JP6574788B2 - 機械的特性に影響を及ぼす熱によって処理されるべき鋼材からなるパイプについて材料試験を実施する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載されている、機械的特性に影響を及ぼす熱によって処理されるべき、液体または気体の媒体を輸送するための鋼材からなるパイプについて材料試験を実施する方法に関する。

輸送されるべき媒体は、たとえば水、油、天然ガス、またはその他の媒体であり得る。つなぎ合わされた個々のパイプからなるパイプラインは、地下でも地上でも、あるいは水中にでも敷設されていてよい。

パイプそのものは第１のプロセスステップで溶接され、もしくはシームレスに製作され、たとえば５０４ｍｍから１２２０ｍｍの直径と、１７ｍｍから５０ｍｍの壁厚とを有している。

しかしながら通常、このような種類のパイプラインについては、ＵＯＥ方式に基づいて製作される縦シーム溶接されたパイプが使用される。このような製造方法は、たとえば特許文献１から公知である。

パイプが製造された後、こうして生産されたパイプがパイプ相互の結合のために端部のところで機械的な加工によって溶接ベベルを施され、これらの端部が非破壊試験によって欠陥がないかどうか検査される。さらに縦シーム溶接されたパイプでは、溶接継目がパイプ端部を起点としておよそ１００から２００ｍｍの長さまで平坦に研削され、それにより、後で申し分のない結合溶接がそれぞれのパイプで成立できるようにする。

たとえばパイプの降伏点や強度などの機械的特性をパイプ製造後に向上させるために、いわゆるベーク・ハードニング効果を利用して第２のプロセスステップで、約２００℃から３００℃の温度範囲で事後的な熱処理をパイプに施すことが知られている。

このような熱処理は単独で実施することができ、または、腐食防止剤としてのプラスチックコーティングを塗布する過程で実施することができる。

プラスチックコーティングが塗布されるとき、まず、コーティング温度まで加熱されたパイプに下塗剤、次いで接着剤、およびその後にたとえばポリエチレンやポリプロピレンのような熱可塑性プラスチックでできていてよい被覆コーティングが塗布される。このとき下塗剤が本来の腐食防止の役目を果たし、被覆コーティングは、たとえばパイプの取扱時や敷設時に発生する可能性のある機械的な損傷に対する防護性を高める。このようなコーティングは、たとえば特許文献２から公知である。

鋼材の機械的特性は、このような（ベーク・ハードニング式の）熱処理の後、希望される仕方で改変されることが望ましいので、生産に随伴する破壊式の材料試験の枠内で機械的な特性値を判定して、要求される値と比較することが必然的に必要となる。

そのために、パイプ製造のための公知のプロセスチェーンの枠内では、まず、熱処理されるべきパイプがパイプ製造部から熱処理設備へと運ばれ、次いで熱処理され、要求される場合には、後置されたコーティング設備でプラスチックコーティングが施される。

そして要求される試験密度に依存して、このようにして完成したパイプから、試料が通常のケースでは圧延バッチないし鋼材ロットの個々のパイプまたは全部のパイプのリング断片として分断されて、得られた鋼材の機械的特性がこれで判定される。製管ユニットで製作されるパイプ長は、場合により分断されるべきリング幅の分だけ相応に増やされ、それにより、顧客が要求するパイプ長が遵守される。

機械的な材料試験のために、コーティングされたパイプの場合、リング断片の分断前にコーティングがまず外側表面から除去される。

このとき分断されるべきリング幅は、機械的な材料試験のためにそこから取り出されるべき試料から算出され、たとえば１００から３００ｍｍである。

しかし、このような設定事項は著しい欠点を有している。一方では、ケースによってはさらに高価なコーティングもすでに施されている全面的に完成したパイプについて、大幅な時間的なずれを伴って初めて、機械的特性に関わる顧客要求が実際に実現されているか否か判定される。

それが該当していない場合、全面的に完成しているパイプおよびケースによってはすでに相応に生産されている他のパイプも、高いコストをかけて後加工しなければならず、あるいは、それが可能でなければ廃棄しなければならない。

