Aislamiento estirénico para tubería.

Un conducto aislado de transporte de fluido y/o gas (10, 12, 14,

16, 17, 18, 20, 22, 24) para uso en aguas profundas en alta mar, que comprende:

(a) una tubería continua de acero hecha de una o más secciones de tubería (1), donde la tubería de acero tiene una superficie externa y otra interna; y

(b) una capa de aislamiento térmico (6) aplicada sobre la superficie externa de la tubería de acero; en la que el esfuerzo compresivo del aislamiento térmico (6) es >25 MPa y la capa de aislamiento térmico (6) comprende un termoplástico de poliestireno o a base de estireno caracterizado porque el módulo de compresión de la capa de aislamiento térmico es de >1000 MPa; y en que el conducto aislado de transporte de gas o fluido (10, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 24) también comprende:

(c) un sistema de protección anticorrosivo de múltiples capas aplicado a la superficie externa de la tubería de acero y subyacente a la capa de aislamiento térmico (6), donde el sistema de protección anticorrosivo comprende:

(i) una capa de protección anticorrosiva (2) de epoxi curado directamente aplicada a la superficie externa de la tubería de plástico y unida a la misma; y

(ii) una primera capa adhesiva (3) aplicada directamente a la capa anticorrosiva (2) y subyacente a la capa de aislamiento térmico (6);

y en la que el conducto aislado de transporte de fluido o gas (10, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 24) comprende además:

(d) una primera capa de acabado (4) formada por un material polimérico no espumado en contacto directo con la primera capa adhesiva (3) y unida a la misma, donde la capa de aislamiento térmico (6) está en contacto directo con la primera capa de acabado (4) y unida a la misma.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/CA2008/002254.

Solicitante: SHAWCOR LTD..

Nacionalidad solicitante: Canadá.

Dirección: 25 BETHRIDGE ROAD TORONTO, ONTARIO M9W 1M7 CANADA.

