JP2000510565A - 耐蝕性及び耐火性のパイプシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 オフショア産業及び軍事用、民生用の遠洋航路船のスプリンクラーシステム、並びに、公共建物及び工場のスプリンクラーシステムに適した耐蝕性及び耐火性のパイプシステムが開示される。本パイプシステムは、冷間成形された硬いパイプ部分（１０）を備え、パイプ部分が、１以上のチューブ状のゴム層（１１、１３、１５）と、ゴム層を囲む補強材層（１２、１４）とを有している。補強材層は、巻付けられ、編組され、編まれ、或いは互いに交差するように他の方法で作られたワイヤ又はリボンで形成されており、ワイヤ又はリボンが、各々、パイプ部分（１０）の長さ方向軸線に対して、補強されたチューブ状のゴム層（１１、１３、１５）に最大の強度を付与する巻付け又は螺旋角度を形成している。この場合、パイプシステムは、使用時に、パイプ部分（１０）を別のパイプ部分に複数経路継手として連結するための分岐連結体（１８）を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 耐蝕性及び耐火性のパイプシステム 本発明は、オフショア産業及び軍事用、民生用の遠洋航路船のスプリンクラー システム、並びに、公共建物及び工場のスプリンクラーシステムに適した耐蝕性 及び耐火性のパイプシステムに関する。 通常のスチールパイプシステムは、海水や工場廃液、他の同様な廃液のような 浸食的な液体を搬送するのに適していない。冷却用や消火用（スプリンクラーシ ステム）に海水パイプラインがかなりの程度必要とされるオフショア産業では、 従来のスチール材料を他のより適当な材料と交換することが求められている。こ れに関して、より合金量の多いスチール材料（例えば、約６％のモリブデンを含 む耐酸Ｃｒ−Ｎｉ鋼であるＳＭＯ鋼）、及びより精妙な金属又は合金（例えば、 チタニウム及び異なるＣｒ−Ｎｉ合金）のような、より高価な金属材料に交換す る試みがなされている。 プラスチック材料についても試験がなされており、ガラス繊維強化エポキシ樹 脂が、海水を通すパイプラインとして試験されている。このようなプラスチック パイプは、耐蝕性に関してスチールパイプよりも著しい利点を有しているが、プ ラスチックパイプを、主としてオフショア及び遠洋航路船の分野内で、全ての用 途においてスチールパイプと交換するのは、他の理由のため、不適当である。例 えば、このようなパイプは、耐火性を有しておらず、むしろ易燃性かつ燃焼性を 有しており、従って、煙や毒性ガスを発生させ、簡単な用途でさえも別個の耐火 材を設ける必要がある。プラスチックパイプは又、例えば外部ブローやノックに 対して、及びパイプシステムにおいて弁の開閉等によって生ずる水の急激な圧力 変化により発生する所謂ウォーターハンマーに対して、機械抵抗が制限されてお り、これらは、多くの点で重大な欠点となる。また、金属パイプは、急速に膨張 することができないため、ウォーターハンマーに対する抵抗が小さい。 これらの高価な金属材料は、当該目的のためには、上述のウォーターハンマー に対する抵抗性を除いて、プラスチックパイプよりも適当ではない。しかしなが ら、材料が非常に高価であるので、ランニングコストが高くなり、その有用性は 、非常に高級な用途に、特に要求システムにおける使用に制限される。しかしな がら、全ての金属製パイプシステムは、依然として、多くの深刻な問題を負って いる。第１に、試験した材料は、全てではないが、腐蝕の問題から完全には解放 されておらず、通常の室温よりも僅かに高い温度に曝されると、深刻な状態に陥 ることがある。第２に、これらの材料は、これらの材料でパイプが形成されてい るパイプシステムを組み立て、据え付け、使用するとき、広範な溶接作業及び／ 又は他の同様な“難しい作業”を必要とし、安全性の観点から見ると、特にオフ ショア及び造船の分野で、かなりの程度、避けるのが望ましい。このような作業 において熱によって及ぼされる問題に加えて、石油及びガス回収システムでは、 ガス漏れのおそれが常にある。従って、オフショア設備の作業において開放火炎 等の使用を伴う作業の際、常に製造を中止する必要がある。もちろん、その結果 、著しいコスト高を招き、深刻な障害や製造の乱れが生ずる。 火災の場合には、火災の性質に応じて、高温とともに、いろいろな高熱輻射束 密度が発生する。