PT90514B

PT90514B - Processo e aparelho para revestimento interior de tubos existentes

Info

Publication number: PT90514B
Application number: PT90514A
Authority: PT
Inventors: Brian Edward Mcguire
Original assignee: British Gas Plc
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1989-05-09
Publication date: 1994-05-31
Also published as: DE68925701T2; PL279340A1; ES2083821T3; CN1012210B; ATE124771T1; JPH0768643A; JP2509462B2; GB2218486A; ES2073948T3; HUT50376A; HK1006995A1; DK174462B1; FI94799B; FI94799C; JPH0764029B2; NZ228921A; MX170310B; KR900018586A; PL162874B1; AU3454789A

Description

KEMORIA DESCRITIVA presente invento refere-se a um processo e a um apare_ lho para revestimento interior de tubagem existente. 0 invento será descrito em relação a tubagem de fornecimento de gás, óleo, e água, mas ter-se-á em consideração que é igualmente aplicável a tubagens de todos os tipos.

Quando se procede ao revestimento de tubagens já instaladas (as quais quando enterradas no solo têm propensão para es talar, devido aos movimentos do solo) é vulgar utilizar-se o processo de puxar um revestimento aquecido constituído por tubos de plástico, através de uma fieira para reduzir o diâmetro e daí passá-lo ao longo da conduta existente.

presente invento refere-se a um processo aperfeiçoado para revestimento de tubagem já instalada usando uma fieira cons tritora para reduzir o diâmetro do tubo de revestimento antes de este ser puxado para a conduta existente. Por tubagem já insta lada quer-se significar uma conduta já instalada em posição pa. ra a sua finalidade tal como, por exemplo, tubagens enterradas no solo para gás, óleo, água ou esgoto, formando a tubagem parte de uma instalação mais vasta como sejam refinarias de óleo ou gás, ou instalações de armazenamento, ou condutas apoiadas no solo para ligar uma fonte de fornecimento a uma instalação receptora, por exemplo uma conduta de óleo ligando um poço (nas cente) a uma refinaria ou a um porto.

No caso de uma tubagem enterrada no solo deve considerar-se que normalmente a colocação envolve um guincho disposto junto a uma escavação no extremo de um troço do tubo a revestir, um cabo de ligação flexível ou elemento semelhante que passa através do troço do tubo para uma segunda escavação para além do qual se liga ao extremo frontal de um tubo de revestimento de ma terial plástico. Contíguo ao segundo poço encontra-se um apare_ lho para aquecimento e compressão do tubo que engloba um aquec£ dor e uma fieira para reduzir as dimensões daquele. Num extremo afusante deste aparelho pode encontrar-se um dispositivo em purrador que pode agarrar o tubo, puxá-lo do aparelho e empur69 267

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-3rá-lo em direcção ao tubo a.revestir.

De acordo com o presente invento, proporciona-se um pro cesso de revestimento de condutas já instaladas que compreende os passos de tomar um troço de revestimento feito de um material plástico, dotado de memória, de um diâmetro exterior maior que o diâmetro interior da conduta a revestir, puxar o tubo de revestimento através de uma fileira constritora ligada directa ou indirectamente à tubagem a revestir, utilizando meios de puxar ligados ao extremo dianteiro do tubo de revestimento e enfi. ados através da tubagem, reduzindo o diâmetro exterior do tubo de revestimento de valores até 15%, tendo a tensão aplicada pelos meios de puxar, um valor tal de modo a limitar parcialmente a expansão radial da superfície exterior do tubo de revestimento à saída da fieira, puxar o tubo de revestimento ao longo da tubagem instalada com o seu diâmetro exterior reduzido a/ou man. tido numa dimensão inferior ao diâmetro da conduta instalada e, em seguida, deixar expandir o tubo de revestimento no interior da tubagem por relaxação da tensão aplicada, seguindo-se a expan são induzida pelo ditoefeito de memória à pressão atmosférica normal e à temperatura ambiente na tubagem.

