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Die
vorliegende Erfindung betrifft T-Verbindungen oder Abzweigungsverbindungen
für bzw.
an eine Pipeline, und insbesondere ein Verfahren zur Verbindung
von T-Verbindungen
bzw. T-Zusammenbauten oder Abzweigungszusammenbauten an einer Pipeline,
wie beispielsweise Gas- oder Wasserstraßenleitungen.
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Ein
bestehendes Verfahren zum Reparieren von beschädigten Stahlpipelines verwendet
im wesentlichen zwei Halbschalen, welche zusammen zu einer Form
eines Hälftenzusammenbaus
bzw. Schalenzusammenbaus verbunden werden, der die Pipeline umgibt,
wobei ein Ring zwischen der Pipeline und dem Schalenzusammenbau
verbleibt, welcher mit Vergussmörtel
gefüllt
wird, der den Schalenzusammenbau mit der Pipelinewand verbindet.
Der Epoxymörtel
füllt somit
den beschädigten
Bereich und umgibt diesen und stützt
ferner die beschädigte
Pipelinewand.
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Eine
andere ähnliche
Technik ist aus dem Dokument US-A-5,842,496 bekannt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Befestigung
von T-Verbindungen oder Abzweigungsverbindungen an einer Pipeline
bereitzustellen.
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Gemäss der Erfindung
wird ein Verfahren zur Befestigung eines Abzweigungszusammenbaus
an einer Pipeline bereitgestellt, wobei der Abzweigungszusammenbau
ein erstes Teil zur Anbringung an der Seite der Pipeline von der
Seite entfernt, von welcher sich die Abzweigung erstrecken soll,
und ein zweites Teil aufweist, welches die Abzweigung umfasst, wobei
das Verfahren die Positionierung eines Aufnahmerings an der Pipeline
an einer gewünschten
Position an der Pipeline und ein Umgeben der Fläche, von welcher sich die Abzweigung
erstrecken soll, ein Positionieren einer ringförmigen Dichtung an der Pipeline,
so dass die Dichtung sich vollständig
radial innerhalb des Aufnahmerings befindet, ein Positionieren des
zweiten Teils an dem Abzweigungszusammenbau auf der Dichtung, ein
Positionieren des ersten Teils des Zusammenbaus an der Pipeline
und ein miteinander Befestigen des ersten Teils und des zweiten
Teils aufweist, so dass diese die Dichtung zusammen drücken und
einen ringförmigen
Raum zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil und der externen
Fläche
der Pipeline übrig
lassen, wobei Abdichteinrichtungen vorgesehen sind, um zu verhindern,
dass Vergussmörtel
von dem ringförmigen Raum
abhanden kommt, und wobei ein Einführen von Vergussmörtel in
den ringförmigen
Raum vorgesehen ist, welcher aushärtet, um den Abzweigzusammenbau
in der Position an der Pipeline zu verbinden.
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Es
ist zu erwähnen,
dass nach dem Verfahren, bei dem der Abzweigungszusammenbau mit
der Pipeline verbunden wird, ein bekanntes Vorgehen zum Herausschneiden
eines Abschnitts aus der Pipeline über einen Zugang durch die
Abzweigung unter "Live"-Bedingungen der
Pipeline durchgeführt werden
kann.
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Es
ist ebenso ersichtlich, dass die ringförmige Abdichtung ausreichend
kompressibel sein muss und ferner ausreichend robust sein muss,
um dem Behälterringleitungsdruck
zu widerstehen und diesen während
des Betriebs der Pipeline über
den gesamten Arbeitsdrücken
aufrechtzuerhalten.
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Der
Mörtel
bzw. Vergussmörtel
kann beispielsweise aus der folgenden Auswahl ausgewählt werden:
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Urethane,
Polyester, Acryle, Epoxy und zementartige Komponenten. Es ist zu
beachten, dass jeder Bestandteil derart auszuwählen ist, dass dieser die Betriebstemperatur,
die Feuchtigkeit und die Aushärtrate
erfüllt,
was dann zu unterschiedlichen Adhäsionsfestigkeiten für unterschiedliche
Anwendungen führt.
Unterschiedliche Vergussmörtelmaterialien sorgen
für unterschiedliche
exotherme Reaktionen, welche die Volumenänderung nach der Installation bestimmen.
