15 | 2021-04-02 | 萨布雷克斯有限责任公司 | Composite insulation system |
| RU2746507C2 (en) | 2016-11-18 | 2021-04-14 | САПРЕКС, ЭлЭлСи | Insulation system from composite material |
| CN110594496B (en) * | 2019-03-30 | 2021-03-09 | 河北汇锐管业有限公司 | High-pressure-resistant anti-seepage heat-insulation composite pipeline and preparation method thereof |
| CN111521126B (en) * | 2020-04-28 | 2022-01-28 | 兰州大学 | Fiber grating sensing monitoring method for three-dimensional reconstruction of submarine pipeline |
| CN114593280B (en) * | 2022-03-31 | 2023-04-28 | 中建材科创新技术研究院(山东)有限公司 | Cabin pipeline using super heat insulation material and preparation method thereof |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ZA80949B (en) * | 1979-03-15 | 1981-02-25 | Kendall & Co | Insulation of pipe by multi-stage application of foam |
| GB2166065A (en) * | 1984-10-27 | 1986-04-30 | Webco Ltd | Insulated pipeline |
| NO860408L (en) * | 1986-02-06 | 1987-08-07 | Norsk Hydro As | INSULATION AND WEIGHTING FOR UNDERWATER PIPES AND PROCEDURES FOR PREPARING THE SAME. |
| US6155305A (en) * | 1994-08-29 | 2000-12-05 | Sumner; Glen R. | Offshore pipeline with waterproof thermal insulation |
| US6058979A (en) * | 1997-07-23 | 2000-05-09 | Cuming Corporation | Subsea pipeline insulation |
-
2000
- 2000-04-06 BR BRPI0010945-2A patent/BR0010945B1/en not_active IP Right Cessation
- 2000-04-06 WO PCT/DE2000/001172 patent/WO2000073695A1/en active Application Filing
- 2000-04-06 GB GB0127950A patent/GB2365096B/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-04-06 AU AU45369/00A patent/AU4536900A/en not_active Abandoned
- 2000-05-22 AR ARP000102478 patent/AR024055A1/en unknown
-
2001
- 2001-11-16 NO NO20015615A patent/NO325772B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR0010945B1 (en) | 2009-01-13 |
| GB0127950D0 (en) | 2002-01-16 |
| AR024055A1 (en) | 2002-09-04 |
| NO20015615L (en) | 2001-11-16 |
| WO2000073695A1 (en) | 2000-12-07 |
| GB2365096A (en) | 2002-02-13 |
| NO20015615D0 (en) | 2001-11-16 |
| AU4536900A (en) | 2000-12-18 |
| BR0010945A (en) | 2002-03-12 |
| GB2365096B (en) | 2003-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO325772B1 (en) | Process for the manufacture of stalrups with thermal insulation for undersea pipelines | |
| EP3721125B1 (en) | High-pressure pipe with pultruded elements and method for producing the same | |
| US4514245A (en) | Method for reinforcing a hollow body made by winding a profiled section | |
| US7842149B2 (en) | Method of manufacturing a reinforcement element for a flexible pipeline | |
| KR920004057B1 (en) | Composite pipe and heat pipe using the same | |
| US10221983B2 (en) | Subsea pipe-in-pipe structures | |
| CN101153674A (en) | Continuously reinforced plastic heat-preserving composite pipeline used for oil field ground and its manufacturing technique | |
| NO171471B (en) | PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A COMPOSITIVE ROD | |
| AP554A (en) | Pine. | |
| GB2195163A (en) | Heat-insulated conduit | |
| US11221093B2 (en) | Coated pipeline | |
| US20240060593A1 (en) | Coated pipe section and method for coating a pipe | |
| RU2793376C1 (en) | Multilayer polypropylene reinforced pipe | |
| EP2997293B1 (en) | Method to counteract moisture migration in a thermally insulated tube, as well as a tube manufactured according to this method | |
| WO2023198902A1 (en) | District heating pipes for trenchless installation | |
| RU81791U1 (en) | HEATED PIPE FOR HEATING AND / OR WATER SUPPLY SYSTEMS FOR BUILDINGS AND STRUCTURES | |
| JP2013180497A (en) | Corrosion prevention coating method and apparatus for steel material welded joint section | |
| NO166144B (en) | ROOMS OF COMPOSITION MATERIAL AND A LINER FOR SUCH A ROOM, AND PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF THE ROAD. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |