NO345496B1

NO345496B1 - Fleksibelt, ikke-bundet rør samt fremgnangsmåte ved fremstilling av et slikt rør

Info

Publication number: NO345496B1
Application number: NO20061687A
Authority: NO
Inventors: Poul Erik Braad
Original assignee: Nat Oilwell Varco Denmark Is
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2021-03-08
Also published as: BRPI0414477B1; US7976920B2; BRPI0414477A; WO2005028198A1; EP1663637A1; CA2537302A1; CA2537302C; NO20061687L; US8163364B2; EP1663637B2; AU2004274073B2; US20070036925A1; AU2004274073A1; ATE406256T1; US20110232798A1; DE602004016182D1; EP1663637B1

Description

FLEKSIBELT, IKKE-BUNDET RØR SAMT FREMGANGSMÅTE VED FREMSTILLING AV ET SLIKT RØR.

Foreliggende oppfinnelse vedrører et fleksibelt, ikke-bundet rør og en fremgangsmåte ved fremstilling av dette. Det fleksible, ikke-bundede røret er spesielt anvendelig i aggressive miljøer på grunn av sin evne til å motstå diffusjon av gasser fra et fluid i røret.

Fleksible, ikke-bundede rør er som sådan kjent innen området. Slike rør innbefatter en indre foring som danner en barriere mot utstrømming av fluidet som blir ført gjennom røret, og et eller flere armeringslag på utsiden av den indre foringen (ytre armeringslag). Det fleksible røret kan innbefatte ytterligere lag så som et eller flere indre armeringslag for å forhindre sammenbrudd av den indre foringen. Et slikt indre armeringslag blir normalt referert til som et skrog. En ytre hylse kan være tilveiebragt i den hensikt å danne en barriere mot inntrengning av fluider fra røromgivelsene til armeringslagene.

Typiske ikke-bundede fleksible rør er for eksempel beskrevet i WO0161232A1, US 6123144 og US 6085799.

Fra WO8607432 er det kjent et stivt eller fleksibelt rør som er spesielt anpasset for transport av fluider. Røret består av minst en indre, fleksibel hylse av et termoplastisk, elastisk eller gummimateriale og en ytre hylse bestående av et metall-lag.

Begrepet ”ikke-bundet” betyr i denne beskrivelsen av minst to av lagene innbefattende armeringslagene og polymerlagene ikke er bundet til hverandre. I praksis vil røret innbefatte minst to armeringslag, som ikke er bundet til hverandre direkte eller indirekte via andre lag langs røret. Røret blir derved bøyelig og tilstrekkelig fleksibelt til å kunne rulles opp for transport.

Den ovenfor nevnte typen av fleksible rør blir bl.a. brukt for offshore så vel som landbaserte applikasjoner for transport av fluider og gasser.

Fleksible rør kan for eksempel brukes for transport av fluider hvor det er tilstede et meget høyt eller varierende vanntrykk langs lengdeaksen til røret, så som stigerør som strekker seg fra havbunnen opp til en installasjon på eller nær havoverflaten, rør for transport av væske og gasser mellom installasjoner, rør som er anbragt på store dybder på havbunnen, eller mellom installasjoner nær havoverflaten.

I tradisjonelle fleksible rør, er et eller flere ytre armeringslag vanligvis i form av spiralviklede ståltråder for eksempel formet som profiler, hvor de individuelle lagene kan være viklet med forskjellige viklingsvinkler i forhold til røraksen.

Ved bruk av slike tidligere kjente rør for transport av aggressive gasser, råoljer og lignende fluider, har det funnet at uønskede og ofte korrosive gasser og væsker diffunderer gjennom den indre foringen og inn i de ytre armeringslagene.

Ved de tidligere kjente rørene, har dette problemet blir løst på en rekke forskjellige måter. I EP 1119684 er det beskrevet en løsning hvor rommet mellom en indre foring og en ytre hylse kan spyles for å fjerne uønskede gasser og væsker som har diffundert gjennom den indre foringen og inn i mellomrommet. Denne løsningen er imidlertid ikke hensiktsmessig i alle situasjoner.

En annen tilnærming for å forhindre den aggressive og destruktive korrosjonen av armeringstrådene er å tilveiebringe armeringstråder av et ikkekorrosivt materiale. En slik løsning har blitt beskrevet i WO 02095281, hvor armeringstrådene er fremstilt av et komposittmateriale. Slike tråder er imidlertid relativt kostbare.

I WO 0231394 er det foreslått å tillate at omgivende sjøvann kan komme i kontakt med de ytre armeringslagene hvorved gasser og væsker som har diffundert gjennom den ytre foringen blir spylt bort fra armeringene. Siden sjøvannet er korrosivt i seg selv, krever denne løsningen enten at armeringstrådene er av et ikke-korrosivt materiale, eller at røret blir brukt i mindre korrosive ytre miljøer.

US 6006788 beskriver et fleksibelt rør med et indre gasstett bølgeformet metallrør. Dette røret er imidlertid relativt stivt siden det inder gasstette bølgeformede metallrøret må ha en viss tykkelse for å være tilstrekkelig stabilt. Videre må det indre gasstette metallrøret være bestandig overfor mediet som skal transporteres i røret, noe som i praksis betyr at rør av denne typen har et meget begrenset anvendelsesområde.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et fleksibelt, ikkebundet rør som er anvendelig for transport av gasser og råoljer og andre aggressive fluider, hvilket rør er forbedret sammenlignet med respektive tidligere kjente rør. Spesielt er det en hensikt å tilveiebringe et fleksibelt, ikkebundet rør som ikke er beheftet med ulempene forbundet med de beskrevne tidligere kjente rørene.

Oppfinnelsen har også som mål å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av slike fleksible, ikke-bundede rør.

