JP4932151B2 - パイプの材質設計方法、パイプの製造方法、パイプ、パイプライン - Google Patents
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Description
かかるパイプラインの設計に焦点を当てたパイプライン建設のフローチャートを図13に示す。
従来のパイプラインの設計は、大きく(1)システム設計と(2)構造設計に分類される。
システム設計では、プロジェクト規模を表す輸送量と輸送距離を前提条件として、パイプラインの操業コストと建設コストが最小になるように、パイプの種類、管径、管厚、操業圧力が仮設定される。
構造設計では、システム設計で仮設定されたパイプの強度、形状および敷設場所の地形等から敷設時に想定されるパイプラインの形状である敷設線形に基づいて、地震時に発生する地盤変位などを考慮して構造解析を実施し、許容応力照査、許容歪照査、局部座屈照査を行う。
パイプの圧縮局部座屈歪は一般的に、圧縮局部座屈歪=係数(管厚/管径)指数、のように表されている。そして、上記関係式における係数及び指数は、実管の圧縮局部座屈実験データを図14に示すようにプロットし、実験データの下限を包絡するように曲線を描き、この下限包絡曲線にフィットするようにして求める。
Petroleum Institute)規格による強度グレード)以下のパイプの実験データに基づいている。図13において適用範囲をX65以下のラインパイプと限定してあるのはこのためである。
なお、表1に示されるものの他、局部座屈歪推定式としては、日本ガス協会の高圧ガス導管耐震設計指針に示される、ε=35(t/D)(%)がある(非特許文献1参照)。
局部座屈歪推定式が存在しないX70以上の鋼種をパイプラインに採用する場合には、図15に示すように、サンプル管を試作して局部座屈実験を実施し、当該パイプの局部座屈歪を取得する。そして、取得したパイプの局部座屈歪が、最大歪よりも大きいか否かを判断する。この場合にも、小さい場合には、X65以下の場合と同様に、管厚を増加させたサンプル管を再度製造して照査を行っている。
「高圧ガス導管耐震設計指針(改定版)」、社団法人 日本ガス協会発行、2000年3月、P39
(1)局部座屈照査を実験式に基づいて行っていることによる問題
前記のように、現行の設計指針や設計基準等ではX65以下のパイプの座屈歪推定式は座屈歪=係数(管厚/管径)指数 のように表され、「係数」と「指数」は実管の座屈実験で得られる安全側の値である。しかも、表1及び図14からも分かるように、実験結果及びこれに基づく式自体に大きなばらつきがある。
このように実験結果自体に大きなばらつきがあり、しかも安全側の実験値に基づく座屈歪推定式によって圧縮局部座屈歪を求めて局部座屈照査を行ったのでは、場合によっては実際には許容できるものまで、安全側に判断しすぎて適正な判断がなされない可能性が高い。
この場合、本来なら許容できるにも拘らず不可とされ、さらに安全側のスペックが要求されるので、オーバースペックとなり、コスト高となるという問題がある。
近年の新しいパイプラインは長距離化の傾向を呈し、大量輸送のために大径化、高圧化の傾向が強まってきている。このような新しいパイプラインでは、高強度鋼管を適用して大口径でも薄い管厚で高い内圧に耐えられることが要求されるようになってきている。管厚を薄くすることによって、現地における溶接費やパイプの輸送費が低減されパイプラインの建設および操業のトータルコストの低減が図られるからである。
このようなことから高強度のパイプが要請されるのであるが、パイプライン用鋼管は、高強度であるほど降伏比(Y/T:引張強度Tと降伏応力Yとの比)が増加する傾向にある。
このため、パイプの局部座屈歪を増加させる必要があるが、この必要性を満たすために管厚を増すという手段を講じたのでは、せっかく高強度のパイプを用いて、管厚を薄くしてパイプラインの建設および操業のトータルコストを低減しようとしたことに反することになる。
このような事情は、パイプラインに限ったことではなく鋼管等を用いる建築資材においても言えることである。
なお、上記は座屈歪推定式のあるX65以下のパイプについてであるが、座屈歪推定式のないX70以上のパイプについては、実管の試作が必要となり手間がかかるし、また、局部座屈歪を増すために管厚を増す点は同様であり、X65以下のパイプの場合と同様の問題がある。
また、パイプラインの構造設計では、パイプの圧縮局部座屈歪の他に曲げ局部座屈歪が必要になる。圧縮局部座屈歪は前記のように基礎式が求められているが、曲げ局部座屈歪は基礎式が求められていない。そのため、上記X70以上のパイプと同様に実管による実験値によることになり、上記X70以上のパイプで述べたのと同様の問題がある。
また、該パイプの材質設計方法を用いたパイプの製造方法、さらには該パイプの製造方法によって製造されたパイプ及びパイプラインを得ることを目的としている。
パイプ条件設定工程で設定した条件を満たすべきパイプの歪硬化特性を、歪硬化特性をH、応力歪座標において要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する仮想的な座屈点を仮定したときに該仮想的な座屈点における応力歪曲線の接線の傾きをE Treq としたときに、歪硬化特性Hが下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大圧縮軸歪を求める最大圧縮軸歪算出工程と、
