NO177927B - Fremgangsmåte og apparat for sveising av en rörlengde på en rörledning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat for sveising av en rørlengde på en rørledning, slik det nærmere fremgår av ingressen til de etterfølgende selvstendige krav.

Det tekniske området for oppfinnelsen er sveisearbeider utført under vann til havs.

For sveising på en rørledning som er i drift, vil strømnings-forholdene for fluidet som transporteres og spesielt fluidtypen og dens strømningshastighet ofte kreve at oppvarmingseffekten som benyttes må være større enn den som kan gis ved konvensjonelle elektriske motstander.

For å vise at en fremgangsmåte er i stand til å tilfreds-stille kravene for å oppnå en sveis, simuleres driften under hyperbariske forhold og destruksjonsprøver blir deretter utført på sveisen.

Slike operasjoner blir utført på land i en testbenk som utgjør søknadsgjenstanden i søkerens franske patentsøknad FR-87 17974.

Når det er iakttatt at testingen er positiv så fortsetter sveiseoperasjonen på undervannsrørledningen på stedet på sjøbunnen med det parti av rørledningen som skal sveises isolert i et sveisekammer.

For å avhjelpe mangelen på elektrisk kraft gitt ved konvensjonelle elektriske motstander for forvarming av rørets sveisesone, er det vanlig praksis å benytte induktorer rundt sonen som skal forvarmes der disse induktorer er plassert på en isolerende matte, for eksempel av glassfiberstoff.

Slike induktorer innbefatter en eller flere konduktive lag drevet med middelsfrekvent strøm som genererer virvelstrømmer i rørledningen, som derved gir opphav til en tilsvarende økning av temperaturen i sonen der sveisingen skal utføres. Om nødvendig avkjøles disse konvensjonelle, spesielt utformede konduktorer med en kjølefluid-krets for å unngå overoppvarming og skade på disse. Et problem som må løses er anvendelsen av en slik teknikk for sveising av en rørlengde til en rørledning som er i drift, dvs. "avtapping" av rørledningen.

Den hovedsakelig koaksielle posisjon av rørlengden og induktoren bevirker at strømmer blir indusert i begge metallmasser. Imidlertid opptas en del av varmefluksen indusert i veggen av rørledningen som er drift av fluidet som befordres i denne. Motsatt vil virvelstrømmene som opptrer i en rørlengde der intet fluid strømmer få virk-ning som overoppheting av rørlengden til en temperatur høyere enn dens sveisetemperatur.

Den ovenfor beskrevne situasjon er den samme uten hensyn til om sveiseoperasjonen finner sted i hyperbarisk omslutning der testingen utføres, eller i et sveisekammer der rørlengden sveises til rørledningen i bruk for det formål å installere ventiler eller annet utstyr, eller for å installere en grenrørskrets.

På konvensjonell måte har rørlengden en flens for å mulig-gjøre utføring av arbeidet.

Etter at rørlengden er blitt sveiset til rørledningen og før iverksetting av arbeidet skissert ovenfor, tildannes et hull på helt konvensjonell måte gjennom veggen av rørledningen i sonen avgrenset av rørlengden.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny løsning på den operasjon det er å sveise en rørlengde eller "tappeanordning" til en rørledning der sveisesonen forvarmes ved hjelp av en virvelstrøm-induksjonsgenerator. Dette oppnås i samsvar med oppfinnelsen med en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige fremgangsmåtekrav.

I en bestemt utførelse av fremgangsmåten etableres en strømning av kjølefluid mellom avskjermingen og rørledningen for å justere temperaturen i nevnte lengde.

I en annen utførelse etableres en strømning av kjølefluid inne i avskjermingen for å justere temperaturen i rørlengden, og avskjermingen blir isolert ved hjelp av et elektrisk isolerende materiale.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen med et apparat av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige apparatkrav.

I en utførelse utgjøres avskjermingen av en metallhylse tilvirket av en substans som er en god elektrisitetsleder, hvilken hylse blir plassert hovedsakelig koaksielt omkring rørlengden og holdes i en liten avstand fra den ytre flate av røret med midler innsatt mellom rørlengden og hylsen for å reservere et ringformet rom derimellom.

Nevnte midler innsatt mellom rørlengden og hylsen er 0-ringer.