Disse hensiktene har blitt oppnådd ved oppfinnelsen med et fleksibelt, ikke-bundet rør, som innbefatter minst et polymerlag med en tykkelse på 4 mm eller mer og et filmlag med en tykkelse på 1 mm eller mindre, hvilket polymerlag er minst 10 ganger så tykt som filmen, hvilket filmlag tilveiebringer en fluidpermeeringsbarriere mot en eller flere av fluidene metan, hydrogensulfider, karbondioksid og vann, som er høyere enn fluidpermeeringsbarrieren tilveiebragt av polymerlaget bestemt ved 50 °C og en trykkdifferanse på 50 bar, og polymerlaget er bundet til filmlaget med grenseflatebinding mellom polymerlaget og filmlaget som er tilstrekkelig sterk til å forhindre dannelse av gasslommer mellom lagene når de utsettes for et økt karbondioksidtrykk på filmsiden av røret, idet det økte karbondioksidtrykket er 1 bar.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene.

Det fleksible røret i henhold til oppfinnelsen kan derved anvendes for transport av korrosive gasser, råoljer og andre korrosive fluider, med mindre tendens for korrosjon av armeringstrådene enn de tidligere kjente løsningene beskrevet over.

Samtidig er konstruksjonen meget enkel og lett å produsere, og videre går ikke de oppnådde korrosjonsbestandighetsegenskapene på bekostning av fleksibilitetsegenskapene til det fleksible røret.

Det fleksible røret i henhold til oppfinnelsen har en økt korrosjonsstabilitet på grunn av det faktum at diffusjonen av aggressive fluider inn i armeringstrådene blir redusert eller til og med eliminert mens det fleksible røret forblir tilstrekkelig fleksibelt til å kunne transporteres i kveiler.

Oppfinnelsen er definert i de medfølgende patentkrav. Det fleksible røret i henhold til oppfinnelsen innbefatter derved minst et polymerlag og et filmlag, hvilket polymerlag er bundet til nevnte filmlag.

Filmlaget er tynnere enn nevnte polymerlag, og filmlaget tilveiebringer videre en høyere diffusjonsbarriere mot de angjeldende fluider, det vil si gassene eller væskene som transporteres i røret.

Polymerlaget kan i prinsippet være enhver type polymerlag.

I en utførelsesform er det ønskelig at polymerlaget er i stand til å motstå de høye temperaturene til fluidet som transporteres, for eksempel i størrelsesorden 130 °C til 150 °C, eller til og med i størrelsesorden 130 °C til 180 °C, og som er lett å bearbeide industrielt, spesielt ved ekstrudering.

Polymermaterialene som har disse egenskapene innbefatter spesielt visse halvkrystallinske polymerer. Videre er det ønskelig at polymerlaget bør være bestandig mot virkelig råolje med liten eller ingen blæredannelse eller svelling.

Eksempler på anvendelige polymerer for polymerlagene innbefatter følgende:

polyolefiner, så som polyetylen og polypropylen;

polyamid, så som polyamid-imid, polyamid-11 (PA-11) og polyamid 12 (PA-12);

polyimid (PI);

polyuretaner;

polyureaer;

polyestere;

polyacetaler;

polyetere, så som polyeter sulfon (PES);

polyoksider;

polysulfider, så som polyfenylen sulfid (PPS);

polysulfoner, så som polyarylsulfon (PAS);

polyakrylater;

polyetylen tereftalat (PET);

polyeter-eter-ketoner (PEEK);

polyvinyler;

polyakrylnitriler;

polyeterketonketon (PEKK); og kopolymerer av de foregående; fluorholdige polymerer så som polyvinyliden difluorid (PVDF), homopolymerer og kopolymerer av vinyliden fluorid (”VF2 ”); homopolymerer og kopolymerer av trifluoretylen (”VF3 ”), kopolymerer og terpolymerer innbefattende to eller flere forskjellige medlemmer valgt fra gruppen bestående av VF2, VFR3, klortrifluoretylen, tetrafluoretylen, heksafluoretylen, heksafluorpropen og heksafluormetylen.

Det fleksible røret i henhold til oppfinnelsen kan derved fortrinnsvis innbefatte minst 50 masse-%, så som minst 70 masse-%, så som minst 85 masse-% av en eller flere polymerer valgt fra gruppen bestående av de angitte polymerene.

I en utførelsesform innbefatter polymerlaget en eller flere av polyamid, poly(vinyliden fluorid) (PVDF).

I en utførelsesform innbefatter polymerlaget minst 50 masse-%, så som minst 85 masse-% kryssbundet polyetylen (XLPE). I en utførelsesform består polymerlaget i det vesentligste av kryssbundet polyetylen (XLPE) og et eller flere uorganiske fyllmidler.

Polymerlaget kan fortrinnsvis være som i den uavgjorte søknaden PCT/DK03/00191, som er kryssbundet ved hjelp av IR-bestråling.

Filmlaget kan i prinsippet være en film av enhver type materiale som har en tykkelse på mindre enn 1 mm, og som er fleksibelt.

Anvendelige filmlag innbefatter materialer fra gruppen bestående av polymer, metall, metallholdige blandinger og kombinasjoner derav.

