NO174078B - En fremgangsmaate og et apparat for aa gjenskape de noedvendige vilkaar for aa gjennomfoere en sveiseoperasjon paa en undervanns roerledning som er i drift med en vaeskestroem - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen omhandler en fremgangsmåte og et apparat for å gjenskape de nødvendige vilkår som er nødvendige for å gjennomføre en sveiseoperasjon på en undervanns-rørledning i drift med en væskestrøm.

Det tekniske området for oppfinnelsen er utstyr for utførelse av offshore undervannsarbeide.

For tiden, for å gjenskape de vilkår som er nødvendige for å gjennomføre en sveiseoperasjon på en rørledning hvor man har en væskestrøm, settes et testapparat opp som består av et rør inkludert en lengde som har de samme egenskaper som den angitte rørledning, en sløyfe etableres på testapparatet, den samme væsken som strømmer i rørledningen i drift, strømmer i denne sløyfen, for eksempel olje eller gass, hvoretter varmeoverføringsvilkårene gjennom veggen av rørledningen i drift og hvori angitt væske strømmer, kan fastslås for under atmosfæriske forhold.

Slike rørledninger kan være store i diameter, for eksempel omkring 1 meter, og det er derfor lett å forstå at et slikt testapparat er dyrt å sette opp og relativt omfangsrikt og, for eksempel, kan derfor ikke benyttes i et tradisjonelt hyperbarisk kammer for å gjenskape de vilkår som er nødvendig for å gjennomføre en sveiseoperasjon på en undervannsrør-ledning i drift.

Denne oppfinnelsen søker å avskaffe disse ulempene.

Hensikten med oppfinnelsen er å fremskaffe et testapparat for å virkeliggjøre en fremgangsmåte og et apparat for å gjenskape, på sjøbunns trykk, de vilkår som er nødvendig for å gjennomføre en sveiseoperasjon på en rørledning i drift med en olje-eller gasstrøm.

Hensikten med oppfinnelsen oppnås, ved at:

en første lengde av rørledning som har de samme egenskaper som rørledningen i drift, plasseres i et hyperbarisk kammer;

en andre lengde av rørledning som har den samme lengde som angitte første lengde og som har en utvendig diameter som er mindre enn den innvendige diameter av angitte første lengde, plasseres på innsiden av angitte første lengde av rørledning slik at første og andre lengde av rørledning er koaksial og avgrenser et ringformet område derimellom;

anordninger plasseres i de nevnte ringformede områder for å skape en turbulent væskestrøm;

de to endene av angitte ringformede område lukkes;

en væske føres inn under trykk via et innløp plassert på en ende av angitte ringformede område og en strøm av angitt væske i turbulent tilstand etableres i det angitte ringformede område;

den strømmende væsken returneres via et utløp plassert ved andre enden av angitte ringformede område og angitte væske resirkuleres; og

vilkår, slik som avstanden mellom veggene av de to lengder av rørledning, de nevnte anordninger for å skape en turbulent strøm av væske, temperaturen, trykket og strømningshastig-heten, velges slik at det oppnås en varmeoverføring gjennom veggen i angitte første lengde av rørledningen tilsvarende varmeoverføringen som oppnås med væskestrømmen av angitte væske i angitte undervanns rørledning under drift.

I fremgangsmåten er følgende formel benyttet: P = H (temperatur av kanal - temperatur av væske) hvor P er varmeeffekten og E er en overføringskoeffisient, med formelen benyttet som følger: P = H' (temperatur av testlengde-temperatur av væskestrøm i apparatet) idet egenskapene og temperaturen til væskestrømmen i apparatet muliggjør en utledning av den gjennomsnittlige hastigheten av væske, og idet hastigheten utledet på denne måten og strømningsmengden til væsken benyttes til å utlede et strømningsareal, dvs. det ringformede området mellom de to lengder av rørledningen som apparatet består av, og stigningen av den skruelinjeformede veggen som utgjør anordningen for å skape en turbulent strøm av væske.

