NO770557L

NO770557L - THE STEERING SHEET AND PROCEDURE FOR ITS PREPARATION

Info

Publication number: NO770557L
Application number: NO770557A
Authority: NO
Inventors: Thomas Walter Bunyan
Original assignee: Pilgrim Eng Dev
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1978-08-21

Description

"Børskjøt og fremgangsmåte til dens fremstilling" "Stock exchange and procedure for its preparation"

Den foreliggende oppfinnelse angår en rørskjøt og en fremgangsmåte til skjøting av rør, og beskjeftiger seg spesielt, The present invention relates to a pipe joint and a method for joining pipes, and deals in particular,

men ikke utelukkende med rørskjøter for olje- eller gassrørled-ninger. but not exclusively with pipe joints for oil or gas pipelines.

I henhold til en side ved den foreliggende oppfinnelseAccording to one aspect of the present invention

går en fremgangsmåte til fremstilling av en skjøt mellom en rørende og en koblingshylse som passer rundt rørenden med klaring, ut på å anbringe koblingshylsen rundt rørenden, lukke endene av klaringsmellomrommet mellom koblingshylsen og rørenden, sprøyte en herdbar masse inn i mellomrommet mellom koblingen og rørenden for å fylle dette mellomrom, og opprettholde trykket i den herdbare masse på et trykk som er betydelig høyere enn atmosfæretrykket, inntil massen er stivnet. Trykket bør fortrinnsvis være av samme størrelsesorden som arbeidstrykket i røret. a method for producing a joint between a pipe end and a coupling sleeve that fits around the pipe end with clearance involves placing the coupling sleeve around the pipe end, closing the ends of the clearance gap between the coupling sleeve and the pipe end, injecting a curable compound into the space between the coupling and the pipe end for to fill this space, and maintain the pressure in the hardenable mass at a pressure which is significantly higher than the atmospheric pressure, until the mass has solidified. The pressure should preferably be of the same order of magnitude as the working pressure in the pipe.

Den herdbare masse kan være Portland-sement, men den er fortrinnsvis en epoksyharpiksmasse, f.eks. den som selges under varemerket "Araldit". Epoksyharpiksmassen kan inneholde et fyllstoff som f.eks. karborundum-pulver, noe som øker friksjons-koeffisienten og knusestyrken av massen når den er stivnet. The curable mass may be Portland cement, but it is preferably an epoxy resin mass, e.g. the one sold under the trademark "Araldit". The epoxy resin mass may contain a filler such as e.g. carborundum powder, which increases the coefficient of friction and the crushing strength of the mass when it has hardened.

En slik masse selges under varemerket "Araldit SW 404".Such a mass is sold under the trademark "Araldit SW 404".

Når det gjelder en epoksyharpiksmasse, kan stivnings-'eller herdetiden for skjøten reduseres betydelig ved at en motstandsvarmetråd legges inn i klaringsmellomrommet og en strøm føres gjennom tråden når harpiksmassen er pumpet inn i mellomrommet. Strømmen gjennom tråden bør reguleres slik at massen oppvarmes til en temperatur som påskynder herdingen, men som ikke er så høy at den medfører nedbrytning av massen. In the case of an epoxy resin mass, the setting or curing time of the joint can be significantly reduced by inserting a resistance heating wire into the clearance gap and passing a current through the wire when the resin mass is pumped into the gap. The current through the wire should be regulated so that the mass is heated to a temperature that accelerates the hardening, but which is not so high that it causes the mass to break down.

Hylsen kan i sin boring være forsynt med skruegjengerThe sleeve can be provided with screw threads in its bore

til økning av den overflate som står i berøring med harpiksskiktet, hvorved grepet mellom skiktet og hylsen bedres. Motstandsvarmetråden kan passende anbringes i bunnen av skruegjengene, f.eks. ved liming, før hylsen anbringes på rørenden. to increase the surface that is in contact with the resin layer, whereby the grip between the layer and the sleeve is improved. The resistance heating wire can be suitably placed at the bottom of the screw threads, e.g. when gluing, before the sleeve is placed on the pipe end.

For å forbedre grepet mellom rørenden og harpiksskiktet kan enden av røret før skjøtingen gjøres ru, f.eks. ved til-dannelse av et skruelinjeformet spor under anvendelse av en roterende huggmeisel. To improve the grip between the pipe end and the resin layer, the end of the pipe can be roughened before the joint, e.g. by forming a helical groove using a rotary chisel.