Anvendelige polymermaterialer for filmen innbefatter blant annet polymerfilm bestående av en eller flere av polymermaterialet valgt fra gruppen bestående av polyolefiner, så som polyetylen og polypropylen;

polyamid, så som polyamid-imid, polyamid-11 (PA-11), polyamid-12 (PA-12) og polyamid-6 (PA-6);

polyimid (PI);

polyuretaner;

polyureaer;

polyestere;

polyacetaler;

polyetere, så som polyeter sulfon (PES);

polyoksider;

polysulfider, så som polyfenylen sulfid (PPS);

polysulfoner, så som polyarylsulfon (PAS);

polyakrylater;

polyetylen tereftalat (PET);

polyeter-eter-ketoner (PEEK);

polyvinyler;

polyakrylnitriler;

polyeterketonketon (PEKK); og lymerer av de foregående;

fluorholdige polymerer så som polyvinyliden difluorid (PVDF), homopolymerer og kopolymerer av vinyliden fluorid (”VF2 ”), homopolymerer og kopolymerer av trifluoretylen (”VF3 ”), kopolymerer og terpolymerer innbefattende to eller flere forskjellige medlemmer valgt fra gruppen bestående av VF2, VF3, klortrifluoretylen, tetrafluoretylen, heksafluorpropen og heksafluoretylen.

I en utførelsesform er filmlaget fremstilt av metall, for eksempel i form av en metallfilm så som en film bestående av aluminium, rustfritt stål og/eller dupleks.

I en utførelsesform er filmlaget et lagdelt materiale. Den lagdelte filmen kan for eksempel bestå av et metallag og et grunningslag, hvor grunningen fortrinnsvis kan være et lag innbefattende av C-atomer. Dette aspektet vil bli beskrevet nærmere under.

I en utførelsesform innbefatter den lagdelte filmen minst et metallag, så som to, så som tre metallag. Filmlaget kan eventuelt innbefatte et eller flere polymerlag.

I en utførelsesform kan filmlaget innbefatte metallholdige blandinger, så som metalloksider og metallhalogenider. Når det brukes et slikt materiale bør filmlaget fortrinnsvis være et lagdelt materiale slik at metalloksidene og metallhalogenidene er beskyttet mot kontakt med korrosive fluider.

Filmlaget kan i en utførelsesform være en blanding av polymer med karbon og/eller metall og/eller metallholdige partikler.

I den hensikt å minimalisere risikoen for dannelse av gasslommer i grenseflateområdet til de kombinerte polymerlaget og filmlaget, er disse lagene bundet til hverandre. Bindingen kan i prinsippet være tilveiebragt med enhver innretning forutsatt at den er tilstrekkelig sterk til å unngå dannelse av grenseflate-gasslommer, som definert i krav 1.

I en utførelsesform er polymerlaget bundet til filmlaget via en eller flere bindinger fra gruppen fysiske bindinger og kjemiske bindinger, så som ionebindinger og kovalente bindinger.

I en utførelsesform er det ønskelig at bindingen mellom polymerlaget og filmlaget er sterkere enn de indre bindingene i en av polymerlaget og filmlaget.

Denne egenskapen kan måles ved en rivetest ved å rive filmen og polymerlaget fra hverandre, for eksempel ved å bruke ASTM D3330.

Ved utøvelse av rivetesten er det i henhold til en utførelsesform ønskelig at bindingen mellom polymerlaget og filmlaget er så sterk at den kombinerte filmen/tapen ikke bare adskilles langs sine grensesjikt, men at materialet i minst et av lagene blir revet opp, eller med andre ord at minst et av lagene har en kohesjonsfeil under lastpåføringen under rivetesten.

I en utførelsesform har den kombinerte filmen/tapen en rivestyrke ved bruk av ASTM D3330 på minst 300 N/m, så som minst 500 N/m, så som minst 700 N/m.

I en utførelsesform hvor filmlaget selv er et lagdelt materiale, for eksempel av to, tre eller fire individuelle polymer-, metall- eller andre lag, er alle grenseflatebindingene innbefattende bindinger mellom lagene til filmen og bindingene mellom polymerlaget og filmlaget, sterkere enn de indre bindingene i et av polymerlaget og filmlaget. De individuelle lagene kan for eksempel være limt eller presset sammen, eller bindingen kan være erholdt ved å utsette polymerlaget for varme til myknings- eller til og med smeltepunktet. Som et annet alternativ kan de individuelle lagene være sprøytet eller kostet for eksempel i form av en løsning eller dispersjon i et løsningsmiddel, hvilket løsningsmiddel deretter tillates å fordampe.

I en utførelsesform er grenseflatebindingen(e) mellom et eller flere av lagene sterkere enn den indre bindingen til polymerlaget.

Grenseflatebindingen mellom polymerlaget og filmlaget er tilstrekkelig sterk til å forhindre dannelse av gasslommer mellom lagene når de utsettes for et økt karbondioksidtrykk på filmsiden av røret, hvor det økte partialtrykket av karbondioksid for eksempel er 1 bar, 5 bar, 10 bar eller til og med 50 bar.

Bindingen mellom polymerlaget og filmlaget kan for eksempel være tilstrekkelig sterkt til å forhindre dannelse av gasslommer mellom lagene når de utsettes for et økt trykk på filmsiden av røret, hvor trykket er 5 bar, 10 bar, 50 bar eller til og med 100 bar eller høyere, og hvor gassen innbefatter minst 10 vol-% metan, minst 10 vol-% hydrogensulfider, og minst 10 vol-% karbondioksider.

I en utførelsesform er det ønskelig at filmlaget eller i det minste overflaten av filmen som vender mot polymerlaget, inneholder C-atomer.

Derved kan det erholdes en forbedret adhesjon mellom filmlaget og polymerlaget, spesielt dersom polymerlaget blir utsatt for et kryssbindingstrinn etter å ha blitt påført flate til flate med filmlaget, siden dette kryssbindingstrinnet kan tilveiebringe kovalente bindinger mellom polymerlaget og C-atomene til filmlaget.

I en utførelsesform innbefatter filmen som vender mot polymerlaget en primer. Denne primeren kan i prinsippet være enhver type primer som fremmer en tilfredsstillende binding mellom polymerlaget og filmlaget. Primeren kan f.eks. være en primer inneholdende C-atomer.

