KR102212944B1 - 마찰 교반으로 용접된 파이프 - Google Patents

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Abstract

유체 이송 파이프 및 마찰 교반 용접을 이용한 그러한 파이프의 형성 방법. 유체 이송 파이프는 제2 배럴 내부에 동축 및 동심으로 배치된 제1 배럴을 포함하는 파이프 섹션으로 형성된다. 제1 배럴과 제2 배럴은 각각 하나 이상의 섹션 또는 판으로 형성되며, 판들의 길이 방향으로 연장하는 대향 에지들은 그 제1 단부로부터 제2 단부까지 길이 방향으로 연장하는 시임(들)을 따라 함께 마찰 교반 용접(FSW)된다. 파이프를 형성하기 위해 원주 방향 FSW 시임을 이용하여 복수의 파이프 섹션이 단부끼리 함께 접속될 수 있다.

Description

마찰 교반으로 용접된 파이프{FRICTION STIR WELDED PIPES}
본 발명은 마찰 교반 용접을 이용한 유체 이송 파이프의 제조에 관한 것이다.
대부분의 금속은, 심지어 마린 등급(Marine-Grade)의 금속조차도, 염수, 기수 및 담수 환경을 포함한 수계 환경에서 사용된 후 부식의 흔적을 나타낸다. 부식은 차가운 심해 염수에서 특히 두드러진다. 시간이 지남에 따라, 부식은 수계 환경에 노출되어 있는 금속 물체의 장기간 가동 지속에 불리할 수 있다.
용접 접합부에서 2개의 금속성 물체를 접합하기 위한 마찰 교반 용접(FSW)의 이용이 공지되어 있다. 그 물체가 수계 환경에 노출될 경우, FSW 접합부의 위치에서는 부식이 거의 또는 전혀 발생하지 않는 반면, 모재 합금의 FSW 접합부 밖의 위치에 있는 금속 물체 상에서는 상당한 부식이 발생한다는 것이 관찰되었다.
미국 특허 제8,439,250호 및 미국 특허 출원 공개 번호 제2013/0037601호에는 열 교환기 분야에서 튜브 시트에 튜브의 단부를 접속하기 위한 FSW 공정의 이용이 개시되어 있다. 또한, "마찰 표면 교반 공정"이라는 명칭으로 2013년 3월 12일자로 출원된 미국 가출원 번호 제61/777419호에는 FSW 공정을 이용한 튜브의 형성이 개시되어 있다.
본 개시물은 유체 이송 파이프 및 FSW 공정을 이용한 그러한 파이프의 형성 방법을 설명한다. 유체 이송 파이프는 그 제1 단부로부터 제2 단부까지 길이 방향으로 연장하는 시임(seam)(들)을 따라 대향 에지들이 함께 마찰 교반 용접된 하나 이상의 파이프 세그먼트로 구성된 적어도 하나의 파이프 섹션으로 형성된다. 생성된 파이프 섹션은 하나 이상의 스페이서에 의해 서로 이격된, 제2 배럴 내부에 동축 및 동심으로 배치된 제1 배럴을 포함한다.
특정 파이프의 경우, 예컨대, 직경이 최대 약 10m 이상인 매우 큰 직경의 파이프의 경우, 각각의 파이프 섹션은 복수의 파이프 세그먼트로 형성될 수 있으며, 파이프 세그먼트들은 FSW 공정을 이용하여 그 길이 방향으로 연장하는 대향 에지를 따라 함께 접합된다. 또한, 길고 큰 직경의 파이프를 형성하기 위해 원주 방향 FSW 시임을 이용하여 다수의 파이프 섹션이 단부끼리 함께 접속될 수 있다.
또한, 본원에는 FSW 공정을 이용하여 파이프 섹션으로 파이프를 구성하기 위한 신규한 시스템, 공구 및 방법이 설명되어 있다.
본원에 기술된 유체 이송 파이프는 유체를 이송하기 위한 임의의 원하는 분야에서 사용될 수 있다. 하나의 비한정적인 예에서, 유체 이송 파이프는 해양 온도차 발전(OTEC) 플랜트에서 냉수 흡입 파이프로서 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 유체 이송 파이프는 제2 배럴 내부에 동축 및 동심으로 배치된 제1 배럴을 포함하는 파이프 섹션을 갖고, 제1 배럴과 제2 배럴은 내면, 외면, 제1 단부 및 제2 단부를 각각 포함한다. 제1 배럴의 내면은 길이 방향 축선을 따라 연장하는 유체 통로를 형성하며, 제1 배럴의 외면은 제2 배럴의 내면으로부터 이격되어 그 사이에 간극을 형성한다. 간극 내부에 스페이서가 배치되어 제2 배럴로부터 제1 배럴을 이격시킨다. 또한, 제1 배럴과 제2 배럴은 그 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장하는 마찰 교반 용접된 시임을 각각 포함한다.
다른 실시예에서, 유체 이송 파이프의 형성 방법은 적어도 하나의 파이프 세그먼트의 길이 방향으로 대향하는 에지 상에 인접한 길이 방향 에지를 마찰 교반 용접함으로써 파이프 섹션을 형성하는 단계를 포함한다. 파이프 세그먼트(들)는 제1 배럴과 제2 배럴을 포함하며, 제1 배럴과 제2 배럴은 각 배럴의 제1 단부로부터 제2 단부까지 길이 방향으로 연장하는 마찰 교반 용접된 시임을 각각 포함한다. 제1 배럴과 제2 배럴은 내면과 외면을 각각 포함한다. 제1 배럴은 제2 배럴 내부에 동축 및 동심으로 배치되며, 스페이서는 제2 배럴로부터 제1 배럴을 이격시킨다. 제1 배럴의 내면은 길이 방향 축선을 따라 연장하는 유체 통로를 형성하며, 제1 배럴의 외면은 스페이서에 의해 제2 배럴의 내면으로부터 이격되어 그 사이에 간극을 형성한다.
제1 배럴과 제2 배럴은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 알루미늄, 알루미늄 청동, 티타늄, 스틸, 구리 및 이들의 합금을 포함한 금속, 또는 플라스틱과 같은 재료로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 파이프의 부력 특성을 맞추기 위해 파이프 섹션들 중 특정 파이프 섹션의 부력이 조정될 수 있다. 예컨대, 제1 배럴과 제2 배럴 사이의 간극을 유지하는 스페이서에 추가하여, 파이프 섹션의 부력을 제어하기 위해 간극의 일부 또는 전부가 공기, 및/또는 다른 가스, 및/또는 물이나 다른 준-비압축성/비압축성 유체와 같은 유체로 충전될 수 있다. 간극 내에 발포재가 배치되는 경우, 발포재는 파이프 섹션의 부력을 조정하기 위해 사용될 수도 있다.
완전한 파이프를 생성하기 위해 FSW 공정을 이용하여 복수의 파이프 섹션이 함께 접합될 수 있다. 일 실시예에서, 파이프 섹션을 서로 접속하기 위해 접속 링이 사용될 수 있으며, 접속 링은 원주 방향 FSW 시임을 이용하여 인접한 파이프 섹션들의 단부에 고정된다. 접속 링은 파이프 섹션들이 서로에 대해 휘어지는 것을 허용하도록 유연할 수 있거나, 접속 링은 비교적 딱딱하거나 유연하지 않게 설계될 수 있다.
다른 실시예에서, 파이프는 복수의 압출된 파이프 세그먼트로 형성되며, 각각의 압출된 파이프 세그먼트는 내부 배럴 또는 제1 배럴을 형성하는데 기여하는 내벽과, 외부 배럴 또는 제2 배럴을 형성하는데 기여하는 외벽과, 하나 이상의 스페이서를 포함한다. 내벽, 외벽 및 스페이서(들)는 단일의 일체형 구조물을 생성하는, 예컨대, 알루미늄이나 다른 적절한 재료로 이루어진 일체형 압출물을 형성한다. 일 실시예에서, 압출된 파이프 세그먼트들은 자동 반응 FSW 공구를 이용하여 FSW로 길이 방향 시임을 따라 함께 접합된다.
생성된 파이프는 파이프의 의도된 용도에 적절한 직경 및 길이를 가질 수 있다. 예컨대, OTEC 플랜트의 냉수 흡입 파이프의 경우, 파이프는 최대 10m 이상의 직경을 가질 수 있으며, 예컨대, 약 1m 내지 약 10m의 직경을 가질 수 있다. 또한, 냉수 파이프는 최대 약 1000m 이상의 길이를 가질 수 있다. 그러나, 다른 직경과 길이가 사용될 수 있다.
