KR20160092994A - 파이프라인의 수리를 위한 스탠드-오프 클램프 - Google Patents

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인 리옹 레옹
루크 필립 드주킥
폴 조셉 팔존
티모시 윌리암 에클레샬
종 제프리 리차드 데
매튜 스토싱어
브루스 카트라이트
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페트롤리암 내셔널 버하드 (페트로나스)
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Abstract

파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프, 및 파이프라인을 제조하기 위한 방법이 제안된다. 클램프는 복수의 클램프 부분(12) 및 이 복수의 클램프 부분(12) 중 적어도 하나의 내면(42) 상에 배치되는 시일(30)을 포함한다. 클램프 부분은 이 클램프 부분과 시일이 이들 사이의 채널 내에 파이프라인(20)의 일부를 둘러싸기 위해 공동작용하도록 상호 결합될 수 있고, 시일(30)은 파이프라인(20)의 일부의 표면에 지지된다. 클램프 부분(12)은 폴리머계 복합재 재료를 포함한다.

Description

파이프라인의 수리를 위한 스탠드-오프 클램프{STAND-OFF CLAMP FOR PIPELINE REPAIR}
본 발명은 파이프라인, 예를 들면, 오일 또는 가스 파이프라인 내의 누출의 수리용 및 보강용 클램프에 관한 것이다.
오일 및 가스 산업에서, 원료 물질 및 가공된 물질은 수중 및 지상의 양측에 위치되는 접합된 튜브를 포함하는 파이프라인을 따른 유동에 의해 운반된다. 튜브는 침식, 부식 또는 기계적 손상에 기인되어 누출 또는 약한 부위가 주기적으로 발생될 수 있다.
파이프라인의 가동을 중단시킬 필요 없이 누출 또는 약한 부위를 수리하기 위해, 이전에 제안된 하나의 해결책은 강 클램프로 손상된 부분을 둘러싸는 것이다. 그러나, 금속 클램프는 보관 중이거나 현장에 있거나 무관하게 부식되기 쉽다. 이것은 또한 수리된 구조물에 중량을 추가한다. 이것은 크기에 따라, 제조 및 설치를 위해 더 긴 시간이 걸릴 수 있다. 따라서, 금속 클램프를 이용한 수리는 상당한 비용, 복잡성 및 지체를 수반할 수 있다.
위의 단점을 극복하거나 또는 완화시키고, 또는 적어도 유용한 대안을 제공하는 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프를 제공하는 것이 요망된다.
제 1 양태에서, 본 발명은 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프를 제공하고, 이 클램프는,
복수의 클램프 부분; 및
상기 복수의 클램프 부분 중 적어도 하나의 내면 상에 배치되는 시일을 포함하고,
상기 클램프 부분은 상기 클램프 부분과 상기 시일이 이들 사이의 채널 내에 상기 파이프라인의 일부를 수용하기 위해 공동작용하도록 상호 결합될 수 있고, 상기 시일은 상기 파이프라인의 일부의 표면에 지지되고,
상기 클램프 부분은 폴리머계 복합재 재료를 포함한다.
특정의 실시형태에서, 클램프 부분 중 2 개 이상은 각각 적어도 하나의 플랜지를 포함하고, 클램프는 각각의 클램프 부분의 각각의 플랜지를 고정시킴으로써 파이프라인 일부 상의 정위치에 결합될 수 있다. 플랜지는 각각 이 플랜지에 형성된 적어도 하나의 개구를 갖고, 개구 내에는 각각의 플랜지를 함께 고정하기 위한 체결구가 수용될 수 있다. 클램프 부분은 상호 동일할 수 있다. 바람직하게, 2 개의 클램프 부분이 있다.
이 클램프는 각각의 클램프 부분의 내면 상에 배치되는 시일 부재를 포함할 수 있다. 이 시일 부재는 파이프라인의 일부의 주위에서 원주의 시일을 공동으로 형성하기 위해 공동작용하도록 구성될 수 있다. 각각의 시일 부재는 서로 반대쪽의 제 1 단부 부분 및 제 2 단부 부분, 및 제 1 단부 부분과 제 2 단부 부분 사이에 연장되는 서로 반대쪽의 제 1 측부 부분 및 제 2 측부 부분을 포함할 수 있다. 특정의 실시형태에서, 적어도 하나의 시일 부재는 시일 부재가 배치되는 클램프 부분의 내면을 피복한다.
시일 부재의 인접하는 쌍의 각각의 단부 부분은 파이프의 둘레의 주위에서 공동으로 연속적인 시일을 형성하기 위해 서로 맞닿도록 구성될 수 있다.
