KR20220098212A - 하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 명세서의 양태들은 감겨긴 파이프 작업에 사용되는 라이닝된 파이프와 같은 하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프를 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 일 구현례에서, 감겨진 파이프 작업을 위한 라이닝된 파이프를 제조하는 방법은 제1 파이프 조인트에 대한 최소 용접 중첩 길이를 결정하는 단계 및 제1 파이프 조인트를 제공하는 단계를 포함한다. 제1 파이프 조인트는 제2 단부의 반대편에 있는 제1 단부, 중앙 개구 및 내부 표면을 포함한다. 본 방법은 합금의 제1 섹션으로 제1 파이프 조인트의 내부 표면을 기계적으로 라이닝하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 릴링 작업 동안 기계적으로 접착된 섹션의 과도한 변형을 방지하기 위해 최소 용접 중첩 길이에 걸쳐 합금의 제1 섹션의 양 측면 상에서 그리고 중앙 개구에 합금의 제2 섹션 및 합금의 제3 섹션을 용접 중첩하는 단계를 포함한다.

Description

하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프 방법 및 장치

본 명세서의 양태들은 릴-부설 작업에 사용되는 라이닝된 파이프와 같은 하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프를 설계하고 제조하는 방법 및 및 그 장치에 관한 것이다.

파이프라인을 만드는 데 사용되는 라이닝된 파이프의 조인트들은 상이한 속성을 가질 수 있다. 파이프 조인트들의 상이한 속성으로 인해 파이프를 감거나 푸는 동안과 같이 파이프가 구부러질 때 파이프라인에서 라이너의 주름이 야기될 수 있다. 주름은 예를 들어 압력 강하를 유발하고, 파이프라인 피깅(pigging)을 방해하고 그리고/또는 라이너의 파손을 야기함으로써 작동 문제를 일으킬 수 있다.

따라서, 라이너 주름을 감소 또는 제거하는 것을 용이하게 하는 라이닝된 파이프를 제조하는 간단하고 비용-효과적인 방법이 필요하다.

본 명세서의 양태들은 릴-부설 작업에 사용되는 라이닝된 파이프와 같은 하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프를 설계하고 제조하는 방법 및 및 그 장치에 관한 것이다.

일 구현례에서, 릴-부설 작업을 위한 라이닝된 파이프를 제조하는 방법은 제1 파이프 조인트에 대한 최소 용접 중첩 길이를 결정하는 단계 및 라이너 작업을 위해 제1 파이프 조인트를 위치설정하는 단계를 포함한다. 제1 파이프 조인트는 제2 단부의 반대편에 있는 제1 단부, 중앙 개구 및 내부 표면을 포함한다. 또한, 본 방법은 제1 파이프 조인트의 중앙 개구에 합금의 제1 섹션을 배치하는 단계 및 합금의 제1 섹션으로 제1 파이프 조인트의 내부 표면을 기계적으로 라이닝하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 중앙 개구에서 그리고 합금의 제1 섹션의 제1 측면 상에 합금의 제2 섹션을 용접 중첩하는 단계를 포함한다. 용접 중첩하는 단계는 최소 용접 중첩 길이보다 크거나 같은 제1 길이를 따라 제1 파이프 조인트의 내부 표면에 합금의 제2 섹션을 용접하는 단계를 포함한다.

일 구현례에서, 하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프는 스풀 및 스풀에 감긴 파이프라인을 포함한다. 파이프라인은 하나 이상의 파이프 조인트를 포함한다. 하나 이상의 파이프 조인트의 각각의 파이프 조인트는 제1 길이를 따라 각각의 파이프 조인트에 용접된 제1 용접 중첩 합금, 제2 길이를 따라 각각의 파이프 조인트에 용접된 제2 용접 중첩 합금 및 각각의 파이프 조인트에 기계적으로 라이닝된 라이너를 포함한다. 라이너는 제1 용접 중첩 합금과 제2 용접 중첩 합금 사이에 배치된다. 제1 길이 및 제2 길이 각각은 라이너의 주름을 줄이거나 방지하기 위해 최소 용접 중첩 길이 이상이다.

일 구현례에서, 파이프는 파이프 조인트, 파이프 조인트에 기계적으로 라이닝된 라이너 및 파이프 조인트 내에 용접된 용접 중첩부를 포함한다. 용접 중첩부는 라이너의 주름을 방지하기 위해 미리 결정된 길이 이상인 용접 중첩 길이를 갖는다.

