DE60313460T2

DE60313460T2 - Verstärkte, röhrenförmige verbindung zur verbesserten abdichtung nach plastischer dehnung

Info

Publication number: DE60313460T2
Application number: DE60313460T
Authority: DE
Inventors: Eric Verger; Albert Bruneau; Antoine Durand
Original assignee: Vallourec Mannesmann Oil and Gas France SA
Current assignee: Vallourec Oil and Gas France SAS
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2023-06-12
Also published as: FR2841626B1; OA12828A; BR0312117A; US7581766B2; PL207609B1; BR0312117B1; AR040307A1; UA79618C2; CA2489516C; JP4234100B2; EA200500102A1; JP2005536691A; FR2841626A1; CN1666056A; AU2003255659B2; CN100482998C; MY137063A; EP1518068A1; DE60313460D1; MXPA05000026A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung, insbesondere von jener Art, wie sie für Kohlenwasserstoffquellen und ähnlichen Quellen, beispielsweise in der Geothermie, verwendet werden.
Eine solche Verbindung kann zwischen zwei Rohren großer Länge oder zwischen einem Rohr großer Länge und einer Manschette vorhanden sein. Diese Verbindungen werden insbesondere für den Zusammenbau von Rohrkolonnen für den Schachtausbau ("casings") oder für die eigentliche Förderung ("tubings") verwendet. Aufgrund der geforderten mechanischen Eigenschaften bestehen die Rohre für den Schachtausbau und solche für die Förderung im Allgemeinen aus thermisch behandeltem Stahl.
Ihrerseits müssen die Verbindungen zugfest, druckfest, flexibel und manchmal auch drehstabil sein, und sie müssen auch großen Druckunterschieden in beiden Richtungen zwischen dem Innenraum und der äußeren Umgebung standhalten. Sie müssen auch gasdicht sein, wenigstens in gewissen Fällen. Schraubverbindungen sind diesbezüglich besonders vorteilhaft.
Es wird jedoch gegenwärtig ins Auge gefasst, die Rohre auf der Baustelle einer Durchmesserexpansion mit dauerhafter plastischer Verformung zu unterziehen. Dieses bietet verschiedene Vorteile, auf die noch zurückzukommen sein wird. Auch ist es erforderlich, dass die Verbindungen nach der plastischen, den Durchmesser aufweitenden Verformung, die sie wie die Rohre erfahren, betriebsfähig bleiben. Auch ist es erwünscht, dass die Schraubverbindungen nach plastischer Durchmesseraufweitung halten, indem sie die wesentlichen Eigenschaften, die sie auszeichnen, beibehalten, insbesondere ihr mechanisches Verhalten auf Zug/Druck, mit oder ohne innern oder äußeren Überdruck, sowie ihre Dichtigkeit. Eine Verbindung bleibt auf den Druck von Flüssigkeit und/oder von Gas umso mehr dicht, wie der Kontaktdruck zwischen den Teilen der Verbindung über eine größere Länge und über den gesamten Umfang der in Berührung stehenden Flächen hoch ist.
Die klassischen Verbindungen können nicht vollständig befriedigen: Entweder erfüllen sie nicht diese Forderungen oder sie erfüllen sie nur zufallsbedingt oder sie erfüllen sie nicht wiederholbar.
In WO 02/01102 wird eine Verbindungsstruktur vorgeschlagen, die dazu vorgesehen ist, einer plastischen Durchmesseraufweitung standzuhalten. In FR 02 00055 hat die Anmelderin auch eine verbesserte Verbindungsstruktur vorgeschlagen, die eine plastische Durchmesseraufweitung aufnimmt.
Die vorliegende Erfindung möchte die Situation und insbesondere die Dichtigkeit der Schraubverbindung verbessern.
Die Erfindung betrifft eine verschraubte Rohrverbindung hoher Leistungen, enthaltend ein erstes Rohreinschraubelement und ein zweites Rohraufnahmeelement, die dazu geeignet sind, durch Verschrauben zueinander passender Gewinde zusammengefügt zu werden. Wenigstens eines der ersten und zweiten Rohrelemente hat eine gewindefreie Lippe, die sich zwischen seinem Gewinde und seinem freien Ende erstreckt und eine Dichtfläche aufweist, die dazu geeignet ist, nach Verschraubung, Durchmesseraufweitung und anschließender Erzeugung elastischer Rückstellkräfte der ersten und zweiten Rohrelemente mit der gegenüberstehenden Oberfläche des anderen Elements in Dichtkontakt zu sein.
Gemäß einem Hauptmerkmal der Erfindung hat die Rohrverbindung eine rohrförmige Manschette, die dazu geeignet ist, vor der Verschraubung auf das zweite Element geschoben und so positioniert zu werden, dass sie sich axial im Wesentlichen gegenüber der genannten Lippe erstreckt, und nach Durchmesseraufweitung eine elastische Rückstellkraft zu erzeugen, die sich zu der des zweiten Elements hinzufügt, um der elastischen Rückstellkraft des ersten Elements zu widerstehen, wobei auf diese Weise wenigstens die Bandagierung des zweiten Elements mit der rohrförmigen Manschette realisiert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat die gewindefreie Lippe des ersten Elements eine Zunge am Ende, die dazu eingerichtet ist, in eine passende Nut des zweiten Elements nach Verschraubung und vor Aufweitung stumpf eingeführt zu werden. Die gewindefreie Lippe ist auch dazu eingerichtet, während der Durchmesseraufweitung durch die Zunge in der Nut gehalten zu werden.
Vorteilhafterweise sind die Dichtfläche der Lippe und die ihr gegenüberliegende Oberfläche zylindrisch und sie sind mit geringem gegenseitigem Spiel nach Verschraubung und vor der Durchmesseraufweitung angeordnet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Dichtfläche der Lippe und die ihr gegen überliegende Oberfläche dazu eingerichtet, sich nach Verschraubung und vor Durchmesseraufweitung radial einander zu überlagern.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante hat jedes der ersten und zweiten Rohrelemente eine gewindefreie Lippe, die sich zwischen seinem Gewinde und seinem freien Ende erstreckt und eine Dichtfläche aufweist, die dazu eingerichtet ist, mit der gegenüberliegenden Oberfläche des anderen Elements nach Verschraubung, Durchmesseraufweitung und anschließender Erzeugung elastischer Rückstellkräfte der ersten und zweiten Rohrelemente in Dichtkontakt zu sein. Bei dieser Ausführungsform hat die Rohrverbindung zwei rohrförmige Manschetten, die dazu geeignet sind, vor Verschraubung auf das zweite Element geschoben und so positioniert zu werden, dass sie sich im Wesentlichen axial gegenüber den jeweiligen Lippen erstrecken, um eine elastische Rückstellkraft zu erzeugen, die sich zu jener des zweiten Elements hinzufügt, um der elastischen Rückstellkraft des ersten Elements zu widerstehen, indem sie auf diese Weise wenigstens die Bandagierung des zweiten Elements durch die rohrförmige Manschette realisieren.
Bei dieser zweiten Ausführungsvariante sind die zwei Manschetten miteinander durch ein Zwischenstück verbunden, das einen Querschnitt aufweist, der kleiner als der der Manschette ist, wobei die Manschetten und das Zwischenstück aus einem einzigen Teil bestehen.
Vorteilhafterweise hat das rohrförmige Zwischenstück eine radiale Dicke, die kleiner als die der Manschetten ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat jede rohrförmige Manschette eine Bedeckungslänge, die etwa gleich der Länge der gegenüberliegenden Lippe ist, ggf. um höchstens acht Gänge der genannten Gewinde vergrößert.
Vorteilhafterweise ist jede Manschette auf die gegenüberliegende Lippe zentriert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform hat die rohrförmige Manschette, die sich gegenüber der Lippe des zweiten. Elements erstreckt, einen radialen Vorsprung, der dazu geeignet ist, mit einer Radialfläche in Berührung zu gelangen, die am Ende des zweiten Elements gelegen und dazu eingerichtet ist, die Positionierung der rohrförmigen Manschette zu erleichtern.
Vorzugsweise wird die rohrförmige Manschette gegenüber dem zweiten Element durch Verklebung wenigstens eines Teils der Oberflächen des zweiten Elements und der gegenüberliegenden Manschette in Position gehalten.
Die rohrförmige Manschette ist auf dem zweiten Element mittels einer Bandagierung wenigstens durch Abkühlung des zweiten Elements und/oder durch Erwärmung der rohrförmigen Manschette axial positioniert.
Um das Positionieren der rohrförmigen Manschette zu erleichtern, hat das zweite Element eine Markierung, die auf der Außenumfangsfläche gelegen ist. In einer möglichen Ausführungsform ist die Markierung eine Hohlkehle geringer Tiefe, die in dem zweiten Element ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist die radiale Dicke der rohrförmigen Manschette wenigstens gleich 1,5 mm.
Das Material der rohrförmigen Manschette hat eine Elastizitätsgrenze, die höher als die Elastizitätsgrenze des Materials der ersten und zweiten Elemente liegt. Darüber hinaus ist die Elastizitätsgrenze der rohrförmigen Manschette durch Wärmebehandlung eingestellt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erstellen einer dichten, geschraubten Rohrverbindung aus einer "anfänglichen geschraubten Rohrverbindung". Diese anfängliche Schraubverbindung unterwirft man einer Durchmesseraufweitung im Bereich plastischer Verformungen mit Hilfe einer Expansionskugel eines gegenüber dem Innendurchmesser der rohrförmigen Elemente größeren Durchmessers, die axial in die Schraubverbindung bewegt wird, wobei die oder jede Manschette nach Aufweitung eine elastische Rückstellkraft erzeugt, die sich zu der des zweiten Elements in dem Bereich, den sie bedeckt, hinzufügt.
