DE69204804T2

DE69204804T2 - Rohr aus Verbundwerkstoff für die Erdölindustrie und Verfahren zum Herstellen eines derartigen Rohres.

Info

Publication number: DE69204804T2
Application number: DE69204804T
Authority: DE
Inventors: Jacques Emile Charles F-33160 Saint Medard En Jalles Chaussepied; Michel F-78380 Bougival Huvey; Pierre F-94120 Fonteney Sous Bois Odru; Charles F-78110 Le Vesinet Sparks
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN; Airbus Group SAS
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN; Airbus Group SAS
Priority date: 1991-11-05
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: US5443099A; NO924220L; JPH05203086A; BR9204269A; FR2683260A1; JP3452327B2; DE69204804D1; NO303703B1; EP0545838B1; EP0545838A1; NO924220D0; FR2683260B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Rohre aus Verbundmaterial für Bohrungen und/oder zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Produkten, insbesondere zur Erdölgewinnung im Meer, und betrifft insbesondere Rohre der Bauart mit metallischen Anschlußstücken.
Die Rohre aus Verbundmaterial mit metallischen Anschlußstücken bestehen gewöhnlich aus einem sogenannten laufenden Bereich aus Verbundmaterial, d.h. ein Material, das zueinander parallele Fasern enthält wie z.B. Glasfasern, Kohlenstoffasern, Aramidfasern, die in einer Matrix eingebettet sind, wie z.B. eine aus Duroplastmaterial, z.B. Epoxyharz, und der an seinen beiden Enden Anschlußstücke aus Metall montiert hat, wobei die Verbindung durch verschiedene Techniken hergestellt werden kann.
Solche Rohre können insbesondere für Erdölexploration und -gewinnung im Meer verwendet werden, z.B. als aufsteigende Säule (ebenfalls "riser" genannt), die den Meeresgrund mit einem Oberfächenträger verbindet oder als Produktions- oder Gas- oder Wasserinjektionsrohr (auch als "tubing" bezeichnet);
Die aufsteigenden Säulen werden zu verschiedenen Zwecken verwendet wie für den Umlauf von Erdölprodukten, Schlämmen, Wasser oder Gas oder dem Einsetzen, im Inneren der Säulen von Produktionsrohren, Bohr-, Kernbohr-, Meß-Werkzeugen, etc., während die "tubings" nur einzig der Zirkulation von Fluiden dienen und unmittelbar im Meer eingetaucht sind oder in "riser" eingeführt sind.
In dieser Art von Rohren muß auf jeden Fall zum einen die Dichtigkeit von innen nach außen sichergestellt werden, sowohl im laufenden Bereich der Rohre wie auch an der Verbindung zwischen dem laufenden Bereich und den Anschlußstücken, zum anderen ohne Beeinträchtigung insbesondere des laufenden Bereichs.
Diese Rohre bestehen aus einem Verbundmaterial, dessen Matrix ein Duroplastharz ist und dessen Fasern einfache Glasfasern (sogenannte "geringwertige" Verbundwerkstoffe) oder Kohlenstoffasern, Aramidfasern gemeinsam oder nicht mit Glasfasern (sogenannte "hochwertige" Verbundwerkstoffe), wobei die Begriffe "geringwertige" und "hochwertige" in der vorliegenden Beschreibung als einfache Definitionen zum Erreichen der Darstellung der Erfindung dienen.
Die aus diesen Materialien hergestellten Rohre laufen Gefahr, sobald sie einem gewissen inneren Druck ausgesetzt werden, daß die Dichtheit ihres laufenden Bereichs durch Rißbildung im Harz nachläßt, wodurch eindringende Kohlenwasserstoffe die Fasern angreifen können.
Aus den Druckschriften EP-A-266.810 und DE-B-1.188.793 sind Rohre aus Verbundmaterial mit metallischen Anschlußstücken bekannt, die zur Erdölgewinnung im Meer vorgesehen sind, aber die Anschlußstücke werden nicht auf die Rohre nach deren Herstellung aufgesetzt, und sind zur Herstellung der Rohre notwendig und daher zu diesem Zweck auf eine ganz und gar spezielle Weise ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden, indem ein Rohr aus Verbundmaterial von der Bauart mit Duroplastharzmatrix vorgeschlagen wird, das an jedem seiner Enden oder lediglich an einem seiner Enden mit einem metallischen Anschlußstück versehen ist, das in einer Weise angeordnet ist, um eine ausgezeichnete Dichtigkeit von innen nach außen sicherzustellen, sowohl entlang des laufenden Bereichs des Rohrs als auch entlang der Verbindung zwischen diesem laufenden Bereich und dem metallischen Anschlußstück, wobei das Verbundmaterial insbesondere von etwaigen chemischen Angriffen verschont bleibt.
Zu diesem Zweck liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rohr aus Verbundmaterial für Bohrungen und/oder zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Produkten, insbesondere zur Erdölgewinnung im Meer, eines Typs gebildet aus einem laufenden Abschnitt aus Verbundmaterial mit einer Matrix eines duroplastischen Harzes, der später bei der Herstellung des Rohrs an wenigstens einem seiner Enden mit einem metallischen Anschlußstück zusammengebaut ist, das einen Abschnitt umfaßt, der wenigstens teilweise mit dem Inneren des laufenden Abschnitts in Eingriff steht, wobei die Innenseite besagten laufenden Abschnitts einerseits durch ein rohrförmiges Auskleidungselement aus, insbesondere in Axialrichtung des Rohrs, dichtem festem Materal für besagten laufenden Abschnitt und andererseits durch die Außenfläche besagten Abschnitts des Anschlußstücks, das mit dem Inneren des laufenden Abschnitts in Eingriff steht, bedeckt ist, wobei besagtes Auskleidungselement und besagter Abschnitt des Anschlußstücks in der Verlängerung des einen zum anderen angeordnet sind, wobei Mittel vorgesehen sind, um eine dichte Verbindung zwischen dem Auskleidungselement und besagtem Abscnitt des Anschußstücks sicherzustellen, zu schaffen.