Es ist ebenso ersichtlich, dass die Volumenänderung von Epoxymörtel optimiert
werden sollte, um das innere Spannungssystem innerhalb des Mörtels zu
minimieren.
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Um
sicherzustellen, dass ein guter Schlüssel für den Mörtel vorhanden ist, kann die
externe Oberfläche
der Pipeline und die innere Oberfläche des ersten und zweiten
Teils des Abzweigungszusammenbaus aufbereitet werden oder mit Sand
bzw. Granulat oder Split bestrahlt werden, bevor der Zusammenbau
an der Pipeline angebracht wird.
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Herkömmlicherweise
werden Aufbockeinrichtungen verwendet, um das erste Teil von der Pipeline
zu beabstanden, wenn das erste und zweite Teil an der Pipeline befestigt
worden ist.
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Die
Aufbockeinrichtungen können
hydraulisch betrieben werden. Beispielsweise können die Aufbockeinrichtungen
eine Vielzahl von Aufbockelementen aufweisen, welche verschiebbar
bzw. gleitbar in Öffnungen
in dem ersten Teil angebracht sind, und Druckaufbringungseinrichtungen
umfassen, die hinsichtlich des ersten Teils und hinter den Aufbockelementen
angebracht sind, wobei diese unter Hydraulikdruck gegen die Aufbockelemente
gedrängt werden,
um die Aufbockelemente in Richtung der Pipeline in Positionen gedrückt bzw.
gedrängt
zu werden, um das erste Teil von der Pipeline zu beabstanden.
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Herkömmlicherweise
sind Aufbockelemente verschiebbar bzw. versetzbar in Vorsprüngen oder ähnlichem
angebracht bzw. befestigt, welche an dem ersten Teil fixiert oder
befestigt sind, in welchem Fall die Druckaufbringungselemente ebenso
gleitend angebracht bzw. verschiebbar angebracht in den Vorsprüngen oder ähnlichem
sind.
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Wenn
die Aufbockelemente in Position sind, um das erste Teil von der
Pipeline zu beabstanden, werden Stoppeinrichtungen in Position hinsichtlich des
ersten Teils befestigt, um zu verhindern, dass sich die Aufbockelemente
von der Pipeline wegbewegen.
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Vorteilhafterweise
sind die Druckaufbringungseinrichtungen entfernbar hinsichtlich
des ersten Teils angebracht und die Stoppeinrichtungen sind daran
angepasst, die Positionen zu besetzen, welche durch die Druckaufbringungseinrichtung
belegt werden, wenn das letztere entfernt wird.
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Die
Stoppeinrichtungen können
in Stützelemente,
welche mit einem Gewinde versehen sind, in Position geschraubt werden,
welche an dem ersten Teil fixiert sind.
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Herkömmlicherweise
ist ein oder sind mehrere Lasttragelemente zwischen der Pipeline
und den Aufbockelementen positioniert, um die aufgebrachte Last
zu verteilen, wenn die Aufbockelemente in Position sind, wobei das
erste Teil von der Pipeline beabstandet ist bzw. um dieses zu beabstanden.
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Die
Lasttragelemente können
in Form von vergrößerten Füßen an den
Aufbockelementen vorgesehen sein, wobei die Oberflächen von
diesen Füßen im wesentlichen
dem Profil der Pipeline entsprechen.
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Alternativ
können
die Lasttragelemente an der Pipeline in Positionen befestigt werden,
so dass diese mit den Aufbockelementen im Eingriff sind oder durch
die Aufbockelemente kontaktiert werden.
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Die
Erfindung wird nun lediglich beispielhaft in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, wobei:
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1 schematisch das obere
und untere Teil des Abzweigungszusammenbaus darstellt, welche bei
dem Verfahren gemäss
der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
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2 zeigt eine schematische
Draufsicht einer Pipeline, an welcher ein Behälterring und ein ringförmiger Dichtring
zur Vorbereitung der Pipeline positioniert sind, welche das obere
Teil des Abzweigungszusammenbaus empfängt bzw. aufnimmt;
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3 ist eine schematische
Seitenansicht der Pipeline, an welcher das obere und untere Teil des
Abzweigungszusammenbaus in Position miteinander befestigt worden
ist;
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4 ist eine schematische
Ansicht in Richtung von Pfeil A von 3;
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5 ist eine ähnliche
Ansicht zu der in 4 gezeigten,
wobei jedoch eine modifizierte Anordnung vorgesehen ist, bei welcher
die Aufbockeinrichtung hydraulisch betrieben wird; und
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6 ist eine ähnliche
Ansicht zu derjenigen von 5,
wobei jedoch Stoppeinrichtungen gezeigt werden, welche die Positionen
besetzen, die zuvor durch die Druckaufbringungseinrichtungen belegt worden
sind, wie in 5.
