PT2521874T - Conector fixado mecanicamente para utilização num ambiente corrosivo - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"CONECTOR FIXADO MECANICAMENTE PARA UTILIZAÇÃO NUM AMBIENTE CORROSIVO"

Nota Remissiva para Pedidos de Patente Relacionados 0 presente pedido de patente reivindica prioridade relativamente ao Pedido de Patente Provisório U.S. N.2 61/292122, apresentado em 04 de janeiro de 2010.

Campo A presente tecnologia refere-se a um conector de fluido. Em particular, a tecnologia refere-se a um conector de fluido concebido para se fixar mecanicamente a e vedar um tubo para utilização em aplicações em ambientes corrosivos.

Antecedentes H2S, na presença de água, pode danificar as condutas de aço carbono sob a forma de corrosão, fissuração ou formação de bolhas. Os efeitos de H2S em aço podem ser classificados como os que obrigam a uma tensão externa, tal como fissuração por corrosão sulfídrica (SSC), e os que não o fazem, tal como fissuração induzida por hidrogénio (HIC), e corrosão. A presença de dióxido de carbono no ambiente corrosivo tende a aumentar a taxa de corrosão no aço.

Também pode aumentar a suscetibilidade do aço a SSC e HIC, sendo o efeito sobre a HIC mais pronunciado. A SSC é caracterizada por uma única fissura inicial retilínea e transgranular que evolui sob a aplicação de uma tensão externa, seja aplicada ou residual. Pode iniciar-se num ponto de corrosão (ou em qualquer outra particularidade que possa atuar como aumentador de tensão) ou por meio de um mecanismo de fissuração por hidrogénio (e. g., formação de bolhas) e, em seguida, propagar-se para uma fratura frágil perpendicular à direção da tensão aplicada. A SSC em aços de alta resistência tende a ter uma ramificação considerável, ao passo que em aços de baixa resistência mostra pouca tendência para isso. A SSC pode ocorrer em soldaduras ou nas zonas afetadas pelo calor adjacentes às soldaduras. Ocorre, geralmente, em aços carbono com uma resistência à tração superior a 550 Megapascal (MPa). No entanto, as falhas SSC também ocorrem em aços com uma resistência à tração inferior a 550 MPa. Isto deve-se, principalmente, ao arrefecimento rápido das zonas soldadas, criando áreas localizadas de dureza elevada. A HIC não ocorre normalmente em soldaduras, mas sim em áreas do corpo de tubos tendo inclusões de escória que funcionam como locais para a recolha de hidrogénio difundido. A HIC implica duas formas básicas, fissuras retilíneas e fissuras irregulares. A HIC pode ocorrer em aços de baixa resistência com valores de dureza bem abaixo de RC 22, com ou sem a presença de uma tensão externa. A corrosão na superfície do aço produz hidrogénio atómico, que penetra e difunde-se através do aço até ser aprisionado em irregularidades que ocorrem naturalmente no metal, tais como inclusões não metálicas e laminagens. Este hidrogénio atómico combina-se em hidrogénio molecular e acumula uma pressão de gás suficientemente elevada para superar a carga de rutura do aço, formando bolhas. Bolhas adjacentes podem propagar-se sob a forma de fissuras, normalmente paralelas à direção de laminagem do aço.

Outro fenómeno associado com a HIC é a fragilidade induzida pelo hidrogénio em tubos de aço e juntas soldadas, que, geralmente, indica uma perda de ductilidade do metal em resultado da penetração de hidrogénio. A suscetibilidade à fragilidade induzida pelo hidrogénio depende da constituição química e da microestrutura do material. Por conseguinte, diferentes regiões do tubo e das zonas soldadas podem ser fragilizadas de diferentes formas devido à presença de hidrogénio. Assim, é desejável evitar a utilização de soldaduras em aplicações em ambientes corrosivos. Além disso, a soldadura pode, muitas vezes, ser difícil em determinados ambientes, devido à localização, condições adversas, presença de gases ou outras. 0 documento US 6131964 proporciona um aparelho de acoplamento para fazer uma ligação tubo/cano compreendendo um elemento de acionamento e uma manga. A manga tem um interior oco para permitir um deslizamento fácil inicial, através do seu interior, de uma secção de um tubo. Ao forçar longitudinalmente o elemento de acionamento ao longo da superfície exterior da manga obtém-se a deformação da manga e, em simultâneo, da secção de tubo engatada no interior da manga, de tal modo que a manga "morde" o tubo. Além disso, o documento US 2006/0186666 AI divulga um conector para fazer ligações com um tubo incluindo um corpo de acoplamento tendo uma superfície interior definindo um furo para a receção de um tubo. Um anel é encaixado sobre o corpo de acoplamento para vedar e ligar mecanicamente o corpo de acoplamento ao tubo.

Sumário

De acordo com os ensinamentos descritos no presente documento, é descrito um conector para acoplamento com um tubo num ambiente corrosivo.

