NO329945B1 - Fremgangsmate for fremstilling av en syrefast, somlos trykkbeholder - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fremstilling av en sylindrisk syrefast, sømløs trykkbeholder med halvkuleformet bunn og topp ved pulverstøping i en HIP -prosess ( eng.: Hot Isostatic Pressing). Det fremstilles tynnplateformer, som utgjør et innvendig skall (1), nedre del av et utvendig skall (3), øvre del av et utvendig skall (4) med fylletut (5) med korresponderende topp / bunn. Avstandspinner (2) bestemmer veggtykkelse og monteres ut fra innvendig skall (1), som føres ned i nedre del av utvendig skall (3), hvoretter skalldel (4) med fylletut (5) lukker volumet mellom det utvendige og innvendige skall, som fylles med pulver gjennom fylletut (5). Trykkbeholderen plasseres i en HIP prosessbeholder for vakuumering, forsegling, tilførsel av høytrykks inertgass, som argon, under høy temperatur, som 1000° C, for prosessering sammen med avstandspinner (2) til et kompakt og homogent materiale.

Description

FREMGANGSMÅTE FOR FREMSTILLING AV SYREFAST, SØMLØS TRYKKBEHOLDER

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fremstilling av en syrefast, sømløs trykkbeholder, som angitt i innledningen til det medfølgende krav 1.

Det er et økende behov for store høytrykksakkumulatorer av blæretypen i undervannsbransjen. I dagens undervanns kontrollsystemer er det vanlig at hydraulisk energi blir lagret på overflaten i hydrauliske enheter med pumper og hydrauliske akkumulatorer.

Stempelakkumulatorer blir vanligvis brukt på overflateut-styr, mens blæreakkumulatorer blir foretrukket til undervanns bruk. Blæreakkumulatorer er enklere, billigere, let-tere å overhale og mer pålitelige enn stempelakkumulatorer. Blæreakkumulatorer har også kortere leveringstid.

Standard stempelakkumulatorer er imidlertid tilgjengelig i høyere trykklasser, med større volum enn standard blæreakkumulatorer, og de kan utstyres med posisjonsavlesning av stem-pelet for overvåking av gasstetthet.

Den hydrauliske energien for aktuering av ulike funksjoner distribueres fra en overflateinstallasjon til undervannsutstyret via hydrauliske kontrollinjer, samlet i en "navle streng" { eng. : Umbilical), som går ned til undervannsut sty-ret. For å redusere responstider ved aktuering av under-vannsutstyr og sikre stabilt operasjonstrykk er det vanlig at det i tillegg monteres akkumulatorer lokalt på undervannsutstyret.

Det er store kostnader og tekniske begrensninger knyttet til hydraulisk distribusjon mellom hydraulikkenheten på overflatefartøyet og undervannsutstyret via en navlestreng. Vanndyp og avstander blir stadig større, hvilket krever at pumper og akkumulatorer monteres på selve undervannsutstyret. Dette gjelder både i permanente produksjonskontrollsys-temer og kontrollsystemer som blir brukt i forbindelse med ulike operasjoner.

I forbindelse med brønnoperasjoner er det nedfelt i regelverk og i kravspesifikasjoner at det skal være tilgjengelig opplagret energi for stenging, åpning og stenging av alle ventilaktuatorer. Det er også et krav til reserveenergi til eksempelvis nødfrakopling av utstyr under operasjoner.

Når hydraulisk energi skal etableres og lagres for aktuering av ulike undervannsfunksjoner, benyttes en pumpe til å lade opp akkumulatorene til ønsket trykk. Det vil sitte trykkregu-latorer nedstrøms av akkumulatorene, og utgangstrykket fra akkumulatoren blir regulert ned til operasjonstrykket. Ved forbruk vil operasjonstrykket falle til et nivå der regula-torene slipper den lagrede energien ut til resten av syste-met .

Man ønsker å holde vekt og volum av akkumulatorene på et mi-nimum når disse skal inngå i en undervannsløsning. Dersom akkumulatorene kan lades opp til et mye høyere trykk enn det regulerte arbeidstrykket, kan hver akkumulator lagre mer energi, og man kan redusere størrelse og vekt på akkumu latoren. Dette forutsetter en kvalifisert trykkregulator. I forbindelse med kontroll av brønnhodemontert utstyr opereres det med et meget høyt trykknivå for nedihullsfunksjoner og et middels høyt trykk for aktuator- og konnektorfunksjoner. Når akkumulatorene har et tilstrekkelig høyt trykk til å forsyne både nedihulls- og andre funksjoner, kan det åpne for en forenkling av hydraulikksystemet i forhold til det som er vanlig i dag.

Dette scenariet innebærer at det blir behov for undervannsak-kumulatorer med stort volum og høyere trykklasse enn det som er tilgjengelig som standard utstyr i dag. Det høyeste de-signtrykket som er tilgjengelig for standard blæreakkumulatorer som produseres i stort antall i dag, er på 10.000 psi, svarende til 690 bar. Det er imidlertid få leve-randører som har større akkumulatorer enn 5 liter effektivt volum for denne trykklassen i sitt standardprogram.

Det er mest vanlig at akkumulatorskallet blir definert ut fra PED-direktivet, som gjelder trykkpåkjent utstyr (97/23/EØF), vedtatt i 1997 og implementert som norsk for-skrift i 1999. Fra 29. mai 2002 ble forskriften gjort enerå-dende for nytt trykkpåkjent utstyr som brukes i Norge og/eller omsettes innen EU.