しかも、コーティングされたパイプからリング断片が熱で分断されるとき、残りのパイプ端部のコーティングが損傷を受け、そのため後加工または修復が必要となる。残りのパイプの端部に溶接ベベルをあらためて施すことも必要となり、ならびに、当該領域からコーティングを高いコストをかけて除去することも必要となる。

さらにはリング断片の分断後に、溶接継目をあらためて１００から２００ｍｍの長さで平坦に研削し、パイプ端部をあらためて非破壊検査しなければならず、このことは追加の作業コストを意味するとともに、場合により新規コーティングを必要とする。

ドイツ特許出願公開第１９６０２９２０Ａ１号明細書 ドイツ特許出願公開第３０４７４２９Ａ１号明細書

したがって本発明の課題は、パイプの得られた機械的特性に関する情報取得が短時間のうちに可能となり、場合により必要な後加工コストならびに事業所内でのパイプ搬送のロジスティクスコストが大幅に削減される、熱によって処理されるべき、場合によりコーティングが施されるべきパイプの材料試験を実施する低コストの方法を提供することにある。

この課題は、請求項１の前提部を起点としたうえで、特徴部との関連において解決される。好ましい発展例は従属請求項の構成要素である。

本発明の思想は、機械的特性に影響を及ぼす熱によって処理されるべき、および場合によりコーティングされるべき、液体または気体の媒体を輸送するための鋼材からなるパイプについて材料試験を実施する方法を含んでおり、第１のプロセスステップでシームレスのまたは溶接されたパイプが作成され、これが製造後に第２のステップで機械的特性に影響を及ぼすための熱処理設備に供給され、これに続く第３のプロセスステップで機械的特性を判定するための試料がこれから取り出される、そのような方法において、第３のプロセスステップを省略したうえで、パイプが製造される第１のプロセスステップの後ですでに、まだ未処理のパイプから試料が取り出されて、まず当該試料だけが残りのパイプに準ずる熱処理部へ供給され、次いでこれに関して機械的特性が判定されて、要求される特性と比較され、次いで、試料が取り出されたパイプが、パイプ端部の機械的な加工について、および後続する熱処理の第２のプロセスステップについて許可され、または差し止められることを特徴とする。

本発明の大きな利点は、製造後に強度を向上させる熱処理が施されるパイプで、生産に随伴する破壊式および非破壊式の材料試験を実施するための時間コストと費用コストが劇的に最低限に抑えられることにある。このことは本発明によると、試料での破壊式の機械的な試験が、パイプ端部の加工から切り離されることによって実現される。そのために試料として、リング断片がパイプ端部から分断されるのが好ましい。

最初にパイプ全体ではなくリング断片だけが熱処理にかけられるので、顧客要求に対する許容可能ではない差異が発見されたときには、そのパイプを予定される熱処理について非常に短時間のうちに生産ラインから外して差し止め、たとえば熱処理パラメータの変更などの対応措置を導入することができる。

さらに、パイプ製造設備から熱処理設備ないしコーティング設備への不必要なパイプ搬送が不要となり、それに伴い、場合により使い物にならなくなったパイプでの余計な高価な加工が不要となる。

本発明では、破壊式の材料試験のためのリング断片は熱処理ないしコーティングが完了したパイプから分断されるのではなく、未処理のパイプからすでに分断され、次いで別個に熱処理されるので、要求される機械的特性が確認された後に相応のパイプで溶接ベベルをパイプ端部の機械的な加工によって施し、非破壊式のパイプ端部検査を実施してパイプを全面的に完成させ、次いで熱処理設備ないしコーティング設備へ供給することができる。

このように、熱処理ないしコーティングが完了したパイプでのリング断片の分断後に普通であれば必要となる後加工、たとえばコーティングの修復、溶接ベベルをあらためて施すこと、追加の非破壊式のパイプ端部検査などが不要となる。相応の後加工場所への相応のパイプ搬送も不要となる。