파이프 섹션들은 파이프 섹션들의 길이 방향 축선이 대체로 수직으로 연장되는 수직 배향으로 있으면서 FSW 공정에서 함께 접합될 수 있거나, 파이프 섹션들은 파이프 섹션들의 길이 방향 축선이 대체로 수평으로 연장되는 수평 배향으로 있으면서 FSW 공정에서 함께 접합될 수 있거나, 파이프 섹션들은 수직과 수평 사이의 임의의 각도로 배향되어 있으면서 FSW 공정에서 함께 접합될 수 있다. 파이프 섹션과 접속 링 사이에 외부 원주 방향 FSW 시임을 형성하기 위해서는 외부 FSW 공구가 사용될 수 있는 반면, 파이프 섹션과 접속 링 사이에 내부 원주 방향 FSW 시임을 형성하기 위해서는 파이프 섹션 내부에 배치되는 내부 FSW 공구가 사용될 수 있다. 외부 FSW 공구가 용접을 실시하는 동안 외부 FSW 공구로부터의 부하에 반응하기 위해 내부 FSW 공구가 사용될 수도 있다.
파이프 섹션들이 수직 배향으로 있으면서 함께 접합되는 경우에, 파이프 섹션들을 지지할 뿐만 아니라, 원주 방향 용접부를 생성하기 위해 파이프 섹션들에 대해 FSW 공구들이 원주 방향으로 상대적으로 이동할 수 있도록 내부 및 외부 FSW 공구들을 장착하기 위한, 리깅 구조물(rigging structure)이 사용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 파이프 섹션의 사시도이다.
도 2는 파이프 섹션의 다른 실시예의 사시도이다.
도 3은 도 1의 파이프 섹션의 일부분을 확대한 상세 평면도이다.
도 4는 복수의 파이프 섹션으로 형성된 유체 이송 파이프의 일부분의 사시도이다.
도 5는 인접한 파이프 섹션들의 단부들에 접합되는 접속 링의 일 실시예를 나타내는, 도 4의 원(5)에 포함된 부분의 확대 단면도이다.
도 6은 도 5와 유사한 도면이지만, 2개의 인접한 파이프 섹션들 사이의 접속 링의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 7은 파이프 섹션을 형성하기 위해 사용될 수 있는 압출된 파이프 세그먼트를 나타내는 다른 실시예의 일부분을 도시하고 있다.
도 8은 2개의 수직으로 배향된 파이프 섹션들을 서로 FSW 하는데 사용될 수 있는 리깅 구조물의 일례를 도시하고 있다.
도 9는 원주 방향 용접을 실시하는 외부 및 내부 FSW 공구를 도시하고 있다.
도 10은 내부 FSW 공구를 더 잘 나타내기 위해 리깅 구조물의 일부분이 제거된 파이프의 내부의 상부 사시도이다.
도 11은 리깅 구조물 상에 파이프 섹션을 지지하기 위한 지지 구조물을 도시하고 있다.
도 12는 파이프 섹션들이 파이프의 상단에 추가될 때 파이프 섹션들을 순차적으로 하강시키기 위한 리깅 구조물의 동작을 도시하고 있다.
도 13은 2개의 수평으로 배향된 파이프 섹션들을 서로 FSW 하는데 사용될 수 있는 리깅 구조물을 도시하고 있다.
도 14a 내지 도 14d는 FSW 용접 경로의 끝에 있는 재료로부터 FSW 핀 공구를 제거하는 예시적인 실시예를 도시하고 있다.
도 15는 FSW 핀 공구를 제거하는 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다.
도 16은 도 7에 도시된 2개의 인접한 압출된 파이프 세그먼트들을 용접하기 위한 자동 반응 FSW 공구의 사용을 도시하고 있다.
도 17은 OTEC 플랜트의 냉수 파이프로서의 파이프의 예시적인 용도를 도시하고 있다.
본 개시물은 유체 이송 파이프 및 FSW 공정을 이용한 그러한 파이프의 형성 방법을 설명한다. 유체 이송 파이프는 하나 이상, 예컨대, 복수의 파이프 섹션으로 형성되며, 각각의 파이프 섹션은 제2 배럴 내부에 동축 및 동심으로 배치된 제1 배럴을 포함한다. 각각의 파이프 섹션은 그 제1 단부로부터 제2 단부까지 길이 방향으로 연장하는 시임(들)을 따라 대향 에지들이 함께 마찰 교반 용접된 하나 이상의 파이프 세그먼트로 구성된다. 생성된 파이프 섹션은 하나 이상의 스페이서에 의해 서로 이격된, 제2 배럴 내부에 동축 및 동심으로 배치된 제1 배럴을 포함한다.
FSW는 동일하거나 상이한 재료로 이루어진 2개의 요소를 접합하기 위한 공지된 방법이다. 종래의 FSW는 2개의 요소 사이의 계면 속으로 가압되는 회전식 프로브 또는 핀을 사용한다. 프로브와 재료 사이의 엄청난 마찰로 인해, 프로브 바로 근처에 있는 재료가 그 융점 미만의 온도로 가열된다. 이는 인접한 섹션들을 연화시키지만, 재료가 고체 상태로 남아있기 때문에, 그 원래 물성이 유지된다. 용접 라인을 따르는 프로브의 이동은 2개의 섹션으로부터 연화된 재료를 후연(trailing edge)을 향해 가압함으로써, 인접한 영역들이 융합되어 용접부를 형성하게 된다.
융접, 납땜 등과 같은 다른 일반적인 접합 기술과는 반대로, FSW는 다수의 성능상 이점을 갖는다. 특히, 생성된 용접부가 접합된 섹션들과 동일한 재료로 구성된다. 그 결과, 접합부에서 이종 금속들 간의 접촉으로 인한 갈바니 부식을 줄이거나 제거할 수 있다. 또한, 생성된 용접부는 접합된 섹션들의 재료의 물성을 유지한다.
예시적인 실시예에서는 동일한 재료로 형성된 2개의 요소를 접합하기 위해 FSW가 사용되지만, 일부 실시예에서는 이종 재료로 형성된 요소들을 용접하기 위해 FSW가 사용될 수 있다.
또한, 예시적인 실시예는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 각각 제조된 파이프 섹션과 접속 링을 포함하고 있지만, 본 명세서를 읽고 난 후 관련 기술 분야의 기술자에게는 알루미늄 이외의 재료가 사용된 대안적인 실시예를 특정하고, 제조하며, 사용하는 방법이 명백할 것이다. 사용되는 재료는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 알루미늄 및 그 합금, 티타늄 및 그 합금, 스틸 및 스테인리스-스틸과 같은 그 합금, 구리 및 그 합금, 청동 및 그 합금, 플라스틱 등을 포함하는 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 파이프 섹션(10)의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 파이프 섹션(10)은 제2 배럴(14) 내부에 동축 및 동심으로 배치된 제1 배럴(12)을 포함한다. 제1 배럴(12)은 내면(16), 외면(18), 제1 단부(20) 및 제2 단부(22)를 포함한다. 마찬가지로, 제2 배럴(14)은 외면(18)에 대향하는 내면(24), 외면(26), 제1 단부(28) 및 제2 단부(30)를 포함한다. 제1 배럴(12)의 내면(16)은 제1 단부(20, 28)로부터 제2 단부(22, 30)까지 길이 방향 축선을 따라 연장하는 유체용 유체 통로(32)를 형성한다.
배럴(12, 14)과 전체 파이프 섹션(10) 자체가 실질적으로 원통형인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 배럴과 파이프 섹션은 유체를 이송하기 위해 사용하는 사람이 원하는 임의의 단면 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 배럴과 파이프 섹션은 난형일 수 있거나, 심지어 직사각형, 삼각형 등일 수도 있다. 또한, 하나의 배럴은 하나의 형상을 갖는 반면, 다른 배럴은 다른 형상을 가질 수도 있다. 예컨대, 배럴(12)은 원통형인 반면, 배럴(14)은 난형일 수 있으며, 그 반대일 수도 있다.
