JP4955569B2 - 配管補修装置及び配管補修方法 - Google Patents
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Description
本装置は、従来の補修用複合材料に関連する補修材料の大規模な処理を回避するものであって、強化ポリマ複合材料を配管に形成することにより配管補修を行なうものである。最初に、補修すべき配管の区画が特定される。補修を行なうために、補強材料(例えば繊維構造体)が補修する配管区画の表面に取り付けられる。実施形態によっては、補強材料が配管の周囲に巻きつけられるが、パッチのような形状で取り付けてもよい。補強材料は、湿潤材料(例えば樹脂ファイバ(resim saturated fiber))の取り扱いに関連する問題を回避するために、続いて樹脂が配管の補強材料に塗布されてもよい。例えば、樹脂はブラッシを用いて塗布されてもよくて、乾燥状態で使用される。又は補強材料を配管に取り付けた後に、外部格納コンポーネント(例えばスリーブ、胴、箱、壁面、外管等)を補強材料に隣接して又は取り囲んで取り付けてもよい。後者の場合、高分子材料、ポリマ先駆物質及び/又はプレポリマー等が外部格納コンポーネントと補強材料との間に設置される。ここで使用している用語“高分子材料”はポリマー、プレポリマー、樹脂、硬化剤、プラスチック、コンパウンド混合体(compounded mixture)等に及んでいる。
図1−7は配管補修装置10の例示の実施形態を図示していて、配管補修装置10は、配管の補修及び/又は補強に、配管の肉厚の増加に、配管の定格圧力又は耐圧強度の増加に、又は容器等の補修に使用されてもよい。図1は、配管補修方法1のブロックダイアグラムであって、図2−7を用いて説明される。第一に、ブロック2に図示するように、配管内外面の異常が検出され、従って配管の補修すべき部分が特定される。異常が特定され分析される(乾燥繊維構造体のような補強材料の取り付けに先立って)と、異常部分は、洗浄、研削又は研磨、充填材料の充填等の方法によって事前処理されてもよい。異常部分の事前処理の有無にかかわらず、樹脂を浸透されていない乾燥繊維構造体(例えば乾燥繊維テープ又はパッチ)が配管の異常部分を囲んで取り付けられるか巻かれてもよい(ブロック3)。乾燥繊維構造体は、例えば標準的な接着剤又はテープにより各々の端部に取り付けられてもよい。
図1及び図4−6において、フレキシブルなラバー帯板、金属コンポーネント、他の要素のような、シール又はシール端部32は、巻き付けて取り付けた乾燥繊維構造体12の上流側及び下流側の配管14の部分に取り付けられてもよい(ブロック4)。シール32を取り付ける以前又以後に、スリーブ、胴、箱、コンテナ等のような格納コンポーネント36が乾燥繊維構造体12を取り付けた配管14の一部分を囲んで位置決めされる。格納コンポーネント36は、シール32により接続され、格納コンポーネント36の内表面と配管14及び乾燥繊維構造体12の外表面との間にほぼ密閉したキャビティが形成される(ブロック5)。さらに格納コンポーネント36は、例えば簡単なホースクランプ又はファスナを格納コンポーネントの両端部各々に位置決めすることにより配管14に取り付けられてもよい(ブロック5)。格納コンポーネント36におけるそのようなクランプ装置は、シール32の圧縮を容易なものにしていて、従ってシール32の完全性を高めている。
図1−6において、補修中に、樹脂41は開口部又は注入管を介して格納コンポーネント36の内側へ注入され、例えば樹脂41は、最初配管14に配置された乾燥繊維構造体12の上部に塗布される(ブロック6)。樹脂の粘度、ポットライフ(pot life)等の特性は、樹脂が重力又は毛管作用又は圧力を作用することにより繊維を囲んで内部へ浸透するように特定されてもよい(ブロック7)。一般に、重力及び/又は毛管作用により樹脂を繊維に浸透させることは、樹脂を乾燥繊維構造体12へ浸透させるために格納コンポーネント36を加圧することに比較して、取り付けを簡単にしている。しかしながら、図示されるように加圧は、外部ポンプ駆動機構(図示せず)を使用することにより、又はフレキシブルな胴(例えば、織物、プラスチック等)を押すか圧搾することにより行なわれる。最終的に樹脂は欠陥を補修し、配管系の完全性を向上するために、及び/又は配管系の耐圧強度を維持するために、樹脂と繊維との複合材料又はマトリックスを形成するべく硬化する(ブロック8)。
配管補修装置10の層の例が図7に図示されていて、図6において矢視7−7から見た配管補修装置10の断面である。断面の中央は内表面24を有している配管14である。配管補修装置10の完成時には、初期に配管14に配置された乾燥繊維構造体12は、現状では硬化している樹脂41によりほぼ浸透されている。さらに、硬化した樹脂41も格納コンポーネント36内部の乾燥繊維構造体12の頂部に位置している。樹脂41及び乾燥繊維構造体12は配管14及び格納コンポーネント36内部において、マトリックス又は複合材料を形成している。
図8に図示するように、配管補修装置10は配管144のエルボ142に使用できる。配管144(及びエルボ142)はパイプライン30の一部分であって、外表面148及び内表面100を含んでいる。しかしながら、当業者においては理解できるように、配管144のエルボ142の方向変更しているので補修には、新たな問題がある。にもかかわらず、本方法は配管エルボ142、配管ベンド、他の不規則な形状の対象物の補修に使用することができる。
