KR20120124356A - 해양 적용을 위한 온도 조절이 가능한 파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은
- 내부 라이닝,
- 금속으로 이루어진 둘 이상의 보강층, 및
- 외부 피복
의 층을 내부로부터 외부 순으로 포함하며,
두 보강층과 전기적으로 접촉하는 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 층이 두 보강층 사이에 존재하고, 두 보강층은 전류 공급원에 연결될 수 있음을 특징으로 하는 다층 구조의 가요성 파이프에 관한 것이다. 따라서, 파이프의 효율적인 가열을 달성하는 것이 가능하고, 따라서 이 파이프는 추운 지역에서 오일을 운반하는데 사용할 수 있다.

Description

해양 적용을 위한 온도 조절이 가능한 파이프 {TEMPERATURE-CONTROLLABLE PIPE FOR OFFSHORE APPLICATIONS}

본 발명은 비결합 층을 갖는 다층 구조의 온도 조절이 가능한 가요성 파이프에 관한 것이다. 간결성을 위해, 하기에서 이러한 유형의 파이프에 대해 비결합 가요성 파이프란 용어를 사용한다. 이는 운반되는 유체로부터의 가스의 확산에 대한 높은 저항성을 갖기 때문에, 액체 또는 가스상 매질의 운반에 사용될 수 있고, 특히 유리하게는 원유 또는 천연 가스를 운반하기 위해 사용될 수 있다.

비결합 가요성 파이프 자체는 선행 기술로부터 공지되어 있다. 이러한 유형의 파이프는 운반되는 유체의 누출에 대한 장벽으로서 통상적으로 플라스틱 파이프의 형태로 내부 라이닝을 포함하고, 상기 내부 라이닝의 외부 측면상에 하나 이상의 보강층을 또한 포함한다. 비결합 가요성 파이프는 높은 외부 압력하에 내부 라이닝이 붕괴되는 것을 방지하기 위해, 추가의 층, 예를 들어 내부 라이닝의 내부 측면상에 하나 이상의 보강층을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 내부 보강재는 통상적으로 카카스 (carcass)로 지칭된다. 외부 환경으로부터 보강층 또는 다른 내부의 중합체 또는 금속 기능성 층으로 액체가 유입되는 것에 대한 장벽을 제공하기 위해, 외부 피복이 또한 존재할 수 있다. 많은 경우에, 마찰로 인한 금속 구조물상의 마모를 방지하기 위해 예를 들어 권선 "내마모성 테이프"의 형태로 열가소성 층을 외부 보강층들 사이에 도입한다.

전형적인 비결합 가요성 파이프는 예로서 WO 01/61232, US 6123114 및 US 6085799에 기재되어 있으며, 이들은 또한 문헌 [API Recommended Practice 17B "Recommended Practice for Flexible Pipe", 3rd Edition, March 2002], 및 [API Specification 17J "Specification for Unbonded Flexible Pipe" 2nd Edition, November 1999]에 보다 상세히 특징지어져 있다.

이와 관련하여 용어 "비결합"은 보강층 및 플라스틱 층을 포함하는 둘 이상의 층이 서로 결합되지 않게 고안된 것을 의미한다. 실제로, 파이프는 파이프의 길이에 걸쳐 직접적으로 또는 간접적으로 서로, 즉 다른 층으로 결합되지 않은 둘 이상의 보강층을 포함한다. 따라서, 파이프는 구부러질 수 있고, 수송 목적을 위해 감기기에 충분히 가요성이다.

