NO864049L - Fremgangsmaate og anordning for skjoeting av fluidtransportroerseksjoner. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og anordning for å skjøte fluidtransportrørseksjoner.

Den angår spesielt en fremgangsmåte og anordning tilpasset for bruk ved sammenstilling, ved sammenstillingsstedet, av fluidtransportrørseksjoner spesielt, men ikke eksklusivt av den typen som brukes for å transportere fluider som f.eks. gass eller olje fra oljefelter til havs eller for rørledninger eller ledninger for å transportere damp som f.eks. brukes ved opp-varmingssystemer i tettbebyggelse.

Ledninger eller rørledninger for å transportere fluid av den typen som er nevnt ovenfor omfatter generelt et metallrør hvis ytre overflate er belagt med et antikorrosjonslag av et elasto-merisk materiale eller en epoksyplast fast festet til nevnte rør. Når det transporterte fluidet har en temperaturgradient i forhold til omgivelsene er lederen eller rørledningen videre utstyrt med varmeisolerende midler som ofte består av en enkelt lags eller flerlags kappe laget av et materiale med lav varmegjennomgangs-koeffisient og dette er i sin tur belagt med en ytre kappe for mekanisk beskyttelse. Rørledningselementene eller rørlednings-seksjonene som prefabrikeres i fabrikken har i nærheten av sine ender korte lengder med nakent metallrør, dvs. deler som ikke er belagt med antikorrosjonslaget eller med varmeisolasjonsmidlene slik at de tilstøtende seksjonene eller elementene kan sveises sammen.

For sammenbygging av en leder eller rørledning som skal neddykkes, ved bruksstedet eller i dettes nærhet, sveises tilstøtende rørseksjoner eller rørelementer sammen og seksjonene eller elementene som er sveiset sammen på denne måten går så gjennom en skjøteprosess enten på land eller ombord i et fartøy som er spesielt utstyrt for å legge ledninger på bunnen av sjøen eller innsjøer. Hvor formålet med skjøteoperasjonen er å anordne kontinuitet i antikorrosjonslaget og i de varmeisolerende midlene, når disse er tilstede, over skjøtene slik at sikkerhets-forholdene som er nedfelt i spesifikasjonene angående slike neddykkede og/eller nedgravede kanaler eller ledninger oppfylles.

For å utføre slik skjøteoperasjon er det allerede foreslått å anordne en heftegrunning på antikorrosjonslaget og deretter tildekke skjøtesonen ved hjelp av to halvsylinderformede skall med en indre polyuretanfdring som holdes på plass under trykk på røret eller kanalen ved hjelp av kraver og disse arbeidsopera-sjoner går for seg før plasseringen av metallformen som finner sted etter at skallene og kravene er fjernet såsnart polyuretanen begynner å herde, hvor formen tjener det formål å tildanne en skjøt eller en hylse laget av et tokomponentmateriale, som f.eks. polyuretan, som injiseres in situ i kald tilstand. Den nødven-dige tiden for å tildanne en slik skjøt er forholdsvis lang, noe som tilsvarende øker omkostningene ved oppbygning av lederen eller kanalen, spesielt når sammenstillingen utføres på en lekter som har høye driftskostnader og i tillegg er det ikke alltid mulig å sikre et tilfredsstillende resultat spesielt på grunn av de vanskeligheter som ligger i å få god vedheft for hylse-materialet på fuktige metallrør på den ene side og på den annen side på grunn av forskjellen i egenskaper på de materialer som utgjør antikorrosjonslaget som er lagt på i fabrikken og hylsens, noe som gjør at perfekt vedheft mellom hylse og nevnte lag ikke kan oppnås spesielt i de sonene hvor nevnte lag forbindes med hylsens ender som er de områder hvor risikoen er høyest.

For å overvinne de sistnevnte ulemper, nemlig material-egenskapsforskjellene mellom det egentlige antikorrosjonslaget og hylsen som festes rundt skjøtesonen, er det allerede foreslått, når det gjelder metallrør som har et antikorrosjonslag av tynn epoksyplast i området 200 til 500 mikron, å lage nevnte hylse av den samme epoksyplasten som den som ble pålagt i fabrikken på ledningselementet eller ledningsseksjonen.

I en kjent fremgangsmåte oppvarmes endene av to tilstøtende rørseksjoner som er sveiset sammen til en temperatur i området 200 til 250°C enten ved hjelp av en brenner eller ved å bruke elektrisk induksjon og deretter påsprøytes epoksyplast i pulver-form på de oppvarmede delene hvorved epoksyplasten fester seg til metallrøret ved sammensmelting i henhold til en prosedyre som vanligvis kalles FBE (Fusion Bondes Epoxy).