Descrição Resumida das Figuras dos Desenhos A FIG. 1 é uma vista em perspetiva de um conector exemplificativo tendo extremidades opostas para acoplar dois tubos entre si; A FIG. 2 é uma vista em planta do conector exemplificativo da Fig. 1; A FIG. 3 é uma vista em corte do conector exemplif icativo da Fig. 1 que mostra os anéis na extremidade do conector desacoplados; A FIG. 4 é uma vista em corte de uma extremidade ou manga do conector exemplificativo da Fig. 1; A FIG. 5 é uma vista explodida de algumas das superfícies de vedação do conector exemplificativo da Fig. 1; A FIG. 6 é uma vista em corte de uma extremidade ou manga do conector exemplificativo da Fig. 1 que mostra o anel parcialmente instalado na extremidade do corpo com um tubo posicionado no interior do corpo; A FIG. 7 é uma vista em corte semelhante à da Fig. 6, mas mostrando o anel numa posição totalmente instalada na extremidade do corpo e a deformação associada da manga e do tubo; A FIG. 8 é uma vista em corte semelhante à da Fig. 7, mas mostrando as partes das várias peças que se sobrepõem umas às outras; A FIG. 9 é uma vista em perspetiva de um conector exemplificativo alternativo tendo uma única extremidade para acoplamento a um tubo e uma flange definida na extremidade oposta; A FIG. 10 é uma vista em planta do conector exemplificativo da Fig. 9; e A FIG. 11 é uma vista de extremidade direita do conector exemplificativo da Fig. 9.

Descrição detalhada O conector 10 exemplificativo é utilizado para substituir a soldadura por um conector fixado mecanicamente que é adequado para ser utilizado num ambiente ou aplicação NACE (National Association of Corrosion Engineers Associação Nacional de Engenheiros Especialistas em Corrosão) , tal como na presença de fluidos ou gases de processo corrosivos, tais como Sulfureto de Hidrogénio. A utilização de um conector 10 fixado mecanicamente em substituição de uma junta soldada convencional permite reduzir os custos e melhorar a qualidade, segurança e fiabilidade da junta. O conector 10 exemplificativo pode ser utilizado para a ligação de tubos de paredes espessas ou de paredes finas, tais como os que variam em tamanho de Vt" NP S a 4" NPS, embora outros tamanhos de tubo também possam beneficiar do conector 10 exemplificativo. 0 conector 10 exemplificativo, como mostrado nas figuras em anexo, inclui os rácios predeterminados de interferência entre um anel 14 de acionamento, corpo 12 e tubo 16 ao longo do comprimento de uma área de contacto cilíndrica. O conector 10 exemplificativo pode ser instalado em tubos 16 e cumpre os requisitos de qualificação relativamente à norma ASME B31 referentes à resistência ao rebentamento e à expansão térmica (fadiga por flexão). O conector 10 exemplificativo também minimiza os efeitos de compressão de conector na consolidação por encruamento de áreas de conector/tubo que estão expostas a meios corrosivos. Isso permite que o conjunto conector/tubo que incorpora o conector 10 exemplificativo cumpra a exigência do teste de corrosão da NACE TM0177.

As Figs. 1-8 ilustram as relações diametrais e axiais entre o tubo 16, os vedantes 30, 32, 34 definidos nas superfícies 36 internas do corpo 12 do conector 10, incluindo as secções 24, 26 de transição entre os vedantes 30, 32, 34, e as relações diametrais e axiais do exterior 22 do corpo 12 e as superfícies internas do anel 14. O conector 10 exemplificativo é fabricado num material de aço carbono AISI-SAE 4130fracamente ligado. A combinação da geometria e material do conector proporciona um desempenho de união de conector aceitável em aplicações NACE. O exemplo mostrado nas Figs. 1-8 é um conector 10 tendo duas extremidades 42a, 42b opostas, sendo cada extremidade configurada para aceitar no seu interior um corpo 16 de tubo. O exemplo mostrado nas Figs. 9-11 tem uma única extremidade 42a para receber um corpo 16 de tubo, enquanto a outra extremidade serve como uma flange 18.

Outros tipos de conectores também podem utilizar os ensinamentos descritos no presente documento.

No que se refere à Fig. 1, o conector 10 inclui um corpo 12 de acoplamento e, pelo menos, um anel 14 de compressão. O exemplo mostrado nas Figs. 1-8 tem dois anéis 14 de compressão, enquanto o exemplo mostrado nas Figs. 9-11 tem um anel 14 de compressão. O corpo 12 de acoplamento e o anel 14 são utilizados, em conjunto, para unir um corpo 16 de tubo ao conector 10. Os componentes são, de um modo geral, simétricos em torno de um eixo central. O corpo 12 de acoplamento inclui uma primeira manga 12a (que forma o lado direito do corpo 12 de acoplamento na Fig. 2) e uma segunda manga 12b (que forma o lado esquerdo do corpo 12 de acoplamento na Fig. 2) . A primeira manga 12a serve para receber um primeiro corpo 16 de tubo e a segunda manga 12b serve para receber um segundo corpo 16 de tubo. Como irá ser descrito em mais detalhe abaixo, quando os anéis 14 de compressão são forçados axialmente sobre as respetivas mangas 12a, 12b com as secções 16 de tubo alojadas no seu interior, as mangas 12a, 12b são mecanicamente ligadas e unidas de modo estanque às secções de tubo ou cano. O interior do corpo tem um batente 80 que impede o movimento axial de um tubo 16 para o interior do corpo 12. O corpo 12 de acoplamento e o anel 14 de compressão são formados por aço carbono fracamente ligado de alta resistência, tal como aço carbono AISI-SAE 4130 fracamente ligado. Outros aços carbono incluem aços carbono de classe UNS413000 e UNS414000. A composição química do aço carbono é compatível com os produtos químicos de processo utilizados em aplicações NACE e exibe uma corrosão limitada, eficácia em condições ambientais adversas e é um material aceite pelos clientes. Além disso, o aço carbono tem propriedades que lhe permitem suportar todos os aspetos relativos aos requisitos de carga mecânica do conector 10 exemplificativo. Também se podem utilizar outros materiais, se desejado, como é conhecido pelos especialistas na técnica. Mas, de um modo vantajoso, o aço carbono pode ser utilizado em aplicações em ambientes corrosivos, de modo a evitar a necessidade de soldaduras. O tubo 16 pode variar em tamanho, como discutido acima, não estando o conector 10 exemplificativo limitado a um tamanho particular de tubo.

