JP5006151B2 - 浮遊型可撓管 - Google Patents

Description

本発明は、浮遊型可撓管に関し、特に例えば液体ガス田から産出した天然ガスを液化して貯蔵する浮遊式洋上基地から液化天然ガス（以下、ＬＮＧという）を、輸送用シャトルタンカーに積み込むために使用する浮遊型可撓管に関する。

従来、ＬＮＧが浮遊式洋上基地から輸送用シャトルタンカーに積み込まれる場合には、図４に示すように、２つの浮体１００，１０１が相互に横付けに配置（接舷方式）され、ＬＮＧは、図５に示すように短尺の鋼管を回転式接続部（スイベルジョイント）１０２で結んで折り畳み式構造とした金属配管１０３を用いて輸送しており、一般的にはローディングアーム方式と呼ばれている。

このような金属配管は熱伝導が大きいため、外熱を吸収してＬＮＧが気化しないように短距離の配管長とする必要がある。図４に示す接舷配置による短距離のローディングアーム方式による配管では、浮体１００，１０１相互の動揺による相対移動量が大きくなると、回転式接続部１０２は十分に移動吸収ができなくなるために、防波堤に囲まれた静穏な海域でしか適用されていない。

最近は、防波堤の無い波浪の大きな一般的な外洋で多くの海洋ガス田開発が計画されており、図６に示すように、浮体１１０，１１１同士を少なくとも１００ｍ〜３００ｍの長間隔に保持して直列に配置（タンデム接続）し、浮体１１０，１１１の間は、図７に示すように、浮遊型の可撓ホース１２０を海上に延線する配管方式（フローティング方式）の需要が高まってきた。

従来、常温の原油を生産する海洋油田では、このような浮体のタンデム接続配置によるフローティング方式は実用化されており、浮遊型の可撓ホース（フローティングホース）１２０としては、補強材入りゴムホースが広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−６３９９１号公報

ところが、ＬＮＧは、マイナス１６０℃以下の極低温流体であるため、浮遊型の可撓ホースがゴム、プラスチック系の素材であると、浮遊型の可撓ホースは直ぐに脆化が進んで配管に亀裂が生じてしまい長期に液密性を保持することが困難である。このため、これまでＬＮＧ輸送用の浮遊型の可撓ホースは実用化されていない。

ＬＮＧを液密に輸送するためには、極低温でも機械強度が低下しない金属管を適用する必要がある。この金属管を用いて洋上に浮かぶフローティングホースを形成するためには、金属管の肉厚はできるだけ薄くして軽量化を図る必要があり、かつ浮体の繰り返し動揺に耐え得る良好な曲げ疲労特性を有する必要がある。軽量化と良好な曲げ疲労特性を得る金属配管として、表面を波付け加工した薄肉の波付けステンレス管が適用できる。

ただし、波付けステンレス管（波付け金属管）は、熱抵抗が無く外部に容易に冷熱を逃がしてしまうために、波付けステンレス管の外部に断熱性に優れた熱絶縁層を設ける必要がある。熱絶縁層の熱絶縁材としては、一般的なガラスウール、ロックウールのような繊維材や、発泡性プラスチック（ポリエチレン、ウレタン、ポリスチレン等）がある。これらの熱絶縁材は、波付けステンレス管の外周に直接被覆することで熱絶縁層を設ければ良いが、極低温のＬＮＧを断熱するためには、大きな熱絶縁層の厚みが必要になり、この結果、波付けステンレス管を内管とする浮遊型可撓管の管径が大きくなることと、製品価格が高価になる問題がある。
そこで、本発明は上記課題を解消するために、熱絶縁層の厚みを低減して、管径の大きさを減らすことができる浮遊型可撓管を提供することを目的とする。

上記課題を解消するために、本発明の浮遊型可撓管は、波付け金属管と、
前記波付け金属管の外周に配置された熱絶縁層と、
前記熱絶縁層の外周に配置されて軸方向の補強をするテンションメンバーと、
前記テンションメンバーの外周に配置された防食層と、を備え、
前記防食層は前記テンションメンバーの外周に配置される内側部と、前記内側部の外周に配置される外側部を有しており、
前記防食層の前記内側部には、プラスチックテープを複数層巻き付けることでエアギャップが形成され、前記防食層の前記外側部は、プラスチックテープを突き合わせ巻きして形成され、前記防食層の前記内側部の複数層と前記防食層の前記外側部を相互に加熱融着させることにより、前記防食層の前記内側部には前記エアギャップによる断熱部が形成されていることを特徴とする。
本発明の浮遊型可撓管は、好ましくは前記防食層の前記内側部の前記エアギャップは、前記複数層の前記プラスチックテープの各層毎にずらして均一的に点在されていることを特徴とする。

本発明によれば、熱絶縁層の厚みを低減して、管径の大きさを減らすことができる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の浮遊型可撓管の好ましい実施形態を示している。図２は、図１に示す浮遊型可撓管の軸方向に関する断面図である。

