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DE2706649A1 - Rohrverbindung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Rohrverbindung und verfahren zu deren herstellung

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Publication number
DE2706649A1
DE2706649A1 DE19772706649 DE2706649A DE2706649A1 DE 2706649 A1 DE2706649 A1 DE 2706649A1 DE 19772706649 DE19772706649 DE 19772706649 DE 2706649 A DE2706649 A DE 2706649A DE 2706649 A1 DE2706649 A1 DE 2706649A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pipe
sleeve
clearance
pipe end
connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19772706649
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Walter Bunyan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pilgrim Engineering Developments Ltd
Original Assignee
Pilgrim Engineering Developments Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pilgrim Engineering Developments Ltd filed Critical Pilgrim Engineering Developments Ltd
Publication of DE2706649A1 publication Critical patent/DE2706649A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16L13/10—Adhesive or cemented joints
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Description

neue Anreise: Eir!tcn:fr. 39
Lew Τβ.ώίυη - N<- 9OU96
PATENTANWÄLTE 89 A»g*«t, 22. H«. '16-2
dr. ing. E. LIEBAU
DIPL..NG.G.LIEBAU '
Ihr Zeichen
Pilgrim Engineering Developments Limited Beaufort House, St. Botolph Street, London EC3A 7DX / England
Rohrverbindung und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung und ein Verfahren zum Verbinden von Rohren und ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf Rohrverbindungen für öl- oder Gaspipelines gerichtet.
Ein Merkmal eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Rohrende und einer Kupplungsmuffe, die mit Spiel um das Rohrende herum sitzt, besteht darin, daß die Kupplungsmuffe um das Rohrende herum angeordnet wird, die Enden des Spielraums zwischen der Kupplungsmuffe und dem Rohrende geschlossen werden, eine härtbare Masse in den Raum zwischen der Kupplung und dem Rohrende eingespritzt wird, um diesen Raum zu füllen, und der Druck in der härtbaren
809834/0024 v<
TcUfofl (0*21) 374019) Talagr.-Adr.: ELPATENT — Augsburg Postsdwdkonto MOndwn 86SlOKW Deutwfc· Bank AG Augsburg Kto.-Nr. 08/34 BanktoitzaM 720 700 01
Masse auf einem Wert, der wesentlich höher als der atmosphärische Druck ist, bis zur Erhärtung aufrechterhalten wird. Der Druck soll vorzugsweise etwa dem Arbeitsdruck des Rohres entsprechen.
Die härtbare Masse kann Portlandzement sein, ist jedoch bevorzugt eine Epoxyharzmasse, wie sie unter dem Warenzeichen "Araldite" in den Handel gebracht wird. Die Epoxyharzmasse kann einen Füllstoff, beispielsweise Karbor undpulver, enthalten, welcher den Reibungskoeffizienten und die Druckfestigkeit der Masse im erhärteten astand erhöht. Eine solche Masse befindet sich unter dem Warenzeichen "Araldite SW 404" im Handel.
Im Falle einer Epoxyharzmasse läßt sich die Erhärtungszeit für die Verbindung wesentlich dadurch herabsetzen, daß ein Widerstandsheizdraht im Spielraum vorgesehen wird und ein Strom durch den Draht geleitet wird, wenn die Harzmasse in den Raum eingespritzt worden ist. Der durch den Draht fliessende Strom ist so zu regeln, daß die Masse auf eine Temperatur gebracht wird, welche die Erhärtung beschleunigt, jedoch nicht so hoch ist, daß sie das Zerbröckeln der Masse verursacht.
Die Muffe kann ein Gewinde in ihrer Bohrung zur Vergrösserung des Flächeninhalts, der sich mit der Harzschicht in Kontakt befindet, haben, und dadurch den Griff zwischen der Schicht und der Muffe zu verbessern. Der Widerstandsheizdraht wird zweckmässig am Fuß des Schraubengewindes, beispielsweise durch Verkleben, gehalten, bevor die Muffe um das Rohrende herum aufgebracht wird.
Zur Verbesserung des Griffes zwischen dem Rohrende und 809834/0024
der Harzschicht kann das Ende des Rohres aufgerauht werden, beispielsweise durch Formen einer spiraligen Nut unter Verwendung eines rotierenden Schweisserhammers.
