Dans l’industrie pétrolière offshore, la qualité de l’installation des coudes d’expansion des pipelines sous-marins dépend de la qualité du contrefort des brides. Dans le passé, les plongeurs utilisaient des clés à chocs hydrauliques pour serrer les boulons des brides. En raison de l'impact hydraulique, la clé ne peut pas régler la valeur de couple. Par conséquent, la précharge du boulon de la bride pliée à expansion n'est pas contrôlable et ne peut être qu'une par une - sur un seul boulon, il est facile de provoquer que la force de la bride bout à bout n'est pas uniforme, ce qui fait que la qualité de l'installation de la bride ne correspond pas à celle du boulon. précharge et qualité des exigences de force uniforme de la bride.

Par conséquent, l'utilisation d'un tendeur hydraulique spécial sous-marin pour l'expansion des pipelines sous-marins plie les joints bout à bout à bride, grâce au processus et aux étapes de fixation corrects, à l'effet de fixation et à la qualité par rapport à la fixation par clé à chocs hydraulique traditionnelle, présente un saut qualitatif.

Construction typique et principes des tendeurs de boulons hydrauliques sous-marins

UN tendeur hydraulique Le système se compose généralement d’une pompe hydraulique, d’un manomètre, d’un flexible haute pression et d’un tendeur.

La méthode de tension du boulon serre le boulon en appliquant une force de tension axiale au boulon, la sortie d'huile haute pression de la pompe hydraulique pénètre dans le cylindre hydraulique du tendeur via le tuyau haute pression et le piston dans le cylindre hydraulique soulève le tête de tension (également connue sous le nom d'écrou de réaction), appliquant ainsi une force axiale au boulon à bride. Cette force est appliquée à l'écrou à l'autre extrémité du boulon à bride à travers le boulon, comprimant ainsi les deux faces de la bride. Le tendeur situé sous l'écrou serre puis relâche la pression du tendeur, les boulons de bride lors de la suppression de la tension générée par le tendeur, la déformation élastique du boulon de bride due à l'écrou étroitement attaché à la surface de la bride et aux contraintes, générant ainsi une précharge, qui complète le processus d'installation de la précharge des boulons et de la fixation des brides.

Pour faciliter le fonctionnement des plongeurs, la tête de tension du tendeur hydraulique sous-marin est conçue pour être rapidement démontée et installée avec des écrous séparés, notamment pour les boulons longs et les filetages endommagés. Le vérin hydraulique et le pont de support sont également constitués d'une seule unité, ce qui les rend plus compacts et plus faciles à utiliser sous l'eau. Pour simplifier les opérations sous l'eau, le vérin hydraulique a une course de piston maximale de 30 mm et est marqué d'un indicateur de course de piston pour garantir que le serrage des connexions peut être effectué sans réinitialiser le piston dans la plupart des cas. De plus, le tendeur hydraulique sous-marin a une conception antidérapante pour améliorer la préhension du plongeur lors des opérations sous-marines. La conception à double port simplifie les connexions de tuyaux, en particulier dans les situations de mauvaise visibilité.

Avantages et inconvénients de l'analyse des tendeurs hydrauliques

En raison du tendeur hydraulique sur le principe de pré-tension du boulon, l'utilisation d'une tension pure pour allonger directement le boulon, pas besoin de bras de réaction, pas de force de cisaillement de torsion et de force latérale, pas de dommages par friction à la connexion de la surface de fusion du joint , pas besoin de vaincre le frottement entre les filetages du moment, pas besoin de vaincre le frottement entre la surface inférieure de l'écrou et la surface de contact du couple, ne produira pas de torsion, et donc par rapport à la clé hydraulique son efficacité est plus haut. Les caractéristiques ci-dessus rendent le tendeur hydraulique capable de contrôler avec précision la charge du boulon, pour obtenir un contrôle précis de la précharge des pièces de connexion. De plus, le tendeur hydraulique peut synchroniser la fixation ou le retrait de plusieurs boulons, les composants de connexion de la force sont uniformes, la compression égale du joint, particulièrement adaptée au serrage de l'installation répondant aux exigences les plus strictes de l'occasion, telles que les sous-marins d'ingénierie océanique. installation bout à bout de bride de pipeline, énergie électrique, raffinage et produits chimiques, sidérurgie et autres industries, telles que l'installation d'équipements à grande échelle.