Numa variante do presente invento, o tubo de revestimen to pode ser aquecido por processos conhecidos em si antes da operação de constrição. Em alternativa, ou adicionalmente, o tu. bo de revestimento pode também ser aquecido durante a passagem através da fieira constritora. Neste caso, existem meios para aquecer a superfície interna da fieira constritora enquanto se dá a passagem do tubo de revestimento através dela.

De acordo com outro aspecto do presente invento, a operação de constrição pode ser efectuada à temperatura ambiente.

A escolha de tubos de revestimento adequados para constrição à temperatura ambiente depende, entre outros factores, das dimensões do tubo de revestimento, da sua relação SDR (relação entre o diâmetro e a espessura de parede) e das características partici: lares do material de que é feito o tubo de revestimento. A po£ sibilidade de, em quaisquer circunstâncias, um tubo de revesti69 267

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-4mento poder ser constrito com sucesso, à temperatura ambiente é uma questão que pode ser facilmente verificada pelo operador, por meio de experiências.

presente invento prevê uma forma preferida da sua rea lização, o emprego de uma fieira constritora com uma superfície que toda ela ou apenas parte está inclinada com um ângulo entre 6 e 32 graus em relação ao eixo longitudinal da fieira, não havendo qualquer parte com um ângulo de mais de 32 graus em relação ao eixo da fieira e que se prolonga axialmente, pelo menos, por 70/ da distância axial entre a parte em que o tubo de reves timento entra em contacto com essa superfície e a parte em que o tubo de revestimento sai da fieira.

As fieiras usadas de acordo com os processos da técnica anterior de constrição do tubo, quando usadas na prática, compreendiam duas partes, a primeira constituindo a superfície da constrição inclinada, reduzindo o diâmetro para um valor mínimo e a segunda constituindo uma continuação axial interior com as paredes paralelas ao eixo da fieira e de um diâmetro interno igual a esse valor minimo. Verificou-se que, na concretização do presente invento, é vantajoso reduzir o comprimento axial da referida segunda parte em relação ao comprimento axial da primeira parte ou mesmo eliminar completamente a segunda parte. Em particular, projectando-se a fieira, de modo que a primeira par te se prolongue numa distância axial de, pelo menos 70/ e de pre_ ferência acima de 80/ e, vantajosamente, por mais de 85/ da dis_ tância axial entre o ponto onde o tubo de revestimento entra em contacto com a superfície inclinada e o orifício de saída de on de o tubo emerge da fieira, diminui substancialmente a tensão de puxar requerida para a constrição do tubo de revestimento. Outra consequência do uso desta fieira na concretização do presen te invento, consiste em que, quando se usa um tubo de revestimejn to de resina à base de hidrocarbonetos sintéticos, como polieti. leno ou polietileno modificado, como é vulgar na prática, o tubo de revestimento ao sair desse orifício de saída tem maior ten dência de expansão no sentido radial relativamente ao grau de constrição exercido pela fieira que no caso em que, como nas téc

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-5nicas anteriores, a fieira de constrição tinha uma segunda parte, como se mencionou anteriormente, de grande comprimento, tipicamente da ordem de 50$ do comprimento total da fieira. Aliviando ou eliminando a tensão de puxar, esta tendência resulta numa maior expansão radial proporcional à tensão de puxar empre gue que a que se verifica usando-se as fieiras das técnicas anteriores .

processo do presente invento assenta tanto na expansão do tubo de revestimento dentro da conduta, em resultado do alivio da tensão de puxo, como também, em resultado da expansão de memória do tubo de revestimento constrito usando uma fieira com uma comprimento axial reduzido da sua segunda porção em relação ao comprimento da primeira porção como mencionado anteriormente, a expansão resultante do alivio da tensão de puxar pode ser sig nificativamente aumentada, resultando assim um melhor controlo da operação de revestimento do tubo.