前記最大圧縮軸歪に基づいて要求圧縮局部座屈歪εreqを設定する要求圧縮局部座屈歪設定工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、歪硬化特性をH、応力歪座標において要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する仮想的な座屈点を仮定したときに該仮想的な座屈点における応力歪曲線の接線の傾きをE Treq としたときに、歪硬化特性Hが下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、前記要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、歪硬化特性をH、応力歪座標において要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する仮想的な座屈点を仮定したときに該仮想的な座屈点における応力歪曲線の接線の傾きをE Treq としたときに、歪硬化特性Hが下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大曲げ歪を求める最大曲げ歪算出工程と、
該最大曲げ歪に基づいて要求曲げ局部座屈歪を設定し、さらに曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、歪硬化特性をH、応力歪座標において要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する仮想的な座屈点を仮定したときに該仮想的な座屈点における応力歪曲線の接線の傾きをE Treq としたときに、歪硬化特性Hが下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
(1.2)式において、塑性変形する場合のポアソン比νとして0.5を代入して整理すると下式(1.3)式となる。
パイプ条件設定工程で設定した条件を満たすべきパイプの歪硬化特性Hを、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
(6)本発明の他のパイプの材質設計方法は、パイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて、前記パイプラインに用いる鋼製のパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程と、
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大圧縮軸歪を求める最大圧縮軸歪算出工程と、
前記最大圧縮軸歪に基づいて要求圧縮局部座屈歪εreqを設定する要求圧縮局部座屈歪設定工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、前記要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大曲げ歪を求める最大曲げ歪算出工程と、
該最大曲げ歪に基づいて要求曲げ局部座屈歪を設定し、さらに曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
想定される連続硬化型応力歪曲線を図9に示す。図9の横軸はパイプの圧縮軸歪、縦軸は圧縮軸応力を表している。横軸上のεcrは要求圧縮局部座屈歪、ε2はεcrの右側に任意間隔で設定される補助点2の歪である。横軸上のεcrとε2に対応する応力歪曲線上の点をそれぞれ座屈点C、補助点2と呼ぶ。座屈点Cおよび補助点2における応力をそれぞれσcrおよびσ2と表す。割線係数EScrは座標原点と座屈点Cを結んだ線分の勾配で表される。座屈点Cと補助点2の応力関係が線形関係であると仮定すれば、接線係数および割線係数は次式のように表される。
パイプ条件設定工程で設定した条件を満たすべきパイプの歪硬化特性Hを、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大圧縮軸歪を求める最大圧縮軸歪算出工程と、
前記最大圧縮軸歪に基づいて要求圧縮局部座屈歪εreqを設定する要求圧縮局部座屈歪設定工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、前記要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大曲げ歪を求める最大曲げ歪算出工程と、
該最大曲げ歪に基づいて要求曲げ局部座屈歪を設定し、さらに曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
想定される連続硬化型応力歪曲線を図10に示す。図10の横軸はパイプの圧縮軸歪、縦軸は圧縮軸応力を表している。横軸上のεcrは圧縮局部座屈歪、ε1とε2はεcrの左右に任意間隔で設定される補助点1と2の歪である。なお、εcrとε1の間隔と、εcrとε2の間隔は等間隔とする。