Cependant, le tendeur hydraulique nécessite une longueur de boulon supplémentaire pour fonctionner, et un seul tendeur n'est généralement applicable qu'à 2 à 3 tailles de boulons, car ce projet d'amarrage de bride de pipeline sous-marin, en raison des différentes spécifications de bride, doit être équipé de différents modèles. du tendeur hydraulique. De plus, le tendeur hydraulique pour les boulons à faible charge et les boulons plus courts (rapport longueur/diamètre inférieur à 3:1) est relativement inadapté ; au cours du fonctionnement, la force initiale fera partie du transfert et de la perte, donc, au début, la nécessité de charger la force est relativement importante.

Application du tendeur hydraulique sous-marin

1. Détermination de la longueur du boulon d'extension

Lors de l'utilisation d'un tendeur hydraulique pour les opérations de pré-tension des boulons, étant donné que le tendeur occupe un certain espace, vous devez donc commander un boulon plus long pour répondre aux exigences d'installation du tendeur. Théoriquement, le boulon doit s'étendre sur la longueur L = H – B (H pour le corps du tendeur hydraulique et la longueur totale de l'écrou de réaction, B pour l'épaisseur de l'écrou). La détermination réelle de la longueur d'extension L doit également prendre en compte la longueur de 2 à 3 boucles de fil au-delà de l'écrou de réaction pour garantir la sécurité de fonctionnement. De plus, avant l'achèvement de l'aboutement réel de la bride, la distance entre les deux brides n'a pas été comprimée à la valeur minimale théorique, pour cette raison, lors de la commande de boulons d'extension, vous pouvez approximer l'extension de la longueur du L en prenant la valeur H.

2. Installation du système de tendeur hydraulique

Avant d'installer le système de tendeur hydraulique, vous devez faire attention aux points suivants.

Vérifiez les filetages du côté tendeur de la fixation de la vis pour détecter tout dommage, bavure, débris, etc. L'écrou hexagonal perforé doit pouvoir tourner librement sur toute la longueur d'allongement du boulon dans la section « A », en particulier dans la section « B ». d'une longueur de 30 mm, et si un écrou à réaction normal est utilisé, s'assurer qu'il puisse tourner librement dans la section « C ». Si un écrou à réaction normal est utilisé, assurez-vous qu'il peut tourner librement dans la section « C ». Protégez l'extension des boulons de poteau avec des bagues, du ruban adhésif, etc., pour éviter que les filetages ne soient endommagés ou meurtris pendant l'installation.

Pour les projets pétroliers offshore, certains diamètres de pipelines sous-marins sont grands, doivent avoir un diamètre de 762 mm (30 po), une classe de pression de 15,0 MPa (900 LB) de la bride coudée d'expansion, un diamètre de boulon de 63,5 mm, une longueur de 1 550 mm, un seul masse du boulon 34,4 kg, les plongeurs sous-marins déplacent les boulons difficiles. Pour cette situation, il est recommandé que tous les boulons de bride soient insérés dans les trous des boulons de bride avant que le coude d'expansion ne soit inséré dans l'eau, et l'utilisation de cerclages à fixer pour éviter le glissement, cette méthode peut non seulement résoudre efficacement le problème de manipulation sous l'eau de boulons lourds, mais améliore également l'efficacité du fonctionnement du boulon lorsqu'il est installé sous l'eau.

L'expansion se plie dans l'eau après le réglage de la position, dans le cas de l'alignement des trous de boulons de la bride bout à bout, des boulons peuvent être insérés. L'installation des boulons dépend du nombre de tendeurs et des limites de l'espace de fonctionnement. Habituellement, il existe un étirement 100%, un étirement 50% dans deux sens et, dans quelques cas, un étirement 25%. 100% extensible, pour assurer l'espace d'installation et l'espace de fonctionnement du tendeur, l'extension du boulon doit être décalée des deux côtés de la bride.

Une fois que le plongeur a fini d'installer les boulons manuellement, le tendeur hydraulique est installé et le tuyau est connecté.