Os arranjos descritos anteriormente proporcionam, além disso, uma vantagem significativa quando se usa um dispositivo de puxar, como por exemplo, o do tipo descrito no nosso pedido z

de patente copendente UK 8 806 926. E inerente ao funcionamento deste dispositivo de puxar que, quando este agarra o tu bo de revestimento e o empurra em direcção à conduta a revestir, se experimenta uma redução temporária na tensão de puxar exerci^ da pelo dispositivo de puxar (por exemplo um guincho) colocado no extremo afastado da conduta. Depois do dispositivo empurrador ter afrouxado o seu agarramento, a tensão retorna ao seu va lor original. Na prática, isto resulta numa flutuação contínua z

da tensão. E desejável que a variação entre as tensões máxima e mínima no decorrer das flutuações seja tão suave quanto possí. vel e com o mínimo de transições bruscas ou movimentos incontrg lados.

Verificou-se que, como resultado do uso preferido das fi. eiras do presente invento, que requerem tensões de puxar substan cialmente menores para efectuar um grau comparável de constrição as fieiras das técnicas anteriores e que, além disso, induzem a

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-6uma maior tendência de niole jamento de retorno da parte do tubo que emerge do orifício da fieira, as amplitudes das flutuações são reduzidas e as próprias flutuações tornam-se mais suaves. Tenso em atenção as forças muito fortes envolvidas ao apli. car-se a tensão de puxar, este facto constitui um melhoramento significativo tanto quanto à segurança como à eficiência das opy rações.

comprimento da tubagem, que pode ser revestida numa só operação pelo processo deste invento pode assim ser superior a 10 metros. 0 comprimento limite da conduta, que pode ser reves tido, em qualquer caso particular, depende de uma combinação de factores, incluindo a resistência de atrito do tubo de revestimento dentro da conduta, a extensão da deformação do tubo de re vestimento com o diâmetro reduzido depois da sua inserção na con. duta ( um problema que se encontra em tubos de revestimento de maior diâmetro com relações SDR relativamente grandes), a tensão limite no extremo dianteiro do tubo de revestimento para além do qual pode sofrer danos ou alongamentos permanentes, a ca pacidade do mecanismo de accionamento de puxar (como um guincho) e a uniformidade do diâmetro e/ou direcção do interior da tubagem. 0 comprimento praticável mais adequado para revestimento em qualquer caso particular pode ser facilmente determinado por experiência. Pelo processo do presente invento, torna-se possível revestir comprimentos de condutas de 450 metros ou mais.

acabamento da superfície da fieira pode ser proporcionado por e

meios conhecidos na especialidade. E preferível que este acaba mento de superfície seja pelo menos do grau N7 sendo vulgar N6, de preferência N5 e idealmente da ordem de N4 ou melhor ainda.

Verificou-se ser vantajoso empregar uma fieira com um ângulo relativamente baixo de inclinação da superfície inclinada da fieira em relação ao eixo da mesma, da ordem de 12 a 29 graus, de preferência entre 20 e 25 graus. A redução do ângulo permite a redução do esforço de puxar requerido para efectuar a compressão do tubo de revestimento mas, ao mesmo tempo, aumenta a área da superfície de constrição para o mesmo grau de compres^ são. 0 ângulo óptimo será aquele que, em qualquer caso particu

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-7lar, minimiza as desvantagens de uma carga elevada, para por um lado, efectuar a compressão e, por outro lado, uma grande super fície da fieira que dá lugar a atritos elevados. ·A superfície da fieira pode ser de forma troncónica. Em alternativa, pode ter um ângulo de inclinação variável ao longo da fieira, dentro dos limites estabelecidos anteriormente. Uma característica S£g nificativa e vantajosa do presente invento consiste no facto de, quando se usa um tubo de revestimento feito de um material deformável dotado de memória de acordo com o processo do invento, se pode deixar expandir radialmente o tubo de revestimento dentro da conduta revestida sob a influência da memória do ma terial que o constitui. Por escolha adequada do diâmetro inici_ al do tubo de revestimento, do grau de compressão durante a op£ ração de constrição e do diâmetro do orifício da fieira em rela ção ao diâmetro interior da conduta a revestir, o presente invento pode proporcionar um encosto apertado do revestimento à conduta resultante, (depois de aliviada a tensão) da expansão por indução do efeito de memória do tubo de revestimento, à z