横軸上のεcr、ε1およびε2に対応する応力歪曲線上の点をそれぞれ座屈点C、補助点1および補助点2と呼ぶ。座屈点C、補助点1および補助点2に対応する縦軸の応力をそれぞれσcr、σ1およびσ2と表記する。さらに、A点は1点とC点の中点、B点はC点と2点の中点をそれぞれ表している。A点とB点に対応する横軸の歪をεA、εBと表すが、それぞれの値は、ε1とεcr、εcrとε2の平均値となる。このεAとεBに対応する縦軸の応力はそれぞれσA、σBである。これらの関係を式で表すと下記(3.2)式〜(3.5)式となる。
パイプ条件設定工程で設定した条件を満たすべきパイプの歪硬化特性Hを、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大圧縮軸歪を求める最大圧縮軸歪算出工程と、
前記最大圧縮軸歪に基づいて要求圧縮局部座屈歪εreqを設定する要求圧縮局部座屈歪設定工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、前記要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大曲げ歪を求める最大曲げ歪算出工程と、
該最大曲げ歪に基づいて要求曲げ局部座屈歪を設定し、さらに曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
応力歪曲線の全体を単一の累乗関数で表すと、下記(4.2)式となる。
σ=Aεn ---------------------------------------(4.2)
ここに、σは応力、εは歪、Aは係数、nは歪硬化指数である。
パイプの応力歪関係を累乗硬化則で(4.2)式のように表すと、接線係数ETと割線係数ESはそれぞれ次式のように表される。
パイプ条件設定工程で設定した条件を満たすべきパイプの歪硬化特性Hを、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大圧縮軸歪を求める最大圧縮軸歪算出工程と、
前記最大圧縮軸歪に基づいて要求圧縮局部座屈歪εreqを設定する要求圧縮局部座屈歪設定工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、前記要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大曲げ歪を求める最大曲げ歪算出工程と、
該最大曲げ歪に基づいて要求曲げ局部座屈歪を設定し、さらに曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするものである。
想定される連続硬化型応力歪曲線を図12に示す。図12の横軸はパイプの圧縮軸歪、縦軸は圧縮軸応力を表している。
応力歪関係を累乗関数で表した場合も、上述の線形関係で現した場合と同等に、横軸上(歪軸上)におけるεcr、ε1およびε2に対応する応力歪曲線上の点と応力をそれぞれ座屈点C(σcr)、補助点1(σ1)および補助点2(σ2)とすると、次式の関係が得られる。
このように、降伏応力範囲及び引張応力範囲を条件とすることにより、既存の製造方法によって製造されるパイプの中から設計条件を満たすパイプを選択する場合には、歪硬化特性の検討の前に降伏応力範囲及び引張応力範囲によって絞り込みができるので、パイプの選択が容易になる。また、材質設計に基づいて新たにパイプの製造をする場合にも、降伏応力範囲及び引張応力範囲を条件とすることにより、製造方法の絞り込みができる。
そして、このパイプの材質設計方法を用いることによって経済性と安全性の両方を満足するパイプの製造方法が実現できる。
さらに、この製造方法によって製造されたパイプ及びこのパイプを接続して構成されるパイプラインは経済性と安全性を満足するものとなる。
図1は本発明の一実施の形態に係るパイプの材質設計方法を説明するフローチャートである。本実施の形態は、図1に示すように、プロジェクト規模によって決定されるパイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて(S1)、前記パイプラインに用いるパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程(S3)と、前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大圧縮軸歪を求める最大圧縮軸歪算出工程(S5)と、前記最大圧縮軸歪に基づいて要求圧縮局部座屈歪εreqを設定する要求圧縮局部座屈歪設定工程(S7)と、前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの条件全てを満たすべきパイプの座屈点近傍における歪硬化特性を求める歪硬化特性取得工程(S9)と、前記歪硬化特性を前記パイプの応力歪曲線の条件とする工程(S11)と、歪硬化特性取得工程で取得された歪硬化特性をパイプの応力歪曲線の条件としたときに当該条件を満たす応力歪曲線の示す機械的性質を有するパイプが製造可能か否かを判定する判定工程(S13)とを備えている。
以下、各工程について詳細に説明する。