No que se refere às Figs. 9-11, a configuração exata do conector 10 pode variar e não é necessário incluir as duas mangas 12a, 12b mostradas nas Figs. 1-8 numa configuração coaxial. Por exemplo, o conector 10 pode estar integralmente formado em ou configurado para se ligar a outro componente ou tipo de conector e pode ter um qualquer número de mangas estendidas em vários locais desde o mesmo para uma ligação a um ou mais tubos 16 correspondentes. Um exemplo particular pode ser uma combinação de conector e válvula de esfera, em que o conector 10 pode ser combinado com uma válvula de esfera de um modo semelhante ao descrito na Patente U.S. N.2 6467752 detida conjuntamente.

Também é feita referência às Patentes U.S. N.2 7575257; 6692040; 6131964; 5709418; 5305510; e 5110163 detidas conjuntamente. O exemplo mostrado nas Figs. 9-11 tem uma manga 12a num lado e uma flange 18 perpendicular no outro lado. A flange 18 inclui uma superfície 28 de vedação e orifícios 38 para receber parafusos, de modo a acoplar a flange 18 a uma superfície. A geometria dos conectores pode adotar configurações tais como a flange mostrada nas Figs. 9-11, tudo num único corpo sem a necessidade de uma junta soldada, ou outras configurações padrão de conectores ASME convencionais.

Como mostrado na Fig. 3, o conector 10 é, axialmente, uma imagem espelhada de si próprio. Por conseguinte, qualquer discussão sobre a manga 12a é aplicável à manga 12b e não será repetida. A manga 12a inclui uma flange circunferencial ou saliência 20 estendendo-se radialmente para o exterior a partir da superfície 22 exterior do lado de fora do corpo 12. A saliência 20 é utilizada para unir a manga 12a ao anel 14 de compressão adjacente quando se liga o conector 10 a um corpo 16 de tubo, como conhecido pelos especialistas na técnica. Uma ferramenta (não mostrada) pode ser utilizada para impulsionar o anel 14 contra a flange 20.

No que se refere às Figs. 3-5, a manga 12a inclui uma pluralidade de vedantes espaçados entre si, incluindo o vedante 30 principal, o vedante 32 interior e o vedante 34 exterior, para ligar mecanicamente e vedar o corpo 12 de acoplamento a um tubo 16. Os vedantes 30, 32, 34 estendem-se para o interior a partir da superfície 36 interna do corpo 12 de acoplamento. No presente documento, os termos "interior" e "exterior" são utilizados para indicar, de um modo geral, um espaçamento axial relativo, tal como em relação à flange 20 exterior 20 ou à extremidade 42. Assim, a distância de espaçamento axial entre o vedante 34 exterior e a flange 20 é maior do que a do vedante 32 interior. 0 vedante 34 exterior é um vedante de segurança que é utilizado como reserva para pressões internas na conduta. 0 vedante 34 exterior também tem a função de limitar a introdução de ambientes externos nos vedantes, tais como humidade proveniente do ambiente externo ou poeiras. Um vedante 34 exterior duplo é proporcionado e é útil em ambientes agressivos, tais como onde a vedação pode ser mais difícil devido à má qualidade da superfície do tubo. Aplicações exemplificativas seriam em plataformas petrolíferas em terra ou em mar localizadas em locais tais como no Mar do Norte ou no Alasca. 0 vedante 34 duplo é utilizado para proporcionar uma proteção suplementar. Se um vedante falhar, o outro vedante serve como reserva. 0 vedante 34 exterior é uma versão mais pequena dos vedantes principais trapezoidais, que serão discutidos, em seguida, em mais detalhe, e os dois vedantes que compreendem o vedante 34 exterior são unidos entre si por um raio de ligação.