Die Erfindung kann dazu verwendet werden, eine Verbindung zwischen zwei Rohrabschnitten herzustellen, indem die Muffe über die benachbarten Enden der Rohrabschnitte gebracht wird derart, daß jeder Rohrabschnitt von der halben Muffe überlappt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen einer Kupplungsmuffe und einem Rohrende hat die Kupplungsmuffe Spielpassung um das Rohrende herum, wobei Mittel zum Verschließen der Enden des Spielraumes zwischen dem Rohrende und der Muffe vorgesehen sind und eine Schicht aus einer härtbaren Masse, die unter einem höheren Druck als der atmosphärische Druck steht, den Spielraum füllt, so daß, wenn das Innere des Rohres unter atmosphärischem Druck steht, die Rohrenden nach innen vorgespannt sind.
Die Mittel zum Verschließen der Enden des Spielraums können zweckmässig hohle Gummiringe sein, die in Nuten in der Muffe an jedem Ende des Spielraums angeordnet sind. Die Gummiringe können dadurch aufgeblasen werden, daß ein hydraulisches Fluid eingespritzt wird, oder vorzugsweise dadurch, daß eine härtbare Masse eingespritzt wird, um den Raum zwischen der Muffe und dem Rohrende zu überbrücken. Die erfindungsgemäße Rohrverbindung kann auf Rohre beliebiger Größe bis zu den größten aufgebracht werden, wie sie in der Petroleum-Offshore- oder Gasindustrie verwendet werden. Die Verbindung kann ohne Schweissen hergestellt und in einem Zeitraum von 15 Sekunden fertiggestellt werden, wodurch sie sehr attraktiv für sehr rasche Unterwasser- oder Land-Rohrverlegearbeiten wird.
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Die Verbindung ist sehr kompakt, leicht in der Handhabung und billig in der Herstellung, kann jedoch eine Festigkeit haben, die gleich der doppelten Festigkeit des Rohres ist.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht im Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrverbindung;
Fig. 2 eine Einzelheit eines Anschlagringes in der Rohrverbindung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Einzelheit im gleichen Maßstab wie in Fig. 2 einer Einspritzöffnung der Rohrverbindung von Fig. 1;
Fig. 4 eine Einzelheit im gleichen Maßstab wie in Fig. 2 eines Anschlusses eines Widerstandsheizdrahtes für die Rohrverbindung nach Fig. 1;
Fig. 5 eine Einzelheit im gleichen Maßstab wie in Fig. 2 einer Luftablaßöffnung der Rohrverbindung nach Fig. 1 und
Fig. 6 eine Einzelheit im gleichen Maßstab wie in Fig. 2 eines Einlaßventils für einen Dichtungsring der Rohrverbindung nach Fig. 1.
Die in Fig. 1 dargestellten miteinander zu verbindenden zwei Rohrabschnitte 11 und 12 haben Enden, die frei von jedem überzug und jeder anderen Verkleidung sind und zum
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Verbinden dadurch vorbereitet werden, daß sie mit Drahtbürsten gebürstet werden und ihre Oberflächen werden durch mit hoher Drehzahl rotierende Schweisserhämmer aufgerauht und dann schließlich vor dem Verbinden entfettet.
Eine Kupplungsmuffe 13 ist mit einem geteilten Abstandsring 14 versehen, der bleibend in einer mittig vorgesehenen Umfangsnut 15 angeordnet ist, welche in der Bohrung der Kupplungsmuffe 13 herausgearbeitet ist. Zuerst wird die Kupplungsmuffe über das Ende des einen Rohres 11 aufgeschoben, bis das Ende des Rohres an dem Abstandsring 14 zur Anlage kommt. Sodann wird das Ende des anderen Rohres 12 in die Kupplungsmuffe 13 geschoben, bis das Ende des Rohres an dem geteilten Abstandsring 14 zur Anlage kommt.
An jedem Ende der Spielräume 16 zwischen den Rohrenden und der Muffe ist eine Ringnut 17 in der Fläche der Bohrung der Muffe vorgesehen. Kanäle 18 verbinden die Nuten durch die Wand der Muffe mit der Aussenseite an der Oberseite und an der Unterseite der Muffe. In jeder Nut 17 ist ein hohler Dichtungsring 19 aus Nitrilkautschuk angeordnet. In den Kanälen 18 an der Unterseite der Muffe sind Einspritzventile 20 (siehe Fig. 6) angeordnet, während Luftablaßventile 21 in den Kanälen an der Oberseite der Muffe angeordnet sind, welche Ventile 20 und 21 mit dem Inneren ihrer Dichtungsringe in Verbindung stehen.