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Mit
Bezug auf 1 ist ein
Abzweigungszusammenbau 1 gezeigt, welcher ein erstes Teil 3,
das das untere Teil bildet, und ein zweites Teil 2 umfasst, welches
das obere Teil des Zusammenbaus bildet.
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Das
obere und untere Teil des Zusammenbaus 1 ist aus Kohlenstoffstahl
bzw. unlegiertem Stahl hergestellt und weist im wesentlichen teilweise zylindrische
Abschnitte 4 bzw. 5 auf, welche über eine
Pipeline 6 mittels Flansche 7 und 8 zusammen verbunden
werden, die sich in Längsrichtung
entlang jeder Seite des oberen und unteren Teils erstrecken, wie
klar in 3 ersichtlich.
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Die
Flansche 7 des oberen Teils 2 weisen Öffnungen 9 auf,
welche derartig vorgesehen sind, um mit den Öffnungen 10 in den
Flanschen 8 des unteren Teils 3 ausrichtbar zu
sein, so dass Sicherungsbolzen 11 (sh. 3 und 4)
dort hindurchgeführt
werden können,
um die Teile 2 und 3 miteinander an der Pipeline
zu befestigen.
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Der
obere zylindrische Abschnitt 4 umfasst einen mit einer Öffnung versehenen
Abschnitt 12, von welchem sich ein kurzes Abzweigungsrohr 13 erstreckt,
das in einem ringförmigen
Flansch 14 endet, an welchen eine Abzweigungspipeline mit
einem Endflansch in einer nicht gezeigten bekannten Art und Weise
verbunden werden kann, nachdem der Zusammenbau 1 an der
Pipeline 6 sicher verbunden worden ist.
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Zur
beispielhaften Darstellung der Erfindung wird im weiteren ein Verfahren
zur Befestigung des T-Zusammenbaus 1 an einer Stahlpipeline
beschrieben.
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Zuerst
wird die Fläche
der externen bzw. äußeren Oberfläche der
Pipeline, an welcher der Abzweigungszusammenbau anzubringen ist,
mit Sand, Split bzw. Granulat gestrahlt (nicht gezeigt), wie ebenso
die inneren Oberflächen
der teilweise zylindrischen Abschnitte 4 und 5 des
oberen und unteren Teils des Abzweigungszusammenbaus sand- bzw. kunststoffgestrahlt
werden.
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Ein
Behälterring 16,
der aus Stahl hergestellt ist und derart geformt ist, dass dieser
mit der Form der Pipeline übereinstimmt,
ist an der Pipeline um die Fläche 6a positioniert,
von welcher sich das Abzweigungsrohr 13 der Abzweigung
erstrecken soll.
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Eine
ringförmige
Abdichtung 17, die beispielsweise aus Gummi oder Polymer
und Metall hergestellt ist und eine größere Dicke als der Behälterring 16 aufweist,
wird daraufhin innerhalb des Behälterrings
derart platziert, dass dieser im wesentlichen der Form der Pipeline 6 entspricht
(sh. 2).
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Das
oberer Teil 2 des Abzweigungszusammenbaus wird auf die
Abdichtung 17 abgesenkt, wobei die Bohrung 13a des
Abzweigungsrohrs 13 mit der Fläche 6a zentriert wird,
die durch den Abdichtungsring und Behälterring umgeben wird, wobei
das untere Teil 3 in Position an der Pipeline 3 bewegt wird,
und wobei das obere und untere Teil 2 und 3 des Zusammenbaus
mittels Bolzen bzw. Schrauben 11 miteinander verbunden
werden, die zusammen mit den ausgerichteten Öffnungen 9 und 10 in
den Flanschen 7 und 8 verwendet werden (sh. 3 und 4).