No que se refere às Figs. 3-8, o vedante 30 principal serve para proporcionar um vedante de fluido principal e uma ligação mecânica com o tubo 16. O vedante 30 principal inclui um primeiro dente 50, um segundo dente 52 e um terceiro dente 54, que estão axialmente espaçados da flange 20 e da extremidade 42 do corpo 12 de acoplamento. Os dentes 50, 52, 54 estão ligeiramente separados uns dos outros por ranhuras 44. Secções de transição ou secções 24, 26 de parede estão posicionadas antes e depois do vedante 30 principal. As secções 24, 26 de transição são utilizadas para impulsionar os dentes 50, 52, 54 para o interior do tubo 16 ou para se adaptarem à forma do anel 14 de acionamento. As secções 24, 26 de transição também permitem que a manga 12a se descomprima sobre o tubo 16. As secções 24, 26 de transição também permitem que os três dentes 50, 52, 54 de vedação principais se entrelacem entre si, o que resulta numa melhor união com o tubo 16. As Figs. 5 e 8 mostram as áreas 84 de sobreposição entre o corpo 12 e o anel 14 que requerem algum tipo de deformação ou de "mordedura". De modo a que o anel passe para além do corpo nesta área 84, ou os dentes devem "morder" o tubo 16, ou o tubo 16 deve deformar-se ou o anel 14 e/ou o corpo 12 têm de deformar-se . A secção 26 de transição que está posicionada no exterior do vedante principal tem uma rampa que se afasta da parede 16 de tubo 16 até um primeiro diâmetro e, em seguida, diminui de diâmetro até um segundo diâmetro. A secção 26 de transição exterior tem uma primeira parte com um primeiro diâmetro e uma segunda parte com um segundo diâmetro. 0 segundo diâmetro da segunda parte tem um diâmetro substancialmente constante desde o ponto em que o segundo diâmetro é atingido até chegar ao vedante 34 exterior.

Uma segunda secção de transição interior está posicionada no interior do vedante 30 principal. A secção de transição interior tem uma primeira parte com um primeiro diâmetro e uma segunda parte com um segundo diâmetro, de modo semelhante à secção de transição exterior. Dependendo da proximidade do vedante 32 interior, o comprimento da segunda parte é mais curto do que o da primeira secção de transição.

Como mostrado na Fig. 5, o segundo 52 e terceiro 54 dentes do vedante 30 principal têm uma secção transversal trapezoidal e estão espaçados para o interior com um primeiro diâmetro Dl em relação à parede 16 de tubo. Os ângulos das paredes laterais estendidas até à face dos dentes são substancialmente iguais. A forma trapezoidal dos dentes 50, 52, 54 é mais robusta e proporciona mais massa para exercer uma pressão descendente contra o tubo 16 do que o que acontecia com conceções anteriores. A massa dos dentes é duplicada em relação a conceções anteriores. Os dentes 50, 52, 54, também são maiores, em termos de massa, do que os do estado da técnica, de modo a enfrentar os desafios associados com a instalação do corpo 12 de acoplamento em superficies de diâmetro exterior de tubos que podem ser de menor qualidade.

Além disso, os dentes 50, 52, 54 do vedante 30 principal são unidos na parede interna da manga 12a por um raio na raiz de cada dente 50, 52, 54. Isso ajuda a diminuir as tensões e a impedir a fratura da parede. O raio na raiz de cada dente 50, 52, 54 pode ser otimizado para reduzir a possibilidade de concentrações de tensão. O primeiro dente 50 também tem uma secção transversal trapezoidal e está afastado para o interior com um segundo diâmetro D2 em relação à parede 16 de tubo. O segundo diâmetro D2 é maior do que o espaçamento do primeiro diâmetro Dl para o segundo e terceiro dentes 52, 54. As secções 24, 26 de transição são utilizadas para ajudar a dirigir os dentes 50, 52, 54 para dentro do tubo 16 quando o anel 14 é forçado através da superfície exterior da manga 12a. O vedante 32 interior está localizada entre o vedante 30 principal e a flange 20. Como o vedante 30 principal, o vedante 32 interior proporciona uma vedação de fluido e uma conexão mecânica com o tubo 16. 0 vedante 32 interior é um único dente, mas poderia ser formado por uma pluralidade de dentes, que podem ser separados entre si por uma ou mais ranhuras 44 apropriadas. A secção 24 de transição interior está posicionada entre o vedante 32 interior e o vedante 30 principal. No que se refere às Figs. 6 e 7, o corpo 12 inclui ainda, pelo menos, uma saliência 70 antitorção, que é designada no presente documento, para simplificar, por "saliência de torção". A saliência 70 de torção 70 está, como mostrado, localizada entre o vedante 34 exterior e a extremidade 42 da manga 12a, mas poderia estar localizada entre o vedante 30 principal e o vedante 34 exterior. A saliência 70 de torção é proporcionada, principalmente, para transportar cargas de torção entre o corpo 12 e o tubo 16. A saliência 70 antitorção está espaçada axialmente do vedante 30 principal, para o exterior, por uma distância suficiente que permita que uma redução no diâmetro do tubo 16 pelo vedante 30 principal não interfira com o engate entre a saliência 70 de torção e o tubo 16. A saliência 70 de torção tem, de preferência, superficies de atrito que podem ser formadas por estriagem, brochagem ou outras técnicas semelhantes, para melhor resistir a cargas de torção.