図9,10は、格納コンポーネント36がどのようにして配管補修装置10に取り付けられるかを図示している。図9において、格納コンポーネント36はシートメタル、プラスチック等の薄い材料であって、二分体36A及び36Bを一体にするフランジ80を有している。フランジ80はナット86にねじ込まれるボルト84を受容するべく形成された穴82を有している。選択的に、格納コンポーネント36の二分体36Aと36Bとの間のシール性を改善するために、穴90を有しているガスケット材料88が使用されてもよい。格納コンポーネント36が二分体を備えていなくてもよいけれども、代りに一方側にヒンジを有していて、例えば他方側のフランジにより閉じられた単一の構造体であってもよい。
配管補修装置の実施形態によっては、補強材料は乾燥繊維構造体であって、高分子材料は樹脂(例えばエポキシ系)である。特定された乾燥繊維構造体と液体樹脂とは配管14に形成されたセルフディベロッピング複合材料(self−developing composite)を提供する。取り付けにあたって、乾燥繊維構造体12の一層以上の層が配管14の周囲に取り付けられ巻き付けられる。樹脂41は乾燥繊維構造体12の頂計(すなわち、外表面)に配設され、塗布され又は注がれる。大事なことは、樹脂41で事前に湿潤した乾燥繊維構造体12の必要性がないことである。従って、樹脂の浸透した湿潤繊維の処理及びウェットレイアップが回避されている。前述したように樹脂41と乾燥繊維構造体12との特性は、樹脂41が浸透した湿潤ファイバをハンドレイアップすることなく樹脂41が乾燥繊維構造体12の層から配管14の表面に浸透するように特定されてもよい。
本発明は、配管の補修又は補強に加えて、容器、容器ノズル、他の装置等へ使用することができる。
修理すべき配管14の欠陥、潜在欠陥又は異常16は、腐蝕、エロージョン、点蝕(pitting)等を含んでいて、それらは肉厚を薄くし従って配管14とそれに接続している配管ライン30との定格圧力を低減している。そのような欠陥又は異常16は例えば種々の試験、検査法により検出されてもよくて、以下に説明する。欠陥又は異常16は、深さ、面積、体積、軸方向寸法、半径方向寸法及び他の寸法・量により規定されてもよい。図2における実施形態において、欠陥及び異常16は配管14の外表面22に形成されている。しかしながら本発明は、配管14の内部欠陥又は内部潜在欠陥16に適用することもできる。
配管補修において、補修の引張強度(100%MAOPが望ましい)は、一般に図2,3に図示する例示の乾燥繊維構造体12のような装置の強化繊維要素により達成されている。乾燥繊維構造体12は種々の材料、例えばガラス、先端高分子、炭素、kevlarのような有機材料、セラミックのような無機材料、ポリエステル、ポリアクリル、ポリプロピレン、ナイロン(ポリアミド繊維)及び他の材料で作られていてもよい。一般に、繊維マット又はテープのような乾燥繊維構造体12は、繊維強化複合材料を形成するために、樹脂41又は接着剤のような高分子材料を受容するべく形成されている。例えば、乾燥繊維構造体12は、高分子材料又は樹脂41が乾燥繊維構造体12に塗布される場合にマトリックスあるいは複合材料を容易に形成するべく織目構造体であってもよい。
補強材料(例えば乾燥繊維構造体12)に適用される例示の高分子材料は、フェノール樹脂、ポリウレタン、アミノ樹脂、ナイロン、ポリカーボライト等のような熱硬化性プラスチック又は樹脂41を含んでいてもよい。例示の流動樹脂41は、エポキシ系、ポリエステル系、ビニールエステル系、ウレタン系、又はメタクリレート系、又はそれらの組合せを含んでいてもよい。樹脂41として使用してもよい例示の熱可塑性プラスチックは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニールクロライド、ポリスチレン、及び他の熱可塑性プラスチックを含んでいてもよい。さらに、乾燥繊維構造体12に使用される高分子材料又は樹脂は初期においては短かい鎖状プレポリマー分子であってもよい。さらなる例示の材料の特性範囲については表1参照。
Claims (2)
- 配管ラインを補修する方法であって:
配管ラインの一部分における欠陥を囲んで乾燥繊維材料を取り付ける段階と;
前記欠陥があり、かつ前記乾燥繊維材料を取り付けられた前記配管ラインの一部分を囲んで格納コンポーネントを取り付ける段階と;
液体樹脂を、前記乾燥繊維材料に十分に浸透させるために、格納コンポーネントの内側に注入する段階と;
補修複合材料を前記配管ラインの一部分における欠陥をおおって形成するために、前記液体樹脂を硬化させる段階と;
を含み、
前記乾燥繊維材料を取り付ける段階は、前記乾燥繊維材料の複数の層を取り付ける段階から成り、
前記液体樹脂を注入する段階は、前記乾燥繊維材料の複数の層が前記配管ラインの一部分に取り付けられた後に前記液体樹脂を前記乾燥繊維材料に塗布し、前記液体樹脂の少なくとも一滴が前記乾燥繊維材料の複数の層の下で前記配管ラインの一部分に到達する段階を含む、配管ラインを補修する方法。 - 配管の外表面に配設され、繊維材料の複数の層を含む補強構造体と;
前記補強構造体を有している前記配管の一部分を囲んで取り付けられた外部格納コンポーネントと;
前記補強構造体の取り付け後に前記格納コンポーネントの内側に配設され、前記補強構造体と共に複合体を形成する硬化された高分子材料であり、該硬化された高分子材料は繊維材料の複数の層を通過して前記配管の外表面に到達しており、前記補強構造体は前記複合体の40〜80体積パーセントである、硬化された高分子材料と;
を具備する補修された配管。
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