NO331458B1 - Fremgangsmate og system for a forbinde ror ved smisveising - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte for sammenkopling av rør ved smisveising omfatter: anordning av rørender (12, 12A) som skal sammenkoples i en avstand opp til noen fa millimeter fra hverandre i et skjermet gasskammer, i hvilken en reduserende ikke-eksplosiv skyllefluidblanding (f.eks. N2 + H2) er injisert; oppvarming av hver rørende (12, 12A) inne i det nevnte rom ved hjelp av minst tre elektroder (2-5, 2A-5A) som blir presset i perifert atskilte intervaller mot veggene av hvert rør (1, I A) nær rørenden (1 2, 12A) slik at en høyfrekvent elektrisk strøm (7) blir sendt inn i en i det vesentlige perifer retning gjennom rørsegmentene mellom elektrodene (2-5, 2A5A); og bevegelse av den således oppvarmede rørende (12, 12A) mot hverandre og til en smisveising er utfonnet mellom i de oppvarmede rørender (12, 12A).

Description

1

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et system for sammenkopling av rør ved smisveising. Det er kjent fra US patent 4 669 650 å smisveise rørender i et reduserende miljø, hvor en skyllegass, for eksempel hydrogen som er mindre enn 100 ppm H2O og/eller 02blir skylt rundt den oppvarmede rørende for å motvirke korrosjon og å redusere avsky Iling av oksidert hud. En ulempe med bruk av hydrogen som skyllegass er at den vil reagere med oksygen i atmosfæren på en eksplosiv måte slik at den ikke kan bli brukt i hasardiøse områder så som på en offshore olje og/eller gassproduksjonsplattform eller på en olje og/eller gassbrønnborerigg. Denne kjente publikasjon nevner på side 2, linene 65-68 at i stedet for bruk av en reduserende gass kan inertgass bli brukt som skyllegass og beskrive at de rørformede ender kan bli oppvarmet ved hjelp av en induksjonsspole eller ved hjelp av en uspesifisert metode for høyfrekvensoppvarming.

Internasjonal patentsøknad WO 98/33619 beskriver en fremgangsmåte for å sammenføye oljefeltrør ved diffusjonsbonding, hvor rørendene blir oppvarmet ved en induksjonsspole inne i et hulrom fylt med en skjermgass. Europeisk patent 0396204 beskriver en fremgangsmåte for friksjonssveising av brønnrør, hvor en ring blir rotert med høy hastighet i en kavitet fylt med skjermgass og rørendene blir presset mot ringen, hvoretter ringen og rørendene smelter sammen.

US patent 5 721 413 beskriver en fremgangsmåte for oppvarming av nær atskilte deler av to rør med oppvarming av hver rørende med et par diametralt motsatte kontakter, og kontaktene av hvert par blir anordnet i en spesifisert krysset konfigurasjon i forhold til kontaktene av det andre par for å utjevne oppvarming av rørendene. 1 følge oppfinnelsen frembringes en f Fremgangsmåte for sammenkopling av rør ved smisveising som har de karakteristiske trekk angitt i krav 1, og ved et system for bruk i fremgangsmåten og som har de karakteristiske trekk angitt i krav 20.

Det er et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe en smisveisemetode som er i stand til å sammenføye rørender med minimum av oksidert metallinklusjoner også i hasardiøse områder, så som på en offshore olje og/eller gassproduksjonsplattform eller en olje og/eller gassbrønnborerigg, på en sikker og effektiv måte og slik at rørendene blir oppvarmet i en i hovedsak jevn måte slik at en høy kvalitets smisveising blir skapt selv om rørene har uregelmessig form.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter: anordning av rørendene som skal sammenføyes i en valgt avstand fra hverandre i et rom, som er i det vesentlige fylt med en skyllefluidsblanding; oppvarming av hver rørende innenfor det nevnte rom ved hjelp av høyfrekvent elektrisk oppvarming hvor det gjøres bruk av minst tre elektroder som er presset i perifert atskilte intervaller mot veggen av hvert rør nær rørendene slik at elektrodene overfører høyfrekvent elektrisk strøm inn i hovedsak perifer retning gjennom rørsegmentene mellom elektrodene; og bevegelse av rørendene mot hverandre til en smisveis blir utformet mellom de oppvarmede rørender.

I en foretrukket utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir rørendene oppvarmet med minst to par av elektroder og elektrodene av hvert par av elektroder blir presset ved i det vesentlige diametralt motsatte posisjoner mot rørveggen.

De nevnte forskjellige par diametralt motsatte elektroder ved hver rørende kan bli aktivert på en vekslende måte.