이러한 유형의 비결합 가요성 파이프는 다양한 실시양태에서 액체, 가스 및 슬러리의 수송을 위해 해양 적용 및 다양한 육상 적용에서 사용된다. 예를 들어, 이들은 예로서 해저로부터 해양 표면 또는 그 부근의 장비에 이르는 수직 파이프 (riser)의 형태를 취하는 파이프의 길이에 걸쳐 매우 높거나 또는 매우 상이한 수압이 널리 퍼져있는 유체의 수송을 위해 사용될 수 있고, 이들은 장비의 다양한 물품들 사이의 액체 또는 가스의 수송을 위한 파이프, 또는 매우 깊은 해저상에 놓인 파이프, 또는 해양 표면에 근접한 장비의 물품들 사이의 파이프로서 또한 일반적으로 사용될 수 있다.

통상의 가요성 파이프에서 보강층(들)은 나선형으로 배열된 강철 와이어, 강철 프로파일, 또는 강철 테이프로 대개 이루어지며, 이때 개개의 층은 파이프의 축에 대해 다양한 권선 각으로 형성될 수 있다.

선행 기술에서, 내부 라이닝은 또한 가교되어 있을 수 있는 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리아미드, 예컨대 PA11 또는 PA12, 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF)로 통상적으로 이루어진다. 이들과 함께, 다른 물질로 이루어진 층을 또한 포함할 수 있는 단일층 또는 다층 라이닝이 또한 공지되어 있다.

약 40℃ 미만의 온도에서, 몇몇 구성물은 원유로부터 침전될 수 있다. 여기서 왁스 및 때때로 수화물의 침전물이 특히 중요하고, 이들은 파이프의 횡단면 면적을 감소시킬 수 있다. 여기서 파이프는 이러한 현상을 억제하기 위해 그리고 심지어 온도가 낮은 경우에도 수송 기능을 제공하기 위해 가열가능해야 한다. 이러한 유형의 파이프를 가열하는 다양한 방식이 존재한다.

WO 91/18231에는 전기 전도성 전류 공급원에 연결되고 저항 가열 원리로 열을 생성하는 전기 전도성 케이블을 포함하는 가열가능한 가요성 파이프 시스템이 기재되어 있다. 이러한 구상의 단점은 디자인이 복잡하고 전체 길이에 걸쳐 온도 조절이 고르지 않다는 점이다.

또한, WO 97/20162에는 가요성 내부 파이프가 복수의 더 작은 파이프들로 둘러싸인 가요성 파이프 시스템이 기재되어 있다. 이들은 공정 매질 또는 흐름의 수송을 위해 사용될 수 있다. 파이프 시스템의 온도 조절을 위한 또다른 고려할 수 있는 방법은 온도 조절되는 매질의 통과를 사용하는 것이다. 이러한 구상의 단점은 역시 복잡한 디자인, 열 손실, 및 전체 길이에 걸쳐 고르지 않은 온도 조절이다.

다른 적용 (WO 92/11487, WO 85/04941, WO 2000/66934, WO 2000/66935 및 WO 2001/07824)은 매질의 온도의 안정화의 수동적인 방법으로서 단열 주제에 관한 것이다. 그러나, 여기서 문제는 종종 사용되는 발포된 구조물의 압축성이다. 이는 심해에서 및 이와 관련된 높은 외부 압력에서 단열 효과를 감소시킬 수 있다.

WO 2006/097765, WO 2006/090182 및 US 4 874 925에는 또다른 가열 방법이 기재되어 있다. 이 방법은 예로서 전도성 층에 개재되고 파이프를 따라 서로에 대해 180°로 변위되어 있는 두 도체가 존재하는 다층 파이프를 포함한다. 한 도체로부터 다른 하나로 전류가 흐르는 것은 전도성 층 내에 가열을 초래한다. 균일한 가열을 위한 중요한 요소는 전도성 층에 연결되는 것 또는 도체와 전도성 층의 균일한 접촉이다. 전도성 층은 외부 단열 및 임의로 절연을 갖는다. 바람직한 또는 필요한 특징은 절연을 위해 원유에 대해 내부에 추가의 층이 존재하는 것이다.