클램프의 적어도 한 쌍의 클램프 부분은 힌지에 의해 접합될 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, 클램프 부분 중 적어도 하나는 코어 재료를 둘러싸는 폴리머계 복합재 셸(shell)로 형성된다. 코어 재료는 독립 기포 폴리머 발포체; 신택틱(syntactic) 발포체; 또는 금속, 복합재 또는 흑연 허니콤 재료를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게, 폴리머계 복합재 재료는 섬유보강 폴리머를 포함한다.
적어도 하나의 클램프 부분은 내약품성 및/또는 내화성 및/또는 저투과성 재료로 내부에서 그리고/또는 외부에서 라이닝되거나 또는 코팅될 수 있다.
제 2 양태에서, 본 발명은 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 방법을 제공하고, 이 방법은,
위에서 설명된 실시형태 중 어느 하나에 따른 클램프를 제공하는 단계;
상기 파이프라인의 일부의 주위에 상기 클램프 부분을 위치시키는 단계; 및
상기 클램프 부분을 상호 고정시키는 단계를 포함하고,
상기 복수의 클램프 부분과 상기 시일은 이들 사이의 채널 내에 상기 파이프라인의 일부를 수용하도록 공동작용하고, 상기 시일은 상기 파이프라인 일부의 표면에 지지된다.
이 방법은 클램프 부분 중 적어도 하나의 내면에 그라우트(grout)를 가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그라우트는, 예를 들면, 채널 내로의 주입에 의해 가해질 수 있다. 그라우트는 파이프와 클램프에 의해 형성되는 환상 영역 내에 가해질 수 있다.
이 방법은 클램프 부분을 상호 고정시키기 전에 파이프라인의 일부의 약화되거나 또는 손상된 영역에 섬유 또는 접착 테이프 재료의 적어도 하나의 층을 가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프를 제조하는 방법을 제공하고, 이 방법은,
각각 폴리머계 복합재 재료를 포함하는 복수의 클램프 부분을 형성하는 단계; 및
상기 클램프 부분의 적어도 하나의 내면 상에 시일을 배치하는 단계를 포함하고,
상기 클램프 부분은 상기 클램프 부분과 상기 시일이 이들 사이의 채널 내에 상기 파이프라인의 일부를 수용하기 위해 공동작용하도록 상호 결합될 수 있고, 상기 시일은 상기 파이프라인의 일부의 표면에 지지된다.
이 방법은 파이프라인을 검사하는 단계; 및 이 검사 단계의 결과에 기초하여 클램프 부분을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이 클램프 부분은 수지 진공 주입, 필라멘트 와인딩, 프리프레그(pre-preg) 프로세스, 습식 레이업(wet layup) 프로세스, 또는 수지 트랜스퍼 성형 중 하나 이상에 의해 형성될 수 있다.
바람직하게, 폴리머계 복합재 재료는 섬유보강 폴리머를 포함한다.
발명의 가능한 구조를 도시하는 첨부된 도면에 관하여 본 발명을 더 설명하는 것이 편리할 것이다. 본 발명의 다른 구조가 가능하고, 결과적으로 첨부된 도면의 특정성이 본 발명의 선행하는 설명의 일반성에 우선하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
도 1은 파이프라인의 일부 상에 설치된 일 실시형태에 따른 클램프를 도시하고;
도 2는 파이프라인의 일부와 결합되는 클램프의 부분을 도시하고;
도 3은 클램프의 제 1 부분의 등각도를 도시하고;
도 4는 제 1 클램프 부분의 평면도이고;
도 5는 대안적 클램프 부분의 등각도이고;
도 6은 파이프라인의 굴곡부에서 사용되는 클램프의 대안적 실시형태를 도시하고;
도 7은 부분적으로 개방된 구성으로 클램프의 추가의 대안적 실시형태를 도시하고,
도 8은 폐쇄된 구성으로 도 7의 클램프를 도시하고;
도 9는 도 7의 클램프의 단면도이고;
도 10은 클램프의 또 하나의 실시형태의 단면도이고;
도 11은 클램프의 추가의 실시형태의 분해도이고;
도 12는 파이프 일부 상에 설치된 도 11의 클램프의 단면도이다.
본 발명의 실시형태는 파이프의 일부 상에 접합될 수 있는 탄성 시일(예를 들면, 고무 또는 다른 탄성중합체 또는 폴리머 재료)을 구비하는 복합재 부분-원통체를 포함하는 클램프에 관한 것이다. 이 클램프 부분은 자체의 길이를 따라 플랜지 상에 바람직하게 동등하게 이격되는 체결구에 의해 결합될 수 있다. 실시형태는 또한 클램프를 제조하는 방법, 및 클램프를 이용하여 파이프라인을 수리하는 방법에 관한 것이다.
