JP2904887B2

JP2904887B2 - パイプラインの補修方法及びその装置

Info

Publication number: JP2904887B2
Application number: JP2208124A
Authority: JP
Inventors: 信行松井; 栄世岩村
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1990-08-08
Filing date: 1990-08-08
Publication date: 1999-06-14
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: JPH0492189A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、パイプラインの補修方法及びその装置に関
し、特に海底に敷設されたパイプラインに対し、水で置
換した管内の一部を排水して作業をする局部気中方式ま
たは管内に圧縮空気を充填し一部を常圧として作業をす
る圧気方式によるパイプラインの補修方法及びその装置
に関する。

［従来の技術］原油・天然ガス等の長距離輸送方法として、パイプラ
インが経済的に優れた輸送手段として重用されており、
その安全運転の維持・確保のために、各種のパイプライ
ンの検査装置が開発されている。例えば超音波法の原理
を用いて、パイプラインの関壁の平面画像や断面画像の
データを処理して溶接近傍の腐食の検査が行われてい
る。

しかしながら、上記従来の検査装置は、海底のパイプ
ラインの検査はできるが、ただ検査できるだけで補修の
施工ができないという重大な欠点がある。特に海底に敷
設されたパイプラインを補修するためには原油等を全ラ
インに亘って抜き取らなければならないが、原油を抜く
とパイプラインが水圧で変形し、また浮力により浮き上
がり破損するという問題も生じる。

そして、特願平２−293652号公報にパイプライン内に
２枚の隔壁を設置し、その間の空間を作業室としてパイ
プ内面の検査及び修理を行う技術が開示されている。し
かし、この技術は、パイプ内の潜水夫によって隔壁を持
ち込み、作業室とパイプ外とを行き来できる通路管を設
けて作業を行うもので、管内水中作業を必要とする等、
容易に作業できるものではない。

一方、特開昭61−45197号公報には、前後に止水装置
を設けてその間にテレビカメラを挿入し管内を撮影点検
する技術が、また、実開昭61−106692号公報には、管内
を流体に押されて走行し、センサで管内面を倣って腐食
等をセンシングする技術が開示されている。しかし、こ
れらの技術は管内を検査チェックするだけで補修するも
のではない。そして、特開昭49−34440号公報に、没水
前に接合部にあらかじめ補助板を溶接しておき、水中で
シール溶接して内部を排水し内側から溶接して接合する
技術が開示されている。しかし、この技術もパイプライ
ンを補修するものではない。

［発明が解決しようとする課題］したがって、本発明は、特に海底のような水圧が作用
する所に敷設されたパイプラインを変形させることな
く、また潜水夫等による管内水中作業を必要とせず容易
に検査し補修できるパイプラインの補修方法及びその装
置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］本発明の局部気中方式のパイプラインの補修方法によ
れば、水で置換した管内の一部を排水して作業をする局
部気中方式のパイプラインの補修方法において、膨脹す
ることによって管壁を遮断するパッカを両端部の外周に
有しそれらパッカ間に管壁の検査・補修作業を実施する
ための作業部を形成しセンサ、グラインダ、溶接機及び
排水・走行用ポンプを備えて管の長手方向に移動自在な
隔壁装置を用意し、補修する管内を水で置換し、前記隔
壁装置を所定位置にポンプを作動して移動させ、パッカ
を膨脹させ前記作業部を排水して空気と置換し、その作
業部において管壁の検査及び溶接等の補修作業を実施す
る。

本発明の局部気中方式のパイプラインの補修装置によ
れば、水で置換した管内の一部を排水して作業をする局
部気中方式のパイプラインの補修装置において、管の長
手方向に移動自在な本体を設け、その本体両端部の外周
に膨脹することによって管壁を遮断するパッカを設け、
それらパッカ間に排水して管壁の検査及び補修を行う作
業部を形成し、管壁の検査及び溶接等の補修のためのセ
ンサ、グラインダ、溶接機及び排水・走行用ポンプを備
えている。

