JPH03505117A - Ｈ．ｐ．溶接パイプライン用割れ伝播アレスタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｈ，Ｐ、溶接バイブライン用割れ伝播アレスタ及びその製造方法 技術分野 本発明は長距離パイプラインの構成に関し、詳細にはＨ，Ｐ、溶接パイプにおけ る割れ伝播アレスタおよびその製造方法に関する。

従来の技術 パイプラインと同じ直径を有し、バンドまたはケーブルで補強されたシェルの形 の割れ伝播アレスタは周知である。このシェルのバンドまたはケーブルは割れの 伝播において解放される弾性エネルギーを吸収してその縁部に開かないようにし 、それにより割れの停止により割れの方向を長手方向かららせん方向へ変化させ るための条件を与える。

しかしながら、これらアレスタはパイプラインの建設技術を複雑にすると共にコ ストを上昇させる。

パイプラインと同じ直径の円筒状バイブの形の周知のＨ，Ｐ、溶接バイブ用割れ 伝播アレスタは多層となったシートからつくられており、その内の少くとも１枚 が割れの考えうる方向に対して角度をもったスリットを偏えている（米国特許第 ４３８３５５６号）。

長距離バイブライン内に発生してこの多層の割れアレスタの本体内に貫通する破 断はこのスリットに当り、そして１つのスリットの縁で停止し、他方の縁に直ち に伝播出来ない。

しかしながら、そのようなアレスタの多層壁では層間にフネクタがない。事実、 このアレスタの壁は個々のシートを組立ててつくられる。そのようなアレスタの 構成は、端縁をなくし、非金属含有物および異物のクリアランスに入るようにさ せる層間のクリアランスという点でパイプラインの基本バイブへの溶接が困難で ある。アレスタに固体壁ブランチパイプを溶接する必要が生じ、これがアレスタ の効率を低下させる。スリットを設けるとアレスタの壁の強度が低下する。

それとは別に、アレスタの直線寸法とその長さは割れの伝播アレスタの製造に用 いられる条片の幅により制限される。

最後に、Ｈ，Ｐ、溶接パイプライン用の周知の割れアレスタはパイプラインと同 じ直径の円筒バイブの形をしており、その本体に割れの伝播方向に対し角度をも った少なくとも１個の構造エレメントを有する。このアレスタの壁は多層構造を 有し、その内側の層の内の少くとも１層がアレスタの軸に対し角度をもったスリ ットを有している。このアレスタの端縁はパイプラインへのアレスタの溶接を容 易にするための単体構成とされている。

また、このアレスタの周知の製造方法はインゴットからアレスタのシートブラン クを熱間圧延し、このシートブランク内の少くとも１個の構造エレメントをブラ ンクの一方の側に対し角度を与え、そしてそのシートブランクを、割れアレスタ の所要の幾何寸法に従ってバイブへと溶接することからなる（ＰＣＴ／５Ｕ８４ １０００１６）。

この方法においては割れアレスタブランクは多層構造とされ、これら層の内の少 くとも１層に人工的な連続的破断部が与えられる。この方法によれば多層シート ブランクから溶接されたパイプの直径はアレスタの所要の最終幾何寸法より小さ く、壁厚は大きくされ、その後にこのブランクが加熱されリング巻取機械におい てバイブの全長にわたり割れアレスタの最終幾何寸法へと圧延されるのであり、 この巻取中に層が互いに溶接される。

割れアレスタのこの製造方法は個々の層を一緒に溶接しうるようにし、かくして 単体的な線が得られる。

しかしながら、上記のような方法で製造されたアレスタは壁強度を低下させるス リットのために剛性が不充分である。

この方法はパイプラインとの同軸性を保証すアレスタの正確な幾何寸法を与える ことが出来ない。これにより、パイプラインの構成（輸送、パイプの溶接および 絶縁コーティングの付与）中の技術的操作が複雑になる。

発明の開示 本発明の主目的は基本バイブライン壁の強度に有害でなく且つバイブラインに沿 った割れの伝播を確実に停止させることの出来る壁を有するＨ、　　Ｐ、バイブ ライン用の割れ伝播アレスタおよび正確な幾何寸法を有し且つ高価な装置を使用 しないアレスタの製造を可能にするそのようなアレスタの製造方法をＵ”Ｌする ことである。

