NO814009L

NO814009L - EQUIPMENT FOR THE EXTRA STRENGTH AND STRENGTH OF A SUBJECT PIPE

Info

Publication number: NO814009L
Application number: NO814009A
Authority: NO
Inventors: Alfredo Berti; Rolando Matteelli
Original assignee: Snam Progetti
Priority date: 1980-11-27
Filing date: 1981-11-25
Publication date: 1982-05-28
Also published as: PT74037B; FI813612L; ES270030U; BR8107347A; PT74037A; AU546604B2; NL8105359A; FR2494807A1; SE8107104L; JPS57116993A; MA19343A1; DK513981A; BE891263A; CA1182183A; TR21667A; OA06980A; GB2088513B; NZ198814A; ES270030Y; GB2088513A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår undervannsrørledninger, og nærmere bestemt rørledninger som ligger på betydelige dybder. The present invention relates to underwater pipelines, and more specifically pipelines that lie at significant depths.

Undervannsrørledninger utsettes for påkjenninger av forskjellige typer, både under utleggingen og under bruk. Underwater pipelines are exposed to stresses of various types, both during laying and during use.

Disse påkjenninger oppstår på grunn av det ytre trykk, det indre trykk og påvirkning fra omgivelsene og den uregel- i messige utformning av sjøbunnen. These stresses arise due to the external pressure, the internal pressure and influence from the surroundings and the irregular shape of the seabed.

Dessuten kan det inntreffe uforutsette;;tilstander, slik som defekter i materialet, forskyvninger i bunnformasjonen, støt og skraping av ankere. In addition, unforeseen conditions may occur, such as defects in the material, displacements in the bottom formation, impacts and scraping of anchors.

Når det gjelder brist i en rørledning, kan bristen under visse forhold bre seg i lengder på flere kilometer. En lignende utbredelse av en skade kan inntreffe på grunn av virkningen av det utvendige trykk, dersom et rørparti véd et uhell bøyes. In the case of a rupture in a pipeline, under certain conditions the rupture can spread over lengths of several kilometres. A similar spread of damage can occur due to the effect of the external pressure, if a section of pipe is accidentally bent.

Det er således viktig at det med jevne mellomrom langs rør-ledningen finnes anordninger som ved å øke styrken er i stand til å stoppe utbredelsen av skader, slik at disse begrenses til et kort parti. It is therefore important that at regular intervals along the pipeline there are devices which, by increasing the strength, are able to stop the spread of damage, so that these are limited to a short section.

Det er kjent å utstyre rørledninger, med større eller mindre mellomrom, med kraver eller ytre ringer .som anbringes på rørledningen ved monteringen og som er festet ved hjelp av sveisepunkter eller på annen måte. Et annet forslag er å innføre hylser i rørledningen etter at denne er montert. It is known to equip pipelines, with larger or smaller gaps, with collars or outer rings, which are placed on the pipeline during assembly and which are fixed by means of welding points or in some other way. Another suggestion is to introduce sleeves in the pipeline after it has been installed.

Et annet forslag er, ved monteringen av rørledningen, å montere, under dannelsen av rørledningen, korte rørpartier som har samme ytterdiameter som resten av rørledningen, Another suggestion is, when installing the pipeline, to install, during the formation of the pipeline, short pipe sections that have the same outer diameter as the rest of the pipeline,

men er tykkere. Disse forslag har betydelige ulemper.but is thicker. These proposals have significant drawbacks.

Den metode som innebærer anvendelse av ytre kraver som festes til den allerede dannede rørledning médfører at det må utføres supplerende operasjoner utenfor utleggings-rampen, fordi kravene ikke ville muliggjøre glidebeveg- The method which involves the use of external collars which are attached to the already formed pipeline means that supplementary operations must be carried out outside the laying ramp, because the requirements would not enable sliding movement

else langs utlegginsrampen og gjennom strammeinnrethingen etc. along the laying ramp and through the tensioning device

for rørledningen.for the pipeline.

Å innføre innvendige hylser i den allerede dannede rørled-'. ning medfører den ulempe at trykkfallene : øker, at rensing av rørledningen blir vanskeligere og at metoden ikke har noen virkning dersom den skadelige påkjenning kommer av stort indre overtrykk som f.eks. forårsaker sjokkbølger eller vannstøt. To introduce internal sleeves in the already formed pipe joint. ning entails the disadvantage that the pressure drops: increase, that cleaning the pipeline becomes more difficult and that the method has no effect if the harmful stress comes from large internal excess pressure such as causing shock waves or water hammer.