パイプのコーティングが顧客から要求されている場合、パイプの熱処理は、熱可塑性プラスチックからなる外套（シース）が塗布される過程（工程）で実施されるのが好ましい。

本発明の別の好ましい実施形態では、まだ熱処理の許可がされていないパイプのパイプ端部から分断されたリング断片が、すでに熱処理の許可がされているパイプと一緒に熱処理設備へ供給される。このときリング断片が連結部材によってパイプに連結され、これとともに設備を通して運ばれると、熱処理設備ないしコーティング設備の連続式の通過にとって好ましい。

後続するコーティングの過程で熱処理が実施されるときには、そのために、リング断片の外側表面およびこれに続いて連結されたパイプの端部領域が、たとえばコーティングの付着を妨げるカバーを施されるのが好ましく、それによりリング断片から、および後で溶接されるべきパイプの端部領域から、塗布されたコーティングを再び容易に剥離することができる。たとえばこのことは、当該領域に巻きつけられる付着防止テープによって行えるのが好ましい。

リング断片を、これが分断されたパイプへ後で割り当てられることを保証するために、リング断片とパイプは、試料にたとえば接着剤によって装着される識別番号、バーコード、データマトリクスコードなどで構成されていてよい、割り当て可能な識別マーキングを含んでいる。このようにして、リング断片の破壊式の検査が行われた後、その結果を、まだ熱処理されていないそれぞれのパイプに割り当てることができることが保証される。

このようにパイプの試験が生産に随伴して行われれば、後で熱処理ないしコーティングされるパイプの予想される特性の推測を短時間のうちに得て、許容されない誤差がある場合には、生産プロセスで早期に対応措置を導入することが可能である。

このように、本発明に基づくリング試験とパイプ端部加工との切り離しによって、一方では、場合により必要となるパイプでの後加工のためのコスト、廃棄コスト、ならびにパイプの搬送ロジスティクスのためのコストが大幅に削減される。

Claims (8)

1. 機械的特性に影響を及ぼす熱によって処理され、液体または気体の媒体を輸送するための鋼材からなるパイプの材料試験方法であって、
   第１のプロセスステップで、シームレスのまたは溶接されたパイプが製造され、
   前記第１のプロセスステップの後に、前記パイプが第２のプロセスステップで、前記パイプが機械的特性に影響を及ぼすための熱処理設備に供給される、材料試験方法において、
   前記パイプが製造される前記第１のプロセスステップの後に、すでに前記パイプから試料が取り出され、まず前記試料のみが、処理されるべき前記パイプに準ずる前記熱処理設備へ供給され、
   次いで、前記試料の機械的特性が判定され、要求される特性と比較され、
   次いで、前記試料が取り出された前記パイプが、パイプ端部の機械的な加工について、および、後続する熱処理の第２のプロセスステップについて、許可され、または差し止められることを特徴とする材料試験方法。
2. 前記パイプの熱処理は、熱可塑性プラスチックからなる外套が塗布される工程で、前記パイプの熱処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の材料試験方法。
3. まだ熱処理の許可がされていないパイプのパイプ端部から、リング断片が試料として分断され、前記リング断片が、すでに熱処理の許可がされているパイプと一緒に前記熱処理設備へ供給されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の材料試験方法。
4. 前記リング断片が、連結部材によって前記すでに熱処理の許可がされているパイプに連結されることを特徴とする、請求項３に記載の材料試験方法。
5. 熱処理の後に、コーティングを行うときに、前記リング断片が、前記リング断片へのコーティングの付着を妨げるカバーが施されることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の材料試験方法。
6. 前記パイプから取り出された前記リング断片が、前記パイプに割り当て可能な識別マーキングを与えられることを特徴とする、請求項３ないし請求項５のいずれか一項に記載の材料試験方法。
7. 前記識別マーキングは、前記リング断片およびこれに付属する前記パイプに装着される識別番号、バーコード、またはデータマトリクスコードで構成されることを特徴とする、請求項６に記載の材料試験方法。
8. 熱処理されていないパイプからリング断片が分断された後に、パイプ端部が機械的に最終加工されて、不具合がないか否かを判定するために非破壊検査を行うことを特徴とする、請求項３ないし請求項７のいずれか一項に記載の材料試験方法。