そして、本発明の実施に際し、前処理用と溶接用との
２基の隔壁装置を用い、前処理用隔壁装置で検査・グラ
インダ処理等を行い、その後溶接用隔壁装置で自動溶接
するのが好ましい。また、隔壁装置の移動は、搭載され
たポンプの吐出による自走、またはワイヤによる牽引で
遠隔操作するのが好ましい。

本発明の圧気方式のパイプラインの補修方法によれ
ば、管内に圧縮空気を充填し一部を常圧として作業をす
る圧気方式のパイプラインの補修方法において、それぞ
れ膨脹することによって管壁を遮断するパッカを両端部
の外周に有し管の長手方向に移動自在な第１の隔壁装置
及び第２の隔壁装置を用意し、補修する管内に圧縮空気
を充填し、前記第１及び第２の隔壁装置を補修箇所を挟
んだ所定位置に移動させ、隔壁装置のパッカを膨脹させ
て管壁を遮断し、第１及び第２の隔壁装置で挟まれた空
間を常圧に排気し、その常圧の空間にて管壁の検査及び
溶接等の補修作業を実施する。

本発明の圧気方式のパイプラインの補修装置によれ
ば、管内に圧縮空気を充填し一部を常圧として作業をす
る圧気方式のパイプラインの補修方法において、それぞ
れ管の長手方向に移動自在な本体を有し膨脹することに
よって管壁を遮断するパッカをその本体両端部の外周に
有する第１の隔壁装置及び第２の隔壁装置を設け、その
第１の隔壁装置には自動溶接機を第２の隔壁装置にはエ
アロックをそれぞれ備え、圧縮空気を充填した管内に第
１及び第２の隔壁装置を配設し、パッカの膨脹によって
管壁を遮断した隔壁装置で挟まれた空間を排気して管壁
の検査及び溶接等の補修作業を実施する常圧の空間を形
成している。

［作用］請求項１及び請求項２に係る発明によれば、まず、検
査・補修するパイプラインの管内を清掃し、水に置換す
る。そして両端部にパッカ、その間に作業部を設けた隔
壁装置を管内に挿入し、所定位置までポンプの操作また
はワイヤ牽引によって移動させ、パッカを膨脹させて管
壁を遮断し、パッカ間の作業部を排水して空気と置換
し、その作業部において管壁の検査及び溶接等の補修作
業を遠隔操作によって実施する。そして、作業終了後、
隔壁装置を回収する。

この検査・補修作業は、例えばテレビカメラで監視し
て自動溶接機で溶接し、遠隔操作で実施するので直接作
業員が管内で行う必要はない。

また、請求項３及び請求項に係る発明によれば、ま
ず、検査・補修するパイプラインの浮き上がり防止を行
い、排液して圧縮空気を充填し、外周部にパッカを設け
た第１及び第２の隔壁装置を補修箇所を挟んだ所定位置
に移動させ、隔壁装置のパッカを膨脹させて管壁を遮断
し、それら第１及び第２の隔壁装置で挟まれた空間を排
気して常圧とし、その常圧の空間において管壁の検査及
び溶接等の補修作業を実施する。

したがって、補修場所は大気圧に保たれているので安
全であって従来技術が適用でき、また、エアロックを介
して作業員が中に入ることもがきる。

なお、管内の隔壁装置の移動は、移動する隔壁装置の
パッカを縮め、反移動側に送気し（あるいは移動側を減
圧し）管内気圧に差を与えれば、容易に移動させること
ができる。

［実施例］以下本発明の局部気中方式の実施例から説明する。

本実施例においては、パッカを有する装置本体は溶接
用トレイン隔壁装置Ｙと、前処理用のトレイン隔壁装置
Ｍとで実施した例が示されている。

さて、第１図を参照すると、パイプラインＰには溶接
用と前処理用の各トレイン隔壁装置Ｙ、Ｍが牽引ワイヤ
30で移動自在に設けられているということが、一見して
理解される。

これらの隔壁装置は、構造的には同じであるので、溶
接用のトレイン隔壁装置について主として説明すると、
この隔壁装置Ｙは、軸方向に所定長さの筒部を有し、全
体といて筒状を呈している。そしてその両端部には、膨
脹すると管壁２を遮断することのできるパッカ３、３・
・・が膨脹・縮小可能に設けられている。