Das dichte Material vom besagten Auskleidungselement ist vorzugsweise ein thermoplastisches Material, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe, die die Polyamide, insbesondere "Rilsan" , die Polypropylene und die Polyäthylene umfaßt.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar, wenn auch nicht ausschließlich, auf Rohre aus Verbundmaterial mit einem Verbundmaterialrohrbereich mit konstanten Innen- und Außendurchmessern von einem Ende zum anderen.
Die besagten Mittel zur Sicherstellung einer dichten Verbindung können durch eine abgeschrägte Verbindung, ein Verbindungsmaterial und/oder ein Kolmatierungsmaterial, das eingelegt oder zwischen die sich berührenden Bereiche gespritzt wird, geschaffen werden.
Vorzugsweise weist das auf der Innenseite des Verbundmaterialrohrbereichs angeordnete Auskleidungselement einen Innendurchmesser auf, der identisch ist mit demjenigen des Anschlußstücks, das in den besagten Verbundmaterialrohrbereich eindringt, und die abgeschrägte Verbindung ist derart realisiert, daß der innere Abschnitt des Anschlußstücks von der Innenseite her das besagte Auskleidungselement abdeckt.
Günstig ist es, eine Zwischenauskleidung aus faserverstärktem thermoplastischen Harz zwischen dem Verbundmaterialrohrabschnitt und dem besagten inneren Auskleidungselement anzuordnen, um die Haftung des inneren Auskleidungselements an dem besagten Verbundmaterialrohrabschnitt zu verbessern.
Die besagten dichten Verbindungsmittel zwischen dem inneren Auskleidungselement und dem Anschlußstück können durch ein metallisches Mittel gebildet werden, das die Verbindungsstelle zwischen den betrachteten Bereichen überdeckt und durch radiale Ausdehnung gefasst wird. Verschiedene Asführungsmöglichkeiten einer solchen Verbindung werden im weiteren beschrieben werden.
Im übrigen und zum Zwecke des Schutzes der Innenwand solcher Rohre, insbesondere für deren Verwendung als "riser", angesichts der Schocks und Reibung von Gegenständen, die innerhalb der Rohre umlaufen und angesichts der abrasiven Wirkung der Festkörper, die von in den Rohren zirkulierenden Produkten mitgenommen werden, ist zumindest die Innenfläche des inneren Auskleidungselements, die nicht von dem oder beiden Anschlußstücken bekleidet ist, von einem rohrförmigen Überzug aus Verbundmaterial aus Duroplastharz überzogen, vorzugsweise geringwertig im weiter oben definierten Sinne.
Vorzugsweise definiert der innere Schutzüberzug gegen Schocks und Reibung einen Innendurchmesser, der mit demjenigen der Anschlußstükke identisch ist.
Schließlich, um einen dichten Schutz des Rohrs von außen nach innen und dessen Widerstandsfähigkeit gegen Korrosions- und Abrasionsangriffe, insbesondere aus dem Meerwasser sicherzustellen, kann die Außenfläche des Verbundmaterialrohrelements ebenso wie wenigstens ein Teil der unmittelbar benachbarten Außenwand des oder der Anschlußstücke von einem Überzugselement in Form einer Hülle aus einem geeigneten Plastikmaterial, wie z.B. ein thermoplastisches Material, das möglicherweise wärmeschrumpfbar ist oder aus einem Elastomer, vorgesehen sein.
Im übrigen betrifft die Erfindung ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung solcher Rohre.
Im folgendenwerden,unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen, verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Rohren genauer beschrieben, die jeweils ausschließlich als Beispiel angeführt werden, wobei:
- Fig. 1 einen axialen Halbschnitt eines Rohrendes aus Verbundmaterial mit einem metallischen Anschlußstück zeigt.
- Fig. 2 einen axialen Halbschnitt eines Rohrendes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
- Fig. 3 einen axialen Halbschnitt eines Rohrendes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
- Fig. 4 einen axialen Halbschnitt eines Rohrendes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, das die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 und 3 kombiniert;
- Fig. 5 einen axialen Halbschnitt eines Rohrendes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
- Fig. 6 einen axialen Halbschnitt eines Rohrendes gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
- Fig. 7 einen axialen Halbschnitt eines Rohrendes gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
- Fig. 8 einen axialen Halbschnitt eines Rohrendes gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel zeigt, und
- Fig. 9 einen axialen Halbschnitt eines Rohrendes gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 1 zeigt ein bekanntes Rohr aus Verbundmaterial mit metallischem Anschlußstück, das aus einem über seine gesamte Länge zylindrischen Rohrabschnitt 1 besteht, der aus Verbundmaterial ausgebildet ist, und an dessen wenigstens einem Ende ein metallisches Anschlußstück angebracht ist, welches einen eckförmigen Abschnitt 2, oder inneres Einsatzstück, aufweist, welches teilweise in den Verbundmaterialabschnitt 1 eingeführt ist, und einem unabhängigen äußeren Bereich 3, der in der Weise angeordnet ist, daß das Rohrende 1 sandwichartig festgehalten wird, wobei die Befestigung zwischen Verbundmaterialrohr 1 und metallischen Anschlußstücken 2,3 durch Metallstifte 4 erfolgt.