Oppfinnelsen kan anvendes for fremstilling av en skjøt mellom to rørseksjoner ved at hylsen anbringes over de til hinannen støtende ender av rørseksjonene, slik at hver rørseksjon overlappes av halvparten av hylsen. The invention can be used for the production of a joint between two pipe sections by placing the sleeve over the mutually abutting ends of the pipe sections, so that each pipe section is overlapped by half of the sleeve.

Oppfinnelsen går også ut på en skjøt mellom en rørendeThe invention also applies to a joint between a touching end

og en koblingshylse som passer rundt rørenden med klaring, idet der foreligger organer til å lukke endene av klaringsmellomrommet mellom rørenden og hylsen og et skikt av herdbar masse som er stivnet under et trykk over atmosfæretrykket og fyller klaringsmellomrommet, slik at rørenden er påkjent radialt innad ved atmosfærisk trykk i rørets indre. and a coupling sleeve that fits around the pipe end with clearance, there being means to close the ends of the clearance gap between the pipe end and the sleeve and a layer of hardenable mass which is solidified under a pressure above atmospheric pressure and fills the clearance gap, so that the pipe end is pressed radially inwards by atmospheric pressure inside the pipe.

Organene til å lukke endene av klaringsmellomrommet kan passende være hule pakningsringer av gummi som er anordnet i spor i -hylsen ved hver ende av klaringsmellomrommet. Gummi-ringene kan blåses opp ved innpumping av et hydraulisk fluidum eller fortrinnsvis ved innsprøyting av en herdbar masse slik at ringene vil overspenne mellomrommet mellom hylsen og rørenden. The means for closing the ends of the clearance gap may conveniently be hollow rubber sealing rings arranged in grooves in the sleeve at each end of the clearance gap. The rubber rings can be inflated by pumping in a hydraulic fluid or preferably by injecting a hardenable mass so that the rings will span the space between the sleeve and the pipe end.

Rørskjøten ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes på rør av en hvilken som helst størrelse opptil de største som anvendes i petroleum- eller gassindustrien utenfor kysten. Skjøten kan tilveiebringes uten sveising og kan dannes i løpet av 15 sekunder, noe som gjør den meget tiltrekkende for meget raske rørledningsoperasjoner under vannet og på land. Skjøten er meget kompakt og lett å håndtere og billig å fremstille. Allikevel kan den ha en styrke på det dobbelte av rørets styrke. The pipe joint according to the present invention can be used on pipes of any size up to the largest used in the offshore petroleum or gas industry. The joint can be provided without welding and can be formed within 15 seconds, making it very attractive for very fast pipeline operations underwater and on land. The joint is very compact and easy to handle and cheap to manufacture. Even so, it can have a strength of twice the strength of the pipe.

Et eksempel på en utførelsesform for oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under henvisning til tegningen. An example of an embodiment of the invention will now be described with reference to the drawing.

Fig. 1 er et lengdesnitt gjennom en rørskjøt i henholdFig. 1 is a longitudinal section through a pipe joint according to

til oppfinnelsen.to the invention.

Fig. 2 viser et utsnitt av en anslagsring i rørskjøtenFig. 2 shows a section of a stop ring in the pipe joint

på fig. 1 i større målestokk.on fig. 1 on a larger scale.

Fig. 3 er et utsnitt av rørskjøten på fig. 1 i samme målestokk som fig. 2 og viser en innsprøytningsåpning. Fig. 4 er et utsnitt av rørskjøten på fig. 1 i samme målestokk som på fig. 2 og viser en koblingsklemme for en motstandsvarmetråd. Fig. 5 er et utsnitt av rørskjøten på fig. 1 i samme målestokk som fig. 2 og viser en lufteåpning. Fig. 6 er et utsnitt av rørskjøten på fig. 1 i samme målestokk som fig. 2 og viser en innløpsventil for en pakningsring. Fig. 3 is a section of the pipe joint in fig. 1 on the same scale as fig. 2 and shows an injection opening. Fig. 4 is a section of the pipe joint in fig. 1 on the same scale as in fig. 2 and shows a connection terminal for a resistance heating wire. Fig. 5 is a section of the pipe joint in fig. 1 on the same scale as fig. 2 and shows an air opening. Fig. 6 is a section of the pipe joint in fig. 1 on the same scale as fig. 2 and shows an inlet valve for a sealing ring.