WO 2008/005829에는 전기 전도성 중합체 층 (이 층은 저항 가열 시스템으로서 작용함)을 포함할 수 있는 자동차 분야에서의 가열가능한 파이프가 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 운반되는 매질이 전기적으로 가열될 수 있는 반면 구조물이 유의하게 보다 고가가 아닌 다층 구조의 가요성 파이프를 제공하는 것으로 이루어진다. 여기서 구체적으로 요구되는 파이프 부분에서만 표적화된 방식으로 파이프를 가열하는 것이 가능해야 한다.

이러한 목적은

- 내부 라이닝,

- 금속으로 이루어진 둘 이상의 보강층, 및

- 외부 피복

의 층을 내부로부터 외부 순으로 포함하며,

추가적인 요소로서, 두 보강층과 전기적으로 접촉하는 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 층이 두 보강층 사이에 존재하고,

두 보강층은 전류 공급원에 연결될 수 있는

가요성 파이프를 통해 달성된다. 이들은 유리하게는 이러한 목적을 위해 연결을 포함한다.

내부 라이닝은 통상적으로 운반되는 유체의 누출에 대한 장벽을 제공하는 플라스틱 파이프이다. 이러한 파이프는 성능 요건에 따라 단일 층을 포함하거나 또는 각각 상이한 성형 조성물로 이루어진 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 이러한 경우 예로서 2층, 3층, 또는 4층 시스템이거나 또는 특정 경우에 보다 많은 층으로 이루어진다. 이러한 유형의 라이닝은 선행 기술이다. 또다른 실시양태에서, 내부 라이닝은 골진 (corrugated) 얇은 벽의 금속 파이프로 또한 이루어질 수 있다.

보강층은 나선형으로 배열된 강철 와이어, 강철 프로파일 또는 강철 테이프로 통상적으로 이루어진다. 상기 보강층의 디자인은 선행 기술이다. 이러한 보강층 중 적어도 하나의 구조물은 내부 압력을 견디고, 이러한 보강층 중 다른 적어도 하나의 구조물은 인장력을 견디는 것이 바람직하다. 통상적으로 둘 초과의 보강층이 존재한다. 보강층에 인접하여 통상적으로 열가소성 성형 조성물로 이루어지거나 또는 엘라스토머로 이루어진 파이프 또는 가요성 튜브의 형태로 외부 피복이 존재한다.

한 가능한 실시양태에서, 비결합 가요성 파이프의 내부 라이닝의 내부 측면상에 카카스가 존재한다. 이러한 카카스 및 이들의 디자인은 선행 기술이다. 다른 가능한 실시양태에서, 비결합 가요성 파이프는, 특히 높은 외부 압력하에 작동하도록 의도되지 않는 경우, 카카스를 포함하지 않는다.

본 발명에 따라 두 보강층 사이에 배열된 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 층은, 예를 들어 랩핑 압출에 의해 두 보강층의 내부에 압출되거나, 또는 권선에 의해 미리 제조된 테이프를 적용함으로써 형성될 수 있다. 개개의 경우에, 비결합 가요성 파이프는 각각의 경우에 두 보강층 사이에 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 이러한 복수의 층을 또한 포함할 수 있다.

전기 전도성 플라스틱 성형 조성물에 적합한 물질은 예로서 올레핀계 중합체, 폴리아미드, 플루오로중합체, 폴리에틸렌 2,6-나프탈레이트, 폴리부틸렌 2,6-나프탈레이트, 폴리페닐 술폰, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 술피드, 또는 폴리아릴렌 에테르 케톤/폴리페닐렌 술피드 블렌드를 기재로 하는 성형 조성물이다.

