JPS5910466Y2 - パイプラインの管状強化部材 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、水中で長距離に亘って敷設されるパイプライ
ン用の鋼製管状部材の製造に関し、特にいわゆる「沖合
」水中パイプライン、すなわち沿岸から離れて敷設され
るパイプラインの変形防止用強化部材として用いられる
特殊合金鋼製管状部材または継手の製造に関するもので
ある。

周知のように水中パイプラインでは、その長さ、敷設水
深、および水圧のような幾っがの条件に依って、パイプ
が局所的に変形されることがある。

この変形は、特に亜鈴形（ｄｏｇ’ ｓ ｂｏｎｅ）
およびＵ形に屈曲することによって生じる座屈である。

このような変形はまた使用中のパイプに急激な圧力変化
または衝撃が加わった場合にも起きる。

この型式の変形は、パイプラインが水中に完全に沈めら
れていても、あるいは水上のプラットフォームの上に立
上っている中断個所があっても、パイプラインの全長に
亘って拡がっていく。

そのような座屈の破壊的な拡がりを防止するため、強化
部材または「座屈阻止材」が一定距離ごとに設けられ、
これによって拡がっていく座屈を停めることが行われて
いる。

さらに機械応力の条件によっては、亀裂が生じたり、あ
るいはパイプにもともと亀裂があったりした場合にはそ
れが大きくなり、そしていずれにしてもそれらの亀裂は
パイプラインに沿って非常に迅速に拡がっていく。

そのような座屈の拡がりを防止するための管状強化部材
または「座屈阻止材」として従来知られているものは、
管状部材の限定された長さの区域を巻くようなスリーブ
の形に作られ、従ってパイプラインの外径より大きな直
径を有し、そしてそのスリーブとこれに包まれる管状部
材の間の自由環状空隙に収縮しないモルタルを充填する
ごとく構成される強化部材である。

この型式の強化部材では部材間の間隔によって、座屈が
生じた場合に補修される長さが決まる。

このような現在使用されている強化部材または「座屈阻
止材」は水中パイプライン中に金属的および物理的な不
連続点を作り、従ってその機械的不連続性のため強化の
効果が低くされ、またパイプ自体に設定される陽極との
電気的不連続によって、外側ケーシングすなわちスリー
ブに腐食が生じるといった欠点を伴なう。

さらにそれら強化部材は亀裂の拡がりを阻止できず、従
って「亀裂阻止材」にはならない。

またその敷設はあまり容易でない。

本考案はこのような欠点を改良することを目的とする座
屈防止および亀裂防止管状強化部材または「座屈一亀裂
阻止材」を製造するための方法に関し、しかしてこの方
法は、モリブデンのような、少なくとも１つの特殊炭化
物形或元素を含むマンガンーモリブテ゛ン型特殊低炭素
鋼を作ること、この鋼を、製作される管状部材の外面に
対応する少なくとも１つの円筒面を有する内壁を備えた
遠心鋳造型の中に注入すること、鋳造中、該遠心鋳造型
を高速回転駆動して該注入鋼に高い加速度を与えること
、こうして得られた該管状部材に最終的な焼なましを含
む熱処理を施すことで構或されることを特徴とする。

このような方法によって、単一鋳造品（ワンピース）の
複数の管状部材であって、それらが互に溶接されたり、
あるいはその管状部材の最小直径の円筒形部分と同直径
のパイプど溶接される管状部材を製造することができる
。

この型式の管状部材は大きな直径と、相当な肉厚を備え
ることができる。

本考案はまた、水中パイプラインのパイプに生じる座屈
波と亀裂との拡がりの両方を阻止できる亀裂防止管状強
化部材または「座屈亀裂阻止材」において、一体品とし
て作られ、パイプラインの標準パイプと同じ直径を有す
る円筒形部分と、この第１の円筒部分より相当に大きい
直径と半径方向肉厚を有する第２の円筒部分を備え、こ
れら２つの部分は円錐面によって相互に結合され、該管
状部材の円筒形内部キャビテイは一方の端部から他方の
端部まで一定の直径を有し、該管状部材は、マンガンー
モリブデン含有特殊低炭素鋼で作られ、この鋼はモリブ
デンのよう゛な少なくとも１つの特殊炭化物形或元素を
含み、そして微細な結晶粒と、フエライト内に均質に分
散した炭化物で構或される均質なフエライト組織を備え
ることを特徴とする管状強化部材を提供する。

本考案のその他の特徴と長所は、本考案の好適な実施例
を示す添付図面を参照に以下に続ける説明からより明隙
になろう。

第１図は、本考案に従って適当な組戊の特殊或分低炭素
鋼から遠心鋳造によって製造される、全長の一部分に亘
って増加された肉厚を有する大直径大肉厚の座屈防止お
よび亀裂防止管状強化部材または座屈一亀裂阻止材の実
施例を示し、しかして次のような形状を有する。