En slik fremgangsmåte hvorved metallrøret oppvarmes meget plutselig kan ikke brukes for å skjøte rørseksjoner som har et antikorrosjonslag av et elastomermateriale festet til metallrøret ved hjelp av en eller flere heftegrunninger og videre omsluttet av varmeisolerende midler fordi oppvarming av tilstøtende rørender uten forholdsregler vil medføre risiko for å ødelegge isolasjonsmidlene såvel som heftegrunningen eller heftegrunnin-gene. I tillegg og på grunn av måten hvorved epoksyplasten som utgjør hylsen påføres, dvs. ved påsprøyting, så tillater ikke fremgangsmåten at en hylse med jevn og konstant tykkelse oppnås for å sikre at antikorrosjonslaget har denønskede jevne kontinuitet. Problemet var å anordne en fremgangsmåte og anordning for å overvinne ulempene ved de kjente fremgangsmåter som bruker tokomponent som f.eks. polyuretan eller ulempene ved kjente fremgangsmåter av FBE-typen, spesielt for å oppnå tilfredsstillende skjøting av metallrørseksjoner eller metallrørelementer som har et antikorrosjonslag av et elastomer materiale, men også varmeisolasjonsmidler som omslutter nevnte lag.

Søkerne anordner en fremgangsmåte for å skjøte fluid-transportrørseksjoner som hver har et metallrør og et anti-korros jonslag av et elastomer materiale på dettes ytre overflate som ikke strekker seg til de respektive seksjoners ender for å definere endesoner som er fri for nevnte lag ved at den omfatter skrittene å sveise nevnte seksjoner sammen slik at de utgjør en rørskjøt, å tildanne på ie tilsvarende endesonene som er fri for nevnte lag en hylse laget av et materiale som er lik eller identisk med nevnte elastomermateriale for å gi et kontinuerlig lag med i alt vesentlig jevn tykkelse som dekker nevnte skjøt og å feste nevnte hylse til nevnte metallrør tilhørende tilstøtende seksjoner ved hjelp av en in situ vulkaniseringsoperasjon som gjennomføres ved å varme opp nevnte metallrør ved hjelp av induksjon ifølge en forutbestemt oppvarmingssyklus.

I en fordelaktig utførelse tildannes hylsen, hvis in situ vulkanisering er et karakteristisk skritt ved oppfinnelsen fremgangsmåte, ved på nevnte endesoner å deponere en kappe av råelastomermateriale av samme type og med fordel av samme sammensetning som den som utgjør antikorrosjonslaget som tid-ligere ble festet på rørseksjonene i fabrikken, i noen tilfeller et polyuretantypemateriale, hvor kappen har en tykkelse som i alt vesentlig er lik nevnte lags tykkelse og deponeres på nevnte metallrørs endesoner etter at nevnte soner er behandlet ved hjelp av en fremgangsmåte som er identisk til den som brukes ved fabrikken for å produsere rørseksjonene.

En anordning for å gjennomføre oppfinnelsens fremgangsmåte omfatter midler for å generere induksjonsoppvarming ved metall-rørseksjonenes tilstøtende ender, med fordel en elektrisk induksjonsspole, og midler for å tilføre og styre krafttil-førselen til nevnte spole ifølge en forutbestemt syklus.

I en utførelse omfatter induksjonsspolen en flerhet viklinger som er plassert rundt rørledningen og som flyttes langsetter denne ettersom oppbyggingen av rørledningen eller kanalen går fremover.

I en modifikasjon er induksjonsspolen laget som en delt gripeanordning med to halve kjefter slik at anordningen kan plasseres overett med skjøtesonen og deretter trekkes tilbake fra nevnte sone ved å åpne halvkjeftene for å transportere den til en annen rørende som skal skjøtes.

En fremgangsmåte og innretning er således anordnet som i vesentlig grad reduserer den tiden som er nødvendig for å oppnå tilfredsstillende skjøting av to fluidtransportrørseksjoner som plasseres i kontakt med hverandre ende mot ende, spesielt hva angår antikorrosjonslagets kontinuitet, noe som er særdeles viktig ved oljeutvinningsteknikker til havs.

Nevnte fremgangsmåte og anordning gjør det også mulig å oppnå de ovenfor nevnte resultatene selv om de rådende forhold på denne type rørsammenstillingssteder er vanskelige, spesielt når det gjelder omgivelsenes fuktighetsgrad.