Avant d'installer le tendeur, assurez-vous que tous les pistons du tendeur sont complètement rétractés, c'est-à-dire que les pistons affleurent le haut du cylindre du tendeur. Cependant, si les boulons sont retirés, les pistons doivent légèrement dépasser. Montez un tendeur sur chaque extension de boulon, puis glissez un écrou de réaction (par exemple un écrou de blocage rapide fendu) sur l'extension de boulon restante avec l'extrémité conique tournée vers le cylindre tendeur.

Raccordements de tuyaux Il est important de raccorder le tendeur autour de la bride dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse afin de minimiser les branchements incorrects. Assurez-vous qu'il y a un tuyau de raccordement pour connecter le tendeur d'un côté de la bride à l'autre. Une fois les raccordements des tuyaux hydrauliques effectués, le plongeur doit vérifier de chaque côté du tuyau à partir de la position du té du tuyau en aval. Tous les tendeurs des deux côtés de la bride doivent être connectés par le tuyau en série, il ne doit y avoir aucun raccord non connecté et le plongeur doit pouvoir revenir à la position initiale du té à la fin de la vérification du tuyau. Lors de la vérification de la séquence de connexion des tuyaux, les raccords doivent être vérifiés un par un pour s'assurer qu'ils sont bien connectés. Après enquête, en raison de la faible visibilité sous l'eau, des inconvénients de la position de fonctionnement et d'autres impacts, le bout du connecteur de tuyau n'est souvent inséré qu'à moitié ou n'est pas complètement connecté.

Raisons possibles pour lesquelles les raccords de tuyaux ne sont pas correctement raccordés.

Les raccords mâles et femelles ne sont pas alignés lorsque le plongeur installe le couplage ; la bague de verrouillage de l'accouplement n'est pas suffisamment rétractée ; il y a une pression à l'intérieur du tendeur en raison d'un serrage excessif de l'écrou de réaction lors du montage. Dans de tels cas, l'écrou d'arrêt doit être desserré, le tuyau raccordé et l'écrou de réaction resserré. S'il existe une pression interne dans le tuyau à la suite de son utilisation précédente à une profondeur plus profonde, le problème peut être résolu en sortant le tuyau de l'eau et en relâchant la pression interne.

Procédure de mise en tension du tendeur hydraulique

Une fois le système de tension hydraulique connecté, l'opérateur de surface s'étirera en fonction de la valeur de pression de précharge calculée de la source d'énergie hydraulique. Pour appliquer correctement la charge résiduelle requise sur les boulons, la force doit être appliquée conformément à la procédure d'étirement spécifiée. La procédure de tension varie en fonction de la manière dont le tendeur hydraulique est installé. Ce qui suit décrit les procédures opérationnelles pour la tension 100% et la tension 50% respectivement.

3.1 Procédure d'étirement du 100%

Dans le cas de la tension simultanée 100% de tous les boulons, la pression de service de la source d'énergie hydraulique n'est qu'une seule valeur de pression, supposée exprimée en B. La procédure est la suivante.

(1) Mettre sous pression à 6,9 MPa (1 000 psi). Le plongeur vérifie la verticalité et l'alignement de l'installation du tendeur hydraulique pour s'assurer que les contre-écrous sont bien engagés. Vérifiez les raccords des flexibles hydrauliques pour déceler des fuites et autres anomalies. S'il y a un changement dans la course du tendeur hydraulique (peut-être parce que les faces des brides peuvent se fermer avec moins de force), utilisez une barre à bascule pour serrer l'écrou dans la tête du tendeur, puis retirez la pression pour réinitialiser la course de la tête du tendeur.

(2) Continuez à mettre sous pression jusqu'à la valeur B, le plongeur utilise la barre à bascule pour serrer les écrous du tendeur hydraulique, de sorte que chaque écrou soit fermement fixé à la surface de la bride. Remarque : lors du processus d'étirement, la course du piston ne doit pas dépasser sa course maximale ; si la course n'est pas suffisante, vous pouvez atteindre la course maximale, serrez tous les boulons et écrous, via la réinitialisation de la course du tendeur hydraulique sans pression, puis continuez à pressuriser la valeur B complète, continuez à vous étirer.