Rørene kan ha uregelmessig form og/eller kan utgjøre en flerborerørenhet og elektrodene kan være plassert i slike uregelmessige vinkelintervaller i forhold til lengdeaksen av rørene at rørendene blir oppvarmet på en i det vesentlige lik måte.

Under oppvarmingsfasen og til rørendene blir presset sammen for å danne en smisveising er det foretrukket å skille langs de oppvarmede rørender en skyllefluidblanding omfattende en blanding omfattende mindre enn 25 vol. % av et reduserende fluid, så som hydrogen eller karbonmonoksid, og mer enn 75 vol % av en i det vesentlige inertgass, så som nitrogen, karbondioksid og/eller en edelgass, så som argon. Skyllefluidblandingen omfatter fortrinnsvis mellom 2 og 15 vol. % av reduseringsfluid og mellom 85 og 98 vol. % av en i det vesentlige inertgass.

Oppfinnelsen angår også et smisveisingsystem som omfatter en griplengdeenhet for å anordne rørendene som skal sammenkoples med en valgt avstand fra hverandre i rommet, skyllingsfluid injisert mellom fylling av rommet med skylleblanding; en elektrodeenhet for oppvarming av hver rørende innenfor det nevnte rom ved hjelp av høyfrekvent elektrisk oppvarming, hvor elektrodeenheten omfatter minst tre eller fire elektroder som blir presset i perifert atskilte intervaller mot veggene av hvert rør nær rørendene slik at elektrodene sender i bruk en høyfrekvens elektrisk strøm i en i hovedsak perifer retning gjennom rørsegmentet mellom elektrodene; og en anordning for å indusere gripenheten for å presse de oppvarmede rørender mot hverandre til en smisveising som er utformet mellom de oppvarmede rørender.

Gripeenheten kan være utformet for å holde rørendene i en forutbestemt avstand under oppvarmingsfasen og omfatter en mekanisk stopper som er utformet til å avbryte den aksiale bevegelse av de oppvarmede rørender under smisveisingprosessen når de oppvarmede rørender har beveget seg langs en forutbestemt avstand mot og presset inn i hverandre.

Bruken av tre eller flere perifert atskilte elektroder i fremgangsmåten og systemet ifølge oppfinnelsen reduserer ulik oppvarming av rørendene som følge av overoppheting av rørveggen i den direkte nærhet av elektroden og redusert oppvarming av rørveggen halvveis mellom elektrodene.

Elektrodeenheten kan også være utformet til å gi de smisveisede rørendene en etteroppvarmingsbehandling hvor rørendene blir avkjølt i henhold til en forutbestemt temperaturreduksjon.

Enheten kan også være utstyrt med vann og/eller luftinjektorer for øke og/eller styre nedkjølingsraten av de smisveisede rørender.

Det kan passe at kvaliteten av smisveisingen utformet mellom de sammenkoplede rør blir inspisert ved hjelp av en elektromagnetisk akustisk transmisjonssveiseinspeksjons-teknikk, som er kjent som EMAT, hvor en elektromagnetisk spole blir plassert nær begge sider smisveiseskjøten og holdt i en forutbestemt avstand fra rørene under inspeksjonsprosessen. Fravær av fysisk kontakt mellom veggene av de varme rør og spolene av EMAT inspeksjonsverktøyet muliggjør sveisinspeksjon umiddelbart etter at smisveiseskjøten er utført. Det foregående trekk av fremgangsmåten og systemet ifølge oppfinnelsen kan bli kombinert på forskjellige måter og noen foretrukne utførelser av fremgangsmåten for systemet ifølge oppfinnelsen skal beskrives i mer detalj med henvisning til de medfølgende tegninger.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives i mer detalj og gjennom eksempler, med henvisning til tegningen, hvor figur 1 viser et tverrsnitt av en rørende som er oppvarmet med to par av diametralt motsatte elektroder; figur 2 viser et tredimensjonalt riss vist på figur 1 før den blir forbundet med et annet rør ved smisveisingmetoden ifølge oppfinnelsen, figur 3 viser et tverrsnitt av en flerborrørende som er oppvarmet ved to par diametralt motsatte elektroder; figur 4 viser et tredimensjonalt riss av flerborrøret vist på figur 3 før det blir forbundet med et annet flerborrør ved smisveisemetoden ifølge oppfinnelsen; og figurene 5-10 viser forskjellige flerborrørkonfigurasjoner i hvilke endene kan oppvarmes på en i det vesentlig jevn måte ved bruk av aggregater av tre eller flere elektroder ifølge oppfinnelsen.

Med henvisning til figur 1, hvor det er vist en ende på et stålrør 1 rundt hvilke to par diametralt motsatte elektrode 2, 3 og 4, 5 er anordnet.

