JPS6325074B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はTLPと略称される緊張繋留式海洋石
油・ガス生産設備であるテンシヨンレグプラツト
フオーム（Tension Leg Platform）の繋留部材
となる脚管（Tendonと称される）の電気防食方
法に関するものである。 （従来の技術及び問題点） 近年、石油・ガス資源の追求は深海底に及んで
おり、400〜1000ｍの水深への対応が当面の課題
である。この要請に対して従来のやぐら構造方式
の生産設備は技術的・経済的に限界があると見ら
れており、やぐらに代る多種の設備が提唱されて
いるが、中でもTLPは有力な候補と目され、実
用化の緒についたところである。 しかしTLPの海中部の繋留部材である脚管に
ついては類似の従来用途実績もなく、且保全も極
めて困難であることから、これに使用する鋼材の
機械的な耐久性もさることながら、20〜30年を目
安として長期に亘る防食を如何に行なうかが大き
な課題である。 一般に海洋構造物の防食法としては例えば「配
管と装置」の1981年３月発刊34頁の右側６〜９行
目および同頁の表４に示されているように、海中
部には電気防食を、干満帯以上の部分にはジンク
リツチペイントを下塗とした薄膜塗装を適用する
方式が主として行なわれている。而して前記
TLP脚管については海中部で使用されるもので
あるため、従来技術を適用するとすれば全面に電
気防食を行なうことになり、400ｍ以上の長尺に
つないで使用される脚管に対して均一な防食電位
を確保するには集中電源を用いる外部電源方式よ
りは電源が分散した形に相当する流電陽極方式の
方が適している。 しかしたとえば30年の防食に必要なアルミニウ
ム流電陽極の量を北海南部の海域を想定して計算
すると、500mmφ×12ｍ長の脚管１本に対して正
味量340Kgの陽極を取付けねばならなくなる。も
つとも脚管のように20〜30年もの防食を要求され
る向にあつては、電気防食のみで防食を行なうの
が有利とは限らないため、本発明者らも特願昭59
―186564号に於て被覆と電気防食を併用した防食
方式を提唱している。しかしこの場合も被覆の併
用によつて所要流電陽極量が減ずるとはいえ、電
気防食を用いることに差異はない。これは、電気
防食が単独或いは併用防食手段として有用である
のみならず、海水中に於ける鋼材の腐食疲労を顕
著に低減させる効果を有するためである。このこ
とはたとえば1983年５月発行のOTC論文No.4449
の第７図などに示されている通りである。 所で脚管は従来のやぐらなどの海洋設備と異な
り、海水中に於て大きな張力を受けながら波浪に
よつて絶えず揺動する結果、腐食疲労を生じ易
く、これの回避が大きな課題である。上記の如く
電気防食を利用するとしてもそれは腐食疲労の改
善手段として確実に機能しなければならない。 しかるに1983年12月発行の“Ocean Age”54
頁右側17行目〜55頁左側６行目及び図―９に示さ
れているように、流電陽極を海洋構造物部材に取
付けるための溶接部から腐食疲労が発生し易いこ
とが認められている。一般に流電陽極のような小
部材を局部的に溶接する場合、溶接部は硬化し易
く、又止端部に応力が集中し易いからである。 従来流電陽極はその芯金を被防食鋼材に隅肉溶
接するのが常道であることを考えると、従来のま
まの方式では脚管の腐食疲労特性に悪影響を及ぼ
すばかりでなく、流電陽極自体が脚管の使用期間
中に脱落することも大いに危惧されるところであ
る。即ち、脚管に流電陽極方式の電気防食を適用
するに当つては流電陽極の取付け方に関して (イ) 脚管本体の腐食疲労特性に悪影響を及ぼさな
