DE69300589T2

DE69300589T2 - Vorrichtung zum hüllen von rohren mittels eines explosiven verfahren.

Info

Publication number: DE69300589T2
Application number: DE69300589T
Authority: DE
Inventors: Ingemar Persson
Original assignee: Exploweld AB
Current assignee: B Omentum Leasing Saltsjoebaden Se AB
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: WO1993017825A1; EP0630308A1; NO943321D0; ES2081212T3; SE9200751D0; SE500136C2; SE9200751L; NO300057B1; US5665933A; DE69300589D1; NO943321L; EP0630308B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verkleiden eines äußeren Rohres mit einem inneren Rohr, das z. B. aus einem gegen Korrosion widerstandsfähigen Material hergestellt ist, wobei das innere Rohr mit dem äußeren Rohr mittels eines Explosionsvorgangs verbunden wird.
Es ist bekannt, Rohre, beispielsweise Stahlrohre, für den Transport von Öl und Gas oder anderen chemischen Produkten mittels eines Explosionsvorgangs mit einem dünnen inneren Rohr zu verkleiden, das aus einem gegen Korrosion widerstandsfähigen Material hergestellt ist.
Bisher war es notwendig, solche Rohrverkleidungsvorgänge aufgrund der auftretenden Geräusche und Gase an getrennten Zündplätzen, meist im Freien, durchzuführen. Dies hat relativ hohe Transport- und Handhabungskosten zur Folge. Darüber hinaus sind die Verkleidungsvorgänge von Wetter- und Windbedingungen abhängig.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die es ermöglicht, Rohre durch Explosionsvorgänge in praktisch geräuschloser Weise und in einer Werkstattumgebung zu verkleiden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf eine Vorrichtung zum Verkleiden eines äußeren Rohres mit einem inneren Rohr mittels eines explosiven Verfahrens, wobei die Vorrichtung eine äußere rohrförmige Form aufweist, in die ein Werkstück eingesetzt werden kann, das das äußere und das innere Rohr aufweist, wobei wenigstens ein Ende der rohrförmigen Form mit einer Expansionskammer verbunden ist und wobei eine Abdichtungskappe aus leicht zerstörbarem Material zwischen der Expansionskamnner und dem Werkstück angeordnet ist, wobei die Abdichtungskappe oder -kappen dazu bestimmt ist/sind, ein flüssiges druckübertragendes Medium, vorzugsweise Wasser, in dem inneren Rohr zu halten, bevor eine explosive Substanz gezündet wird, die innerhalb des inneren Rohres angeordnet ist.
Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind:
Fig. 1 ist eine schematische axiale Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 veranschaulicht ein Ende der Vorrichtung in größerem Maßstab; und
Fig. 3 veranschaulicht ein Ende eines alternativen Ausführungsbeispiels der Vorrichtung.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine gemäß der Erfindung konstruierte Vorrichtung. Die Vorrichtung weist eine äußere rohrförmige Form auf, in der ein Werkstück 2, 3 eingesetzt ist, das ein äußeres Rohr 2 und ein inneres Rohr 3 aufweist. Das Werkstück weist auch eine oder mehrere explosive Ladungen 4 auf, die innerhalb des inneren Rohres 3 angeordnet sind. Wenigstens ein Ende der rohrförmigen Form ist mit einer Expansionskammer 7, 10 verbunden. Die Vorrichtung weist auch Abdichtungskappen 6 auf, die aus einem leicht zerstörbaren Material hergestellt sind und die dazu bestimmt sind, an beiden Enden des Werkstücks angebracht zu werden und die dazu dienen, ein flüssiges druckübertragendes Medium 5, vorzugsweise Wasser, in dem inneren Rohr zu halten.
Die Kappen 6 können aus Kunststoff, Holzfasermaterial oder Gips hergestellt werden.