Det første par av elektroder 2, 3 er presset mot den ytre overflate av røret 1 og senere en høyfrekvent strøm 6 gjennom veggen av røret som illustrert ved pilene 7. En enhet av ferrittstaver 8 tjener til å hjelpe med strømdensiteten i den umiddelbare nærhet av endene på rørene 1 av tilstøtende rør (ikke vist).

Figur 2 viser hvordan endene 12, 12A av to nærliggende rør 1 og IA hvor hver er oppvarmet med to sett av diametralt motsatte metoder 2, 3, 4, 5 og 2A, 3A, 4A og 5. Rørendene 12 og 12A er plassert i noen fa milimeters avstand fra hverandre under oppvarmingsfasen. En større avstand av strømdensitetpilene 7 og 7A midtveis mellom elektrodene 2, 3 og 2A, 3A illustrerer at strømdensiteten midtveis mellom disse elektrodene er lavere enn strømdensiteten nær de to elektrodene 2, 3 og 2A, 3A. Dette skaper variasjon i oppvarmingsraten av rørendene 12 og 12A og reduserer oppvarming i områdene midtveis mellom elektrodene 2, 3 og 2A, 3A. For å redusere uregelmessig oppvarmingsdata er elektrodene 2, 3 og 2A, 3A regelmessig løftet fra den ytre overflate av rørene 1, IA, hvoretter den andre elektroden 4, 4A og 5, 5A blir presset mot den ytre overflate av rørdelene 1, IA og aktivert til å sende en høyfrekvent strøm gjennom endene på rørene 1, IA. Ved sekvensiell aktivering av de to settene av diametralt motsatte elektroder ved hver rørende blir uregelmessigheten av oppvarming av rørendene redusert.

Alternativt kan elektrodene 2-5 og 2A-5A som er vist på figur 2 bli presset samtidig mot de atskilte rørendene 1 og IA hvis den vekslende strøm er kontrollert, for eksempel ved tyristorer, slik at under den første del av den nevnte syklus, vil de diametralt motsatte elektrodepar 2A og 3 sende en positiv elektrisk strøm som indikert ved + tegn på figur 2, mens den andre elektrode 2 og 3A sender en negativ elektrisk strøm som indikert ved - tegnet på figur 2. Under en annen del av den alternative syklusen, på den andre side, vil elektrodene 2A og 3 sende en negativ elektrisk strøm, mens de andre elektrodene 2 og 3A vil sende en positiv strøm inn i rørene 1 og IA, og dermed vanne opp rørendene 12 og 12A på en i hovedsaken lik måte.

Under den neste fase av oppvarmingssyklusen er elektrodene 2, 2A og 3, 3A inaktive og de andre elektrodene 4, 5, 4A og 5A er aktivert på liknende måte.

Temperaturen av oppvarmede rørendene 12, 12A blir overvåket av en infrarød temperatursensor og når de overvåkte temperaturer er passende til å lage en smisveising blir rørendene 12, 12A presset mot hverandre slik at en smisveising blir laget. Rørendene 12, 12A kan være profilert til å ha en mindre veggtykkelse enn andre deler av rørene 1, IA for å kompensere for deformasjonen av rørendene 12 og 12A som blir rødhete under smisveiseprosessen, slik at de smisveisede rørene 1, IA har jevn veggtykkelse og interne og ekstern diameter.

Under oppvarmingsfasen og mens endene på rørene 1, IA beveges mot hverandre er rørendene omgitt, både internt og eksternt, i et kammer 10 som er fylt med en ikke-eksplosiv skyllegassblanding som omfatter mer enn 75 vol.-% av nitrogen og mindre enn 25 vol.-% av hydrogen. En foretrukket ikke-eksplosiv skyllegassblanding for sammenkopling av karbonstålrør 1, IA omfatter omkring 5 vol.-% av hydrogen og omkring 95 vol.-% nitrogen. Skyllegasstrykket i delene av kammeret 10 utenfor rørene 1 og IA er høyere enn skyllegasstrykket i delene av kammeret 10 inne i det indre av rørene 1 og IA, slik at det gjennom oppvarmingsprosessen flyter skyllegass langs endene 12, 12A av rørene 1 og IA som illustrert ved pilene 11 til endene på rørene er smidd sammen.

Hydrogen i skyllegassen reagerer med oksygen i oksidert hud på endene 12, 12A av de rørene som skal sammenkoples 1, IA slik at den oksiderte hud er i det minste vesentlig eliminert og rene metalldeler er smidd sammen med minimum mengde korrodert metallinklusjoner.

Laboratorieeksperimenter viste at et god metallurgisk bånd mellom karbonstålrør er oppnådd ved den ovenfor beskrevne smisveisingmetode, hvor skyllefluidet inneholdt omkring 5 vol. % hydrogen og omkring 95 vol. % nitrogen. Eksperimentene bekreftet også en ikke-eksplosive natur av skyllegassammensetning.