Die Erfindung betrifft auch eine verstärkte dichte Rohrverbindung, wie man sie nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhält, enthaltend ein erstes Einschraubrohrelement und zweites Aufnahmerohrelement, die durch Verschraubung zueinander passender Gewinde zusammengefügt sind. Wenigstens eines der ersten und zweiten Rohrelemente hat eine gewindefreie Lippe, die sich zwischen seinem Gewinde und seinem freien Ende erstreckt und eine Dichtfläche aufweist, die mit der gegenüberliegenden Oberfläche des an deren Elements in Dichtkontakt ist. Die Verbindung enthält weiterhin eine rohrförmige Manschette, die das zweite Element mit Spannung umgibt und sich axial im Wesentlichen gegenüber der genannten Lippe erstreckt.
Die nachfolgenden Figuren zeigen Ausführungsformen der Erfindung:
1 zeigt eine Schraubverbindung, jener Art, an die sich die Erfindung wendet,
2 zeigt das Einschraubelement der Schraubverbindung von 1,
3 zeigt das Aufnahmeelement der Schraubverbindung von 1,
Die 4 bis 7 zeigen die Schraubverbindung jenes Typs, an den sich die Erfindung wendet, in verschiedenen Stufen des Aufweitungsvorgangs,
4 zeigt die Aufweitungsphase der Schraubverbindung,
5 zeigt die Biegungsphase,
6 zeigt die Erholungsphase,
7 zeigt den Endzustand der Schraubverbindung, die den Aufweitungsvorgang durchgemacht hat,
8 zeigt eine Schraubverbindung vor der Aufweitung, die ein Beispiel der Manschetten gemäß der Erfindung aufweist,
9 zeigt die Schraubverbindung nach Aufweitung, die ein Beispiel der Manschetten nach der Erfindung aufweist.
Die Zeichnungen enthalten im Wesentlichen Elemente gewissen Charakters. Sie sollen daher nicht nur dem besseren Verständnis der Beschreibung dienen, sondern auch ggf. zur Definition der Erfindung beitragen.
Der Anhang I zeigt Resultate einer Vergleichsstudie bzgl. der Dichtigkeit einer Bezugsver bindung und von Schraubverbindungen nach der Erfindung.
Es wird hier auf das Bohren von Schächten, beispielsweise für Kohlenwasserstoffe oder für die Geothermie, Bezug genommen.
Traditionell wird der obere Abschnitt des Schachts zunächst bis zu einer relativ geringen Tiefe von einigen zehn Metern mit Hilfe eines Werkzeugs großen Durchmessers, beispielsweise in der Größenordnung von 500 mm, gebohrt und dann mit Hilfe eines Rohrstrangs dieses Durchmessers ausgekleidet. Der Bohrdurchmesser nimmt dann schrittweise bis zu unteren Ende des Schachts ab, der mit einem viel kleineren Durchmesser in der Größenordnung von 150 mm im selben Beispiel gebohrt sein kann. Ein solcher Schacht wird dann mit Hilfe mehrerer konzentrischer Rohrstränge ausgekleidet, die jeweils am Ende des Bohrvorgangs mit dem entsprechenden Durchmesser abgesenkt werden und sämtlich von der Oberfläche herabhängen; Die Rohre des größten Durchmessers erstrecken sich von der Oberfläche bis zu einigen zehn Metern Tiefe, und die Rohre des kleinsten Durchmessers erstrecken sich von der Oberfläche bis zum Boden des Schachtes, dessen Tiefe mehrere tausend Meter erreichen kann. Der Zwischenraum zwischen den Auskleidungsrohren und der Bohrungswand wird beispielsweise auszementiert.
Nachdem der Schacht vollständig gebohrt und ausgekleidet ist, kann eine Kolonne aus Förderrohren hinabgelassen werden, um insbesondere das Aufsteigen von Kohlenwasserstoffen bis zur Oberfläche zu ermöglichen, d. h. den Schacht wirksam auszubeuten. Man versteht, dass diese Kolonne aus Förderrohren einen Außendurchmesser hat, der leicht kleiner als der Innendurchmesser des Auskleidungsrohrstangs ist.
Die Ausrüstung eines Schachts führt somit zur Verarbeitung einer großen Anzahl von Rohren unterschiedlicher Abmessungen, die am Häufigsten mit Hilfe von Schraubverbindungen wegen der Vorteile dieses Zusammensetzungstyps miteinander verbunden werden. Man möchte diese Rohre so schlank wie möglich machen, um keine zu großen Durchmesser der Auskleidungsrohre nahe der Oberfläche zu benötigen. Nun aber führt die Berücksichtigung der anwendbaren Zwänge und Spezifikationen bei Schraubverbindungen häufig dazu, dass ihnen eine größere Dicke gegeben wird, als dem laufenden Abschnitt der Rohre; Dieses führt zur Notwendigkeit, den Durchmesserzuwachs zwischen konzentrischen Kolonnen zu vergrößern, wenn man die Schachttiefe vergrößert.
Das Zusammensetzen der Rohre untereinander findet entweder durch Verschraubung der mit Gewinden versehenen Rohrenden (integrale Verbindungen) oder mit Hilfe von Gewindemanschetten, die die Rohrenden überdecken, statt. Die Rohre werden nacheinander nach Verschraubung am Ende des vorangehenden Rohres oder der betreffenden Manschette abgesenkt.
Die Spezifikation API 5 CT des American Petroleum Institute (API) definiert daher verschraubte Rohrverbindungen zwischen zwei Rohren großer Länge ("integrale Rohrverbindung", "Extrem-Leitungsummantelung"), sowie mit Manschetten versehene Gewindeanordnungen, die zwei Schraubverbindungen enthalten, die es erlauben, zwei Rohre großer Länge mit Hilfe einer Manschette zusammenzufügen. Diese API-Verbindungen sind nur dann dicht, wenn ein mit Metallpartikeln versetztes Fett hinzugefügt wird, das die Zwischenräume zwischen den Gewindegängen ausfüllt. Es versteht sich, dass die Verbindungen zwischen Rohren (oder zwischen Rohren und Manschetten) dicht bleiben müssen, gleichgültig, was die Belastungen auch seien, denen die Rohre bei ihrer Absenkung in den Schacht unterworfen sind, und innerhalb eines hohen Grenzwertes der hängenden Masse, weil jede Verbindung wenigstens teilweise die unterhalb derselben befindlichen Rohre trägt. Auch sind die mechanischen Eigenschaften der Schraubverbindungen innig mit ihren geometrischen Eigenschaften verbunden.
Eine Schraubverbindung ist zuerst durch eine "Zugfestigkeit" definiert, die durch das Verhältnis zwischen dem Querschnitt des Rohres in Höhe des Gewindes und dem Querschnitt des Rohres in seiner übrigen Länge bestimmt ist.
Weiterhin, wenn der auf die Rohre einwirkende innere oder äußere Fluiddruck übergroß wird, können die Gewindegänge außer Eingriff gelangen, vor allem im Falle von Gewinden mit verrundeten dreieckigen Gewindegängen. Daher bevorzugt man im Allgemeinen eine Ausführung mit trapezförmigen Gewindegängen.
Wie auch der Typ der verwendeten Gewindegänge sei, besteht daher trotz der Verwendung von mit Partikeln versetzten Fetten stets ein Fluchtkanal, durch den ein unter hohem Druck stehendes Fluid aufgrund der Tatsache zirkulieren kann, dass zwischen den sich nicht berührenden Oberflächen ein Spiel existiert. Für eine gegebene Zugkraft existiert ein Schwellenwert für den Fluiddruck, jenseits desselben die kombinierte Wirkung aus Zug- und Fluiddruck an den API-Schaubverbindungen ein Außer-Eingriff-Gelangen der Gewindegänge der in Kontakt befindlichen Einschraub- und Aufnahmeteile hervorruft.
Die geschraubten Verbindungen und Zusammenfügungen sind Gegenstand verschiedener Weiterentwicklungen, um dieses zu beseitigen: beispielsweise haben die Patente FR 1489013 , EP 04889912 , US 4494777 zum Ziel, Rohrschraubverbindungen anzugeben, die besser oder "hervorragend" bzgl. Dichtheit sind, aufgrund der Dichtigkeitseigenschaften Metall an Metall und aufgrund gegenseitiger Anlagen von Einschraubelementen und Aufnahmeelementen, die sinnvoll angeordnet sind.
Dieses kann mit Hilfe zweier konischer Dichtflächen geschehen, die miteinander in Berührung sind, einer Einsteck-Dichtfläche, die außen jenseits des Außengewindes angeordnet ist, und einer Innendichtfläche, die in entsprechender Weise an dem Aufnahmeelement ausgebildet ist. Querlaufende Anlageflächen dienen zusammen dazu, die Dichtflächen zu positionieren und ihre Wirksamkeit zu unterstützen.
Wie angegeben, ist vorgesehen, nach dem Absenken eines Rohrstranges in einen Schacht den Rohrstang einer Durchmesseraufweitung mit dauerhafter plastischer Verformung zu unterziehen. Dieses vollzieht sich beispielsweise mit Hilfe einer Kugel, deren Durchgang in das Innere des Stranges erzwungen wird: siehe die Patente oder Patentanmeldungen WO 93/25799 , WO 98/00626 , WO 99/06670 , WO 99/35368 , WO 00/61915 , GB 2344606 , GB 2348657 . Dieses eröffnet sehr interessante Möglichkeiten:

– Absenken eines Stranges sehr geringen Platzbedarfes, der anschließend gewaltsam aufgeweitet wird;
– Anbringen eines Auskleidungsrohrstranges auf diese Weise;
– Gleichfalls Abdichten der Löcher eines Auskleidungsrohres oder eines Förderrohres, das durch Korrosion oder durch Reibung des Bohrgestänges durchlöchert ist, oder auch Absenken von Rohren kleiner Abmessungen in den Schacht, die dann an Ort und Stelle einmal auf den erwünschten Durchmesser aufgeweitet werden;
– Schließlich und überhaupt kann man Schächte bohren, die über ihre gesamte Länge einen gleichmäßigen Durchmesser haben, deren Auskleidung mit einem Rohrstrang sämtlich gleichen Durchmessers realisiert wird, wobei die Rohre im nicht aufgeweite ten Zustand eingeführt und dann im eingebrachten Zustand auf den Durchmesser des Schachtes aufgeweitet werden.