Hensikten er også oppnådd med et apparat i henhold til oppfinnelsen, hvilket består av i kombinasjon: et hyperbarisk kammer som mottar et testapparat bestående av: en første lengde av rørledning som har de samme egenskaper som rørledningen i drift;

en andre lengde av rørledning som har den samme lengde som angitte første lengde av rørledning, hvor andre lengde av rørledning har en utvendig diameter som er mindre enn innvendig diameter av angitte første lengde, angitte første og andre lengde av rørledning er koaksial og avgrenser et ringformet område derimellom;

en anordning for å skape en turbulent strøm av væske plassert i angitte ringformede område, hvilke områder har lukkevegger i begge ender;

et innløp for en væske under trykk plassert ved en ende av angitte ringformede område og et utløp plassert ved andre enden; og

anordninger for å medføre at angitte væske strømmer i angitte ringformede område, og for å regulere og bevåke dets væskemengde, dets temperatur og dets trykk på en slik måte at man oppnår varmeoverføring gjennom veggen i angitte første lengde av rørledningen tilsvarende varmeoverføringen oppnådd i strømmen av væske i en undervanns-rørledning i drift.

I en utførelse er anordningen for å frembringe en turbulent strøm for væske under trykk skapt ved hjelp av en skruelinjeformet vegg under konstant stigning over lengden av det ringformede område, hvilken vegg på tett måte lukker både den innvendige flate av angitte første lengde av rørledningen og den utvendige flate av angitte andre lengde. Angitte skruelinjeformede vegg utgjøres av et flatt metall, spiral-viklet rundt angitte andre lengde av rørledningen og festet til denne, med angitt flattmetall sammen med angitt innvendig overflate av angitt første lengde begrensende et område som er fyllt av en pakning.

Angitte pakning består av en vulst som er i kontakt med innvendig overflate av angitte første lengde av rørledningen og av to lepper plassert på hver sin side av flattmetallet, med pakning festet til flattmetallet ved hjelp av lim, og produ-sert av høytemperatursilikon.

Innløpsåpningen for væske under trykk er festet til veggen av angitte andre lengde av rørledning, og utløpsåpningen for angitte væske er plassert på veggen av angitte første lengde.

I henhold til oppfinnelsen, inkluderer angitte apparat også: en tank inneholdende angitte væske; en krets hvor væsken passerer i fra angitte tank, hvor kretsen inkluderer en pumpe for å sirkulere og fortrykke væsken fra tanken, et strøm-ningsmeter, et termometer og en trykkmåler, angitte krets termineres i en tett gjennomføring gjennom veggen av det hyperbariske kammeret, og en rørforlengelse fra angitte gjennomføring til innløp av angitte andre lengde av rørled-ning; og en tilbakeføringskrets som returnerer væsken tilbake til tanken bestående av et rør fra utløp plassert på angitte første lengde av rørledningen til et gjennomløp gjennom veggen av hyperbariske kammer, hvor angitte krets inkluderer etter angitte gjennomløp, et termometer og en ventil for å regulere og stoppe strømmen av væske som returnerer til tanken. Angitte skruelinjeformede vegg er rettvinklet til angitte lengde av rørledningen.

Resultatet av oppfinnelsen er realiseringen av vilkår og anordninger for å gjennomføre en sveiseoperasjon under optimale forhold på en undervanns rørledning som er i drift med en væskestrøm.

Fordelene ved oppfinnelsen ligger i operasjonsvilkårene for testapparatet i et hyperbarisk kammer, idet man kan teste på sjøbunnstrykk relevant for undervannsrørledningen i drift, hvor sveiseoperasjoner skal gjennomføres, og for det andre ved at kostnadene av installasjonen er betydelig lavere enn for nåværende benyttede testapparater, og også i enkelheten av hvordan fremgangsmåten kan implementeres, hvor man benytter utstyr som er meget enkelt.

Andre fordeler og egenskaper av oppfinnelsen fremkommer ved å lese følgende beskrivelse av testapparatets utforming med referanse til vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 er et skjematisk snitt gjennom et hyperbarisk kammer hvori et testapparat i henhold til oppfinnelsen er anbragt, idet figuren viser innretningene for å regulere apparatet, vist i skjematisk form utenfor det hyperbariske

kammeret,

fig. 2 er et langsgående snitt av et testapparat

identisk til det i figur 1,

fig. 3 er et snitt av linje III-III av figur 2, og fig. 4 er et oppstykket snitt i større skala som viser realiseringen av den sylindriske veggen som forlenges innenfor det ringformede område mellom de to lengdene av den koaksiale rørledningen.

For å gjenskape de vilkår på en undervannsrørledning i drift som er avgjørende for en sveiseoperasjon, d.v.s. dets innvendige trykk og dets væskestrøm av gass eller olje, blir en strøm av væske, f.eks. vann, tilveiebragt mellom en første lengde av rørledning under test og en andre lengde av rør-ledning som er koaksial med angitte første lengde, idet den andre lengden har en skruelinjeformet vegg sveiset til denne. Området mellom de to lengdene av rørledning, stigningen av den skruelinjeformede veggen, temperaturen, trykket og væskestrømmen er alle valgt slik at man skaper en turbulent strøm for å sikre at varmeoverføringen gjennom veggen av angitte første lengde av rørledning er slik at den er identisk til varmeoverføringen oppnådd på grunn av strømmen av gass eller olje i undervannsledningen i drift.