Hylsen innbefatter koplinger som åpner ut i det ringformede rom avstengt av nevnte 0-ringer for å forbinde den monterte hylse og rørlengden til en kjølefluid-krets for å justere temperaturen i rørlengden til sveisetemperaturen.

I en annen utførelse utgjøres avskjermingen av en dobbeltvegget hylse tilvirket av et materiale som er en god elektrisitetsleder, der veggene avgrenser et ringformet rom derimellom som er lukket i endene av hylsen, der innerveggen er satt i kontakt med rørlengden via en plate av elektrisk isolerende materiale. I denne utførelsen innbefatter hylsen koplinger som åpner mot innsiden av den doble vegg for å forbinde hylsen til en kjølefluld-krets for å justere temperaturen i rørlengden til sveisetemperaturen.

I en annen utførelse utgjøres avskjermingen av en rørkveil med kontaktende vindinger som tett omgir rørlengden med en innsatt plate av elektrisk isolerende materiale.

I denne utførelsen utgjøres avskjermingen av en kveil av elektrisk isolert rør, med kontaktende vindinger som tett omgir rørlengden.

De to ender av kveilen er forbundet til en kjølefluid-krets for justering av temperaturen i rørledningen til sveisetemperaturen.

I en utførelse er avskjermingen sylindrisk og dersom den utgjøres av en rørkveil er den helisk og vindingene berører hverandre.

I nok en utførelse er avskjermingen sylindrisk og dens nedre parti følger konturen av sveisesonen og forløper parallelt med denne.

Formålet med oppfinnelsen er å få til en ny løsning på sveising av en rørlengde til en rørledning der sveisesonen forvarmes med indusert strøm.

Fordelene og de karakteristiske trekk ved oppfinnelsen fremgår av en studie av den følgende beskrivelse av fremgangsmåten og apparatet for sveising av en rørlengde på en rørledning, som er ment ikke å være begrensende, og det refereres til de vedlagte tegninger hvor:

Figur 1 viser en skjematisk avbildning som illustrerer fremgangsmåten og anvendelsen av apparatet ifølge oppfinnelsen på en lengde av en rørledning plassert i en hyperbarisk omslutning; Figur 2 viser en skjematisk avbildning som illustrerer fremgangsmåten og anvendelsen av apparatet ifølge oppfinnelsen på en undervanns rørledning hvis parti som skal sveises til rør-lengden er isolert i et sveisekammer; Figurene 3 til 5 viser delsnitts-avbildninger av sveisesonen på en rørledning til hvilken en rørlengde skal festes, og viser tre ulike utførelser for avskjerming; Figur 6 viser et fragmentarisk perspektivriss som viser de ulike komponenter av en konduktor eller leder som utgjør induktoren benyttet for forvarming av sveisesonen; Figur 7 viser et snitt gjennom en kopling for tilførsel til induktoren med middelsfrekvent strøm; og Figur 8 viser et snitt gjennom en gjennomføring for tilførsel til forvarmings-induktoren med middelsfrekvent strøm.

Det refereres først til figurene 1 og 3 som viser et parti av en rørledning 1 plassert i en hyperbarisk omslutning 2. Det man vil oppnå er å sveise en rørlengde 3, eller "avtapning", til partiet 1 og som forløper vinkelrett til dette.

For å unngå mikrosprekker og oppsprekking på grunn av hydrogen under sveising, hvilken oppsprekking finner sted ved temperaturer på mindre enn 100°C, forvarmes sveisesonen idet forvarming også har virkningen av å muliggjøre eller lette diffusjon av hydrogen i den sveiste sone.

Ved å sette ned hastigheten som den sveiste sone nedkjøles ved, tjener forvarming også til å redusere metallets hardhet i sveisen eller i sonen påvirket av varmen, og gjør derved sveisen mindre følsom overfor utbredelse av mikrosprekker eller andre defekter.

For å oppnå en forvarmingstemperatur som forbedrer sveisingen, plasseres en ringformet induktor 4 rundt sveisesonen,

i

og således rundt rørlengden 3. Deri ringformede induktor 4 innbefatter ett eller flere konduktorlag, f.eks. to lag (figur 3), som tilføres middelsfrekvent strøm. Induktoren 4 er plassert på en isolerende matte 5 satt i kontakt med veggen av dette parti av rørledningen 1 og festet til dette med et hvilket som helst konvensjonelt middel, for eksempel ved hjelp av en rund-stropp, fortrinnsvis tilvirket av isolerende materiale. Matten 5 kan for eksempel tilvirkes av glassfiberstoff.