Beim Zünden der explosiven Substanz 4, die innerhalb des inneren Rohres angeordnet ist, überträgt das druckübertragende Medium eine Stoßwelle, die das innere Rohr 3 veranlaßt, sich gegen die innere Oberfläche des äußeren Rohres aufzuweiten, wobei das innere Rohr anfänglich einen geringfügig kleineren äußeren Durchmesser hat als der innere Durchmesser des äußeren Rohres 2. Gleichzeitig brechen die Kappen 6. Das erzeugte Gas und das Druckübertragungsmedium strömen damit in die Expansionskammern 7, 10.
Durch die Zündung wird etwa ein Kubikmeter Gas unter normalem Druck pro Kilogramm explosiver Substanz erzeugt. Wenn die rohrförmige Form an ihren Enden geschlossen wäre, würde der durch die Zündung erzeugte Druck außerordentlich hoch sein, da das druckübertragende Medium nicht kompressibel ist. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung Expansionskammern und zerstörbare Kappen aufweist, ist der erzeugte Druck nicht besonders hoch, wenn die Gase in die Expansionskammern ausströmen. Natürlich hängt der Druck, der nach der Detonation vorherrscht, von dem Volumen der Expansionskammern im Verhältnis zu der verwendeten Menge von Explosivstoff ab. Demgemäß wird das Volumen der Expansionskammern in geeigneter Weise so gewählt, daß der Druck in den Expansionsgefäßen nach der Detonation verhältnismäßig niedrig sein wird.
Ein Ventil 23, 24 kann in der Wand jeder Kammer vorgesehen sein, um die Expansionskammern nach der Detonation zu entleeren.
Es ist auch vorstellbar, den Druck in den Expansionskammern vor der Detonation durch Absaugen von Luft durch die Ventile 23, 24 zu vermindern.
Da die Explosion in einer geschlossenen Kammer stattfindet, die aus der rohrförmigen Form und den Expansionskammern besteht, wird keine Gasdruckwelle außerhalb der geschlossenen Kammer erzeugt. Dies bedeutet, daß das erzeugte Geräuschniveau sehr niedrig im Vergleich zu dem Geräusch ist, das bei Verwendung bekannter Techniken erzeugt wird. Wie zuvor erwähnt, kann der Explosions-Verbindungs-Vorgang im Inneren einer Werkstattumgebung durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es daher, einen Explosions- Verbindungs-Vorgang billiger und günstiger durchzuführen als mit bekannten Techniken.
Ein Verfahren, wie es in der schwedischen Patentschrift Nr. ... (schwedische Patentanmeldung Nr.92 00 534-7) beschrieben ist, kann mit Vorteil bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Dieses Dokument beschreibt ein Verfahren zum Verkleiden eines äußeren Rohres mit einem inneren Rohr, wobei das innere Rohr z. B. aus einem gegen Korrosion widerstandsfähigen Material hergestellt ist. Gemäß diesem Dokument wird eine Anzahl von Schnüren einer explosiven Substanz an der inneren Oberfläche des inneren Rohres angeordnet, wobei diese Schnüre gegenseitig beabstandet sind und sich von einem Ende des Rohres zu dem anderen Ende des Rohres erstrecken. Das innere Rohr ist mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gefüllt, die als ein druckübertragendes Medium wirkt, worauf alle explosiven Ladungen gleichzeitig gezündet werden.
Dies hat eine örtliche metallurgische Vereinigung oder Verbindung zwischen dem inneren un dem äußeren Rohr im Bereich der explosiven Ladungen zur Folge. Die Detonation hat Stoßwellen zur Folge, die sich in der druckübertragenden Flüssigkeit ausbreiten. Die Stoßwellen überlagern einander und erzeugen hohe Drücke innerhalb des inneren Rohres 3, das sich dadurch nach außen in Anlage mit dem äußeren Rohr 2 aufweitet. Dies hat eine mechanische Verbindung zur Folge, die einer Druckverbindung zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr über diejenigen Bereiche entspricht, wo eine metallurgische Verbindung nicht erzielt wird.