temperatura ambiente e pressão reinante na conduta. E desneces sário recorrer aos meios necessários nas técnicas anteriores pa ra expandir o tubo dentro da tubagem, como a aplicação de pressão superior à atmosférica ou a aplicação de calor ao revestimen_ to do tubo ou a aplicação inicial de forças de tensão muito el£ vadas no tubo de revestimento para efectuar uma redução inicial do seu diâmetro antes da sua introdução na conduta. As condições precisas de operação a utilizar para efectuar o processo do pre_ sente invento dependem dos vários factores referidos anteriormente, para qualquer caso particular e variam conforme o diâmetro interno da conduta e o fim para que esta se destina (por exemplo para água ou para gás) do material de revestimento do tu bo e do SDR do tubo de revestimento (por SDR entende-se a relação entre o diâmetro do tubo de revestimento antes de ser constrito e sua espessura de parede).

De acordo com outro aspecto do presente invento, propor ciona-se um aparelho para o revestimento de uma conduta existen. te compreendendo uma estrutura de suporte, uma fieira constrito_

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-8ra, para reduzir o diâmetro de um troço do tubo puxado através dela, meios de fixação que permitem fixar a estrutura ao tubo a revestir e, opcionalmente, meios de aquecimento dispostos na fi eira constritora para permitir que a fieira seja aquecida e aqu£ ça o tubo de revestimento ao ser puxado através dela.

Um material preferido para o tubo de revestimento é o polietileno mas podem usar-se igualmente outros materiais como um copolímero de polietileno e, pelo menos, uma alfaolefina que contenha até um máximo de dez átomos de carbono. Embora a redu ção do diâmetro do tubo de revestimento durante a passagem atra vés da fieira constritora possa ser de até 15%, são preferíveis reduções na ordem de 5,0% a 9,8%. A redução deve ser tal que permita a passagem do tubo de revestimento através da conduta £ xistente. Este requesito, em si simples, é complicado pelo fa£ to de as condutas existentes não serem muitas vezes dimensionadas internamente com exactidão, por o diâmetro interno poder va riar ao longo do comprimento da conduta e por a velocidade de recuperação do .tubo de revestimento poder variar com as condições ambientais e com o material de que é feito o tubo. A espe£ sura da parede do tubo de revestimento deve ser tão pequena qua£ to possível para proporcionar uma vedação interna adequada da r

conduta existente. E preferível uma relação entre a espessura da parede e o diâmetro do tubo de revestimento da ordem de 10 a 46.

A tensão máxima escolhida para puxar o tubo de revestimen to através da conduta existente deve ser, com vantagem, da ordem de 45% a 55% do limite elástico do tubo de revestimento em que£ tão e, em particular, de cerca de 50% desse valor. A relação entre o diâmetro da garganta da fieira e o diâmetro da conduta existente deve ser, com vantagem da ordem de 1,05:1 a 1,15:1.

Pode empregar-se um dispositivo de puxar de movimento alternat_i vo para aumentar a tensão exercida pelos referidos meios de puxar para fazer avançar o tubo de revestimento através da fieira constritora.

A fim de o invento se tornar mais facilmente compreendi

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-9do, descreve-se em seguida uma concretização do mesmo dada a ti, tulo de exemplo, em correlação com os desenhos anexos, nos quais a fig. com o invento, é um alçado e lateral de um aparelho de acordo a fig. 2 lho representado é um alçado na fig. 1.