Å montere rørpartier som har samme, ytterdiameter som resten av rørledningen, men med større tykkelse, medfører ingen problemer når det gjelder montering og utlegging, men har de samme ulemper som er nevnt ovenfor når det .gjeIder økning av trykkfallet og problemer med rensing av rørledninger. Videre oppstår problemer når det gjelder innretting i samsvar med sveisesømmene, og dessuten oppstår problemer på grunn av at rørpartier med forskjellige tykkelser må sveises sammen, og under bruk skjer en ujevn fordeling av påkjenningene i det sveisede området på grunn av de plutse-lige tykkelsesvariasjoner. Installing pipe sections that have the same outer diameter as the rest of the pipeline, but with greater thickness, does not cause any problems when it comes to assembly and laying, but has the same disadvantages as mentioned above when it causes an increase in the pressure drop and problems with cleaning pipelines . Furthermore, problems arise when it comes to alignment in accordance with the welding seams, and problems also arise due to the fact that pipe sections of different thicknesses must be welded together, and during use an uneven distribution of the stresses in the welded area occurs due to the sudden thickness variations.

Når det gjelder den innvendige rensing er det vanlig å ut-føre denne ved hjelp av spesielle innretninger som vanlig-vis kalles sonder. Disse er i de fleste utførelser hoved-sakelig utført som plugger utstyrt med børster eller lignende redskap for å fjerne skorper og avleiringer, og slike innretninger føres inn i rørledningen og drives .av et fluid. When it comes to the internal cleaning, it is usual to carry out this with the help of special devices which are usually called probes. In most designs, these are mainly designed as plugs equipped with brushes or similar tools to remove crusts and deposits, and such devices are introduced into the pipeline and driven by a fluid.

Variasjoner i innerdiameter , uansett hvor begrenset disse er, og som forekommer mange steder langs rørledningen, kan skade pakningene til slike sonder og hindre deres bevegelse forover. Variations in internal diameter, however limited, which occur in many places along the pipeline, can damage the seals of such probes and prevent their forward movement.

Anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse omfatter et rør som kan monteres som en del av rørledningen når denne dannes og legges ut, slik som vist på den ved-føyde tegning og beskrevet i det følgende. The device according to the present invention comprises a pipe which can be mounted as part of the pipeline when it is formed and laid out, as shown in the attached drawing and described below.

Den samlede lengde av dette rør er mellom 0,5 og 10 ganger The total length of this tube is between 0.5 and 10 times

den ytre diameter.the outer diameter.

Røret er delt i to like endepartier a og et midtre rørparti 1. The pipe is divided into two equal end parts a and a middle pipe part 1.

I rørpartiet 1 inngår øket veggtykkelse s, mens endepartiene a har samme veggtykkelse s^ som resten av rørledningen. Den store veggtykkelse s ligger mellom 1/1 og 3 ganger tykkelsen s^til endepartiene. Anvendelsen av endepartiene a er nødvendig på grunn av at variasjonene i tykkelse bevirker en betydelig lokal økning av påkjenningene i stålet. Det oppnås således den virkning at det området der spenning-ene er ujevnt fordelt befinner seg langt bort fra sveise-skjøtene. Lengden a til endepartiene kan i det minste være større enn 1,5jganger tykkelsen s, og det foretrekkes at den er fra 2 til 5 ganger denne. Det området der det er tykkelsesvariasjon har en hulkile med krumningsradius som fortrinnsvis overstiger 5■"mm. Dette trekk begrenser lokale spenningskonsentrasjoner. Pipe section 1 includes an increased wall thickness s, while the end sections a have the same wall thickness s^ as the rest of the pipeline. The large wall thickness s is between 1/1 and 3 times the thickness s^to the end parts. The use of the end parts a is necessary because the variations in thickness cause a significant local increase in the stresses in the steel. The effect is thus achieved that the area where the stresses are unevenly distributed is located far away from the welding joints. The length a of the end portions can at least be greater than 1.5 times the thickness s, and it is preferred that it is from 2 to 5 times this. The area where there is thickness variation has a hollow wedge with a radius of curvature that preferably exceeds 5■"mm. This feature limits local stress concentrations.

Dessuten forenkler den gradvise overgang fra tykkelsen sMoreover, it facilitates the gradual transition from thickness s

til tykkelsen s^utleggingen av rørledningen..to the thickness s^laying of the pipeline..

Ved bedømmelsen av fordelene med anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse må det dessuten tas hensyn til at standard spesifikasjoner foreskriver at ytterdiameteren til rørledningene er den karakteristiske diameter, slik at det for :en bestemt nominell diameter er forskjellige innerdiametere i avhengighet av tykkelsen. Dessuten må When evaluating the advantages of the device according to the present invention, it must also be taken into account that standard specifications prescribe that the outer diameter of the pipelines is the characteristic diameter, so that for a certain nominal diameter there are different inner diameters depending on the thickness. Besides, must

det tas hensyn til at konstruksjonstoleransene har innvirk-ning på innerdiameteren. it is taken into account that the construction tolerances have an effect on the inner diameter.

Ved den foreliggende oppfinnelse skal referansediameteren være "innerdiameteren, og økning i tykkelse vil bare på- In the present invention, the reference diameter shall be the "inner diameter, and an increase in thickness will only

virke ytterdiameteren.act the outer diameter.