図１と図２に示す浮遊型可撓管１０は、フローティングホースとも言い、波付け金属管１１と、熱絶縁層（熱断熱層とも言う）１２と、テンションメンバー１３と、防食層１４を有している。波付け金属管１１の外周面は熱絶縁層１２により被覆されており、熱絶縁層１２の外周面はテンションメンバー１３により被覆されている。テンションメンバー１３の外周面は、防食層１４により被覆されている。

図１に示す浮遊型可撓管１０の波付け金属管１１は、マイナス１６０℃のＬＮＧを液密に維持して、洋上の浮体揺動に追従して曲がり易いように波付け加工した例えば薄肉厚のステンレス内管である。

波付け金属管１１は、平板を円筒状に曲げて突き合わせて、平板の突き合わせ面を長手方向に連続してシーム溶接して液密構造とした後に、多段ロール成型機によってラセン状または提灯状に波付け加工して、可撓化する。

波付け金属管１１には、山部１１Ｃと谷部１１Ｄが軸方向Ｔに沿って交互に形成されている。波付け金属管１１の外周には、熱絶縁層１２を被覆する。熱絶縁層１２の熱絶縁材としては、一般的なガラスウール、ロックウールのような繊維材や発泡性プラスチック（ポリエチレン、ウレタン、ポリスチレン等）である。

図１に示す熱絶縁層１２の厚さは、極低温のＬＮＧを断熱するには、例えば内径２００ｍｍ程度の波付け金属管１１の外周面に対して４０ｍｍ〜５０ｍｍ必要になる。しかし、本発明の実施形態では、外部保護層である防食層１４が熱絶縁効果を有しているので、この防食層１４の熱絶縁効果によって、熱絶縁層１２の厚さは半減することができる。

熱絶縁層１２の外周部に形成されたテンションメンバー１３は、ＬＮＧの内圧によって径方向Ｒと共に軸方向Ｔに発生する応力により、波付けしたステンレスが軸方向Ｔに沿って伸びるのを防止するために必要である。テンションメンバー１３は、例えば通常鉄、ステンレスのような高強度の金属補強耐帯を熱絶縁層１２の外周面に多数枚、ロングピッチに螺旋巻きした構造とする。

防食層１４は、テンションメンバー１３の外周面を被覆することで、熱絶縁層１２の吸水性を防止し、テンションメンバー１３の腐食防止に用いられ、例えばポリエチレン製の被覆材である。

一般的には、防食層を形成する際には、通常はクロスヘッドから溶融したポリエチレンをテンションメンバーの周囲に均一厚に押し出し、防食層は冷却した押し出し被覆層となる。

しかし、本発明の実施形態では、ポリエチレン製の防食層１４は、厚み３ｍｍ〜５ｍｍ、幅３０ｍｍ〜６０ｍｍ程度のポリエチレンテープ等のプラスチップテープを、テンションメンバー１３の外部に積層巻きした構造としている。

図２に示すように、防食層１４は、内側のテープ２０，２１，２２から成る内側部５０と、最も外側のテープ２３から成る外側部５１とから構成されている。

図２と図３の実施形態では、防食層１４の内側部５０は、テンションメンバー１３の外周面側の配置された３層のテープ２０，２１，２２から構成され、テープ２０，２１，２２は、数ｍｍのエアギャップ（隙間）３０，３１，３２をそれぞれ設けながら巻き付けられ、熱風などによって加熱されて融着されている。

図３は、防食層１４の積層構造を代表して、図２の部分Ｚを拡大して示している。
図３を参照すると、テンションメンバー１３の外周面１３Ｗと、テープ２０の対向している２つの側面２０Ｐ、２０Ｐと、テープ２１の内周面２１Ｇとで囲まれる空間が、エアギャップ３０である。

同様にして、テープ２０の外周面２０Ｗと、テープ２１の対向する２つの側面２１Ｐ、２１Ｐと、テープ２２の内周面２２Ｇとで囲まれる空間が、エアギャップ３１である。テープ２１の外周面２１Ｗと、テープ２２の対向する２つの側面２２Ｐ、２２Ｐと、テープ２３の内周面２３Ｇとで囲まれる空間が、エアギャップ３２である。これらのエアギャップ３０，３１，３２は、好ましくは径方向Ｒと軸方向Ｔの少なくとも一方に沿って相互に位置がずれて配置されている。

一方、図２と図３の実施形態では、防食層１４の外側部５１は、例えば１層のテープ２３から成る。テープ２３は、防食層１４の内側部５０のテープ２３の外周面に熱溶着されている。テープ２４は、エアギャップを設けることなく隣接するテープ２３の側面同士を突き合わせして巻き、隣接するテープ２３の側面に隙間が生じないようにしてテープ２２の外周面に対して熱溶着されている。

これにより、防食層１４の内部には、エアギャップ３０，３１，３２が均一的に点在でき、防食層１４の断熱性を高めることができる。図１と図２に示す浮遊型可撓管１０では、層厚が３０ｍｍ程度の防食層１４が形成されることにより防食層１４の熱断熱効果が利用でき、上述したように熱絶縁層１２の厚さは半減できる。