또한, 제1 배럴(12)의 외면(18)은 제2 배럴(14)의 내면(24)으로부터 이격되어 그 사이에 간극(34)을 형성한다. 간극(34) 내부에 적당한 스페이서(들)가 배치되어 간극을 유지하고, 제2 배럴로부터 제1 배럴을 이격하여 유지한다. 스페이서는 제2 배럴로부터 제1 배럴을 이격하여 유지하기에 적당한 임의의 형태(들)를 취할 수 있다. 도 3에 도시된 예에서, 스페이서는 간극(34) 내에 배치되어 파이프 섹션(10)의 원주 주위에서 원주 방향으로 서로 이격된 복수의 스페이서 요소(36)를 포함한다. 각각의 스페이서 요소(36)는 간극의 간격을 유지하기 위해 제1 배럴의 외면(18) 및 제2 배럴의 내면(24)과 접촉하고 있다. 일 실시예에서, 스페이서 요소(36)는 압출된 알루미늄으로 형성될 수 있으며, (도 3에 도시된) 튜브, 중실봉, U자형 또는 V자형 채널 등과 같은 임의의 형상(들)을 가질 수 있다. 스페이서 요소(36)는, 예컨대, 접착제를 사용하거나, 스페이서 요소를 표면(18, 24)에 용접함으로써, 표면(18, 24)에 고정된다.
또한, 도 3은 스페이서 요소(36)에 의해 점유되지 않은 간극(34)의 나머지를 실질적으로 충전하는 경량 발포 충전재(38) 형태의 추가적인 스페이서를 도시하고 있다. 일 실시예에서, 발포 충전재(38)는 개방 셀 강화 발포재와 같은 구조적 발포재이다. 다른 실시예에서, 발포 충전재는 폐쇄 셀 발포재이다. 일 실시예에서는, 충전재(38)가 제1 배럴(12)의 외면(18)에 분사된 다음, 배럴(12)이 제2 배럴(14)의 내부에 배치되거나, 제2 배럴(14)이 제1 배럴(12) 주위에 배치된다. 다른 실시예에서는, 제1 배럴(12)이 제2 배럴(14)의 내부에 배치된 후, 간극(34) 속으로 충전재(38)가 분사된다.
스페이서 요소(36)와 충전재(38)가 함께 사용될 필요는 없다. 그 대신, 어느 하나가 배럴(12, 14)들 사이의 간극을 유지하기 위해 단독으로 개별적으로 사용될 수 있다. 또한, 파이프 섹션(10)의 부력이 요구되는 경우, 파이프 섹션의 원하는 부력 특성을 달성하기 위해 간극(34)의 일부 또는 전부가 공기와 같은 가스로 충전될 수 있다.
도 1에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 파이프 섹션(10)은, 접속되었을 때 배럴(12, 14)을 형성하는 2개의 파이프 세그먼트(13a, 13b)로 형성된다. 각각의 파이프 세그먼트(13a, 13b)는 각각의 배럴(12, 14)의 원하는 직경을 형성하도록 압연될 수 있는 2개의 개별 판(40a, 40b)들로 구성되며, 제1 배럴의 직경은 간극(34)이 형성될 수 있도록 제2 배럴의 직경보다 작다. 그 다음, FSW를 이용하여 판(40a, 40b)들의 길이 방향으로 대향하는 에지(42a, 42b)들을 함께 고정함으로써, 각각의 배럴(12, 14)이 개별적으로 형성된다. 그 결과, 파이프 세그먼트(13a, 13b)들이 FSW로 접속되며, 이에 따라, 각각의 배럴(12, 14)은 그 제1 길이 방향 단부로부터 제2 길이 방향 단부까지 연장하는 2개의 FSW 시임(44)을 포함하게 된다. 도 1은 배럴(12) 상에 배치된 2개의 FSW 시임(44) 중 하나와, 가시적인 FSW 시임(44)에 대하여 직경 방향으로 반대측에 배치된 배럴(12) 상의 제2 시임을 도시하고 있다. 또한, 도 1은 배럴(14) 상에 배치된 2개의 FSW 시임(44) 중 하나와, 가시적인 FSW 시임(44)에 대하여 직경 방향으로 반대측에 배치된 배럴(14) 상의 제2 시임을 도시하고 있다.
2개의 배럴(12, 14)들이 개별적으로 조립된 후, 제1 배럴(12)이 제2 배럴(14)의 내부에 배치될 수 있으며, 그 다음, 배럴(12, 14)들 사이의 간격을 유지하기 위해 스페이서(들)가 설치된다(또는 제1 배럴을 제2 배럴 속에 삽입하기 전에 스페이서(들)이 설치될 수 있다).
대안적인 실시예에서, 판(40a)과 스페이서(36, 38)(들)를 서로 고정하고 판(40b)과 스페이서(들)를 서로 고정함으로써, 각각의 파이프 세그먼트(13a, 13b)가 개별적으로 형성될 수 있다. 그 다음, FSW를 이용하여 2개의 파이프 세그먼트(13a, 13b)가 그들의 대향 에지(42a, 42)를 따라 함께 고정될 수 있다.
제2 배럴(14) 내부에 제1 배럴(12)을 사용하면, 각각의 배럴을 형성하기 위해 더 무겁고 더 고비용인 단일의 두꺼운 판을 사용할 필요가 없게 된다.
도 2는 배럴(12, 14)을 포함하는 파이프 섹션(10)과 유사한 방식으로 구성된 파이프 섹션(10)의 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 그러나, 이 예에서는, 파이프 섹션(10)이 3개의 파이프 세그먼트(13a, 13b, 13c)로 형성되며, 이에 따라, 각각의 배럴(12, 14)이 각각의 배럴(12, 14)의 원하는 직경을 형성하도록 각각 압연되는 3개의 개별 판들로 형성된다. 그 다음, FSW를 이용하여 3개의 판들의 길이 방향으로 대향하는 에지들을 함께 고정함으로써, 각각의 배럴(12, 14)이 개별적으로 형성된다. 그 결과, 각각의 배럴(12, 14)은 그 제1 길이 방향 단부로부터 제2 길이 방향 단부까지 연장하는 3개의 FSW 시임(44)을 포함하게 된다.
파이프 섹션(10)은 임의의 개수의 파이프 세그먼트로 형성될 수 있으며, 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 2개 및 3개의 판 이외에 임의의 개수의 판으로 배럴(12, 14)이 형성될 수 있다. 예컨대, 단일의 FSW 시임을 구비한 각각의 배럴을 형성하도록 판의 단부들이 FSW로 함께 용접되는 경우, 각각의 배럴이 1개의 판으로 형성될 수 있다(즉, 파이프 섹션이 단일의 파이프 세그먼트로 형성된다). 도 4는 생성된 10개의 FSW 시임(44)을 구비한 10개의 판으로 배럴이 각각 형성되도록, 각각의 파이프 섹션이 10개의 파이프 세그먼트로 형성된 일례를 도시하고 있다. 각각 배럴을 형성하기 위해 다른 개수의 판이 사용될 수 있다. 또한, 각각의 배럴(12, 14)을 형성하는 판의 개수는 동일할 필요가 없고, 서로 다른 개수의 판으로 각각 형성된 배럴들로 파이프 섹션(10)이 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 파이프 섹션(10)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 압출된 파이프 세그먼트(52)가 도시되어 있다. 본 실시예에서, 내부 배럴 또는 제1 배럴을 형성하는데 기여하는 내벽(54), 외부 배럴 또는 제2 배럴을 형성하는데 기여하는 외벽(56) 및 스페이서(58)(들)는 단일의 일체형 구조물을 생성하는, 예컨대, 알루미늄이나 다른 적절한 재료로 이루어진 일체형 압출물이다. 파이프 섹션은 파이프 세그먼트(52)들 중 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 파이프 세그먼트(들)의 대향 단부들은 길이 방향 FSW 시임(44)을 형성하도록 FSW로 서로 고정될 수 있다. 벽(54, 56)들과 스페이서(58)(들) 사이의 개방 공간은 전술한 바와 같이 구조적 발포 충전재로 충전될 수 있거나, 부력이 요구되는 경우, 파이프 섹션의 원하는 부력 특성을 달성하기 위해 공기와 같은 가스로 충전될 수 있다.
도 16을 참조하면, 2개의 인접한 압출된 파이프 세그먼트(52) 상에 FSW 시임(44)을 생성하기 위한 예시적인 기술이 도시되어 있다. 도 16에 도시된 기술은 일례에 불과하며, 다른 적당한 FSW 기술이 사용될 수 있다. 파이프 세그먼트(52)는 외부의 FSW 공구로부터의 힘에 반응하기 위하여 배킹 구조물(backing structure)의 사용을 쉽게 허용하지 않는 본질적으로 중공 챔버이다. 따라서, 압출된 파이프 세그먼트의 경우, 자동 반응 마찰 교반 용접이 사용될 수 있다.