固形燃料の燃焼を伴う困難な火災（いわゆるセルロース系火災 ）の場合には、火災領域の温度は、絶え間なしに上昇し、６０分後には約９００ ℃、１２０分後には約１０５０℃になり、２４０分後には約１１５０℃の最高温 度に達する。この時点で支配的になる熱輻射束密度は、平均して約６０ｋＷ／ｍ² であり、熱輻射束密度は、最大で約１００ｋＷ／ｍ²に達することがある。炭化 水素プール火災などでは、温度は、極めて急速に上昇し、２０分後には約１１５ ０℃の最高温度に達する。熱輻射束密度は、セルロース系火災の場合には、平均 して約２００ｋＷ／ｍ²以上になり、ピーク時には約２２５ｋＷ／ｍ²になる。最 悪の火災は、例えばオフショア又は陸地の天然ガス貯蔵設備において天然ガスと コンデンセートが高圧下で燃焼したときに発生する、いわゆるジェットファイア である。このような火災の対象は、オフショアプラットホームと、それに対応す る陸地の設備であり、このような火災は、不幸にも、破滅的な結果を招き、多く の人命が失われる。ジェットファイアの場合には、温度は、極めて急速に（１０ 〜１５秒）１３００〜１４００℃程度まで上昇し、その温度では、約５００ｋＷ ／ｍ²に制限されている火災の熱輻射束密度は典型的には、３６０ ｋＷ／ｍ²に達する。 この背景に関して、石油及びガスのオフショア並びに陸地の設備は、耐火及び 防火に関して非常に大きな要求を課されており、オフショアプラットホームは、 海から多量の水を圧送する高度なスプリンクラーシステムを備え、このシステム は、プラットホームのあらゆる部分に分岐している。 特に、オフショア及び造船産業では、耐火性及び耐蝕性に関して特に厳格で高 度な条件が課され、溶接作業や他の困難な作業を実施する必要性を著しく減少し たり好ましくは完全に除去したりするのが望まれている、例えば石油プラットホ ーム、軍事用容器、及び石油タンカーに使用することができる耐蝕性及び耐火性 のパイプシステムに対する要請が、長い間なされてきた。 本発明の目的は、使用材料に関連した上述の課題が、一定の場合に非常に減少 され、或いは、完全に除去され、特定の性質（例えば、良好な冷間形成性質）の パイプ材料を使用することによって据え付け及び再構築に関する重要な利点を与 えることができる、非常に進歩的な用途のための耐蝕性及び耐火性のパイプシス テムを提供することである。 本発明のパイプシステムは、上記目的のため、以下の請求の範囲に記載された 特徴によって特徴付けられる。かくして、本パイプシステムは、冷間成形された 硬いパイプ部分又は長さ部分を備え、このパイプ部分が、１以上のチューブ状の ゴム層と、ゴム層を囲む補強材層とを有している。補強材層は、巻付けられ、編 組され、編まれ、或いは互いに交差するように他の方法で作られたワイヤ又はリ ボンで形成されており、ワイヤ又はリボンが各々、パイプ部分の長さ方向軸線に 対して、補強されたチューブ状のゴム層に最大の強度を付与する巻付け又は螺旋 角度を形成しており、使用時にパイプ部分を別のパイプ部分に複数経路継手（マ ルチ・パス・カップリング）として連結するための分岐連結体を備えている。こ こて使用される“冷間成形された硬いパイプ部分”とは、パイプ部分を塑性変形 によってのみ曲げることができることを意味している。これに関連して、塑性変 形させることなしに曲げることができるパイプを、便宜上“ホース”と呼ぶ。 補強材は、１以上のゴム層によって囲まれ、或いは、ゴム層の間の１以上の別 の層にあるのがよい。補強材料自体は、重要ではない。何故ならば、これに関す る最も重要なことが、最大の安定性を達成し、かつ、パイプを塑性変形させるこ とができ、上述のようにパイプを“ホース”と差別化する大きな曲げ剛性（即ち 、曲げ抵抗）を達成することであるからである。巻付け角度又は螺旋角度（即ち 、各補強ワイヤ又は補強リボンがホース（パイプ）の長さ方向軸線となす鋭角） が約５４°の所定の狭い角度範囲内にあるとき、ホースに対して適当でない強度 、安定性、及び曲げ剛性が得られることが、補強ホースの製造によって知られて いる。何故ならば、塑性変形させることなしに、製品を曲げることができず、こ れにより上述のようなホースの性質が失われるからである。従って、この角度範 囲は、このような製造において回避されなければならない。 長さ方向軸線と前記角度をなすように、まずワイヤ又はリボンの層を互いに隣 接して傾斜させて配置し、しかる後、第１の層を横断するが依然として長さ方向 軸線と同じ角度をなす別の層を、前記第１の層に配置することによって、補強材 が巻き付けられる。