Es wäre daher möglich, die Anzahl der für die Ausrüstung eines Schachtes notwendigen Rohre stark zu verringern, indem die Rohre des größten Durchmessers und der größten Wanddicke weggelassen werden. Folglich verringern sich auch die Kosten des Schachts. Es kann sogar vorgesehen werden, den Schacht direkt mit dem Auskleidungsrohrschacht zu bohren, der dann die Rolle des Bohrgestänges übernehmen würde. Es hat sich erwiesen, dass die Erstellung von Schraubverbindungen, die ihre Eigenschaften nach dieser Aufweitung beibehalten, extrem delikat ist, zumal sie zuverlässig (alle Verschraubungen müssen halten) und stabil unter den Funktionsbedingungen sein müssen.
Es hat sich erwiesen, dass die klassischen verschraubten Rohrverbindungen, wie jene nach dem Patent US 4494777 die plastische Durchmesseraufweitung nicht vertragen. Man stellt nach Aufweitung an diesen Verbindungen fest:

– Das Fehlen der Dichtheit (was zusätzlich die Realisierung der Aufweitung durch hydraulisches Hineinstoßen der Kugel in den Strang behindert);
– Eine Spitze des Einsteckendes gegen das Innere der Verbindung, die den wirksamen Innendurchmesser des Stranges beachtlich und in inakzeptabler Weise reduziert, indem ein innerer Vorsprung in dem Raum erzeugt wird, der durch den wirksamen Innendurchmesser bestimmt ist;
– Ggf. der Bruch der Lippe am Einsteckende durch Überschreiten der Verformungsgrenze an gewissen Zonen, die besonders beaufschlagt sind aufgrund von Schwankungen der Dicke längs der Einschraub- und Aufnahmeelemente gegenüber der Dicke des Rohrkörpers.

Man hat daher versucht, eine verschraubte Rohrverbindung zu realisieren, die geeignet ist, dem Aufweitungsvorgang im Schacht zu widerstehen, und die für Flüssigkeiten und Gase nach diesem Aufweitungsvorgang dicht ist. Man hat auch danach getrachtet, dass die verschraubte Rohrverbindung einfach ist und wirtschaftlich herzustellen ist. Man hat weiterhin danach getrachtet, dass die Schraubverbindung gute metallurgische Betriebseigenschaften auch nach der Aufweitung hat, insbesondere dass sie in diesem Zustand eine ausreichende Elastizitätsgrenze hat, dass sie nicht brüchig ist und dass sie gute Aufreisseigenschaften bei Belastung durch H2S hat.
Man kennt Schraubverbindungen, die eine Einstecklippe in Korrespondenz mit einer Aufnahme hierfür haben ( US 4611838 , US 3870351 , WO 99/08034 , US 6047997 ). Es hat sich erwiesen, dass diese bekannten Anordnungen nach plastischer Aufweitung nicht mehr dicht sind, was dort übrigens auch keinesfalls beabsichtigt ist.
In US 4 611 838 hat die Einstecklippe eine ringförmige Einsteckendfläche, die einen ringförmigen Zahn hat; und es ist eine ringförmige Aufnahmeflanschfläche vorgesehen, die eine Ringnut aufweist. Um sie zusammenzubringen, besitzt die Einstecklippe eine torusförmige äußere Umfangsfläche, und die Aufnahme besitzt eine konische innere Umfangsfläche. Diese Umfangsflächen greifen beim Verschrauben schließlich radial ineinander, um Dichtflächen zu bilden. US 4 611 838 will das radiale Ineinandergreifen der äußeren torusförmigen Umfangsfläche der Einstecklippe mit der inneren konischen Umfangsfläche der Aufnahme beim Verschrauben maximieren (und hierdurch auch die Dichtheit der Schraubverbindung) aufgrund der Gestalt dieser Umfangsflächen und der Stützwirkung der Innenfläche der Rille für die untere Oberfläche des Zahns. Jedoch ist die Oberfläche des Einsteckendes nach US 4 611 838 nicht gut in jener des Aufnahmeflansches der Schraubverbindung in Position gehalten und erlaubt daher nicht die Übertragung eines Biegemoments auf das freie Ende der Einsteckzunge wegen des freien Zwischenraums zwischen der oberen Wand der Zunge am freien Ende derselben und der oberen Wand der Rille am Boden derselben. Die Dichtheit nach Aufweitung kann daher nicht garantiert werden.
US 3 870 351 zeigt eine Konfiguration der Lippe und des Einsteckendes und der benachbarten Aufnahme der Konfiguration nach US 4 611 838 , wobei die Oberfläche des freien Einsteckendes konvex gewölbt ist und an eine konkav gewölbte Aufnahmeflanschfläche anstößt, um zwei Sätze Dichtflächen Metall an Metall zu realisieren, einen in Höhe der gewölbten Flächen, der andere auf der äußeren Umfangsfläche der Einstecklippe und auf der inneren Umfangsfläche der Aufnahme. Ein solcher Aufbau ermöglicht es, das radiale Ineinandergreifen zwischen den Umfangsdichtflächen an der Schraubverbindung zu verbessern, was freilich für die in Betracht gezogene Anwendung (Dichtheit nach Aufweitung) nicht ausreichend ist.
WO 99/08034 beschreibt eine Schraubverbindung mit viereckigen Gewindegängen, die eine Einstecklippe in Korrespondenz mit einer Aufnahme hat und die ringförmige Einsteckendflächen und Aufnahmeflanschflächen in Form von Anlagefalzen hat und die sich ineinander einfügen. Die äußere Umfangsfläche der Einstecklippe und die innere Umfangsfläche der Aufnahme haben zylindrische Abschnitte, die radial ineinander greifen, um bei Verschraubung einen Satz Umfangsdichtflächen zu bilden, wenn die vorstehenden Falze und aufnehmenden Falze ineinander greifen. Die Gestaltung dieser Oberflächen ist komplex und kostspielig zu realisieren und bietet keinerlei Dichtheitsgarantie nach plastischer Aufweitung. Weiterhin verursacht der Einschluss von Fett das Risiko einer schlechten Positionierung der mit Gewinde versehenen Elemente.
US 6 047 997 beschreibt schließlich einen Aufbau eines Bohrgestänges für unterirdische Leitungen, für die keine besonderen Anforderungen an die Dichtheit bestehen. Die Einsteckendfläche dieses Patents ist in eine Aufnahmeflanschfläche eingefügt, die Zeichnungen lassen aber einen bedeutenden Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsfläche der Einstecklippe und der inneren Umfangsfläche der Aufnahme erkennen. Dieses ist für die in Betracht gezogene Anwendung ebenfalls nicht befriedigend.
In der Technik des Zusammenbaus durch Aufweitung stößt jedes Rohr an bereits zusammengebaute Rohre an, nachdem es ins Innere der vorangehenden Rohre verbracht worden ist. Um dieses zu ermöglichen, hat der Durchmesser jedes bereits montierten Rohrs eine Aufweitung in der Größenordnung von 10 bis 25% erfahren, beginnend am ersten Rohr durch den Durchgang einer Kugel von im Allgemeinen konischer Gestalt, die von der Oberfläche des Schachts aus abgeschossen wird. Diese Aufweitung der Rohre erlaubt auch eine Verbesserung der Dichtheit an den Berührungsflächen der Verbindungen.
Eine Ausführungsart einer dichten Verbindung mit Metall gegen Metall in Fingerform, die an diese Technik angepasst ist, findet sich in der vorgenannten WO 02/01102 . Eine andere Ausführungsart ist in der noch nicht veröffentlichten, vorgenannten französischen Patentanmeldung FR 02 00055 beschrieben. Jede dieser Ausführungsformen beschreibt eine dichte Verbindung, die dazu geeignet ist, aufgeweitet zu werden, und die nach Aufweitung Dichtzonen bietet, die eine für Fluide, ja sogar für Gas, dichte Abdichtung sicherstellt.
Eine Dichtzone ist von zwei in Berührung befindlichen Flächen gebildet, die Kontaktdrücken unterworfen sind. Eine Dichtzone bleibt für Flüssigkeitsdrücke, ja sogar für Gasdrücke, dicht, die umso größer sind, je größer der Kontaktdruck an diesen Flächen ist. Die Abmes sungen (Breite und Länge) dieser Dichtflächen haben darüber hinaus auch einen Einfluss auf die Dichtheit. Die Erfindung schlägt vor, die Dichtheit dieser Verbindungen für Flüssigkeits- und Gasdrücke zu erhöhen, insbesondere indem der Kontaktdruck an den Dichtzonen erhöht wird.
1 zeigt eine Verbindung, die ein mit Außengewinde versehenes Einschraubelement 1 umfasst, das am Ende eines ersten Rohres 11 angeordnet ist. Dieses Einschraubelement ist auf Anschlag in ein mit Innengewinde versehenes Aufnahmeelement 2 eingeschraubt, das am Ende eines zweiten Rohres 12 angeordnet ist. Der Innendurchmesser des Außengewindeelements ist hier gleich dem Innendurchmesser DI der Rohre 11, 12. In der Ausführungsart von 1 ist der Außendurchmesser des Innengewindeelements gleich dem Außendurchmesser DE der Rohre 11, 12, hier nur als Ausführungsbeispiel.
Die Verbindung ist in 1 im einfach auf Anschlag verschraubten Zustand vor jeglichem Durchmesseraufweitungsvorgang gezeigt. Das zweite Rohr 12, wie es dargestellt ist, ist ein Rohr großer Länge. Das zweite Rohr könnte in nicht dargestellter Weise eine Manschette sein, die auf einer Seite mit dem Aufnahmeelement 2 versehen ist und an der anderen Seite mit einem zweiten symmetrischen Aufnahmeelement oder auch nicht versehen ist und mit einem Einschraubelement verschraubt ist, das am Ende eines anderen Rohres großer Länge befindlich ist.
Nur das Einschraubelement 1 ist in 2 dargestellt.
Es hat ein Außengewinde 3, das konisch ist und trapezförmige Gewindegänge hat und sich in Richtung auf sein freies Ende in einem gewindefreien Endabschnitt fortsetzt, der von einer Kehle 21 und einer Lippe 5 gebildet ist an einer ringförmigen Einsteckendfläche 9 endet.
Die Kehle 21 hat eine U-förmige Gestalt geringer Tiefe.
Sie beginnt unmittelbar jenseits des Gewindes, und ihre Tiefe h_g ist geringer als die Höhe der Gewindegänge des Gewindes 3. Auf dieses Weise kommt der Boden der Kehle am Fuß des ersten Gewindegangs des Gewindes an.
Die Breite l_g der Kehle ist im Wesentlichen gleich dem Vierfachen ihrer Tiefe h_g.
Die Lippe 5 hat:

a) eine Außenumfangsfläche 7 zylindrischer Gestalt,
b) eine Innenumfangsfläche 19, die der Endzone der zylindrischen Innenumfangsfläche des ersten Rohrs 11 entspricht.

Die Lippe 5 hat daher eine gleichförmige Dicke e_l, die im Wesentlichen gleich der Hälfte der Dicke e_t des Rohres 11 ist. Sie hat eine Länge l_l, gemessen ab dem Ende der Kehle des zur normalen auf die Oberfläche 15 (weiter unten definiert), die im Wesentlichen gleich dem dreifachen der Dicke der Lippe e_l ist.
Die Einsteckendfläche 9 bildet einen Falz. Dieser Falz ist von einer ringförmigen Einsteckfläche 15 und einer Ringzunge 13 gebildet, die axial und benachbart der Querfläche 15 vorsteht. Die Querfläche 15 ist auf der Seite des Falzes gelegen, die zum Inneren der Schraubverbindung weist.
Die Außenumfangsfläche der Zunge 13 ist in Verlängerung der Oberfläche 7 der Lippe, während die Innenumfangsfläche 17 beispielsweise zylindrisch ist.
Die radiale Dicke der Zunge 13 ist im Wesentlichen identisch zu der der Querfläche 15 während die Höhe der Zunge (oder der axiale Überstand derselben) im Wesentlichen gleich der radialen Dicke dieser Zunge ist. Sie kann auch gleich dem 1,5-fachen, dieser radialen Dicke sein, um das freie Ende der Zunge bei der Aufweitung besser zu halten.
Das Aufnahmeelement 2 ist einzeln in 3 gezeigt.
Es enthält ausgehend vom freien Ende des Aufnahmeelements ein Innengewinde 4 mit trapezförmigen Gewindegängen, die zu dem Außengewinde 3 passen, und dann einen gewindefreien Abschnitt. Dieser gewindefreie Abschnitt 6 bildet eine Aufnahme, um der Lippe 5 des Einschraubelements 1 zu entsprechen und mit ihr zusammenzuwirken.
Die Aufnahme 6 hat eine Umfangsfläche 8, die nach innen gewendet ist und zylindrische Gestalt hat und auf einer Seite mit dem Innengewinde 4 verbunden und auf der anderen Seite über einen Aufnahmeflansch mit der zylindrischen Innenumfangsfläche 20 des zweiten Rohres 12 verbunden ist.
Allgemein ist der Durchmesser der Umfangsfläche 8 der Aufnahme sehr geringfügig größer als der Durchmesser der Außenumfangsfläche 7 der Einstecklippe 5. Auf diese Weise können die Oberflächen 7 und 8 aufeinander mit geringem Spiel beim Einschrauben des Einschraubelements in das Aufnahmeelement gleiten, beispielsweise mit einem Spiel von 0,2 mm. Der Vorteil eines solchen Gleitens wird weiter unten erläutert.
Der Aufnahmeflansch hat eine ringförmige Flanschfläche 10, die im Wesentlichen korrespondierend angeordnet ist und eine im Wesentlichen homologe Gestalt zu jener des Einsteckendes 9 aufweist. Die Oberfläche 10 bildet einen Falz, der von einer ringförmigen Aufnahmequerfläche 16 und einer Ringnut 14 benachbart der Querfläche 16 gebildet ist.
Die Aufnahmequerfläche 16 ist auf der Seite des Falzes gelegen, die gegen den Innenraum der Schraubverbindung gerichtet ist.
Die Wand 18 der Nut 14 benachbart der Querfläche 16 ist beispielsweise zylindrisch und kann sich an letztere über eine Fase oder eine Verrundung anschließen. Die gegenüberliegende Wand der Nut liegt in Verlängerung der Umfangsfläche 8. Beim Verschrauben der Schraubverbindung "steigt" die Fläche 17 der Zunge auf die Wand 18 der Nut, bis das freie Querende der Zunge am Boden der Nut 14 ankommt. Die axiale Höhe h_r der Zunge 13 und die axiale Tiefe P_r der Nut sind derart gewählt, dass die Querflächen 15 und 16 nur nach ausreichender Verschraubung miteinander in Berührung gelangen. Das geringe Spiel zwischen den zylindrischen Flächen 7 und 8 und zwischen den Flächen der Zunge und der Nut, die sie verlängern, erlaubt das Entweichen von Fett beim Verschrauben und somit eine korrekte Positionierung der Lippe 5 gegenüber der Aufnahme 6.
Die 4 bis 7 zeigen die Verformungsphänomene, die sich ergeben, wenn man mittels einer Kugel eine Durchmesseraufweitung in der Größenordnung von 15% an den durch ihre Schraubverbindungen zusammengefügten Rohren ausführt, die soeben beschrieben worden sind und die es erlauben, schließlich eine dichte, aufgeweitete Verbindung zu erhalten.
Eine solche, an metallischen Materialien ausgeführte Verformung führt zu plastischen Ver formungen des Metalls.
Man geht auf diese Weise beispielsweise von einem Außendurchmesser von 139,7 mm (5,5 Zoll) am zweiten Rohr 12 vor der Aufweitung und daher in dem noch nicht verformten Teil auf einen Außendurchmesser von 157,5 mm (6,2 Zoll) am aufgeweiteten ersten Rohr 11 (senkrecht oder hinter dem Austrittskonus 33 der Kugel) über. Daher muss man für die Rohre ein Metall verwenden, das solche plastischen Verformungen mitmacht.
Die erzeugten plastischen Verformungen erhöhen die Elastizitätsgrenze der Produkte: ein Rohr, das ursprünglich eine Elastizitätsgrenze von 310 MPa (45 KSI) hat, erfährt auf diese Weise eine Erhöhung auf 380 MPa (55 KSI) nach der Verformung.
Die Durchmesseraufweitung wird auf bekannte Weise mit Hilfe einer Kugel 30 (4) eines geeigneten Maximaldurchmessers ausgeführt. Man erzwingt den Durchgang dieser Kugel durch die Rohre, sei es indem man sie mit Hilfe des Rohrgestänges einschießt, sei es indem man sie beispielsweise durch einen hydraulischen Druck schiebt.
Die Kugel hat beispielsweise eine doppelkonische Gestalt mit einem Eintrittskonus 31, auf dem sich die Aufweitung vollzieht, einem zylindrischen Mittelabschnitt 32 und einem konischen Austrittsabschnitt 33. Alle Oberflächen der Abschnitte der Kugel sind miteinander durch geeignete Verbindungsradien verbunden.
WO 93/25800 zeigt insbesondere Eintrittskonuswinkel, die speziell für die Durchmesseraufweitung von Rohren geeignet sind, die mit Schlitzen versehen sind und EST (expandable slotted tubing = aufweitbare Schlitzrohre) für die Ausbeutung von Kohlenwasserstoffbohrlöchern versehen sind.
Da die Rohre 11, 12, einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt haben, bieten ihre Enden kein Problem speziell beim Durchgang der Kugel, sofern die Verformungsfähigkeit des Metalls, aus dem sie bestehen, ausreichend ist.
Der Ausweitungsvorgang des Schraubgewindes kann in vier Phasen zerlegt werden, die Gegenstand der 4 bis 7 sind.
Obgleich der Aufweitungsvorgang vollständig in entgegengesetzter Richtung ausgeführt werden und zu adäquaten Resultaten führen kann, ist die bevorzugte Art zur Verformung dargestellt, in der die Kugel das Einschraubelement 1 des ersten Rohres 11 gegen das Aufnahmeelement 2 des zweiten Rohres 12 bewegt.
a) Ausdehnungsphase auf dem Konus der Kugel
4 zeigt die Schraubverbindung im Verlaufe dieser Phase.
Die Aufweitung wird durch den Eintrittskonus 31 der Kugel 30 ausgeführt, und 4 zeigt das Außengewinde 3 und das Innengewinde 4 im Verlaufe der Durchmesseraufweitung.
In 4 beginnt der Eintrittskonus 31 der Kugel mit der Verformung der Einstecklippe und der dazu passenden Aufnahmezone, indem er sie verbiegt, um sie gegenüber der Achse der Anordnung zu neigen.
Im Verlaufe dieser Aufweitungsphase werden die Reaktionskräfte beim Durchgang der Kugel 30 progressiv vom ersten Rohr 11 auf das zweite Rohr 12 übertragen.
Aufgrund dieser Reaktionswirkungen wird die Einstecklippe 5 im Verlaufe dieser Aufweitungsphase durch die ringförmige Aufnahmefläche 10 axial zusammengedrückt.
Das Ende der Aufweitungsphase entspricht der Ankunft des freien Endes des Einschraubelements am Ende des Eintrittskonus 31 der Kugel.
b) Biegephase
Im Verlaufe dieser Phase befindet sich die Einstecklippe in Höhe des zentralen Abschnitts 32 der Kugel, siehe 5.
i) Einstecklippe
Die Einstecklippe 5 ist an jedem ihrer zwei Enden Biegemomenten in entgegengesetzten Richtungen unterworfen.
Die Oberfläche des Einsteckendes 9 wird an der Oberfläche der Aufnahmeschulter 10 auf grund der Falze mit Anlageflächen 15, 16 und des Umschließungssystems Zunge 13/Nut 14 tatsächlich in Position gehalten.
Die Umschließung der Falze verlangt, dass die freie Endzone der Einstecklippe 5 der Neigung der Zone 22 voller Dicke des Aufnahmeelements jenseits des Flansches folgt. Diese Zone 22 befindet sich noch im Verlaufe der Aufweitung auf dem Eintrittskonus 31 der Kugel und erzeugt daher ein Biegemoment in diesem Bereich.
Das andere Ende der Lippe auf Seiten des Außengewindes 3 ist nicht mehr abgestützt und bringt hingegen auf die Lippe ein Biegemoment auf, das entgegengesetzt zu dem am freien Ende der Lippe ist.
Die Biegemomente entgegengesetzter Richtung an den zwei Enden der Einstecklippe haben eine bananenförmige Krümmung der Einstecklippe 5 zur Folge, wie in 5 gezeigt, wobei die Außenumfangsfläche 7 der Lippe 5 eine konvex gewölbte Form annimmt.
Der Zustand axialer Kompression der Einstecklippe 5 am Ende der Aufweitungsphase erleichtert ihre Krümmung unter der Wirkung der Biegemomente.
Die Kehle 21, die sich zwischen der Einstecklippe 5 und dem Außengewinde 3 befindet, spielt die Rolle eines plastischen Kugelgelenkes, das die Krümmung der Einstecklippe hervorhebt, indem sie die Breite begrenzt, in der sich diese Krümmung vollziehen kann.
Man muss in diesem Falle unbedingt darauf achten, dass die Vorgaben der axialen Kompression in Höhe der Einstecklippe nicht zu einem Ausbeulen des Metalls 23 unter der Kehle führen. Dieses Ausbeulen würde sich in einem Vorsprung des Metalls unter der Kehle gegenüber der Innenumfangsfläche 19 führen.
ii) Aufnahmeort
Das gleiche Biegephänomen ergibt sich am Aufnahmeort.