Fig. 2 veranschaulicht in größerem Maßstab den linken Teil der in Fig. 1 veranschaulichten Vorrichtung. Die Bezugsziffer 4 identifiziert eine Schnur eine explosiven Substanz, die längs der Wand des inneren Rohres liegt. Die Bezugszahl 11 identifiziert einen Ring von explosiver Substanz, der sich längs der Wand des inneren Rohres erstreckt. Die Bezugszahl 12 identifiziert einen Zünder, der gegen den Ring des explosiven Materials anliegt und an der Kappe 6 befestigt ist.
Statt der Verwendung von Schnüren von Explosivstoffen, die sich längs der Wand des inneren Rohres erstrecken, kann stattdessen eine explosive Ladung axial und zentral in dem inneren Rohr angeordnet werden. In diesem Fall wird jedoch keine metallurgische Verbindung erzielt, wenn nicht die Ladung sehr kräftig ist.
Ferner kann bei der Verwendung von Strängen von Explosivstoffen, die längs der Wand des inneren Rohres angeordnet sind, eine weitere axial und zentral angeordnete explosive Ladung verwendet werden, um die Expansion des inneren Rohres zu verstärken.
Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, befindet sich anfänglich ein Spalt 9 zwischen dem inneren Rohr 3 und dem äußeren Rohr 2. Das äußere Rohr 2 ist in bezug auf die rohrförmige Form 1 mittels einer konischen Hülse 17 zentriert, die mit einer konischen Abschrägung 18 in der inneren Wand der rohrförmigen Form 1 zusammenwirkt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die rohrförmige Form 1 einen inneren Durchmesser, der den äußeren Durchmesser 2 des äußeren Rohres übersteigt. Der Raum 13 zwischen der rohrförmigen Form und dem äußeren Rohr ist gegenüber der Umgebung abgedichtet. Die rohrförmige Form 1 weist einen Durchlaß 14 auf, durch den eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, in den Raum 13 eingeführt werden kann. Durch Füllen des Raums 13 mit Wasser oder einer anderen nicht kompressiblen Flüssigkeit kann das Werkstück leicht in die rohrförmige Form 1 eingesetzt und daraus nach der Zündung entfernt werden.
Fig. 2 veranschaulicht auch Durchlässe 15, 16 zum Einfahren eines druckübertragenden Mediums in das innere Rohr 3.
Vorzugsweise ist jedes Ende der rohrförmigen Form 1 mit einer individuellen Expansionskammer verbunden, obwohl die rohrförmige Form mit einer Expansionskammer nur an einem ihrer Enden verbunden sein kann. In diesem letzteren Fall ist jedoch auch das Werkstück vorzugsweise mit einer Abdichtungskappe an jedem Ende des äußeren Rohres versehen. Jedoch kann dasjenige Ende des äußeren Rohres, das gegen das geschlossene Ende der rohrförmigen Form anliegt, gegenüber diesem Ende abgedichtet sein.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Flanschverbindung zwischen der rohrförmigen Form und den entsprechenden Expansionskammern. Die Flansche können miteinander mit Bolzen oder mittels U-förmiger Klemmen befestigt sein, die radial nach innen über die Flansche 19, 20; 21, 22 vorragen. Die Flansche sind gegeneinander mittels einer Dichtung 16 abgedichtet.
Der rohrförmigen Form kann eine beträchtliche Länge gegeben werden, beispielsweise eine Länge von 10 bis 15 Meter.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Expansionskammern in bezug auf die rohrförmige Form bewegbar, um so einen leichten Zugang zu dem Inneren der rohrförmigen Form und zu dem Inneren der Expansionskammern zu schaffen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Expansionskammern 7, 10 auf Rädern 25, 26 gelagert werden, die auf einer Schiene 27 oder einer anderen stützenden Oberfläche laufen. Die rohrförmige Form ist andererseits vorzugsweise an der stützenden Oberfläche mit Hilfe von Klammern oder Stützen 28, 29 befestigt. Vorzugsweise sind die Expansionskammern auch schwenkbar gelagert, zusätzlich dazu, daß sie axial in bezug auf die rohrförmige Form bewegbar sind, so daß das Einsetzen und das Entfernen der Werkstücke erleichtert und auch das Reinigen der rohrförmigen Form und der Expansionskammern erleichtert ist.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist/sind die Expansionskammer oder -kammern fest an der rohrförmigen Form befestigt und mit einer Klappe 30 zum Einsetzen und Entfernen des Werkstücks an ihrer Endwand versehen. Fig. 3 veranschaulicht die rechte Expansionskammer 10 dieses Ausführungsbeispiels. Wie durch den Pfeil 31 angedeutet ist, ist die Klappe gelenkig gelagert. Obwohl nicht dargestellt, ist die Klappe natürlich mit Verriegelungsmitteln versehen, die die Klappe während des Vorgangs der Zündung geschlossen halten.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung die mit der bekannten Technik verbundenen Probleme löst, die in der Einleitung erwähnt sind.