本体の図において右方部分は装置ピグ部４となってい
て、この中に検査センサとしての超音波センサ、排水と
走行用のポンプ等が設けられている。また中央部分は作
業部５となっていて、この部分に溶接機、テレビカメラ
等が収められ、またこの部分は空気と置換される部分で
もある。隔壁装置Ｙの図において左方部分は、ロック部
６となっている。そしてこのロック部には排水ポンプも
設けられ、作業員も搭乗可能となっている。

前処理用のトレイン隔壁装置Ｍは、作業部５′に研磨
用のグラインダ装置、テレビカメラ等を備えている。

上記した隔壁装置Ｙ、Ｍは、走行用のポンプも備えて
いるので、その吐出力の作用で自走することもできる
が、ワイヤ30で牽引されるようになっている。そしてこ
のワイヤには給排気ホース、動力・通信ケーブル等も一
体的に束ねられてケーブル31となっている。

ケーブル31が長くなると、管壁２との摩擦力も大きく
なるので、これを避けるために、ケーブル中継装置32が
所定間隔毎に設けられる。この装置は図示されているよ
うに、中心部分にはケーブル31を挿すことのできる孔33
が設けられている。そして外周部には管壁と接したとき
回転するローラ34、34・・・が複数個放射状に設けられ
ている。また、これらのローラ間には円板状の鍔35、35
が、その面が管に対して垂直になるように設けられてい
る。

次に上記実施例の作用を説明する。

発射及び回収時のみ使用されるピグランチャー兼キャ
ッチャ40を、第１図及び第２図に示されているようにセ
ットする。このランチャー兼キャッチャ40は、第２図に
示されているように、例えば海上側にセットし、陸上側
に注入口41を設ける。

まず、管内を清掃し、水を置換する（第２図）。そし
てピグを発射する。すなわち第３図に示されているよう
に、前処理用のトレイン隔壁装置Ｍと、溶接用のトレイ
ン隔壁装置ＹをパイプラインＰに通す。吸水及び排水し
ながら隔壁装置Ｙ、Ｍを移動させる（第４図）。このと
きパッカ３、３は縮小させておく。ケーブル31が所定量
繰り出される毎に、例えば20〜30m毎に中継装置32を設
けていく（第５図）。

次に前処理を実施する。すなわち前処理用のトレイン
隔壁装置Ｍが所定位置に達したら、パッカ３、３・・・
を膨脹させて、装置本体を固定すると共に管壁２を遮断
する。そして排水ポンプを起動して作業部５の水を抜く
と共に、ケーブル31から空気を供給する。

作業部がドライになったら、テレビカメラで確認しな
がら検査・グラインダ処理等を行う。そして前述した要
領で隔壁装置Ｍを移動させ、同様に前処理を実施する
（第６図）。

次に、溶接等の補修作業を行う。すなわち前処理され
た箇所へ溶接用トレイン隔壁装置Ｙを移動させ、そして
パッカ３、３・・・を膨脹させ、装置本体を固定すると
共に管を遮断する。そして作業部５を空気と置換し、テ
レビで確認しながら例えば自動溶接機で溶接する。

溶接作業が終了したら、スラグを除去し、溶接箇所を
再検査し、補修は終了する。そして次の箇所へ移動し、
同様な処理を行う（第７図）。

上記のようにして、全パイプラインＰの補修が完了し
たら、前処理用のトレイン隔壁装置Ｍと溶接用のトレイ
ン隔壁装置Ｙを回収する。

本実施例によると、パイプラインには水が充填された
状態で実施されるので、管が浮力で浮き上がることもな
く、また海水圧で変形することもない。しかも、前処理
と溶接などの本作業は、空気中で行われるので、検査及
び補修は完全なものとなる。次に第８図ないし第19図に
よって圧気方式の実施例について説明する。本実施例に
よると、第１の隔壁装置は、自動溶接機付きのムーバブ
ルバルクヘッド20で、また第２の隔壁装置は、エアロッ
ク付きのムーバブルバルクヘッド50として実施した例が
示されている。