パイプラインにて輸送する加圧流体の輸送量及び輸送距離を前提として、操業コスト及び建設コストを最低にすべくパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めする。
操業コストは、運転圧力P、管径Dの関数であり、また、運転圧力は、輸送量Q、管径D、輸送距離Lの関数である。また、管径Dは、輸送量Q、運転圧力P、輸送距離Lの関数である。
建設コストは、管径D、管厚t、材料グレードTS(降伏強度)の関数であり、管厚tは、輸送圧力P、材料グレードTSの関数である。
したがって、相互に関連するパラメータを調整して最低コストとなるように、直径D、管厚t及び輸送圧力を決定する必要がある。
この例では、外径D=610.0mm、管厚t=12.2mm、材料グレードTS:API
5L X80とし、設計内圧=10MPaと仮決めした。なお、API 5L X80は、規格最小降伏点(YSmin)551MPa、引張強度の許容幅TSmin=620MPa、TSmax=827MPaである。
本例では地盤の側方流動に対し、曲げ局部座屈しないための歪硬化特性を求める場合を例にあげる。
側方流動が発生する際に考慮すべき地盤の変位分布を図2に示す。また、同図には、側方流動によって変形される埋設パイプラインの一般概念を示してある。側方流動による地盤の変位分布は、側方流動の幅Wと最大変位量δmaxで表すことができる。実際の耐震設計において、液状化の幅Wを推定することは困難であるため、ここでは、Wを変数として取り扱い、パイプラインに発生する曲げ歪が最大になるWを計算した上で、要求歪硬化特性を求める。この試算例ではδmaxを2.0mとする。
最大圧縮軸歪が算出されると、次に、要求圧縮局部座屈歪を決定する。要求座屈歪は最大圧縮軸歪以上で所定の安全率を加味して決定するが、この例では、最大圧縮軸歪とほぼ同一の1%としている(S7)。
本実施の形態では歪硬化特性を取得する手段として、要求圧縮局部座屈歪εreqに対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1の補助点を仮定したときに、仮想的な座屈点と前記1の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係として与えるようにした。具体的には、下記に示す前記した(2.1)式に基づいて歪硬化特性を与える。
歪硬化特性H=σ2/σreq≧1.07であるから、応力歪曲線において、1%歪における応力と1.5%歪における応力の比が1.07以上であれば、外径610.0mmで管厚12.2mmのパイプの圧縮局部座屈歪は1%以上になる。
図4は判定工程を説明するためのフローチャートである。以下、図4に基づいて判定工程を説明する。パイプ条件設定工程(S3)で設定された材料グレードはAPI 5L X80であり、製造されるべきパイプは、API 5L X80の規格最小降伏点(YSmin)551MPa、引張強度の許容幅TSmin=620MPa、TSmax=827MPaを満足すると共に、上記歪硬化特性H≧1.07を満足させる必要がある。そこで、従来の製造実績から、候補となる製造方法A、B、C、D、E、Fを選択し(S51)、それぞれの応力歪曲線から要求座屈歪εreq(1.0%)に対応する応力σ1.0%、歪(1.5%)に対応する応力σ1.5%を読み取り、H(1.0-1.5)を計算する。このとき製造方法ごとに求められたH(1.0-1.5)の値を表1に示す。
本実施の形態は横ずれ断層に対して局部座屈しないための材質設計方法に関するものである。本実施の形態の処理の流れは基本的には実施の形態1と同様であるので、重複する部分は簡潔に、異なる部分は詳細に説明する。
<パイプ条件設定工程>
実施の形態1と同様に、パイプラインにて輸送する加圧流体の輸送量及び輸送距離を前提として、操業コスト及び建設コストを最低にすべくパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めする。
本実施の形態において仮決めされたパイプ諸元は、実施の形態1と同様であり、外径D=610.0mm、管厚t=12.2mm、材料グレードTS:API
5L X80とし、設計内圧=10MPaと仮決めした。なお、API 5L X80は、規格最小降伏点(YSmin)551MPa、引張強度の許容幅TSmin=620MPa、TSmax=827MPaである。
本実施の形態は横ずれ断層に関するものであり、図5に横ずれ断層によって変形される埋設パイプラインの一般概念を示す。この試算例では最大変位量δmaxを実施の形態と同様に2.0mとし、また、地盤のバネ特性も実施の形態1と同様に設定した。
有限要素解析プログラムで計算した結果のうち、パイプラインの最大圧縮曲げ歪(正符号)と最大引張曲げ歪(負符号)を図6に示す。図6に示すように、当該パイプラインに発生する最大曲げ歪は、断層面から約5m離れたところに発生しており、局部座屈を検討するうえで重要な最大圧縮曲げ歪は約2.4%である。圧縮曲げ歪の1/2が圧縮局部歪であることから最大圧縮軸歪は約1.2%である。
最大圧縮軸歪が算出されると、次に、要求圧縮局部座屈歪を決定する。この例では、安全率1.25を考慮し、要求局部座屈歪εreqを1.5%と決定した。