Jeder Spielraum 16 kann mit der Aussenseite durch einen Einlaßkanal 22 an der Unterseite der Muffe in Verbindung stehen und durch einen Auslaßkanal 23 an der Oberseite der Muffe. Jeder Einlafikanal 22 enthält ein Einspritzventil 24, das dem Ventil 20 (siehe Fig. 3) ähnlich ist und jeder Auslaßkanal enthält ein Luftablaßventil 25, das dem Ventil 21 (siehe Fig. 5) ähnlich ist.
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Die Innenseite der Muffe ist zur Vergrösserung ihres Flächeninhalts mit einem Gewinde 26 genutet. In dem Gewinde 26 verläuft ein Widerstandsheizdraht 27, der am Fuß des Gewindes, beispielsweise durch einen Klebstoff, befestigt ist. Die Enden des Widerstandsheizdrahtes sind durch Bohrungen 28 in der Wand der Muffe hindurch zu Anschlüssen 29 an der Aussenseite der Muffe geführt.
Nachdem die Muffe auf den Rohrenden angeordnet worden ist, wie vorangehend beschrieben, werden die Einspritzventile 20 und 24 mit EinspritzSammelleitungen (nicht gezeigt) verbunden und die Anschlüsse 29 werden mit einer Stromquelle verbunden, wobei automatisch gesteuerte Ventile und Schalter (nicht gezeigt) vorgesehen werden.
Epoxyharzmasse wird mit automatischer Zumessung und gründlich mit einem Härtemittel gemischt durch die Einspritzventile 20 in die Dichtungsringe 19 eingespritzt, die an den Enden jeder Verbindung vorgesehen sind. Die Luft tritt automatisch durch die Luftablaßventile 21 aus, die fest schließen, sobald der Epoxyharzmasse Luft durch das Ventil folgt. Hierauf wird der Druck auf den Betriebsdruck des Rohres erhöht. Wenn dieser Druck einen bestimmten Wert von beispielsweise 15 % des Höchstwertes erreicht, beginnt die Harzeinspritzung automatisch durch die Einspritzventile 24, wobei die Luft durch Luftablaßventile 25 abgelassen wird. Der Druck wird erhöht, bis ein bestimmter Druck erreicht wird, der beispielsweise 75 % des Betriebsdruckes betragen kann. Sobald der durch die Einspritzventile 24 eingespritzte Druck einen bestimmten Wert erreicht, der anzeigt, daß die Luftablaßventile 25 geschlossen worden sind, wird ein elektrischer Heizstrom an die Anschlüsse 29 gelegt, die mit dem Heiz-
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draht 27 verbunden sind, welcher In der Gewindenut 26 enthalten 1st, die In die Bohrung der Kupplungsmuffe 13 eingeschnitten 1st. Während etwa 10 Sekunden wird eine geregelte Temperatur aufrechterhalten, durch welche das unter Druck Innerhalb der Verbindung eingeschlossene Epoxyharz rasch gehärtet wird. Auf diese Weise wird daher in einem Zeitraum von Sekunden vom Beginn bis zum Ende eine Verbindung von hoher Festigkeit erhalten.
Bei der beschriebenen Ausführungsform beträgt die effektive Länge der Verbindung etwa 0,7 χ D, wobei D der Rohrdurchmesser ist. Für ein Rohr mit einem Durchmesser von 50,8 cm (20 ") und einer Wandstärke von 12,7 mm (0,5 ") ist die Festigkeit der Verbindung gleich TT x 20 χ 0,7 χ 20 χ 3 »= 2637 tons Rohrfestigkeit = Tt χ 20 χ 0,5 χ 35 « 1099 tons .*. Sicherheitsfaktor = j^gg- «2,4.
Auf einem Rohrverlegungsschiff zur Unterwasserrohrverlegung oder auf einem Rohrverlegungsfahrzeug ist eine Rohrverlegeeinrichtung vorgesehen, welche mit den Einspritzstellen 20 und 24 in Verbindung steht, und die elektrischen Heizanschlüsse 29 sind mit der Verbindungsmuffe verbunden. Der Einspritz-Heiz- und Preßvorgang wird automatisch so gesteuert und bemessen, daß jede Verbindung mit einer dosierten Menge Epoxyharzgemisch gefüllt wird, bevor Wärme angewendet wird. Hierdurch wird gewährleistet, daß jede Verbindung einwandfrei fertiggestellt wird.
Die Verbindung kann in einfacher Weise dadurch aufgebrochen werden, daß die Wärmezufuhr geschieht, bis 200° erreicht werden, worauf die Epoxyharzmasse zerbröckelt.