도 16에는, 길이 방향 FSW 시임(44)을 생성하기 위한 2개의 보빈형 FSW 공구(180)가 도시되어 있다. 보빈형 FSW 공구의 사용 및 구조는 관련 기술 분야에 공지되어 있으며, 일반적으로 프로브(182), 상부 쇼울더(184) 및 하부 쇼울더(186)를 포함한다. FSW 중에, 공구(180)는 높은 RPM으로 회전하며 용접 시임의 일단부에서 시작하여 시임 속으로 투입되며, 각각의 쇼울더(184, 186)가 재료의 반대측 표면 상에 배치된다. 공구는 시임을 따라 이동하여 FSW 시임을 생성한 다음, 다른 단부로 빠져나온다. 이 공정은 배킹 구조물을 필요로 하지 않으며, 파이프 세그먼트(52)가 공구의 이동 방향으로 지지되기만 하면 된다.
전술한 파이프 섹션(10)은 비교적 경량인 파이프와 비교적 큰 직경의 파이프의 생성을 허용한다. 예컨대, OTEC 플랜트의 냉수 파이프의 경우, 파이프는 최대 10m 이상의 직경을 가질 수 있으며, 예컨대, 약 1m 내지 약 10m의 직경을 가질 수 있다. 그러나, 파이프의 의도된 용도에 따라 다른 직경이 사용될 수 있다.
도 7의 압출된 파이프 세그먼트(52)는, 이하에서 설명하는 도 5 및 도 6의 접속 링과 함께, 그리고 본원에 기술된 모든 실시예와 함께 사용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 복수의, 도시된 예에서는 2개의 파이프 섹션(10)으로 형성된, 유체 이송 파이프(50)의 일부분이 도시되어 있다. 파이프(50)는, 유체 통로(32)들이 서로 동축이 되도록 원하는 개수의 파이프 섹션을 단부끼리 함께 접속한 다음 FSW로 파이프 섹션들을 원주 방향으로 접합함으로써, 임의의 길이로 형성될 수 있다.
파이프 섹션(10)들은 원주 방향으로 연속적인 접속 링을 이용하여 서로 접속된다. 일반적으로, 접속 링이 파이프 섹션들 중 하나에 삽입되며, 내부 및 외부로부터 원주 방향으로 FSW하여 링을 고정하게 된다. 그 후, 다음 파이프 섹션이 보강재 링의 다른 단부에 설치될 수 있으며, 동일한 절차를 이용하여 FSW된다.
도 5는 접속 링(60)의 일례를 도시하고 있다. 이 예에서, 링(60)은 제1 단부(62), 제2 단부(64) 및 반경 방향으로 두꺼운 중앙부(66)를 갖는다. 단부(62, 64)들은 해당 단부들이 배럴(12, 14)의 단부(20, 28 및 22, 30)들 사이에 삽입될 수 있도록 감소된 반경 방향 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 링(12)의 외면(18) 및 링(14)의 내면(24)과 억지 끼워 맞춤 관계가 되도록 단부(62, 64)들의 반경 방향 두께가 구성된다(즉, 단부(62, 64)와 표면(18, 24) 사이에 간격이 거의 또는 전혀 존재하지 않는다).
배럴(12, 14)들 사이에 단부(62, 64)가 삽입될 수 있도록 하기 위해, 배럴의 단부(20, 28 및 22, 30)들로부터 발포 충전재(38)가 제거된다. 또한, 스페이서 요소(36)가 존재하는 경우에는, 충전재(38)와 마찬가지로 스페이서 요소가 제거되거나, 스페이서 요소(36)의 단부를 수용하기 위한 리세스가 링(60)에 제공될 수도 있다.
또한, 배럴(12, 14)의 단부들은 단부(62, 64) 부근의 링(60)에 형성된 쇼울더(68, 70)에 당접한다. 이에 따라, 배럴(12)의 내면(16)은 링의 내면(72)과 동일 평면 상에 놓이고, 배럴(14)의 외면(26)은 링의 표면(74)과 동일 평면 상에 놓인다. 그 결과, 배럴(12, 14)의 단부(20, 28 및 22, 30)들과 링(60)의 단부(62, 64)들 사이에 맞대기-겹치기 접합부가 존재하게 된다.
도 5에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 그 다음, 맞대기-겹치기 접합부에 원주 방향 FSW가 적용되어 내부 및 외부 원주 방향 용접 시임(80, 82)을 형성하게 된다.
링(60)의 중앙부(66)는 제1 배럴(12)의 내면(16)과 제2 배럴(14)의 외면(26) 사이에서 측정된 2개의 파이프 섹션들의 반경 방향 두께(TP)보다 큰 반경 방향 두께(TR)를 갖는다. 중앙부(66)는 2개의 파이프 섹션(10)들을 비교적 강하게 만들며, 이는 파이프 섹션들에 대해 예상되는 부하에 따라 유리할 수 있다.
도 6은 파이프 섹션(10)들이 서로에 대해 휘어지는 것을 허용하도록, 링(90)이 휘어지는 것을 허용하는 다소 벨로우즈 링과 유사하게 성형된 접속 링(90)의 다른 예를 도시하고 있다. 이는, 예컨대, 해류 및 조류에 의해 유도될 수 있는 응력을 링(90)이 완화할 수 있도록 허용한다.
이 예에서, 링(90)은 링이 휘어지는 것을 허용하는 교호하는 내향 및 외향 채널(92, 94)을 갖는다. 그 외에는, 링(90)은 링(60)과 유사하며, 동일한 맞대기-겹치기 접합부를 이용하여 배럴(12, 14)에 접속된 다음, 맞대기-겹치기 접합부가 원주 방향으로 FSW되어 내부 및 외부 원주 방향 용접 시임(80, 82)을 형성하게 된다.
도 6에 점선으로 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 예컨대, OTEC 플랜트의 냉수 파이프의 경우, 링(90)과 각각의 배럴(12, 14)의 벽체 두께는 더 깊은 파이프(50) 깊이에서는 더 얇지만(100), 더 얕은 파이프 깊이에서는 더 두껍게 제조될 수 있다. 또한, 링(90)은 더 깊은 파이프(50)의 깊이와 얕은 파이프 깊이에서는 더 두껍지만, 파이프(50)의 중간 섹션에서는 더 얇을 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 파이프(50)의 길이는 얼마나 많은 파이프 섹션(10)들이 단부끼리 함께 접속되는지에 기초한다. 형성되는 파이프의 특정 길이는 파이프(50)의 의도된 용도와 같은 요인에 의존할 것이다. OTEC 플랜트의 냉수 파이프의 경우, 파이프(50)는 최대 약 1000m 이상의 길이를 가질 수 있다. 그러나, 다른 파이프 길이가 사용될 수 있다.
파이프(50)는 임의의 원하는 배향으로 조립될 수 있으며 사용될 수 있다. 일부 실시예에서는 파이프(50)가 대체로 수직 배향으로 사용될 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 파이프(50)가 수평 배향으로 사용될 수 있다. OTEC 플랜트에서 사용되는 냉수 파이프의 경우, 실질적으로 수직하게 통상적으로 배향되는 파이프의 긴 길이를 고려해 볼 때, 냉수 파이프를 전개하고자 의도한 현장이나 현지에서 파이프 섹션(10)들을 조립하는 것이 유리하다.
도 8 내지 도 12는 파이프 섹션(10)들을 현장에서 수직 배향으로 단부끼리 조립하기 위한 예시적인 리깅 구조물(110)을 도시하고 있다. 각각의 파이프 섹션이 추가될 때, 파이프(50)는 수직으로 순차적으로 하강하며, 원하는 파이프 길이가 얻어질 때까지, 파이프의 상단에 다음 파이프 섹션이 추가된다. 파이프를 파지하며, 파이프의 상단에 새로운 파이프 섹션을 추가하기 위해 파이프를 수직으로 순차적으로 하강시키기 위한 리깅 구조물은 하와이의 카일루아에 소재한 Makai Ocean Engineering사로부터 입수할 수 있으며, Makai Ocean Engineering사에 의해 그립퍼로 설명되어 있다(http://www.makai.com/otec-ocean-thermal-energy-conversion/ 참조).
도 8을 참조하면, 리깅 구조물(110)은 고정된 하부 플랫폼(112)과 탈착식 상부 플랫폼(114)을 포함한다. 상부 플랫폼(114)은 복수의 지지 레그(116)를 통해 하부 플랫폼(112)으로부터 이격되어 있다. 새로운 파이프 섹션(10)이 다음 하부 파이프 섹션(10)의 상단에 접속하기 위해 리깅 구조물 속으로 도입될 수 있도록 하기 위해, 상부 플랫폼(114)이 제거될 수 있다.