I en utførelsesform inneholder filmen eller filmen med en primer, C-atomer, og polymeren er en kryssbundet polymer med bindinger som forbinder C-atomene i filmen.

Den optimale primeren avhenger i stor grad av materialet i filmlaget. Eksempler på anvendelige primere innbefatter lateksprimere (UCAR<TM >lateks fra DOW. Lateks metall primere – DTM fra Hytech), epoksyprimere (EP420 PRIMER GREEN fra AEROCENTER AIRCRAFT SUPPLY og AVIONICS), akrylat/metakrylat primere, Rusty Metal Primer fra Rustoleum, Metal-Prime fra Hytech, Anti-rust primer fra Plascon International Ltd, MPI #23 Surface Tolerant Metal Primer fra Bennette paint.

Primeren kan f.eks. påføres ved sprøyting, liming og/eller pressing. Alternativt kan primeren være et plasmadeponert lag.

Tykkelsen til polymerlaget bør fortrinnsvis være i intervallet 4 til 25 mm. Et for tynt lag kan ha for lav mekanisk styrke, mens et for tykt lag kan resultere i redusert fleksibilitet til den endelige ikke-bundede røret. Polymerlaget har en tykkelse på minst 4 mm, så som minst 6 mm, så som minst 8 mm, så som minst 10 mm, så som minst 12 mm, og fortrinnsvis har polymerlaget en tykkelse mellom 2 og 20 mm, så som mellom 8 og 15 mm.

For å opprettholde den høye fleksibiliteten samtidig som man har en lav gasspermeabilitet, er det ønskelig at polymerlaget er minst 10 ganger så tykt som filmlaget, så som 50 ganger så tykt eller mer, så som opptil 100 ganger så tykt.

Filmlaget kan derved ha en tykkelse på ca. 25 µm eller mer, så som ca.

100 µm eller mer, så som ca.500 µm eller, så som ca.1 mm eller mindre.

I en utførelsesform er filmen i form av en tape som er viklet på røret, hvor begrepet ”tape” innbefatter tynne filmer på 1 mm eller mindre og med en bredde på opptil 10 cm.

I en utførelsesform er filmlaget det innerste laget av nevnte filmlag og nevnte polymerlag. Siden filmlaget har en lav eller ingen gasspermeabilitet til gassene metan, hydrogensulfider, karbondioksider, er polymerlaget beskyttet mot disse gassene og kravene til kjemisk stabilitet til polymerlaget er nå lav sammenlignet med tidligere kjente indre polymerforinger.

Ved å ha en høy barriere mot de aggressive gassene i det innerste laget som derved er i direkte kontakt med fluidet som skal transporteres i røret, kan fokus rettes mot andre egenskaper ved valg av materialer for polymerlaget.

I en alternativ utførelsesform er polymerlaget det innerste laget som derved er i direkte kontakt med fluidet som skal transporteres i røret. Filmlaget er derved delvis beskyttet mot de aggressive fluidene som skal transporteres i røret. I denne utførelsesformen, for å ha en akseptabel levetid, bør polymerlaget fortrinnsvis ha en høy kjemisk motstand.

Filmlaget har fortrinnsvis en høyere diffusjonsbarriere mot metan, hydrogensulfider, karbondioksider og vann enn polymerlaget.

Filmlaget tilveiebringer en fluidpermeeringsbarriere mot en eller flere og fortrinnsvis alle fluidene metan, hydrogensulfider, karbondioksider og vann, som er høyere, så som minst 50 % høyere, så som minst 100 % høyere, så som minst 500 % høyere, så som minst 1000 % høyere, enn fluidpermeeringsbarrieren tilveiebragt av polymerlaget bestemt ved 50 °C og en trykkdifferanse på 50 bar.

I en utførelsesform er filmlaget i det vesentligste impermeabelt overfor en eller flere av fluidene hydrogensulfider, metan og karbondioksid, ved et partialtrykk for respektive fluider på den første siden av laget på 0,03 bar eller mer, så som 0,1 bar eller mer, så som 1 bar eller mer, så som 10 bar eller mer målt ved ca.50 °C og en trykkdifferanse på 50 bar.

I en utførelsesform er filmlaget i det vesentligste impermeabelt for H20 (fortrinnsvis væske eller gass), og en trykkdifferanse på 50 bar.

I en utførelsesform er filmlaget i det vesentligste impermeabelt for hydrogensulfider ved et partialtrykk på 0,03 bar eller mer, så som 0,1 bar eller mer ved en temperatur på 25 °C, fortrinnsvis ved en temperatur på ca.50 °C, fortrinnsvis ved en temperatur på ca.90 °C, fortrinnsvis ved en temperatur på opp til ca.150 °C og en trykkdifferanse på 50 bar.

I en utførelsesform er filmlaget i det vesentligste impermeabelt for metan ved et partialtrykk på 1 bar eller mer, så som 10 bar eller mer ved en temperatur på ca.25 °C, fortrinnsvis ved en temperatur på ca.50 °C, fortrinnsvis ved en temperatur på ca.90 °C, fortrinnsvis ved en temperatur på opp til ca.150 °C og en trykkdifferanse på 50 bar.

I en utførelsesform er filmlaget i det vesentligste impermeabelt for karbondioksid, ved et partialtrykk på 1 bar eller mer, så som 10 bar eller mer ved en temperatur på ca.25 °C, fortrinnsvis ved en temperatur på ca.50 °C, fortrinnsvis ved en temperatur på ca.90 °C, fortrinnsvis ved en temperatur på opp til ca.150 °C og en trykkdifferanse på 50 bar.

I en utførelsesform er filmlaget plassert mellom to polymerlag. I denne utførelsesformen er det ønskelig at minst et av polymerlagene er bundet til filmlaget med en binding som er sterkere enn den indre kohesjonen til nevnte polymerlag.

