NL1023849C2 - Werkwijze en inrichting voor de productie van buizen en een pijpleiding. - Google Patents

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR DE PRODUCTIE VAN BUIZEN EN

EEN PIJPLEIDING

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor de productie 5 van buizen uit nodulair gietijzer. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een pijpleiding met behulp van de bovenbedoelde werkwijze voor de productie van buizen en op een daarvoor geschikte inrichting, en heeft ook betrekking op een aldus vervaardigde pijpleiding.

Pijpleidingen voor bijvoorbeeld het transport van olie en gas worden 10 tegenwoordig meestal vervaardigd uit stalen buizen met een lengte van 12 of 18 meter (afhankelijk van transportmogelijkheden) en een diameter van 50 centimeter tot 2 meter. De stalen buizen moeten aan elkaar gelast of op andere wijze met elkaar verbonden worden om de pijpleiding te vormen.

Het vervaardigen van dergelijke pijpleidingen van ettelijke honderden 15 kilometers lengte, bijvoorbeeld van Rusland naar West Europa, is bijzonder kostbaar. Een van de redenen daarvoor is dat de buizen na vervaardiging in een fabriek met behulp van bijvoorbeeld schepen, treinen en vrachtwagens over grote afstanden getransporteerd moeten worden, waarbij gezien de grote diameter van de buizen voornamelijk lucht verplaatst wordt. Een andere reden is dat het aan elkaar 20 bevestigen van de buizen voor zulke pijpleidingen, gewoonlijk door lassen, arbeidsintensief en daardoor kostbaar is.

Het is een doel van de uitvinding een werkwijze en een inrichting te verschaffen voor de productie van buizen uit nodulair gietijzer, geschikt voor pijpleidingen.

25 Het is een ander doel van de uitvinding een werkwijze en een inrichting voor het vervaardigen van een pijpleiding uit nodulair gietijzer te verschaffen.

Het is tevens een doel van de uitvinding een pijpleiding uit nodulair gietijzer te verschaffen.

Volgens een eerste aspect van de uitvinding worden een of meer doelen van de 30 uitvinding bereikt met een werkwijze voor de productie van buizen uit nodulair gietijzer waarbij de buizen op continue wijze gegoten worden in hoofdzaak horizontale richting.

1023849

Hiermee wordt bereikt dat buizen uit nodulair gietijzer op efficiënte en procesmatig goed beheersbare wijze en daardoor goedkope wijze geproduceerd I kunnen worden. Gietijzeren buizen worden gewoonlijk vervaardigd door centrifugaal I gieten. Deze werkwijze verschaft buizen met een beperkte lengte en met grote I 5 variaties in microstructuur (en daarmee samenhangende eigenschappen) binnen een I buis en tussen verschillende buizen onderling. Verder is het bekend om metalen I buizen op continue wijze verticaal te gieten, zoals omschreven in het Europese I octrooi 0187609. Hierbij wordt het gietijzer roterend in een kernloze gietvorm I gebracht. Deze methode is" omslachtig en de verticaal gevormde buis is moeilijk I 10 hanteerbaar.

I De werkwijze volgens de uitvinding maakt het gemakkelijk om grote lengten I aan gietijzeren buis op snelle en eenvoudige wijze te vervaardigen. Doordat de buis I in horizontale richting vervaardigd wordt is deze gemakkelijk te ondersteunen. De

I aldus vervaardigde gietijzeren buis is geschikt voor het samenstellen van I

15 pijpleidingen en bezit voordelen ten opzicht van een stalen buis. Gietijzeren buizen I

kunnen bijvoorbeeld door lassen aan elkaar bevestigd worden. Het vervaardigen van I

I nodulair gietijzer dat gebruikt kan worden voor buizen voor deze toepassing kan I

bijvoorbeeld uitgevoerd worden volgens de werkwijze zoals beschreven in de I

Europese octrooiaanvrage 1126037. I

20 Met de uitdrukking ‘op continue wijze’ wordt, net als bijvoorbeeld bij het I

I gieten van bijvoorbeeld staal, bedoeld dat een in principe eindloze lengte vervaardigd I

I kan worden, waarbij om redenen van onderhoud, de aanvoer van grondstoffen of een I

I storing, en dergelijke, het productieproces natuurlijk af en toe onderbroken moet I

I worden. I

I 25 Volgens een uitvoering van de werkwijze worden van de op continue wijze I

I geproduceerde buis stukken van een gewenste lengte afgescheiden. Op deze wijze I

I kunnen gietijzeren buizen van een gewenste lengte fabrieksmatig geproduceerd I

I worden, doordat in de fabriek op continue wijze een gietijzeren buis vervaardigd I

I wordt, waar telkens slechts een gewenste lengte van afgescheiden hoeft te worden. I

I 30 Deze werkwijze voor de productie van grote aantallen gietijzeren buizen is I

I beduidend goedkoper dan de bekende werkwijzen. Daarnaast is het bijvoorbeeld I

I 1023849 I

-3- mogelijk een buis van enkele honderden meters lang te vervaardigen en deze buis na afdichten van beide openingen als een lange slang over water te transporteren.