도 8, 도 9 및 도 12에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 하부 플랫폼(112) 상에는 턴테이블(118)이 회전 가능하게 배치된다. 턴테이블(118)은, 예컨대, 턴테이블(118)과 플랫폼(112) 사이의 기어 톱니(120)(도 12 참조) 시스템을 사용하여, 플랫폼에 대해 임의의 방식으로 회전하도록 제조될 수 있다.
하부 플랫폼(112) 상에는, 파이프(50)를 둘러싸서 추가될 다음 파이프 섹션(10)과 파이프를 정렬시키는 것을 돕기 위한 외부 파이프 지지 구조물(122)이 제공된다. 도시된 예에서는, 그리고 도 9 내지 도 11에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 파이프 지지 구조물(122)은 파이프의 단부를 둘러싸는 원주 방향 링(124)과, 일단부가 링(124)에 고정되고 그 반대측 단부들이 상부 그립퍼 기구(128)에 고정된 복수의 원주 방향으로 이격된 축 방향 지지 부재(126)를 포함한다. 그립퍼 기구(128)는 Makai Ocean Engineering사의 그립퍼와 유사하며, 파이프의 외경을 반경 방향으로 압착 및 해제하도록 작동될 수 있는 복수의 원주 방향 패드를 포함한다.
상부 플랫폼(114)은 하부 플랫폼(112)에 의해 지지된 파이프(50)의 상단에 대하여 추가될 파이프 섹션(10)을 제자리에 지지하도록 설계된다. 상부 플랫폼(144)은 파이프 지지 구조물(122)과 대체로 유사하며 이 파이프 지지 구조물에 의해 지지되어 그로부터 하방으로 연장하는 외부 파이프 지지 구조물(130)을 포함한다. 지지 구조물(130)은 추가될 파이프 섹션(10)을 둘러싸서 파이프(50)와 파이프 섹션을 정렬시키는 것을 돕도록 구성된다. 도시된 예에서는, 그리고 도 8 내지 도 11에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 파이프 지지 구조물(130)은 파이프 섹션(10)의 단부를 둘러싸는 원주 방향 링(132)과, 일단부가 링(132)에 고정되고 그 반대측 단부들이 상부 플랫폼(114)에 고정된 복수의 원주 방향으로 이격된 축 방향 지지 부재(134)를 포함한다.
도 11에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 각각의 링(124, 132)은 복수의 원주 방향으로 이격된 반경 방향 내측 및 외측으로 작동 가능한 핑거(136)를 포함할 수 있다. 핑거(136)는 파이프와 파이프 섹션을 정렬된 상태로 유지하는 것을 돕기 위해 파이프(50) 및 파이프 섹션(10)의 단부들에 클램핑하도록 작동될 수 있다. 또한, 각각의 핑거(136)는 각 핑거(136)에 의해 인가되는 압력을 선택적으로 조절하기 위해 개별적으로 조정될 수 있다.
하부 플랫폼(112)도, Makai Ocean Engineering사의 그립퍼와 역시 유사하며 파이프(50)의 외경을 반경 방향으로 압착 및 해제하도록 작동될 수 있는 복수의 원주 방향 패드를 포함하는 하부 그립퍼 기구(140)를 포함한다. 그립퍼 기구(140)도 도 12에 화살표로 표시된 바와 같이 수직으로 상하로 작동될 수 있다.
각각의 파이프 섹션(10)이 추가될 때 파이프(50)를 하강시키기 위해, 상부 그립퍼 기구(128)는 해제되는 반면, 하부 그립퍼 기구(140)는 작동되어 파이프(50)를 반경 방향으로 파지하게 된다. 그 다음, 그립퍼 기구(140)가 하방으로 이동하여 파이프를 하강시킨다. 그 다음, 상부 그립퍼 기구(128)가 작동되어 파이프를 반경 방향으로 파지하고, 하부 그립퍼 기구는 해제되어 수직으로 상방으로 다시 이동하게 된다. 그 다음, 원하는 거리만큼 파이프(50)를 하강시키기 위해 이 공정이 반복될 수 있다. 파이프가 충분히 하강하면, 다음 파이프 섹션(10)이 파이프(50)의 상단에 부착되도록 리깅 구조물 내에 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 파이프 섹션(10)들은 접속 링을 이용하여 단부끼리 접속되며, FSW를 이용하여 원주 방향 용접부(80, 82)를 생성하게 된다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 내부 원주 방향 용접부(80)를 생성하기 위해, 내부 FSW 공구(150)가 상부 플랫폼(114)으로부터 회전식 붐(152)에 장착될 수 있다. 내부 FSW 공구(150)는 파이프(50)/파이프 섹션(10) 내부에 배치되며, 내부 원주 방향 용접부(80)를 생성하기 위해 도 10에 화살표로 나타낸 바와 같이 원주 방향으로 회전할 수 있다. 외부 FSW 공구(154)는, 턴테이블이 회전할 때 외부 원주 방향 용접부(82)를 생성하기 위해, 턴테이블에 의해 원주 방향으로 회전하도록 턴테이블(118) 상에 배치될 수 있다.
내부 및 외부 FSW 공구(150, 154)들은 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적절한 FSW 공구일 수 있다. 적절한 FSW 공구의 예는 잉글랜드의 런던에 소재한 ESAB Rosio사로부터 입수할 수 있는, ABB 로봇 중장비 로봇 팔을 채용한 ESAB Rosio이다.
FSW 공구(150, 154)들은 고정된 핀이나 후퇴 가능한 핀 디자인 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 외부 FSW 공구(154)가 용접하고 있는 동안, 내부 FSW 공구(150)는 외부 FSW 공구에 의해 인가되는 부하에 반응하기 위해 앤빌 볼 또는 롤러와 같은 적절한 공구와 함께 반대측 내면에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 내부 FSW 공구(150)가 용접하고 있는 동안, 외부 FSW 공구는 내부 FSW 공구에 의해 인가되는 부하에 반응하기 위해 앤빌 볼 또는 롤러와 같은 적절한 공구와 함께 반대측 외면에 배치될 수 있다. FSW 중에 파이프의 내면 및 외면에 대한 부하에 반응하기 위한 구조의 예가 미국 특허 출원 공개 번호 제2008/0029578호에 개시되어 있다. 각각의 FSW 공구가 다른 FSW 공구로부터의 부하에 반응하도록, FSW 공구(150, 154)들이 모두 동시에 용접하는 것도 가능하다.
도 13은 FSW를 위해 수평 배향으로 파이프와 파이프 섹션(10)을 지지하기 위해 사용될 수 있는 리깅 구조물(160)을 도시하고 있다. 리깅 구조물(160)은 접합부의 일측에서 파이프(50)를 지지하는 제1 지지체(162)와, 접합부의 타측에서 파이프 섹션(10)을 지지하는 제2 지지체(164)를 포함한다. 파이프들 사이의 정렬을 유지하는데 도움이 되도록 파이프(50) 및 파이프 섹션에 클램핑되는 클램핑 구조물(166, 168)이 제공될 수 있다. FSW 중에 수평 배향으로 파이프를 지지하기 위한 리깅 구조물과 클램핑 구조물에 대한 추가적인 정보가 미국 특허 출원 공개 번호 제2008/0029578호에 개시되어 있다.
그 다음, 내부 및 외부 원주 방향 용접부(80, 82)를 생성하기 위해, FSW 공구(150, 154)와 유사한 내부 및 외부 FSW 공구가 사용될 수 있다.
도 14a 내지 도 14d를 참조하면, 원주 방향 용접 경로의 끝에서 FSW 공구의 핀을 제거하는데 도움이 되도록, 핀 제거 기구가 사용될 수 있다. 특히, 도 14a를 참조하면, FSW 공구의 핀(170)이 접속 링(90)의 일단부와 파이프(50) 또는 파이프 섹션(10)의 단부 사이의 외부 원주 방향 용접 경로의 끝에 근접할 때, 외부 FSW 용접 접합부(82)가 시작된 링(90)과 파이프/파이프 섹션 사이의 접합부의 외부에 오프-램프(172)가 고정, 예컨대, 용접된다.
도시된 예에서, 오프-램프(172)는 램프면(174)을 구비한 쐐기형 구조물이며, 쐐기의 첨단이 다가오는 핀(170)을 향하고 있다.