互いに交差しているワイヤを互いに編組するが合致箇所で互 いに固定しないことを除いて、編組が同じようにして行われる。また、ネットの 互いに交差するワイヤ間に角度を有する、ワイヤネットの形態の予め製造された 補強材を使用することができ、多くの場合により簡単であり、この補強材は、チ ューブ状ゴム層のまわりにワイヤを配置した後にワイヤの方向が長さ方向に対し て所定角度（〜５４°）をなすように、ネットの互いに交差するワイヤ間に前記 角度を有している。 パイプシステムのパイプ材料に最良の性質を付与するため、補強材は、金属、 又はケブラー材料のような炭素繊維複合材料によって構成されるのが好ましい。 後者の補強材料は、特に好ましい。何故ならば、後者の補強材料が、所要の強度 、安定性、及び適当な曲げ剛性と、（例えば、軽量のような）他の価値ある性質 の両方を、パイプ材料に付与するからである。材料は、ゴム材料、或いはパイプ 材料の意図する特定の用途に適合する性質を有するゴム類材料から選定された外 側ゴム層を備えて製造するのがよい。このようなゴム材料の必須の性質である非 易燃性に加えて、ゴムは、非毒性、又は非発煙性であるのがよく、或いは熱伝導 率が小さいのがよい。これに関して非常に適した材料は、バイキング・ノーフレ ーム（ＶＩＫＩＮＧ ＮＯＦＬＡＭＥ）８１５又は９１５のゴムである。 本発明のパイプシステムのパイプ材料は、熱輻射束密度が５００ｋＷ／ｍ²、 火炎温度が約１４００℃のジェットファイアに少なくとも２時間耐えることがで きるように、極めて良好な耐火性を有することが分かった。しかしながら、材料 には、更に大きな耐火性が与えられ、スウェーデン特許出願ＳＥ−Ａ−９７０３ １１０−８（極熱輻射束密度に耐えることができるパイプ又はホース）に記載さ れているパイプ及びホースと同様に、ジェットファイア等の場合において極高熱 輻射束密度で材料をセルフシール及び自己防衛させる所定の性質が与えられる。 この場合には、内側ゴム層は、有孔ケーシングによって囲まれなければならない 。このケーシングは、補強材層の内側層を構成するのがよいが、本発明による補 強材層の補強性質を有する必要のない別の層を構成してもよい。ケーシングの孔 は、互いに隣接して位置すべきであり、パイプを通る加圧液体の作用により“ノ ズル作用”を提供することができる最小の横断面積を有するべきである。孔の横 断面積は、パイプの意図する液圧によって、あらかじめ定められる。他の点につ いては、上述の特許出願を参照されたい。 本発明のシステムにおいて或るパイプ部分を別のパイプ部分に連結するための 分岐連結体は、外側フランジと、パイプ片収容穴及びフランジ支持体を収容する ための外方に延びた部分をもつ第１の半円形キャリパーと、第１のキャリパーと 共に、適当なカップリング手段によってパイプのまわりにリング状接合体を形成 し、これにより組立状態においてパイプに形成された穴の適所にパイプ片を密封 保持するようになった第２の半円形キャリパーとを備えた金属又はプラスチック のパイプ片を有することによって特徴付けられる。前記連結体のパイプ片は、フ ランジの下方の外面に、密封コーティングを備えているのがよく、密封コーティ ングは、パイプ片に螺合されるナットの形態を有し、フランジの位置をパイプ片 に沿って調整することができる。しかしながら、連結体のパイプ片の外面に、別 の密封手段を設けてもよい。 本発明のパイプシステムにおいて使用されるパイプ材料は、金属パイプ又は複 合材料のパイプの良好で望ましい性質を有しており、冷間成形することができ、 従って、熱を加えずに或いは特別な曲げ工具を使用せずに曲げることができる。 パイプ材料は、溶接し、或いは加熱する必要のある他の方法で作業することなし に、添え継ぎし接合することができる。材料は又、攻撃的な液体、及び通常の室 温以上の温度でさえも、完全に耐蝕性であり、これは、金属材料が関連する場合 ではない。この大きな耐蝕性は、パイプの内側層がゴムで形成されるからである 。使用されるゴムの種類は、主としてパイプシステムで搬送される液体の種類に 応じて選定される。 上述のように、本発明によれば、ホースの製造において、塑性変形なしに曲げ ることができるホース特性が製品から失われるが、補強材が約５４°の巻付け角 度（螺旋角度）で巻付けられているとき、補強ゴム製品に最高の強度が得られる という公知の現象が使用されている。