Fortrinnsvis er rørendene klemt sammen i gjennom smiprosessen til en gripeenhet, som holder rørendene i en forutbestemt avstand på mellom 1 og 3 mm fra hverandre under oppvarmingsfasen og som omfatter en mekanisk stopper som avbryter den aksiale bevegelse av de oppvarmede rørender under smisveisingprosessen når de oppvarmede rørender har beveget seg langs en forutbestemt avstand mot hverandre og trykket inn i hverandre slik at en høy kvalitet smisveising blir skapt uten større deformasjon av den oppvarmede rørende.

Elektrodene 2-5 og 2A-5A kan også passende bli aktivert for å gi de smisveisede rørender en ettersveisingsvarmebehandling. Den elektriske kraft 6 levert til elektrodene under ettersveisingsvarmebehandlingen vil bli lavere enn under oppvarmingsfasen før sveiseoperasjonen, og kan bli styrt i forbindelse med temperaturen målt ved den infrarøde temperatursensor slik at temperaturen av den smisveisede rørende blir redusert i samsvar med et forutbestemt mønster.

Kvaliteten av smisveisingen kan bli inspisert øyeblikkelig etter at sveisingen er laget ved hjelp av en hybrid elektromagnetisk akustisk transmisjonsteknikk som er kjent som EMAT og beskrevet i US patenter nr. 5 652 389; 5 760 307; 5 777 229 og 6 155 117. EMAT teknikken gjør bruk av en induksjonsspole plassert på en side av sveiseskjøten, hvilken spole induserer magnetiske felter som generer elektromagnetiske krefter i overflaten av den sveisede skjøt. Disse kreftene produserer så en mekanisk forstyrrelse ved kopling til det atomiske gitter gjennom en spredningsprosess. I elektromagnetisk akustisk generering, finner omformingen sted inne i huddybden av materialet, det vil si metalloverflaten er dens egen transduser. Resepsjon finner sted på en resiprok måte. Når elastiske bølger slår mot overflaten av lederen i nærvær av et magnetisk felt, blir induserte strømmer generert i mottakerspolen, i likhet med operasjonen av en elektrisk generator. En fordel med EMAT sveiseinspeksjonsteknologi er at den induktive transmisjon og mottakningsspoler ikke trenger å kontakte det sveisede rør. Kvalitetsinspeksjonen kan således gjøres umiddelbart etter smisveisingen er laget, når de smisveisede rør ennå er for varme til å tillate fysisk kontakt med en inspeksjonssonde.

Fremgangsmåten og systemet ifølge oppfinnelsen er spesielt nyttige for sveising av oljefelt og/eller brønnrør ved eller nær en olje/gassproduksjonsrigg. Rørene kan være produksjonsrørstrenger av forskjellig kilometers lengde som er senket ned i brønnen etter at rørseksjonene har blitt sveiset sammen.

Alternativt, kan oljefeltrørene være oppvarmingsrør som blir satt inn i en varmebrann som sender varme inn i den omliggende petroleum og/eller oljebærende formasjon for å redusere viskositeten og/eller pyrolysere petroleum og/eller andre hydrokarboner på stedet. Slike oppvarmingsrør kan bestå av et par koaksiale rør, som danner en elektrisk krets gjennom hvilket en elektrisk strøm blir sendt for å produsere varme.

Det er foretrukket at slike oppvarmings eller produksjonsrørstrenger er sveiset sammen når de sveisede rør strekker seg i en i hovedsak horisontal posisjon på en rørenhetlinje ved jordoverflaten hvoretter rørene blir bøyd og satt inn i oppvarmings eller produksjonsbrønnen. En passende bøying og innsettingsteknikk er beskrevet i internasjonal patentsøknad WO 00/43630 og WO 00/43631, som er tatt inn her ved referanse. Fortrinnsvis er brønnrørene sveiset sammen i en horisontal sveiseenhet nær brønnhodet og så spolet i en stor sløyfe som danner en bue på minst 270 grader slik at de nære ender av rørstrengen strekker seg vertikalt inn i brønnholdet, mens de fjerne ender av rørstrengene strekker seg horisontalt gjennom sveiseenheten. Alternativt er de sveisede rørender sveiset sammen horisontalt og spolet i en stor sløyfe i en mindre avstand fra brønnhodet. Når hele rørstrengen er samlet og spolet i den nevnte store sløyfe, blir den samlede rørstreng transportert for eksempel på en skinnebane til brønnhodet og så satt inn i brønnhodet som beskrevet i internasjonal patentsøknad WO 00/43631. Sistnevnte rørendeteknikk tillater samling av rørstrengene i en sentral sveiseenhet som er plassert ved et sentralt punkt ovenfor oljefeltet hvor flere rørstrenger kan bli samlet og lagret til de blir transportert til brønnhodet og så raskt satt inn i brønnen eller brønnene slik at avbrudd av brønnens produksjon og/eller oppvarmingsoperasjoner blir minimal.