도 14b를 참조하면, 핀(170)이 오프-램프(172)를 향해 계속 이동하여 용접부(82)를 완성하게 된다. 용접부(82)가 완성되면, 핀(170)은 오프-램프(172)와 만나게 되고, 램프면(174)을 따라가며 배럴(14)/링(90)에 대한 용접에서 단지 오프-램프(172)에 대한 용접으로 전환하게 된다. 도 14c는 핀(170)이 오프-램프(172) 위로 올라갈 때 배럴(14)/링(90) 속으로 부분적으로 침투한 핀(170)을 도시하고 있다. 도 14d는 오프-램프(172)의 끝에서 램프 재료 속으로 완전히 침투한 핀(170)을 도시하고 있다. 핀이 배럴(14)/링(90)의 계면을 더 이상 용접하고 있지 않으면, 예컨대, 파이프로부터 오프-램프를 기계 가공하거나 연삭함으로써, 핀(170)이 빠지고 오프-램프(172)가 제거될 수 있거나, 오프-램프(172)가 파이프의 단부 사용을 방해하지 않으면 제자리에 남겨질 수도 있다.
링(90)의 다른 단부에 있는 용접 경로에 대해 유사한 오프-램프가 사용될 수도 있다. 또한, 일부 실시예에서는, 파이프 내부의 내부 용접부에 대해 오프-램프가 사용될 수 있다. 도 14a 내지 도 14d는 접속 링(90)을 도시하고 있지만, 도 5의 접속 링(60)을 포함한 다른 접속 링과 함께 오프-램프 개념이 사용될 수도 있다.
도 15는 용접 경로의 끝에서 FSW 핀(170)을 제거하는 다른 기술을 도시하고 있다. 이 실시예에서, FSW 핀(170)은 용접 시임(82)을 떠나서 링(90)의 두꺼운 부분(즉, 외부 채널(94) 옆의 섹션) 속으로 이탈하게 된다. 원하는 경우, FSW 핀(170)은 외부 채널(94) 속으로 이동할 수 있다. 이 예에서, 핀(170)은 링(90)의 외부에 디벗(divot)을 남길 것이다. 그러나, 디벗은 배럴/링 용접 시임(82)으로부터 충분히 멀리 있기 때문에, 유체 누설을 유발하지는 않을 것이다. 이러한 이탈 기술은 도 5의 접속 링(60)을 포함한 다른 접속 링과 함께 사용될 수도 있다.
도 17은 파이프(50)의 예시적인 용도를 도시하고 있다. 이 예에서, 파이프(50)는 OTEC 플랜트(200)의 냉수 흡입 파이프로서 사용된다. 그러나, 파이프가 OTEC 플랜트(200)에서 사용되는 것으로 한정되지 않으며, 임의의 유체 이송 용도로 사용될 수 있음을 이해하여야 한다.
일반적으로, OTEC 플랜트(200)는 해상 플랫폼(202), 터보 발전기(204), 폐루프 도관(206), 증발기(208), 응축기(210), 복수의 펌프(212, 214, 216), 냉수 흡입 파이프(50) 및 유체 파이프(218, 220, 222)를 포함한다. 폐루프 도관(206)은 증발기, 응축기 및 터보 발전기를 통해 작동 유체를 이송하기 위한 도관이다.
유체 파이프(218, 220, 222)와 폐루프 도관(206) 중 어느 하나는 파이프(50)와 유사한 방식으로 형성될 수 있다.
OTEC 플랜트(200)의 배치는 일반적이며, OTEC 플랜트의 구조 및 동작은 관련 기술 분야의 기술자에게 공지되어 있다. OTEC 플랜트(200)는 대양, 바다, 염수호 또는 담수호 등과 같은 임의의 적절한 수역에 배치될 수 있다.
본 출원에 개시된 예는 모든 면에 있어서 예시적이며 비한정적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명에 의해서가 아니라 첨부된 청구 범위에 의해 명시되며; 청구 범위와 등가인 의미 및 범위 내에 있는 모든 변화는 청구 범위에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (32)

  1. 유체 이송 파이프로서,
    복수의 파이프 섹션을 포함하고, 각각의 파이프 섹션은 제2 배럴 내부에 동축 및 동심으로 배치된 제1 배럴을 포함하고,
    제1 배럴과 제2 배럴은 내면, 외면, 제1 단부 및 제2 단부를 각각 포함하고;
    제1 배럴의 내면은 길이 방향 축선을 따라 연장하는 유체 통로를 형성하며, 제1 배럴의 외면은 제2 배럴의 내면으로부터 이격되어 그 사이에 간극을 형성하고;
    간극 내부에 스페이서가 배치되어 제2 배럴로부터 제1 배럴을 이격시키며;
    제1 배럴과 제2 배럴은 각각 적어도 2개의 판으로 형성되고, 제1 배럴 및 제2 배럴 각각의 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장하는 복수의 마찰 교반 용접된 시임을 포함하고, 복수의 마찰 교반 용접된 시임은 적어도 2개의 판을 서로 접속하여 제1 배럴과 제2 배럴을 형성하고,
    복수의 파이프 섹션 중 제1 파이프 섹션과 복수의 파이프 섹션 중 제2 파이프 섹션은 제1 파이프 섹션과 제2 파이프 섹션의 개별 유체 통로들이 서로 동축이 되도록 단부끼리 서로 접속되고,
    제1 파이프 섹션과 제2 파이프 섹션을 접속하는 접속 링을 포함하며, 접속 링은 제1 파이프 섹션의 제2 배럴의 제1 단부와 제1 파이프 섹션의 제1 배럴의 제1 단부에 원주 방향으로 마찰 교반 용접되는 일단부를 갖고, 접속 링은 제2 파이프 섹션의 제2 배럴의 제2 단부와 제2 파이프 섹션의 제1 배럴의 제2 단부에 원주 방향으로 마찰 교반 용접되는 반대측 단부를 갖는,
    유체 이송 파이프.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 배럴과 제2 배럴은 알루미늄, 알루미늄 청동, 티타늄, 스틸, 구리 및 이들의 합금, 또는 플라스틱으로 형성되는,
    유체 이송 파이프.
  3. 제1항에 있어서,
    스페이서는 제1 배럴과 제2 배럴 사이의 간극 내부에 배치되어 간극을 충전하는 발포재를 포함하는,
    유체 이송 파이프.
  4. 제1항에 있어서,
    스페이서는 간극 내에 배치되는 복수의 스페이서 요소를 포함하며, 스페이서 요소들은 원주 방향으로 서로 이격되고, 각각의 스페이서 요소는 제1 배럴의 외면 및 제2 배럴의 내면과 접촉하고 있는,
    유체 이송 파이프.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 배럴과 제2 배럴은 원통형인,
    유체 이송 파이프.
  6. 제3항에 있어서,
    발포재는 개방 셀 강화 발포재 또는 폐쇄 셀 발포재인,
    유체 이송 파이프.
  7. 제4항에 있어서,
    간극을 충전하는 공기 또는 다른 가스, 및 물 또는 다른 유체 중 하나 이상을 추가로 포함하며, 파이프 섹션은 부력이 있는,
    유체 이송 파이프.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    파이프 섹션은 제1 배럴의 적어도 일부분, 제2 배럴의 적어도 일부분 및 스페이서의 적어도 일부분을 형성하는 적어도 하나의 압출된 판으로 형성되는,
    유체 이송 파이프.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    접속 링은 2개의 파이프 섹션들이 서로에 대해 휘어지는 것을 허용하도록 구성된,
    유체 이송 파이프.
  13. 제1항에 있어서,
    접속 링은 제1 배럴의 내면과 제2 배럴의 외면 사이에서 측정된 2개의 파이프 섹션들의 반경 방향 두께보다 큰 반경 방향 두께를 갖는,
    유체 이송 파이프.
  14. 제1항에 있어서,
    제1 파이프 섹션에 대하여, 접속 링의 일단부는 제1 배럴과 제2 배럴의 제1 단부에서 그 배럴들 사이에 배치되고, 일단부와 제1 배럴 및 제2 배럴 사이에 제1 맞대기-겹치기 접합부가 존재하며, 제1 맞대기-겹치기 접합부에서 원주 방향으로 마찰 교반 용접이 이루어지고,
    제2 파이프 섹션에 대하여, 접속 링의 반대측 단부는 제1 배럴과 제2 배럴의 제2 단부에서 그 배럴들 사이에 배치되고, 반대측 단부와 제1 배럴 및 제2 배럴 사이에 제2 맞대기-겹치기 접합부가 존재하며, 제2 맞대기-겹치기 접합부에서 원주 방향으로 마찰 교반 용접이 이루어지는,
    유체 이송 파이프.