Das Rohr 1, das über seine Länge konstante Innen- und Außendurchmesser aufweist, besteht nach der bekannten Weise aus einem Verbundmaterial, das Fasern eines einzigen Typs aufweist, z.B. aus Glas, Kohlenstoff, Aramid, oder mehrerer Typen, die gemäß einem oder mehrerer Winkel gewickelt sind und welche in einer Matrix aus einem thermoplastischen Harz, z.B. Epoxyharz, eingebettet sind.
Der besagte rohrförmige Verbundmaterialabschnitt 1, bzw. der laufende Abschnitt des Rohrs, kann Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern umfassen, sowohl kombiniert als auch nicht.
In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist es nicht vorgesehen, einen dichten Überzug auf der Innenfläche des laufenden Abschnitts 1 des Rohrs vorzusehen, so daß, wenn ein solches Rohr einen Innendruck bestimmter Höhe erfährt, Rißbildung im duroplastischen Harz auftreten kann, wodurch die Kohlenwasserstoffe eindringen und die Fasern angreifen können.
Unter Innendruckverhältnissen, die dieses Niveau nicht überschreiten, könnte man das Rohr verwenden, indem man die Dichtigkeit zwischen dem Verbundmaterialabschnitt und dem Metallabschnitt der Anschlußstücke 2, 3 durch Einspritzen eines Dichtmaterials 5, beispielsweise ein Thermoplast entlang der Anlagefläche Verbundmaterial/Metall herbeiführt, mittels eines Durchgangs- oder Einspritzlochs 6, das beispielsweise, wie in Fig. 1 gezeigt, in dem Außenabschnitt 3 des Anschlußstücks und in dem rohrförmigen Verbundmaterialbereich 1 vorgesehen wird, oder in einem der Stifte 4, wobei das Loch dann in dem Stift ausgeführt wird, mit seitlichen Abführkanälen im Bereich der abzudichtenden Zone, bevor der besagte Stift eingesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, unabhängig vom Innendruckniveau, das Dichtheitsproblem des laufenden Verbundmaterialabschnitts 1 des Rohrs und an der Anlagefläche Verbundmaterial-Metall rechtwinklig zu den Anschlußstücken zu lösen, sowie das Problem der Abschirmung des Rohrs aus Verbundmaterial gegenüber eventuellen Angriffen insbesondere chemischer Natur der Produkte, insbesondere der Kohlenwasserstoffe, die möglicherweise in dem Rohr befördert werden, wobei, wie in Fig. 2 dargestellt, mindestens eine Überzugschicht 7 der Innenwand des laufenden Abschnitts 1 des Rohrs vorgesehen wird.
Die besagte Schicht 7, die gemäß der Erfindung einstückig mit dem rohrförmigen Verbundmaterialbereich 1, insbesondere in Längsrichtung des Rohrs, ausgebildet ist, ist aus einem sogenannten reinen Thermoplastmaterial hergestellt, d.h. ohne Fasern, und ist in direkter Berührung mit dem inneren Einsatzstück 2 des metallischen Anschlußstücks mittels einer dichten Verbindung. Die Schicht 7 ist beispielsweise aus "Rilsan" .
Genauer gesagt ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die Schicht 7 nicht unmittelbar in Kontakt mit dem rohrförmigen Verbundmaterialabschnitt 1. Eine Zwischenschicht 8 ist eingefügt, die aus einem sogenannten faserverstärkten Thermoplastharz gebildet ist, d.h.., in dem z.B. Glasfasern oder Kohlenstoffasern oder Aramidfasern eingebettet sind.
Die Zwischenschicht 8 ist fakultativ und ihre Rolle ist im wesentlichen diejenige, eine noch bessere Verbindung der Schicht 7 auf dem laufenden Verbundmaterialabschnitt 1 herbeizuführen.
Im Gegensatz dazu kann man keine Zwischenschicht 8 vorsehen, wenn die Innenschicht 7 selbst auf ihrer Innenseite von einem Überzug aus Verbundmaterial mit Duroplastharz überzogen ist, wie in den Fig. 5, 6, 7, 9 dargestellt ist, zu Zwecken, die im weiteren erläutert werden werden.
Die Schichten 7 und 8 sind beispielweise entsprechend der Lehre des französischen Patents Nr. 2.645.792 der Anmelderinnen erläutert.
Unabhängig von dem Bestehen einer Zwischenschicht 8 erfolgt die Verbindung der Schicht 7 mit dem Innenabschnitt 2 des metallischen Anschlußstückes auf dichte Weise durch eine schräge Verbindung, wobei die Dicke der Schicht 7 oder der Gesamtheit Schicht 7 Schicht 8 vorzugsweise so bestimmt wird, daß sie derjenigen des Abschnitts 2 entspricht, so daß der Innendurchmesser des resultierenden Rohrs von einem Ende zum anderen konstant ist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 sind die Schichten (7, 8) und das Anschlußstück 2 über ihre Schnittflächen in einer konischen Ebene miteinander in Berührung, wobei die Endbereiche der besagten Schichten zwischen dem Abschnitt 2 des Anschlußstücks und dem Rohr 1 eingefaßt werden. Man könnte eine Verbindung in umgekehrt schräger Richtung vorsehen, wo dann der Endbereich des Anschlußstücks 2 zwischen den Schichten 7 und 8 mit dem Rohr 1 eingefaßt wäre, wobei diese Ausführungsform schwieriger technisch zu realisieren ist.
Die Dichtigkeit im Berch des Zwischenraums 9 kann auf verschiedene Art und Weise erzielt werden. Man kann beispielsweise durch ein Loch 6 von der Art desjenigen der Fig. 1 in die besagte Zwischenfuge 9 ein thermoplastisches Kolmatierungsmittel einspritzen. Man kann ebenfalls die abgeschrägte Schnittfläche des Anschlußstücks 2, bevor sie in das Rohr 1 eingeführt, wird mit einer dünnen Schicht eines thermoplastischen Materials überziehen, z.B. "Rilsan" und die Schnittfläche des Anschlußstücks 2 auf derjenigen der Schichten 7, 8 thermisch verschweißen oder mit jeder anderen Technologie mit Zugabe von Material oder nicht verbinden.