Som vist på tegningen har to rørledningsseksjoner 11 og 12As shown in the drawing, two pipeline sections have 11 and 12

som skal skjøtes, endepartier som er frie for belegg eller annet dekkmateriale, og som er forberedt for skjøting ved børsting med stålbørster. Overflatene av rørseksjonene er gjort ru ved hjelp av hurtigroterende huggmeisler, og de er til slutt avfettet før skjøtingen. which are to be joined, end parts which are free of coating or other covering material, and which are prepared for joining by brushing with wire brushes. The surfaces of the pipe sections are roughened using fast-rotating chisels, and they are finally degreased before joining.

Midt i boringen i en koblingshylse 13 er der dreid et omkretsspor 15 hvori der permanent er festet en splittet avstandsring 14. Koblingshylsen blir først ført inn over enden av det ene rør 11 inntil enden av røret ligger an mot avstandsringen 14. Enden av det annet rør 12 blir deretter ført inn i koblingshylsen 13 inntil enden av dette rør kommer til anlegg mot den splittede avstandsring 14. In the middle of the bore in a coupling sleeve 13, a circumferential groove 15 is turned in which a split spacer ring 14 is permanently attached. The coupling sleeve is first inserted over the end of one pipe 11 until the end of the pipe rests against the spacer ring 14. The end of the other pipe 12 is then fed into the coupling sleeve 13 until the end of this pipe comes into contact with the split spacer ring 14.

Ved hver ende av et klaringsmellomrom 16 mellom de toAt each end of a clearance gap 16 between the two

rørender og hylsen er der i overflaten av boringen i hylsen uttatt et ringformet spor 17. Åpningen 18 forbinder sporene med utsiden av hylsen gjennom dennes vegg på oversiden og undersiden av hylsen. En hul pakningsring 19 av nitrilgummi er anordnet i hvert spor 17. Innsprøytningsventiler 20 (se fig. 6) er anordnet i åpningene 18 på undersiden av hylsen, og lufteventiler 21 er anordnet i åpningene på oversiden av hylsen, og ventilene 20 pipe ends and the sleeve, an annular groove 17 is taken out in the surface of the bore in the sleeve. The opening 18 connects the grooves with the outside of the sleeve through its wall on the upper side and the lower side of the sleeve. A hollow sealing ring 19 of nitrile rubber is arranged in each groove 17. Injection valves 20 (see fig. 6) are arranged in the openings 18 on the underside of the sleeve, and vent valves 21 are arranged in the openings on the upper side of the sleeve, and the valves 20

og 21 står i forbindelse med det indre av de tilhørende pakningsringer. and 21 is in connection with the interior of the associated sealing rings.

Hvert klaringsmellomrom 16 kan stå i forbindelse med ut-Each clearance gap 16 can be connected to the

siden av hylsen gjennom en innløpsåpning 22 på undersiden av hylsen og en utløpsåpning 23 på oversiden av hylsen. Hver inn-løpsåpning 22 inneholder en innsprøytningsventil 24 i likhet med ventilen 20 (se fig. 3), og hver utløpsåpning inneholder side of the sleeve through an inlet opening 22 on the underside of the sleeve and an outlet opening 23 on the upper side of the sleeve. Each inlet opening 22 contains an injection valve 24 similar to the valve 20 (see Fig. 3), and each outlet opening contains

en lufteventil 25 i likhet med ventilen 21 (se fig. 5).an air valve 25 similar to the valve 21 (see fig. 5).

Det indre av hylsen er rillet ved hjelp av skruegjenger 26The interior of the sleeve is grooved using screw threads 26

for økning av overflaten. En motstandsvarmetråd 27 er lagt inn i skruegjengene 26, idet den er festet^i bunnen av skruegjengene, f.eks. ved hjelp av et klebemiddel. Endene av motstandstråden passerer gjennom boringer 28 i hylseveggen og er forbundet med kontaktklemmer 29 på utsiden av hylsen. for increasing the surface area. A resistance heating wire 27 is inserted into the screw threads 26, being fixed at the bottom of the screw threads, e.g. using an adhesive. The ends of the resistance wire pass through bores 28 in the sleeve wall and are connected to contact clamps 29 on the outside of the sleeve.

Etter at hylsen er anbragt over-rørendene som beskrevet ovenfor, blir innsprøytningsventilene 20 og 24 forbundet med innsprøytningsfordelingsrør (ikke vist) og kontaktklemmene 29 forbundet med en strømkilde via automatisk styrte ventiler res-pektive brytere (ikke vist). After the sleeve is placed over the pipe ends as described above, the injection valves 20 and 24 are connected to injection distribution pipes (not shown) and the contact terminals 29 are connected to a power source via automatically controlled valves and respective switches (not shown).