(3) Arrêtez la pompe sans pression, réinitialisez la course du tendeur et répétez l'opération de l'étape (2) deux fois.

(4) Contrôle final pour s'assurer que l'écart entre les brides est uniforme et cohérent, une fois de plus pressurisé à la valeur B, et basculer davantage l'écrou avec la barre à bascule. Si l'écrou ne peut plus pivoter, la tension est terminée et la pression du système peut alors être évacuée et le tendeur retiré.

(5) Si l'écrou peut pivoter, les étapes (3) et (4) doivent être répétées jusqu'à ce que tous les écrous ne puissent plus pivoter. S'il est nécessaire de répéter le cycle, vérifiez que la qualité correcte de boulon ou d'écrou a été utilisée.

(6) Le plongeur mesure le jeu des brides à 3, 6, 9 et 12 heures et demande à l'équipe de surface de l'enregistrer pour ses dossiers.

3.2 Procédure de mise en tension du 50%

Dans le cas d'une tension du boulon 50%, la pression de précharge de la source d'énergie hydraulique est réglée sur deux valeurs distinctes, supposées représentées par A et B.

La procédure d'étirement est la suivante.

(1) Étirez le premier jeu de boulons 50%.

un. Mettre sous pression à 6,9 MPa. Vérifiez les mêmes exigences que pour l’étirement 100%.
b. Continuez à mettre sous pression jusqu'à A. Le plongeur utilise une barre à bascule pour serrer l'écrou à l'intérieur du tendeur hydraulique jusqu'à ce qu'il soit fermement fixé à la surface de la bride.
c. Arrêtez la pompe pour éliminer la pression, réinitialisez la course du tendeur et répétez l'étape b deux fois.

(2) Tendez le deuxième jeu de boulons 50%.

un. Plongeur sous l'eau pour remplacer le tendeur hydraulique par l'autre 50% des boulons (l'inversion du tendeur peut se faire sans retirer le flexible hydraulique).
b. Mettre sous pression à 6,9 MPa. Vérifiez les mêmes éléments que ceux requis pour la tension du 100%.
c. Continuez à mettre sous pression vers B. Le plongeur utilise une barre à bascule pour serrer l'écrou intérieur du tendeur hydraulique jusqu'à ce qu'il soit solidement fixé à la surface de la bride.
d. Arrêtez la pompe pour relâcher la pression, réinitialisez la course du tendeur et répétez l'étape c deux fois.

(3) Retendez à nouveau le premier jeu de boulons 50%.

un. Plongeur sous l'eau pour remonter le tendeur hydraulique sur le premier jeu de boulons.
b. Pressurisé en B, le plongeur utilise une barre à bascule pour serrer davantage l'écrou. Si l'écrou ne peut plus pivoter, la tension est terminée et la pression du système peut alors être évacuée et le tendeur retiré. Si l'écrou peut pivoter, il est à nouveau pressurisé deux fois jusqu'à la valeur B jusqu'à ce que l'écrou ne puisse plus pivoter.
c. Le plongeur mesure les dégagements des brides à 3, 6, 9 et 12 heures et demande à l'équipe de surface de les enregistrer pour inspection.

Calcul de la pression de précharge du tendeur hydraulique

Habituellement, la force de précharge des boulons dans les dessins a été donnée par la conception, par la force de précharge, comment calculer avec précision la valeur finale de la pression de sortie de la source d'énergie hydraulique est la clé de l'étirement correct du boulon. L'utilisation de différents tendeurs hydrauliques et la pression de précharge de la source d'énergie hydraulique correspondante sont également différentes.

La pression de précharge finale requise peut être calculée par la formule suivante : P = TF / A (1)

Dans la formule

P – la lecture finale du manomètre de la source d'énergie hydraulique (pression de précharge) / Pa ;
T – force de précharge du boulon (donnée par la conception)/N ;
F – coefficient de perte de charge, F>1,15.
A – surface d'action hydraulique du vérin hydraulique du tendeur hydraulique / m2, peut être trouvée à partir des informations fournies par le fabricant du tendeur.