Konduktorene som utgjør induktoren 4 er av hul type og et eksempel 4a er vist i figur 6 og innbefatter, fra innsiden og utad, et messing- eller kopperrør 4a^ , tre på hverandre lagte lag av kobber-omfletning 4a2, og et isolerende, beskyttende hylster 4a3, f.eks. tilvirket av glassfiber.

Slike konduktorer 4a er utformet til å transportere en strømning av kjølefluid, f.eks. vann, for å styre temperaturen i konduktoren 4a.

Ettersom forvarmingstemperaturen for rørledningen i drift for eksempel er 150°C, og gitt den hovedsakelig koaksielle situasjon for rørlengden 3 og induktoren 4, og den kjennsgjerning at lengden 3 ikke har noe fluid som strømmer derigjennom som kunne redusere dens temperatur, betyr dette at rørlengden 3 overoppvarmes mens forvarmingstemperaturen i rørledningen i drift er begrenset av fluidstrømningen i denne.

For å unngå denne overoppvarming, omgis rørlengden 3 av avskjermingen 6 utformet for forskyvning langs lengden 3 for å innta en posisjon i en varierbar avstand fra sveisesonen 7 for å bevirke at temperaturen i rørledningen bringes til den beregnede temperatur for sveiseformålet.

I utførelsen vist i figur 3 er spesielt rørledningen 3 omgitt av en metallhylse 8 tilvirket av et materiale som er en god elektrisitetsleder. For eksempel kan hylsen tilvirkes av en kopperplate og den er plassert hovedsakelig koaksielt rundt rørlengden 3 mens den holdes i en liten avstand fra rørets utvendige flate, for eksempel ved hjelp av O-ringer 9, for slik å danne et ringformet rom 10 mellom røret 3 og hylsen 8, hvor endene av det ringformede rom er avstengt av tetnings-ringer 9.

For å styre temperaturen i rørledningen 3 så godt som mulig, etableres en strømning av fluid, f.eks. vann, i det ringformede rom 10. Hylsen 8 har to rørkoplinger 11 som åpner ut i det ringformede rom og som er forbundet til respektive fluidstrømnings inngangs- og utgangsrør 12 og 13.

I nok en utførelse av avskjermingen 6 benyttes en dobbeltvegget hylse 14 (se figur 4).

Denne hylse innbefatter således to vegger 14a og 14b som er koaksielle med lengden av røret 3 og som er lukket i deres ender ved ytterligere vegger 14c og 14d for å avgrense et ringformet rom 15. Veggen 14b settes mot røret 3 ved hjelp av en plate 14^ av elektrisk isolerende materiale.

I noen tilfeller er koplingene 16 festet til den utvendige vegg 14a og åpner mot det ringformede rom 15. Disse koplinger er forbundet som koplingene 11 ifølge figur 1 nevnt ovenfor til fluidstrømmens inngangs- og utgangsrør 12 og 13, for eksempel for å befordre vann.

En annen utførelse av avskjermingen 6 er vist i figur 5. Denne utgjøres for eksempel av en kveil av kopperrør 17 med vindinger som berører hverandre og som tett omgir lengden 3 med en innsatt plate av elektrisk isolerende materiale 14j_.

I en utførelsesvariant og basert på det samme prinsipp utgjøres avskjermingen 6 av en kveil av isolert rør 17 med vindinger som berører hverandre. I denne utførelsen er endene av vindingene elektrisk sammenknyttet.

Om nødvendig er de to ender 17a og 17b av kveilen forbundet ved hjelp av rørene 12 og 13 av den ovenfor nevnte fluid-strømningskrets med for eksempel vann som strømmer deri-gj ennom.

I en utførelsestype er avskjermingen ifølge figurene 3 og 4 sylindrisk og dens endekanter er hovedsakelig parallelle med hverandre som vist til høyre i figur 5.

I en annen utførelsestype er avskjermingen i figurene sylindriske og dens nedre parti antar konturen av sveisesonen og forløper parallelt med denne, som vist i figur 1 og på høyre side i figuren 3 og 4.