Die Fig. 3 zeigt eine andere Weise,einen dichten Abschluß zwischen den Schichten 7 und 8 und dem Abschnitt 2 des Anschlußstücks zu erhalten.
Letzterer ist in der Art und Weise hergestellt, daß in der Verlängerung der Innenfläche des besagten Abschnitts 2 ein zylindrischer Fassring 10 von geringer Dicke gebildet ist, der den Endbereich der Schicht 7 überdecken kann, wo zu diesem Zwecke ein Einschnitt als Aufnahme 11 für den Ring 10 vorgesehen ist, dessen Dicke derart berechnet ist, daß bei eingelegtem Ring dessen Innenfläche im wesentlichen niveaugleich mit den Innenflächen des Anschlußstücks 2 und der Schicht 7 verläuft.
Um das Fassen zu vereinfachen, ist der Ring 10 vorzugsweise zum Körper 2 mit einem Verbindungsabschnitt 12, der leicht nach außen gebogen ist, verbunden, wobei die Innenkante der Schicht 7 bei 13 abgeschrägt ist, um das erforderliche Spiel zu gewährleisten. Zugleich weist die Außenkante des Rings 10 vorzugsweise eine Wulst 14 auf, die nach dem Fassen einen besseren örtlich dichten Kontakt sicherstellen wird.
Die äußere Fläche des Rings 10 kann Umfangsvorsprünge vorweisen, um den dichten Kontakt noch zu verbessern.
Die durch das Fassen üblicherweise erzielte Dichtigkeit kann noch durch Erhitzen während des Fassens und/oder durch das Anbringen eines thermoplastischen Kolmatierungsmaterials in dem Zwischenraum 9 verstärkt werden, siehe das Ausführungsbeipiel in der Fig. 2.
Die Fig. 4 zeigt eine Variante, die die Schrägverbindung der Fig. 2 und das Fassen gemäß Fig. 3 kombiniert. Zu diesem Zweck ist das Ende des Abschnitts 2 des Anschlußstücks zunächst abgeschrägt (16) wie in Fig. 2 gefertigt, dann durch einen dünnen Bereich 17 mit konstanter Dicke und Kegelstumpfform verlängert. Der Bereich 17 ist mit (nicht dargestellten) Kerben entlang der Mantellinien versehen, die über den äußeren Umfang des besagten Bereichs 17 verteilt sind,um die Ausdehnung nach außen während des Fassens zu erleichtern.
Zugleich ist der Endbereich der Schicht 7, 8 entsprechend dem Bereich 16 abgeschrägt, und eine Aufnahme 18 entsprechend der Aufnahme 11 der Fig. 3 ist auf der Innenfläche der Schicht 7 angeordnet. Eine Wulst 14 oder umfängliche Vorsprünge sind vorteilhafterweise wie in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 angeordnet.
Beim Fassen wird der Bereich 17 gegen den Boden der Aufnahme 11 angepreßt (17'), die Innenfläche des Bereichs 17 bewegt sich dabei im wesentlichen in eine Ebene mit den Innenwänden der Schicht 7 und des Anschlußstücks 2.
Die Dichtigkeit entlang der Kontakfläche Thermoplastmaterial- Metall kann durch vergleichbare Mittel wie die oben erwähnten (thermisches Schweißen, thermoplastisches Dichtmaterial an der Anlagefläche 9, etc...) verstärkt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel, ebenso wie in dem Fall der Fig. 3, kann keine Zwischenschicht 8 vorgesehen werden.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wird die Innenfläche der Schicht 7 mit einer Haut 19 aus Verbundmaterial überzogen, welches aus Duroplastmaterial vom "geringwertigen" Typ, wie oben näher definiert, besteht, um gemäß der Erfindung das thermoplastische Material der Schicht 7 vor Schocks, Reibungen und Abrasion zu bewahren, welchen sie nicht standhalten könnte, wobei das Rohr speziell für die Realisierung von "riser" bestimmt ist.
Die Haut 19 kann beispielsweise ein einfaches Verbundmaterial vom Typ Glas/Epoxy sein und die Gesamtheit der Innenfläche der Schicht 7 zwischen den Anschlußstücken 2 bedecken&sub7;wobei die Dicke der Haut 19 derart bestimmt ist, daß die Innenfläche der Haut mit den Abschnitten 2 der Anschlußstücke eine Ebene bildet.
Der Endbereich des Abschnitts 2 des Anschlußstücks ist bei 20 abgeschrägt ausgebildet, um mit der Schicht 7 verbunden zu werden,wie in den Beispielen der Fign. 2 und 4, und endet mit einem geraden Abschluß, der gegen den Abschluß der Haut 19 anschlägt.
Die Dichtigkeit entlang der Anlagefläche 9 (Verbindung Schicht 7-Anschlußstück 2) kann, wie oben anhand der Beipiele der Fign. 2 und 4 erläutert, erhalten werden.
Eine Zwischenschicht vom Typ der Schicht 8 der Fign. 2 und 4 kann gegebenenfalls zwischen dem Rohr 1 und der Schicht 7 zwischenverlegt sein.
Die Fig. 6 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels der Fig. 3, die in dem Fall zum Ansatz kommt, wo eine Schutzhaut 19 gegen Schocks und Verschleiß auf der Innenfäe der Schicht 7 der Fig. 3 vorgesehen wäre.
Der Abschnitt 2 des Anschlußstücks ist durch einen zylindrischen Fassungsring 10' analog zum Ring 10 der Fig. 3 verlängert und kann unmittelbar gegen die hervorschauende Fläche der Schicht 7 angeordnet werden, ohne diese Fläche vorher besonders einrichten zu müssen. Eine Wulst 14 oder umfängliche Vorsprünge sind vorzugsweise wie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 4 vorgesehen.
Nach dem Fassen ist die Innenfläche des Rings 10' im wesentlichen auf derselben Höhe wie die Schicht 19 und der Anschnitt 2 des Anschlußstücks.
Die Schicht 7 schlägt nicht gegen den Abschnitt 2 an, um dem Verbindungsabschnitt 12 des Rings ein ausreichendes Spiel zu lassen, wenn dieses gefasst wird.
Die Anlagefläche 9 wird gegebenenfalls ebenfalls zusätzlich abgedichtet, wie in den Beispielen der Fig. 2 bis 5 beschrieben, durch dieselben Mittel wie die beschriebenen.
Die Fig. 7 zeigt die Anwendung des gefassten Anschlußstücks der Fig. 4 mit einem Verbundmaterialrohr, das eine dichte und korrosionsbeständige Schicht 7 und eine Haut 19 gegen Schocks, Reibung und Verschleiß umfaßt.