本実施の形態においても、実施の形態1と同様に(2.1)式に基づいて歪硬化特性を取得することとした。補助点についても、実施の形態1と同様に、要求座屈歪(1.5%)に0.5%を追加して2.0%のところに設定した。(2.1)式に必要な数値を入れて計算すると下記のようになる。
H=σ2/σreq≧1.11であるから、応力歪曲線において、1.5%歪における応力と2.0%歪における応力の比が1.11以上であれば、外径610.0mmで管厚12.2mmのパイプの圧縮局部座屈歪は1.5%以上になる。
製造されるべきパイプは、材料グレードAPI 5L X80の規格最小降伏点(YSmin)551MPa、引張強度の許容幅TSmin=620MPa、TSmax=827MPaを満足しながら、上記歪硬化特性H≧1.11を満足させる必要がある。実施の形態1と同様に、従来の製造実績から候補となる製造方法A、B、C、D、E、Fを選択し、それぞれの応力歪曲線から要求座屈歪εreq(1.5%)に対応する座屈応力σreqと参照歪(2.0%)に対応する応力(σ2)を読み取り、H(1.5-2.0)を計算する。このとき製造方法ごとに求められたH(1.5-2.0)の値を表2に示す。
以後の処理については、実施の形態1と同様である。
なお、上記実施の形態1,2で例に挙げた連続硬化型の応力歪曲線となる材料の場合には、要求座屈歪を任意に指定できるという効果を奏する。すなわち、降伏棚型の応力歪曲線となる材料の場合には、要求座屈歪を歪硬化領域以降の値で指定しなければならないのに対して、連続硬化型の応力歪曲線となる材料の場合には、このような制約なく任意の値で指定できるので、材質設計が簡便になる。
また、上記実施の形態1,2においては、歪硬化特性が複数点間の部分的な応力関係として与えられる例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、要求圧縮局部座屈歪εreqに対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点を仮定したときに、該仮想的な座屈点における応力歪曲線の接線の傾きとして、あるいは該傾きを基準として与えることもできる。
このように、図1のフローチャートに示された各工程を誰が行うかはビジネスの状況に応じて全く自由に選択することができる。
Claims (22)
- 鋼製のパイプの直径D、管厚tを設定し、当該パイプに要求される圧縮局部座屈歪である要求圧縮局部座屈歪εreqを設定するパイプ条件設定工程と、
パイプ条件設定工程で設定した条件を満たすべきパイプの歪硬化特性を、歪硬化特性をH、応力歪座標において要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する仮想的な座屈点を仮定したときに該仮想的な座屈点における応力歪曲線の接線の傾きをE Treq としたときに、歪硬化特性Hが下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- パイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて、前記パイプラインに用いる鋼製のパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程と、
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大圧縮軸歪を求める最大圧縮軸歪算出工程と、
前記最大圧縮軸歪に基づいて要求圧縮局部座屈歪εreqを設定する要求圧縮局部座屈歪設定工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、歪硬化特性をH、応力歪座標において要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する仮想的な座屈点を仮定したときに該仮想的な座屈点における応力歪曲線の接線の傾きをE Treq としたときに、歪硬化特性Hが下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- 鋼製のパイプの直径D、管厚t、当該パイプに要求される曲げ局部座屈歪である要求曲げ局部座屈歪を設定するパイプ条件設定工程と、
曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、前記要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、歪硬化特性をH、応力歪座標において要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する仮想的な座屈点を仮定したときに該仮想的な座屈点における応力歪曲線の接線の傾きをE Treq としたときに、歪硬化特性Hが下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- パイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて、前記パイプラインに用いる鋼製のパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程と、
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大曲げ歪を求める最大曲げ歪算出工程と、