Minst et av polymerlagene i sandwichstrukturen og fortrinnsvis begge, uavhengig av hverandre, er av en polymer valgt fra gruppen som angitt over.

I en sandwichstrukturutførelsesform, er det innerste polymerlaget av de to polymerlagene PVDF og polymerlaget på det i radialretning ytterste av de to polymerlagene er kryssbundet polyetylen (XLPE). I en annen alternativ utførelsesform, er det innerste polymerlaget av de to polymerlagene kryssbundet polyetylen (XLPE).

Tapen kan for eksempel være en viklet eller brettet tape, for eksempel viklet eller brettet direkte på et skrog eller viklet eller brettet på det innerste polymerlaget.

Det fleksible ikke-bundede røret kan for eksempel innbefatte et eller flere innerste ikke-bundede armeringslag normalt referert til som et skrog. Slike skrog er fortrinnsvis et metallisk skrog og er normalt fluidgjennomtrengelig. I en utførelsesform er skroget viklede sammenlåsende profiler.

Det fleksible ikke-bundede røret i henhold til oppfinnelsen innbefatter en indre foring som danner en barriere mot utstrømning av fluid som ledes gjennom røret, og et eller flere armeringslag på utsiden av den indre foringen (ytre armeringslag). Det fleksible røret kan innbefatte ytterligere lag så som et eller flere indre armeringslag for å forhindre sammenbrudd av den indre foringen. Slike indre armeringslag blir normalt referert til som et skrog. En ytre hylse kan være tilveiebragt i den hensikt å danne en barriere mot inntrengning av fluider fra røret som omgir armeringslagene dekklaget og et eller flere mellomliggende lag. Minst en av de indre foringene, mellomliggende lagene og ytre hylse er i form av et kombinert polymer/filmlag som beskrevet over.

Armeringslagene på utsiden av den indre foringen kan for eksempel være av et komposittmateriale, for eksempel om beskrevet i WO 02095281. Alternativt kan armeringslagene være av metallprofiler som er spiralviklet, for eksempel som beskrevet i WO 0036324 og WO 0181809.

I en utførelsesform innbefatter det fleksible rørformede røret i henhold til oppfinnelsen minst en indre foring i form av et kombinert polymer/filmlag som beskrevet over og minst et armeringslag som ikke er bundet til det kombinerte polymer/filmlaget.

I en utførelsesform er røret av en type som innbefatter minst, fra innsiden mot utsiden, et indre ikke-ugjennomtrengelig metallskrog, en indre foring, et sett med lag av forsterkende tråder, og en ytre beskyttende hylse, hvor minst en av de indre foringene, mellomliggende lagene og ytre hylse er i form av en et kombinert polymer/filmlag som beskrevet over.

Det ene eller flere ytre armeringslagene kan fortrinnsvis være i form av spiralviklede ståltråder for eksempel formet som profiler, hvor de individuelle lagene kan være viklet ved forskjellig viklingsvinkel i forhold til røraksen.

I en utførelsesform innbefatter det fleksible røret, fra innsiden mot utsiden, et legeme bestående av en sammenlåst ståltape, en indre foring i form av et kombinert polymer/filmlag som beskrevet over, minst en trykkarmering bestående av sammenlåste tråder som er spiralviklet med en liten stigning (for eksempel en vikling med en vinkel i forhold til aksen til røret på ca.85°), minst et lag av trekkarmeringstråder spiralviklet med en lang stigning (for eksempel en vikling ved en vinkel i forhold til rørets akse på ca.35°). Denne konfigurasjonen blir referer til som en grov boring.

I en annen utførelsesform, innbefatter de fleksible røret en indre foring i form av et kombinert polymer/filmlag som beskrevet over, en første armering som i det vesentligste motstår trykket generert av fluidet i den indre hylsen, generelt referert til som trykklag, eventuelt en andre armering som i det vesentligste motstår trekk dannet særlig av trykket til fluidet. Denne varianten blir referert til som en glatt boring.

I en ytterligere utførelsesform, innbefatter det fleksible røret en indre foring i form av et kombinert polymer/filmlag som beskrevet over, en armering (ytre armering) anbragt over den indre foringen, som begge motstår langsgående strekkpåkjenninger og den periferiske komponenten på grunn av det indre trykket til fluidet. En slik trykkarmering kan innbefatte to lag med spiraltråder med revers stigning hvis armeringsvinkler er nær 55° i forhold til aksen til røret. Påkjenningene på grunn av den indre trykket blir i dette tilfellet tatt opp av disse lagene.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for fremstilling av et fleksibelt ikke-bundet rør innbefattende trinnene med å tilveiebringe minst et polymerlag og minst et filmlag og binde nevnte lag til hverandre.

Lagene polymerlag og filmlag kan være bundet sammen som beskrevet over.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen innbefatter fortrinnsvis følgende trinn:

tilveiebringe minst et polymerlag med en tykkelse på 4 mm eller mer og minst et filmlag med en tykkelse på 1 mm eller mindre, hvilket polymerlag er minst 10 ganger så tykt som filmen, hvilket filmlag tilveiebringer en fluidpermeeringsbarriere mot en eller flere av fluidene, metan, hydrogensulfider, karbondioksid og vann, som er høyere enn fluidpermeeringsbarrieren tilveiebragt av polymerlaget bestemt ved 50 °C og en trykkdifferanse på 50 bar, og binde lagene sammen med hverandre med grenseflatebinding mellom polymerlaget og filmlaget som er tilstrekkelig sterk til å forhindre dannelse av gasslommer mellom lagene når de utsettes for et økt karbondioksidtrykk på filmsiden av røret, hvilket økt karbondioksidtrykk er 1 bar eller mer.