Der abgeschrägte Bereich 16' des Anschlußstücks 2 ist durch eine abgeschrägte Verbindung mit der Schicht 7 in Berührung, während der Ring 17" gegen die Innenfläche der besagten Schicht 7 gefasst ist. Nach dem Fassen befindet sich die Innenfläche des Rings 17" im wesentlichen auf dem gleichen Niveau wie die Haut 19 und das Anschlußstück 2.
Die Anlagefläche 9 wird gegebenenfalls durch eine ergänzende Abdichtung wie in den Beispielen der Fign. 2 bis 6, mit denselben Mitteln, weiter verarbeitet.
Die Fig. 8 und 9 illustrieren zwei andere Ausführungsbeispiele, in denen die Verbindung zwischen dem thermoplastischen Material und dem Metall durch ein ausgedehntes metallisches Ringelement gesichert wird.
Zu diesem Zweck wird das Ringelement 20 vor dem Ausdehnen jeweils hälftig über den Anschlußstückabschnitt 2 und dem thermoplastischen Element, das auf der Innenseite des Verbundmaterialrohrbereichs 1 angeordnet ist, aufgesetzt, wobei es sich hierbei entweder (Fig. 8) um eine Schicht 7 eines Materials vom Typ der Schichten 7 der vorhergehenen Ausführungsbeispiele handelt, wobei eine Zwischenschicht 8 (oder auch nicht) zwischen der Schicht 7 und dem laufenden Bereich 1 angeordnet ist, oder (Fig. 9) um eine Schicht 7 der gleichen Art wie vor, die von einer Haut 19 vom Typ der Haut 19 der vorhergehenden Beispiele überzogen ist, handelt
Das Ringelement 20 ist in Sitze 21, 22 aufgenommen, die zu diesem Zweck einerseits auf der Innenfläche des Abschnitts 2 des Anschlußstücks und andererseits auf der Innenfläche der Schicht 7 (Fig. 8) oder der Gesamtheit Schicht 7-Haut 19 (Fig. 9) angebracht worden sind. In beiden Fällen wird das Ringelement 20, sobald es (durch jedes geeignete Mittel) ausgedehnt worden sein wird,in dichten Fassungskontakt mit dem thermoplastischen Material der Schicht 7 gelangen.
Der Rand (verbundmaterialseitig) des Ringelements 20 ist an seinem äußeren Ende mit einer Wulst 14 versehen, die lokal nach Ausdehnung des Ringelements 20 einen besseren Dichtkontakt herstellt, und aus Gründen der besseren Abdichtung ist mindestens eine Ringdichtung 23 in einer Aufnahme 24, die in der Wand des Gehäuses 21 eingelassen ist, aufgenommen und eingedrückt. Die Außenseite des Ringelements 20 kann mit umfänglichen Vorsprüngen versehen sein.
Einer der Vorzüge der Verwendung eines Ringelements wie das beschriebene Ringelement 20 besteht darin, daß das Material dieses Rings anhand seiner Eignung für eine effiziente Fassung ausgewählt werden kann. Ferner wird nach Ausdehnung des Ringelements 20 die eine oder mehrere Dichtungen 23 komprimiert, was gegebenenfalls dem Rohr axiale Relativbewegungen zwischen den Anschlußstücken und dem laufenden Bereich des Rohrs, ohne die Dichtigkeit zu beeinträchtigen, erlaubt.
Im allgemeinen wird die Fassung des betroffenen Abschnitts 2 des Anschlußstücks, ebenso wie die Ausdehnung des Ringelements 20, wenn diese Lösung gewählt ist, in einer Art und Weise durchgeführt, daß das ausgewählte Metall deformiert wird und jenseits seines elastischen Bereichs befördert wird, so daß die Deformation irreversibel ist.
Allgemein können die verschiedenen in den Fign. 2 bis 9 beschriebenen Rohre, ebenso wie alle erfindungsgemäßen Rohre, äußerlich mit einer Dichthülle von der Außenseite zur Innenseite des Rohrs aus Materialien, die den Korrosions- und Abrasionsmitteln, die sich in dem Medium, in das das Rohr getaucht sein wird, befinden widerstehen, überzogen werden.
Diese Hülle kann beispielsweise aus thermoplastischem Material, eventuell aus wärmeaufschrumpfbarem Material bestehen. Man kann insbesondere Polypropylen, Polyäthylen oder "Rilsan" verwenden.
Die Hülle bedeckt den rohrförmigen Bereich des Verbundmaterials 1 des Rohrs und den äußeren Teil der metallischen Anschlußstück, so daß zumindest die Stifte 4 bedeckt sind.
Eine solche Hülle kann eine Manschette aus wärmeaufschrumpfbarem Material sein, wie schematisch bei 25 in Fig. 1 dargestellt, oder wie schematisch bei 26 in Fig. 2 dargestellt eine überlappende Umwicklung. Die Umwicklung wird unter Erhitzen angefertigt und ermöglicht es, in Höhe der metallischen Anschlußstücke eine Verschweißung der Wicklungen untereinander und auf dem metallischen Abschnitt und auf Höhe des laufenden Abschnitts des Rohrs eine Verschweißung lediglich der Wicklungen untereinander zu erhalten.
Wenn das Rohr 1 einen externen Überzug 27 aus thermoplastischem Material vom Typ der Schichten 7 der zuvor beschriebenen Beispiele aufweist, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, dann ist die Verbindung Schicht 27-Anschlußstück 3 entweder von einer Umwicklung 26 (Fig. 3) oder von einer Manschette 25 aus aufschrumpfbarem Material (Fig. 4) bedeckt.
Ganz allgemein können alle internen Verbindungen aus thermoplastischem Material-Metall, unabhängig von ihrer Realisierung, einer Injektion eines geeigneten Dichtmittels unterworfen werden, wie in der Fig. 2 dargestellt oder einer anderen Technologie im Bereich des Zwischenraums Schicht 7-Metall.
Die Erfindung ist anwendbar auf Rohre, deren Rohrbereich aus Verbundwerkstoff einen (inneren und äußeren) Durchmesser aufweist, der von einem Ende zum anderen konstant ist, jedoch auch auf Rohre, die,soweit der Verbundmaterialbereich betroffen ist, einen Durchmesser aufweisen, insbesondere einen äußeren Durchmesser, der größer ist als der des laufenden Bereichs des Rohrs.