我々が知っている限りでは、この現象は、 弾性で可撓性の“ホース”の代わりに、ワイヤ補強製品に対して最高の強度と安 定性を有する硬くて容易に冷間成形される可撓性の“パイプ”を得る場合におい て実際的な用途では提案されていない。本発明によるパイプ長さ部分又はパイプ 部分は、安定、強度、及び曲げに関する性質を有しており、かなりの程度に曲げ ることなしに、普通のパイプブラケット上で静止し、パイプブラケットによって 支持され、そして、所望の時（例えば、丸い角部を回転させ或いは他のパイプや 導管のまわりで回転させるとき）に、工具を使用することなしに、冷間状態で所 望の幾何学的形状に曲げることができ、その曲げ形状を保持することができる。 補強材によって与えられるパイプの安定性は、分岐連結体を収容するためパイ プに穴を形成するときでさえ、悪影響を及ぼされない。 本発明のパイプシステムは、パイプシステムに使用される通常の金属又は他の 材料と比較して、多くの利点を有している。特に重要な利点を、以下に列挙する 。 ・金属パイプの重量がかなり軽減される。 ・スチールパイプの場合には、３分の１軽減される。 ・価格が顕著に減少する。 ・腐蝕や堆積がなくなり、作業上の安全性が向上する。 ・耐爆発性がある。 ・外部の機械的な衝撃、及びウォーターハンマーによる内部の機械的な衝撃に 耐えることができる。 ・金属パイプよりも安価であり、据え付けが容易である。 ・材料をドラムに巻付けることができるので、輸送し易い。 ・衝撃に対して敏感ではないので、輸送が安全である。 ・据え付け及び組立の際、溶接、加熱等の必要がなくなる。 ・凍結による損傷のおそれがなく、材料に関する問題が発生することなしに融 解が生ずる。 ・ノズルを容易に付けることができる。 ・ホットパイプ及びコールドパイプを断熱する必要がない。 ・作動時間が少なくとも３０年である。 次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。 第１図は、本発明のパイプシステムにおけるパイプ材料の１つの実施の形態の斜 視図であり、第２図は、パイプの横断面図であって、パイプ据え付け作業におい て使用される連結装置を示したものである。 第１図は、本発明の１つの実施例に係るパイプ部分又はパイプ長さ１０の一部 を示した図であって、ゴムと補強材の両方が、別個の層に含まれている。かくし て、パイプ部分１０は、パイプで搬送される液体に適合する材料で形成された内 側ゴム層１１を備えている。内側ゴム層１１は、第１の補強材層１２によって囲 まれており、第１の補強材層１２は、図示した例では、金属ワイヤネットであり 、金属ワイヤがネットの金属ワイヤの両方向において約５４°の巻付け角度を有 している。第１の補強材層１２は、中間ゴム層１３によって囲まれており、中間 ゴム層１３の厚さは通常、内側ゴム層１１の厚さより大きい。中間ゴム層１３は 、第２の補強材層１４によって囲まれている。図示した実施の形態では、第２の 補強材層１４は第１の補強材層１２と同様であるが、第２の補強材層１４は、本 発明の概念の範囲内にあれば、第１の補強材層１２と異なっていてもよく、第１ 補強材層１２を形成している材料と異なる材料で形成してもよい。第２の補強材 層１４は、最も外のゴム層１５によって囲まれており、最も外のゴム層１５は、 中間ゴム層１３と同様に、パイプシステムの使用条件（例えば、大きな耐火性、 ジェットファイア等に対する高温断熱性）に適合するゴム材料及びゴムタイプの 材料によって形成されている。 第２図は、２つの補強材層１２、１４を備えた単一のゴム層１１を有するパイ プ部分１０の横断面図である。パイプ１０は、連結装置１８に属するパイプ片１ ７を収容するための穴を有している。連結装置１８は、パイプ片１７に加えて、 上部の半円形キャリパー１９を有しており、半円形キャリパー１９は、パイプ片 １７が貫通する開口２１をもつ外方に延びた部分２０を有している。パイプ片１ ７は、外方に延びた部分２０に適合するフランジ２２によって、キャリパー１９ から滑らないようになっている。図示した例では、フランジ２２は、ナットの形 態を有している。連結装置１８は又、底部の第２のキャリパー２３を有しており 、第２のキャリパー２３は、ナットとボルト或いはスナップ係止手段によって構 成される連結具２４によって、上部の半円形キャリパー１９に連結することがで きる。