いこと。 (ロ) 流電陽極そのものが長期に亘つて脱落しない
こと。 の２条件を満足させることが必要である。さも
なければ脚管の長期耐用を意図して適用した電気
防食が、逆に脚管の寿命を減ずるような作用を及
ぼし、或いは所期の防食目的を果さないという結
果に至る。 （問題を解決するための手段） 上記の要請に対して本発明者らは種々検討した
結果、流電陽極の溶接点を脚管本体にかかる応力
作用線から外して位置させ、さらにはこの接続形
態を鋼材と鋼材との突合せ溶接とすることにより
前記の問題点を全て解決しうるという知見を得て
本発明をなしたものである。 （発明の構成・作用） 即ち、本発明の要旨とするところは真直管体の
両端にネジ継手を有し、ネジ継手の周辺に複数個
の締付用凹凸を有する鋼製のテンシヨンレグプラ
ツトフオーム脚管に電気防食を適用するに際し、
両端又は片端のネジ継手の締付用凹凸の凸部に同
材質の棒状突起を突設すると共に、真直管体又は
ネジ継手の周囲に捲着した流電陽極の鋼製芯金を
前記棒状突起に突合せ溶接することを特徴とする
テンシヨンレグプラツトフオーム脚管の電気防食
方法にある。 以下本発明を詳細に説明する。 第１図及び第２図は本発明方法を適用した脚管
の一実施態様を示す概念図であつて第２図は第１
図の態様例の正面断面図である。なお第１図Ｂ，
Ｃは第１図Ａのａ―ａ及びｂ―ｂ断面を示す断面
図である。 図において１の部分が脚管の真直管体部であ
り、２の部分がネジ継手部である。また３はネジ
継手部２を隣接脚管にネジ接続する際に締付ける
ための凹凸（スプライン）であり４はこの凹凸の
凸部に突設させた、ネジ継手と同材質の棒状の突
起である。凹凸３及び突起４は第１図Ｃに示す如
くネジ継手部２の円周方向にそれぞれ複数個、ほ
ぼ等間隔で設けてある。５は電気防食用の流電陽
極であつて芯金８，９を両端に有する扇形をなし
ており、溶接部１０に於て該芯金８，９を溶接す
るなどの手段によつてリング状（いわゆるブレス
レツト型）となし、管体部１の周辺に捲着されて
いる。 又、陽極５は、脚管の軸力方向と平行するよう
に芯金７を具備しており、該芯金７は溶接部６に
於て突起４の端部と突合せ溶接される。なお第１
図Ｂには芯金が角断面のものを例示したが、芯金
或いは棒状突起の断面形状を特定する必要はな
く、両者の断面は同形であることが望ましいもの
の形状自体にこだわるものではない。 このようにして陽極５の取り付けを行なつた場
合、溶接部６は第２図に示した脚管に働く応力作
用線１１から外れて位置するので、脚管本体の腐
食疲労のノツチとして悪影響することがなくな
る。又、陽極はその芯金を突合せ溶接する形で取
付けられ且つ溶接部が脚管本体に働く張力を受け
ないため、波浪による揺動に対しても高い耐破壊
性を具備することになる。 ここで第１図、第２図に於ては一端が雄ネジ、
他端が雌ネジのものを示したが、両端とも雄ネジ
のものと両端とも雌ネジのものを一本おきに使用
する場合は当然両端とも同種のネジになる。 なお、第１図Ｃでは突起４を６箇設ける例を示
したが、この突起の数については何ら限定するも
のではない。 これらの突起４はネジ継手部２と共に一体製作
するか或いは突起４を有しない継手部３を製作後
突起４を溶接し、しかる後焼入れ焼戻しなどの適
切な熱処理を施こすなどの手段によつて設置する
ことができる。要は棒状突起が脚管本体にかかる
応力に対してノツチとなるような性状を呈しなけ
れば良い。かかる見地からすれば締付用凹凸３か
ら突起４につながる部分、さらには突起４と芯金
７の溶接部６についてもなだらかな形状・表面と
するべきであるのは当然のことである。また流電
陽極５は常法に従つてアルミニウム合金製のもの
を用いるのが重量低減或いは防食電位の上から有