Inventor/es: JACKSON, PETER, JACKSON,ADAM.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B32B1/08 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B32 PRODUCTOS ESTRATIFICADOS.B32B PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS CAPAS DE FORMA PLANA O NO PLANA, p. ej. CELULAR O EN NIDO DE ABEJA. › B32B 1/00 Productos estratificados que tienen esencialmente una forma general que no sea plana. › Productos tubulares.
  • B32B27/36 B32B […] › B32B 27/00 Productos estratificados compuestos esencialmente de resina sintética. › teniendo poliésteres.
  • B32B33/00 B32B […] › Productos estratificados caracterizados por propiedades particulares o características de superficie particulares, p. ej. por revestimientos de superficie particulares (discontinuidades o rugosidades de superficie B32B 3/00 ); Productos estratificados concebidos para casos particulares no cubiertos por una sola otra clase.
  • B32B7/12 B32B […] › B32B 7/00 Productos estratificados caracterizados por la relación entre las capas, es decir, productos que comprenden esencialmente capas que tienen propiedades físicas diferentes o productos caracterizados por la unión entre las capas (en lo que se refiere a la orientación de los elementos característicos, ver los grupos relativos a las características en cuestión, p. ej. B32B 5/02 para la dirección de las fibras; en lo que se refiere a las sustancias B32B 9/00 - B32B 29/00). › utilizando un adhesivo.
  • C09D125/04 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09D COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS, BARNICES, LACAS; EMPLASTES; PRODUCTOS QUIMICOS PARA LEVANTAR LA PINTURA O LA TINTA; TINTAS; CORRECTORES LIQUIDOS; COLORANTES PARA MADERA; PRODUCTOS SOLIDOS O PASTOSOS PARA ILUMINACION O IMPRESION; EMPLEO DE MATERIALES PARA ESTE EFECTO (cosméticos A61K; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies, en general B05D; coloración de madera B27K 5/02; vidriados o esmaltes vitreos C03C; resinas naturales, pulimento francés, aceites secantes, secantes, trementina, per se , C09F; composiciones de productos para pulir distintos del pulimento francés, cera para esquíes C09G; adhesivos o empleo de materiales como adhesivos C09J; materiales para sellar o guarnecer juntas o cubiertas C09K 3/10; materiales para detener las fugas C09K 3/12; procedimientos para la preparación electrolítica o electroforética de revestimientos C25D). › C09D 125/00 Composiciones de revestimiento a base de homopolímeros o copolímeros de compuestos con uno o varios radicales alifáticos insaturados, con un solo enlace doble carbono-carbono cada uno y uno al menos terminado en un carbociclo aromático; Composiciones de revestimiento a base de derivados de tales polímeros. › Homopolímeros o copolímeros de estireno.
  • E21B17/01 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E21 PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA.E21B PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación minera o de canteras E21C; excavación de pozos, galerías o túneles E21D ); EXTRACCION DE PETROLEO, GAS, AGUA O MATERIALES SOLUBLES O FUNDIBLES O DE UNA SUSPENSION DE MATERIAS MINERALES A PARTIR DE POZOS. › E21B 17/00 Barras o tubos de perforación; Trenes de barras flexibles; Barras de accionamiento; Collares de perforación; Barras de bombeo; Entubaciones; Columnas de producción (acoplamientos de barras en general F16D; tubos o acoplamiento de tubos en general F16L). › Columnas montantes para cabezas de pozos sumergidos (conectadores E21B 33/038).
  • F16L58/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16L TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA TUBERIAS; SOPORTES PARA TUBOS, CABLES O CONDUCTOS PROTECTORES; MEDIOS DE AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16L 58/00 Protección de los tubos o de sus accesorios contra la corrosión o la incrustación (soporte de tubos en el interior de otros tubos o manguitos F16L 7/00; tubos de materiales compuestos F16L 9/14; limpieza de tubos o de conductos B08B 9/02). › por medio de revestimientos interiores o externos (revestimientos para aislamientos térmicos F16L 59/00; procesos o máquinas para aplicar los revestimientos, ver los lugares apropiados, p. ej. B28B 21/94).
  • F16L58/10 F16L 58/00 […] › de goma o materias plásticas.
  • F16L59/10 F16L […] › F16L 59/00 Aislamiento térmico en general (aislamiento térmico para edificios E04B; aislamiento térmico de máquinas de vapor F01B 31/08; aislamiento térmico en máquinas o motores de pistón rotativo F01C 21/06; aislamiento térmico de bombas F04C 29/04; aislamiento térmico de recipientes a presión F17C 1/12; recipientes no bajo presión con medios para asegurar un aislamiento térmico F17C 3/02). › Bandajes o revestimientos para la protección del aislamiento, p. ej. contra las influencias atmosféricas o los daños mecánicos (que forman un todo con los materiales aislantes F16L 59/02).
  • F16L59/14 F16L 59/00 […] › Dispositivos para el aislamiento de los tubos o de las tuberías (F16L 59/02 - F16L 59/12 tienen prioridad).
  • F16L59/18 F16L 59/00 […] › adaptados a los empalmes.

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Fragmento de la descripción:

AISLAMIENTO ESTIRÉNICO PARA TUBERÍA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al revestimiento polimérico para el aislamiento y la protección de conductos de transporte de fluidos o gas, a conductos de transporte aislados con estos revestimientos aislantes, y métodos para la producción y aplicación de los mismos. Más particularmente, los revestimientos aislantes y protectores de acuerdo con la invención comprenden al menos una capa de un polímero a base de estireno con baja conductividad térmica y alta resistencia compresiva a la fluencia y son rentables para su uso en el aislamiento térmico de conductos de transporte de fluido y / o gas tales como oleoductos y gasoductos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Hay una creciente demanda en la industria del petróleo y gas para los revestimientos térmicos de más alto rendimiento que aíslen y protejan los conductos de transporte en mar abierto que operan a altas temperaturas en profundidades superiores a 1.000 metros. Con el fin de mantener el conducto a la temperatura de funcionamiento requerida en estas profundidades, los revestimientos deben tener baja conductividad térmica para evitar la formación de hidratos y ceras que podrían comprometer la eficiencia de bombeo del fluido en el conducto. La conductividad térmica se reduce hasta cierto punto a través de la espumación del revestimiento, pero el revestimiento debe mantener una estabilidad térmica suficientemente alta y una resistencia compresiva a la fluencia para resistir las temperaturas de funcionamiento y las presiones hidrostáticas que actúan sobre el revestimiento en aguas profundas.

Sin la suficiente resistencia compresiva, el aislamiento se comprime en el espesor, lo que aumenta la conductividad térmica y la alteración de las dimensiones y el rendimiento térmico y la hidrodinámica del sistema. También, es importante que el revestimiento permanezca suficientemente dúctil después de la aplicación sobre el conducto para prevenir el agrietamiento durante la manipulación y la instalación, por ejemplo durante el bobinado del conducto en un navío y el posterior despliegue del mismo.