이하에서 설명되는 실시형태는 주로 2 개의 클램프 부분, 바람직하게는 반원통형 내단면을 갖는 2 개의 부품을 포함하는 클램프에 관한 것이다. 그러나, 대안적 실시형태는 상호 실질적으로 동등할 수 있는(그러나 필수적인 것은 아님) 3 개 이상의 클램프 부분을 사용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 만일 이 클램프가 4 개의 클램프 부분을 포함한다면, 각각의 클램프 부분은 4분 원통형 단면을 가질 수 있다. 특정의 실시형태에서, 클램프 부분은 상이한 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 만일 3 개의 클램프 부분이 있다면, 클램프 부분 중 하나는 반원통형일 수 있고, 다른 2 개는 4분 원통형일 수 있다. 클램프를 2 개 이상의 부품으로 분할하는 많은 다른 방법이 가능하다. 이하에서 설명되는 실시형태의 특징은 3 개 이상의 클램프 부분을 사용하는 구성에 동등하게 적용될 수 있다.
먼저 도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 클램프 부분(12) 및 제 2 클램프 부분(14)를 포함하는 클램프(10)가 도시되어 있다. 이 클램프 부분(12, 14)은 각각 실질적으로 반원통형이고, 각각은 수리될 직선상 파이프라인의 일부(20)를 수용하기 위한 크기 및 형상을 갖는 내면을 갖는다. 클램프(10)는 파이프(20)의 누출 위치 또는 약한 부위의 주위에 위치될 수 있고, 파이프를 따라 종방향으로 연장되는 슬리브를 형성한다. 이후에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 2 개의 클램프 부분(12, 14)은 각각 자체의 내면 상에 배치되는 실링 부재를 가지므로, 이 각각의 실링 부재가 파이프(20)의 주위에 고정되는 경우에 이 실링 부재는 누출 또는 약한 부위의 주위에서 긴밀한 시일을 형성하도록 공동작용한다. 클램프 부분(12, 14)은 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있으나, 파이프(20)의 주위에서 적절한 시일을 형성한다면 필수적인 것은 아니다.
제 1 클램프 부분(12) 및 제 2 클램프 부분(14)는 이 제 1 클램프 부분(12)과 제 2 클램프 부분(14)의 개구(44) 내에 수용되는 볼트(16)(명료한 도시를 위해 단지 2 개만이 도면부호로 표시됨)와 같은 체결구에 의해 함께 체결된다. 도시된 실시형태에서, 개구(44)는 각각의 클램프 부분을 따라 균등하게 이격되어 있으나, 이것은 필수적인 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 볼트(16)는, 예를 들면, 금속 재료 도는 복합재 재료로 형성될 수 있다. 특정의 용도 및 요망되는 하중 전달 특성에 따라 다른 유형의 체결구도 또한 가능하다. 체결구가 반드시 개구(44) 내에 수용되어야 하는 것은 아니다. 예를 들면, 브래킷 또는 기타 유사한 부재가 클램프 부분(12, 14)의 외면의 주위에 고정될 수 있고, 그와 같이 요망되는 경우 플랜지(26, 28)는 생략될 수 있다. 다른 가능한 체결 수단은 래칫 스트랩, 케이블 타이, 래싱 등을 포함하고, 이것은 클램프 부분(12, 14)의 주위에 걸어서 이들을 함께 체결하도록 조여진다.
각각의 클램프 부분(12, 14)은 폴리머계 복합재 재료로 형성된다. 특정의 실시형태에서, 복합재 재료는 보강 재료로서 유리 섬유 또는 탄소 섬유와 같은 섬유 재료를 포함하는 수지 매트릭스(예를 들면, 비닐 에스테르 또는 에폭시 매트릭스)를 포함한다. 일부의 실시형태에서, 보강 재료는 클램프 부분(12, 14)이 내식성을 유지하도록 임의의 금속 부품이 매립되는 경우에는 적어도 부분적으로 금속일 수 있다. 복합재는 경량 복합재인 것이 바람직하다.
유리하게도, 폴리머계 복합재로 클램프 부분을 형성함으로써, 본 발명의 실시형태는 파이프라인의 가동을 중단하지 않고 파이프라인의 손상되거나 또는 마모된 일부에 대해 수리를 실시할 수 있도록 용이하고 신속하게 설계 및 제작될 수 있는 주문형 수리 장치를 제공한다. 특히, 클램프 부분은 금속 클램프를 제조하기 위해 사용되는 것보다 훨씬 신속하게 구현되는 매우 다양한 프로세스를 이용하여 제조될 수 있다. 이것은 수리의 비용 및 복잡성을 감소시키고, 또한 손상/마모의 식별과 수리의 구현 사이의 지연을 감소시킨다.