本発明の要旨はバイブラインと同じ直径の円筒形バイブであって、その本体に本 発明により割れの発生方向に対し角度をつけられた少くとも１個の構造エレメン トを有するＨ、　　Ｐ、溶接バイブライン用の割れ伝播アレスタにおいて、この エレメントがバイブの材料に少くとも等しい強度を何する材料からなるインサー トの形を有し、このインサートは伸長した形をとり、その厚さｈはｈ≧０．３Ｈ となっており、（但しＨ−バイブ壁の厚さ）、バイブの対称軸に対して垂直の面 におけるこのインサートの投影がバイブと同軸のリングとなっており、接合面に おけるバイブ材料とこのインサートの接続強度Ｐが０くＰくσ　（但しσ丁−パ イブ材料の降伏点）となっているごとくなったことである。

このインサートはバイブ材料からあるいは例えばオーステナイトスチール、セラ ミック等のようなバイブ材料より高い強度を有する他の材料からつくることが出 来る。

このインサートはまたバイブの対称軸に対して方形に配置された層からなる多層 構造を有することが出来る。

また本発明の要旨はインゴットをつくり、それから熱間圧延で割れアレスタのシ ートブランクをつくり、シートの一方の側に対し角度をもった少くとも１個の構 造エレメントをこのブランクに形成し、このシートブランクから溶接されたバイ ブを割れアレスタの所要の幾何寸法にすることからなるＬ　　Ｐ、バイブライン 用割れ伝播アレスタの製造方法において、構造エレメントがインゴット製造段階 において端をモールドに注入する前にこのモールドに鋳造されているインゴット の材料の強度に少くとも等しい強度を有する少くとも１個のインサートを置くこ とからなり、このインサートは伸長した形を有すると共に厚さｈ　がｈ　≧０． ３Ｈ１（但しＨｌ−インゴットの厚さ）であり、シートブランクから溶接された バイブをつくるプロセスにおいて、このシートブランクが、インサートの縁が溶 接されるべきシートブランクの縁に位置するようにモールドされるごとくなって いることである。

これらインサートは平行四辺形でもよく、その場合にはインサートのモールドさ れた２つの平行な辺は部分的にコーティングを有し、このコーティングがインサ ート材料とインゴット材料の溶融を防止し、インゴットはこれらコーティングさ れた辺がシートブランクの面に垂直となるように圧延される。

本発明による溶接ＨＰパイプライン用割れアレスタにおいてはアレスタ本体内の 構造エレメントはアレスタよりも強度の高いインサートの形とされそしてそれと 同時にインサートとアレスタの壁との間の整合面における接合強度はアレスタ材 料の降伏点より低い。これはアレスタの剛性（不連続部すなわちスリットを除く ）を著しく高め、それによりバイブラインの信頼性を改善する。

本発明により実現されるＨＰＰ接バイブライン用の割れ伝播アレスタの製造方法 はアレスタの幾何寸法を正確にしつつスリット形成操作をなくし、高価な巻取機 械の使用を不要にしそして生産性を上げるように巻取機械で円筒状ブランクを圧 延することにより割れアレスタの製造技術を簡略化する。

図面の簡単な説明 図面について本発明を説明する。

第１図は本発明による組込み形割れ伝播アレスタを有するＨ、　　Ｐ、幹線バイ ブラインの断面の概略図である。

第２図は本発明のＨ，Ｐ、溶接バイブライン用の割れ伝播アレスタの部分断面斜 視図である。

第３図は第１図の縦断面図である。

第４．　５．　６．　７．８図は第３図の部分Ａの拡大図（インサートの変更例 ）である。

第９図ａ、ｂ、ｃ、ｄは本発明による割れ伝播アレスタの製造方法の段階を示す 図である。

発明の最良の実施形態 第１図は本発明の割れ伝播アレスターを示しており、これはバイブラインの２つ の隣接部分２，３間においてＨＰ幹幹線パイブライシン〜７．５ＭＰａ）内に配 置されそしてそれら部分と円形の溶接部４で接続される。