Oppfinnelsen vil forstås bedre ut fra den følgende eksempel-vise beskrivelsen med henvisninger til de medfølgende tegningene hvori

fig. 1 er et skjematisk perspektivriss av en anordning for å utføre oppfinnelsens fremgangsmåte,

fig. 2 er et skjematisk longitudinalt snittriss som viser to rørseksjoner ende mot ende og midler for å anordne skjøting ifølge oppfinnelsen og

fig. 3 er et riss lignende det i fig. 2, men for en modifikasjon.

For å bygge en fluidtransport-ledning eller -rørledning av f.eks. den typen som brukes for å transportere et fluid som f.eks. gass eller olje fra oljefelter til havs eller for å transportere varmebærerfluider som f.eks. de som brukes i fjernvarmekanaler, på et byggested eller i dettes nærhet, settes tilstøtende rørseksjoner eller rørelementer 10i og IO2som er prefabrikert på en fabrikk, sammen. Hver seksjon omfatter et metallrør 11 med et antikorrosjonslag 12 laget av et elastomermateriale hvor dette igjen omgis av varmeisolerende midler skjematisk vist ved 13 og som kan være tildannet ved hjelp av en kappe 14 laget av ett eller flere skumformige materialer hvorpå det er lagt et ytre beskyttelseslag 15. For at de to seksjonene 10i og IO2som ligger ende mot ende kan sveises sammen, f.eks. ved 16, prefabrikeres nevnte seksjoner 10i og IO2på fabrikken med en viss lengde av isolert metallrør 11, dvs. endesoner som er fri for nevnte korrosjonslag 12 og fri for varmeisolerende midler 13, fig. 2. Ved disse endesonene er det tilstøtende deler av rørseksjoner som er dekket av nevnte antikorrosjonslag, men som er fri for nevnte varmeisolerende midler. Lengden av disse endesonene kan være i området 15 til 18 cm og lengden på nevnte deler som bare er dekket av antikorrosjonslag kan være i samme størrelsesorden for rørseksjoner som vanligvis er omkring 12 m lange.

Såsnart den første sveisingen er utført begynner den egentlige skjøtingen.

I henhold til oppfinnelsen tildannes en hylse 20 laget av et materiale av samme type, fortrinnsvis av samme materiale, som det som danner antikorrosjonslaget 12 ved kontaktområdet når to tilstøtende rørseksjoners ender hvor nevnte hylse festes fast til de tilstøtende elementenes 10i og IO2metallrør 11 ved hjelp av en in situ vulkaniseringsoperasjon som utnytter en varmesyklus generert ved hjelp av induksjonsgenerende midler 21.

Slike induksjonsoppvarmingsmidler er velkjent og beskrives ikke i detalj.

De kan ha form av en induksjonsspole 22 forbundet med midler 23 for tilførsel og styring av den induserte kraften.

I en modifikasjon er midler 21 laget som leddet gripeanordning med to halvkjefter forbundet med midlene 23 hvor innretnin-gen plasseres foran skjøtestedet og deretter trekkes tilbake fra nevnte sted ved å åpne halvkjeftene slik at det kan bringes til en annen rørende som skal skjøtes.

Mer eksakt utsettes de endeskjøtede delenes rørseksjoners 10i og IO2ytre overflater av metallrørene 11 etter sveising for en mekanisk forbehandling ved hjelp av sandblåsing eller stål-sandblåsing og deretter, om nødvendig, etter at den ytre metall-overflaten er tørket ved hjelp av midlene 21 for en kjemisk forbehandling for å feste hylsen som er anordnet for å danne kon-tinuiteten i antikorrosjonslaget 12. Denne kjemiske forbe-handlingen som er kjent innen teknikken og som vanligvis består i å påføre en eller flere heftgrunningsstrøk hvis løsemidler også raskt kan elimineres ved å oppvarme ved hjelp av midlene 21 etterfølges av påføring av en råelastomerkappe av samme type og fortrinnsvis med samme sammensetning som det materialet som utgjør laget 12, i noen tilfeller et materiale av polyuretantypen. Etter at denne kappen er påført, vulkaniseres den in situ i henhold til en oppvarmingssyklus tilpasset for å gi tilfredsstillende vulkanisering og justering og styring av varmekraften som tilføres midler 23 kan oppnås ved hjelp av målepunkter, ikke vist, som er innrettet i nærheten av skjøten og som enten kan trekkes ut når syklusen er ferdig eller etterlates på stedet.