Angitte første lengde av rørledningen som danner den ytre flate av testapparatet, består av en lengde som har egenskaper som er like eller identiske med undervannsrørledningen (innvendig diameter, veggtykkelse og stålkvalitet).

Lengden av apparatet er naturlig nok bestemt av den maksimale størrelsen som kan tillates i det hyperbariske kammeret, hvor testene gjennomføres. Den utvendige diameter av den andre lengde av rørledningen som er anbragt koaksialt i den nevnte første lengde, og stigningen av den skruelinjeformede veggen som vikles over lengden av apparatet rundt andre lengde av rørledningen, er definert som følger: egenskapene i drift, av kanalen som fører væsken, gjør det mulig å beregne varmeeffekten som er nødvendig for å oppnå den veggtemperaturen som trengs for å gjennomføre sveise-operasj onen.

Følgende formel er benyttet:

P = H (temperatur av kanalen - temperatur av væsken) hvori P er varmeeffekten og H er en overføringskoeffisient.

Ved hjelp av et eksempel, er følgende overføringskoeffisient blitt benyttet under testene:

hvor

\ = termisk konduktivitet

D = (4S/p) hydraulisk diameter

p = tetthet

V = hastighet

p = dynamisk viskositet

Cp= spesifikk varme

Ved å "benytte den samme varmeef fekten på testapparatet som på rørledningen under drift, er hensikten å oppnå de samme temperaturene i sveisesonen.

For å gjøre dette, er varmeoverføringen gjennom veggen av rørledningen i drift antatt å være identisk til varmeoverføringen gjennom veggen i angitte første lengde, som danner et ytre skall i testapparatet: P = H' (temperatur av testlengde - temperatur av vann).

Egenskapene av vann og dets temperatur kan benyttes for å utlede den gjennomsnitlige hastigheten av vannet.

Gitt denne hastighet, bestemmes et strømningsareal (d.v.s. det ringformede område mellom de lengdene av rørledningen som testapparatet består av og strømningen av den skruelinjeformede veggen) for å oppnå en turbulent strøm av vann ved en mengde av omkring 8 m^/s. Det er bevist at dette strøm-ningsarealet gir en jevn strøm.

Naturligvis er tykkelsene av de to endeplatene og av den indre andre lengde av rørledning definert slik at de kan motstå det innvendige trykket i apparatet, hvilket trykk kan være nødvendig for å unngå at vannet koker.

En utførelse av apparatet i henhold til oppfinnelsen for å gjennomføre angitte fremgangsmåte er vist skjematisk i figur 1 på tegningene.

Testapparat 1, som er beskrevet under, er plassert i et hyperbarisk kammer 2, hvori trykket er identisk med sjø-bunnstrykk tilført rørledningen i drift.

For å gjennomføre testinger blir vannet tvunget til å sirkulere ved hjelp av følgende krets: vann pumpes fra et kar eller en tank 3 ved hjelp av en pumpe 4 plassert i et rør 5, hvor følgende også er plassert: en strømningsmåler 6, et termometer 7 og en trykkmåler 8. Røret 5 ender i en gjennom-føring 9 inn i det hyperbariske kammeret 2. Vannet går fra angitte gjennomstrømning 9 til et innløp av apparatet ved hjelp av et. rør 10 som for eksempel kan være fleksibelt.

Etter at vannet har strømmet turbulent i apparatet 1, blir det resirkulert i kretsen. Et annet fleksibelt rør 11 er plassert på utløpet i apparatet og går til et annet utløp 12 på kammeret 2. Et rør 13 transporterer vannet tilbake til tanken 3 og dette rør inkluderer et termometer 14 og en ventil 15 for å regulere og stoppe vanntilførselen.

Figur 2 til 4 viser, i større detalj, konstruksjonen av et testapparat 1 for å gjennomføre fremgangsmåten av oppfinnelsen .