Volgens een tweede aspect van de uitvinding is voorzien in een werkwijze voor het vervaardigen van een pijpleiding uit nodulair gietijzer, waarbij de 5 pijpleiding vervaardigd wordt uit buizen geproduceerd volgens de werkwijze zoals hierboven omschreven, waarbij de buizen geproduceerd worden met behulp van een verplaatsbare inrichting.

Door de inrichting verplaatsbaar te maken kunnen de gietijzeren buizen op locatie geproduceerd worden. Hierdoor vervallen de beperkingen opgelegd door 10 (openbare) transportmiddelen, zoals de beperking van de lengte van de buis. Iri plaats van buizen te transporteren hoeven nu alleen grondstoffen getransporteerd te worden, waardoor de productie veel goedkoper wordt. De buizen kunnen ook in grotere lengten afgescheiden worden, omdat zij niet over de weg vervoerd moeten worden. Telkens nadat een aantal kilometer pijpleiding vervaardigd is kan de inrichting is verplaatst worden, zodat de transportafstand van de geproduceerde buizen gering blijft. De inrichting is hiervoor bij voorkeur demontabel.

Volgens een voorkeurswerkwijze worden de buizen geproduceerd met behulp van een continu verplaatsbare inrichting. Door de buizen te produceren met behulp van een continu verplaatsbare inrichting kan de pijpleiding eveneens continu 20 vervaardigd worden, precies op de plaats waar deze aangelegd moet worden. De geproduceerde buis wordt direct na het gieten op (zoals te doen gebruikelijk) vooraf geprepareerde grond of in een vooraf gegraven sleuf gelegd, zodat de buis zelf niet meer getransporteerd behoeft te worden. Hierdoor is het mogelijk een gietijzeren buis op continue wijze met een zeer grote lengte te gieten. Dit maakt het mogelijk 25 een pijpleiding zeer snel aan te leggen, tegen kosten die beduidend lager zijn dan het aanleggen van een stalen pijpleiding, onder meer doordat slechts de grondstoffen aangevoerd hoeven te worden in plaats van geprefabriceerde buizen, en de kosten voor het lassen en de extra kosten voor het maken van bochten grotendeels wegvallen. Aangezien pijpleidingen over geaccidenteerd terrein kunnen lopen, zal 30 het duidelijk zijn dat met de uitdrukking “in hoofdzaak horizontaal” hier ook bedoeld wordt “in hoofdzaak evenwijdig aan het terrein”.

1023849 I -4-

I Zowel bij de werkwijze volgens het eerste aspect als bij de werkwijze volgens I

I het tweede aspect van de uitvinding kan het wenselijk zijn een geproduceerde buis I

I bij het gieten te voorzien van een beginflens en/of een eindflens of een ander van de I

I buisdoorsnede afwijkend eindstuk. Hierdoor is het mogelijk een geproduceerde buis I

I 5 op eenvoudige wijze met bijvoorbeeld een pompstation of een volgende buis te I

I verbinden, indien lassen ongewenst is. I

I Volgens een voorkeurswerkwijze wordt een geproduceerde buis direct na het I

I gieten onderworpen aan een warmtebehandeling. Met behulp van een warmte- I

I behandeling is het mogelijk de sterkte en de rek van de buis te beïnvloeden. I

I - 10 Volgens een andere voorkeurswerkwijze wordt een geproduceerde buis direct I

I na het gieten voorzien van een coating aan binnenzijde en/of buitenzijde. Een coating I

I kan gewenst zijn om de buis tegen omgevingsinvloeden of invloeden van het te I

I transporteren medium te beschermen. I

I Volgens een derde aspect van de uitvinding is voorzien in een inrichting voor I

I 15 de productie van buizen uit nodulair gietijzer volgens de werkwijze volgens het I

I eerste aspect van de uitvinding, waarbij de inrichting een warmhoudoven voor de I