Figur 3 viser en ende av en stålflerhullsrør 21 rundt hvilke to par av diametralt motsatte elektroder 22, 23 og 24, 25 er anordnet. Røret 1 omfatter en longitudinal og diagonal skillevegg 29 som skaper to halvsylindriske strømningskanaler 30 og 31 i det indre av røret 21.

Det første par elektroder 22, 23 blir presset mot den ytre overflate av røret 21 og sender en høyfrekvent strøm 26 gjennom veggen av røret 1 hvor separasjonsveggen 29 som illustrert ved pilene 27, 27A. En enhet av ferrittstenger 28 tjener til å forbedre strømdensisteten i den umiddelbare nærhet av endene på røret 21 og det nærliggende rør (ikke vist). Når det første diagonale sett av elektroder 22, 23 blir aktivert vil en majoritet av høyfrekvensstrømmene passere gjennom den diagonale separasjonsvegg 28 og dermed fortrinnsvis varme opp enden på separasjonsveggen 28, mens når senere det andre sett av diagonale elektroder 24, 25 blir aktivert vil den største delen av den høyfrekvente elektriske strøm passere gjennom veggen av røret 21. Kraften levert til elektrodesettet 22, 23 og 24, 25 og varigheten av perioden under hvilke elektrodesettene blir vekselvis aktivert blir styrt slik at endene på veggene av røret 21 av separasjonsveggen 29 blir jevnt oppvarmet til en forutbestemt temperatur.

Figur 4 visen hvordan endene 32, 32A på to nærliggende flerborrør 21 og 21A er oppvarmet ved to sett av diametralt motsatte elektroder 22, 23, 24, 25 og 22A, 23A, 24A og 25A. Rørendene 32 og 32A er plassert med opptil noen få millimeters avstand fra hverandre under oppvarmingsfasen for å skape en kapasitanseffekt mellom rørendene 32 og 32A, hvilket stimulerer den elektriske strøm til å flyte med rørendene 32 og 32A. En større avstand av strømdensitetpilene 27 og 27A midtveis mellom elektrodene 22, 23 og 22A, 23A illustrerer at strømdensiteten midtveis av disse elektrodene er lavere enn strømdensiteten nær elektrodene 22, 23 og 22A, 23A. Dette skaper variasjon i oppvarmingsraten av rørendene 32 og 32A redusert oppvarming i området midtveis mellom elektrodene 22, 23, og 22A, 23A. Ved å redusere den uregelmessige oppvarmingsrate kan elektrodene 22, 23 og 22A, 23A blir regelmessig løftet fra den ytre overflate av rørene 21, 21A hvoretter de andre elektrodene 24, 24A og 25, 25A blir presset mot den ytre overflate av rørene 21, 21A og aktivert til å sende en høyfrekvensstrøm gjennom endene av rørene 21, 2IA. Ved sekvensiell aktivering av de to settene av diametralt motsatte elektroder ved hver rørende blir uregelmessigheten av oppvarmingen av rørendene redusert.

Alle elektrodene 22-25 og 22A-25A som er vist på figur 4 kan være presset samtidig mot de atskilte rørender 21 og 21A hvis vekselstrømmen blir kontrollert ved tyristorer slik at det under den første del av den nevnte syklus vil elektrodene 22 og 23 sende en positiv elektrisk strøm som indikert ved + tegnet på figur 4, mens de andre elektrodene 22, 23, 24A og 25A sender en negativ vekselstrøm som indikert ved - tegnet på figur 4. Under en annen del av vekselstrømssyklusen, vil på den annen side elektrodene 22A og 23 sende en negativ elektrisk strøm, mens de andre elektrodene 22 og 23A vil sende en positiv strøm inn i rørene 21 og 2IA, og dermed varme opp rørendene 32 og 32A og endene av de diagonale separasjonsvegger 29, 29A på en i det vesentlig jevn måte.

Temperaturen av de oppvarmede rørendene 32, 32A og diagonale separasjonsvegger 29 og 29A kan overvåkes av pyriometrisk infrarød temperatursensor og når overvåkte temperatur er egnet til å lage en smisveising av rørendene 32, 32A og motsatte ender av diagonale separasjonsvegger 29 og 29A blir presset inn i hverandre slik at en smisveising blir laget. Rørendene 32, 32A kan være profilert og ha en mindre veggtykkelse enn de andre delene av rørene 21, 21A for å kompensere for deformasjonen av rørendene 32 og 32A som er rødhete under smisveisingsprosessen, slik at de smisveisende rør 21, 21A har en jevn veggtykkelse og intern og ekstern diameter.