El flujo de fluido multi-fase es común en conductos de transporte de fluidos submarinos, tales como líneas de flujo y elevadores. Dos preocupaciones principales en tales sistemas son la formación de hidratos de gas-agua y la deposición de cera. Ambos fenómenos están relacionados con la temperatura del fluido, y en casos extremos el conducto puede llegar a quedar seriamente constreñido o incluso bloqueado. Esto a su vez puede conducir a una reducción o pérdida de producción. En los casos especialmente graves puede conducir a la necesidad de reemplazar secciones de tubería o sistemas completos con la correspondiente pérdida de valor de los activos. El aislamiento térmico se utiliza para proporcionar una pérdida de energía controlada del sistema, ya sea en estado estable o en el caso de paralización planificada y no planificada y con ello proporcionar una base confiable para las operaciones.

Para las líneas de flujo de un solo tubo y elevadores que utilizan un aislamiento externo unido, las cargas mecánicas, así como los requisitos impuestos a las prestaciones mecánicas y térmicas de los sistemas de aislamiento térmico normalmente aumentan con aguas más profundas. Por lo tanto, la tecnología tradicional de aislamiento térmico por espumación utilizado en aguas poco profundas y en el diseño asociado y la metodología de 45 prueba puede no ser aplicable a los proyectos en aguas profundas.

Las tecnologías actuales incluyen soluciones de tubería individuales, típicamente con requisitos de aislamiento en el rango del coeficiente de transferencia de calor de 3 -5 W/m2 K, el uso de espuma de polipropileno o de espuma de poliuretano como aislante, y los llamados sistemas de “pipe-in-pipe” en los que un segundo tubo rodea el conducto primario, y el espacio anular entre los dos tubos está rellenos de un material aislante.

El documento US 6, 527, 015 B2 divulga una tubería aislada para uso en mar abierto, en ambientes de aguas profundas.

Las limitaciones y deficiencias de estas tecnologías incluyen:

• Conductividad térmica relativamente alta de los sistemas de espuma de polipropileno, que requiere revestimientos excesivamente gruesos para lograr el rendimiento del aislamiento requerida, dando lugar a posibles dificultades en el procesamiento de la espuma, posibles problemas con la tensión residual, dificultades durante el despliegue de la tubería, y inestabilidad en el lecho marino.

• Problemas relacionados con la resistencia compresiva a la fluencia en alta profundidad de agua que conduce a un cambio en la flotabilidad que presenta retos significativos en el diseño del sistema.

• Costos excesivos debido a los costes de los malos materiales frente a la capacidad de rendimiento o costes altos de transporte e implementación.

• Desventajas en el despliegue y operación de los sistemas “pipe-in-pipe” debido a factores de peso que llevan a la deformación y el defectos de soldadura si no se tratan adecuadamente, y la necesidad de alta cargas agarre durante la colocación de tuberías.

Por lo tanto, sigue habiendo una necesidad de revestimientos mejorados para el aislamiento térmico y la protección de conductos de transporte de fluido y / o gas, tales como oleoductos y gasoductos, especialmente para conductos de transporte en mar abierto que operan a altas temperaturas en profundidades de agua por encima de 1.000 metros.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención supera las deficiencias antes mencionadas mediante el uso de un aislamiento térmico y revestimiento protector con capacidades de aislamiento térmico superiores, mientras mantiene las propiedades mecánicas requeridas para aplicaciones submarinas, resultando en grosores de revestimiento y costes inferiores para lograr un rendimiento aceptable del sistema.

En un aspecto, la presente invención proporciona un revestimiento aislante y protector que comprende al menos una capa de aislamiento térmico de un termoplástico de poliestireno o a base de estireno, que contiene burbujas de gas, y que tiene las propiedades deseadas de baja conductividad térmica, alta estabilidad térmica y alta resistencia compresiva a temperaturas y presiones elevadas.

En otro aspecto, la presente invención proporciona revestimientos aislantes y protectores que comprenden al menos una capa de aislamiento térmico de un poliestireno o termoplástico a base de estireno, que contiene micro esferas de polímero hueco, vidrio o de cerámica, y que tiene las propiedades deseadas de baja conductividad térmica, alta estabilidad térmica y alta resistencia compresiva a temperaturas y presiones elevadas.