섬유보강 폴리머계 복합재의 사용하면, 클램프 부품이 동등한 강도를 제공하면서도 금속 클램프보다 실질적으로 가볍게 제작될 수 있으므로 특히 유리하다. 따라서, 구조물은 금속 부품의 경우와 달리 과도한 하중을 추가함이 없이 쉽게 수리될 수 있다.
또한, 훨씬 더 큰 설계의 융통성이 제공된다. 폴리머계 복합재 재료 및/또는 클램프 부품의 형상은 다양한 파이프 형상(직선상 또는 곡선상), 압력 요구조건 및 환경 조건을 만족시키도록 용이하게 주문제작될 수 있다. 또한 섬유의 종류 및 밀도/배치도 중량, 강도 및/또는 비용의 관점에서의 설계를 최적화하도록 조정될 수 있다. 보강 섬유는 2D 또는 3D 섬유일 수 있고, 직조되거나 편조된 직물 및/또는 봉합되거나 또는 일체적으로 직조된 프리폼(preform)일 수 있다.
더욱이, 금속 클램프와 달리, 폴리머계 복합재(섬유보강 복합재를 포함함) 클램프 부품은 내식성을 가지므로, 지상 용도 뿐만 아니라, 예를 들면, 매립되거나 또는 가혹한 해양 환경에도 적합하다.
제 1 클램프 부분(12)의 구조의 더 상세한 내용은 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 실시형태에서, 제 2 클램프 부분(14)은 제 1 클램프 부분(12)과 동일한 구조이다(그러나, 위에서 언급된 바와 같이 필수 사항은 아니다).
제 1 클램프 부분(12)은 자체의 단부(22, 24)들 사이에서 종방향으로 연장되는 한 쌍의 플랜지를 갖는다. 플랜지(26, 28)는 반원통형 채널(46)의 양측에 위치된다. 이 플랜지(26, 28)에 체결구(16)를 수용하기 위한 개구(44)가 형성된다.
시일 부재(30)는 클램프 부분(12)의 내면(42)에 접촉하여, 그리고 채널(46) 내로 돌출하는 선택적인 립(lip; 27, 29)의 하측에서 일련의 그루브 내에 설치된다. 내면(42)에 시일(30)을 적용하는 대안적 방법도 또한 가능하다. 예를 들면, 일련의 그루브 내에 설치하는 대신, 시일 부재(30)는 내면(42)에 직접적으로 접착되거나 또는 융착될 수 있다. 추가의 대안으로서, 시일 부재(30)는 적어도 하나의 그루브 내에 설치되고, 부가적으로 내면(42)에 접착되거나 또는 융착될 수 있다.
그루브는 클램프 부분(12, 14)을 형성하는 것과 동일한 제조 프로세스로 동시에 형성될 수 있다. 대안적으로, 클램프 부분이 형성된 후에 클램프 부분(12, 14)으로 기계가공될 수 있다.
내면(42)의 그루브 내에 시일 부재(30)를 설치하는 것은 파이프(20) 내의 내압의 축적에 의해 생성되는 힘에 저항하는 것을 보조한다. 이러한 저항은 시일 부재(30)의 연부(34)가 맞닿는 립(27, 29)에 의해 강화된다.
시일 부재(30)는 한 쌍의 서로 반대쪽의 단부 부분(32)을 갖고, 이들 사이에 한 쌍의 서로 반대쪽의 측부 부분(34)이 연장된다. 이 단부 부분(32)은 클램프 부분(12)의 단부(22, 24)의 근처의 그루브 내에 위치된다. 측부 부분(34)은 립(27, 29)의 직하의 그루브 내에 위치된다.
파이프(20)에서의 설치 중에, 클램프 부분(12)은 파이프의 하측에 설치되고, 유사한 제 2 클램프 부분(14)은 파이프의 상측에 설치된다. 이 클램프 부분(12, 14)은 제 1 클램프 부분(12)의 플랜지(26, 28)가 제 2 클램프 부분(14)의 대응하는 플랜지와 결합되고, 2 개의 클램프 부분(12, 14)이 이전에 설명된 바와 같이 체결구(16)를 사용하여 함께 체결되도록 결합된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 클램프 부분(12, 14)이 조립되어 파이프(20)의 주위에 체결된 경우에, 시일 부재(30)의 단부(32) 및 측부(34)는 파이프(20)의 표면에 대해 견고하게 유지되고, 그 결과 클램프에 의해 수용된 영역 내에 누출 방지성 및 내압성 시일을 제공한다.