第２図のアレスターはバイブラインと同じ直径の円筒バイブ５により構成されて おりその本体中に少くとも１個（この説明では３個）の構造エレメント６を有す る。

構造エレメント６は伸長したインサート６の形を有し、その厚さｈはｈ≧０．３ Ｈ（但しＨ−バイブ５の壁厚）であり、バイブ５の本体内で割れの伝播方向（バ イブラインに沿った）に対して角度αをもって配置され、バイブ５の対称軸に直 角の面１上のインサート６の投影がバイブ５と同軸のリングの形となる。一般に 角度αは９０”に近いが０″＜αく１８０°を満足する任意の値をもつことが出 来る。

インサート６の最小厚りは０．３Ｈに等しいかあるいはそれより大とされ０．３ Ｈより小さいｈにおいて長手方向の割れがアレスタを角内に伝播し、一方インサ ート６の最大厚りはバイブ５の本体内にそれを配置するときの必要条件により制 限される。

インサート６とバイブ５の材料の間の整合面での接合強度Ｐはバイブ５の材料の 降伏点をσ　としたときＯくＰくσ　である。

インサート６とバイブ５の材料間の接合の整合面における強度が０であ°ると、 接合面間にギャップが生じこれがアレスタのシートブランクの長縁の溶接段階に おけるようなアレスタの製造技術を複雑にする。この接合強度がσ　に等しいか それより大であれば長手方向の割れはアレスタのないパイプラインにおけるよう に伝播する。

インサート６は少くともバイブ５の材料強度に等しい強度を有する材料でつくら れる。かくして１例においてはインサート６はバイブ５の材料でつくられ、他の 例では、サブゼロから一１９６℃までの温度おける衝撃強さがバイブ５の材料の それより著しく大きいオーステナイトスチールでつくられる。

第３の例ではインサート６はセラミック、例えばシャモット、マグネサイト等で つくることが出来る。

インサート６は伸長したエレメントであり、その−辺の寸法は他方よりかなり大 きく、その断面は例えば矩形（第４図）、楕円形（第５図）、６角形（第６図） 、方形（第７図）、平行四辺形（第８図）等となっている。

他方、インサート６は多層構造を有し、層７（第４図）はバイブ５の対称軸に対 し垂直となっている。

この割れ伝播アレスタは次のように動作する。幹線バイブラインに発生してアレ スター（第２図）の本体に入る割れはインサート６とバイブ５の間の境界に当り 、一方の表面で停るから他方へは伝播出来ない。

この点において、割れの伝播方向はバイブラインの軸に沿った方向からインサー ト６の向きできまる円方向へと変化し、バイブラインに沿った割れの伝播が停止 する。

バイブ５の壁厚の０，３より大とされたインサート６の厚みがその伝播速度での 割れを停止させる。バイブ５の対称軸に対し角度αとなったインサート６の位置 はそれを有するアレスタ１の強度と剛性を生じさせず、高い信頼性を与える。オ ーステナイトスチールのインサート６はサブゼロ温度（−４０℃以下）で動作す るバイブラインのアレスタ１の信頼性を保証するものである。

セラミックのインサート６は超高圧（１０−１２ＭＰａを越える）を受ける壁の 厚い（〜３０ｍｍ）のバイブラインにおける割れを確実に停止させる。

多層インサート６は広い範囲内（７，５−１２ＭＰａ）で脈動する圧力下で動作 するバイブラインに特に有効である。

層の数に対応して増加する接合面間の接合強度の低い境界の数は圧力の急激な変 化において高い信頼性を与える。

本発明によるＨＰパイプラインにおける割れアレスタの製造方法は次の段階を含 む。

少くとも１個のインサート６をモールド８（インゴットモールドまたは結晶化装 置）に、溶融金属を注ぐ前にその垂直対称軸に対し角度をつけて配置する。これ らインサート６は、インゴット材料の強度に、少くとも等しい強度を有する、例 えばＣ０，１２９６，５ｉ−０，８％、Ｃ２−１８〜２０９６、Ｎｉ−８〜１２ ％、Ｔｉ−０，３〜０．６％、Ｍ　ｎ　−２９６、Ｆｅ残部からなるオーステナ イトスチールのような材料でつくられ、その厚さｈｌはＨｌをインゴットの厚さ とするとｈ１≧０．３Ｈ１である。次に溶融金属９をモールド８に注ぎ、厚さＨ ｌのインゴットをつくる。この場合インサート６とインゴット間の接合面間の接 合強度は０くＰくσ　となる。

