199959. lajstromszámú szabadalom • Hajlékony, belső nyomás alatt hosszában stabil csővezeték
1 HU 199959 B 2 A találmány tárgya hajlékony belső nyomás alatt hosszában stabil csővezeték. A találmány különösen nagynyomású folyadékok továbbítására szolgáló hajlékony csővezetékre vonatkozik, amelyeket különösen a tenger alatti kutakból kitermelt szénhidrogén-termékek szállítására lehet használni. A bejelentő cég nagy hosszúságú hajlékony csővezetékeket állít elő és forgalmaz, melyeknek mechanikai tulajdonságai jók, nevezetesen a húzófeszüllséggel szemben mutatott ellenállásuk, az összenyomással szemben mutatott ellenállásuk, valamint a rajtuk keresztül továbbított folyadék belső nyomásával szemben mutatott ellenállásuk jó. A bejelentő cég tehát olyan csővezetékeket állít elő, melyek lényegében egy belső, hermetikusan záró köpenyből állnak, továbbá egy a húzóerőkkel szemben ellenálló páncélzatból állnak, mely szokásos módon két egymást keresztező rétegből áll, amelyekben a huzalok a csővezeték körül csavarvonalban vannak elhelyezve azonos szögben, de a két páncélhuzal-réteg huzaljai a csővezeték tengelyéhez képest ellentétes irányban vannak szögben feltekerve, továbbá egy a nyomásnak ellenálló páncélzatból áll, mely egy vagy több, egymásba kapcsolódó abroncsokból vagy profillal ellátott huzalból áll, melyek a csővezeték tengelyéhez képest közel 90°-os szögben vannak csavarmenetben feltekercselve, és egy külső köpenyből áll. A találmány tárgya úgynevezett "sima furatú" típusú csővezeték. Az úgynevezett "durva furatú" csővezetékek ezenkívül tartalmaznak a belső hermetikusan záró köpeny alatt egy további páncélzatot, mely ellenáll az összenyomásnak és a külső nyomásnak, melyet általában kis menetemelkedésű, egy vagy több egymásba kapcsolódó profillal rendelkező huzalból tekercselnek csavarvonalban, melyei nevezetesen acélabroncsvasból vagy szalagvasból készítenek. Bizonyos esetekben a nyomásnak ellenálló páncélzatot elhagyják, és ehelyett két páncélhuzal-réteget alkalmaznak, melyek egyforma szögben vannak elhelyezve, mely szög a csővezeték tengelyéhez képest 55°-os. Bizonyos alkalmazásoknál, nevezetesen abban az esetben, ahol a csővezetéket szénhidrogéntermékek tenger alatti kutakból való kitermelésénél használják továbbításra, magát a csővezetékeket el kell temetni, vagyis a tenger fenekén kimélyített árok mélyén kell elhelyezni, és ezekben az esetekben alapvető, hogy a rugalmas csővezeték észrevehető mértékű tengelyirányú megnyúlását elkerüljék az üzemeltetés során, mely a rajta keresztül továbbított folyadék belső nyomása hatására jönnek létre, mivel az ilyen tengelyirányú megnyúlás a csővezeték deformálódását vonja maga után, mely azzal a veszéllyel jár, hogy a csővezeték a tenger alatti árokból, melybe eltemették, kiemelkedik. Történtek olyan próbálkozások, melyeknek célja az volt, hogy a hajlékony csővezeték hosszirányú megnyúlását a belső nagy nyomás hatására a lehető legkisebb értéken tartsák. Az FR 2.557.254. számú szabadalmi leírásban olyan rugalmas csővezetéket írnak le, mely egy húzóerőnek ellenálló fegyverzetből vagy páncélzatból áll, melyek általában a csővezeték tengelyéhez képest 15-45° alatt vannak elhelyezve, továbbá egy nyomásnak ellenálló páncélzatból áll, mely egy vagy több spirálalakban feltekert huzalrétegből épül fel. Ebben a leírásban a nyomásnak ellenálló páncélzat spirálalakban feltekert rétegeinek és a húzóerőnek ellenálló páncélzatot képező huzalréteg huzaljainak a merevségei közötti arányt szándékoztak meghatározott módon hasznosítani. Általános esetben, amikor az összes huzal ugyanabból az anyagból van, például acélból, ez az arány a vastagságok arányára korlátozódik. Ha a spirálalakban feltekercselt réteg huzaljainak rugalmassági együtthatója és a húzóerőnek ellenálló páncélréteg huzaljainak rugalmassági együtthatója vagy modulusa azonos, akkor a húzóerőnek ellenálló páncélzat és a nyomóerőnek ellenálló páncélzat között egy nagy értékű vastagság-arányt kapunk (ennek értéke 2,5 és 8 között van), ami jelentősen megnöveli a csővezeték lineáris súlyát és ezzel együtt annak árát is. Ezenkívül nem lehel teljes mértékben kihasználni a páncélozógép működési sebességét, mely a gyakorlatban sokkal nagyobb a tekercselőgép működési sebességénél. Az FR 2.464.423. számú szabadalmi leírásban egyébként azt javasolják, hogy olyan páncélzatot alkalmazzunk, mely több egymást keresztező páncélhuzal-réteg párból van kialakítva. Ez a leírás azonban nem ad semmiféle használható megoldást arra vonatkozóan, hogy a méretek stabilitását hogyan biztosítsuk, nevezetesen a hajlékony csővezeték tengelyirányában, a belső nyomás hatására. Ezenkívül e szerint a megoldás szerint egy vagy több rétegpárt alkalmaznak, melyek a csővezeték tengelyéhez képest közel 90°ban vannak feltekercselve, vagyis itt a fent említett hátrányokkal rendelkező tekercselt huzalokról van szó. A bejelentő által folytatott tanulmányok azt mutatják, hgy egy hajlékony csővezetékben a belső nyomás hatására egymást követően kél lépésben jönnek létre a tengelyirányú alakváltozások. Először is megállapítottuk, hogy egy viszonylag csekély nyomás hatására, például 45 MPa értékig elkerülhetetlenül létrejön egy viszonylag jelentős mértékű tengelyirányú alakváltozás, mely a páncélhuzal-réteg huzaljai közötti gyártási méreteltérések (játékok) miatt lép fel, továbbá a páncélrétegek között esetlegesen elhelyezett töltőanyag alakváltozása vagy deformációja miatt. Amennyiben a gyártás során nem tesszük meg a megfelelő intézkedéseket, akkor olyan utólagos alakváltozási fázis lép fel, mely jelentős lehet, ha a belső nyomás nagy, ami a gyakorlati alkalmazásoknál fennáll, ahol az üzemi nyomás elérheti a néhányszor 10 MPa értékeket. A jelen találmány szerint olyan hajlékony csővezeték megvalósítására teszünk javaslatot, speciális konstrukciós intézkedések révén, melynél a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