Die Erfindung ist ebenfalls anwendbar auf alle Rohre aus Verbundmaterial mit metallischen Anschlußstücken, unabhängig von den Formen und Anordnungen der Anschlußstücke und der Verbindungsmittel derselben zu dem Verbundmaterialabschnitt des Rohrs.
Die Erfindung ist so anwendbar auf Rohre, deren laufender Bereich aus Verbundmaterial nicht nur aus einem Einzelmaterial hergestellt ist, wie z.B. das Material des laufenden Bereichs 1 der dargestellten Ausführungsbeispiele in den anliegenden Zeichnungen, sondern er kann auch aus mehreren konzentrischen Materialschichten, Verbundwerkstoff oder nicht, zusammengesetzt sein, die unterschiedlicher Natur und mit unterschiedlichen Charakteristika ausgestattet sind.
In all diesen Fällen ist festzuhalten, daß die erfindungsgemäßen Schichten, wie diejenigen mit Bezugszeichen 7 und 8 auf den Zeichnungen, einstückig mit der Innenfläche des laufenden Verbundmaterialbereichs des Rohrs ausgebildet sind. Diese Schichten 7, 8 "folgen" daher einem etwaigen Ausdehnen und Zusammenziehen in Längsrichtung des Rohrs des besagten laufenden Abschnitts aus Verbundmaterial.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung solcher Rohre im industriellen Maßstab, wobei vorzugsweise von bereits im Lager existierenden Rohren ausgegangen wird, insbesondere solchen Rohren, die nach dem bereits zitierten französischen Patent Nr. 2.645.792 gefertigt wurden.
Solche Rohre sind aus einem laufenden Bereich aus Verbundmaterial mit duroplastischem Harz gebildet, mit konstanten inneren und äußeren Durchmessern, und weisen innenseitig eine Schicht aus thermoplastischem Material vom Typ der Schichten 7 der vorbeschriebenen Beispiele auf, mit einer eventuell dazwischen verlegten faserverstärkten Thermoplastharzschicht vom Typ der Schicht 8. Die besagte Schicht aus Thermoplastmaterial ist gegebenenfalls innenseitig überzogen von einer Haut aus Verbundmaterial, bestehend aus Duroplastharz vom Typ der Haut 19.
Gemäß der Erfindung wird nun ein solches Rohr in der gewünschten Länge abgelängt, um die Enden mit Anschlußstücken vom Typ der in den Fign. 1 bis 9 beschriebenen zu versehen, und man bearbeitet zu diesem Zweck die Enden der Innenschichten des laufenden Abschnitts der Rohre, um den Platz für die Anschlußstücke 2 zu schaffen und die Verbindung zwischen der besagten Schicht aus Thermoplastmaterial und dem metallischen Abschnitt des Anschlußstücks 2 vorzubereiten. Wenn es sich um eine Schrägverbindung handelt, wie in den Fign. 2, 5, 7 dargestellt, wird der Rand der besagten Schicht aus Thermoplastmaterial abgeschrägt. Wenn es sich sich um eine Verbindung durch Fassen oder Ausdehnen eines Ringelements 20,wie in den Fig. 3, 8, 9 dargestellt, handelt, wird man die Aufnahmen 11, 22 fertigen.
Die Abschnitte 2 der Anschlußstücke werden im übrigen gemäß der gewünschten Verbindung angefertigt.
Die Anschlußstücke 2 werden anschließend auf den derart vorbereiteten Enden der Rohre aufgesetzt, die Verbindung zwischen dem Metall des Anschlußstückes 2 oder des Ringelements 20 und der besagten Schicht aus Thermoplastmaterial, ebenso wie eventuell notwendige Zusatzabdichtungen, werden gemäß einem der oben beschriebenen Mittel durchgeführt. Dabei ist festzuhalten, daß bei den Ausführungen mit abgeschrägter Verbindung das Verschweißen durch eine relative Rotation zwischen dem laufenden Bereich des Rohrs und dem Anschlußstück erfolgen kann, wobei die Abschnitte 3 der Anschlußstücke und die Stifte 4 erst danach eingesetzt werden.
Wenn man von Rohren ausgeht, die eine Schicht wie die Schicht 19 auf der Innenseite der besagten Schicht aus Thermoplastmaterial aufweisen, wird selbstverständlich diese Schicht bearbeitet werden.
Wenn man schließlich von solchen Rohren ausgeht, die darüberhinaus eine äußere Schicht vom Typ der Schicht 27 (Fign. 3 und 4) umfassen, wird diese Schicht ebenfalls bearbeitet, um die Anschlußstücke anzubringen, anschließend wird die Umwicklung 26 oder die Manschette 25 wenn solche Überzüge erwünscht sind, angebracht.
Es ist im übrigen festzuhalten, daß in den Varianten mit Fassung oder Ausdehnung des Ringelements der Vorgang des Fassens oder ein analoger durchgeführt wird, nachdem die äußeren Abschnitte 3 der Anschlußstücke und die Stifte 4 eingesetzt wurden, wobei der Abschnitt 3 über die Fasszone oder Ausdehnzone hinaus reicht und gewissermaßen einen Amboß darstellt, der eine homogene und effiziente Fassung sicherstellt.
Das gerade beschriebene Verfahren kann selbstverständlich auch angewendet werden, wenn die bereit existierenden Rohre anstelle einer Schicht 7 aus Thermoplastmaterial eine Schicht aus einem der zuvor angegebenen Elastomere besitzt.
Obwohl das erfindungsgemäße Überzugselement 7 als aus vorzugsweise einem Thermoplastmaterial bestehend beschrieben wurde, kann in Betracht gezogen werden, als Basismaterial der besagten Schicht 7 ein elastisches Material, wie z.B. ein Elastomer und insbesondere BUNA, HNBR (Hydrogeneted-Nitrile-Buna-Rubbers), oder jedes andere geeignete dichtende Material zu verwenden.
Im Falle der Verwendung einer Schicht 7 aus Elastomer würde die Verbindung dieser Schicht und des Metallteils (Anschlußstück 2 oder Ringelement 20) geklebt werden und nicht mehr verschweißt werden.