Die Zone 22 voller Dicke und relativer Steifigkeit gegenüber den relativ dünnen Zonen der Lippe erfährt beim Durchgang durch sie in Höhe des Mittenabschnitts eine zusätzliche Aufweitung derart, dass der Innendurchmesser der Zone 22 größer als der der Mittenzone 32 der Kugel wird. Das zusätzliche Aufweitungsphänomen ist in der Druckschrift WO 93/25800 beschrieben.
c) Erholungsphase
Diese durch 6 dargestellte Phase entspricht dem Durchgang durch die Aufnahmezone 22 voller Dicke über dem Mittenabschnitt 32 der Kugel 30.
i) Aufnahmeort
Die in der vorangehenden Phase erzeugte Biegung neigt dazu, unter der Wirkung von Zug- und von Umfangsspannungen auf Null zurückgeführt zu werden, was einen Zustand von axialen Biegespannungen erzeugt, die invers zu der Krümmung sind und auf diese Weise die Erholung erzeugen.
Das durch diese Spannungen hervorgerufene Biegemoment ist proportional der Materialdicke vor der Erholung. Vor dem Ankommen auf dem Rohr 12 voller Dicke (Zone 22) ist das Biegemoment nicht ausreichend, um die innere Umfangszone des Aufnahmeorts gerade zu richten, der dann gegen die Achse des Erzeugnisses einzutauchen neigt. Dieses Verhalten äußert sich in einer örtlichen Verminderung des Außendurchmessers des Rohres 12.
ii) Einstecklippe
Je nach Erholung des Aufnahmeteils nimmt der Unterschied des axialen Platzbedarfs, der durch die Biegung erzeugt wird, ab. Die Einstecklippe 5 verliert daher progressiv ihren Kompressionszustand. Dieses setzt sich in einer Trennung der Oberflächen 15, 16 fort, die ursprünglich aneinander anlagen. Dieses Phänomen wird durch das "Eintauchen" der Innenumfangsfläche 8 der Aufnahme verstärkt, das einen Öffnungseffekt der Anlageflächen 15, 16 erzeugt.
Die bananenförmige Verformung, die in der vorangehenden Phase erzeugt wurde, bleibt bestehen.
d) Endzustand
7 zeigt den Endzustand der Schraubverbindung nach dem Durchgang der Kugel.
Der Zustand der Umfangsspannungen, der durch die Aufweitung erzeugt wird, führt zu einer Einschnürung der Außenumfangsfläche 7 der Einstecklippe durch die Innenumfangsfläche 8 der Aufnahme. Man kann daher von einer Selbsteinschnürung der Oberflächen 7, 8 der Schraubverbindung im aufgeweiteten Zustand sprechen, was erlaubt, von der Dichtheit auszugehen. Die Einstecklippe 5 fällt nicht gegen die Achse ein, weil der radiale Versatz, der durch die Umschließung der Falze 9, 10 aufgezwungen worden ist, ausreichend plastische Verformungen erzeugt hat.
Die elastische Rückstellung der Elemente der Schraubverbindung nach dem Durchgang der Kugel ist gegenüber den erzeugten plastischen Verformungen vernachlässigbar.
Die radiale Einschnürung hat einen Kontaktdruck von mehreren zehn MPa, ja sogar von mehr als 100 MPa, zur Folge, was ausreichend ist, eine Dichtheit für Innendrücke oder Außendrücke an der Schraubverbindung sicherzustellen. Die Einschnürungslänge ist über den gesamten Umfang der Kontaktflächen ausreichend, um eine stabile Dichtheit zwischen diesen sicherzustellen.
Eine Dichtheit ist außerdem notwendig, wenn die Aufweitung dadurch erzeugt wird, dass die Kugel 30 unter einem Druck von 10 bis 30 MPa vorgetrieben wird, weil jedes Leck in Höhe der bereits aufgeweiteten Verbindungen den Durchgang der Kugel weiter vorn im Rohrstrang behindert und daher den Aufweitungsprozess blockiert.
Ein zu großes Spiel zwischen der Umfangsfläche 7 der Einstecklippe 5 und der Umfangsfläche 8 der Aufnahme an der Schraubverbindung vor Aufweitung würde die Einschnürung dieser Oberflächen am Ende des Aufweitungsvorgangs nicht erlauben.
Ein radiales Ineinandergreifen dieser Oberflächen im Anfangszustand vor der Aufweitung kann zu unterschiedlichen Verformungen (Krümmung, Erholung) zwischen diesen Oberflächen bei den Aufwertungsvorgängen führen, die es erlauben, die Einschnürung dieser Oberflächen am Ende des Aufweitungsvorgangs zu realisieren. Man riskiert auch ein Festfressen dieser Oberflächen bei der Verschraubung und eine schlechte Positionierung der Elemente mit einer inkorrekten Umschließung der Oberflächen 9 und 10 und hierdurch eine mittelmäßige Einschnürung der Oberflächen 7 und 8 nach der Aufweitung.
In einer bevorzugten Ausführungsart erlaubt es die ringförmige Verfalzung mit Querflächen 15, 16 und dem System Zunge 13/Nut 14, das Einsinken des freien Einsteckendes bei der Aufweitung zu verhindern. Andere Ausführungsarten der ineinander gefügten Oberflächen 9, 10 sind möglich, um zum selben Ergebnis zu kommen.
Eine zu dünne Einstecklippe 5, deren Dicke weniger als ein Drittel der Dicke der Rohre 11, 12 ist, erlaubt es nicht, eine wirkungsvolle Anlage in Höhe der quer verlaufenden Flächen 15, 16 zu erzielen. Wenn die Dicke e_l der Einstecklippe 5 hingegen größer als 2/3 der Dicke der Rohre 11, 12 ist, dann hat die Dicke des Rohres 12 in Höhe der Aufnahme einen kritischen Querschnitt des Innengewindes 4, der zu klein wird und daher einen ungenügenden Zugwiderstand der Gewinde zur Folge hat.
Das Verhältnis Länge/Dicke der Einstecklippe 5 bestimmt das Druck- und Biegeverhalten der Lippe 5.
Eine Einstecklippe 5 der Länge l_l von weniger als ihrer Dicke erlaubt keine ausreichende Biegung der Umfangsfläche 7 der Einstecklippe 5 und/oder die Erholung der Umfangsfläche 8 der Aufnahme.
Eine Einstecklippe 5 der Länge l_l von mehr als dem Vierfachen ihrer Dicke e_l kann eine Ausbauchung der Einstecklippe und einen inneren Vorspruch derselben auf der Seite des Gewindes zur Folge haben.
Dieser Effekt wird durch die Anwesenheit einer Kehle 21 zwischen dem Außengewinde 3 und der Einstecklippe 5 noch verstärkt.
Daher hat die Kehle vorzugsweise eine auf die Höhe eines Gewindegangs beschränkte Tiefe und eine gegenüber ihrer Tiefe begrenzte Länge.
Eine Zunge 13 einer unzureichenden radialen Dicke und einer axialen Höhe von weniger als der radialen Dicke könnte bei der Aufweitung nicht ausreichend festgehalten werden.
Es wird nun auf 8 Bezug genommen, die eine Rohrverbindung nach Verschraubung der Rohrelemente zeigt, die teilweise mit Gewinden versehen und dazu bestimmt sind, ge mäß der Erfindung im Duchmesser aufgeweitet zu werden.
Diese Verbindung hat rohrförmige Einschraub- und Aufnahmeelemente 11 und 12, wie in 1 gezeigt. Der Endabschnitt des Einschraubrohres hat eine Lippe 5, deren Umfangsfläche 8 dazu geeignet ist, mit der Umfangsfläche 7 der Aufnahme 8 des Aufnahmerohres 12 bei der Aufweitung der Verbindung in Berührung zu gelangen. Die Berührungszone mit Kontaktverschmelzung zwischen den Oberflächen 7 und 8 nach Aufweitung nennt man innere Dichtungszone CI, weil sie mehr im Inneren der Verbindung liegt. Es gibt nach Aufweitung auch eine Berührungszone zwischen einer Oberfläche der Zunge der Einstecklippe und einer gegenüberliegenden Oberfläche der Nut des Aufnahmerohrelements.
Konzentrisch auf dem Aufnahmerohrelement 12 ist eine rohrförmige Manschette 36 angeordnet. Dieses rohrförmige Manschette 36 hat einen solchen Innendurchmesser, dass es möglich ist, dieses rohrförmige Manschette durch eine Bedienperson vor der Verschraubung der Rohrelemente 11 und 12 auf das Aufnahmerohrelement 12 zu schieben und mit der Außenfläche 37 des Rohrelements 12 in Berührung zu gelangen. Diese rohrförmige Manschette erstreckt sich über ihre gesamte Länge lm1, um die Lippe 5 axial zu bedecken und reicht zu beiden Seiten über die Lippe 5 hinweg, d. h. auf Seiten des Gewindes und über die Zunge 13 hinaus. Die rohrförmige Manschette 36 ist vorteilhafterweise auf der Lippe zentriert.
Nach der Verschraubung und vor der Aufweitung stößt die Zunge 13 axial am Boden der Nut 14 an, und die Dichtflächen 7 und 8 sind zylindrisch und mit geringem gegenseitigem Zwischenraum am Ende des Schraubvorgangs angeordnet. Die Lippe 5 ist während der Aufweitung durch das Umschließungssystem Zunge 13/Nut 14 festgehalten.
In dem Beispiel besteht die rohrförmige Manschette 36 aus dem gleichen Material, wie die Rohrelemente, und dessen Elastizitätsgrenze ist beispielsweise Identisch zur Elastizitätsgrenze des Materials dieser Rohrelemente. Nach Durchmesseraufweitung erzeugt die rohrförmige Manschette eine elastische Rückstellkraft, die sich zu der des Aufnahmeelements addiert und der elastischen Rückstellkraft des Einsraubelements entgegenwirkt. Auf diese Weise wird die Einschnürung des Aufnahmeelements durch die rohrförmige Manschette realisiert. Weiterhin ruft die Differenz der elastischen Rückstellkraft zwischen dem Einschraubelement einerseits und der aus Manschette und Aufnahmeelement gebildeten Anordnung eine Kompression des Aufnahmeelements hervor. Wie die rohrförmige Manschette 36 die Oberflächen 7 und 8 und leicht auch darüber hinausgehend bedeckt, setzt sich die Kompression in eine Vergrößerung des Kontaktdrucks zwischen den Dichtflächen 7 und 8 vom Einschraubelement und Aufnahmeelement um. Die Einschnürung des Einschraubelements durch das Aufnahmeelement wird ebenfalls realisiert. Die Anwesenheit der rohrförmigen Manschette 36 erfordert eine Aufweitungsenergie, die kaum größer ist, als ohne rohrförmige Manschette (in der Größenordnung von 10%) und verstärkt den Kontaktdruck in Höhe der inneren Dichtungszone CI nach der Aufweitung beträchtlich (in der Größenordnung von 200% für eine Manschette einer Dicke von 4–5 mm).
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die rohrförmige Manschette vor der Aufweitung definiert durch