이하 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 클램프에 대한 대안적 클램프 부분(50)이 도시되어 있다. 이 클램프 부분(50)은 클램프 부분(12)과 유사하게 자신의 단부(52, 54) 사이에서 종방향으로 연장되는 한 쌍의 플랜지(56, 58)를 갖는다. 플랜지(56, 58)는 반원통형 채널(76)의 양측에 위치된다. 이 클램프 부분(50)이 또 하나의 유사한 클램프와 함께 조립되는 경우에, 이 클램프 부분들 사이에 파이프를 수용 및 포용하기 위한 원통형 채널이 형성된다. 이 플랜지(56, 58)에 체결구(16)를 수용하기 위한 개구(74)가 형성된다.
클램프 부분(50) 내에는 서로 반대쪽의 한 쌍의 단부 부분(62)을 갖는 시일 부재(60)가 설치되고, 이 단부 부분(62)은 클램프 부분(50)의 각각의 단부(52, 54)의 근처에서 내면(76) 내의 그루브 내에 설치된다. 단부 부분(62)들 사이에는 서로 반대쪽의 한 쌍의 측부 부분(64)이 연장된다. 측부 부분(64)은 각각 플랜지(56, 58)의 그루브(78, 80)의 내부에 설치된다. 시일 부재(60)는 단일의 부품으로서 형성될 수 있다. 대안적으로, 재료(62)의 스트립이 스트립(64)과 융착/접합/접촉되어 시일 부재(60)를 형성할 수 있다.
측부 부분(64)과의 접합부에 위치되는 각각의 단부 부분(62)의 서로 반대쪽의 단부 일부(68, 70)는 플랜지(56, 58)를 초과하여 연장된다. 따라서, 클램프 부분(50)의 플랜지(56, 58)가 파이프(20)의 주위에서 유사한 제 2 클램프 부분의 플랜지와 정렬된 경우에, 제 1 클램프 부분(50)의 측부 부분(64)는 제 2 클램프 부분의 대응하는 측부 부분과 접촉하고, 단부 부분(62)은 파이프에 대해 실링된다. 클램프 부분(50)의 돌출부(68, 70)는 제 2 클램프 부분 상의 대응하는 돌출부와 맞닿아서 파이프(20)의 둘레의 주위에 연속적인 시일을 형성한다.
시일 부재(30, 60)는 각각 고무 또는 기타 탄성중합체 재료 또는 폴리머 재료와 같은 탄성 재료로 형성된다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 시일 부재(30, 60)는 클램프 부분(12 또는 50)의 각각의 내면(42, 72)의 일부만을 피복한다. 대안적 실시형태에서, 시일 부재(30, 60) 중 하나 또는 양자 모두는 하나 또는 양자 모두의 표면(42, 72)의 실질적으로 전체를 피복하는 시트형 부재일 수 있다.
다른 실시형태에서, 시일 부재(30, 60)는 하나 이상의 탄성 패치(patch)를 포함할 수 있거나, 또는 하나 이상의 탄성 패치가 보충될 수 있다. 각각의 패치는 누출의 위치에서 파이프에 맞닿을 수 있도록 된 위치에서 표면(42) 또는 표면(72) 상에 위치될 수 있다. 하나의 이러한 실시형태는 도 11 및 도 12에 도시되어 있고, 이것은 파이프의 일부(20) 내의 구멍(22)의 수리를 도시한다. 하부 클램프 부분(412) 및 상부 클램프 부분(414)을 갖는 클램프(400)가 파이프(20)의 주위에 위치되고, 상부 클램프 부분(414)의 표면 상의 탄성 패치(420)는 구멍(22) 상에 위치된다. 클램프 부분(412, 414)의 플랜지 내의 체결구용 구멍은 명료한 도시를 위해 생략되었다. 탄성 패치(420)는 클램프 부분(414)의 표면의 리세스 내에 설치될 수 있거나, 또는 그것에 접착되거나 또는 융착될 수 있다. 탄성 패치(420)는, 클램프 부분(412, 414)이 함께 체결된 경우에, 파이프(20)의 손상된 부분 상에 그것만으로 시일을 형성하도록 제공될 수 있거나, 또는 다른 손상되거나 약화된 부분을 시일하도록 하나 이상의 유사한 추가의 패치와 함께 제공될 수 있다. 또한 위에서 설명된 바와 같이 파이프(20)의 주위에 원주의 시일을 부가적으로 제공하기 위해 시일 부재(30, 60)와 함께 임의의 이와 같은 패치가 제공될 수도 있다.
추가의 실시형태에서, 측부 부분(34 및/또는 64)은 플랜지(26, 28) 및/또는 플랜지(56, 58)의 일부나 또는 전부를 피복하도록 외측으로 연장될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 플랜지를 피복하는 측부 부분(들)의 일부에는 구멍(44 및/또는 74)의 위치에 일치되는 구멍이 형성될 수 있다. 이 구멍은 시일 부재(30, 60)의 형성 시에 형성될 수 있거나, 또는 제 1 클램프 부분(12)과 제 2 클램프 부분(14)이 파이프(20) 상의 정위치에 있는 동안에, 예를 들면, (드릴링에 의해 또는 임의의 다른 적절한 수단에 의해) 시일 부재에 구멍을 형성하는 것에 의한 설치 직전 또는 설치 중에 형성될 수 있다.