Claims

1. Rohr aus Verbundmaterial für Bohrungen und/oder zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Produkten, insbesondere zur Erdölgewinning im Meer, eines Typs gebildet aus einem laufenden Abschnitt (1) aus Verbundmaterial mit einer Matrix eines duroplastischen Harzes, der später bei der Herstellung des Rohrs an wenigstens einem seiner Enden mit einem metallischen Anschlußstück zusammengebaut ist, das einen Abschnitt (2) umfaßt, der wenigstens teilweise mit dem Inneren des laufenden Abschnitts in Eingriff steht, wobei die Innenseite besagten laufenden Abschnitts einerseits durch ein rohrförmiges Auskleidungselement (7) aus, insbesondere in Axialrichtung des Rohrs, dichten festem Material für besagten laufenden Abschnitt und andererseits durch die Außenfläche besagten Abschnitts (2) des Anschlußstücks, das mit dem Inneren des laufenden Abschnitts in Eingriff steht, bedeckt ist, wobei besagtes Auskleidungselement (7) und besagter Abschnitt (2) des Anschlußstücks in der Verlängerung des einen zum anderen angeordnet sind, wobei Mittel vorgesehen sind, um eine dichte Verbindung zwischen dem Auskleidungselement (7) und besagtem Abschnitt (2) des Anschlußstücks sicherzustellen.

2. Rohr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Mittel zum dichten Verbinden durch eine schräge Verbindung, ein wechselseitig haftendes und/oder Kolmatierungsmaterial, das zwischen den Teilen (7, 2) in Kontakt angeordnet oder eingebracht wird, gebildet werden.

3. Rohr gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auskleidungselement (7) an Ort und Stelle im Inneren des rohrförmigen Verbundabschnitts (1) einen Innendurchmesser identisch zu demjenigen des Abschnitts (2) des Anschlußstücks, der mit besagtem rohrförmigen Verbundabschnitt in Eingriff steht, aufweist und die schräge Verbindung derart realisiert ist, daß besagter innerer Abschnitt (2) des Anschlußstücks nach innen besagtes Auskleidungselement (7) abdeckt.

4. Rohr gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Auskleidungselement (7) aus thermoplastischem Material, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend die Polyamide, insbesondere "Rilsan" , die Polypropylene, die Polyethylene, besteht.

5. Rohr gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Auskleidungselement (7) aus einem Elastomermaterial, insbesondere BUNA, HNBR (Hydrogeneted-Nitrile-Buna-Rubbers) besteht.

6. Rohr gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenauskleidung (8) aus Verbundmaterial aus faserhaltigem thermoplastischem Harz zwischen dem rohrförmigen Verbundabschnitt (1) und besagtem inneren Auskleidungselement (7) zum Zwecke der Verstärkung der Haftung besagten inneren Auskleidungselement gegenüber besagtem rohrförmigem Verbundabschnitt (1) angeordnet ist.