lateral de uma variante do apareCom referência à fig. 1, o aparelho aí representado com preende uma estrutura de suporte 1 que incorpora uma braçadeira 2 num extremo e uma fieira constritora 3 no outro. A fieira constritora 3 é cilíndrica e compreende uma secção de maior dia metro 4 ligada a uma secção de diâmetro menor 5 ligadas por uma secção cónica 6. A fieira constritora tem uma superfície constritora polida inclinada num ângulo entre 6 e 32 graus em relação ao eixo da fieira, vantajosamente entre 12 e 29 graus e, de preferência, entre 20 e 25 graus. 0 polimento é, pelo menos, do grau N7, ou mesmo N6, de preferência N5 e idealmente N4 ou melhor. A relação entre os nos pontos 4 e 5 θ de preferência na ordem de 1,05:1 a 1,15:1. Verificou-se que isto proporciona um nível adequado de folga entre o tubo de revestimento e o diâmetro interno da conduta para a maior parte das condutas normais quando se pretende trabalhar dentro dos limites seguros da recu peração dimensional do diâmetro do material.

corpo da fieira 3, na concretização representada, é £ co e aloja uma bobina de aquecimento eléctrico alimentada atravé de um circuito eléctrico 9. 0 fornecimento de energia à bobina destina-se a aquecer o tubo de revestimento a uma temperatura compreendida entre 35 graus centígrados e 95 graus centígrados e de preferência a cerca de 50 graus centígrados. Ao deixar a fieira, o tubo de revestimento constrito é arrefecido por meio de um permutador de calor 12 disposto em torno do tubo, que o arrefece. 0 meio de permuta de calor pode ser dióxido de carbo no, ar, água ou qualquer outro fluido adequado.

A braçadeira 2 é fixada ao extremo livre da conduta exijs tente e proporciona, em conjunto com esta, referenciada por 10, uma ancoragem em direcção à qual o tubo de revestimento 7 pode

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-10ssr puxado. A estrutura de supprte, à qual a braçadeira está ligada, pode ser de forma tubular ou pode ser constituída por vários braços ligados à braçadeira 2 e à fieira constritora 3.

Quando o aparelho está em funcionamento um troço de reves timento 7 de polietileno ou outro material adequado pode ser en calcado num extremo ou pré-formado de modo a formar um nariz có. nico no extremo sobre o qual se pode montar um nariz cónico de metal, aberto. E preferível uma relação entre a espessura da pa rede e o diâmetro do tubo de revestimento da ordem de 10 a 46. Abrem-se furos nas secções encalcadas em pontos correspondentes aos do nariz de metal cónico através dos quai3 se liga um cabo ao tubo. 0 tubo é enfiado através da fieira constritora 3 e ao longo da conduta existente e ligado ao dispositivo de puxar pre. visto, como por exemplo o guincho devidamente ancorado. Liga-se a corrente eláctrica para aquecer a fieira à temperatura re. querida e o extremo encalcado do tubo de revestimento é introdu zido em direcção ao extremo a montante da fieira. A tensão no cabo é aumentada para o valor requerido ( geralmente entre 45% e 55% do limite elástico do material do tubo de revestimento em questão e, em particular 50%) até o tubo de revestimento passar através da fieira e ser puxado para o interior da conduta existente. 0 tubo de revestimento é puxado, desta maneira, completamente, através da conduta existente. 0 cabo é afrouxado e a memória caracteristica do material do tubo, fá-lo expandir-se até que este contacte a superfície interior da conduta existente .

Se desejável, a passagem do tubo através da conduta exis. tente pode ser auxiliada por meio de uma máquina empurradora do tubo de revestimento. Este dispositivo está representado na fig.

dos desenhos. Com referência a esta figura, a máquina empurradora compreende um quadro 21, um cilindro hidráulico 22, uma braçadeira 23 e acessórios e encontra-se disposta entre a fieira constritora 3 e a braçadeira 2. Em funcionamento esta máqui. na empurra o tubo de revestimento através da fieira constritora e da conduta existente.