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Aufbockbolzen 18 sind
in der Wand des unteren Teils 3 des Abzweigungszusammenbaus
untergebracht. Diese Aufbockbolzen erstrecken sich durch die Wand
des unteren Teils, um mit der Oberfläche der Pipeline 6 im
Eingriff zu sein oder diese zu tragen, und wobei die Aufbockbolzen
von außerhalb des
Zusammenbaus gedreht werden können,
um gegen die Wand der Pipeline gelöst oder geschraubt bzw. befestigt
werden zu können.
Die Aufbockbolzen 18 sind derart justiert, dass die ringförmige Abdichtung 17 ausreichend
komprimiert wird, um für
eine geeignete Abdichtung zu sorgen, bevor der Epoxymörtel eingebracht
wird.
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Wenn
der T-Zusammenbau 1 an der Pipeline in Position ist, verbleibt
ein im wesentlichen zylindrischer oder ringförmiger Zwischenraum oder Spalt 19 bzw.
wird dieser zwischen dem oberen und unteren Teil 2 und 3 und
der äußeren Oberfläche der
Pipeline 6 definiert.
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Der
ringförmige
Zwischenraum wird durch Abdichteinrichtungen 20 verbunden
bzw. umfasst Abdichteinrichtungen 20, wie beispielsweise
einen geeigneten Füller
bzw. eine geeignete Dichtungsmasse, welche sich zwischen dem Abzweigungszusam menbau
und der Pipeline an gegenüberliegenden
Enden des Zusammenbaus befindet, und wobei der ringförmige Zwischenraum
durch die ringförmige Abdichtung 17 verbunden
bzw. abgedichtet wird.
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Der
Mörtel
wird daraufhin in den ringförmigen Zwischenraum 19 über Einspritzöffnungen 21 eingebracht
bzw. eingespritzt, welche bzw. welche in Richtung des Bodens des
unteren Teils des Zusammenbaus lokalisiert ist bzw. sind, um den
ringförmigen Zwischenraum
aufzufüllen.
Eine Auslassöffnung 22 für die verdrängte Luft
und überschüssig eingespritzten
Mörtel
ist in dem oberen Teil des Zusammenbaus vorgesehen. Nachdem der
ringförmige
Zwischenraum 19 mit Mörtel
gefüllt
ist, wird es ermöglicht,
dass der Mörtel
aushärtet
und dadurch das obere und untere Teil 2 und 3 verbindet,
und somit den Abzweigungszusammenbau 1 mit der Pipeline
verbindet.
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Wenn
der Zusammenbau durch den Mörtel an
der Pipeline sicher verbunden ist, können die Aufbockbolzen 18 optional
gelöst
werden, um sicherzustellen, dass sich die Last geeignet oder gleichmäßiger auf
die Pipeline durch den Mörtel
verteilt.
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In
den 5 und 6 ist ein alternatives Verfahren
zum Aufbocken dargestellt. Das untere Teil 3 ist mit Öffnungen 23 versehen,
in welche verschiebbar angebrachte Aufbockelemente 24 vorgesehen sind,
die jeweils einen vergrößerten Fuß 25 tragen, welcher
mit dem Profil der Pipeline übereinstimmt, um
mit der Oberfläche
der Pipeline im Eingriff zu sein bzw. diese zu kontaktieren. Vorsprünge 26 mit
Durchgangsbohrungen 27 sind an dem unteren Teil 3 befestigt.
Die Durchgangsbohrungen 27 dienen zur verschiebbaren Aufnahme
der freien, äußeren Enden der
Aufbockelemente 24. Hydraulisch betriebene Einrichtungen 28,
welche Zylindereinrichtungen 29 umfassen, sind an den Vorsprüngen 26 angebracht. Jede
Zylindereinrichtung 29 umfasst einen Zylinder 30 und
eine Druckaufbringungseinrichtung 31 in Form eines Kolbens,
wobei dieser verschiebbar in dem Zylinder 30 untergebracht
ist. Die Zylinder 30 sind jeweils hinsichtlich der Bohrungen 27 der
Vorsprünge 26 ausgerichtet.
Die Kolben sind ebenso verschiebbar in den Bohrungen 27 der
Vorsprünge 26 untergebracht.