본 명세서의 상기 설명된 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간략하게 요약된 본 명세서의 보다 구체적인 설명은 구현례들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 그 중 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 명세서의 일반적인 구현례들만을 예시하고, 따라서 본 명세서가 다른 동등하게 효과적인 구현례들을 인정할 수 있기 때문에 그 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
도 1a는 일 구현례에 따른 스풀에 감기고 있는 제1 파이프 조인트 및 제2 파이프 조인트의 부분 개략도이다. 이러한 부분 개략도는 대라고 하는 조인트들의 훨씬 더 긴 어셈블리의 일부인 2개의 연속 조인트만을 도시하고 있다. 여러 대가 함께 결합되어 스풀에 감길 수 있다.
도 1b는 일 구현례에 따른 제2 파이프 조인트에 용접되고 스풀에 감기기 전의 도 1a에 예시된 제1 파이프 조인트의 부분 개략도이다.
도 2a는 일 구현례에 따른 릴링 시스템의 부분 개략도이다.
도 2b는 일 구현례에 따른 해양 파이프-부설 작업 동안 도 2a에 도시된 해양 선박 및 그 위에 배치된 스풀의 부분 개략도이다.
이해를 돕기 위해, 가능한 한 동일한 도면부호를 사용하여 도면들에 공통적인 동일한 요소를 지정했다. 일 구현례에 개시된 요소는 특정 언급 없이도 다른 구현례에 유리하게 활용될 수 있음이 고려된다.

본 명세서의 양태들은 릴-부설 적용(reel-lay application)에 사용되는 라이닝된 파이프(lined pipe)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 여기에 개시된 양태들은 파이프의 감기 또는 풀림(unreeling)과 같은 릴링 작업과 관련된 임의의 구부림 사이클 동안 파이프 내부의 라이너(liner)의 라이너 주름(liner wrinkling)을 감소 또는 제거하는 것을 용이하게 한다.

도 1a는 일 구현례에 따른 스풀(spool)(105)에 감기고 있는 제1 파이프 조인트(103) 및 제2 파이프 조인트(101)의 부분 개략도이다. 스풀(105)은 릴로 지칭될 수 있다. 제1 파이프 조인트(103), 제2 파이프 조인트(101) 및 하나 이상의 추가 파이프 조인트는 릴-부설 작업을 수행하기 위해 선박에 배치된 스풀(105)에 감길 수 있다. 파이프 조인트(101, 103)는 릴링된 하이브리드의 기계적으로 라이닝된 파이프를 형성하기 위해 스풀(105) 상으로 권취될 수 있다. 릴은 제거가능하거나 설치 선박의 장비의 영구적인 일부일 수 있다. 제1 파이프 조인트(103) 및 제2 파이프 조인트(101)는 더 긴 파이프라인의 일부일 수 있다. 제1 파이프 조인트(103) 및 제2 파이프 조인트(101)와 같은 파이프 조인트들은 스풀(105)에 감겨서 릴링된 파이프라인 장치를 형성한다. 릴-부설 작업들은 선박을 사용하여 앞바다에서 수행될 수 있으며 스풀(105)에 감긴 파이프 조인트(101, 103)가 플로우라인(flowline) 또는 라이저(riser)와 같은 오일 및 가스 장비의 일부로 사용되도록 스풀(105)로부터 풀리고 바다 안으로, 선박으로부터, 그리고 해저를 향해 부설되는 파이프-부설 작업들을 포함할 수 있다. 파이프 조인트(101, 103)가 스풀(105)로부터 풀린 후 유체가 파이프 조인트(101, 103)를 통해 흐른다. 일 예에서, 유체는 탄화수소와 같은 생산 유체(production fluid)를 포함한다. 일 예에서, 유체는 주입 유체를 포함한다. 릴링 작업은 다음 작업들: 파이프를 스풀로 감는 것, 스풀로부터 파이프를 푸는 것, 정렬기(aligner) 위에서 파이프를 구부리는 것, 교정기(straightener)를 통해 파이프를 구부리는 것, 및/또는 이전 작업들 중 하나 이상을 반대로 그리고/또는 반복해서 하는 것 중 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.