전기 전도성 플라스틱 성형 조성물에 사용되는 올레핀계 중합체는 첫째로 폴리에틸렌, 특히 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 또는 이소택틱 (isotactic) 또는 신디오택틱 (syndiotactic) 폴리프로필렌일 수 있다. 폴리프로필렌은 단일중합체 또는 예를 들어 공단량체로서 에틸렌 또는 1-부텐과의 공중합체일 수 있고, 여기서 랜덤 또는 블록 공중합체를 사용하는 것이 가능하다. 또한 폴리프로필렌은 예를 들어 에틸렌-프로필렌 고무 (EPM) 또는 EPDM에 의해 선행기술에서와 같이 또한 충격 개질되어 있을 수 있다. 본 발명에 따라 또한 사용될 수 있는 신디오택틱 폴리스티렌은 스티렌의 메탈로센 촉매화 중합에 의해 공지된 방식으로 제조할 수 있다.

전기 전도성 플라스틱 성형 조성물에 사용되는 폴리아미드는 디아민 및 디카르복실산의 조합, 또는 ω-아미노카르복실산, 또는 상응하는 락탐으로부터 제조할 수 있다. 원칙적으로 임의의 폴리아미드, 예를 들어 PA6 또는 PA66을 사용하는 것이 가능하다. 한 바람직한 실시양태에서, 폴리아미드의 단량체 단위는 평균 8개 이상, 9개 이상, 또는 10개 이상의 탄소 원자를 포함한다. 여기서, 락탐의 혼합물의 경우, 고려하는 것은 산술 평균이다. 디아민 및 디카르복실산의 조합의 경우, 이러한 바람직한 실시양태에서 디아민 및 디카르복실산의 탄소 원자 개수의 산술 평균은 8개 이상, 9개 이상, 또는 10개 이상이어야 한다. 적합한 폴리아미드의 예에는 PA610 (헥사메틸렌-디아민 [6개의 탄소 원자] 및 세바스산 [10개의 탄소 원자]로부터 제조될 수 있음, 따라서 여기서 단량체 단위 내 탄소 원자의 평균 개수는 8개임), PA 88 (옥타메틸렌디아민 및 1,8-옥탄디산으로부터 제조할 수 있음), PA8 (카프릴로락탐으로부터 제조할 수 있음), PA612, PA810, PA108, PA9, PA613, PA614, PA812, PA128, PA1010, PA10, PA814, PA148, PA1012, PA11, PA1014, PA1212 및 PA12가 있다. 폴리아미드의 제조는 선행 기술이다. 당연히, 이러한 물질을 기재로 하는 코폴리아미드를 사용하는 것이 또한 가능하고, 여기서 카프로락탐과 같은 단량체를 동반 사용하는 것이 또한 임의로 가능하다.

유리하게는, 8 내지 22개의 탄소 원자를 갖는 방향족 디카르복실산으로부터 유도된 디카르복실산 함량이 5 내지 100 몰%이고, 결정립 융점 T_m이 260℃ 이상, 바람직하게는 270℃ 이상, 특히 바람직하게는 280℃ 이상인 반방향족 폴리아미드를 폴리아미드로서 사용하는 것이 또한 가능하다. 이러한 폴리아미드는 PPA로 통상적으로 지칭된다. 이들은 임의로 ω-아미노카르복실산 또는 상응하는 락탐의 첨가와 함께 디아민 및 디카르복실산의 조합으로부터 제조될 수 있다. 적합한 유형의 예에는 PA66/6T, PA6/6T, PA6T/MPMDT (MPMD는 2-메틸펜타메틸렌디아민을 나타냄), PA9T, PA10T, PA11T, PA12T, PA14T 및 또한 이러한 마지막 유형들과 지방족 디아민 및 지방족 디카르복실산 또는 ω-아미노카르복실산, 또는 락탐 각각과의 축합 공중합체가 있다.

성형 조성물은 폴리아미드와 함께 추가의 성분, 예를 들어 충격 개질제, 다른 열가소성 물질, 가소제 및 다른 통상의 첨가제를 포함할 수 있다. 유일한 요건은 폴리아미드가 성형 조성물의 매트릭스를 형성한다는 것이다.