この強化部材Ｒ（これの軸心は図面の外になって図示さ
れていない）は大きな長さ（図面ではその一部分しか示
されない）を有する管である。

この管状強化部材Ｒは、パイプラインの標準パイプの標
準部分の直径と肉厚に等しい比較的小さい直径ｄと肉厚
ｅを有する標準部分または体部１を備える。

強化部材Ｒはまたこれの一方の端部に、直径ｄと肉厚ｅ
より相当大きい直径Ｄと肉厚ｅ１を有する拡大管状部分
２を備える。

これら管状部分１と２は、外側が円錐面で内側が円筒面
の中間部分３によって結合されている。

強化部材Ｒは、パイプラインの標準パイプ（図示せず）
と等しい一定の直径の内部円筒形キャビテイ４゛を有す
る。

隣合う２つの強化部材Ｒが拡大された端部分２どラして
溶接ビード５によって結合される。

その各拡大部分２は長さ数１０ｃｍないし２ｍとされ、
そして体部１は長さを数ｍから場合によって１０ｍ以上
にされる。

体部１の肉厚ｅは例えば２５．４ｍｍ（１インチ）程度
であり、そして拡大部分２の増加肉厚ｅ１は、５００
ｍｍ以上のキャビテイ４の内径に対して、５０ ｍｍ
（ ２インチ）以上にされる。

本考案によれば第１図のような管状強化部材は、マンガ
ンニモリブデン型の、従ってモリブデンのような特殊炭
化物形或金属を含み、そしてまたその他にニオブ、バナ
ジン、タンタルを含むことができる。

最高０．０８重量％の炭素を含有する特殊低炭素合金鋼
から作られる。

この鋼は鉄の他に次のような重量％の組戊を有する。

炭素：Ｏ．ＯＳ％またはこれ以下、 ケイ素：０．３０％またはこれ以下、 マンガン：１．２０ないし２．２０％、 モリブデン：０．２０ないし０．５０％、硫黄： ０．
０１０％またはこれ以下、 リン： ０．０１５％またはこれ以下 この鋼は例えば第２図に示されているような装置で遠心
鋳造される。

すなわちこの鋳造に用いられる遠心鋳造型６は水平また
はほぼ水平の軸心Ｘ−Ｘをもっている。

型６の円筒形キャビテイは２つの部分、すなわち製造す
る一体品管状強化部材Ｒの拡大部分２に対応する大径部
分７、および該管状部材の標準部分１に対する小径部分
８を備える。

これら２つの部分７と８は、強化部材Ｒの中間結合円錐
面３に対応する円錐部分９で結合される。

遠心鋳造型６は例えば走行車輪１０上に設置され、そし
て減速機（図示せず）で動かされるピニオン１２（一部
図示）と噛合った歯車リング１１によって回転駆動され
る。

遠心鋳造型６は特殊な砂あるいは特殊鋼によって作られ
よう。

後者の場合は、適当に冷却される永久型またはチル型で
ある。

この型では、特に型の長さが、従って製作する管状部材
Ｒの長さがそれほど大きくない場合には例えばレトルト
１３によって、あるいは折返されるような湯口によって
、液状鋼（湯）が型キャビテイ７， ８． ９内へ
一度に注入される。

型が非常に長いときは、１つのランナ、あるいは場合に
より２つの対向したランナを使い、このランナと型を相
互的に並行運動させて、型の全長に亘り湯の注入を行う
。

先に混合された可溶接合金鋼は、型６を高速回転させな
がら型の全長に亘って注入され、従って高い加速または
遠心力を受ける。

冷却および離型後、一体品強化部材Ｒが得られるが、こ
の部材は、座屈防止および亀裂防止強化部材または座屈
一亀裂阻止材として使用されるためには、可及的に低く
、そしていずれにしても２０゜Ｃ以下の延性／脆性遷移
温度を有するものでなければならない。

この型式の管状強化部材Ｒは特別の準備を必要とせずに
現場で溶接できなければならず、そこで可溶接性の、従
ってそのような炭素当量の概念をもつことが非常に重要
である。

予応力の点から可及的に高い弾性限界を必要とするが、
熱一機械的処理を行わずに焼入れしなければならないと
すれば、その可能性は次の２通りしかない。

すなわち、フエライト組織の結晶粒を微細にすること、
充分に安定的であり且つ該フエライト内に均質に分散し
た炭化物の析出によって硬化させること。

これら２つの冶金的方法は、制御された冷却、焼入れ、
および焼なましを含む適当な熱処理によって行なわれる
。

離型された管状部材Ｒはそこで、空気を抜かれる熱処理
炉内で１０５０゜Ｃの温度まで均質化処理を施され、次
いで８００ないし９５０゜Ｃの温度から制御された速さ
で焼入れ処理を、そして６００ないし７００’ Ｃの温
度で焼なまし処理を施される。

この強化部材Ｒの試料を採って第５図に示すような顕微
鏡試験を行えば、米国規格ＡＳＴＭの（１０）より大き
い寸法の非常に微細なフエライｌ・結晶粒で構威される
非常に均質な組織が見られよう。