제1 파이프 조인트(103)는 제1 단부에서 제1 조인트 섹션(113)을 그리고 제2 단부에서 제2 조인트 섹션(111)를 포함한다. 제2 파이프 조인트(101)는 제1 단부에서 제1 조인트 섹션(109)을 그리고 제2 단부에서 제2 조인트 섹션(107)을 포함한다. 제1 파이프 조인트(103)의 제2 조인트 섹션(111)은 제2 파이프 조인트(101)의 제1 조인트 섹션(109)에 용접된다. 제2 조인트 섹션(111)은 제2 조인트 섹션(111) 및 제1 조인트 섹션(109)에서 구부림을 개시하기 전에 제1 조인트 섹션(109)에 용접된다. 제1 조인트 섹션(113)은 파이프 조인트들의 릴링을 개시하기 위해 스풀(105)에 커플링된다. 하나 이상의 추가 파이프 조인트(예를 들어, 파이프의 대(stalk))가 스풀(105)에 감길 수 있다. 일 예에서, 복수의 파이프 조인트가 함께 용접되어 수 킬로미터 길이의 파이프라인을 형성하고 파이프라인은 스풀(105)에 감겨진다.

도 1a에 예시된 바와 같이, 제1 조인트 섹션(109) 및 제2 조인트 섹션(111)은 스풀(105)에 감겨지고 있는 동안 구부림을 당하고 있다. 제1 조인트 섹션(109) 및 제2 조인트 섹션(111)은 제1 파이프 조인트(103)와 제2 파이프 조인트(101) 사이의 상이한 특성에 대한 가능성으로 인해 상이한 강성(stiffness)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 조인트 섹션(109) 및 제2 조인트 섹션(111)은 상이한 제작 공차, 상이한 파이프 두께, 상이한 직경, 상이한 기계적 특성(예를 들어, 항복 강도 및/또는 극한 인장 강도)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.

제1 조인트 섹션(109)과 제2 조인트 섹션(111) 사이의 상이한 특성으로 인해, 제1 파이프 조인트(103) 및/또는 제2 파이프 조인트(101)의 내부에 배치된 기계적으로 라이닝된 합금이 주름지고(wrinkle) 103 또는 101의 모 파이프(parent pipe)로부터 적어도 부분적으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 상이한 굽힘 강성으로 인해 제2 파이프 조인트(101)의 제1 조인트 섹션(109)이 제1 파이프 조인트(103)의 제2 조인트 섹션(111)보다 약해질 수 있다. 더 약한 파이프 조인트 섹션(109)이 이웃하고 더 강한 파이프 섹션(111)보다 더 많이 구부러질 것이다. 결과적으로, 더 약한 파이프 섹션은 증가된 굽힘 변형률(bending strain)을 보일 수 있다. 상대적으로 증가된 굽힘 변형률은 라이너 주름의 위험을 증가시킨다. 파이프가 구부러짐을 당하는 횟수가 많고 구부러지는 크기가 클수록 라이너 주름의 위험이 증가할 수 있다.

본 명세서의 양태들에 따르면, 최소 용접 중첩 길이(minimum weld overlay length)(115)(도 1b에 도시됨)는 제2 및 제3 내부 라이너 섹션(125 및 127)이 상이한 파이프 속성으로 인해 증가된 변형에 노출된 파이프 섹션들을 포함하도록 제2 및 제3 내부 라이너 섹션(125 및 127)에 대해 결정된다. 제2 및 제3 내부 라이너 섹션(125 및 127)의 길이는 증가된 변형에 잠재적으로 노출된 최소 용접 중첩 길이(115)에 더하여 절단 및 재용접과 같은 용접 공정 여유(welding process allowance)를 고려하는 선택적인 추가 길이에 의해 정의된다. 따라서, 제2 및 제3 내부 라이너 섹션(125 및 127)의 길이는 최소 용접 중첩 길이(115)보다 길 수 있다.

최소 용접 중첩 길이(115)는 모든 파이프 특성 변화 및 릴링 공정 매개변수를 고려하는 엔지니어링 분석을 사용하여 결정된다. 이 분석은 결합된 2개의 파이프들 사이의 특성 불일치로 인해 적용에 허용할 수 없는 주름 형성의 위험이 있는 파이프의 길이를 정의한다. 일 예에서, 엔지니어링 분석은 유한 요소 해석(finite element analysis, FEA)과 같은 컴퓨터 모델링 소프트웨어를 사용한다.