En otro aspecto, la presente invención proporciona revestimientos aislantes y protectores que comprenden al menos una capa de aislamiento térmico de poliestireno no espumado o termoplástico a base de estireno, y que tiene las propiedades deseadas de baja conductividad térmica, alta estabilidad térmica y alta resistencia compresiva en temperaturas y presiones elevadas.

En otro aspecto, la presente invención proporciona revestimientos aislantes y protectores que comprenden al menos una capa de espuma o poliestireno sólido (no espumada) o a base de estireno termoplástico, y al menos otra capa de un material polimérico diferente, y que tiene la propiedades deseadas de baja conductividad térmica, alta estabilidad térmica y alta resistencia a la compresión a temperaturas y presiones elevadas.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un método de fabricación y aplicación de dicho revestimiento aislante y protector por el que al menos una capa de poliestireno o termoplástico a base de estireno, se extruye, opcionalmente espumada, y aplicada como una capa de aislamiento térmico, o capas, a la parte exterior de un tubo de acero.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un conducto aislado de transporte de gas y/o fluido, como por ejemplo una tubería de aceite a alta temperatura y gas para su uso en entornos de submarinos, incluyendo: (a) una tubería de acero continuo hecho de una o más secciones de tubo, en el que la tubería de acero tiene una superficie 45 exterior y una superficie interior, (b) un sistema de protección contra la corrosión que comprende un revestimiento epoxi unido directamente a la superficie de la tubería de acero que requiere adhesivo adicional y capa de acabado; y

(b) al menos una capa de aislamiento térmico aplicada sobre el sistema de protección contra la corrosión, en el que al menos una capa de dicho aislamiento térmico se compone... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un conducto aislado de transporte de fluido y/o gas (10, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 24) para uso en aguas 5 profundas en alta mar, que comprende:

(a) una tubería continua de acero hecha de una o más secciones de tubería (1) , donde la tubería de acero tiene una superficie externa y otra interna; y

(b) una capa de aislamiento térmico (6) aplicada sobre la superficie externa de la tubería de acero; en la que el esfuerzo compresivo del aislamiento térmico (6) es >25 MPa y la capa de aislamiento térmico (6) comprende un termoplástico de poliestireno o a base de estireno caracterizado porque el módulo de compresión de la capa de aislamiento térmico es de >1000 MPa; y en que el conducto aislado de transporte de gas o fluido (10, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 24) también comprende:

(c) un sistema de protección anticorrosivo de múltiples capas aplicado a la superficie externa de la tubería de acero y subyacente a la capa de aislamiento térmico (6) , donde el sistema de protección anticorrosivo comprende:

(i) una capa de protección anticorrosiva (2) de epoxi curado directamente aplicada a la superficie externa de la tubería de plástico y unida a la misma; y

(ii) una primera capa adhesiva (3) aplicada directamente a la capa anticorrosiva (2) y subyacente a la capa de aislamiento térmico (6) ;

y en la que el conducto aislado de transporte de fluido o gas (10, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 24) 25 comprende además:

(d) una primera capa de acabado (4) formada por un material polimérico no espumado en contacto directo con la primera capa adhesiva (3) y unida a la misma, donde la capa de aislamiento térmico (6) está en contacto directo con la primera capa de acabado (4) y unida a la misma.

2. Un conducto aislado de transporte de fluido y/o gas según la reivindicación 1 en el que la capa de aislamiento (6) térmico está espumada o no.

3. Un conducto aislado de transporte de fluido y/o gas según la reivindicación 1, que comprende además un sistema

moldeado de aislamiento de la junta de las tuberías (13) unido directamente a tanto el sistema de revestimiento de protección anticorrosivo (15) como a la capa de aislamiento térmico (6) en la junta (11) que conecta dos secciones de tubería (1) en el que el sistema moldeado de aislamiento de junta de tuberías se compone de un termoplástico de poliestireno o a base de estireno.