7. Rohr gemäß einem der Ansprüche 1 und 4 bis 6, dadurch. gekennzeichnet, daß besagte Mittel zum dichten Verbinden zwischen dem inneren Auskleidungselement (7) und dem Anschlußstück (2) durch ein metallisches Mittel (10,10',17,17",20) gebildet werden, das die Verbindungsstelle zwischen diesbezüglichen Teilen abdeckt und durch radiale Expansion faßt.

8. Rohr gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes metallisches Mittel ein zylindrischer oder kegelstumpfförmiger Ring (10,10',17,17") ist, der integrales Teil des Anschlußstücks (2) ist.

9. Rohr gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring zylindrisch (10,10') und mit dem Körper des Anschlußstücks (2) durch einen Verbindungsabschnitt (12) geeigneter Form verbunden ist.

10. Rohr gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes metallisches Mittel ein expandierter, zylindrischer Ring (20) aus geeignetem Material ist, der über der Verbindung dichtes Material/Metall angeordnet und in geeigneten Sitzen (21, 22) aufgenommen ist, die in den entsprechend metallischen und aus dichtem Material bestehenden aufnehmenden Abschnitten realisiert sind.

11. Rohr gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Dichtung (23) zwischen besagtem Ring (20) und dem metallischen Anschlußstück (2) angeordnet ist.

12. Rohr gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Rings (10,10',17,17") oder des Rings (20) benachbart zum dichten Material mit umfänglichen Wülsten (14) oder Vorsprüngen versehen ist.

13. Rohr gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein geeignetes Kolmatierungsmaterial in den Zwischenraum (9) dichtes Material/Metall gespritzt ist.

14. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des inneren Auskleidungselements (7), die nicht von dem oder den Anschlußstücken (2) abgedeckt ist, von einer rohrförmigen Auskleidung (19) aus Verbundmaterial aus duroplastischem Harz abgedeckt ist.

15. Rohr gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß besagte rohrförmige Auskleidung aus Verbundmaterial aus duroplastischem Harz (19) einen Innendurchmesser identisch zu demjenigen des oder der Anschlußstücke (2) aufweist.

16. Rohr gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abschnitt des rohrförmigen Verbundabschnitts des Rohrs (1) ebenso wie wenigstens ein Abschnitt der benachbarten Außenwandung (3) des oder der Anschlußstücke von einem Abdeckelement in Form einer Hülse (25,26) aus einem Plastikmaterial wie einem thermoplastischen oder einem Elastomermaterial abgedeckt sind.

17. Rohr nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Hülse durch einen Stutzen aus thermoschrumpfbarem Material (25) gebildet ist.

18. Rohr nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Hülse durch eine Umwicklung (26) gebildet ist, die an jedem Anschlußstück (3) angeschweißt ist.

19. Verfahren zur Herstellung von Rohren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß man ausgehend von vorher existierenden Rohren des Typs gebildet aus einem laufenden Abschnitt (1) aus Verbundmaterial mit duroplastischer Matrix von konstantem Innen- und Außendurchmesser, innen mit einer dichten Schicht (7) gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Schicht (8) aus faserhaltigen thermoplastischen Harz versehen, wobei besagte Schicht (7) gegebenenfalls selbst innen mit einer Haut aus Verbundmaterial mit einem duroplastischen Harz (19) versehen ist, derartige Rohre von gewünschter Länge abtrennt, um wenigstens eines der Enden mit einem Anschlußstück (2, 3) zu versehen, und man einerseits die Enden von Innenschichten (7,8,19) des laufenden Abschnitts (1) von Rohren zum Freimachen des Platzes für das Anschlußstück (2) und Präparieren der Verbindung zwischen besagter dichter Schicht (7) und dem metallischen Abschnitt (2) des Anschlußstücks und andererseits besagten Abschnitt (2) des Anschlußstücks entsprechend der gewünschten Verbindungsart bearbeitet, daß man dann besagtes Anschlußstück (2) am Ende so präparierter Rohre anbringt, und daß man die geeignete wechselseitige Haftung zwischen Metall und thermoplastischen oder duroplastischem Material ebenso wie gegebenenfalls eine zusätzliche Kolmatierung an der Stelle besagter Verbindung bewirkt

20. Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Verbindung Metall/thermoplastisches Material eine schräge Verbindung ist, wobei das Metall thermisch mit dem thermoplastischen Material mit oder ohne Einbringen von Material verschweißt wird.

21. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Verschweißung durch Reibung durch relative Rotation zwischen dem metallischen Anschlußstück (2) und besagter Schicht aus thermoplastischem Material (7) realisiert wird.

22. Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Verbindung Metall/thermoplastisches oder duroplastisches Material eine Verbindung durch Fassen od.dgl. eines Teils des Anschlußstücks (2) oder eines entsprechenden Teils (20) ist, die nach dem Anbringen des Abschnitts (3) des Anschlußstücks außen am Rohr realisiert wird, wobei dieser Abschnitt als Amboß während besagten Fassens dient.

23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, wo man vorher existierende, außen mit einer Schicht (27) aus thermoplastischem Material versehene Rohre teilt, besagte Schicht (27) wenigstens an einem der Enden des Rohrs auf einer Länge, die für die Montage des Außenabschnitts (3) des Anschlußstücks und gegebenenfalls für eine Überdeckung durch Hülsung (25, 26) wenigstens eines Abschnitts (3) des besagten Anschlußstücks und des Außenabschnitts des Rohrs zwischen diesem Anschlußstück und besagter Schicht (27) beseitigt.