전기 전도성 플라스틱 성형 조성물에 사용되는 플루오로중합체는 예로서 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 (ETFE), 삼원성분, 예컨대 프로펜, 헥사플루오로프로펜, 비닐 플루오라이드 또는 비닐리덴 플루오라이드의 도움으로 개질된 ETFE (예를 들어 EFEP), 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 (E-CTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌 (PCTFE), 클로로트리플루오로에틸렌-퍼플루오르화 알킬 비닐 에테르-테트라플루오로에틸렌 공중합체 (CPT), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로펜 공중합체 (FEP) 또는 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오르화 알킬 비닐 에테르 공중합체 (PFA)일 수 있다. 다른 단량체, 예를 들어 트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 에틸렌, 프로펜 및 헥사플루오로프로펜을 최대 40 중량% 포함하는, 비닐리덴 플루오라이드를 기재로 하는 공중합체를 사용하는 것이 또한 가능하다.

폴리페닐 술폰 (PPSU)은 예로서 상표명 라델 (Radel)^®하에 솔베이 어드밴스드 폴리머스 (Solvay Advanced Polymers)에 의해 제조된다. 4,4'-디히드록시비페닐 및 4,4'-디히드록시디페닐 술폰으로부터 친핵성 치환에 의해 이를 제조할 수 있다. 또다른 특히 적합한 물질은 PPSU/플루오로중합체 블렌드, 예를 들어 PPSU/PTFE 블렌드이다.

역시 사용할 수 있는 폴리아릴렌 에테르 케톤은 하기 화학식의 단위를 포함한다.

상기 식에서, Ar 및 Ar'는 2가 방향족 잔기, 바람직하게는 1,4-페닐렌, 4,4'-비페닐렌, 또는 1,4-, 1,5- 또는 2,6-나프틸렌이다. X는 전자 흡인성기, 바람직하게는 카르보닐 또는 술포닐이고, Y는 O, S, CH₂, 이소프로필리덴 등과 같은 또다른 기이다. 여기서 X기의 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 특히 바람직하게는 80% 이상이 카르보닐기이고, Y기의 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 특히 바람직하게는 80% 이상이 산소로 이루어진다.

바람직한 실시양태에서, X기의 100%는 카르보닐기로 이루어지고 Y기의 100%는 산소로 이루어진다. 이러한 실시양태에서, 폴리아릴렌 에테르 케톤은 예로서 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK; 하기 화학식 I), 폴리에테르 케톤 (PEK; 하기 화학식 II), 폴리에테르 케톤 케톤 (PEKK; 하기 화학식 III) 또는 폴리에테르 에테르 케톤 케톤 (PEEKK; 하기 화학식 IV)일 수 있으나, 카르보닐기 및 산소기의 다른 배열이 물론 또한 가능하다.

<화학식 I>

<화학식 II>

<화학식 III>

<화학식 IV>

폴리아릴렌 에테르 케톤은 반결정질이고, 예로서 이는 결정립 융점 T_m이 관측되는 DSC 분석에서 보이며, 대부분의 경우에 이는 대략 300℃ 정도 또는 이를 초과하는 정도이다.

전기 전도성 플라스틱 성형 조성물에 사용되는 폴리페닐렌 술피드는 화학식

의 단위를 포함하고, 바람직하게는 50 중량% 이상, 또는 70 중량% 이상, 또는 90 중량% 이상의 상기 단위로 이루어진다. 나머지 단위는 폴리아릴렌 에테르 케톤의 경우에 상기 기재된 것, 또는 예를 들어 합성 동안 트리클로로벤젠 또는 테트라클로로벤젠의 동반 사용으로부터 유래된 3- 또는 4-관능성 분지 단위일 수 있다. 폴리페닐렌 술피드는 매우 다양한 유형으로 또는 매우 다양한 성형 조성물 중에서 상업적으로 입수가능하다.