利である。その形は図の如き３分割の扇形にこだ
わらず、２分割以上でも良いし、又リング状の一
体もので芯金７を具備しているものでもよい。 （実施例） 以下、実施例により本発明の効果をさらに具体
的に説明する。 実際のTLP脚管の約1/3のモデル脚管試験体を
３種類製作した。３種類ともねじ部の最大径203
mmφ、同長さ200mm、脚管の外径169mmφ、肉厚
8.5mm、総長2000mm、材質SM50Bである。締付用
凹凸はねじ部の真直管体寄りに等間隔で４個設け
た。また３種類の試験体のうち２種類については
締付用凹凸の凸部に７mm×14mmの角状断面を有す
る棒状突起を４本設けた。 流電陽極は内径170mmφ、板厚30mm、巾30mmの
アルミニウム製帯状リング（重量1526ｇ）を２分
割したものに、７mm×14mmの角状断面を有する鋼
製芯金を固着したものを用意した。芯金は陽極同
志を接続するために１個の分割陽極につき片側１
本ずつと脚管に接続するためのものを２本ずつ設
けた。 陽極は全て脚管にはめ込んだ後、陽極同志を接
続するための芯金を突き合せ溶接することにより
リング状とした。 このリング状陽極と脚管とを接続する手段によ
つて以下の３種類の試験体を製作した。 試験体Ａ（比較例）はリング状陽極に取り付け
た４本の芯金を直接脚管外表にすみ肉溶接するこ
とによつて固着した。 試験体Ｂ（比較例）はリング状陽極に取り付け
た４本の芯金と脚管ねじ部に取り付けた棒状突起
４本をそれぞれ15mm重ね、外側部分のみ４箇所で
すみ肉溶接することによつて固着した。 試験体Ｃ（本発明例）はリング状陽極に取り付
けた４本の芯金と脚管ねじ部に取り付けた棒状突
起をそれぞれ開先を取り、開先角度60度として突
き合せ溶接することによつて固着した。 以上の３種類の試験体をASTM人工海水中で
腐食疲労試験を行なつた。 応力条件はいずれも軸荷重片振引張りで、応力
範囲200N／mm²、くり返し速度0.5Hzで実施した。
結果を第１表に示した。

【表】 以上の結果より、脚管の真直管体部又はその両
端のネジ継手近傍に流電陽極等を直接溶接固着し
ない脚管は腐食疲労破壊に対して大きな低抗性を
示すことが明らかである。 さらにネジ継手から突起を出して流電陽極から
出た鋼製芯金を溶接する場合に、すみ肉溶接する
よりも、突き合せ溶接をする方が、流電陽極が脱
落しにくいことが明らかである。 （発明の効果） 以上の実施例からも明らかな如く、本発明に従
つて、TLP脚管に新規な流電陽極の取付け方に
よる電気防食を適用すれば、該脚管本体の腐食疲
労に対してノツチとなる悪影響、或いは波浪によ
つて流電陽極が脱落する懸念のいずれもが解消さ
れ、電気防食を何ら支障なく実施しうることとな
る。これによつて脚管の長寿命が実現され、産業
上極めて顕著な効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂ，Ｃ及び第２図は本発明の電気防
食方法の一態様を示す概念図である。 １…真直管体部、２…ネジ継手部、３…締付用
凹凸、４…棒状突起、５…流電陽極、６，１０…
溶接部、７，８，９…芯金、１１…応力作用線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真直管体の両端にネジ継手を有し、ネジ継手
   の周辺に複数個の締付用凹凸を有する鋼製のテン
   シヨンレグプラツトフオーム脚管に電気防食を適
   用するに際し、両端又は片端のネジ継手の締付用
   凹凸の凸部に同材質の棒状突起を突設すると共
   に、真直管体又はネジ継手の周囲に捲着した流電
   陽極の鋼製芯金を前記棒状突起に突合せ溶接する
   ことを特徴とするテンシヨンレグプラツトフオー
   ム脚管の電気防食方法。