Under oppvarmingsfasen og mens endene på rørene 21, 21A beveges mot hverandre er rørendene omgitt, både internt og eksternt, i et kammer 33 som er fylt med en ikke-eksplosiv skyllingsgassblanding som omfatter mer enn 75 vol. % av nitrogen og mindre enn 25 vol. % av hydrogen. En foretrukket ikke-eksplosiv skyllegassblanding for sammenkopling av karbonstålrør 21, 21A omfatter omkring 5 vol. % av hydrogen og omkring 95 vol. % av nitrogen. Skyllegasstrykket i delen av kammeret 33 utenfor rørene 21 og 21A er høyere enn skyllegasstrykket i delen av kammeret 10 inne i det indre av rørene 21 og 2 IA, slik at gjennom oppvarmingsprosessen flyter skyllegassen langs endene av rørene 21, 21A som illustrert ved pilene 34 til endene av rørendene 32A og 32 er smidd sammen.

Hydrogen i skyllegassen reagerer med oksygen i oksidert hud på endene 32, 32A av rørene 21, 21A som skal sammenkoples, slik at den oksiderte hud er i det minste i hovedsak eliminert og rene metalldeler blir smidd sammen med minimum mengde av korrodert metall inkludert.

Rørendene er fortrinnsvis klemt gjennom smisveisingsprosessen til en gripende enhet, som holder rørendene i en forutbestemt avstand på mellom 1 og 3 millimeter fra hverandre under oppvarmingsfasen og som omfatter en mekanisk stopper som avbryter den aksiale bevegelse av den oppvarmede rørende under smisveisingsprosessen når de oppvarmede rørendene har beveget seg langs en forutbestemt avstand mot hverandre og trykt inn i hverandre slik at en høy kvalitet smisveising blir skapt uten større deformasjon av de oppvarmede rørender.