該最大曲げ歪に基づいて要求曲げ局部座屈歪を設定し、さらに曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、歪硬化特性をH、応力歪座標において要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する仮想的な座屈点を仮定したときに該仮想的な座屈点における応力歪曲線の接線の傾きをE Treq としたときに、歪硬化特性Hが下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- 鋼製のパイプの直径D、管厚tを設定し、当該パイプに要求される圧縮局部座屈歪である要求圧縮局部座屈歪εreqを設定するパイプ条件設定工程と、
パイプ条件設定工程で設定した条件を満たすべきパイプの歪硬化特性Hを、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- パイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて、前記パイプラインに用いる鋼製のパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程と、
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大圧縮軸歪を求める最大圧縮軸歪算出工程と、
前記最大圧縮軸歪に基づいて要求圧縮局部座屈歪εreqを設定する要求圧縮局部座屈歪設定工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- 鋼製のパイプの直径D、管厚t、当該パイプに要求される曲げ局部座屈歪である要求曲げ局部座屈歪を設定するパイプ条件設定工程と、
曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、前記要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- パイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて、前記パイプラインに用いる鋼製のパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程と、
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大曲げ歪を求める最大曲げ歪算出工程と、
該最大曲げ歪に基づいて要求曲げ局部座屈歪を設定し、さらに曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- 鋼製のパイプの直径D、管厚tを設定し、当該パイプに要求される圧縮局部座屈歪である要求圧縮局部座屈歪εreqを設定するパイプ条件設定工程と、
パイプ条件設定工程で設定した条件を満たすべきパイプの歪硬化特性Hを、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- パイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて、前記パイプラインに用いる鋼製のパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程と、
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大圧縮軸歪を求める最大圧縮軸歪算出工程と、
前記最大圧縮軸歪に基づいて要求圧縮局部座屈歪εreqを設定する要求圧縮局部座屈歪設定工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- 鋼製のパイプの直径D、管厚t、当該パイプに要求される曲げ局部座屈歪である要求曲げ局部座屈歪を設定するパイプ条件設定工程と、
曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、前記要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- パイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて、前記パイプラインに用いる鋼製のパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程と、
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大曲げ歪を求める最大曲げ歪算出工程と、
該最大曲げ歪に基づいて要求曲げ局部座屈歪を設定し、さらに曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- 鋼製のパイプの直径D、管厚tを設定し、当該パイプに要求される圧縮局部座屈歪である要求圧縮局部座屈歪εreqを設定するパイプ条件設定工程と、