For å oppnå det nødvendige trykk under vulkaniseringen av elastomerforseglingen omsluttes råkappen av et tekstilbånd hvis krympning under oppvarming gir de nødvendige trykk-krefter for å påføre kappen på metallrøret som har fått ett eller flere heftgrunnstrøk.

Ved å bruke oppfinnelsens fremgangsmåte oppnås således festing av hylse 20 til rør 11 og vulkanisering av denne hylsen samtidig.

Etter at de ovenfor nevnte operasjoner er utført, noe som på metallrøret 11 resulterer i dannelsen av et kontinuerlig anti-korros jonslag 12 med jevn tykkelse og andre karakteristika som vist skjematisk ved prikket linje i fig. 2, plasseres de varmeisolerende midler M (vist skjematisk og delvis ved brutt strek i samme figur) på nevnte lag for å sikre kontinuitet av det som er festet på nevnte seksjoner på fabrikken.

Når slike varmeisolerende midler omfatter elastomerdeler, f.eks. duk eller lag anordnet for å feste og holde på plass skumformige isolasjonsmaterialblokker eller lignende, gjør oppfinnelsen med fordel bruk av de varmegenerende midlene 21 til 23 for å vulkanisere nevnte elastomerlag eller elastomerduker.

Med oppfinnelsens fremgangsmåte og anordning kan den tid som trenges for å oppnå en skjøt av tilfredsstillende kvalitet kortes inn betydelig sammenlignet med kjente fremgangsmåter og anordnin-ger .

Med oppfinnelsens fremgangsmåte og anordning og ved bruk av midler 23 kan således vulkaniseringssyklusen enkelt styres, en operasjon som opp til nå har vært vanskelig å frembringe ved bruk av elektriske varmetråder som, når de virker fra utsiden av røret får sin effekt begrenset av på den ene side tykkelsen av produk-tet som skal vulkaniseres, og på den annen side ofte forårsaker at elastomerenødelegges når temperaturen økes i forsøk på å redusere arbeidstiden.

På lignende måte, med de muligheter som gis av oppfinnelsens fremgangsmåte og innretning til å justere og modulere tilført varmemengde, kan ulempene vedrørende bruk av brenner overvinnes når det tas hensyn til det faktum at heftgrunningen eller heftgrunningene må påføres metallrøret ved en temperatur som i høy grad er forskjellig fra den som brukes for vulkanisering.

I tillegg når det ved oppfinnelsens fremgangsmåte og innretning brukes en spole som har form av en kontinuerlig spiral eller i form av to halvkjefter (som skjematisk vist ved brutt strek i fig. 1) med justerbar induksjonskraft så kan en temperatur-tid- og/eller posisjons-kurve defineres etter ønske og for hvert punkt på hylsen 20 som en funksjon av avstanden til skjøtplanet mellom to tilstøtende seksjoner slik at det er mulig både å oppnå god innfesting av hylsen på metallrøret og å unngå skade på antikorrosjonslagets deler og/eller varmeisolasjonsmidlene ved metallrørets endesoner.

Med oppfinnelsens fremgangsmåte og anordning er det også mulig som nevnt ovenfor samtidig å anordne kontinuitet i antikorrosjonslaget 12 og kontinuitet i hele eller deler av varmeisolasjonsmidlene 13.

Således begrenses og styres den induserte kraften enda bedre ved f.eks. i en oppbygning vist i fig. 3 hvor varmetilførselen som måtte være nødvendig for dannelsen av nevnte midler 13 frembringes ved å bruke lederelementer som f.eks. metalltråder 30 innesluttet i materialet N som tilsettes for å utgjøre nevnte isolasjonsmidler ved bruk av skjermer som f. eks. 31, laget av rustfritt stål eller aluminium.

I en annen utførelse frembringes varmen som tilføres materialet som danner varmeisolasjonsmidlene 13 ved å innarbeide lederelementer i nevnte materiale som også bidrar til å oppnå gode mekaniske egenskaper, som f.eks. karbonfibre eller lignende.

Oppfinnelsens fremgangsmåte og innretning er brukt for å skjøte rørledningsseksjoner i en 4 tommers rørledning (10 cm i diameter) som på metallrøret som utgjør den egentlige rørlednin-gen har et antikorrosjonslag av polykloropren ca. 4 mm tykt omgitt av en varmeisolerende kappe laget av PVC-skum innrettet lagvis og festet sammen ved hjelp av en elastomer av den samme typen som utgjør nevnte antikorrosjonslag.