インゴットは熱間圧延されて厚さＨのシートブランク１０（第９ｂ図）をつくる 。この場合、インサート６も変形し、そして厚さｈ≧０．３Ｈを得る。

次にアレスタのシートブランク１０（第９ｃ図）は溶接されるべきブランクシー トの縁にインサート６の端部がくるようにモールドされ、その後にシートブラン ク１０の長手方向の縁がアレスタの所要幾何寸法のバイブ５（第９ｄ図）に溶接 される。

インサート６とバイブ５の接合面における接合強度を調整するために矩形のイン サート６の２つの平行な辺１１　（第９ｂ図）が例えばマグネサイト粉末でコー ティングされる。この粉末がインサート６の材料の製造中でのインゴット材料へ の溶は込みを防止する。

熱間圧延中、このインゴットはコーティングされた辺がつくられたシートブラン ク１０の面と直角になるように配置される。

次に本発明を具体例により詳細に説明する。

例１ 割れアセスタ１がり、＝４００ｍ＋＊とじて直方体３０×４００Ｘ２０００！Ｉ １１の形のＣ−０，１％、Ｍｎ−１，７％、５ｉ−０，３〜０．５％、Ａｌ−０ ，０２〜０．０５％、Ｎｂ−０，０５％、Ｖ−０，１％、Ｆｅ残部とするバイブ スチールからなる９個のインサート６を用いてつくられた。これらインサート６ はインゴットの垂直軸に対し角度α−３０″をもってモールドされたインゴット 内に入れられた。次にインサート６を含んだインゴットがアブヒル鋳造技術によ りこのパイプスチールで充填された。

固化後、このインゴットは７５０Ｘ１６００Ｘ２２００ｍｍの寸法まで圧延され た。

次の段階はこのインゴットを加熱炉に入れてその温度を１３２０℃にすることで あった。加熱されたインゴットはプレートミルｒ３６００Ｊによりスラブに圧延 され、これらスラブが次に厚さ１６．４■■、幅２１２Ｃ１ｎまで圧延された。

このようにしてつくられたシートブランクは展張されて長手方向の縁に沿って縁 の面から突出するインサート６の端部に溶接された。かくして割れ伝播アレスタ １がバイブラインと同じ直径の円筒状バイブとしてつくられ例２ 割れアレスターはｈｌを２５０１として２５０×２５０Ｘ１１００ｍｔｔの直方 体としてオーステナイトスチールの３個のインサート６を用いてつくられた。

インサートの２つの平行な辺の表面の５０％が溶融ガラスと混合されたマグネサ イト粉末でコーティングされた。これらインサートはアブヒル鋳造法によりモー ルドをパイプスチールで充す前にこのモールドの垂直軸に対しα−４０″の角度 をもってこのモールド内に置かれた。

インサートのコーティングはインゴット材料とインサート材料の溶融を防止した 。インサートのコーティングされていない面においてインサートとインゴットの 材料が溶融してパイプスチールの強度Ｑ＜ｐ＜σ　を有する接合を形成した。圧 延後の、結晶化したインゴットの寸法は７５０Ｘ１６００Ｘ２２０Ｃ）＋ｍであ った。これらインゴットは加熱炉に移されて１３３０℃に加熱され、そして圧延 により厚さ１６．４龍、幅２１２０Ｉｎ、長さ１１５００＋１１＋＊のシートと された。

得られたインサートの厚さはｈ＝５．６ｍｍであった。

つくられたブランクはパイプ形に整形されそしてそれらの表縁はそれから突出す るインサートの端部と溶接された。これにより長さ２１２０ｍｍの割れアレスタ がつくられた。

例３ 割れアレスタは例１の方法でつくられたが、インサート自体は多層構造を有し夫 々パイプスチールからなる厚さ１０關の３層で構成された。

これらインサートはシートブランクの表面に対し直角に配置された。

例１，２によりつくられたこれら割れアレスタはテストされた。テストは次のご とくであった。

夫々長さ２１２０ｔｌ１ｍの２個のアレスタと長さ２０００鰭の１個のスペーサ パイプを有するパイプの閉じた部分がテストされた。

７．５ＭＰａの圧力がつくられ、割れが発生した。これはスペーサパイプを通り 伝播したが第１のインサート６に達したところで停止した。

例３によりつくられたアレスタは７．５−１２ＭＰａの間で変化する圧力の下で テストされた。

割れは第１のインサート６の第１および第２層間の境界において停止した。

アレスタ１の幾何寸法はパイプの寸法に完全に一致し、アレスタの縁はパイプの 製造技術に完全に対応するこの製造技術により単体となる。アレスタ１はスリッ トがないため非常に剛性が高い。構造エレメントすなわちインサート６はアレス タの壁内に配置されて付加的な補強材として作用する。