  15. 유체 이송 파이프의 형성 방법으로서,
    내부 배럴 및 외부 배럴 각각의 제1 단부로부터 제2 단부까지 길이 방향으로 연장하는 마찰 교반 용접된 시임을 각각의 내부 배럴 및 외부 배럴 상에 생성하기 위해, 하나 이상의 판 상에 인접한 길이 방향 에지를 마찰 교반 용접함으로써 내부 배럴과 외부 배럴을 서로 별도로 형성함으로써 각각의 파이프 섹션을 형성하여 복수의 파이프 섹션을 형성하는 단계와;
    내면과 외면을 각각 포함하는 내부 배럴과 외부 배럴의 사이에 간극을 두고 외부 배럴 내부에 동축 및 동심으로 내부 배럴을 배치하고, 외부 배럴로부터 내부 배럴을 이격시키는 스페이서를 간극 내에 제공하는 단계와;
    제1 파이프 섹션과 제2 파이프 섹션의 유체 통로들이 서로 동축이 되도록 복수의 파이프 섹션 중 제1 파이프 섹션과 복수의 파이프 섹션 중 제2 파이프 섹션을 접속 링으로 단부끼리 접속하는 단계와;
    제1 파이프 섹션의 외부 배럴의 제1 단부와 내부 배럴의 제1 단부에 원주 방향으로 접속 링의 일단부를 마찰 교반 용접하는 단계; 및
    제2 파이프 섹션의 외부 배럴의 제2 단부와 내부 배럴의 제2 단부에 원주 방향으로 접속 링의 반대측 단부를 마찰 교반 용접하는 단계를 포함하는,
    유체 이송 파이프의 형성 방법.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    복수의 압출된 파이프 세그먼트 상에 인접한 길이 방향 에지를 마찰 교반 용접함으로써 파이프 섹션을 형성하는 단계를 포함하며, 각각의 압출된 파이프 세그먼트는 일체형 구조물로서 일체로 형성된 내벽과 외벽과 스페이서를 포함하는,
    유체 이송 파이프의 형성 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    외부 배럴로부터 내부 배럴을 이격시키기 위해 스페이서를 사용하는 단계는 내부 배럴과 외부 배럴 사이의 간극을 충전하기 위해 내부 배럴과 외부 배럴 사이에 발포재를 배치하는 단계를 포함하는,
    유체 이송 파이프의 형성 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    외부 배럴로부터 내부 배럴을 이격시키기 위해 스페이서를 사용하는 단계는 내부 배럴과 외부 배럴 사이에 복수의 스페이서 요소를 배치하는 단계를 포함하며, 스페이서 요소들은 원주 방향으로 서로 이격되고, 각각의 스페이서 요소는 내부 배럴의 외면 및 외부 배럴의 내면과 접촉하고 있는,
    유체 이송 파이프의 형성 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    적어도 2개의 판으로 내부 배럴과 외부 배럴을 각각 형성하는 단계; 및
    각각의 내부 배럴과 외부 배럴에 대하여, 적어도 2개의 판을 접속하고, 각각의 내부 배럴과 외부 배럴의 제1 단부로부터 제2 단부까지 길이 방향으로 연장하는 복수의 마찰 교반 용접된 시임을 각각의 내부 배럴과 외부 배럴 상에 생성하기 위해, 적어도 2개의 판의 인접한 길이 방향 에지들을 마찰 교반 용접하는 단계를 포함하는,
    유체 이송 파이프의 형성 방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제15항에 있어서,
    접속 링은 2개의 파이프 섹션들이 서로에 대해 휘어지는 것을 허용하도록 구성된,
    유체 이송 파이프의 형성 방법.
  24. 제15항에 있어서,
    제1 파이프 섹션에 대하여, 내부 배럴과 외부 배럴의 제1 단부에서 그 배럴들 사이에 접속 링의 일단부를 배치하는 단계로서, 일단부와 내부 배럴 및 외부 배럴 사이에 제1 맞대기-겹치기 접합부가 존재하며, 제1 맞대기-겹치기 접합부에서 원주 방향으로 마찰 교반 용접이 이루어지는 단계; 및
    제2 파이프 섹션에 대하여, 내부 배럴과 외부 배럴의 제2 단부에서 그 배럴들 사이에 접속 링의 반대측 단부를 배치하는 단계로서, 반대측 단부와 내부 배럴 및 외부 배럴 사이에 제2 맞대기-겹치기 접합부가 존재하며, 제2 맞대기-겹치기 접합부에서 원주 방향으로 마찰 교반 용접이 이루어지는 단계를 포함하는,
    유체 이송 파이프의 형성 방법.
  25. 제15항에 있어서,
    공기 또는 다른 가스, 및 물 또는 다른 유체 중 하나 이상으로 간극을 충전함으로써 파이프 섹션의 부력을 조정하는 단계를 추가로 포함하는,
    유체 이송 파이프의 형성 방법.
  26. 유체 이송 파이프로서,
    제2 배럴 내부에 동축 및 동심으로 배치된 제1 배럴을 포함하는 파이프 섹션을 포함하며,
    제1 배럴과 제2 배럴은 내면, 외면, 제1 단부 및 제2 단부를 각각 포함하고;
    제1 배럴의 내면은 길이 방향 축선을 따라 연장하는 유체 통로를 형성하며, 제1 배럴의 외면은 제2 배럴의 내면으로부터 이격되어 그 사이에 간극을 형성하고;
    간극 내부에 스페이서가 배치되어 제2 배럴로부터 제1 배럴을 이격시키며;
    제1 배럴과 제2 배럴은 그 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장하는 마찰 교반 용접된 시임을 각각 포함하고
    파이프 섹션은 제1 배럴의 적어도 일부분, 제2 배럴의 적어도 일부분 및 스페이서의 적어도 일부분을 형성하는 적어도 하나의 압출된 판으로 형성되는,
    유체 이송 파이프.
  27. 유체 이송 파이프로서, 복수의 파이프 섹션을 포함하고,
    각각의 파이프 섹션은,
    제2 배럴 내부에 동축 및 동심으로 배치된 제1 배럴을 포함하며,
    제1 배럴과 제2 배럴은 내면, 외면, 제1 단부 및 제2 단부를 각각 포함하고;
    제1 배럴의 내면은 길이 방향 축선을 따라 연장하는 유체 통로를 형성하며, 제1 배럴의 외면은 제2 배럴의 내면으로부터 이격되어 그 사이에 간극을 형성하고;
    간극 내부에 스페이서가 배치되어 제2 배럴로부터 제1 배럴을 이격시키며;
    제1 배럴과 제2 배럴은 그 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장하는 마찰 교반 용접된 시임을 각각 포함하고,
    복수의 파이프 섹션의 제1 파이프 섹션 및 복수의 파이프 섹션의 제2 파이프 섹션은, 제1 파이프 섹션 및 제2 파이프 섹션의 개별 유체 통로들이 서로 동축이 되도록, 단부끼리 서로 접속되고,
    접속 링은 제1 파이프 섹션을 제2 파이프 섹션에 접속시키고, 접속 링은 제1 파이프 섹션의 제1 배럴의 제1 단부와 제1 파이프 섹션의 제2 배럴의 제1 단부에 원주 방향으로 마찰 교반 용접되는 일단부를 갖고, 접속 링은 제2 파이프 섹션의 제1 배럴의 제2 단부와 제2 파이프 섹션의 제2 배럴의 제2 단부에 원주 방향으로 마찰 교반 용접되는 반대측 단부를 갖고, 접속 링은 제1 파이프 섹션과 제2 파이프 섹션이 서로에 대해 휘어지는 것을 허용하도록 구성된,
    유체 이송 파이프.
  28. 유체 이송 파이프로서, 복수의 파이프 섹션을 포함하고,
    각각의 파이프 섹션은,
    제2 배럴 내부에 동축 및 동심으로 배치된 제1 배럴을 포함하며,
    제1 배럴과 제2 배럴은 내면, 외면, 제1 단부 및 제2 단부를 각각 포함하고;
    제1 배럴의 내면은 길이 방향 축선을 따라 연장하는 유체 통로를 형성하며, 제1 배럴의 외면은 제2 배럴의 내면으로부터 이격되어 그 사이에 간극을 형성하고;
    간극 내부에 스페이서가 배치되어 제2 배럴로부터 제1 배럴을 이격시키며;
    제1 배럴과 제2 배럴은 그 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장하는 마찰 교반 용접된 시임을 각각 포함하고,
    복수의 파이프 섹션의 제1 파이프 섹션 및 복수의 파이프 섹션의 제2 파이프 섹션은, 제1 파이프 섹션 및 제2 파이프 섹션의 개별 유체 통로들이 서로 동축이 되도록, 단부끼리 서로 접속되고,
    접속 링은 제1 파이프 섹션을 제2 파이프 섹션에 접속시키고, 접속 링은 제1 파이프 섹션의 제1 배럴의 제1 단부와 제1 파이프 섹션의 제2 배럴의 제1 단부에 원주 방향으로 마찰 교반 용접되는 일단부를 갖고, 접속 링은 제2 파이프 섹션의 제1 배럴의 제2 단부와 제2 파이프 섹션의 제2 배럴의 제2 단부에 원주 방향으로 마찰 교반 용접되는 반대측 단부를 갖고, 접속 링은 제1 배럴의 내면과 제2 배럴의 외면 사이에서 측정된 제1 파이프 섹션 및 제2 파이프 섹션의 반경 방향 두께보다 큰 반경 방향 두께를 갖는,
    유체 이송 파이프.