위의 실시형태에서 시일 부재(30 또는 60)는 2 개의 클램프 부분의 각각에 제공되지만, 다른 실시형태에서는 오로지 하나의 클램프 부분 상에만 시일 부재가 제공될 수 있고, 그럼에도 불구하고 원하는 누출/압력 실링을 달성한다. 예를 들면, 도 1 내지 도 4에 도시된 실시형태는 양쪽 모두가 아니고, 제 1 클램프 부분(12)나 또는 제 2 클램프 부분(14) 중의 어느 한쪽에 시일 부재(30)가 제공되도록 개조될 수 있다. 이것은 더 적은 재료가 사용되는 것, 클램프가 더 용이하게 조립되는 것, 및 시일에 관련되는 기구가 클램프의 일부분에만 제공될 필요가 있는 것을 포함하는 수 개의 장점을 제공할 수 있다.
추가의 실시형태에서, 표면(42) 및/또는 표면(72)은 파이프(20)의 표면과 접촉될 수 있는 그라우트(예를 들면, 시멘트질의 그라우트, 또는 에폭시 수지 또는 폴리우레탄과 같은 비시멘트질의 그라우트)를 구비할 수 있다. 이 그라우트는 설치 전에 가해지거나 또는 현장에서 채널(46, 76) 내에 주입될 수 있다. 그라우트는 경화되거나 또는 경화시킬 수 있고, 그 결과 파이프(20) 상에 보강층을 형성한다. 따라서, 이들 실시형태에서 클램프는 누출/압력 억제 및 파이프의 보강의 양자 모두를 제공하고, 이것은 특히 침식/부식에 기인되어 얇아진 파이프의 경우에 유리할 수 있다. 클램프 부분(12) 및/또는 클램프 부분(14)은 그라우트의 주입을 촉진하는, 그리고 일단 클램프(10)가 설치되면 시일의 시험을 가능하게 하는 하나 이상의 유입구 구멍을 가질 수 있다. 클램프 부분의 어느 하나나 양자 모두는 그라우트가 주입되는 경우에 채널(46, 76)로부터 공기를 배출시킬 수 있는 하나 이상의 통기 구멍을 가질 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나 설치 프로세스 중에 유용한 것은 클램프 부분(12) 및/또는 클램프 부분(14)의 표면 상에 위치되는 선택적인 리프팅 러그(lifting lug)이다. 이 리프팅 러그는 클램프 부분의 제조 중에 각각의 클램프 부분과 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
이제 도 6을 참조하면, 클램프(110)의 대안적 실시형태가 도시되어 있다. 이 클램프(110)는 파이프(120, 122)의 2 개의 직선상 부분들 사이의 굴곡부에서 파이프라인의 주위에 체결되는 제 1 클램프 부분(112) 및 제 2 클램프 부분(114)을 포함한다. 각각의 클램프 부분(112, 114)은 파이프라인의 굴곡부에 일치되는 굴곡부를 갖는 단일 부품으로서 형성된다. 각각의 클램프 부분(112, 114)의 내부 구성은 클램프 부분(12, 14)의 내부 구성과 유사하다. 이 클램프 부분(112, 114)은 임의의 적절한 방법으로, 예를 들면, 각각의 클램프 부분의 플랜지 내에 체결구를 수용하기 위한 관통 구멍(도시되지 않음)을 제공함으로써 함께 체결될 수 있다.
도 7 내지 도 9에 도시된 추가의 실시형태에서, 파이프(20) 상에 조립되어 체결된 클램프(200)(도 8)는 제 1 클램프 부분(212) 및 제 2 클램프 부분(214)을 포함한다. 클램프 부분(212, 214)의 내부 구성은, 예를 들면, 클램프 부분(12, 14) 또는 클램프 부분(212, 214)의 것과 동일할 수 있다. 도 7 내지 도 9의 클램프(200)는 하나의 연부를 따라 클램프 부분(212, 214)을 접합시키는 힌지(216)를 포함하므로, 일단 클램프(200)가 정위치에 있으면 관통 구멍(244)(명료한 도시를 위해 각각의 클램프 부분 상에 단지 하나만 표시되어 있음)되는 체결구에 의해 클램프 부분(212, 214)은 다른 연부를 따라 함께 체결되는 것만 필요하다. 그와 같이 요망되는 경우, 이 클램프 부분(212, 214)은 클램프의 힌지 측을 따라 체결될 수 있으므로, 힌지(216)는 하중 지지 구조이기보다는 주로 파이프(20) 상에 클램프를 위치시키는 것을 보조하게 된다. 힌지(216)는 클램프 부분(212, 214)과 동일한 폴리머계 복합재 재료로 제조될 수 있다. 유리하게도, 힌지를 사용하면 클램프 부분(212, 214)의 상대적인 종방향 위치가 고정되고, 관통 구멍(244)은 설치 전에 이미 정렬되므로 클램프(200)의 설치가 용이해진다.