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-11Deve considerar-se que as concretizações anteriores foram descritas apenas a título de exemplo e que são possíveis di versas variantes sem fugir do âmbito do invento. Por exemplo, o tubo de revestimento pode ser aquecido antes de entrar na fieira constritora, conforme se descreve no requerimento copenden. te nS . 2 186 340 da requerente.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 - Processo de revestimento de tubagem já instalada, ca racterizado por compreender os passos de tomar um troço de tubo linear de revestimento feito de um material plástico, dotado de memória, com um diâmetro exterior maior que o diâmetro interior da tubagem a revestir, puxar o tubo de revestimento através de uma fieira constritora ligada directa ou indirectamente à tubagem a revestir, utilizando meios de puxar ligados ao extremo di_ anteiro do tubo de revestimento e enfiados através da tubagem para reduzirem o diâmetro exterior do tubo de revestimento de va lores até 15$, tendo a tensão aplicada pelos meios de puxar um valor tal, de modo a limitar parcialmente a expansão radial da superfície exterior do tubo de revestimento à saída da fieira, puxar o tubo de revestimento à saída da fieira, puxar o tubo de revestimento ao longo da tubagem instalada com o seu diâmetro exterior reduzido a/ou mantido numa dimensão inferior ao diâmetro interior da conduta e em seguida deixar expandir o tubo de revestimento no interior da tubagem por relaxação da tensão apli^ cada seguida pela expansão induzida pelo dito efeito de memória, à pressão atmosférica normal e à temperatura ambiente na tubagem.
2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterí^ zado por o tubo de revestimento ser pré-aquecido antes do passo de constrição, a uma temperatura compreendida entre 35²C e 9O² C.
3 - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracteri_ zado por o tubo de revestimento ser pré-aquecido a uma temperatura compreendida entre 3O²C e 65²C.
4 - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterí zado por o tubo de revestimento ser pré-aquecido a uma temperatura compreendida entre 45^SC e 55²C.
5 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o tubo de revestimento ser pré-aquecido, pelo menos, em parte dentro da estrutura da fieira, an tes de se efectuar a constrição.

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6 - Processo de acordo coai a reivindicação 1, caracterí zado por o tubo de revestimento ser puxado para dentro da estru tura da fieira à temperatura ambiente e não se fornecer ou gerar calor no interior da fieira constritora, salvo o que se gera por efeito de atrito entre o tubo de revestimento e a fieira constri_ tora durante a passagem do tubo de revestimento através da fiei ra constritora.
7 - Aparelho para revestimento interior de tubagem já ins talada, compreendendo uma estrutura de suporte, uma fieira cons tritora colocada no interior da estrutura destinada a reduzir o diâmetro do tubo de revestimento que passa através dela e meios de fixação para permitirem a fixação da estrutura à conduta a re_ vestir, caracterizado por a fieira constritora apresentar uma s_u perfície constritora a qual ou parte da qual é inclinada segundo um ângulo compreendido entre 6 e 32 graus e nenhuma parte com uma inclinação superior a 32 graus, em relação ao eixo da fieira .
8 - Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterí^ zado poro ângulo de inclinação da superfície constritora estar compreendido entre 12 e 29 graus.
9 - Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterjL zado por o ângulo de inclinação da superfície constritora estar compreendido entre 20 e 25 graus.
10 - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações

7 a 9» caracterizado por a superfície inclinada se prolongar axi_ almente por um comprimento que é, pelo menos, 70^ da distância axial total entre a parte da superfície constritora de maior diâ metro e a saída da fieira.
11 - Aparelho de acordo com areivindicação 10, caracterizado por a referida percentagem ser de 80^.
12 - Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caract£ rizado por a referida percentagem ser de 35^·
13- Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 10 a 12, caracterizado por as paredes da parte do interior da fi

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-14eira que se prolonga desde a referida superfície constritora até à saída serem paralelas ao eixo da fieira.
14 - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações

7 a 13, caracterizado por compreender um aquecedor montado no in. terior da estrutura da fieira constritora pelo que o calor pode ser aplicado ao tubo de revestimento enquanto este passa através da fieira.
15 - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 14, caracterizado por compreender um dispositivo empurrador adaptado para agarrar o tubo à saída da fieira e empurrá-lo para a tubagem.
16 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado por se utilizar o aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 15·
17 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6 ou 16, caracterizado por se reduzir o diâmetro do tubo de revestimento numa proporção de 1,05:1 a 1,15:1, ao passá-lo através da fieira.