I opslag van vloeibaar gietijzer, een gietkamer, en een op de gietkamer aangesloten I

gietvorm voor het op continue wijze in hoofdzaak horizontaal gieten van een buis uit I

I nodulair gietijzer, omvat. I

I 20 Met behulp van deze inrichting kunnen op continue wijze buizen uit nodulair I

I gietijzer geproduceerd worden, welke buizen desgewenst in stukken van een I

I gewenste lengte gescheiden kunnen worden. Deze stukken buis kunnen vervolgens I

I getransporteerd worden om er bijvoorbeeld een pijpleiding mee te maken. I

I Wanneer het gewenst is een pijpleiding met een grote lengte voor bijvoorbeeld I

I 25 transport van olie of gas aan te leggen omvat de inrichting volgens een I

voorkeursuitvoering middelen om de inrichting te verplaatsen. Een dergelijke I

I inrichting maakt het mogelijk de inrichting in zijn geheel te verplaatsen nadat een I

I aantal kilometers van de pijpleiding is aangelegd. Met behulp van deze verplaatsbare I

I inrichting is het aldus mogelijk de gietijzeren buizen altijd dichtbij de plaats waar zij I

30 nodig zijn te produceren, zodat de transportafstanden en dus de transportkosten laag I

I blijven. Hiertoe bezit de inrichting bij voorkeur losneembare verbindingen tussen I

I verschillende onderdelen van de inrichting. I

I 1023849 -5-

Volgens een voorkeursuitvoering van de verplaatsbare inrichting bestaan de verplaatsingsmiddelen uit middelen om de inrichting op continue wijze te verplaatsen. Deze verplaatsingsmiddelen bestaan bijvoorbeeld uit een zware vrachtwagen waar de gietinrichting op aangebracht is. Hiermee worden de voordelen 5 bereikt zoals omschreven bij de werkwijze volgens het tweede aspect van de uitvinding.

Bij voorkeur is de op continue wijze verplaatsbare inrichting voorzien van een positioneringsysteem. Dit positioneringsysteem dient er voor om geringe afwijkingen van de verplaatsingsmiddelen ten opzicht van het traject van de te vervaardigen 10 pijpleiding te kunnen corrigeren en opzettelijk horizontale/verticale bochten in de................

buis te kunnen realiseren. Het positioneringsysteem zorgt bij voorkeur voor een beperkte bewegingsmogelijkheid in drie loodrecht op elkaar staande hoofdrichtingen en een beperkte rotatie in het horizontale en in het verticale vlak. Door het positioneringsysteem is de gietinrichting min of meer losgekoppeld van de 15 bewegingen van bijvoorbeeld de vrachtwagen.

Volgens een voorkeursuitvoering zijn in aansluiting op de gietvorm middelen voor het aan een buis vormen van een flens of een ander van de buisdoorsnede afwijkend eindstuk voorzien zijn. Met behulp van een aangevormde beginflens en/of eindflens of een ander eindstuk kan de op continue wijze gegoten buis gemakkelijk 20 aan bijvoorbeeld een pompstation of een andere buis bevestigd worden. Desgewenst kan de flens of het eindstuk bewerkt worden (afzagen, snijden, boren) om de flens of het eindstuk door bijvoorbeeld lassen, bouten of klemmen te verbinden met bijvoorbeeld een volgende buis of een pompstation.

Bij voorkeur zijn in aansluiting op de gietvorm middelen voor het aan een 25 warmtebehandeling onderwerpen van een buis voorzien. Dergelijke middelen zijn op zich bekend en worden gebruikt om een gegoten buis uit nodulair gietijzer andere mechanische eigenschappen te geven. Deze warmtebehandeling wordt direct na het gieten van de buis gegeven, zodat ook deze warmtebehandeling op continue wijze kan plaatsvinden. De hiervoor benodigde middelen worden bijvoorbeeld op een 30 aanhangwagen achter bijvoorbeeld de vrachtwagen met de gietinrichting geplaatst.

Desgewenst zijn in aansluiting op de gietvorm middelen voor het op de binnenzijde en/of de buitenzijde van een buis aanbrengen van een coating voorzien.