Ypperlige resultater ble oppnådd ved å bruke et produkt som selges av LORD CHEMICAL PRODUCTS (et US-basert firma) under navnet "CHEMLOCK" eller et produkt som selges av HENKEL under navnet "CHEMOSIL" som heftgrunning påført etter at rørledningens metalldeler var tørket ved å bruke midlene 21 til 23 og selv tørket ved bruk av de samme midler ved en temperatur i området 60 til 70°C. Etter at temperaturen ble øket til ca. 105 til 115°C, en temperatur hvorved CHEMOSIL og elastomer hefter seg til hverandre, og holdt der i en viss tid vulkaniseres elastomeren ved en temperatur mellom 120°C og 160°C. Heftingen og vulkaniseringen av den 4 mm tykke polykloroprenhylsen ble utført ved hjelp av et induksjonsapparat hvor effektfrekvensen var 50 Hz og temperaturøkningen 30°C pr. minutt.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for skjøting av fluidtransportrørseksjoner som hver består av et metallrør og et antikorrosjonslag laget av et elastomermateriale på dettes utvendige overflate, hvor nevnte lag ikke strekker seg helt til endene av de respektive seksjonene slik at det defineres endesoner som ikke har nevnte lag, karakterisert ved skrittene å sveise nevnte seksjoner sammen slik at de utgjør en rø rskjø t, og på de sam-hørende endeseksjoner som ikke hadde nevnte lag å tildanne en hylse laget av et materiale som ligner eller er identisk med nevnte elastomermateriale for å gi et kontinuerlig lag med i alt vesentlig jevn tykkelse som dekker nevnte skjøt og å feste nevnte hylse til nevnte metallrør av tilstøtende seksjoner ved hjelp av en in situ vulkaniseringsoperasjon som utfø res ved å varme opp nevnte metallrør ved hjelp av induksjon i samsvar med en forutbestemt oppvarmingssyklus.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hylsen som vulkaniseres in situ først legges på plass som en rå elastomer kappe med lignende eller samme sammensetning som den som utgjør nevnte antikorrosjonslag som allerede er festet til nevnte seksjoner som skal sammenstilles hvor kappens tykkelse i alt vesentlig er lik nevnte lags og hvor den påføres nevnte metallrø rs endesoner etter at nevnte endesoner er behandlet på en måte som er identisk med den som ble benyttet for å tildanne nevnte lag på nevnte seksjoner i en fabrikk.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 som vedrører rørseksjoner som videre omfatter varmeisolerende midler som omslutter nevnte lag, karakterisert ved at nevnte oppvarming som brukes for in situ vulkanisering av hylsen samtidig benyttes for på toppen av nevnte hylse å tildanne andre varmeisolerende midler som dekker nevnte skjøt og således gir en kontinuerlig kappe av varmeisolerende midler.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at lederelementer utvalgt i klassen som omfatter metalltråd, karbonfiber og lignende er innarbeidet i materialet som utgjør nevnte andre varmeisolerende midler.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sonder er plassert i nærheten av metallrørene i skjøtområdet for å styre og regulere nevnte induksjonsoppvarmingssyklus.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den tilførte induksjons-oppvarmingskraften videre reguleres og styres ved hjelp av skjermer av passende form og type.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter det skritt å tilføre trykk-krefter på nevnte hylse for at den samme skal festes til metallrøret ved hjelp av en omsluttende del som lages av et tekstilbånd som krymper når in situ vulkanisering av hylsen finner sted og som anbringes på nevnte hylses ytre overflate.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte hylse er laget av et materiale av polyuretantypen.

9. Innretning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter induksjonsoppvarmingsmidler og midler for å tilføre og styre den induserte kraften som tilføres nevnte oppvarmingsmidler i samsvar med en forutbestemt syklus.

10. Innretning ifølge krav 9, karakterisert ved at nevnte oppvarmingsmidler omfatter en induksjonsspole med en flerhet viklinger.

11. Innretning ifølge krav 10, karakterisert ved at induksjonsspolen er laget som en leddet gripeanordning med to halvkjefter.

12. Innretning ifølge krav 9, karakterisert ved at det videre omfatter skjerm-midler for å styre og regulere den opptatte induksjonsoppvar-mingskraften.

13. Rørledning for fluidtransport, karakterisert ved at den er fremstilt ved å utføre fremgangsmåten ifølge krav 1.