Ved denne fremgangsmåten blir det dannet en sandwichstruktur som diskutert over.

Ytterligere fordelaktig trekk ved fremgangsmåten er angitt i de uselvstendige fremgangsmåtekravene 38-45.

I en variasjon derav innbefatter fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen følgende trinn:

- tilveiebringe et filmlag rundt en dor eller et indre armeringslag (skrog), fortrinnsvis ved ekstrudering, vikling eller omhylning,

- tilveiebringe et polymerlag rundt nevnte filmlag, fortrinnsvis ved ekstrudering, og

- tilveiebringe en binding mellom nevnte polymerlag og filmen, hvilken binding fortrinnsvis blir tilveiebragt ved kryssbinding av polymerlaget.

I nok en variasjon derav, innbefatter fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen følgende trinn:

- tilveiebringe den innerste lagdelte seksjonen av det fleksible røret innbefattende minst et innerste polymerlag og et armeringslag på utsiden av nevnte innerste polymerlag,

- tilveiebringe et filmlag rundt nevnte innerste lagdelte seksjon til det fleksible røret, fortrinnsvis ved ekstrudering, vikling eller omhylning, - tilveiebringe et ytre polymerlag rundt nevnte filmlag, fortrinnsvis ved ekstrudering, og

- tilveiebringe en binding mellom minst et av polymerlagene og filme, hvilken binding fortrinnsvis blir tilveiebragt ved å utsette nevnte polymerlag for kryssbinding.

Filmen kan være som beskrevet over. I en utførelsesform er det ønskelig at filmen, for eksempel metallfilmen blir behandlet ved corona eller ved påføring av en primer for å øke bindingen, hvilken primer fortrinnsvis blir påført ved bruk av CVD, sprøyting, dypping og/eller rulling. Det kan derved erholdes en forbedret adhesjon mellom polymerlaget og filmlaget.

For ytterligere adhesjon er det ønskelig at filmen eller en primer belagt på nevnte film, innbefatter C atomer, slik at det derved kan tilveiebringes kovalente bindinger når polymeren utsettes for kryssbinding. Primeren kan være som beskrevet over.

Polymerlaget som skal kryssbindes kan fortrinnsvis være som i den ikke-avgjorte søknaden PCT/DK03/00191, og kan derved fortrinnsvis bli utsatt for kryssbinding ved bruk av IR-bestråling.

I en utførelsesform er det derved ønskelig at det minst et polymerlag blir kryssbundet etter at det er ført i kontakt med filmen, hvilken film fortrinnsvis innbefatter C-atomer.

EKSEMPLER

Eksempel 1

Et selvlåsende skrog med 6” indre diameter (15, 2 cm) blir fremstilt. Den ytre diameteren til dette stålskroget er tilnærmet 16,7 cm. På skroget blir det viklet en tape bestående av 0,1 mm tykt stål belagt med en akrylat/metakrylat primer. Tapen har en bredde på 5 cm og er viklet med et overlapp på ca.4 mm.

På tapen blir det ekstrudert et polymerlag i form av et polyetylen. Skroget med tape blir matet inn i midten av et krysshodeverktøy. I dette verktøyet blir polyetylensmelten fordelt i et rørtype verktøy og ved utløp fra krysshodet blir den trukket på skroget med tape i ca.6 mm tykkelse ved en linjehastighet på 0,48 til 0,55 meter /minutt.

Ekstruderen er en konvensjonell polyetylen dobbeltskruekstruder med en 120 mm skruediameter og et L/D forhold på 30, med en standardskrue. Ekstruderingsprosessen er funnet ikke å være temperaturfølsom.

Temperaturinnstillingen i oppvarmingssonene til ekstruderen og hodet er i området fra 150 til 165 °C, og smeltetemperatur er typisk 160 °C.

Polyetylenet er en blanding av 90% HD-PE, kvalitet 5621 fra Basell og 10% UHW-PE pulver, kvalitet HE 2591 fra Borealis. Additivene er en blanding av 0,45% DYBP fra Degussa og 0,40% Irganox XP621 fra Ciba. DYPB (2,5-dimetyl heksin-32,5-di-t-butyl peroksid) er peroksidet som induserer kryssbinding av PE. DYBP er aktiv ved infrarød bestråling. (DYBP kan også aktiveres ved varme ved 180 °C, og temperaturen i ekstruderen bør derved ikke ved noe tidspunkt overskride 175 °C). Irganox er en antioksidant. Materialet blir matet inn i ekstruderen som en premiks.

Etter ekstrudering passerer røret gjennom en IR ovn med en kapasitet på 57 kW. Oppholdstiden i ovnen er 30-60 sekunder.

Etter dette blir skroget med indre foring er avkjølt med vann og ført gjennom en beltetraktor.

Deretter ble en trykkarmering bestående av sammenlåste tråder spiralviklet med en liten stigning og en trekkarmeringstråd ble spiralviklet med en lang stigning, og til slutt ble røret belagt med en ytre hylse tilveiebragt ved ekstrudering.

Eksempel 2

Det ble fremstilt et rør som i eksempel 1 med den forskjellen at en film som beskrevet i eksempel 1 blir tilveiebragt på trekkarmeringstrådene og at den ytre hylsen er en 6 mm polyetylen som beskrevet i eksempel 1 og at polyetylenet til den ytre hylsen blir utsatt for en bestråling etter ekstruderingen derav.

Sammenlignende eksempel 3

Det ble fremstilt et rør som i eksempel 1 med den forskjellen at et polymerlag med PVDF blir påført ved ekstrudering direkte på skroget og at filmen blir viklet på PVDF-laget.

Claims

Patentkrav

1.