1023849 I -6-

I Deze middelen kunnen bij aanwezigheid van warmtebehandelingsmiddelen daar I

I direct op volgen, zodat ook op continue wijze een coating kan worden aangebracht. I

I Deze coatingmiddelen kunnen eveneens op de bovenbedoelde aanhangwagen zijn I

I geplaatst. I

I 5 Volgens een vierde aspect van de uitvinding is voorzien in een pijpleiding I

vervaardigd volgens de werkwijze volgens het tweede aspect van de uitvinding, I

I waarbij de pijpleiding in hoofdzaak bestaat uit op continue wijze gegoten, I

I ongedeelde buizen. I

I De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de beschrijving van I

I 10 een voorkeursuitvoering van een continu verplaatsbare inrichting/' I

I De gietinrichting bestaat uit een warmhoudoven met een inhoud voor enkele I

I tonnen vloeibaar gietijzer, waar regelmatig nieuw vloeibaar gietijzer met een I

temperatuur van ongeveer 1250° C in toegevoerd moet worden. De temperatuur van I

I het gietijzer in de warmhoudoven is ongeveer 1200° C. In de warmhoudoven heerst I

I 15 desgewenst een druk die hoger is dan 1 atmosfeer. Het vloeibare gietijzer wordt I

I bijvoorbeeld met stikstof of argon afgeschermd. Het vloeibare gietijzer zal bij I

I voorkeur voordat het in de warmhoudoven gebracht wordt reeds een I

I basisnodulisatiebehandeling ondergaan hebben, bij voorkeur een I

I magnesiumbehandeling gevolgd door een inoculatiebehandeling die ook in de I

I 20 warmhoudoven kan worden uitgevoerd, bij voorkeur zoals beschreven in de eerder I

I genoemde Europese octrooiaanvrage 1126037. I

I Vanuit de warmhoudoven wordt het vloeibare gietijzer naar een I

I behandelkamer geleidt, waar een inoculatiebehandeling wordt uitgevoerd. Het I

I entmiddel hiervoor wordt bijvoorbeeld toegevoegd in de vorm van een gevulde I

I 25 draad. Vanuit de behandelkamer wordt het gietijzer direct toegevoerd in de I

I gietkamer waar een temperatuur heerst van ongeveer 1160° C en eveneens een druk I

I die desgewenst hoger is dan 1 atmosfeer. De warmhoudoven en de gietkamer, en I

I eventueel ook de behandelkamer, worden verwarmd en zijn goed geïsoleerd van de I

omgeving. I

I 30 Vanuit de gietkamer wordt het vloeibare gietijzer toegelaten in een daar direct I

I op aansluitende gietvorm, waarin de gietijzeren buis gevormd wordt. In de gietvorm I

I wordt nogmaals een entmiddel toegevoegd. Deze gietvorm bestaat bijvoorbeeld uit I

I 1023849 -7- koper of grafiet en wordt door koelkanalen gekoeld met behulp van water, zodat het vloeibare gietijzer stolt in de vorm van de buis. De buis wordt met een vooraf bepaalde snelheid uit de gietvorm getrokken. De koeling in de gietvorm is zodanig in secties verdeeld, dat de afkoeling en daarmee de stolling in de buis op verschillende 5 plaatsen afzonderlijk kan worden beïnvloed (bijvoorbeeld de binnenzijde versus de buitenzijde van de buis, of de onderzijde versus de bovenzijde).

De kem van de gietvorm is zodanig uitgevoerd, dat hierdoorheen leidingen naar de binnenzijde van de buis kunnen worden toegevoerd om de binnenzijde van de buis te kunnen benaderen, bijvoorbeeld om inspecties uit te voeren of om een .,........ 10 . coating aan te brengen.

Achter de gietvorm is een inrichting voor het vormen van een flens aangebracht, die bij het begin en/of het eind van de buis een flens op de buis aan kan brengen.

De bovenomschreven inrichting is geplaatst om een transportinrichting, 15 bijvoorbeeld een vrachtwagen, waarbij tussen de transportinrichting en de gietinrichting een positioneringsysteem geplaatst is om geringe afwijkingen van de vrachtwagen ten opzichte van het traject waar de pijpleiding aangelegd moet worden, op te vangen. Ook kleine snelheidverschillen van de transportinrichting kunnen met het positioneringsysteem opgevangen worden, zodat de buis met een constante 20 snelheid ten opzichte van de ondergrond vervaardigd wordt. Wanneer een begin van een buis vervaardigd is, wordt de nieuwgevormde buis automatisch door de al gevormde buis uit de gietvorm getrokken wanneer de transportinrichting met constante snelheid verplaatst wordt.

De gegoten buis kan onderwoipen worden aan een warmtebehandeling en/of 25 worden gecoat. De inrichtingen hiervoor kunnen geplaatst worden op bijvoorbeeld een aanhangwagen welke achter de transportinrichting gekoppeld kan worden. Deze inrichtingen zijn bekend voor de deskundige op dit gebied van de techniek en hoeven hier niet verder besproken te worden.