Akkumulatorskall blir i dag typisk smidd i Kina i store serier. Med HIP<1>ing (Hot Isostatic Pressing) vil akkumulatorleve-randøren få fordelen med at det kan lages små serier, og man kan gi kunden valget mellom godstykkelse i henhold til PED eller annet regelverk etter ønske.

En blæreakkumulator består i prinsippet av fire deler:

- en stålbeholder - en normalt smidd stålbeholder,

- en innvendig gummiblære som skiller væske og gass fra hverandre, - en gassventil for å forlade akkumulatoren, fylle den med gass, og - en oljeventil som skal hindre blæren i å bli presset ut av akkumulatoren.

Den smidde trykkbeholderen til en høytrykks blæreakkumulator er sømløs og blir vanligvis fremstilt av høyholdfast krom og molybdenlegert stål, men finnes også i syrefast materiale i forskjellige trykklasser. Undervannsmarkedet etterspør akkumulatorer i syrefaste materialer.

Med kjent teknikk smis trykkbeholderen til ønsket form fra et smidd emnesrør. Endene varmes opp og formes til en avrundet form der det senere maskineres åpninger for plassering av ventiler til henholdsvis gasspåfylling og oljetilførsel.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste en av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe tilveie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående be-skrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Det er ønskelig å produsere syrefaste trykkbeholdere til blæreakkumulatorer med effektivt volum opp til 5 0 liter i trykklasse 15.000-20.000 psi til en konkurransedyktig pris. Dette ligger utenfor standard leveranseprogram for alle akkumu-latorleverandører i dag.

Målet er å fremstille et førsteklasses, sømløst kvali-tetsprodukt ved pulverstøping, såkalt HIP'ing ( eng. : Hot Isostatic Pressing). HIP'ing er en ny teknikk for fremstilling av trykkbeholdere til blæreakkumulatorer, og er et tek-nisk og økonomisk alternativ til kjent teknikk for fremstilling av store høytrykksakkumulatorer i syrefast utførelse. Det ferdige produktet vil få samme form som da gens smidde trykkbeholdere, men med veggtykkelse tilpasset økt trykklasse og trykkbeholderdirektiv som gjelder for det aktuelle markedet.

Foreliggende søknad vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av en syrefast, sømløs trykkbeholder, og fremgangs-måten er kjennetegnet ved de i patentkravene fremsatte karak-teristikker. Fig. 1 viser en gjennomskåret ferdig montert sylindrisk beholder med halvkuleformet topp og bunn, bestående av et innvendig skall 1 sammenholdt med avstandspinner 2 til nedre del av et utvendig skall 3 og et korresponderende øvre, utvendig skall 4 med en fylletut 5, der både det innvendige skall 1 og det utvendige skall 3, 4 utgjør former av tynnplatemateriale som i den videre fremstillings-prosess brukes til å fylle mellomrommet før varmeherding sammen med avstandspinnene 2,- slik at det etter fullført prosess fremkommer en sømløs beholder av kompakt og homogent materiale. Fig. 2A viser i 3D et innvendig skall 1 som er en tynnplate-form påmontert et antall avstandspinner 2 i samme materiale som det ferdige HIP'ede godset, Fig. 2B viser i 3D nedre del av det utvendige skall 3 med det innvendige skall 1 montert inn med avstandspinnene 2.

HIP-teknikken er en kjent produksjonsmetode for fremstilling av komponenter fra forskjellig pulvermateriale, som metall-og keramikkpulver. Emnene som her utgjøres av det innvendige skall 1, nedre del av det utvendige skall 3, avstandspinnene 2 og de halvkuleformede topper og bunner, fremstilles ved hjelp av respektive tynnplateformer.

Det innvendige skall 1 med avstandspinnene 2 som bestemmer veggtykkelse, føres ned i nedre del av det utvendige skall 3, hvoretter den halvkuleformete øvre del 4 av utvendig skall med fylletut 5 lukker volumet mellom det innvendige og utvendige skall, og som fylles med pulver gjennom fylletuten 5, og be-holderen plasseres i en HIP-prosessbeholder for vakuumering, forsegling, tilførsel av høytrykks inertgass som argon, under høy temperatur som 1000 °C, og prosesseres til et kompakt, homogent materiale med bedre egenskaper enn smidd stål.

Til slutt bearbeides emnet utvendig og innvendig til endelig utførelse ved maskinering av overflater samt åpninger for plassering av ventiler til gasspåfylling og oljetilførsel.

Det er mulig å benytte samme materiale for den utvendige og den innvendige formen som det HIP'ede godset, alternativt er det vanlig at former blir laget i et materiale som blir etset vekk i syrebad. Valg av metode blir bestemt ut fra produksjonsteknis-ke og økonomiske hensyn.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en sylindrisk, syrefast, sømløs trykkbeholder med halvkuleformet bunn og topp ved pulverstøping i en HIP-prosess { eng. : Hot Isostatic Pressing) ,karakterisert vedat det fremstilles tynnplateformer, som utgjør et innvendig skall (1), nedre del (3) av et utvendig skall, øvre del (4) av et utvendig skall med fylletut (5) , med korresponderende topper og bunner, at det fremstilles avstandspinner (2) som bestemmer veggtykkelse, og som i et nødvendig antall monteres ut fra det innvendige skall (1) , som føres ned i nedre del av det utvendige skall (3), hvoretter den øvre skalIdel (4) med fylletut (5) lukker volumet mellom det innvendige (1) og utvendige (3) skall, og som fylles med pulver gjennom fylletuten (5), og trykkbeholderen plasseres i en HIP-prosessbeholder for vakuumering, forsegling, tilførsel av høytrykks inertgass, som argon, under høy temperatur, som 1000 °C, for prosessering sammen med avstandspinnene (2) til et kompakt og homogent materiale .