Causes de perte de charge : La réduction de l'allongement du boulon entraîne une réduction de la charge restant à l'intérieur du boulon, ce qui est une perte directe de charge sur le boulon. Lorsque la charge est transférée de l'équipement de traction au boulon et à l'écrou, d'autres facteurs peuvent également entraîner une perte de charge, tels qu'un désalignement du filetage, l'encastrement de l'écrou, la compression de la connexion, etc.

Le facteur de perte de charge est calculé comme suit.
F=1,15 +2/R2, R=G/D (2)

Dans la formule

R – le rapport entre la longueur de traction effective du boulon et le diamètre du boulon.
G – longueur de traction effective du boulon/mm.
D – diamètre du boulon / mm.

Pour différentes méthodes d'assemblage par boulons, la valeur de longueur de traction effective du boulon est différente.

Précautions lors de l'application du tendeur hydraulique sous-marin

Dans le joint bout à bout de bride de courbure d'expansion de pipeline sous-marin lors de l'application d'un tendeur hydraulique, il faut prêter attention aux points suivants.

(1) Ne dépassez en aucun cas la pression de service maximale du système de tendeur hydraulique.

(2) Pression du système hydraulique, n'essayez pas de déconnecter ou de resserrer une quelconque partie du système.

(3) utilisez le tendeur pour retirer le boulon, la pression de desserrage est légèrement supérieure à la pression de serrage initiale, de sorte que l'opération ne peut pas être terminée en même temps, et étirer le bas du manchon et l'écrou à retirer entre l'espace doit être laissé 2 ~ 3 mm, pour empêcher l'étirement du manchon et entre le blocage des vis.

(4) La majeure partie de la protection contre la surcourse du piston du tendeur hydraulique sous-marin passe par la face supérieure de l'écrou avec des trous et le bord inférieur du contact du corps du tendeur, le piston ne peut pas être allongé davantage et atteint, mais s'il n'est pas conforme avec la mise en œuvre des procédures opératoires, il peut encore y avoir une surcourse du piston. Premièrement, l'écrou hexagonal avec un trou sous le tendeur doit être d'une série standard robuste, c'est-à-dire que la hauteur de l'écrou est égale à une fois le diamètre du boulon si la hauteur de l'écrou est inférieure à une fois le diamètre. du boulon, le piston du tendeur pourra encore continuer à s'allonger ; deuxièmement, avant d'atteindre la pression hydraulique prédéterminée, l'écrou avec trou ne doit pas être tourné vers le bas, sinon il doit être réinitialisé dans la course du tendeur et ensuite effectuer l'opération d'étirement. De plus, avant l'étirement, le piston doit être complètement réinitialisé et l'écrou de réaction doit être fermement en place.

(5) En général, l'écrou hexagonal standard ne peut pas remplacer directement l'écrou de réaction. En cas d'urgence, vous pouvez utiliser l'écrou hexagonal standard, mais vous devez préparer un diamètre suffisamment grand pour couvrir toute la surface du piston de la rondelle fine. et la rondelle sera assemblée dans l'écrou hexagonal standard en dessous.

(6) Pour l'extrémité de la bride du pipeline sous-marin, la grande majorité des cas de boulons d'extension et de tendeurs ont un espace d'installation, mais lors de l'utilisation de brides spéciales ou dans d'autres circonstances, il faut toujours faire attention à la couche de corrosion du pipeline sous-marin, à la couche de poids de ciment, que ce soit la vue affecte les boulons d'extension et l'installation du tendeur.

Résumer

Les champs d'ingénierie pétrolière offshore utilisant des tendeurs de boulons hydrauliques sous-marins pour les projets d'amarrage de brides de pipelines sous-marins se produisent rarement des accidents de qualité de fuite de pression d'essai, garantissant efficacement le fonctionnement sûr du pipeline sous-marin. Par conséquent, l’utilisation de tendeurs sous-marins a considérablement amélioré la qualité des connexions à brides dans les projets pétroliers offshore.

TorcStark possède une riche expérience théorique et opérationnelle dans le raccordement par brides de projets pétroliers offshore. Si vous avez des questions à cet égard, n'hésitez pas à nous contacter.