Monteringen av rørledningen blir ikke på noen måte for-andret, og det kreves ingen ekstra operasjoner eller verk-tøy. The installation of the pipeline is not altered in any way, and no additional operations or tools are required.

Det oppnås en meget tilfredsstillende innretting i forbind-, else med sveisesømmene. Dette faktum, som gjør at det unn-gås indre ujevnhet på grunn av toleranser med hensyn til tykkelsen, gjør det mulig å utføre sveisingen bedre og mere pålitelig. Det er ingen vanskeligheter med å rense rør-ledningen, og det finnes ingen hindringer som bevirker i. virvler og trykkfall i fluidstrømmen. Det oppnås en forbedring når det gjelder rørledningens motstandsevne mot tangen-sialspenninger ved at den økede tykkelse s minsker tangen- ■. sialspenningene, hvilket kan vises med følgende ligning: A very satisfactory alignment is achieved in connection with the welding seams. This fact, which avoids internal unevenness due to tolerances with regard to the thickness, makes it possible to carry out the welding better and more reliably. There are no difficulties in cleaning the pipeline, and there are no obstacles that cause eddies and pressure drops in the fluid flow. An improvement is achieved in terms of the pipeline's resistance to tangential stresses by the fact that the increased thickness s reduces the tangential ■. the sial voltages, which can be shown with the following equation:

idet y er spenningen, A P er forskjellen mellom det indre og det ytre trykk, D er diameter og s er veggtykkelsen. where y is the tension, A P is the difference between the internal and external pressure, D is the diameter and s is the wall thickness.

En slik øket veggtykkelse gjør det mulig å stanse utbredelsen av eventuelle langsgående sprekker. Such an increased wall thickness makes it possible to stop the propagation of any longitudinal cracks.

Dessuten oppnås en forbedring med hensyn til rørledningens motstandsevne mot å bli oval, hvilket stanser utbredelsen av en eventuell bøy. In addition, an improvement is achieved with respect to the pipeline's resistance to becoming oval, which stops the propagation of a possible bend.

Stivheten mot å bli oval for en rørledning som har en viss lengde er proporsjonal med parameteren The stiffness against becoming oval for a pipeline that has a certain length is proportional to the parameter

Det fremgår at øket tykkelse i betydelig grad øket motstands-evnen mot å bli oval og stanser utbredelsen av dette fenomen. It appears that increased thickness significantly increased the resistance to becoming oval and stops the spread of this phenomenon.

I tillegg til at anordningen i henhold til oppfinnelsenIn addition to the device according to the invention

på en enkel og billig måte løser problemet med lokal økning av en rørlednings motstandsevne både mot bøyning og brudd ved at utbredelsen av sprekker til naboseksjoner hindres, medfører anordningen i følgende fordeler: den kan monteres på en enkel måte fordi anordningen sveises på samme måte som de øvrige rørdeler, og det oppstår ikke in a simple and cheap way solves the problem of local increase of a pipeline's resistance to both bending and breaking by preventing the propagation of cracks to neighboring sections, the device brings the following advantages: it can be installed in a simple way because the device is welded in the same way as the other pipe parts, and it does not occur

noen skjøteproblemer, og rørleggingen blir uforandret,some joint problems, and the piping remains unchanged,

den hindrer ikke fluidstrømmen,it does not obstruct fluid flow,

den hindrer ikke rensing,it does not prevent cleansing,

den begrenser lokale spenninger til et område som er langt fra sveisesømmene. it limits local stresses to an area far from the welds.

Lengden av rørseksjonene mellom anordningene i henhold til oppfinnelsen kan selvsagt variere i avhengighet av vann-dybden og andre parametere. The length of the pipe sections between the devices according to the invention can of course vary depending on the water depth and other parameters.

Det kan imidlertid antydes at anordningene har en innbyrdes avstand på omtrent 30 til 1000 meter. Ettersom anordningene også medfører en betydelig fordel i forbindelse med stivheten til rørledningen og dens motstandsevne mot å bøyes, bør anordningene monteres med mindre avstand når sjøbunnen er ujevn eller når omgivelsene medfører vanskelige forhold. However, it can be suggested that the devices have a mutual distance of approximately 30 to 1000 metres. As the devices also bring about a significant advantage in connection with the rigidity of the pipeline and its resistance to bending, the devices should be installed with a smaller distance when the seabed is uneven or when the surroundings cause difficult conditions.

Claims

1. Device for increasing the strength and rigidity of underwater pipelines, - characterized in that it comprises a pipe section with increased thickness in relation to the pipeline, but the same inner diameter, •" as well as two end sections with the same thickness as the rest of the pipeline, the total length of the pipe section and the end sections being between 0.5 and 10 times the nominal outer diameter of the pipeline and the length of the end parts is at least 1.5, preferably between 2 and 5 times the increased wall thickness.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that the increased wall thickness is between 1.1 and 3 times the wall thickness of the pipeline.

3. Device as specified in claim 1 or 2, characterized in that the zone where the wall thickness varies has a hollow file with a radius of curvature that is preferably greater than 5 mm.