도 7 내지 도 9의 실시형태의 변형례에서, 클램프는 3 개 이상의 클램프 부분을 포함할 수 있고, 이 클램프 부분의 인접하는 쌍은 각각의 힌지에 의해 접합된다. 이러한 실시형태에서, 클램프 부분 중 2 개는 각각 체결구를 수용하기 위한 개구를 구비하는 플랜지를 가질 수 있으므로 이들 클램프 부분은 함께 체결될 수 있고, 나머지 클램프 부분은 이들 2 개의 인접하는 클램프 부분에 힌지에 의해 접합되고, 힌지의 수는 클램프 부분의 수보다 적다. 다중의 힌지식 클램프는 더 큰 이동의 범위(더 큰 자유도)를 갖고, 수리될 파이프의 주위에 더 용이하게 위치될 수 있으므로, 이러한 방식으로 3 개 이상의 클램프 부분을 사용하는 것의 장점은 조립의 용이성일 수 있다.
도 10에서 단면도로 도시된 추가의 실시형태에서, 클램프(300)는 2 개의 클램프 부분(312, 314)을 포함하고, 이들 각각은 코어 재료(322)를 둘러싸는 폴리머계 복합재 셸(320)로 형성된다. 클램프 부분(312, 314)의 구조적인 세부사항은, 예를 들면, 클램프 부분(12 또는 50)의 것과 실질적으로 동일할 수 있다. 셸(320)은 클램프 부분(12, 14 또는 50)을 형성하기 위해 사용된 것과 동일한 종류의 폴리머계 복합재로 형성될 수 있다. 코어(322)는 독립 기포 폴리머 발포체; 신택틱(syntactic) 발포체; 또는 금속, 복합재 또는 흑연 허니콤 재료를 포함하는, 그러나 이것에 한정되지 않는 다양한 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
복합재 클램프 부분(12, 14, 50, 212, 214, 312, 314, 412, 414)은 다수의 상이한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예시적인 방법은 수지 진공 주입, 필라멘트 와인딩, 프리프레그(pre-preg) 프로세스(전형적으로 중합을 완결시키기 위해 가열단계가 뒤따름), 습식 레이업(layup) 프로세스, 및 수지 트랜스퍼 성형을 포함하지만 이것에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시형태는 다음의 장점 중 하나 이상을 제공한다.
* 파이프라인/라이저(riser)의 가동중 신속한 수리를 가능하게 하는 것;
* 직선 파이프 및 곡선 파이프의 양자 모두를 위해 신속하고 비용효율적으로 제조될 수 있는 주문제작식 수리;
* 내식성 및 수리된 구조물에 과도한 하중을 부가하지 않는 것;
* 경량;
* 다양한 형상에 대해 신속한 제조 및 설치를 가능하게 하는 것;
* 설치 시간의 관점에서 비용을 절약하는 것;
* 신속한 수중, 수상 및 매립 용도;
* 직선 파이프 및 곡선 파이프/플랜지를 위한 주문제작이 가능한 형상.
본 발명의 특정의 실시형태가 상세히 설명되었으나, 당업자에게 명확한 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 많은 개조 및 변경이 가능하다.
설명된 실시형태의 다양한 특징은 수많은 추가의 실시형태를 생성하기 위해 다양한 방식으로 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이 개시된 실시형태와 함께 사용하기 위한 다양한 재료, 치수, 형상, 구성 및 위치 등이 설명되었으나, 이들 개시된 것 이외에 본 발명의 범위 내에 속하는 다른 것도 사용될 수 있다.