Som vist i figur 2 og 3, består angitte testapparat av en første lengde av rørledningen 16 som har de samme egenskaper som undervannsrørledningen i drift. En andre lengde av rørledningen 15 er plassert innvendig i angitte første lengde og koaksialt med denne. Som man kan se fra tegningene, har angitte andre lengde en utvendig diameter som er klart mindre enn den innvendige diameter av den første lengde 16, slik at det oppnås et ringformet område 18 mellom de to lengdene 16 og 17.

En vegg 19 vikles skruelinjeformet i det ringformede område og over hele lengden av apparatet, med området mellom de to lengdene 16 og 17, og stigningen av skruelinjen 19 definert som forklart ovenfor.

Veggen 19 (figur 4) består av et flattmetall 19a som går i rett vinkel fra den sentrale rørledning 17 og i rett vinkel til den ytre flaten 16. For å lette konstruksjonen av apparatet, er ikke f lattmetallet 19a så høyt som området 18 mellom de to lengdene 16 og 17. Den skruelinjeformede veggen 19 er tett ved hjelp av en pakning 19b som består av en vulst 19b^, lagret mot innvendig flate 16a av veggen av angitte første lengde av rørledningen 16 og plassert på hver side av flattmetallet 19a. Pakningen 19b inkluderer derfor to lepper 19bg og 19b3 som forlenges parallelt ved hverandre over den samme lengden, og pakningen er festet til flattmetallet ved hjelp av lim. Pakningen er fordelaktig valgt fra en gruppe av pakninger laget av høytemperatur silikon.

Det ringformede området 18 er lukket ved hver ende av riggen ved hjelp av vegger 20 og 21 som er sveiset til rørledningene 16 og 17. Disse vegger rager noe utenfor ledningene, og er firkantede i omriss. Deres senterpartier er åpne, og åpningen strekkes til den innvendige periferi av den innvendige lengde av rørledning 17 for å muliggjøre adkomst inn til denne.

Apparatet inkluderer også et vanninnløp 22 plassert på andre lengde av rørledningen 17 og et utløp 23, plassert på den første lengden av rørledning 16. Disse innløp og utløp er utformet i nippel for å muliggjøre tilkobling av rørene 10 og 11 i den hydrauliske kretsen.

Ulik apparatet illustrert i figur 1, omfatter apparatet i figur 2 og 3 en forgreningsstuss 24 som består av et skjørt sveiset på den midtre delen av lengden 16 i løpet av sveisetestene i apparatet.

Claims (10)

1. En fremgangsmåte for å gjenskape de nødvendige vilkår for å gjennomføre en sveiseoperasjon på en undervannsrørledning i drift med en væskestrøm, karakterisert ved følgende operasjoner: en første lengde av rørledningen (16) som har de samme egenskaper som rørledningen i drift, plasseres i hyperbarisk kammer (2); en andre lengde av rørledningen (17) som har den samme lengde som den angitte første lengde og som har en utvendig diameter som er mindre enn den innvendige diameter av angitte første lengde, plasseres innvendig i angitte første lengde av rør-ledningen (16), slik at den første og den andre lengden av rørledningene (16, 17) er koaksiale og avgrenser et ringformet område (18) derimellom; anordninger (19) plasseres i angitte ringformede område (18) for å skape en turbulent strøm av væske; de to ender av angitte ringformede område (18) lukkes; en væske tilføres under trykk via et innløp (22) plassert på en ende av angitte ringformede område (18) og en strøm av angitte væske i turbulent tilstand etableres i angitte ringformede område; væskestrømmen returneres via et utløp (23) plassert på den andre enden av angitte ringformede område (18) og angitte væske resirkuleres; og vilkår, slik som avstanden mellom veggene av de to lengdene av rørledningene (16, 17), angitte anordninger (19) for å skape en turbulent strøm av væske, temperaturene (17, 14), trykket (8) og væskestrømmen (6), velges slik at man oppnår varmeoverføring gjennom veggen av angitte første lengde av rørledningen (16) tilsvarende varmeoverføringen oppnådd av væskestrømmen av angitte væske i angitte undervannsrørledning i drift.

2. En fremgangsmåte i henhold til krav 1, hvor følgende formel er benyttet: P = H (temperatur av kanal - temperatur av væske), hvor P er varmeef fekten og H er en overføringsko-effisient, med formelen benyttet som følger: P = H' (temperatur av testlengde - temperatur av væsken strømmende i apparatet) idet egenskaper og temperaturer av væskestrømmen i apparatet muliggjør den gjennomsnitlige hastigheten av angitte væske å bli utledet, karakterisert ved at innretninger for å danne en turbulent strøm dannes av en skruelinjeformet vegg (19), og at hastigheten utledet på denne måten og væskestrømmen av angitte væske benyttes til å definere et strømningsareal, dvs. det ringformede området (18) mellom de to lengdene av rørledningene (16, 17) som apparatet (1) består av, og stigningen av den skruelinjeformede veggen (19), slik at en turbulent strøm av væske oppnås.