폴리아릴렌 에테르 케톤/폴리페닐렌 술피드 블렌드의 경우, 두 성분은 임의의 고려할 수 있는 혼합비로 존재할 수 있고, 따라서 구성의 범위는 순수한 폴리아릴렌 에테르 케톤에서 순수한 폴리페닐렌 술피드까지의 전체 범위를 모두 포함한다. 블렌드는 각각 0.01 중량% 이상의 폴리아릴렌 에테르 케톤 및 0.01 중량% 이상의 폴리페닐렌 술피드를 일반적으로 포함한다.

전기 전도성 플라스틱 성형 조성물은 통상의 조제 및 첨가제, 및 또한 임의로 다른 중합체 (폴리아릴렌 에테르 케톤의 경우에 예로서 플루오로중합체, 예컨대 PFA (테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오르화 비닐 메틸 에테르의 공중합체), 폴리이미드, 폴리에테르이미드, LCP, 예컨대 액체-결정질 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리페닐 술폰, 폴리벤즈이미다졸 (PBI) 또는 다른 내고온성 중합체; 폴리페닐렌 술피드의 경우에 예로서 각각 에틸렌과 극성 공단량체의 공중합체 및 삼원공중합체; 반방향족 폴리아미드의 경우에 지방족 폴리아미드)를 포함할 수 있다. 폴리아미드 성형 조성물은 예로서 가수분해 안정화제, 가소제 및 충격 개질제를 각각 또한 포함할 수 있다. 성형 조성물은 윤활제, 예컨대 흑연, 몰리브덴 디술피드, 육방정 질화붕소 또는 PTFE를 또한 포함할 수 있다. 성형 조성물 중 주요 중합체의 비율, 또는 바람직한 경우에 올레핀계 중합체, 폴리아미드, 플루오로중합체, 폴리에틸렌 2,6-나프탈레이트, 폴리부틸렌 2,6-나프탈레이트, 폴리페닐 술폰, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리아릴렌 에테르 케톤/폴리페닐렌 술피드 블렌드의 비율은 50 중량% 이상, 바람직하게는 60 중량% 이상, 특히 바람직하게는 70 중량% 이상, 특히 바람직하게는 80 중량% 이상, 매우 특히 바람직하게는 90 중량% 이상이다.

이러한 플라스틱 성형 조성물의 전기 전도성은 공지된 방식으로, 예를 들어 전도성 카본 블랙, 흑연 분말 및/또는 흑연 피브릴을 첨가함으로써 달성된다. 이러한 플라스틱 성형 조성물의 IEC 60093에 따른 체적 저항률은 10^-3 내지 10¹⁰ Ωm, 바람직하게는 10^-2 내지 10⁸ Ωm, 특히 바람직하게는 10^-1 내지 10⁷ Ωm, 특히 바람직하게는 10⁰ 내지 10⁶ Ωm이다.

전기 전도성 층을 압출에 의해 적용하는 경우, 이의 두께는 약 0.05 내지 50 mm, 바람직하게는 0.1 내지 20 mm, 특히 바람직하게는 0.2 내지 10 mm, 특히 바람직하게는 0.4 내지 6 mm이다.

또다른 실시양태에서, 전기 전도성 성형 조성물로 이루어진 테이프는 내부 보강층 상에 장력하에 권선하고, 임의로 융합시키고, 이어서 완전한 표면 접촉을 제공하는 방식으로 외부 보강층으로 피복시킨다.

테이프의 너비는 파이프의 직경에 좌우된다. 통상의 너비는 약 20 mm 내지 약 700 mm, 바람직하게는 약 30 mm 내지 약 500 mm, 특히 바람직하게는 약 40 mm 내지 약 300 mm이다. 테이프의 두께는 테이프가 한편으로는 적당한 기계적 안정성을 가져야 하고 다른 한편으로는 권선되는 경우 양호한 결과를 초래할 수 있도록 충분한 가요성을 가져야 한다는 점에서 제한된다. 따라서, 실제로 테이프의 두께는 통상적으로 0.05 mm 내지 5 mm, 바람직하게는 0.1 mm 내지 3 mm이다.