Claims (24)

  1. 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프로서, 상기 클램프는,
    복수의 클램프 부분; 및
    상기 복수의 클램프 부분 중 적어도 하나의 내면 상에 배치되는 시일을 포함하고,
    상기 클램프 부분은 상기 클램프 부분과 상기 시일이 이들 사이의 채널 내에 상기 파이프라인의 일부를 수용하기 위해 공동작용하도록 상호 결합될 수 있고, 상기 시일은 상기 파이프라인의 일부의 표면에 지지되고,
    상기 클램프 부분은 폴리머계 복합재 재료를 포함하는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램프 부분 중 2 개 이상은 각각 적어도 하나의 플랜지를 포함하고, 상기 클램프는 상기 각각의 클램프 부분의 각각의 플랜지를 고정시킴으로써 상기 파이프라인 일부 상의 정위치에 결합될 수 있는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플랜지는 각각 상기 플랜지에 형성된 적어도 하나의 개구를 갖고, 상기 개구 내에는 각각의 플랜지를 함께 고정하기 위한 체결구가 수용될 수 있는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램프는 각각의 클램프 부분의 내면 상에 배치되는 시일 부재를 포함하는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 시일 부재는 상기 파이프라인의 일부의 둘레에서 공동으로 원주의 시일을 형성하기 위해 상호작용하도록 구성되는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    각각의 시일 부재는 서로 반대쪽의 제 1 단부 부분 및 제 2 단부 부분, 및 상기 제 1 단부 부분과 상기 제 2 단부 부분 사이에 연장되는 서로 반대쪽의 제 1 측부 부분 및 제 2 측부 부분을 포함하는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 시일 부재는 상기 시일 부재가 배치되는 상기 클램프 부분의 내면을 피복하는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 시일 부재의 인접하는 쌍의 각각의 단부 부분은 상기 파이프의 둘레의 주위에서 공동으로 연속적인 시일을 형성하기 위해 서로 맞닿도록 구성되는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램프 부분은 상호 동일한, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램프 부분 중 적어도 한 쌍은 힌지에 의해 접합되는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램프 부분 중 적어도 하나는 코어 재료를 둘러싸는 폴리머계 복합재 셸(shell)로 형성되는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 코어 재료는 독립 기포 폴리머 발포체; 신택틱(syntactic) 발포체; 또는 금속, 복합재 또는 흑연 허니콤 재료를 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머계 복합재 재료는 섬유보강 폴리머를 포함하는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 클램프 부분은 내약품성 및/또는 내화성 및/또는 저투과성 재료로 내부에서 그리고/또는 외부에서 라이닝되거나 또는 코팅되는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램프는 2 개의 클램프 부분을 포함하는, 파이프라인의 일부를 수리하기 위한 클램프.
  16. 파이프라인의 일부를 수리하는 방법으로서, 상기 방법은,
    제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 클램프를 제공하는 단계;
    상기 파이프라인의 일부의 주위에 상기 클램프 부분을 위치시키는 단계; 및
    상기 클램프 부분을 상호 고정시키는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 클램프 부분과 상기 시일은 이들 사이의 채널 내에 상기 파이프라인의 일부를 수용하도록 공동작용하고, 상기 시일은 상기 파이프라인 일부의 표면에 지지되는, 파이프라인의 일부를 수리하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 수리 방법은 상기 클램프 부분 중 적어도 하나의 내면에 그라우트(grout)를 가하는 단계를 더 포함하는, 파이프라인의 일부를 수리하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 그라우트는 주입에 의해 상기 채널 내에 가해지는, 파이프라인의 일부를 수리하는 방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 수리 방법은 상기 파이프와 상기 클램프에 의해 형성되는 환상 영역 내에 그라우트를 가하는 단계를 포함하는, 파이프라인의 일부를 수리하는 방법.
  20. 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수리 방법은 상기 클램프 부분을 상호 고정시키기 전에 상기 파이프라인의 일부의 약화되거나 또는 손상된 영역에 섬유 또는 접착 테이프 재료의 적어도 하나의 층을 가하는 단계를 더 포함하는, 파이프라인의 일부를 수리하는 방법.
  21. 파이프라인 일부를 수리하기 위한 클램프를 제조하는 방법으로서,
    각각 폴리머계 복합재 재료를 포함하는 복수의 클램프 부분을 형성하는 단계; 및
    상기 클램프 부분의 적어도 하나의 내면 상에 시일을 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 클램프 부분은 상기 클램프 부분과 상기 시일이 이들 사이의 채널 내에 상기 파이프라인의 일부를 수용하기 위해 공동작용하도록 상호 결합될 수 있고, 상기 시일은 상기 파이프라인의 일부의 표면에 지지되는, 클램프 제조 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 클램프 제조 방법은 상기 파이프라인을 검사하는 단계; 및 상기 검사 단계의 결과에 기초하여 상기 클램프 부분을 형성하는 단계를 포함하는, 클램프 제조 방법.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 클램프 부분은 수지 진공 주입, 필라멘트 와인딩, 프리프레그(pre-preg) 프로세스, 습식 레이업(wet layup) 프로세스, 또는 수지 트랜스퍼 성형 중 하나 이상에 의해 형성되는, 클램프 제조 방법.
  24. 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머계 복합재 재료는 섬유보강 폴리머를 포함하는, 클램프 제조 방법.
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