すなわち、第８図、第９図に示されているように、自
動溶接機付きのムーバブルバルクヘッド20は、全体は円
筒状を呈し、その外周部には複数のパッカ21、21・・・
を備えている。そしてこれらのパッカも前述したパッカ
と同様に例えば空気を供給すると膨脹して管を遮断し、
空気を抜くと縮小して移動自在となる。

ムーバブルバルクヘッド20の、前方すなわち第８図に
おいて左方端部には、パッカ21が縮小されて移動される
ときに管壁２に接して回転するローラ22、22・・・が放
射状に複数個設けられ、更にその端部には給排水端子23
に設けられている。この端子はムーバブルバルクヘッド
20を貫通し、端子23には陸上まで延在した耐圧ホース24
が接続されている。

パッカ21とパッカ21との間には、図示はされていない
が溶接機本体と、バルブユニット等を内蔵している。そ
して溶接機本体の後方には自動溶接機付きヘッド60が接
続されようになっている。

自動溶接機付きヘッド60は、第９図に示されているよ
うに、本体部分にはパッカ61、61を備えている。そして
本体の前方には溶接機本体に接続するためのジョイント
部62を有する。自動溶接機付きヘッド60は、中心部材63
を有するが、この中心部材から伸縮自在に自動溶接ガイ
ド64、64・・・が複数個放射方向に設けられ、軸方向に
はワイヤドラム65、溶接ホルダ部66、自動溶接ガイドレ
ール67等も備えている。また自動溶接機付きヘッド60の
前後端部にはムーバブルバルクヘッド20と同様に放射状
に複数個のローラ68、69・・・が回転自在に設けられて
いる。

エアロック付きのムーバブルバルクヘッド50も、外部
構造は、前述の溶接機付きのムーバブルバルクヘッド20
と同様で、外周部には膨脹可能なパッカ51、51を複数個
備えている。そして外周部には直接的に管壁と接触する
とき転動するローラ52、52が複数個設けられている。エ
アロック付きのムーバブルバルクヘッド50は、中に作業
員が待期できる大きさを有し、その端部にはエアロック
ドア53が枢着54されている。そしてドアの中心部は受圧
部55となっている。

第10図は、加圧方式によってパイプラインＰを補修し
ている状態を示す図であるが、同図に示されているよう
に、パイプラインは立ち上り部を有し、中間部分は海底
に没している。そして両端部は、例えば陸上基地Ｇと海
上作業台Ｓに開口し、この開口部に作業員と資材兼用の
エアロック装置70、70が設けられている。また陸上基地
と海上作業台には排気調圧装置71と給気調圧装置72が設
けられ、これらの装置から給排気管73が延び、そして耐
圧ホース24に接続されている。この給排気管73は全パイ
プラインＰに継ぎ足し自在に設けられ、ムーバブルバル
クヘッド20、50が位置する部分は取り外されている。ま
た、この給排気管には、パイプラインＰに開放するため
のバルブ74が適用に設けられている。したがって作業員
Ｎが必要なときはこのバルブ74を開いて局部換気ができ
るようになっている。なお給排気管73には、付属して動
力ケーブル、通信ケーブル等が設けられ、また立ち上り
部には梯子75、75も設けられている。その他の第10図の
符号76は検査、工具、人員等の搬送台車を、そして、77
は溶接機、人員搬送用の台車をそれぞれ示している。

次に、上記実施例の作用を主として第11図〜第19図に
よって説明する。

圧気方式は、全パイプラインの水を抜いて補修施工す
る方式であるので、第11図に示すようにまず浮き上り防
止の施工をする。例えばコンクリートＣでパイプライン
Ｐを押える。

次に排水ポンプP1、P1を水平管部まで沈めて排水す
る。排水すると水圧によってパイプラインＰが変形する
ので、海水に並行してコンプッサCPで管内を加圧する
（第12図）。

排水及び加圧が終了したら第13図に示すように、給排
気管73、ケーブル等を敷設し、そして検査用台車78で管
壁を検査する。

次に第14図に示されているように、陸側の基地Ｇか
ら、溶接機付きおよびエアロック付きのムーバブルバル
クヘッド20、50一式をエアロック装置70から管内へ挿入
する。