En epoksyharpiks masse som er automatisk dosert og grundig blandet med herder, blir pumpet inn gjennom innsprøytningsventilene 20 i tetningsringene 19 ved enden av hver skjøt. Luft blir automatisk An epoxy resin mass that is automatically dosed and thoroughly mixed with hardener is pumped through the injection valves 20 into the sealing rings 19 at the end of each joint. Air becomes automatic

ført ut gjennom lufteventilene 21, som lukker seg tett så snart epoksyharpiksen følger luften gjennom ventilen. Trykket blir deretter hevet til rørets arbeidstrykk. Når dette trykk når en på forhånd fastlagt verdi f.eks. 15% av maksimalverdien, starter innsprøytningen av harpiks automatisk gjennom innsprøytnings-ventilene 24, idet luft føres bort gjennom lufteventilene 25. Trykket heves inntil der fås et på forhånd fastlagt trykk som led out through the air valves 21, which close tightly as soon as the epoxy resin follows the air through the valve. The pressure is then raised to the pipe's working pressure. When this pressure reaches a predetermined value, e.g. 15% of the maximum value, the injection of resin starts automatically through the injection valves 24, as air is led away through the vent valves 25. The pressure is raised until a predetermined pressure is reached which

kan være f.eks. 75% av arbeidstrykket. Så snart trykket i den masse som sprøytes inn gjennom innsprøytningsventilene 24, når en på forhånd fastlagt verdi som viser at luftventilene 25 har lukket seg, blir en elektrisk oppvarmingsstrøm tilført kontaktklemmene 29 som er forbundet med den kontinuerlige oppvarmings-tråd 27 som ligger i det skruegjengespor 26 som er skåret ut i boringen av koblingshylsen 13. En behersket temperatur opprett-holdes i ca. 10 sekunder, noe som raskt-herder den epoksy masse som er innesperret under trykk i skjøten. I løpet av noen sekunder fra operasjonen begynner fås der derfor en skjøt med høy styrke. can be e.g. 75% of the work pressure. As soon as the pressure in the mass injected through the injection valves 24 reaches a predetermined value indicating that the air valves 25 have closed, an electrical heating current is supplied to the contact terminals 29 which are connected to the continuous heating wire 27 located in the screw thread groove 26 which is cut out in the bore of the coupling sleeve 13. A controlled temperature is maintained for approx. 10 seconds, which quickly hardens the epoxy mass that is trapped under pressure in the joint. Within a few seconds of the operation, a joint with high strength is therefore obtained.

I den beskrevne utførelsesform er den effektive lengdeIn the described embodiment, it is the effective length

av skjøten ca. 0,7 . d, hvor d er rørdiameteren. For et rør med en diameter på 508 mm og en veggtykkelse på 12,7 mm vil styrken av skjøten være 20 . 0,7 . 20 . 3 = 2637 tonn. of the deed approx. 0.7. d, where d is the pipe diameter. For a pipe with a diameter of 508 mm and a wall thickness of 12.7 mm, the strength of the joint will be 20 . 0.7. 20 . 3 = 2637 tons.

Rørets styrke er ( r . 20 . 0,5 . 35 = 1099 tonn, dvs. at derThe strength of the pipe is ( r . 20 . 0.5 . 35 = 1099 tonnes, i.e. that there

fås en sikkerhetsfaktor på 2637 : 1099 = 2,4.a safety factor of 2637 : 1099 = 2.4 is obtained.

På en rørledningslekter for legging av undervannsrørledninger eller på et rørledningskjøretøy blir en røranordning som kobles til innsprøytningspunktene 20 og 24 og de elektriske oppvarmings-kontaktklemmer 29, klemt fast på skjøtehylsen, og innsprøytnings-, oppvarmings- og trykkprosessene følger automatisk i rekkefølge under dosering av den herdbare masse, slik at hver skjøt blir fullstendig fylt med en tilmålt mengde epoksy-blanding før der tilføres varme. Dette sikrer at alle skjøter blir feilfrie. On a pipeline barge for laying underwater pipelines or on a pipeline vehicle, a pipe assembly connecting to the injection points 20 and 24 and the electrical heating contact clamps 29 is clamped onto the splicing sleeve, and the injection, heating and pressurization processes automatically follow in sequence during dosing of the curable mass, so that each joint is completely filled with a measured amount of epoxy mixture before heat is applied. This ensures that all joints are error-free.