– eine Bedeckungslänge lm1 etwa gleich oder wenigstens der Länge l_l der Lippe zzgl. etwa dem 2- bis höchstens 8-fachen der Breite eines Gewindegangs,
– eine radiale Dicke em1, die zwischen einer maximalen radialen Dicke, die durch den maximalen Raumbedarf der Verbindung bestimmt ist, und einer minimalen radialen Dicke liegt, die durch eine zu schwache Wirkung der Manschette auf die elastische Rückstellung der Gewindeelemente liegt: vorteilhafterweise liegt die radiale Dicke bei etwa einigen Millimetern, beispielsweise wenigstens 1,5 mm und vorzugsweise in der Größenordnung von 4–5 mm für Rohre eines Außendurchmessers in der Größenordnung von 150 mm und einer Dicke von 7 bis 8 mm. Die bevorzugte Dicke der Manschette ist etwa der der Einstecklippe vergleichbar. Nach Aufweitung ist die radiale Dicke wenigstens gleich 1 mm.

In einer Ausführungsform der Erfindung bestimmen die Oberflächen 7 und 8 eine Dichtzone der Verbindung nach Durchmesseraufweitung, die innere Dichtzone CI genannt wird. Indessen wird eine weitere Dichtzone vor oder nach Durchmesseraufweitung der dichten Verbindung gebildet, die in 8 dargestellt ist.
Das Aufnahmerohrelement 12 hat folglich zwischen seinem Gewinde und seinem freien Ende eine gewindefreie Aufnahmelippe 38. Diese Aufnahmelippe 38 hat eine Innenumfangsfläche 41, die in einer Radialfläche 39 endet, die eine ringförmige Oberfläche bildet. Das Einschraubrohrelement 11 hat eine Außenumfangsfläche 40 auf der Seite des Außengewindes, die seinem freien Ende gegenüberliegt. Nach vollständiger Verschraubung der beiden Rohrelemente wirkt die Innenumfangsfläche 41 radial mit der Außenumfangsfläche 40 des Einschraubrohrelements 11 zusammen, auf diese Weise eine Dichtzone vor Aufweitung zu bestimmen. Die Flächen 40 und 41 sind beide konisch und von gleicher Konizität. Bei der Aufweitung liegt die Aufnahmelippe nicht axial an dem Einschraubelement an, es gibt keine Biegephänomene oder Gegenbiegungen, wie im Falle der Einstecklippe, die axial an dem Aufnahmeelement anliegt. Auf diese Weise sinkt die Aufnahmelippe nicht gegen die Achse ein. Nach Aufweitung ergibt sich einfach ein elastisches Rückstellphänomen, das bei der Aufnahmelippe 38 gegenüber dem darunter benachbarten Einschraubelement ein wenig größer ist. Dieses ruft einen Dichtkontakt zwischen der Innenumfangsfläche 41 der Aufnahmelippe und der dazu passenden Umfangsfläche 40 des Einschraubrohrelements 11 hervor. Das Zusammenwirken am Ende der Verschraubung der Oberflächen 40 und 41 erlaubt es, den Kontakt zwischen diesen Oberflächen bei der elastischen Rückstellung nach Aufweitung sicherzustellen.
Die Dichtkontaktzone zwischen diesen Flächen 40 und 41 nach Aufweitung nennt man äußere Dichtzone CE, weil sie gegen die Außenseite der Verbindung gelegen ist.
Außerhalb jeder anderen Maßnahme ist die in Höhe der Zone CE geschaffene Außendichtung jedenfalls geringer als die, die in Höhe der Zone CI geschaffen wird.
Eine rohrförmige Manschette 34 ist konzentrisch zum Aufnahmerohrelement 12 angeordnet. Diese rohrförmige Manschette 34 hat einen solchen Innendurchmesser, dass es möglich ist, diese rohrförmige Manschette von einer Bedienperson vor Verschraubung der Rohrelemente 11 und 12 auf das Aufnahmerohrelement 12 zu schieben und mit der Außenfläche 37 des Rohrelements 12 in Berührung zu bringen. Diese zweite rohrförmige Manschette erstreckt sich über ihre Länge lm2, um die Umfangsflächen 40 und 41 axial zu bedecken, die dazu eingerichtet sind, die Dichtzone vor und nach Aufweitung zu bestimmen, und sie reicht zu beiden Seiten über diese Oberflächen hinaus, d. h. auf die Seite des Gewindes und über die radiale Fläche 39 hinaus. Im Beispiel besteht die rohrförmige Manschette 34 aus einem Material, das ähnlich dem der Rohrelemente ist und dessen Elastizitätsgrenze beispielsweise gleich der Elastizitätsgrenze des Materials dieser Rohrelemente ist. Nach Durchmesseraufweitung erzeugt die rohrförmige Manschette eine elastische Rückstellkraft, die sich zu der des Aufnahmeelements hinzufügt, um der elastischen Rückstellkraft des Einschraubelements zu begegnen. Auf dieses Weise wird die Einschnürung des Aufnahmeelements durch die rohrförmige Manschette realisiert. Darüber hinaus ruft der Unterschied der elastischen Rückstellung zwischen der Manschette und der Innenoberfläche des Einschraubelements einen Druck auf das Aufnahmeelement hervor. In dem Maße, in dem die rohrförmige Manschette 34 die Oberflächen 40 und 41 und leicht darüber hinaus bedeckt, setzt sich die Kompression in eine Vergrößerung des Kontaktdrucks zwischen den Dichtflächen 40 und 41 der Einschrtaub- und Aufnahmeelemente gegenüber einer vergleichbaren Schraubverbindung ohne Manschette 34 um. Es wird auch die Einschnürung des Einschraubelements durch das Aufnahmeelement realisiert. Die Anwesenheit der rohrförmigen Manschette 34 verlangt eine Aufweitungsenergie, die kaum größer ist, als ohne rohrförmige Manschette, und vergrößert den Kontaktdruck in Höhe der Außendichtzone CE nach Aufweitung erheblich (in der Größenordnung von mehr als 300%).
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die rohrförmige Manschette 34 vor der Aufweitung bestimmt durch:

– eine Bedeckungslänge lm2 von etwa gleicher Größe der axialen Länge der Aufnahmelippe 38 zusätzlich etwa dem 2- bis höchstens 8-fachen der Breite eines Gewindegangs,
– eine Dicke em2, die einer Maximaldicke, die durch den maximalen Platzbedarf der Verbindung gegeben ist, und einer minimalen Dicke, die durch eine zu geringe Auswirkung auf die elastische Rückstellung gegeben ist, liegt: vorteilhafterweise liegt die Dicke bei etwa einigen Millimetern, beispielsweise mindestens 1,5 mm und vorzugsweise zwischen 4 und 5 mm für Rohre eines Außendurchmessers von etwa 150 mm und einer Dicke von 7 bis 8 mm. Noch besser liegt die Dicke der Manschette 34 vorzugsweise in der gleichen Größenordnung, wie die der Aufnahmelippe. Nach Aufweitung ist die radiale Dicke wenigstens gleich 1 mm.

Gleichgültig, ob für die Manschette 34 oder für die Manschette 36, es hat sich gezeigt, dass eine kurze Manschette, die eine Materialdiskontinuität gegenüber den Außen- und Innengewindeelementen bildet, die Dichtheitseigenschaften sehr viel mehr verbessert, insbesondere die Außendichtung, als eine lange zusammengesetzte Manschette oder eine einfache Überdicke an Material am Aufnahmeelement anstelle der Manschette(n). Eine solche Lehre erscheint keinesfalls evident.
Für die Montage der Manschetten können mehrere Verfahren in Betracht gezogen werden.
In einem Ausführungsbeispiel hat die rohrförmige Manschette 34 einen radialen Vorsprung 42 an einer ihrer Enden. Vor dem Verschrauben der Rohrelemente 11 und 12 schiebt somit die Bedienperson die rohrförmige Manschette 34 auf das Rohrelement 12 von dem Ende ausgehend, das diesem Vorsprung gegenüberliegt, wobei die Innenumfangsfläche der Manschette mit der Außenumfangsfläche 37 in Berührung ist. Die rohrförmige Manschette 34 wird soweit geschoben, bis der radiale Vorsprung 42 mit der radialen Fläche 39 in Berührung gelangt. Die rohrförmige Manschette 34 ist auf diese Weise axial positioniert. Der radiale Vorsprung 42 kann vorteilhafterweise an der radialen Oberfläche 39 angeklebt werden, um den Kontaktdruck zu verbessern. Es kann eine "Fettklebung", die in wenigen Minuten unter anaeroben Bedingungen aushärtet und es erlaubt, die Positionierung der rohrförmigen Manschette auf dem Aufnahmeelement bei der Aufweitung aufrechtzuerhalten, eingesetzt werden. Die Klebschicht kann während der Aufweitung zerschnitten und zerrissen werden, ohne dass dieses irgendwelche Unannehmlichkeiten bereitet.
In einer Ausführungsvariante wird die rohrförmige Manschette 36 und/oder 34 auf das Rohrelement 12 vor der Verschraubung durch eine Bedienperson aufgeschoben und dann axial Dank des Vorhandenseins einer Markierung auf der Außenumfangsfläche 37 des Aufnahmerohrelements 12 axial positioniert, wobei die Markierung eine Kehle geringer Tiefe sein kann. Die axiale Position der rohrförmigen Manschette(n) 36 und/oder 34 kann mittels der "Fettklebung" aufrechterhalten werden, wie im Falle der Manschette ohne radialen Vorsprung. Die axiale Position der rohrförmigen Manschette(n) 36 und/oder 34 kann auch durch eine sehr leichte Einschnürung des Aufnahmerohrelements aufrechterhalten werden. Die Einschnürung kann durch Erwärmung der Manschette und/oder durch Abkühlung des Aufnahmeelements realisiert werden.
Die radiale Dicke einer rohrförmigen Manschette kann auf Kosten einer verminderten Wirksamkeit bzgl. der Verstärkung der durch die Manschette erzeugten Dichtheit vermindert werden. Es ist den dünnen Manschetten allerdings möglich, den Wirkungsabfall etwas zu kompensieren, indem ihre Elastizitätsgrenze gegenüber der von Einschraub- und Aufnahmeelement 11 und 12 erhöht wird. Je mehr die Elastizitätsgrenze der Manschette größer als die Elastizitätsgrenze der Einschraub- und Aufnahmeelemente ist, umso größer ist die Dichtigkeit bei gegebener Dicke. Die Elastizitätsgrenze der rohrförmigen Manschette kann durch Wärmebehandlung modifiziert werden. Allerdings wird die Dehnbarkeit des Materials durch die Erhöhung der Elastizitätsgrenze im Allgemeinen herabgesetzt. Ein Kompromiss kann zwischen einer Dehnbarkeit, die ausreichend bleiben muss, um die Durchmesseraufweitung ohne Bruch der rohrförmigen Manschette zu erzeugen, und einer Elastizitätsgrenze gefunden werden, die ausreichend erhöht ist, um ausreichende Dichtungseigenschaften zu garantieren, trotz der begrenzten radialen Dicke der rohrförmigen Manschette.
Wenn ein rohrförmiges Element nur eine äußere Dichtzone CE oder innere Dichtzone CI hat, dann ist diese Dichtzone geeignet, die Dichtheit für Fluide von innen nach außen wie auch von außen nach innen sicherzustellen. In diesem Falle erlauben die Ausdrücke "äußere Dichtzone" und "innere Dichtzone" im Wesentlichen, die Dichtzone in Höhe des freien Endes des Einschraub- oder Aufnahmerohrelements anzuordnen.
Im Anhang I finden sich Verzeichnisse der relativen Eigenschaften von Schraubverbindungen als integrierter Kontaktdruck über der Breite des Kontakts. Diese Untersuchung hat zum Ziel, relativ zu einer einfachen Bezugs-Schraubverbindung (Fall 1) unterschiedliche Realisierungen nach der Erfindung zu vergleichen, die an diese einfache Schraubverbindung angepasst sind. Die Bezugs-Verbindung ist eine Schraubverbindung mit einem Außendurchmesser von 152,4 mm (6 Zoll) und einer Längsbelastung von 27,8 kg/m (18,6 lb/ft) aus Stahl SISI 420 (13% Cr) der amerikanischen Bezeichnung (entspricht der europäischen Bezeichnung X20Cr13), die für den Grad API L80 (API = American Petroleum Institute) entsprechend der minimalen Elastizitätsgrenze von 551 MPA behandelt sind.
Die Tabellen 1 und 2 betreffen jeweils die Resultate der Außendichtheit und der Innendichtheit in Prozent für jeden betrachteten Fall gegenüber der Innendichtheit des Bezugsfalles:

– Fall 1: Bezugs-Schraubverbindung,
– Fall 2: Bezugs-Schraubverbindung, bedeckt von einer sehr langen Manschette, die auf dem Einschraubgewindeelement befestigt ist und das Gewinde und die Einsteck- und Aufnahmelippen bedeckt, einer Dicke von 4,5 mm aus einem Stahl, der identisch zu dem der Schraubverbindung ist (13% Cr) und identisch zur Verbindung behandelt ist (API L80),
– Fall 3: Bezugs-Schraubverbindung, versehen mit zwei kurzen Manschetten nach der vorliegenden Erfindung (8) gleicher Dicke, Material und Behandlung wie im vorangehenden Fall,
– Fall 4: Gleich dem Fall 3, jedoch eine einzige Manschette aufweisend, die in Höhe der Aufnahmelippe angeordnet ist, sehr dünn (Dicke 1,6 mm) und auf das Aufnahmeelement in Höhe des radialen Vorsprungs aufgeklebt,
– Fall 5: Gleich dem Fall 4, jedoch eine Manschette aufweisend, die nach Grad API P 110 behandelt ist (entsprechend einer Elastizitätsgrenze von R_p0,2 ≥ 758 MPA)