これらのムーバブルバルクヘッドの管内の移動は、次
のようにして行う。すなわち溶接機付きのバルクヘッド
20を、第15図において左方へ移動させるときは、エアロ
ック付きのムーバブルバルクヘッド50のパッカ51、51を
膨脹させて、このヘッドを固定すると共に管を遮断す
る。そして、移動させる溶接機付きのムーバブルバルク
ヘッド20のパッカ21、21を縮小し、両ヘッド間に給排気
管73によって空気を供給する。そうすると圧気によって
ヘッド20が図において左方へ移動することになる。

次にエアロック付きのムーバブルバルクヘッド50を移
動させるときは、溶接機付きのムーバブルバルクヘッド
20のパッカ21を膨脹させて固定し、移動させるヘッド50
のパッカ51、51を縮小する。そして両ヘッド間の空気を
給排気管73から排出する。そうすると、エアロック付き
のムーバブルバルクヘッド50は、第16図において左方へ
移動することになる。

上記のようにして、パイプラインＰ中を、ヘッド50、
50を移動させて、検査・補修することになる。

次に本溶接に入る前に、段取りを実施する。すなわち
第17図に示すように、補修箇所Ｈを溶接機付きのムーバ
ブルバルクヘッド20と、エアロック付きのムーバブルバ
ルクヘッド50とで挟み、これらのヘッドのパッカ21、51
を膨脹させて、遮断固定する。そしてエアロック付きの
バルクヘッド50から、作業員が補修エリアARに入り、ム
ーバブルバルクヘッド20、50をジョイント56でセットす
る。次に補修エリア内の気圧を給排気管73を介して大気
圧まで下げる。上記段取りの外にガウジング当て板の仮
付け等の段取りも作業員Ｎが実施する。

段取りの一種として、自動溶接機付きヘッド60を作業
員はエアロック付きのムーバブルバルクヘッド50に待期
した状態で溶接位置まで移動させる。自動溶接機付きヘ
ッド60をパッカ61、61（第９図に示す）によって固定す
る。そして溶接箇所Ｈを大気圧にする。次に自動溶接機
をムーバブルバルクヘッドから切り離し、単独に固定
し、作業員は自動溶接機にテイチイン後エアロック付き
のムーバブルバルクヘッド50内に待期する（第18図）。

本溶接は、第19図に示されているように、エアロック
付きのムーバブルバルクヘッド50を移動させて、溶接機
付きのムーバブルバルクヘッド20と接続後、補修箇所を
大気圧にする。そしてエアロック付きのヘッド50を固定
して自動溶接をする。

［発明の効果］以上詳述した本発明によれば、以下の優れた効果を奏
する。

（ａ）本発明の局部気中方式によれば、パイプライン
中に水が置換されて検査・補修が行われるので、浮き上
がり・変形防止の手段を講ずる必要がない。そして、両
端のパッカを膨脹させて管壁と遮断された作業部内が空
気と置換され、その作業部で検査及び補修作業が行われ
るので、溶接等の処理は完全な形で実施される。

（ｂ）一基またはトレーン状の隔壁装置の両端部にパ
ッカを設けて作業部が形成されており、検査・補修用の
センサ、グラインダ、溶接機及び排水・走行用ポンプを
備えているので、隔壁装置の移動によって容易に所定位
置での施工ができる。したがって、従来技術のように複
数の遮蔽壁を設けて作業空間を構成する必要がない。

（ｃ）これらの作業は、例えばテレビカメラで監視
し、自動溶接機で溶接を行い、遠隔操作で実施すること
ができるので、直接作業員が管内に入って作業する必要
がなく安全である。

（ｄ）そして、前処理用と溶接用との２基の隔壁装置
を用い、前処理用隔壁装置で検査・グラインダ処理等を
行い、その後溶接用隔壁装置で自動溶接すればより確実
かつ効率的に施工することができる。