테이프의 횡단면은 직사각형일 수 있다. 그러나, 측면에 움푹 들어간 부분이 또한 존재하여 겹치는 부분이 서로 맞물릴 수 있고, 권선 표면이 본질적으로 매끈할 수 있다.

테이프를 겹치게 권선시키는 것이 또한 가능한데, 테이프 너비의 약 10% 정도가 겹치는 부분으로 충분하다. 그러나, 가장자리들이 접하도록 테이프의 제1 하위층을 권선시키는 것이 또한 가능하고 임의로는 마찬가지로 접하나 테이프 너비의 약 절반이 변위되도록 테이프의 제2 하위층을 그 위에 권선시키는 것이 또한 가능하다.

권선 공정 후, 테이프의 겹치는 위치를 서로 융합시킬 수 있다. 이는 고온 가스 용접, 또는 가열 요소에 접촉시키거나 또는 유리하게는 UV, 가시광 또는 IR 스펙트럼 범위의 전자기 복사선을 조사함으로써 달성할 수 있다. 원칙적으로, 점 용접 (spot welding)이 테이프를 고정시키기에 충분하나, 끊기지 않는 용접 이음매의 연속적인 제조가 바람직하다. 당연히, 테이프의 모든 표면을 겹치는 부분에서 서로 용접하는 것이 또한 가능하다.

전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 층은 내마모성 층으로서 또한 동시에 기능할 수 있다. 선행 기술에서, 내마모성 테이프는 보강층의 마모를 방지하기 위해 강철로 이루어진 보강층 사이에 위치한다. 이의 주요한 결과는 테이프의 마모이다. 이러한 마모는 가열 성능이 가요성 파이프의 전체 수명에 걸쳐 확실히 충분하도록 고안 동안 적절하게 고려되어야 한다.

상기 층에 인접한 두 보강층은 전류 공급원에 연결될 수 있고, 이들은 전기 도체로서 작용하여, 이어서 전류가 하나의 보강층으로부터 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 층을 통해 다른 보강층으로 방사상으로 흐른다. 적용되는 전압은 층 두께, 전기 전도성 및 목적하는 온도로부터 계산된다. 제조 공정의 결과로서, 이러한 실시양태는 전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 층과 이의 상부 및 이의 하부 각각에 위치하는 보강층 사이의 양호한 넓은 표면적 접촉을 보장한다는 이점을 가진다. 이는 전류를 양호하게 투과시켜 양호한 열 수율을 보장한다.

성형 조성물이 전기 전도성 첨가제로서, (전도성) 카본 블랙을 포함하는 경우, 가열 시스템은 PTC (양성 온도 계수) 효과를 사용할 수 있다. 시스템이 고온이 될수록 전도성이 저하되기 때문에 이러한 효과는 일정한 전압에서 온도 증가를 제한하여 본질적인 안전 특징을 제공한다. 이는 파이프 또는 수송되는 매질의 열 분해를 방지할 수 있다.

본 발명에 따라, 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 층을 파이프의 특정 부분에만 단지 위치시키는 것이 또한 가능하다. 특정 가열이 필요한 부분에서 전도성이 되게 이를 디자인하고, 이 대신에 파이프의 다른 부분에 예로서 통상의 내마모성 테이프를 도입하는 것이 가능하다. 보강층의 전체 길이에 전압을 적용하지 않고 대신에 파이프의 특정 부분 상에만 단지 집중시키는 것이 동일하게 유리할 수 있다. 이는 예로서 파이프의 구조물로 통합된 유향 (directed) 외부 차폐된 전류 도체로 달성할 수 있다.