Im Vorstehenden wurde angenommen, daß die betreffenden Rohre gerade Rohre sind. Jedoch kann die rohrförmige Form 1 gekrümmt sein, so daß es möglich ist, gekrümmte Rohre herzustellen, die den gleichen oder im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius haben wie die rohrförmige Form.
Da der vorgenannte Raum 13 Flüssigkeit enthält, kann die rohrförmige Form 1 einen sehr viel größeren Durchmesser haben als das äußere Rohr 2. Dies macht es möglich, daß die Gestalt der rohrförmigen Form 1 von der Gestalt des äußeren Rohrs 2 abweicht. Die Querschnittsgestalt der rohrförmigen Form 1 kann auch von einem kreisförmigen Querschnitt abweichen. Zum Beispiel kann die rohrförmige Form eine quadratische oder rechteckige Querschnittsgestalt haben.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es klar, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auf vielerlei Weise in bezug auf ihre strukturelle Gestalt abgewandelt werden kann.
Die vorliegende Erfindung soll daher nicht als auf die vorstehend beschriebenen und veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschränkt angesehen werden, da Abwandlungen innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche vorgenommen werden können.

Claims

1. Vorrichtung zum inneren Verkleiden eines äußeren Rohres mit einem inneren Rohr mittels eines explosiven Verfahrens, wobei die Vorrichtung eine äußere rohrförmige Form (1) aufweist, in die ein Werkstück eingesetzt werden kann, das das äußere Rohr (2) und das innere Rohr (3) aufweist, wobei wenigstens ein Ende der rohrförmigen Form (1) mit einer Expansionskammer (7, 10) verbunden ist und wobei eine Abdichtungskappe (6) aus leicht zerstörbarem Material zwischen entsprechenden Expansionskammem (7, 10) und dem Werkstück angeordnet ist, wobei die Abdichtungskappe oder -kappen (6) dazu bestimmt ist/sind, ein flüssiges druckübertragendes Medium (5), vorzugsweise Wasser, in dem inneren Rohr (3) zu halten, bevor eine explosive Substanz (4) gezündet wird, die innerhalb des inneren Rohres (3) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Form (1) an ihren beiden Enden mit einer Expansionskammer (7, 10) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammer oder die Expansionskammern (7, 10) abnehmbar an der rohrförmigen Form (1) befestigt und relativ zu dieser verlagerbar ist/sind, um einen leichten Zugang zum Inneren der rohrförmigen Form (1) und zum Inneren der Expansionskammern (7, 10) zu schaffen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammer oder -kammern (7, 10) fest an der rohrförmigen Form (1) angebracht und mit einer Klappe (30) an ihren Endwänden zum Einsetzen und Entnehmen des Werkstücks versehen ist/sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Form (1) einen inneren Durchmesser hat, der größer ist als der äußere Durchmesser des äußeren Rohres (2), daß der Raum (13) zwischen der rohrförmigen Form (1) und dem äußeren Rohr (2) gegen die Umgebung abgedichtet ist, und daß die Vorrichtung einen Durchlaß (14) durch die rohrförmige Form (1) hindurch aufweist, durch den Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, in den Raum (13) eingeführt werden kann.