Fleksibelt, ikke-bundet rør,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det innbefatter minst et polymerlag med en tykkelse på 4 mm eller mer og et filmlag med en tykkelse på 1 mm eller mindre, hvilket polymerlag er minst 10 ganger så tykt som filmen, hvilket filmlag tilveiebringer en fluidpermeeringsbarriere mot en eller flere av fluidene mtan, hydrogensulfider, karbondioksid og vann, som er høyere enn fluidpermeeringsbarrieren tilveiebragt av polymerlaget bestemt ved 50 °C og en trykkdifferanse på 50 bar, og polymerlaget er bundet til filmlaget med grenseflatebinding mellom polymerlaget og filmlaget som er tilstrekkelig sterk til å forhindre dannelse av gasslommer mellom lagene når de utsettes for et økt karbondioksidtrykk på filmsiden av røret, idet det økte karbondioksidtrykket er 1 bar.

2.

Fleksibelt rør i henhold til krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at polymerlaget innbefatter minst 50 masse-%, av en eller flere av polymerene valgt fra gruppen bestående av polyolefiner; polyamidpolyimid (PI); polyuretaner; polyureaer; polyestere; polyacetaler; polyeterepolyoksider; polysulfider; polysulfoner; polyakrylater; polyetylen tereftalat (PET); polyeter-eter-ketoner (PEEK); polyvinyler; polyakrylnitriler; polyeterketonketoner (PEKK); kopolymerer av de foregående; og fluorholdige polymerer.

3.

Fleksibelt rør i henhold til krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at polymerlaget er kryssbundet polyetylen (XLPE).

4.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av kravene 1 og 2,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget er valgt fra materialer av gruppen bestående av polymer, metall, metallholdige blandinger og kombinasjoner derav.

5.

Fleksibelt rør i henhold til krav 4,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget er en polymerfilm innbefattende to eller flere polymermaterialer valgt fra gruppen bestående av polyolefiner; polyamid; polyimid (PI); polyuretaner; polyureaer; polyestere; polyacetaler; polyetere, så som polyeter sulfon (PES); polyoksider; polysulfider; polysulfoner; polyakrylater; polyetylen tereftalat (PET); polyeter-eter-ketoner (PEEK); polyvinyler; polyakrylnitriler; polyeterketonketon (PEKK); kopolymerer av foregående; og fluorholdige polymerer.

6.

Fleksibelt rør i henhold til krav 4,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget er en metallfilm.

7.

Fleksibelt offshore rør i henhold til krav 4,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget er et lagdelt materiale innbefattende minst et metallag.

8.

Fleksibelt rør i henhold til krav 4,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget innbefatter metallholdige blandinger.

9.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av kravene 4-8,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget innbefatter en blanding av polymer med karbon og/eller metall og/eller metallholdige partikler.

10.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at polymerlaget er bundet til filmlaget via en eller flere bindinger fra gruppen kjemiske bindinger og fysiske bindinger.

11.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at polymerlaget er bundet til filmlaget via en eller flere bindinger innbefattende minst en av kjemiske bindinger, ionebindinger og kovalente bindinger.

12.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at bindingen mellom polymerlaget og filmlaget er sterkere enn de interne bindingene i et av polymerlaget og filmlaget.

13.

Fleksibelt rør i henhold til krav 12,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget er et lagdelt materiale, hvor alle grenseflatebindingene mellom lagene til filmen og bindingen mellom polymerlaget og filmlaget er sterkere enn de interne bindingene i et av polymerlaget og filmlaget.

14.

Fleksibelt rør i henhold til krav 12 eller 13,

k a r a k t e r i s e r t v e d at grenseflatebindingen(e) er sterkere enn den interne bindingen i polymerlaget.

15.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at bindingen mellom polymerlaget og filmlaget har en rivestyrke ved bruk av ASTM D3330 på minst 300 N/m.

16.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at bindingen mellom polymerlaget og filmlaget er sterkere enn de kohesive kreftene i et av polymerlaget og filmlaget målt ved 90° rivetest.

17.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at overflaten av filmen som vender mot polymerlaget innbefatter en primer.

18.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at polymerlaget har en tykkelse på minst 6 mm.

19.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at polymerlaget er 50 ganger eller mer tykkere enn filmlaget.

20.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget har en tykkelse på ca.25 µm eller mer.

21.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget tilveiebringer en fluidpermeeringsbarriere mot en eller flere av fluidene metan, hydrogensulfider, karbondioksider og vann, som er minst 50% høyere enn fluidpermeeringsbarrieren tilveiebragt av polymerlaget bestemt ved 50 °C og en trykkdifferanse på 50 bar.

Fleksibelt rør i henhold til krav 21,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget tilveiebringer en fluidpermeeringsbarriere mot alle fluidene metan, hydrogensulfider, karbondioksider og vann enn fluidpermeeringsbarrieren tilveiebragt av polymerlaget bestemt ved 50 °C og en trykkdifferanse på 50 bar.

23.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av kravene 21 og 22,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget er i det vesentligste impermeabelt for en eller flere av fluidene hydrogensulfider, metan og karbondioksider, ved et partialtrykk av respektive fluider på den første siden av laget på 0,03 bar eller mer målt ved ca.50 °C og en trykkdifferanse på 50 bar.

24.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av kravene 21 og 22,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget er i det vesentligste impermeabelt for H2O ved en trykkdifferanse på 50 bar.

25.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av kravene 21-24,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget er i det vesentligste impermeabelt for hydrogensulfider ved et partialtrykk på 0,03 bar eller mer ved en temperatur på ca.25 °C, og en trykkdifferanse på 50 bar.

26.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av kravene 21-25,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget er i det vesentligste impermeabelt for metan ved et partialtrykk på 1 bar eller mer, ved en temperatur på ca.25 °C, og en trykkdifferanse på 50 bar.