Skjøten kan løsnes rett og slett ved tilførsel av varme inntil der fås en temperatur på 200 °C. Ved denne temperatur vil epoksyharpiks-massen brytes ned. The joint can be loosened simply by applying heat until a temperature of 200 °C is reached. At this temperature, the epoxy resin mass will break down.

Den ovenfor beskrevne skjøt har den fordel at der ikke anvendes noen sveising, at skjøten er enkel, at skjøteprosessen er fullt automatisert, og at styrken er garantert. Skjøteeffekti-viteten sikres ved dosering av skjøtefyllingen, og kvaliteten og styrken av epoksy-blandingen kan kontrolleres for hver sats av harpiks og herder som leveres til skjøtestedet. Skjøten kan fremstilles med en hastighet som er ca. 200 ganger raskere enn ved vanlige skjøter. Skjøten er lett og kompakt i utførelse og billig å fremstille, og skjøten kan fremstilles og tas opp på sekunder. The joint described above has the advantage that no welding is used, that the joint is simple, that the joining process is fully automated, and that the strength is guaranteed. Joint efficiency is ensured by dosing the joint filler, and the quality and strength of the epoxy mixture can be checked for each batch of resin and hardener delivered to the joint. The joint can be produced at a speed of approx. 200 times faster than with normal joints. The joint is light and compact in design and cheap to produce, and the joint can be produced and taken up in seconds.

Claims

1. Method for producing a joint between a pipe end and a coupling sleeve that fits around the pipe end with clearance, characterized in that the ends of the clearance space (16) between the coupling sleeve (13) and the pipe end (11, 12) are closed, that a hardenable mass is injected into the space (16) between the coupling sleeve and the tube to fill this space, and that the pressure in the hardenable mass is maintained at a pressure significantly above atmospheric pressure until the mass has solidified.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the pressure in the hardenable mass during solidification is kept at the same order of magnitude as the working pressure in the pipe (11, 12).

3. Method as specified in claim 1 or 2, characterized in that an epoxy resin mass is used as curable mass.

4. Method as stated in claim 3, characterized in that an epoxy resin mass containing a filler of carborundum powder is used.

5. Method as stated in claim 3 or 4, characterized in that a resistance heating wire (27) is arranged in the clearance space (16) and an electric current is passed through the wire (27) after the mass has been injected into the space.

6. Method as stated in claim 5, characterized in that the sleeve has screw thread grooves (26) in the bore, and that the resistance heating wire (2 7) lies at the bottom of the threads.

7. Method as stated in one of the preceding claims, characterized in that the end of the pipe is roughened with a rotary chisel before the joint.

8. Method for joining two pipe sections, characterized in that a sleeve (13) is placed over the abutting pipe sections (11 and 12) so that it overlaps each of the pipe sections, and that between each touching end and the sleeve a joint is formed by a method as stated in one of the preceding claims.

9. Joint comprising a pipe end (11, 12) and a coupling sleeve (13) that fits around the pipe end with clearance, characterized by means (19) for closing the ends of the clearance gap between the pipe end (11, 12) and the sleeve (13) and a layer of hardenable mass which is solidified under a pressure above atmospheric pressure and fills the clearance space (16), so that the pipe end is pressed radially inwards by atmospheric pressure in the pipe's interior.

10. Joint as stated in claim 9, characterized in that the means for closing the ends of the clearance gap are hollow sealing rings (19) which lie in grooves (17) in the sleeve at each end of the clearance gap (16), and which when pumping in hydraulic fluid or injection of a hardenable mass are expanded so that they rest against both the sleeve (13) and the pipe end (11, 12).

11. Joint as stated in claim 9 or 10, characterized in that the hardenable mass is an epoxy resin mass.

12. Joint as stated in claim 11, characterized in that the epoxy resin mass contains a filler of carbon roundum powder.

13. Joint as stated in claim 9, 10 or 11, characterized in that a resistance heating element (2 7) is placed in the space (16) between the sleeve and the pipe end.

14. Joint as stated in claim 13, characterized in that the bore of the sleeve (13) has a screw thread groove (26), and that the resistance heating element (2 7) is located at the bottom of the screw threads (26).

15. Joint as specified in one of claims 9-14, characterized in that the end of the pipe is roughened.

16. Joint between two pipe sections, characterized in that each pipe section is connected with a common coupling sleeve using a pipe joint according to one of claims 9-15.