Zusammenfassend ist zu erwähnen, daß die vorangehend 809834/0024
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beschriebene Verbindung die Vorteile hat, daß kein Schweissen erforderlich ist, der Aufbau sehr einfach ist, der Verbindungsvorgang vollautomatisch vor sich geht und die Festigkeit gewährleistet ist. Der Verbindungswirkungsgrad wird durch die Dosierung der Füllung der Verbindung sichergestellt, wobei die Qualität und die Festigkeit des Epoxyharzgemisches für jede Harz- und Härtemittelpartie, die an der Baustelle angeliefert wird, geprüft werden kann. Die Geschwindigkeit der Herstellung der Verbindung ist um etwa das 200-fache höher als die von herkömmlichen Verbindungen. Die Verbindung ist leicht und gedrängt in ihrer Bauform, billig in der Herstellung und die Verbindung kann in Sekunden hergestellt oder unterbrochen werden.
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, Λ3
Leerse ite

Claims (16)

Ansprüche ;
1. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Rohrende und einer Kupplungsmuffe, die mit Spiel um das Rohrende herum sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Spielraums zwischen der Kupplungsmuffe und dem Rohrende geschlossen werden, eine härtbare Masse in den Raum zwischen der Kupplungsmuffe und dem Rohrende eingespritzt wird, um diesen zu füllen, und der Druck in der härtbaren Hasse bis zum Erhärten derselben auf einem Wert gehalten wird, der wesentlich höher als der atmosphärische Druck ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, bei welchem die Masse erhärtet, von der Größenordnung des Betriebsdruckes des Rohres ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die härtbare Masse eine Epoxyharzmasse ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Epoxyharzmasse als Füllstoff Karborundpulver enthält.
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•a-
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstandsheizdraht in den Spielraum gebracht und ein Strom durch den Draht geleitet wird, nachdem die Masse in den Spielraum eingespritzt worden ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe in ihrer Bohrung mit einem Gewinde versehen wird und ein Widerstandsheizdraht am Fuß des Gewindes angeordnet wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Rohres vor dem Verbinden unter Verwendung eines rotierenden Schweisserhaamers aufgerauht wird.
8. Verfahren zum Verbinden von zwei Rohrabschnitten, bei welchem eine Muffe über die benachbarten Enden von Rohrabschnitten so aufgebracht wird, daß jeder Rohrabschnitt von der Muffe überlappt wird, und eine Verbindung zwischen der Muffe und jedem Rohrende nach dem in den Ansprüchen 1-7 gekennzeichneten Verfahren hergestellt wird.
9· Verbindung mit einer Kupplungsmuffe und einem Rohrende, welche Kupplungsmuffe mit Spiel um das Rohrende herum sitzt, gekennzeichnet durch Elemente (19) zum Verschließen der Enden des Spielraums zwischen dem Rohrende (11, 12) und der Muffe (13) und eine Schicht
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aus einer härtbaren Masse, die unter einem höheren Druck als die atmosphärische Füllung des Spielraums (16) steht, so daß, wenn das Innere des Rohres unter atmosphärischem Druck steht, die Rohrenden radial nach innen vorgespannt sind.
10. Verbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zum Verschließen der Enden des Spielraums hohle Dichtungsringe (19) sind, die in Nuten (17) in der Muffe an jedem Ende des Spielraums (16) sitzen, welche Dichtungsringe durch Einspritzen eines hydraulischen Fluids oder durch Einspritzen einer härtbaren Masse so aufgebläht sind, daß der Raum zwischen der Muffe (13) und dem Rohrende (11, 12) überbrückt ist.
11. Verbindung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die härtbare Masse eine Epoxyharzmasse ist.
12. Verbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Epoxyharzmasse Karborundpulver als Füllstoff enthält.
13. Verbindung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spielraum (16) zwischen der Muffe und dem Rohrende ein Widerstandsheizelement (27) angeordnet ist.
β 0 3 ö 3 Λ / 0 0 2
14. Verbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (13) in ihrer Bohrung mit einem Gewinde (26) versehen ist und das Widerstandsheizelement (27) am FuB des Gewindes (26) angeordnet ist.
15. Verbindung nach den Ansprüchen 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Rohres aufgerauht ist.
16. Verbindung zwischen zwei Rohrabschnitten, bei welcher jeder Rohrabschnitt mit einer gemeinsamen Kupplungsmuffe unter Verwendung einer Rohrverbindung nach den Ansprüchen 9 bis 15 verbunden worden ist.
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