  29. 유체 이송 파이프로서, 복수의 파이프 섹션을 포함하고,
    각각의 파이프 섹션은,
    제2 배럴 내부에 동축 및 동심으로 배치된 제1 배럴을 포함하며,
    제1 배럴과 제2 배럴은 내면, 외면, 제1 단부 및 제2 단부를 각각 포함하고;
    제1 배럴의 내면은 길이 방향 축선을 따라 연장하는 유체 통로를 형성하며, 제1 배럴의 외면은 제2 배럴의 내면으로부터 이격되어 그 사이에 간극을 형성하고;
    간극 내부에 스페이서가 배치되어 제2 배럴로부터 제1 배럴을 이격시키며;
    제1 배럴과 제2 배럴은 그 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장하는 마찰 교반 용접된 시임을 각각 포함하고
    복수의 파이프 섹션의 제1 파이프 섹션 및 복수의 파이프 섹션의 제2 파이프 섹션은, 제1 파이프 섹션 및 제2 파이프 섹션의 개별 유체 통로들이 서로 동축이 되도록, 단부끼리 서로 접속되고,
    접속 링은 제1 파이프 섹션을 제2 파이프 섹션에 접속시키고, 접속 링은 제1 파이프 섹션의 제1 배럴의 제1 단부와 제1 파이프 섹션의 제2 배럴의 제1 단부에 원주 방향으로 마찰 교반 용접되는 일단부를 갖고, 접속 링은 제2 파이프 섹션의 제1 배럴의 제2 단부와 제2 파이프 섹션의 제2 배럴의 제2 단부에 원주 방향으로 마찰 교반 용접되는 반대측 단부를 갖고,
    제1 파이프 섹션에 대하여, 접속 링의 일단부는 제1 파이프 섹션의 제1 단부에서 제1 배럴과 제2 배럴 사이에 배치되고, 접속 링의 일단부와 제1 배럴 및 제2 배럴 사이에 제1 맞대기-겹치기 접합부가 존재하며, 제1 맞대기-겹치기 접합부에서 원주 방향으로 마찰 교반 용접이 이루어지고,
    제2 파이프 섹션에 대하여, 접속 링의 반대측 단부는 제2 파이프 섹션의 제2 단부에서 제1 배럴과 제2 배럴 사이에 배치되고, 접속 링의 반대측 단부와 제1 배럴 및 제2 배럴 사이에 제2 맞대기-겹치기 접합부가 존재하며, 제2 맞대기-겹치기 접합부에서 원주 방향으로 마찰 교반 용접이 이루어지는,
    유체 이송 파이프.
  30. 유체 이송 파이프의 형성 방법으로서,
    압출된 파이프 세그먼트의 제1 단부로부터 제2 단부까지 복수의 압출된 파이프 세그먼트의 내벽 및 외벽의 길이 방향으로 대향하는 에지 상에 인접한 길이 방향 에지를 마찰 교반 용접함으로써 파이프 섹션을 형성하는 단계를 포함하고,
    각각의 압출된 파이프 세그먼트는 일체형 구조물로서 일체로 형성된 내벽과 외벽과 스페이서를 포함하고, 스페이서는 외벽으로부터 내벽을 이격시키고, 내벽은 내부 배럴을 형성하고, 외벽은 외부 배럴을 형성하고, 내부 배럴과 외부 배럴 각각은 내면 및 외면을 포함하고, 내부 배럴은 외부 배럴과 동축 및 동심으로 배치되는,
    유체 이송 파이프의 형성 방법.
  31. 유체 이송 파이프의 형성 방법으로서,
    복수의 파이프 섹션을 형성하는 단계; 복수의 파이프 섹션을 형성하는 단계는 각각의 파이프 섹션에 대해,
    내부 배럴 및 외부 배럴 각각의 제1 단부로부터 제2 단부까지 길이 방향으로 연장하는 마찰 교반 용접된 시임을 각각 포함하는 내부 배럴과 외부 배럴을 형성하기 위해, 적어도 하나의 파이프 세그먼트의 내벽 및 외벽의 길이 방향으로 대향하는 에지 상에 인접한 길이 방향 에지를 마찰 교반 용접하는 단계와
    내부 배럴과 외부 배럴 각각은 내면과 외면을 포함하고, 내부 배럴과 외부 배럴 사이에 간극을 두고 외부 배럴 내부에 동축 및 동심으로 내부 배럴을 배치하고, 외부 배럴로부터 내부 배럴을 이격시키는 스페이서를 간극 내에 제공하는 단계를 포함하고,
    제1 파이프 섹션 및 제2 파이프 섹션의 유체 통로들이 서로 동축이 되도록 복수의 파이프 섹션의 제1 파이프 섹션을 복수의 파이프 섹션의 제2 파이프 섹션에 단부끼리 접속 링으로 접속하는 단계;
    제1 파이프 섹션의 내부 배럴의 제1 단부와 제1 파이프 섹션의 외부 배럴의 제1 단부에 원주 방향으로 접속 링의 일단부를 마찰 교반 용접하는 단계; 및
    제2 파이프 섹션의 내부 배럴의 제2 단부와 제2 파이프 섹션의 외부 배럴의 제2 단부에 원주 방향으로 접속 링의 반대측 단부를 마찰 교반 용접하는 단계;를 포함하고;
    접속 링은 제1 파이프 섹션이 제2 파이프 섹션에 대해 휘어지는 것을 허용하도록 구성된,
    유체 이송 파이프의 형성 방법.
  32. 유체 이송 파이프의 형성 방법으로서,
    복수의 파이프 섹션을 형성하는 단계; 복수의 파이프 섹션을 형성하는 단계는, 각각의 파이프 섹션에 대해,
    내부 배럴 및 외부 배럴 각각의 제1 단부로부터 제2 단부까지 길이 방향으로 연장하는 마찰 교반 용접된 시임을 각각 포함하는 내부 배럴과 외부 배럴을 형성하기 위해, 각각의 파이프 세그먼트의 내벽 및 외벽의 길이 방향으로 대향하는 에지 상에 인접한 길이 방향 에지를 마찰 교반 용접하는 단계와
    내부 배럴과 외부 배럴 각각은 내면과 외면을 포함하고, 내부 배럴과 외부 배럴 사이에 간극을 두고 외부 배럴 내부에 동축 및 동심으로 내부 배럴을 배치하고, 외부 배럴로부터 내부 배럴을 이격시키는 스페이서를 간극 내에 제공하는 단계를 포함하며,
    제1 파이프 섹션 및 제2 파이프 섹션의 유체 통로들이 서로 동축이 되도록 복수의 파이프 섹션의 제1 파이프 섹션을 복수의 파이프 섹션의 제2 파이프 섹션에 단부끼리 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 접속 링으로 접속하는 단계;를 포함하며,
    접속하는 단계는
    제1 파이프 섹션의 제1 단부에서 내부 배럴 및 외부 배럴 사이에 접속 링의 제1 단부를 배치하는 단계로서, 접속 링의 제1 단부는 제1 파이프 섹션의 제1 단부에서 제1 파이프 섹션의 내부 배럴 및 제1 파이프 섹션의 외부 배럴과 제1 맞대기-겹치기 접합부를 형성하며,
    제1 맞대기-겹치기 접합부에서 원주 방향으로 제1 파이프 섹션의 제1 단부에 접속 링의 제1 단부를 마찰 교반 용접하는 단계, 및
    제2 파이프 섹션의 제2 단부에서 내부 배럴 및 외부 배럴 사이에 접속 링의 제2 단부를 배치하는 단계로서, 접속 링의 제2 단부는 제2 파이프 섹션의 제2 단부에서 제2 파이프 섹션의 내부 배럴 및 제2 파이프 섹션의 외부 배럴과 제2 맞대기-겹치기 접합부를 형성하며,
    제2 맞대기-겹치기 접합부에서 원주 방향으로 제2 파이프 섹션의 제2 단부에 접속 링의 제2 단부를 마찰 교반 용접하는 단계를 포함하는,
    유체 이송 파이프의 형성 방법.
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