Elektrodene 22-25 og 22A-25A kan passende bli aktivert for å gi de smisveisede ender en ettersveisingsvarmebehandling. Den elektriske kraft 26 levert til elektrodene under ettersveisings- og varmebehandlingen vil bli lavere enn under oppvarmingsfasen før smisveisingsoperasjonen, og kan bli styrt i forbindelse med temperaturen målt med infrarød temperatursensor slik at temperaturen av den smisveisede rørende blir redusert i henhold til et forutbestemt mønter. Figurene 5-10 viser forskjellige flerboreledningskonfigurasjoner som kan oppvarmes på en i hovedsak jevn måte ved forskjellige konfigurasjoner av perifert fordelt elekttodeenheter. Figur 5 viser en ende på et sylindrisk rør 50 av hvilket det indre er delt i fire strømkanaler ved to diagonale separasjonsvegger 51 som krysser hverandre ortogonalt. Et sett av åtte elektroder er anordnet i 45 % intervaller rundt den ytre overflate av røret 50, hvilket sett omfatter fire primære elektroder 52 vist som firkanter og fire sekundære elektroder 53 vist som sirkler. De primære elektroder 52 og sekundære elektroder 53 blir aktivert på en vekslende måte og når de primære elektroder er aktivert passerer disse primære elektroder 52 en høyfrekvent elektrisk strøm primært inn i endene av de diagonale separasjonsvegger 51, mens når den sekundære elektrode 53 senere blir aktivert sender disse sekundære elektrodene 53 en høyfrekvent elektrisk strøm inn i veggene av røret 50. De primære og sekundære elektroder 52 og 53 blir sekvensielt aktivert til endene av røret 50 og separasjonsveggen 51 har nådd en forutbestemt temperatur, hvoretter de oppvarmede ender av røret 50 og separasjonsveggen 51 blir trykt mot de nærliggende ender av et annet rør (ikke vist) som også er utstyrt med to diagonale separasjonsvegger (ikke vist) på en måte i hovedsak lik den som beskrevet med henvisning til figur 4. Figur 6 viser en flerborerørenhet, som omfatter en stor diameter stålrør 61 som er sveiset til en mindre diameter stålrør 62. Et sett av fire elektroder 64 er presset ved valgte vinkelintervaller mot ytre overflater av rørene 61 og 62 slik at endene på rørene 61 og 62 blir oppvarmet på en i det vesentlige jevn måte ved høyfrekvent elektrisk strøm injisert inn i rørendene ved elektrodene 64. En jevn oppvarming av rørendene kan bli videre fremmet ved variasjon av elektrisk kraft og spenning levert til forskjellige elektroder 64 og/eller ved syklisk aktivering av forskjellige par av elektroder 64. Figur 7 viser en flerborrørenhet, som omfatter en stor diameter stålrør 71 i hvilket en liten diameter stålrør 72 er sveiset. Et sett på fire elektroder 74 er presset ved valgte vinkelintervaller mot overflatene av rørene 71 og 72. De kontinuerlig vekslende polariteter av elektrodene 74 er slik at en i det vesentlige jevn høyfrekvent elektrisk strøm passerer gjennom endene av rørsegmentene mellom elektrodene 74, og dermed oppvarmer endene av begge rørene 71 og 72 på en i det vesentlige jevn måte. En av elektrodene 74 er anordnet i det indre av røret 74 med stor diameter ved hjelp av en spindel som kan settes inn i stordiameterrøret 71 under smisveiseprosessen og som blir hentet ut fra rørets indre etter sveiseoperasjonen. Figur 8 viser en flerborrørenhet som omfatter et stordiameter stålrør 81 i hvilket to mindre diameterrør 82 og 83 er sveiset. Rørendene er oppvarmet ved sett av seks elektroder 84 som har forskjellige polariteter og dermed injiserer en høyfrekvent elektrisk strøm inn i rørsegmentene mellom nærliggende elektroder. Elektrodene 84 kan være aktivert syklisk og kontrollert ved tyristorer for å varme opp endene av de større og mindre diameterrør 81, 82 og 83 på en i det vesentlige jevn måte. Figur 9 viser en flerborrørenhet som omfatter et stordiameter stålrør 91 og to par av mindre diameter kontrollrør 92 som er anordnet i veggen av det store diameterrør 91 ved diametralt motsatte posisjoner. Et sett av seks elektroder 94 er presset ved valgte vinkelintervaller mot den ytre overflate av stordiameterrør 91 slik at endene av røret 91 og et nærliggende liggende rør (ikke vist) blir oppvarmet på en i det vesentlige jevn måte, hvoretter de oppvarmede rørendene blir presset sammen og en smisveising blir utformet. Figur 10 viser en flerborrørenhet som omfatter en bunt på tre stålrør 101, 102 og 103 som er sveiset sammen. Endene på rørene 101, 102 og 103 er oppvarmet på en i hovedsak jevn måte ved enhet på tre elektroder 104 som er syklisk aktivert som en roterende trefaset enhet. Opsjonalt kan et sett av tre andre elektroder 105 anordnes nær det stedet hvor stålrørene 101, 102 og 103 er sveiset sammen for å varme opp rørsegmentene plassert i det sentrale området av bunten. Elektrodeenheten 104 og 105 kan bli aktivert på en vekslende måte og styrt slik at rørendene blir oppvarmet på en i hovedsak jevn måte.

Man vil forstå at + og - tegnene vist i de illustrerte elektriske enheter er bare illustrerende, og at polariteten av de forskjellige elektroder blir vekslet kontinuerlig i en tinusform når en høyfrekvent elektrisk strøm blir ført via elektrodene inn i de tilstøtende segmenter av veggene av de rørene av hvilke endene skal smisveises sammen.

Claims (21)

1. Fremgangsmåte for sammenkopling av rør ved smisveising, hvor fremgangsmåten omfatter; anordning av rørendene som skal sammenkoples ved en valgt avstand fra hverandre i et rom som er i det vesentlige fylt med en skyllefluidblanding; oppvarming av hver rørende inne i det nevnte rom ved hjelp av høyfrekvent elektrisk oppvarming; og bevegelse av rørendene mot hverandre til en smisveising blir utformet mellom de oppvarmede rørender;karakterisert vedat det er gjort bruk av minst tre elektroder som blir presset ved perifert atskilte intervaller mot veggene av hver dør nær rørenden slik at elektrodene overfører en høyfrekvent elektrisk strøm i en i det vesentlig perifer retning gjennom rørsegmentene mellom de elektriske kontakter.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat rørendene blir oppvarmet med minst to par av elektroder og elektrodene i hvert par av elektroder blir presset i hovedsakelig diametralt motsatte posisjoner mot rørveggen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat forskjellige par av diametralt motsatte elektroder ved hver rørende blir aktivert på en vekslende måte.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat to par av diametralt motsatte elektroder blir presset ved vinkelintervaller av vesentlig 90 grader mot rørveggen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat tre par av diametralt motsatte elektroder blir presset ved vinkelintervaller av det i alt vesentlige 60 grader mot rørveggen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat hver rørende har en i hovedsak sylindrisk form og tre elektroder presset mot veggen av hvert rør nær den rørformede ende ved vinkelintervaller på i hovedsak 120 grader i forhold til en sentral akse av røret, og hvor elektrodene som er presset mot veggen av nærliggende rør danner par av nærliggende elektroder som er anordnet i nærhet av hverandre og i hovedsak i samme aksiale plan og parene av nærliggende elektroder blir aktivert slik at disse elektrodene har i det vesentlige motsatte polariteter.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat rørveggene har en uregelmessig form og at elektrodene er plassert i valgte vinkelintervaller i forhold til lengdeaksen av røret slik at rørendene blir oppvarmet på en i hovedsak lik måte.