防食層１４の内側部の複数層のプラスチックテープのエアギャップ３０，３１，３２は、複数層の各層のプラスチックテープ毎にずらして形成されているので、エアギャップ３０，３１，３２は、防食層１４の径方向Ｒと軸方向Ｔに沿って均一に分散して形成することができ、防食層１４の内部には、均一な断熱部７０が形成されている。

本発明の実施形態の浮遊型可撓管１０は、波付け金属管１１と、波付け金属管１１の外周に配置された熱絶縁層１２と、熱絶縁層１２の外周に配置されて軸方向Ｔの補強をするテンションメンバー１３と、テンションメンバー１３の外周に配置された防食層１４とを備える。防食層１４は、テンションメンバー１３の外周に配置される内側部５０と、内側部５０の外周に配置される外側部５１を有している。

そして、防食層１４の内側部５０には、プラスチックテープを複数層巻き付けることでエアギャップ３０，３１，３２が形成され、防食層１４の外側部５１は、プラスチックテープを突き合わせ巻きして形成され、防食層１４の内側部５０の複数層と防食層１４の外側部５１を相互に加熱融着させることにより、防食層１４の内側部５０にはエアギャップ３０，３１，３２による断熱部７０が形成されている。これにより、浮遊型可撓管１０の熱絶縁層１２の厚みを低減して、管径の大きさを減らすことができ、浮遊型可撓管１０の製品価格を低減できる。

また、防食層１４の内側部５０のエアギャップ３０，３１，３２は、複数層のプラスチックテープの各層毎にずらして均一的に点在されているので、防食層の均一的な断熱効果を高めて、内部の熱断熱層の厚みを低減できる。

本発明の実施形態の浮遊型可撓管１０は、例えばＬＮＧ輸送用の可撓管として用いることができ、浮遊型可撓管の熱絶縁層の厚みを低減して、管径の大きさを減らすことができ、製品価格を低価格に抑制することが可能となる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。
例えば、図１と図２に示す浮遊型可撓管１０では、防食層１４の内側部５０は、プラスチックテープ２０，２１，２２を巻き付けることでエアギャップ３０，３１，３２を形成し、防食層１４の内側部５０の外周に形成される防食層１４の外側部５１は、プラスチックテープ２３を突き合わせ巻きして１層分形成されている。

しかし、これに限らず、防食層１４の内側部５０はプラスチックテープを２層あるいは４層以上積層して形成することができ、防食層１４の外側部５１は、２層以上プラスチックテープを形成してもよい。

波付け金属管１１の山部１１Ｃと谷部１１Ｄは、図１と図２に例示するように、径方向に関して対応する位置に形成しても良いし、山部と山部が径方向に関して対応する位置に形成され、かつ谷部と谷部が径方向に関して対応する位置に形成されても良い。

本発明の浮遊型可撓管の好ましい実施形態を示す斜視図である。 図１に示す浮遊型可撓管の断面構造を示す図である。 図２の部分Ｚの拡大図である。 ＬＮＧが浮遊式洋上基地から輸送用シャトルタンカーに積み込まれる場合に２つの浮体を相互に横付けした状態を示す図である。 ローディングアーム方式を示す図である。 浮体同士を少なくとも１００ｍ〜３００ｍの長間隔に保持して直列に配置した状態を示す図である。 浮遊型の可撓ホースを海上に延線する配管方式を示す図である。

符号の説明

１０ 浮遊型可撓管
１１ 波付け金属管
１２ 熱絶縁層
１３ テンションメンバー
１４ 防食層
２０〜２２ 防食層の内側部のテープ
２３ 防食層の外側部のテープ
３１ エアギャップ（隙間）
５０ 防食層の内側部
５１ 防食層の外側部
Ｒ 径方向
Ｔ 軸方向

Claims (2)

1. 波付け金属管と、
   前記波付け金属管の外周に配置された熱絶縁層と、
   前記熱絶縁層の外周に配置されて軸方向の補強をするテンションメンバーと、
   前記テンションメンバーの外周に配置された防食層と、を備え、
   前記防食層は前記テンションメンバーの外周に配置される内側部と、前記内側部の外周に配置される外側部を有しており、
   前記防食層の前記内側部には、プラスチックテープを複数層巻き付けることでエアギャップが形成され、前記防食層の前記外側部は、プラスチックテープを突き合わせ巻きして形成され、前記防食層の前記内側部の複数層と前記防食層の前記外側部を相互に加熱融着させることにより、前記防食層の前記内側部には前記エアギャップによる断熱部が形成されていることを特徴とする浮遊型可撓管。
2. 前記防食層の前記内側部の前記エアギャップは、前記複数層の前記プラスチックテープの各層毎にずらして均一的に点在されていることを特徴とする請求項１に記載の浮遊型可撓管。

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