4. Un conducto aislado de transporte de fluido o gas ( 10, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 24) para su uso en aguas profundas en alta mar, que comprende:

(a) una tubería de acero continua formada por una o más secciones de tuberías (1) , donde la tubería de acero tiene una superficie externa y otra interna; y

(b) una capa de aislamiento térmico (6) aplicado sobre la superficie externa de la tubería de acero; donde el esfuerzo compresivo de la capa de aislamiento térmico (6) es >25 MPa y la capa de aislamiento térmico (6) comprende un termoplástico de poliestireno o a base de estireno caracterizado porque el módulo de compresión de la capa de aislamiento térmico es de >1000 MPa; y en que el conducto aislado de transporte de gas o fluido (10, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 24) también comprende: (c) un revestimiento protector anticorrosivo compuesto por una capa única (22) directamente aplicada a la superficie externa de la tubería de acero y unida a la misma y en contacto directo con la capa de aislamiento térmico (6) , el revestimiento protector anticorrosivo compuesto por una capa única (22) comprende una resina de epoxi curada, un adhesivo y un material polímero no espumado.

5. Un conducto aislado de transporte de fluido o gas ( 10, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 24) para su uso en aguas profundas en alta mar, que comprende:

(a) una tubería de acero continua formada por una o más secciones de tubería (1) , donde la tubería de acero tiene una superficie externa y otra interna; y

(b) una capa de aislamiento térmico (6) aplicada sobre la superficie externa de la tubería de acero; donde el esfuerzo compresivo de la capa de aislamiento térmico (6) es >25 MPa y la capa de aislamiento térmico (6) está formada de un termoplástico a base de poliestireno o de estireno; Caracterizado porque el módulo de compresión de la capa de aislamiento térmico (6) es > 1 000 MPa ; y en que el conducto aislado de transporte de fluidos o gas (10, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 24) comprende

además: (c) una capa de acabado protectora externa (7) aplicada sobre la capa de aislamiento térmico (6) que forma una superficie externa de la tubería, en la que la capa de acabado externa (7) está compuesta por un material polimérico no espumado ; En la cual el material polimérico no espumado de la capa de acabado protectora externa (7) está

compuesta de un poliestireno, de un termoplástico a base de estireno, de un homopolímero o copolímero de polietileno y de un homopolímero o copolímero de polipropileno; en la cual la capa de material polimérico no espumado de la capa de acabado protectora (7) está compuesto de un poliestireno de alto impacto, de poliestireno de alto impacto modificado por un copolímero estireno-etileno/butileno-estireno, o de poliestireno de alto impacto modificado por polietileno.

6. Un conducto aislado de transporte de fluido o gas según la reivindicación 1, en el que la capa de aislamiento térmico (6) comprende múltiples capas de aislamiento térmico (6, 8) , al menos una de las cuales comprende el mencionado termoplástico a base de poliestireno o de estireno, que tenga la mencionada resistencia compresiva y el

mencionado módulo de compresión.

7. Un conducto aislado de transporte de fluido o gas según la reivindicación 1, en el que la capa adhesiva (3) está compuesta de un polímero dotado de grupos funcionales y que tenga una afinidad mutua con la capa de protección anticorrosiva (2) y la capa de aislamiento térmico (6) .

8. Un conducto aislado de transporte de fluido o gas según la reivindicación 1, en el que la capa adhesiva (3) está compuesta por un copolímero de poleolefina con función anhídrica de maleica o un copolímero de estireno anhídrido maleico, cada uno de los cuales pudiendo estar mezclado con un copolímero de poliestireno.

9. Un conducto aislado de transporte de fluido o gas según la reivindicación 1, en el que la capa de aislamiento térmico (6) tiene las propiedades siguientes:

Una resistencia elevada a la fluencia compresiva en altas temperaturas (< 10 %, triaxial) ; Una débil conductividad térmica (< 0, 170 W/mk) .

10. Un conducto aislado de transporte de fluido o gas según la reivindicación 1, en el que el termoplástico a base de poliestireno o de estireno es elegido entre uno o más elementos del grupo que comprende: homopolímero de poliestireno, copolímero de poliestireno, poliestireno modificado, o donde el poliestireno es mezclado , injertado o copolimerizado con butadieno, polibutadieno, caucho de estireno-butadieno, estireno-butadieno-estireno, estireno

isopreno-estireno, estireno-etileno/butileno-estireno, etileno, etileno-propileno, acrilonitrilo, butadieno-acrilonitrilo, αmetil estireno, éster acrílico, metacrilato de metilo, anhídrido maleico, policarbonato, o éter de polifenileno.

11. Un conducto aislado de transporte de fluido y/o gas según la reivindicación 1, en el que la capa de aislamiento térmico (6) se espuma en un grado de aproximadamente 5-50 por ciento, más preferiblemente 10-30 por ciento.


 

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