（ｅ）また、本発明の圧気方式によれば、パイプライ
ンの浮き上がり防止処置を必要とするが、水圧による変
形は管内の圧縮空気圧により防止される。

（ｆ）その一方、隔壁装置で挟まれた補修場所は大気
圧に保たれているので安全であって従来技術が適用で
き、エアロックを介して作業員が中に入ることもでき
る。また、隔壁装置は移動自在であって容易に移動でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は局部気中方式の実施例を示す斜視図、第２図〜
第７図は各段階におけるその作用を説明するための模式
的断面、第８図は圧気方式の発明の実施例を示す要部の
一部破断斜視図、第９図は第８図において矢視Ａで見た
斜視図、第10図は全体を示す模式的一部破断斜視図、第
11図〜第19図は本実施例の作用を説明するための、各段
階における模式的な断面図である。Ｍ……前処理用のトレイン隔壁装置、Ｙ……溶接用トレ
イン隔壁装置、Ｐ……パイプライン、２……管壁、３…
…パッカ、４……装置ピグ部、20……溶接機付きのムー
バブルバルクヘッド（第１の隔壁装置）、21……パッ
カ、50……エアロック付きのムーバブルバルクヘッド
（第２の隔壁装置）、51……パッカ、73……給排気管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/06 F16L 55/00 - 55/24 B23K 9/00 - 9/32 G01B 21/00 - 21/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水で置換した管内の一部を排水して作業を
する局部気中方式のパイプラインの補修方法において、
膨脹することによって管壁を遮断するパッカ（３、３）
を両端部の外周に有しそれらパッカ（３、３）間に管壁
の検査・補修作業を実施するための作業部（５）を形成
しセンサ、グラインダ、溶接機及び排水・走行用ポンプ
を備えて管の長手方向に移動自在な隔壁装置（Ｍ）を用
意し、補修する管（Ｐ）内を水で置換し、前記隔壁装置
（Ｍ）を所定位置にポンプを作動して移動させ、パッカ
（３、３）を膨脹させ前記作業部（５）を排水して空気
と置換し、作業部（５）において管壁の検査及び溶接等
の補修作業を実施することを特徴とする局部気中方式の
パイプラインの補修方法。
【請求項２】水で置換した管内の一部を排水して作業を
する局部気中方式のパイプラインの補修装置において、
管の長手方向に移動自在な本体を設け、その本体両端部
の外周に膨脹することによって管壁を遮断するパッカ
（３、３）を設け、それらパッカ（３、３）間に排水し
て管壁の検査及び補修を行う作業部（５）を形成し、管
壁の検査及び溶接等の補修のためのセンサ、グライン
ダ、溶接機及び排水・走行用ポンプを備えていることを
特徴とする局部気中方式のパイプラインの補修装置。
【請求項３】管内に圧縮空気を充填し一部を常圧として
作業をする圧気方式のパイプラインの補修方法におい
て、それぞれ膨脹することによって管壁を遮断するパッ
カ（21、51）を両端部の外周に有し管の長手方向に移動
自在な第１の隔壁装置（20）及び第２の隔壁装置（50）
を用意し、補修する管（Ｐ）内に圧縮空気を充填し、前
記第１及び第２の隔壁装置（20、50）を補修箇所（Ｈ）
を挟んだ所定位置に移動させ、隔壁装置（20、50）のパ
ッカ（３、３）を膨脹させて管壁を遮断し、第１及び第
２の隔壁装置（20、50）で挟まれた空間（AR）を常圧に
排気し、その常圧の空間（AR）にて管壁の検査及び溶接
等の補修作業を実施することを特徴とする圧気方式のパ
イプラインの補修方法。
【請求項４】管内に圧縮空気を充填し一部を常圧として
作業をする圧気方式のパイプラインの補修装置におい
て、それぞれ管の長手方向に移動自在な本体を有し膨脹
することによって管壁を遮断するパッカ（21、51）をそ
の本体両端部の外周に有する第１の隔壁装置（20）及び
第２の隔壁装置（50）を設け、その第１の隔壁装置（2
0）には自動溶接機を第２の隔壁装置（50）にはエアロ
ックをそれぞれ備え、圧縮空気を充填した管（Ｐ）内に
第１及び第２の隔壁装置（20、50）を配設し、パッカ
（21、51）の膨脹によって管壁を遮断した隔壁装置（2
0、50）で挟まれた空間（AR）を排気して管壁の検査及
び溶接等の補修作業を実施する常圧の空間（AR）を形成
したことを特徴とする圧気方式のパイプラインの補修装
置。