種々の形状および材料のインサート６を用いる可能性は割れ伝播アレスタ１の動 作能力を拡大するものである。

この割れアレスタの製造方法はパイプの製造技術に完全に一致するという点で有 利である。構造エレメントはそれをモールド内に、注湯前に配置することにより インゴット製造段階で形成される。

本発明の方法によるアレスタの製造はパイプ製造において使用する装置にもとづ いており、付加的な投資は不要である。

多層ブランクの製造における巻取操作およびスリット形成操作が不要であること により製造技術と作業を大幅に簡略化する。

産業上の応用性 本発明は長い破裂を局部化しパイプラインの設備、川および道路の横断およびコ ンプレッサ場での損傷に対する保護のために幹線パイプラインの構成において広 く使用することが出来る。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．本体内に割れの伝播方向に対し角度を有する少くとも１個の構造エレメント を有する、パイプラインと同じ直径の円筒パイプ（５）の形の、ＨＰ溶接パイプ ライン用割れ伝播アレスタであって、この構造エレメントは上記パイプ（５）の 材料の強度に少くとも等しい強度を有する材料からなるインサート（６）の形で つくられており、このインサートは長い形を有しその厚さｈは、Ｈをパイプ（５ ）の壁厚とするとｈ≧０．３Ｈであり、そして、パイプ（５）の対称軸に直角の 面（１）の上でのインサート（６）の投影がパイプ（５）と同軸のリングとなる ように配置され、上記インサート（６）とパイプ（５）の材料との間の整合面に おける接合強度Ｐはσｙをパイプ（５）の材料の降伏点とするとＯ＜Ｐ＜σｙで あることを特徴とする割れ伝播アレスタ。
2. ２．前記インサート（６）はパイプ（５）の材料からなることを特徴とする請求 項１記載のアレスタ。
3. ３．前記インサート（６）はオーステナイトスチールからなることを特徴とする 請求項１記載のアレスタ。
4. ４．前記インサート（６）はセラミック材料からなることを特徴とする請求項１ 記載のアレスタ。
5. ５．前記インサート（６）は多層構造を有し、層はパイプ（５）の対称軸に直角 に配置されることを特徴とする請求項１記載のアレスタ。
6. ６．インゴットをつくり、それを熱間圧延して割れアレスタのシートプランク（ １０）とし、このプランク内にシートの一方の側に対し角度をもって少くとも１ 個の構造エレメントを形成し、このシートプランクをパイプ（５）に溶接して割 れアレスタの所要の幾何寸法にすることからなるＨＰ溶接パイプライン用の割れ 伝播アレスタの製造方法において、上記構造エレメトは溶融金属を注湯する前に モールド（８）内に少くとも１個のインサート（６）を配置することにより、イ ンゴット製造段階において形成され、上記インサート材料の強度はこのインゴッ ト材料の強度に少くとも等しくなっており、上記インサート（６）は長い形を有 し、その厚さｈ１は、Ｈ１をつくられたインゴットの厚さとすると、ｈ１≧０． ３１Ｈ１となっていること、および、シートプランク（１０）からパイプ（５） を溶接する間に上記プランク（１０）が溶接されるべきシートプランク（１０） の縁の上に上記インサート（６）の端部を置くように形成されること、を特徴と する割れ伝播アレスタの製造方法。
7. ７．前記インサート（６）は、前記モールド（８）へのインサート（６）の配置 前にインサート（６）とインゴットの材料の製造中の溶融を防止するコーティン グで部分的に覆われる２つの平行な辺（１１）を有する直方体の形を有し、そし て圧延がこれらコーティングされた辺がシートプランク（１０）の面と直角にな るようにして行われることを特徴とする請求項６記載の割れ伝播アレスタの製造 方法。