パイプ片１７の底部分１７Ａの外面には、コーティング２５が施されてお り、コーティング２５は、キャリパー１９、２３及び連結具２４によってパイプ １０に連結装置１８を取付けたとき、穴１６の壁２６に密着するように作用する 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１７Ｄ 1/08 Ｆ１６Ｌ 41/02 Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1．オフショア産業及び軍事用、民生用の遠洋航路船のスプリンクラーシステム 、並びに、公共建物及び工場のスプリンクラーシステムに適した耐蝕性及び耐 火性のパイプシステムにおいて、 冷間成形された硬いパイプ部分（１０）を備え、パイプ部分が、１以上のチ ューブ状のゴム層（１１、１３、１５）と、ゴム層を囲む補強材層（１２、 １４）とを有しており、前記補強材層が、巻付けられ、編組され、編まれ、或 いは互いに交差するように他の方法で作られたワイヤ又はリボンで形成されて おり、ワイヤ又はリボンの各々が、パイプ部分（１０）の長さ方向軸線に対し て、補強されたチューブ状のゴム層（１１、１３、１５）に最大の強度を付与 する巻付け又は螺旋角度を形成しており、使用時にパイプ部分（１０）を別の パイプ部分に複数経路継手として連結するための分岐連結体（１８）を備えて いることを特徴とするパイプシステム。 2．補強材層（１２、１４）が、１以上のゴム層（１１、１３、１５）によって 囲まれていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のパイプシステム。 3．補強材層（１２、１４）が、前記ゴム層（１１、１３、１５）の間の１以上 の別の層として位置していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のパイ プシステム。 4．補強材層の材料が、金属ワイヤ又は炭素繊維複合材料を含んでいることを特 徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載のパイプシステム。 5．少なくとも１つの外側のゴム層（１３、１５）が、パイプ材料の特別の用途 に適合する性質を有するゴム材料又はゴムタイプの材料を含んでいることを特 徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載のパイプシステム。 6．内側のゴム層（１１）を接触状態に囲む有孔ケーシングを備え、該有孔ケー シングが、前記補強材層の一方（１２）を含み、或いは別個の層でもよく、有 孔ケーシングの孔が、パイプ部分（１０）内の加圧液体に対してノズル作用を 提供し、かつ、極熱輻射束密度を受けるときでさえもパイプ材料にセルフシー リング性質を付与するように選定された最小横断面積を有していることを特徴 とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載のパイプシステム。 7．請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載のパイプシステムでパイプ 部分（１０）を別のパイプ部分に連結するための分岐連結体（１８）において 、 金属又はプラスチックのパイプ片（１７）と、該パイプ片（１７）の外側に 取付けられたフランジ（１２）と、パイプ片を収容する穴（２１）、及びフラ ンジ（２２）を支持するための外方に延びた部分（２０）を有する第１の半円 形のキャリパー（１９）と、対向した、第２の半円形のキャリパー（２３）と を備え、第１のキャリパー（１９）と第２のキャリパー（２３）が一緒になっ て、適当なカップリング手段（２４）の助けをかりて、パイプ片の取付け時に パイプ部分（１０）に設けられた穴（１６）の適所にパイプ片（１７）を密封 状態に保持するように、パイプ部分（１０）のまわりにリング形接合部を形成 することを特徴とする分岐連結体。 8．パイプ片（１７）の外面のフランジ（２２）の下方に、密封用のコーティン グ（２５）が施されていることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の分岐連 結体。 9．フランジ（２２）が、パイプ片に螺合されるナットの形態を有しており、こ れによりパイプ片（１７）上でのフランジの位置を調整し、パイプ片（１７） の回転を阻止することができることを特徴とする請求の範囲第７項又は第８項 に記載の分岐連結体。