Im Fall 1 ist die Innendichtheit hervorragend, jedoch ist die Außendichtheit schwächer (44%) der Innendichte. Eine lange Manschette (Fall 2) verbessert nur die Innendichtheit. Die Verwendung von zwei kurzen Manschetten (Fall 3) gleicher Dicke, wie im Fall 2, verbessert zugleich die Außendichtheit und die Innendichtheit. Indem man die Dicke stark verringert (Fall 4) ist es möglich, eine ausreichende Außendichtheit aufrechtzuerhalten (einzige Studie). Die Vergrößerung des Grads der Manschette und damit der Elastizitätsgrenze (Fall 5) erlaubt es, die Außendichtheit zu verbessern, die quasi das Niveau der Dichtheit des Bezugsfalls erreicht.
Die Kraftspitze (hier nicht angegeben), die durch die Anwesenheit der Manschette für die Durchmesseraufweitung und die Aufweitungsenergie erzeugt wird, ist sehr begrenzt.
Für ein Rohrelement, das zwei Innen- und Außendichtzonen aufweist, besteht eine Ausführungsvariante der rohrförmigen Manschette in einem rohrförmigen Abdeckteil 45, wie in 11 dargestellt, das die Manschetten 34 und 36 der 8 enthält, die miteinander durch einen rohrförmigen Abstandshalter 46 miteinander verbunden sind. Dieser rohrförmige Abstandshalter 46 hat eine radiale Dicke, die sehr viel geringer ist, als die der Manschetten 34 und 36, um sich praktisch der diametralen Aufweitungskraft über die gesamte Länge des Abstandshalters 46 nicht entgegenzustellen.
Die unterschiedlichen Montageverfahren dieses Abdeckteils sind die gleichen, wie für die rohrförmige Manschette 34 allein.
Die Erfindung ist an allen Verbindungen anwendbar, die nur die Innendichtzone aufweisen, seinen es Verbindungen, die nur die Außendichtzone haben, seien es Verbindungen, die nur die eine und die andere der Dichtzonen aufweisen. Die Erfindung kann an Verbindungen angepasst werden, die andere Dichtzonen aufweisen, wie beispielsweise Zwischendichtzonen.
Anhang I
Tabelle 1

Nummer des Falls 1 2 3 4 5

Außendichtheit (in % gegenüber der Innendichtheit des Falls 1) 44 42 158 89 99

Tabelle 2

Nummer des Falls 1 2 3

Innendichtheit (in % gegenüber der Innendichtheit des Falls 1) 100 220 201

Claims

Verstärkte, verschraubte Rohrverbindung, enthaltend ein erstes Rohreinschraubelement und ein zweites Rohraufnahmeelement (12), die dazu geeignet sind, durch Verschrauben zueinander passender Gewinde zusammengefügt zu werden, wobei wenigstens eines der ersten und zweiten Rohrelemente (11; 12) eine gewindefreie Lippe (38; 5) aufweist, die sich zwischen seinem Gewinde und dem freien Ende erstreckt und eine Dichtfläche (40; 7) aufweist, die dazu geeignet ist, nach Verschraubung, Duchmesseraufweitung und anschließender Erzeugung elastischer Rückstellkräfte der ersten und zweiten Rohrelemente mit der gegenüberliegenden Oberfläche (41; 8) des anderen Elements in Dichtkontakt zu sein, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine rohrförmige Manschette (34; 36) aufweist, die dazu geeignet ist, vor der Verschraubung auf das zweite Element (12) geschoben zu werden und so positioniert zu werden, dass sie sich axial im Wesentlichen gegenüber der genannten Lippe (3; 5) erstreckt, und nach Durchmesseraufweitung eine elastische Rückstellkraft zu erzeugen, die sich zu der des zweiten Elements hinzufügt, um der elastischen Rückstellkraft des ersten Elements zu widerstehen, wobei auf diese Weise wenigstens die Bandagierung des zweiten Elements mit der rohrförmigen Manschette realisiert wird.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewindefreie Lippe (5) des ersten Elements eine Zunge am Ende aufweist, die dazu eingerichtet ist, in eine passende axiale Nut des zweiten Elements nach Verschraubung und vor Aufweitung stumpf eingeführt zu werden, wobei die gewindefreie Lippe dazu eingerichtet ist, während der Durchmesseraufweitung durch die Zunge in der Nut gehalten zu werden.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche der Lippe und die ihr gegenüberliegende Oberfläche zylindrisch sind und mit geringem gegenseitigen Spiel nach Verschraubung und vor Durchmesseraufweitung angeordnet sind.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche der Lippe und die ihr gegenüberliegende Oberfläche dazu eingerichtet sind, sich nach Verschraubung und vor Durchmesseraufweitung radial einander zu überlagern.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der ersten und zweiten Rohrelemente (11, 12) eine gewindefreie Lippe (38, 5) aufweist, die sich zwischen seinem Gewinde und seinem freien Ende erstreckt und eine Dichtfläche (40, 7) aufweist, die dazu geeignet ist, mit der gegenüberliegenden Oberfläche (41, 8) des anderen Elements nach Verschraubung, Durchmesseraufweitung und anschließender Erzeugung elastischer Rückstellkräfte der ersten und zweiten Rohrelemente in Dichtkontakt zu sein, und dass sie zwei rohrförmige Manschetten (34, 36) aufweist, die dazu geeignet sind, vor Verschraubung auf das zweite Element (12) geschoben zu werden, um so positioniert zu werden, dass sie sich im Wesentlichen axial gegenüber den jeweiligen Lippen (38, 5) erstrecken, und eine elastische Rückstellkraft zu erzeugen, die sich zu jener des zweiten Elements hinzufügt, um der elastischen Rückstellkraft des ersten Elements zu widerstehen, indem sie auf diese Weise wenigstens die Bandagierung des zweiten Elements durch die rohrförmige Manschette realisieren.
Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Manschetten (34, 36) miteinander durch ein Zwischenstück (46) verbunden sind, das einen Querschnitt aufweist, der kleiner als der der Manschetten ist, wobei die Manschetten und das Zwischenstück aus einem einzigen Teil (46) bestehen.
Rohrverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Zwischenstück (46) eine radiale Dicke aufweist, die kleiner als die der Manschetten ist.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede rohrförmige Manschette (34; 36) eine Bedeckungslänge (lm2; lm1) aufweist, die etwa gleich der Länge der gegenüberliegenden Lippe, gegebenenfalls vergrößert um höchstens acht Gänge der genannten Gewinde, ist.
Rohrverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Manschette (34, 36) auf die gegenüberliegende Lippe (38, 5) zentriert ist.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Manschette (34), die sich gegenüber der Lippe (38) des zweiten Elements erstreckt, einen radialen Vorsprung (42) aufweist, der dazu geeignet ist, mit einer Radialfläche (39) in Berührung zu gelangen, die am Ende des zweiten Elements (12) gelegen und dazu eingerichtet ist, die Positionierung der rohrförmigen Manschette (34) zu erleichtern.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Manschette (34; 36) gegenüber dem zweiten Element (12) durch Verklebung wenigstens eines Teils der Oberflächen des zweiten Elements und der gegenüber liegenden Manschette in Position gehalten ist.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Manschette (34; 36) auf dem zweiten Element (12) mittels einer Bandagierung wenigstens durch Kühlung des zweiten Elements (12) axial positioniert ist.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Manschette (34; 36) auf dem zweiten Element (12) mittels einer Bandagierung wenigstens durch Erwärmung der rohrförmigen Manschette axial positioniert ist.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (12) eine Markierung aufweist, die auf der Außenumfangsfläche (37) gelegen und dazu eingerichtet ist, die Positionierung der rohrförmigen Manschette zu erleichtern.
Rohrverbindung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung eine Hohlkehle geringer Tiefe ist, die in dem zweiten Element (12) ausgebildet ist.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke der rohrförmigen Manschette wenigstens gleich 1,5 mm ist.
Rohrverbindung nach einem der Vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der rohrförmigen Manschette eine Elastizitätsgrenze hat, die höher als die Elastizitätsgrenze des Materials der ersten und zweiten Elemente liegt.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Elastizitätsgrenze des Materials der rohrförmigen Manschette durch Wärmebehandlung eingestellt ist.
Verfahren zum Erstellen einer dichten, geschraubten Rohrverbindung, dadurch gekennzeichnet, dass man von einer geschraubten Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einer sogenannten "anfänglichen geschraubten Rohrverbindung" ausgeht und dass man an dieser anfänglichen Schraubverbindung eine Durchmesseraufweitung im Bereich plastischer Verformungen mit Hilfe einer Expansionskugel (30) eines gegenüber dem Innendurchmesser (DI) der rohrförmigen Elemente größeren Durchmessers ausführt, die axial in die Schraubverbindung bewegt wird, wobei die oder jede Manschette nach Aufweitung eine elastische Rückstellkraft erzeugt, die sich zu der des zweiten Elements in dem Bereich, den sie bedeckt, hinzufügt.
Verstärkte dichte Rohrverbindung, die man durch das Verfahren nach Anspruch 19 erhalten kann, enthaltend ein erstes Einschraubrohrelement (1) und ein zweites aufnehmendes Rohrelement (2), die durch Verschraubung zueinander passender Gewinde zusammengefügt sind, wobei wenigstens eines der ersten und zweiten Rohrelemente (11; 12) eine gewindefreie Lippe (38; 5) aufweist, die sich zwischen seinem Gewinde und seinem freien Ende erstreckt und eine Dichtfläche (40; 7) aufweist, die mit einer gegenüberliegenden Oberfläche des anderen Elements in Dichtkontakt ist, wobei die Verbindung weiterhin eine rohrförmige Manschette aufweist, die das zweite Element mit Spannung umgibt und sich axial im Wesentlichen gegenüber der Lippe erstreckt.