No que se refere à Fig. 4, a superfície 22 exterior do corpo 12 tem uma parte 56 interna entre o patamar 46 e a extremidade 42. A parte 56 interna tem um diâmetro relativamente mais pequeno do que o patamar 46 e a flange 20. A parte 56 interna do corpo 12 tem uma secção 58 de atrito aumentada, também designada por mecanismo de bloqueio ou ranhuras antirrecuo, adjacente à extremidade 42. A secção 58 de atrito inclui uma pluralidade de saliências 60 para reter com mais firmeza o anel 14 de compressão no corpo 12 de acoplamento depois de o anel 14 de compressão estar totalmente instalado no corpo 12. As saliências 60 de atrito ajudam a impedir que o anel 14 de compressão deslize ou funcione fora do corpo 12. Outra particularidade proporcionada de modo adjacente à extremidade 42 é um afunilamento 62, que tem, de preferência, um ângulo de conicidade de cerca de vinte graus ou mais. O afunilamento 62 ajuda a instalar inicialmente o anel 14 de compressão no corpo 12. A superfície 22 exterior da manga 12a tem uma secção 48 de rampa posicionada entre a parte 56 e o patamar 46. Além disso, outra rampa 66 é posicionada adjacente à flange 20. O anel 14 de compressão ou acionamento é dimensionado de modo a ser recebido de forma anelar sobre e axialmente forçado ao longo da manga 12a na direção da flange 20 para forçar os vedantes 30, 32, 34 a morder o tubo 16 para unir de modo estanque e ligar mecanicamente o corpo 12 ao tubo 16. O anel 14 de compressão inclui uma parte 14a interior e uma parte 14b exterior. A parte 14b exterior do anel 14 é, de um modo geral, mais espessa do que a parte 14a interior. O anel 14 inclui um primeiro patamar 68 na extremidade 14b e o primeiro patamar 68 inclui uma pluralidade de saliências 60 que formam a secção 72 de atrito de modo a coincidir com a secção 58 de atrito do corpo. O primeiro patamar 68 é ligado a uma primeira parte 82 inclinada no sentido ascendente, que serve como uma superfície guia para ajudar a centrar o anel 14 na manga 12a e para ajudar a canalizar e encaminhar as interferências na manga 12a. Em geral, as superfícies no anel 14 facilitam a instalação do anel 14 sobre a manga. 0 anel 14 de compressão inclui ainda uma superfície 74 interna. A superfície 74 interna é geralmente cilíndrica e está acoplada a uma secção 76 inclinada no sentido ascendente na extremidade 14b. As superfícies 66 e 56 servem como superfícies de compressão.

Uma parte 7 6 em rampa tem um diâmetro maior do que a superfície 74 interna do anel. Embora não mostrado, o anel 14 também pode incluir um segmento afunilado no sentido descendente, como é conhecido pelos especialistas na técnica. 0 segmento no sentido descendente poderia ser uma saliência definida na vizinhança do vedante 30 principal quando o anel 14 está completamente instalado. O ângulo da secção 76 inclinada no sentido ascendente corresponde substancialmente ao ângulo da rampa 48 e facilita o movimento axial do anel 14 de compressão depois de passar pelo patamar 46.

No que se refere à Fig. 6, o anel 14 de compressão é mostrado parcialmente instalado ou pré-montado no corpo 12 de acoplamento numa posição pré-instalada. Nesta posição, a secção 76 inclinada no sentido ascendente do anel de compressão fica adjacente, mas ligeiramente espaçada da secção 74 de patamar de vedante principal. Através de um encaixe com aperto, o anel 14 de compressão é mantido no lugar e pode ser enviado para os clientes na posição pré-instalado no corpo 12 de acoplamento, o que facilita a sua utilização e instalação pelos utilizadores finais.

No que se refere à Fig. 7, para instalar completamente o anel 14 de compressão na manga 12a com o tubo 16 inserido no mesmo com o objetivo de ligar mecanicamente e vedar o conector 10 ao tubo 16, pode utilizar-se uma ferramenta de instalação (não mostrada) para forçar ainda mais a colocação do anel 14 de compressão sobre a manga 12a na direção da flange 20 de engate de ferramenta. 0 movimento axial do anel 14 de compressão sobre o corpo 12 de acoplamento com o tubo 16 inserido no mesmo provoca o movimento radial do corpo 12 e, particularmente, dos vedantes 30, 32, 34 do corpo 12 na direção de ou para dentro do tubo 16, para criar ligações mecânicas e vedações com o mesmo. Além disso, o tubo 16 deforma-se e o corpo 12 de acoplamento deforma-se. O corpo 12 e o anel 14 de compressão são configurados de modo a que os vedantes 30, 32, 34 sejam colocados sequencialmente na sua posição devida, um de cada vez, e uma força restauradora de carga seja aplicada ao vedante 30 principal, tudo isso segundo uma ordem preferida quando o anel 14 de compressão é movido da posição pré-instalada para a posição final instalada. Não há contacto de deformação com o tubo 16 por um vedante não colocado na sua posição devida até que o vedante anterior esteja totalmente colocado no lugar. A colocação de um vedante na sua posição devida significa que o dente ou dentes do vedante são comprimidos ou forçados de modo a contactarem, por deformação, com o tubo 16. A colocação de um vedante na sua posição devida é considerada completa (i. e.r totalmente colocado) quando o dente ou dentes do vedante são completamente forçados para o interior do tubo 16 (e. g., quando já não houver movimento radial da superfície 22 exterior imediatamente oposta ao vedante 30 ou 32 ou 34 em resultado de ser forçada para dentro por uma determinada secção do anel 14 de compressão).

Em alternativa, pode considerar-se que um vedante está totalmente colocado na sua posição devida quando o anel 14 de acionamento tiver forçado o dente ou dentes do vedante ainda mais para dentro do tubo 16 ou quando um afunilamento de acionamento do anel 14 de acionamento ficar nivelado relativamente a uma secção cilíndrica diametralmente constante quando o anel 14 de acionamento se move para além do vedante. 0 tubo 16 fica, tipicamente, sob tensão quando ultrapassa o seu limite elástico dado que os vedantes 30, 32, 34 continuam a "morder" a superfície e o tubo 16 começa a deformar-se plasticamente ou a mover-se radialmente para o interior, dando origem a uma deformação permanente. Como ilustrado na Fig. 7, os dentes 50, 52, 54 do vedante 30 principal "mordem" e deformam o tubo 16 e são eles próprios também deformados ligeiramente. Isso tem a função de preencher eventuais imperfeições de superfície ásperas ou irregulares encontradas no exterior do tubo 16.