Hydraulischer Druck wird über
Leitungen 32, 33, 34 auf die entsprechenden
Zylinder 30 über
eine gemeinsame Hauptleitung 35 zu einer Quelle 36 des
hydraulischen Drucks aufgebracht. Beim Aufbringen eines geeigneten
hydraulischen Drucks auf die Zylinder 30 werden die Kolben 3 gegen
die Aufbockelemente 24 gedrängt bzw. gedrückt, um
zu veranlassen, dass die Aufbockelemente in Richtung und gegen die
Pipeline 6 derart gedrückt bzw.
gedrängt
werden, dass die ringförmige
Abdichtung 17 komprimiert wird und ein im wesentlichen ringförmiger Zwischenraum
oder Spalt 19 wie vorstehend beschrieben ausgebildet wird.
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Die
vergrößerten Füße 25 dienen
als Lasttrageelemente, welche die Last verteilen, die auf die Pipeline über die
Aufbockelemente aufgebracht wird.
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Nachdem
der Mörtel
in den ringförmigen
Zwischenraum 19 eingespritzt worden ist und es ermöglicht worden
ist, dass dieser aushärtet,
wie vorstehend beschrieben, werden die Zylindereinrichtungen 29 mit
den Kolben von den Vorsprüngen 26 entfernt und
Stoppeinrichtungen 37 (sh. 6)
werden in die Vorsprünge
eingesetzt und darin in Position fixiert, wobei diese an den rückwärtigen Enden
der Aufbockelemente anliegen, wobei dadurch die Positionen besetzt
werden, die zuvor durch die Kolben belegt worden sind, um zu verhindern,
dass sich Aufbockelemente von der Pipeline weg bewegen. Die Stoppelemente
bzw. Stoppeinrichtungen 37 können außen mit einem Gewinde versehen
sein wie an der Stelle 37a und in die Vorsprünge 26 geschraubt
werden, welche entsprechend innen mit einem Gewinde versehen sind,
wie an der Stelle 26a. Das Bereitstellen der fixierten
Stoppelemente 37 sorgt dafür, dass eine kontinuierliche
Integrität
des ausgehärteten
Mörtels
hinterhalb der vergrößerten Füße vorliegt,
um eine ungewollte Bewegung der Aufbockelemente 24 von
der Pipeline weg zu unterbinden. Wenn somit der ausgehärtete Mörtel hinterhalb
der vergrößerten Füße 25 beschädigt werden
sollte oder sich verschlechtern sollte und daher eine Fehlerquelle
entsteht, halten die Stoppelemente 37 die Pipeline in Bezug
auf den Höhlenzusammenbau
in Position.
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In
einer nicht gezeigten Modifikation können die vergrößerten Füße an den
Aufbockelementen durch Lasttrageelemente ersetzt werden, die an
der Pipeline in Positionen derart befestigt sind, dass diese mit
den Aufbockelementen im Eingriff sind oder diese kontaktieren.
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Bei
dem Abzweigungszusammenbau, welcher an der Pipeline sicher verbunden
ist, können
bekannte "Live"-Prozeduren bzw.
-Verfahren zum Ausschneiden eines Abschnitts aus einer Fläche 6a der nicht
gezeigten Pipeline durchgeführt
werden und eine nicht gezeigte Abzweigungspipeline an der Abzweigung
verbunden werden, wobei das Abzweigungsrohr 13 verwendet
wird. Derartige bekannte Verfahren werden im weiteren nicht beschrieben.
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Das
Verfahren gemäss
der vorliegenden Erfindung, wobei Beispiele davon vorstehend beschrieben
worden sind, ermöglicht
einen Abzweigungszusammenbau an einer Pipeline zu verbinden, ohne dass
Schweißtechniken
verwendet werden müssen. Dies
ist ein besonderer Vorteil, wo bestehende bzw. "Live"-Pipelines
involviert sind, insbesondere wo hohe Flussraten bzw. Stromraten
eines Produkts durch die Pipeline vorliegen. Andere Vorteile, die
sich durch die Verwendung eines derartigen Verfahrens ergeben, sind
darin zu sehen, dass unnötige Druckreduktionen
in der Pipeline minimiert werden und Kosteneinsparungen für die Installationen
ermöglicht
werden.