27.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av kravene 21-26, karakterisert ved at filmlaget er i det vesentligste impermeabelt for karbondioksid ved et partialtrykk på 1 bar eller mer ved en temperatur på ca.24 °C og en trykkdifferanse på 50 bar.

28.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget er det innerste laget av filmlaget og polymerlaget.

29.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget er plassert mellom to polymerlag.

30.

Fleksibelt rør i henhold til krav 29,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det innerste polymerlaget av de to polymerlagene er valgt fra gruppen bestående av polyolefiner; polyamid; ); polyimid (PI); polyuretaner; polyureaer; polyestere; polyacetaler; polyetere; polyoksider; polysulfider; polysulfoner; polyakrylater; polyetylen tereftalat (PET); polyeter-eter-ketoner (PEEK); polyvinyler; polyakrylnitriler; polyeterketonketon (PEKK); kopolymerer av de foregående; og fluorholdige polymerer.

31.

Fleksibelt rør i henhold til krav 30,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det innerste polymerlaget av de to polymerlagene er PVDF og polymerlaget i radialretningen ytterst av de to polymerlagene er kryssbundet polyetylen (XLPE).

32.

Fleksibelt rør i henhold til krav 30,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det innerste polymerlaget av de to polymerlagene er kryssbundet polyetylen (XLPE).

33.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmen er i form av en tape som er viklet rundt og eventuelt bundet til et innerste polymerlag.

34.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av kravene 1 - 32,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmen er i form av en tape som er brettet rundt og eventuelt bundet til et innerste polymerlag.

35.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at nevnte film eller nevnte film med en primer innbefattende C-atomer, idet polymeren fortrinnsvis er en kryssbundet polymer med bindinger som forbinder C-atomene til filmen.

36.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at røret innbefatter et eller flere innerste ikkebundede armeringslag.

37.

Fleksibelt rør i henhold til hvilke som helst av de foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d at røret innbefatter et eller flere ikke-bundede armeringslag på yttersiden av polymerlaget bundet til nevnte filmlag.

38.

Fremgangsmåte for fremstilling av et fleksibelt, ikke-bundet rør som definert i hvilke som helst av kravene 1-37,

k a r a k t e r i s e r t v e d at nevnte fremgangsmåte innbefatter følgende trinn:

tilveiebringe minst et polymerlag med en tykkelse på 4 mm eller mer og minst et filmlag med en tykkelse på 1 mm eller mindre, hvilket polymerlag er minst 10 ganger så tykt som filmen, hvilket filmlag tilveiebringer en

fluidpermeeringsbarriere mot en eller flere av fluidene, metan, hydrogensulfider, karbondioksid og vann, som er høyere enn fluidpermeeringsbarrieren tilveiebragt av polymerlaget bestemt ved 50 °C og en trykkdifferanse på 50 bar, og binde lagene sammen med hverandre med grenseflatebinding mellom polymerlaget og filmlaget som er tilstrekkelig sterk til å forhindre dannelse av gasslommer mellom lagene når de utsettes for et økt karbondioksidtrykk på filmsiden av røret, hvilket økt karbondioksidtrykk er 1 bar eller mer.

39.

Fremgangsmåte i henhold til krav 38, hvilken fremgangsmåte innbefatter følgende trinn:

- tilveiebringe et innerste polymerlag,

- tilveiebringe et filmlag rundt det innerste polymerlaget,

- tilveiebringe et andre polymerlag rundt filmlaget,

- tilveiebringe en binding mellom det minst en av polymerlagene og nevnte filmlag, hvilken binding blir tilveiebragt ved å utsette det minst ene polymerlaget for kryssbinding.

40.

Fremgangsmåte i henhold til krav 38, hvilken fremgangsmåte innbefatter følgende trinn:

- tilveiebringe et filmlag rundt en dor eller et indre armeringslag (skrog),

- tilveiebringe et polymerlag rundt nevnte filmlag, og

tilveiebringe en binding mellom nevnte polymerlag og filmen, hvilken binding blir tilveiebragt ved kryssbinding av polymerlaget.

41.

Fremgangsmåte i henhold til krav 38, hvilken fremgangsmåte innbefatter følgende trinn:

- tilveiebringe den innerste lagdelte seksjonen til det fleksible røret innbefattende minst et innerste polymerlag og et armeringslag på utsiden av det innerste polymerlaget,

- tilveiebringe et filmlag rundt den innerste lagdelte seksjonen til det fleksible røret,

- tilveiebringe et ytre polymerlag rundt filmlaget, og

- tilveiebringe en binding mellom minst et av polymerlagene og filmlaget, hvilken binding blir tilveiebragt ved å utsette polymerlaget for kryssbinding. - , fortrinnsvis rundt en dor eller et indre armeringslag (skrog), mer foretrukket ved ekstrudering, vikling eller omhylning,

- tilveiebringe et filmlag rundt nevnte innerste polymerlag, fortrinnsvis ved ekstrudering, vikling eller omhylning,

- tilveiebringe et andre polymerlag rundt nevnte filmlag, fortrinnsvis ved ekstrudering, og

- tilveiebringe en binding mellom minst et av nevnte polymerlag og nevnte filmlag, hvilken binding fortrinnsvis blir tilveiebragt ved å utsette nevnte minst ene polymerlag for kryssbinding.

42.

Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 38-41,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmlaget blir behandlet ved corona eller ved påføring av en primer for økende binding.

43.

Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 38-42,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmen eller en primer belagt på filmen innbefatter C-atomer.

44.

Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 38-43,

k a r a k t e r i s e r t v e d at minst et polymerlag blir kryssbundet etter påføring i kontakt med filmen.

45.

Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 38-44,

k a r a k t e r i s e r t v e d at filmen er eller innbefatter en metalltape med en primer.