Figurene 1, 7 og 8 viser midlene som benyttes for å tilføre induktoren 4 middelsfrekvent strøm via to elektriske kabelledninger forbundet via en gjennomføring 18 anordnet i veggen av den hyperbariske omslutning (figur 1). Kraft leveres for eksempel via en utvendig kabelstreng 19 forbundet til en lavfrekvent strømgenerator dg innbefatter spesielt to kabelledninger 19a og 19b hvis ender har koplingsterminaler 19a^ og 19b^. Inne i omslutningen er konduktorene 4a til induktoren 4 hver anordnet med en kopling 20 (figur 7) for å gjøre det mulig for konduktorene 4a å bli koplet til to elektriske kabelledninger 21 og 22 med koplingsterminaler 21a og 21b i deres ender. Koplingene 20 blir plassert inne i isoleringshylstrene 20a.

Som vist i figur 8 innbefatter gjennomføringen to koaksial-strimler eller -bånd 18a og 18b der en av disse (18a) er i form av en rørformet komponent, og den andre (18b) er i form av en kjerne. En av de utvendige ledninger 19a har sin terminal 19a^ forbundet til enden av det rørformede element 18a som stikker frem utenfor den hyperbariske omslutning 2. Den andre ende av det rørformede element 18a som forløper inn i omslutningen 2 mottar terminalen 21a av ledningen 21.

Den andre utvendige ledning 19b har sin terminal 19b! forbundet til den ende av kjernen 18b som forløper utvendig av omslutningen 2. Den andre ende av kjernen 19b som forløper inne i den hyperbariske omslutning 2 er forbundet til terminalen 22a på ledningen 22.

Denne design har virkningen av å oppheve det magnetiske felt indusert ved gjennomføringen og forhindrer således oppvarming av veggen i den hyperbariske omslutning 2.

Det rørformede element 18a og dets kjerne 18b er fortrinnsvis innhyllet i isolerende materiale 23 for å isolere dem elektrisk fra veggen til omslutningen 2.

Avsatser tildannet i omkretsene av terminalene 18a og 18b sikrer at de blir korrekt holdt i det isolerende materialet.

Åvkjølingsfluid-strømmen er vist i figur 1.

Bunnen av den hyperbariske omslutning 2 utgjør en vannhold-ende sone, gitt at vann er kjølefluidet, og det bevirkes til å strømme, i det foreliggende eksempel, både i induktoren 4 og i avskjermingen 6.

Vannet pumpes med pumper 24 og 25 og returnerer til bunnen av omslutningen via returrørene 12 og 4b.

Det refereres til slutt til figur 2 som viser en dykker 26 som utfører en sveiseoperasjon på en undervanns rørledning 27, med et parti 27a av denne på hvilken rørlengden 3 blir sveiset og blir isolert inne i et sveisekammer 28. Sveising på sjøbunnen utføres under praktisk talt de samme forhold og ved bruk av det samme utstyr som benyttes inne i det hyperbariske kammer 2. De korresponderende gjenstander har fått samme henvisningssymboler.

For å tilveiebringe den nødvendige pumping for å bevirke at kjølefluid strømmer gjennom induktoren 4 og avskjermingen 6, er rørene 4b, 12 og 29 stukket ned i sjøvannet 30 og sjøvann pumpes inn eller ut for å strømme gjennom induktoren og gjennom avskjermingen.

Sveisingen kan utføres for eksempel ved hjelp av et TIG-hode 31 drevet fra en dykkers sveisestasjon 32.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for sveising av en rørlengde (3) på en rørled-ning (1, 27) hvor sveisesonen (7) på rørledningen forvarmes for å oppnå en sveisetemperatur fordelaktig for sveiseoperasjonen ved å anbringe en ringformet induktor (4) rundt sveisesonen (7) og rundt rørlengden (3), hvilken ringformet induktor innbefatter ett eller flere lag konduktorer (4a) tilført middelsfrekvent strøm, der induktoren (4) er plassert på en isolerende matte (5) satt i kontakt med rørledningens (1, 27) vegg, karakterisert ved at rørlengden (3) omgis av en avskjerming (6) forskyvbar langs lengden av røret (3) for å gjøre det mulig for avskjermingen å bli plassert nærmere inntil eller lengre bort fra sveisesonen (7) for å redusere temperaturen i rørlengden (3) gitt den iboende overoppvarming deri på grunn av dens hovedsakelig koaksielle posisjon inne i induktoren (4) og den kjennsgjerning at ingen strømning finner sted inne i rørlengden (3) av et fluid egnet til å redusere temperaturen i rørlengden.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en strømning av kjølefluid etableres mellom avskjermingen (6) og rørlengden (3) for å justere temperaturen i rørlengden (3).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en strømning av kjølefluid etableres inne i avskjermingen (6) for å justere temperaturen i rørlengden (3), og at avskjermingen isoleres ved hjelp av et elektrisk isolerende materiale (14^).