パイプ条件設定工程で設定した条件を満たすべきパイプの歪硬化特性Hを、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- パイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて、前記パイプラインに用いる鋼製のパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程と、
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大圧縮軸歪を求める最大圧縮軸歪算出工程と、
前記最大圧縮軸歪に基づいて要求圧縮局部座屈歪εreqを設定する要求圧縮局部座屈歪設定工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- 鋼製のパイプの直径D、管厚t、当該パイプに要求される曲げ局部座屈歪である要求曲げ局部座屈歪を設定するパイプ条件設定工程と、
曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、前記要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- パイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて、前記パイプラインに用いる鋼製のパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程と、
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大曲げ歪を求める最大曲げ歪算出工程と、
該最大曲げ歪に基づいて要求曲げ局部座屈歪を設定し、さらに曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- 鋼製のパイプの直径D、管厚tを設定し、当該パイプに要求される圧縮局部座屈歪である要求圧縮局部座屈歪εreqを設定するパイプ条件設定工程と、
パイプ条件設定工程で設定した条件を満たすべきパイプの歪硬化特性Hを、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- パイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて、前記パイプラインに用いる鋼製のパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程と、
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大圧縮軸歪を求める最大圧縮軸歪算出工程と、
前記最大圧縮軸歪に基づいて要求圧縮局部座屈歪εreqを設定する要求圧縮局部座屈歪設定工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- 鋼製のパイプの直径D、管厚t、当該パイプに要求される曲げ局部座屈歪である要求曲げ局部座屈歪を設定するパイプ条件設定工程と、
曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、前記要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- パイプラインにて輸送する加圧流体の少なくとも輸送量及び輸送距離に基づいて、前記パイプラインに用いる鋼製のパイプの直径D、管厚t及び輸送圧力を仮決めするパイプ条件設定工程と、
前記仮決めされた直径及び管厚を有するパイプに敷設線形を考慮してパイプラインを構造設計し、構造設計されたパイプラインに前記輸送圧力、地盤変位及び又は外力が作用したときに前記パイプに発生する最大曲げ歪を求める最大曲げ歪算出工程と、
該最大曲げ歪に基づいて要求曲げ局部座屈歪を設定し、さらに曲げ局部座屈歪と圧縮局部座屈歪の定量的な関係から、要求曲げ局部座屈歪を要求圧縮局部座屈歪εreqに変換する局部座屈歪変換工程と、
前記直径D、管厚t及び要求圧縮局部座屈歪εreqの各条件全てを満たすべきパイプの歪硬化特性を、要求圧縮局部座屈歪ε req に対応する応力歪座標上の仮想的な座屈点及び当該座屈点から歪値が離れた位置にある1以上の補助点を仮定したときに、前記仮想的な座屈点と前記1以上の補助点とを用いて複数点間の部分的な応力関係が、下式を満たすように取得する歪硬化特性取得工程と、
該歪硬化特性取得工程において取得された前記歪硬化特性を、前記パイプの応力歪曲線が満たすべき条件とする工程とを有することを特徴とするパイプの材質設計方法。
- 歪硬化特性に加え、材料の規格あるいは要求条件によって定まる降伏応力範囲及び引張応力範囲をパイプの応力歪曲線が満たすべき条件とすることを特徴とする請求項1乃至20の何れかに記載のパイプの材質設計方法。
- 歪硬化特性取得工程で取得された歪硬化特性をパイプの応力歪曲線が満たすべき条件としたときに当該条件を満たす応力歪曲線の示す機械的性質を有するパイプが製造可能か否かを判定する判定工程と、
該判定工程において製造可能と判定された場合には、設定あるいは仮決めされた前記パイプの直径及び管厚を採用し、製造不可能と判定された場合には、再びパイプ条件設定工程からやり直すことを特徴とする請求項1乃至21の何れか一項に記載のパイプの材質設計方法。
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