Em simultâneo com o movimento radial do corpo 12 e a deformação do tubo 16, o movimento radial do anel 14 de compressão ocorre para o exterior. Este movimento radial do anel 14 de compressão é tipicamente elástico e resulta apenas num pequeno aumento do diâmetro do anel 14 de compressão.

Como mostrado na Fig. 7, o anel 14 de compressão é forçado axialmente sobre a manga 12a do corpo até à posição de instalação final ilustrada. Nesta posição, o anel 14 de compressão fica encostado ou é engatado na flange 20 do corpo. Em alternativa, o anel 14 de compressão pode ser posicionado de modo intimamente adjacente à flange 20, mas sem contacto com a mesma. Na posição instalada final, todos os vedantes 30, 32, 34 estão colocados na posição devida e a saliência 70 de torção "morde" o tubo 16. A cooperação entre o mecanismo 58 de bloqueio do corpo 12 de acoplamento, também designado por ranhuras antirrecuo, da parte 56 interna e o mecanismo 72 de bloqueio do anel de compressão impede ou, pelo menos, reduz a probabilidade de o anel 14 de compressão se desalojar axialmente da manga 12a.

Para além da deformação dos dentes, anel 14 de compressão e tubo 16, o corpo 12 de acoplamento também se deforma. Como mostrado na Fig. 7, as partes 78 mais finas da manga 12a tendem a seguir o contorno do anel de compressão. Isto deve-se a uma contenção da pressão, dado que o anel 14 veda sequencialmente os vários vedantes. Isto é vantajoso na medida em que a parte 78 de manga deformada radialmente para fora ajuda a reter o anel 14 de acionamento no conector 10. Isto acontece para além do auxilio prestado pelas ranhuras 58, 72 antirrecuo.

Exemplo:

Foi realizado um teste do conector 10 exemplificativo utilizando material de aço carbono de tipo 4130 com conectores de 1,5 polegadas e 2 polegadas num tubo A333/A106. Foram realizados testes de exposição interna dos conjuntos utilizando uma solução A NACE TM0177 durante um período de 30 dias. A solução A é 5% de NaCl acidificada com 0,5% de ácido acético glacial. Os testes foram realizados a 1 atm de H2S à temperatura ambiente (cerca de 76 graus F) para avaliar a Fissuração por Corrosão Sulfídrica (SSC) . O ar existente na solução e nos espécimes de teste foi, inicialmente, evacuado com N2 seguido por uma purga contínua de H2S durante o período do teste. 0 PH foi, inicialmente, de 2,7 e foi reabastecido quando o PH atingiu 3,8. Não foi observada qualquer evidência de SCC ou corrosão sob tensão em todas as amostras. Por conseguinte, determinou-se que os conectores 10 eram adequados para aplicações em serviços com ambiente corrosivo dentro das limitações de temperatura e pressão parciais de H2S listadas na NACE MR0175, NACE MR0103-2007 e ISO 15156. Qualquer temperatura é permitida com uma pressão parcial restritiva de H2S de 15 psia. De um modo vantajoso, verificou-se que um material e classe de aço carbono vulgarmente conhecidos foram eficazes para serem utilizados num conector num ambiente corrosivo, evitando, assim, a necessidade de soldar juntas umas às outras.

De modo a instalar o conector 10 num tubo 16, faz-se deslizar o tubo 16 para dentro da abertura no corpo 12 de acoplamento. Em seguida, o anel 14 é forçado sobre a manga 12a até entrar substancialmente em contacto com a flange 20.