4 . Apparat for sveising av en rørlengde (3) på en rørledning (1, 27) hvor rørledningens sveisesone blir forvarmet for å oppnå en sveisetemperatur fordelaktig for sveiseoperasjonen ved å anbringe en ringformet induktor (4) rundt sveisesonen (7) og rundt rørlengden (3), hvilken ringformet induktor innbefatter ett eller flere lag konduktorer (4a) tilført middelsfrekvent strøm, der induktoren (4) er plassert på en isolerende matte (5) satt i kontakt med rørledningens (1, 27) vegg, karakterisert ved at apparatet innbefatter avskjerming (6) plassert rundt rørlengden (3), hvilken avskjerming innbefatter midler for å gjøre det mulig å forskyve den i lengderetningen på rørlengden (3) samt bli plassert i variabel avstand fra sveisesonen (7) for å redusere temperaturen i rørlengden (3) gitt rørets iboende tendens til overoppvarming på grunn av dens hovedsakelig koaksielle stilling inne i induktoren (4) og den kjennsgjerning at ingen fluidstrømning finner sted inne i rørled-ningen (3) som kunne redusere temperaturen i rørlengden.

5 . Apparat ifølge krav 4,karakterisert ved at avskjermingen (6) utgjøres av en metallhylse (8) tilvirket av en substans som er en god elektrisitetsleder, hvilken hylse (8) er plassert hovedsakelig koaksielt omkring rørlengden (3) og er holdt en liten avstand fra rørlengdens utvendige flate med midler (9) innsatt mellom rørlengden (3) og hylsen (8) for å reservere et ringformet rom (10) derimellom.

6. Apparat ifølge krav 5,karakterisert ved at midlene innsatt mellom rørlengden (3) og hylsen (8) er Gi-ringer (9).

7. Apparat ifølge krav 6,karakterisert ved at hylsen (8) innbefatter koplinger (11) som åpner ut i det ringformede rom (10) avstengt av nevnte 0-ringer (9) for å forbinde den monterte hylse (8) og rørlengden (3) til en kjølefluid-krets for å justere temperaturen i rørlengden (3) til sveisetemperaturen.

8. Apparat ifølge krav 4,karakterisert ved at avskjermingen (6) utgjøres av en dobbeltvegget (14a, 14b) hylse (14) tilvirket av et materiale som er en god elektrisitetsleder, hvilke vegger (14a,14b) avgrenser et ringformet rom (15) derimellom som er avstengt i endene av hylsen (14c, 14d), der innerveggen (14b) er satt i kontakt med rørlengden (3) via en plate av elektrisk isolerende materiale (14^).

9. Apparat ifølge krav 8,karakterisert ved at hylsen (14) innbefatter koplinger (16) som åpner mot innsiden av den doble vegg (14a, 14b) for å forbinde hylsen til en kjølefluid-krets for å justere temperaturen i rørlengden (3) til sveisetemperaturen.

10. Apparat ifølge krav 4,karakterisert ved at avskjermingen (6) utgjøres av en rørkveil med vindinger (17) som kontakter hverandre og tett omgir rørlengden (3) via en innsatt plate av elektrisk isolerende materiale (14^) (fig.5).

11. Apparat ifølge krav 4,karakterisert ved at avskjermingen (6) utgjøres av en kveil av elektrisk isolert rør, med vindinger (17) som kontakter hverandre og tett omgir rørlengden (3).

12. Apparat ifølge krav 10 eller 11, karakterisert ved at de to ender (17a, 17b) av kveilen er forbundet til en kjølefluid-krets for justering av temperaturen i rørlengden (3) til sveisetemperaturen.

13. Apparat ifølge et eller flere av kravene 4 til 12, karakterisert ved at avskjermingen (6) er sylindrisk.

14. Apparat ifølge et eller flere av kravene 4 til 9, karakterisert ved at avskjermingen (6) er sylindrisk og at dens nedre parti følger konturen av sveisesonen (7) og forløper parallelt med denne.