8. Fremgangsmåte ifølge 7,karakterisert vedat rørene er flerborrør.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat flerborrørene hvert omfatter et omliggende rør og en eller flere delvegger som deler det indre av de omliggende rør i minst to halvsylindriske segmenter.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat de omliggende rør omfatter en delevegg som er festet på en elektrisk ledende måte til en indre vegg av de omliggende rør ved hovedsakelig diametralt motsatte posisjoner i forhold til en sentral akse av det overliggende rør.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat flerborrørene omfatter et omliggende rør og et eller flere mindre diameterrør er anordnet i det indre av disse anliggende rørene og veggene av de omliggende og små diameterrørene er i elektrisk kontakt med hverandre.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat flerborrørene er utformet ved rørbunter og veggene av de nærliggende rør er i elektrisk kontakt med hverandre.

13. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av de foregående krav,karakterisert vedat fyllefluidblandingen omfatter en blanding omfattende mindre enn 25 vol. % av reduserende fluid og mer enn 75 vol. % av en i hovedsak inert gass.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13,karakterisert vedat skyllefMdblandingen er en blanding av reduserende fluid som omfatter hydrogen og/eller karbonmonoksid og/eller en flytende reduseringsagens og en i hovedsak inert gass som omfatter nitrogen og/eller karbondioksid og/eller en edelgass som argon.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 13 eller 14,karakterisert vedat skyllefluidblandingen omfatter mellom 2 og 15 vol. % av reduserende fluid og mellom 85 og 98 vol. % av en i hovedsak inert gass.

16. Fremgangsmåte ifølge kravene 13, 14 eller 15,karakterisert vedat en væske eller fast reduseringsagens er malt eller sprayet på rørendene og en inert gass er injisert i det nevnte rom, hvoretter reduseringsagensen blir i det minste delvis fordampet når rørendene blir oppvarmet og den fordampede reduseringsagens blir blandet med den injiserte inert gass ved å danne på stedet en skyllegassblanding omfattende mindre enn 25 vol. % av fordampet reduseringsagens og mer enn 75 vol. % av en i hovedsak inert gass.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16,karakterisert vedat en flytende eller faste reduseringsagens omfatter en rengjøringsvæske, så som hydroklorsyre, og en reduseringsagens, så som hydrogenperoksid, boraks pulver og/eller en alkalin eller berylliumhydrid.

18. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-17,karakterisert vedat rørene er oljefelt eller brønnrør.

19. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-18,karakterisert vedat kvaliteten av smisveising utformet mellom de sammenkoplede rør blir inspisert ved hjelp av en elektromagnetisk akustisk inspeksjonsteknikk, som er kjent som EMAT, og hvor induksjonsspoler er plassert ved begge ender smisveisingen, hvilket spoler blir holdt i en bestemt avstand fra rørene under inspeksjonsprosessen.

20. System for bruk i fremgangsmåten ifølge krav 1, hvor systemet omfatter en gripeenhet for å anordne rørendene som skal sammenkoples i en valgt avstand fra hverandre i rommet, en skyllefluid reduksjonsanordning for å fylle det nevnte rom med skyllefluidblanding; en elektrodeenhet for å varme hver rørende inne i det nevnte rom ved hjelp av høyfrekvent elektrisk oppvarming; og en anordning for å indusere gripeenheten til å presse de oppvarmede rørender mot hverandre til en smisveising blir utformet mellom de oppvarmede rørender,karakterisert vedat elektrodeenheten omfatter i det minste tre elektroder som er presset i perifert atskilte intervaller mot veggene av hvert rør nær rørenden slik at elektrodene under bruk sender en høyfrekvent elektrisk strøm i hovedsak perifer retning gjennom rørsegmentene mellom elektrodene.

21. System ifølge krav 20,karakterisert vedat gripeenheten er utformet til å holde rørendene i en forutbestemt avstand under oppvarmingsfasen og omfatter en mekanisk stopper som er utformet til å avbryte den aksiale bevegelse av de oppvarmede rørender under sveiseprosessen når de oppvarmede rørender har beveget seg langs en forutbestemt avstand mot hverandre og er presset inn i hverandre.