본 발명의 목적을 위해 사용되는 전도성 층 또는 테이프는 다층 시스템으로 또한 디자인될 수 있다. 예로서, 외부 배향된 측면은 양호한 전기 전도성을 가지고 임의로 윤활 층 (내마모성 층)으로 또한 작용하는 접촉 층으로 이루어질 수 있고, 이는 전기 전도성 충전제를 포함하는 중간 층이 내부쪽으로 뒤따르고 목적하는 온도 수준 및 가열 성능에 적절하게 디자인될 수 있다. 이어서, 내부를 향하는 측면은 이어 전기 및 열 전도성에 관해, 및 또한 윤활 성능 및 마모 성능을 목적으로 최적화된 층으로 이루어질 수 있다. 이는 이러한 포일의 표면 저항성의 문제를 해결할 수 있고, 또한 금속 테이프들 사이의 간극으로 인한 임의의 가능한 접촉 손실을 또한 보충할 수 있다. 양호한 전도성을 갖는 외부 층의 IEC 60093에 따른 체적 저항률은 예로서 약 10^-3 내지 10³ Ωm일 수 있는 반면, 중간 층의 체적 저항률은 예로서 약 10^-1 내지 10⁸ Ωm이다.

가요성 파이프는 본원에 기재된 층과 함께 추가의 층, 예를 들어 단일 방향 강화 또는 텍스타일 강화 중합체 층을 임의로 포함할 수 있고, 여기서 양호한 열 전도성의 탄소 섬유 보강재, 또는 외부에 위치하는 단열 층을 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 도움으로, 침전을 방지하기 위해 파이프의 전체 길이 또는 선택된 부분에 걸쳐 가열하는 것이 가능하다. 따라서, 파이프 시스템 및 수송되는 매질의 열 분해를 피할 수 있다. 복잡한 추가의 공업 부품이 요구되지 않고 파이프의 구조 그 자체를 변경하지 않기 때문에, 공업적 구현은 간단하다. 따라서, 본 발명의 파이프는 추운 지역, 예를 들어 북극에서 오일을 운반하는데 또한 사용할 수 있을 정도로 효율적으로 가열될 수 있다.

Claims (9)

1. 다층 구조이며,
   - 내부 라이닝,
   - 금속으로 이루어진 둘 이상의 보강층, 및
   - 외부 피복
   의 층을 내부로부터 외부 순으로 포함하며,
   두 보강층과 전기적으로 접촉하는 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 층이 두 보강층 사이에 존재하고, 두 보강층은 전류 공급원에 연결될 수 있음을 특징으로 하는 가요성 파이프.
2. 제1항에 있어서, 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물이 올레핀계 중합체, 폴리아미드, 플루오로중합체, 폴리에틸렌 2,6-나프탈레이트, 폴리부틸렌 2,6-나프탈레이트, 폴리페닐 술폰, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 술피드, 또는 폴리아릴렌 에테르 케톤/폴리페닐렌 술피드 블렌드를 기재로 하는 성형 조성물임을 특징으로 하는 가요성 파이프.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 층이 두 보강층의 내부에 압출에 의해 적용된 것을 특징으로 하는 가요성 파이프.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 층이 권선에 의해 미리 제조된 테이프를 적용함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 가요성 파이프.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물의 IEC 60093에 따른 체적 저항률이 10^-3 Ωm 내지 10¹⁰ Ωm임을 특징으로 하는 가요성 파이프.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물이 전도성 카본 블랙, 흑연 피브릴 및/또는 흑연 분말을 포함함을 특징으로 하는 가요성 파이프.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 전도성 플라스틱 성형 조성물로 이루어진 층이 다층 시스템임을 특징으로 하는 가요성 파이프.
8. 원유를 운반하기 위한 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 가요성 파이프의 용도.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 가요성 파이프를 가열하는 방법으로서, 전기 전도성 성형 조성물로 이루어진 층에 인접한 두 보강층을 전류 공급원에 부착하고, 전기 전도성 성형 조성물로 이루어진 층을 통해 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.