As várias partes do conector 10 podem ser maquinadas a partir de barras em bruto, peças forjadas ou tubos em bruto. O conector 10 exemplificativo para acoplamento com um tubo 16 num ambiente corrosivo inclui um corpo 12 de acoplamento, anel 14, vedante 30 principal, secção 24, 26 de transição, vedante 32 interior e vedante 34 exterior. O corpo 12 de acoplamento tem uma superfície interna definindo um furo para receber, no seu interior, um tubo 16 em, pelo menos, uma das suas extremidades. O anel 14 está posicionado para se encaixar sobre, pelo menos, uma extremidade do corpo 12 de acoplamento para ligar mecanicamente o referido corpo 12 de acoplamento a um tubo 16. 0 vedante 30 principal é formado na superfície interna do corpo 12 de acoplamento. A secção 24, 26 de transição é formada como um entalhe na superfície interna do corpo 12 de acoplamento, adjacente ao vedante 30 principal. A secção 24, 26 de transição tem uma primeira parte com um primeiro diâmetro e uma segunda parte com um segundo diâmetro, sendo o primeiro diâmetro maior do que o segundo diâmetro. O vedante 32 interior é formado na superfície interna do corpo 12 de acoplamento, espaçado, para dentro, relativamente ao vedante 30 principal e à extremidade de, pelo menos, o corpo 12 de acoplamento. O vedante 34 exterior é formado na superfície interna do corpo 12 de acoplamento, espaçado, para dentro, relativamente à, pelo menos uma, extremidade do corpo 12 de acoplamento e para fora relativamente ao vedante 30 principal. Quando o anel 14 é encaixado à força sobre a, pelo menos uma, extremidade do corpo 12 de acoplamento, o anel 14 e o corpo 16 de acoplamento aplicam uma força de acoplamento ao vedante 30 principal, vedante 32 exterior e vedante 34 interior para ligar o tubo 16 ao corpo 12 de acoplamento de um modo vedante. A secção de transição pode ser posicionada entre o vedante principal e o vedante interior, e o primeiro diâmetro pode ser posicionado diretamente adjacente ao vedante principal. A secção de transição pode incluir uma secção de transição interior e uma secção de transição exterior, sendo a secção interior posicionada adjacente ao lado interno do vedante principal e sendo a secção exterior posicionada adjacente ao lado externo do vedante principal. O vedante principal pode incluir, pelo menos, um primeiro vedante principal e um segundo vedante principal, e as secções de transição interior e exterior adjacentes aos referidos, pelo menos, primeiro e segundo vedantes principais podem ter, substancialmente, o mesmo diâmetro interno em relação à posição diametral de cada vedante. 0 conector pode incluir uma saliência de torção formada na superfície interna do corpo de acoplamento, sendo a saliência de torção posicionada no interior ou no exterior em relação ao vedante exterior. 0 conector pode incluir uma flange circunferencial posicionada numa superfície externa do corpo. A flange proporciona um batente contra o qual o anel é forçado. Cada um de entre o vedante principal, vedante interior e vedante exterior pode ser contínuo de modo circunferencial.

De acordo com a presente invenção, o vedante principal inclui um primeiro vedante principal, um segundo vedante principal e um terceiro vedante principal, sendo posicionadas ranhuras entre cada um dos primeiro, segundo, e terceiro vedantes principais. 0 primeiro vedante principal está posicionado no interior relativamente aos segundo e terceiro vedantes principais. 0 primeiro vedante principal está posicionado na superfície interna do corpo de acoplamento num primeiro diâmetro, o segundo vedante principal está posicionado na superfície interna do corpo de acoplamento num segundo diâmetro e o terceiro vedante principal está posicionado na superfície interna do corpo de acoplamento num terceiro diâmetro, sendo o primeiro diâmetro maior do que o segundo diâmetro e o terceiro diâmetro. Cada um dos referidos vedantes principais pode ter uma face trapezoidal. 0 vedante exterior pode ser um vedante duplo. 0 anel pode ser deslocado para o interior para, sequencialmente, vedar o vedante principal, o vedante exterior e o vedante interior contra um tubo quando o anel é impulsionado para o interior. Cada um dos vedantes exterior, interior e principal "morde" ou deforma um tubo quando o anel é forçado sobre o respetivo vedante. 0 anel é um anel de compressão que inclui uma superfície de compressão para vedar sequencialmente os vedantes exterior, principal e interior contra um tubo. 0 anel de compressão pode ter um primeiro segmento posicionado adjacente à extremidade do anel e um segundo segmento posicionado no interior relativamente à extremidade do anel. 0 anel de compressão pode, ainda, incluir uma secção descendente. 0 corpo de acoplamento pode ter uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, sendo a primeira e a segunda extremidades uma imagem espelhada uma da outra, e com um anel posicionado em cada extremidade. 0 corpo de acoplamento pode ter uma primeira extremidade para receber um tubo e uma segunda extremidade que serve como uma flange. 0 anel e corpo de acoplamento podem ser formados por um aço carbono fracamente ligado de alta resistência, que é resistente à corrosão em ambientes corrosivos. 0 aço carbono fracamente ligado de alta resistência pode ser da classe UNS413000 ou UNS414000.

Uma secção de transição pode ser posicionada adjacente ao vedante principal. A secção de transição é um entalhe da superfície interna do corpo de acoplamento e tem uma primeira parte de transição com um primeiro diâmetro e uma segunda parte de transição com um segundo diâmetro. A primeira parte de transição tem um primeiro diâmetro que está posicionado adjacente ao primeiro vedante e tem um diâmetro maior do que o segundo diâmetro da segunda parte de transição.

No presente documento, o termo "substancialmente" é um termo de estimação.

Embora várias caracteristicas dos exemplos reivindicados sejam apresentadas acima, deve compreender-se que as caracteristicas podem ser utilizadas isoladamente ou em qualquer combinação. Por conseguinte, os exemplos reivindicados não devem ser limitados apenas aos exemplos específicos descritos no presente documento.

Além disso, deve compreender-se que variações e modificações podem ocorrer aos especialistas na técnica para os quais os exemplos reivindicados foram proporcionados. Os exemplos descritos no presente documento são exemplificativos. A presente publicação pode permitir que os especialistas na técnica façam e utilizem conceções alternativas tendo elementos alternativos que correspondem aos elementos enunciados nas reivindicações. 0 âmbito de aplicação previsto pode incluir, assim, outros exemplos que não diferem entre si ou que diferem de uma forma insubstancial da linguagem literal das reivindicações. 0 âmbito da presente publicação é, por conseguinte, definido como estabelecido nas reivindicações anexas.

Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Conector (10) para acoplamento com um tubo (16) num ambiente corrosivo, compreendendo: um corpo (12) de acoplamento tendo uma superfície interna definindo um furo para receber o tubo (16) no seu interior em, pelo menos, uma extremidade do mesmo; um anel (14) posicionado para ser encaixado sobre, pelo menos, uma extremidade do corpo (12) de acoplamento para ligar mecanicamente o referido corpo (12) de acoplamento ao referido tubo (16); um vedante (30) principal formado na superfície interna do corpo (12) de acoplamento; um vedante (32) interior formado na superfície interna do corpo (12) de acoplamento espaçado para dentro relativamente ao vedante (30) principal e a, pelo menos, uma extremidade do corpo (12) de acoplamento; um vedante (34) exterior formado na superfície interna do corpo (12) de acoplamento espaçado para dentro relativamente a, pelo menos uma extremidade do corpo (12) de acoplamento e para fora relativamente ao vedante (30) principal; uma secção (24, 26) de transição é formada como um entalhe na superfície interna do corpo (12) de acoplamento adjacente ao vedante (30) principal, tendo a referida secção (24, 26) de transição uma primeira parte com um primeiro diâmetro e uma segunda parte com um segundo diâmetro, sendo o primeiro diâmetro maior do que o segundo diâmetro, caracterizado por: quando o referido anel (14) é encaixado à força sobre a, pelo menos uma, extremidade do corpo (12) de acoplamento, o anel (14) e o corpo (12) de acoplamento aplicarem uma força de acoplamento ao vedante (30) principal, vedante (34) exterior e vedante (32) interior que é suficiente para deformar permanentemente o tubo (16) para, assim, ligar o tubo (16) ao corpo (12) de acoplamento de um modo vedante; em que o vedante (30) principal inclui um primeiro vedante (50) principal, um segundo vedante (52) principal e um terceiro vedante (54) principal, com ranhuras posicionadas entre cada um dos primeiro, segundo e terceiro vedantes (50, 52, 54) principais; em que o primeiro vedante (50) principal está espaçado para dentro relativamente aos segundo e terceiro vedantes (52, 54) principais; e em que o primeiro vedante (50) principal está posicionado na superfície interna do corpo (12) de acoplamento num primeiro diâmetro de vedante, o segundo vedante (52) principal está posicionado na superfície interna do corpo (12) de acoplamento num segundo diâmetro de vedante e o terceiro vedante (54) principal está posicionado na superfície interna do corpo (12) de acoplamento num terceiro diâmetro de vedante, sendo o primeiro diâmetro de vedante maior do que o segundo e terceiro diâmetros de vedante.
2. 2. Conector (10) da reivindicação 1, em que a secção (24, 26) de transição está posicionada entre o vedante (30) principal e o vedante (32) interior, e o primeiro diâmetro é posicionado diretamente adjacente ao vedante (30) principal.
3. 3. Conector (10) da reivindicação 1, em que a secção (24, 26) de transição compreende uma secção (24) de transição interior e uma secção (26) de transição exterior, estando a secção (24) de transição interior posicionada adjacente a um lado interno do vedante (30) principal e a secção (26) de transição exterior posicionada adjacente a um lado externo do vedante (30) principal.
4. 4. Conector (10) da reivindicação 3, em que as secções (24, 26) de transição interior e exterior adjacentes aos referidos, pelo menos, primeiro e segundo vedantes (50, 52) principais têm um diâmetro interno substancialmente semelhante em relação a uma posição diametral de cada vedante.
5. 5. Conector (10) da reivindicação 1, compreendendo, ainda, uma saliência (70) de torção formada na superfície interna do corpo (12) de acoplamento, estando a saliência (70) de torção posicionada no interior ou no exterior em relação ao vedante (34) exterior; e uma flange (20) circunferencial posicionada numa superfície externa do corpo (12) de acoplamento, proporcionando a referida flange (20) um batente contra o qual o anel (14) é forçado; e em que cada um do vedante (30) principal, vedante (32) interior e vedante (34) exterior são contínuos de modo circunferencial.
6. 6. Conector (10) da reivindicação 1, em que cada um dos referidos vedantes (50, 52, 54) principais tem uma geometria em corte transversal que proporciona uma face trapezoidal posicionada de modo a ser pressionada no sentido descendente contra o tubo (16).
7. 7. Conector (10) da reivindicação 1, em que ο vedante (34) exterior é um vedante duplo compreendendo um par de vedantes adjacentes e independentes, cada um configurado para ser pressionado no sentido descendente contra o tubo (16).
8. 8. Conector (10) da reivindicação 1, em que o anel (14) pode ser deslocado para o interior, para vedar sequencialmente o vedante (30) principal, vedante (34) exterior e vedante (32) interior contra o tubo (16) quando o anel (14) é movimentado para o interior.
9. 9. Conector (10) da reivindicação 8, em que cada um dos vedantes (34, 32, 30) exterior, interior e principal "morde" ou deforma o tubo (16) quando o anel (14) é forçado sobre o respetivo vedante (34, 32, 30) .
10. 10. Conector (10) da reivindicação 1, em que o referido anel (14) é um anel (14) de compressão que inclui uma superfície de compressão para vedar sequencialmente os vedantes (34, 30, 32) exterior, principal e interior contra o tubo (16).
11. 11. Conector (10) da reivindicação 10, em que o anel (14) de compressão tem um primeiro segmento posicionado de modo adjacente a uma extremidade do anel (14) e um segundo segmento posicionado no interior relativamente à extremidade do anel (14).