Naast deze giet- en transportinrichting met eventuele warmtebehandeling- en 30 coatinrichting zijn er nog ettelijke andere inrichtingen nodig om voldoende vloeibaar gietijzer aan te maken, om koelwater te verzorgen en om energie toe te voeren aan de gietinrichting. Hiervoor is een heel logistiek systeem nodig. Daarnaast is natuurlijk 1023849

I - 8 - I

I een inspectiesysteem nodig om de kwaliteit van de gegoten buis te bewaken. Hierop I

I zal hier niet nader worden ingegaan. I

I Met behulp van deze continu verplaatsbare inrichting is het bijvoorbeeld I

I mogelijk om op continue wijze een buis voor een pijpleiding te gieten met een I

I 5 diameter van 50 cm en een wanddikte van 10 mm, welke buis vervaardigd wordt met I

I een snelheid van 2 meter per minuut oftewel 120 meter per uur, dus bijna 3 kilometer I

I per dag wanneer in ploegendienst doorgewerkt zou worden. Per uur moet hiervoor I

I bijna 2 kubieke meter of ongeveer 14.000 kg vloeibaar gietijzer aangemaakt en I

I ~ verwerkt wórden. Bij andere pijpdiameters en andere wanddikten veranderen deze I

I 10 hoeveelheden evenredig, wanneer de vervaardigingsnelheid gelijk blijft........... I

I ; I

Claims (17)

1. Werkwijze voor de productie van buizen uit nodulair gietijzer, met het kenmerk, dat de buizen op continue wijze gegoten worden in in hoofdzaak 5 horizontale richting.

2, Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat van de op continue wijze geproduceerde buis stukken van een gewenste lengte afgescheiden worden.

3. Werkwijze voor het vervaardigen van een pijpleiding Uit nodulair gietijzer, met het kenmerk, dat de pijpleiding vervaardigd wordt uit buizen geproduceerd volgens de werkwijze van conclusie 1, waarbij de buizen geproduceerd worden met behulp van een verplaatsbare inrichting,

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de buizen geproduceerd worden met behulp van een continu verplaatsbare inrichting.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een geproduceerde buis bij het gieten voorzien wordt van een beginflens en/of een 20 eindflens of een ander van de buisdoorsnede afwijkend eindstuk.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een continu geproduceerde buis direct na het gieten onderworpen wordt aan een warmtebehandeling. 25

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een continu geproduceerde buis direct na het gieten voorzien wordt van een coating aan binnenzijde en/of buitenzijde.

8. Inrichting voor de productie van buizen uit nodulair gietijzer volgens de werkwijze van conclusie 1, met het kenmerk, dat de inrichting een warmhoudoven voor de opslag van vloeibaar gietijzer, een gietkamer, en een 10238*9 I -ιο ί op de gietkamer aangesloten gietvorm voor het op continue wijze in hoofdzaak I horizontaal gieten van een buis uit nodulair gietijzer, omvat.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de inrichting middelen I 5 omvat om de inrichting te verplaatsen.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de inrichting losneembare I verbindingen tussen verschillende onderdelen van de inrichting bezit.

11. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de verplaatsingsmiddelen bestaan uit middelen om de inrichting op continue wijze te verplaatsen.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de inrichting voorzien is van een positioneringsysteem.

13. Inrichting volgens een der conclusies 8 - 12, met het kenmerk, dat in aansluiting op de gietvorm middelen voor het aan een buis vormen van een flens voorzien zijn.

14. Inrichting volgens een der conclusies 8 - 13, met het kenmerk, dat in aansluiting op de gietvorm middelen voor het aan een warmtebehandeling H onderwerpen van een buis voorzien zijn.

15. Inrichting volgens een der conclusies 8-14, met het kenmerk, dat in 25 aansluiting op de gietvorm middelen voor het op de binnenzijde en/of buitenzijde van een buis aanbrengen van een coating voorzien zijn.

16. Inrichting volgens een der conclusies 8-15, met het kenmerk, dat leidingen voorzien zijn die door de gietvorm naar de binnenzijde van een te vormen buis 30 lopen. -11 -

17. Pijpleiding vervaardigd volgens de werkwijze van een der conclusies 3-7, met het kenmerk, dat de pijpleiding in hoofdzaak bestaat uit op continue wijze gegoten, ongedeelde buizen. 1023849