炭化物はフエライト中に均等に分布されている。

炭化物の寸法は２ミクロンを超えない。

この組織は従って均質であり、また同位体的である。

以上のような点から、本考案は下記のごとき諸要件の組
合せで戊立することが理解されよう。

−価格を低く抑えるよう僅かに合金化された、可溶接の
特殊低炭素鋼の製造、 遠心鋳造、 遠心鋳造のための一体品管状強化部材の形状およびその
強化部材としての機能、 適当な均質組織を作るための最終熱処理。

第３図に示す変化形において、本考案の別の型式の一体
品強化部材Ｒ１または座屈一亀裂阻止材は、強化部材Ｒ
と同様の小肉厚ｅと外径ｄを有するが、一方の端部にで
なく両端部に設けられる管状部分１４、これらの間の中
央に設けられる増加肉厚ｅ１を有する拡大管状部分１５
、および各端部分１４と拡大部分１５の間を結合する２
つの円錐面１６を備える。

非常に長いスリーブで構或される。部分１４と１５は紙
面の関係で全長を示すことができず、中断して図示され
ている。

強化部材Ｒ１は、強化部材Ｒと同じく、第２図に図示さ
れているものと同様な鋳造装置によって得られるもので
あるが、その型は製造される継手Ｒ１の面１５に対応す
る円筒形面を有するごとき装置で遠心鋳造され、そして
該継手Ｒ１の面１４と１６は機械加工によって作られる
。

この管状継手Ｒ１はパイプラインＴの標準管状部材へ溶
接ビード１７によって接続できる。

第４図に示した実施例によれば、本考案による水中パイ
プラインが、Ｔのような管をＲ１のような管状強化部材
と溶接ビード１７で結合したり、あるいは強化部材Ｒを
溶接ビード５で相互に溶接したりして構戊される。

強化部材ＲまたはＲ１の外表面は鋳放しでもよいが、そ
の円筒形内表面４は使用時の圧力損失を少なくするため
、少なくとも簡単に切削加工される。

数値的な実例を挙げると、本考案の管状強化部材Ｒｌ
（第３図）は１２ｍの長さを有し、そして次のような３
つの部分、すなわち 肉厚ｅの体部分１４に対応する、外径５０８ ｍｍ、肉
厚２５．４ｍｍ、長さ１２００ ｍｍの部分、肉厚ｅ１
の拡大部分１５に対応する、外径５５８ｍｍ、肉厚５１
ｍｍ、長さ２０００ ｍｍの部分、肉厚ｅの体部分１４
に対応する、外径５０８ ｍｍ、肉厚２５．４ｍｍ、長
さ８８００ ｍｍの部分より構威される。

【図面の簡単な説明】

第１図は水中パイプラインの、座屈防止および亀裂防止
強化部材または「座屈一亀裂阻止材」を構或する管状部
材の部分の断面図、第２図は本考案による管状部材を鋳
造する遠心鋳造装置の縮尺概略断面図、第３図は第１図
の座屈防止および亀裂防止強化部材の変化形である管状
継手の第１図と同様な図面、第４図は本考案による座屈
防止および亀裂防止強化部材を備えた水中パイプライン
の、途中を中断して示す、縮尺立面図、第５図は本考案
の管状強化部材のために作られるフエライト組織の、ナ
イタール腐食をした、４００倍の顕微鏡写真である。 １，１４・・・・・・標準部分、２，１５・・・・・・
拡大部分、３，１６・・・・・・中間円錐面、４・・・
・・・キャビテイ、５，１７・・・・・・溶接ビード、
６・・・・・・遠心鋳造型、１３・・・・・・レトルト
、Ｒ・・・・・・管状強化部材、ｅ・・曲標準部分肉厚
、ｅ１・・・・・・拡大部分増加肉厚、Ｔ・・間パイプ
ライン。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 水中パイプラインのパイプに溶接によって接続され、こ
   れらのパイプに生ずる座屈波と亀製が拡大するのを阻止
   するための管状強化部材であって、 該パイプの同一の直径と肉厚とを有する標準部分と； 該水中パイプラインのパイプに発生する座屈波と亀裂が
   拡大するのを防止しうるに足るだけ該標準部分よりも一
   層大きい直径と肉厚とを有する拡大管状部分と； 前記標準部分と該拡大管状部分の中間にあって両者を接
   続する中間部分とを有し； 前記管状強化部材は、重量でｃｏ．ｏｓ％以下、Ｓｉ０
   ．３０％以下、Ｍｎ １．２ 〜２．２％、ＭＯのごと
   き炭化物形或元素の少くとも１種０．２０〜０．５０％
   と残部が鉄からなる可溶接性低合金低炭素鋼を遠心鋳造
   して一体に形威され、熱処理によって粒サイズが２ミク
   ロン以下の安定炭化物がフエライト粒内に均一に分散し
   、該フエライト粒の粒度はＡＳＴＭ１０以上である金属
   組織を有することを特徴とするパイプラインの管状強化
   部材。