3. Apparat for å gjenskape de vilkår som er nødvendige for å gjennomføre en sveiseoperasjon på en undervannsrørledning i drift hvor man har en væskestrøm, karakterisert ved at det består av i kombinasjon: et hyperbarisk kammer (2) som mottar et testapparat (1) bestående av en første lengde av en rørledning (16) som har de samme egenskaper som rørledningen i drift; en andre lengde av en rørledning (17) som har den samme lengde som den angitte første lengde av rørledningen (16), idet denne andre lengde av rørledning (17) har en utvendig diameter som er mindre enn den innvendige diameter av angitte første lengde, og angitte første og andre lengder av rørled-ningene (16, 17) er koaksiale og avgrenser et ringformet område (18) derimellom; anordninger (19) for å skape en turbulent strøm av væske inne i det angitte ringformede område (18), hvilket område består av lukkevegger (20, 21) i begge ender; et innløp (22) for en væske under trykk i en ende av angitte ringformede område (18) og et utløp (23) på den andre enden; og anordninger (19) for å bevirke at angitte væske strømmer i angitte ringformede område (18), og for å tilpasse og bevåke væskestrømmen (6, 15), dets temperatur (7, 14), og dets trykk (8) på en slik måte at man oppnår varmeoverf ør ing gjennom veggen av angitte første lengde av rørledningen tilsvarende varmeoverføringen som oppnås i strømmen av væske i under-vannsrørledningen i drift.

4. Apparat i henhold til krav 3, karakterisert ved at anordninger for å skape en turbulent strøm av væske under trykk består av en skruelinjeformet vegg (19) som forlenges ved en konstant stigning over lengden av det ringformede område (18), hvis vegg lukker på tett måte både mot den innvendige overflate (16a) av angitte første lengde av rørledningen (16) og den utvendige overflate av angitte andre lengde (17).

5. Apparat i henhold til krav 4, karakterisert ved at angitte skruelinjeformede vegg (19) består av et flattmetall (19a), viklet skruelinjeformet rundt angitte andre lengde av rørledning (17) og festet til denne, med angitte flattmetall sammen med angitte innvendige overflate (16a) av angitte første lengde (16) avgrensende et område fyllt av en tett pakning (19b).

6. Apparat i henhold til krav 5, karakterisert ved at angitte pakning (19b) består av en vulst (19b) som er i kontakt med den innvendige overflaten (16a) av angitte første lengde av rørledningen (16) og av to lepper (19b2, 19b3), plassert på hver side av angitte flattmetall (19a), idet angitte pakning (19b) er plassert på angitte flattmetall (19a) ved hjelp/bruk av lim.

7. Apparat i henhold til krav 5 eller 6, karakterisert ved at angitte pakning (19b) er laget av høytemperatur silikon.

8. Apparat i henhold til krav 3, karakterisert ved at innløp (22) for væske under trykk er plassert på veggen av angitte andre lengde av rørledning (17) og at utløpet (23) av angitte væsken plassert på veggen av angitte første lengde (16).

9. Apparat i henhold til hvilket som helst av kravene 3 til 8, karakterisert ved at det inkluderer en tank som innholder angitte væske (3); en krets med væske som går fra angitte tank, hvilken krets inkluderer en pumpe (4) for å sirkulere og fortrykke væsken fra tanken, et strømningsmeter (6), et termometer (7) og en trykkmåler (8), og termineres i en tett gjennomføring (9) som går igjennom veggen i det hyperbariske kammeret (2), idet et rør (10) går fra angitte gjennomløp (9) til innløpet (22) av angitte andre lengde av rørledning (17); og en krets som returnerer væsken tilbake til tanken (3) og bestående av et rør (1) som går fra utløpet (23) plassert på angitte første lengde av rørledningen (16) til et gjennomløp (12) som går igjennom veggen i det hyperbariske kammeret (2), idet denne krets etter gjennom-løpet (12) inkluderer et termometer (14) og en ventil (15) for å regulere og stoppe strømmen av væske som returnerer til tanken.

10. Apparat i henhold til krav 4 eller 5, karakterisert ved at angitte spiralformede vegg (19) er i rett vinkel til de angitte lengder av rørledningene (16, 17).