다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 최소 용접 중첩 길이(115)는 70mm보다 크다. 일 예에서, 최소 용접 중첩 길이(115)는 300mm보다 크다.

다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 최소 용접 중첩 길이(115)를 결정하는 데 사용되는 결과적인(resultant) 변형은 테스트 벤치(test bench)에서 릴링 작업을 시뮬레이션함으로써 설치를 위해 파이프를 릴링하기 전에 결정된다. 시뮬레이션 동안, 스풀(105)로의 제1 파이프 조인트(103) 및 제2 파이프 조인트(101)의 릴링이 시뮬레이션된다. 일 예에서, 릴링의 시뮬레이션은 유한 요소 해석(FEA) 소프트웨어와 같은 컴퓨터 모델링 소프트웨어를 사용하여 수행된다. 릴링 작업의 시뮬레이션은 제1 파이프 조인트(103), 제2 파이프 조인트(101), 스풀(105) 및 정렬기(도 2a 및 2b에서 타워(216) 상에 도시됨)와 부설 선박(lay vessel)의 교정기와 같은 기타 장비의 매개변수를 사용한다. 일 예에서, 시뮬레이션은 릴링 작업 및/또는 풀기 작업 동안 제1 파이프 조인트(103) 및 제2 파이프 조인트(101)의 굽힘을 시뮬레이션한다. 매개변수에는 스풀 직경, 파이프 내경, 파이프 외경, 파이프 길이, 파이프 및 라이너 재료 특성(예를 들어, 항복 강도 및/또는 극한 인장 강도), 교정기 설정, 릴링 장력, 릴 역장력(reel back tension), 기계적 라이너 두께, 기계적 라이너 길이, 용접 중첩 두께 및/또는 용접 중첩 길이가 포함되지만 이에 제한되지는 않는다.

다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 시뮬레이션은 시뮬레이션된 릴링 동안 제1 파이프 조인트(103) 및/또는 제2 파이프 조인트(101)의 결과적인 변형(예를 들어, 결과적인 변형률)을 시뮬레이션하는 것을 포함한다. 임계 변형(예를 들어, 임계 변형률)을 사용하여, 결과적인 변형이 최소 용접 중첩 길이(115)를 결정하는 데에 사용된다. 결과적인 변형은 최소 용접 중첩 길이(115)를 결정하기 위해 임계 변형과 비교된다. 다른 예들과 조합될 수 있는 일 예에서, 결정되는 최소 용접 중첩 길이(115)는 결과적인 변형이 임계 변형 이하인 용접 중첩 길이이다. 일 예에서, 조인트 섹션(107, 109, 111 및 113) 각각에 대해 사용될 최소 용접 중첩 길이(115)를 결정하기 위해 릴링을 시뮬레이션함으로써 조인트 섹션(107, 109, 111 및 113) 각각에 대해 결과적인 변형이 결정된다.

도 1b는 일 구현례에 따른 제2 파이프 조인트(101)에 용접되고 스풀(105)에 감기기 전의 도 1a에 예시된 제1 파이프 조인트(103)의 부분 개략도이다. 제1 파이프 조인트(103)는 탄소강을 포함한다. 제1 파이프 조인트(103)는 모 파이프(130), 중앙 개구(117) 및 내부 표면(119)을 포함한다. 제1 파이프 조인트(103)는 제1 파이프 조인트(103)의 중심을 통해 연장되는 길이방향 축(121)을 포함한다. 제1 파이프 조인트(103)는 중앙 개구(117)에 배치되고 길이방향 축(121)과 축방향으로 정렬된 제1 내부 라이너 섹션(123)을 포함한다. 제1 내부 라이너 섹션(123)은 내부식성 합금(corrosion resistant alloy)을 포함하는 중앙 개구(117)에 배치된 튜브를 포함하는 합금의 제1 섹션이다. 제1 내부 라이너 섹션(123)은 모 파이프(130)의 내부 표면(119) 상에 기계적으로 라이닝된 라이너이다. 제1 내부 라이너 섹션(123)은 제1 내부 라이너 섹션(123)을 내부 표면(129)에 기계적으로 접착하기(bond) 위해 가압 유체(pressurized fluid)로 중앙 개구(117)를 가압함으로써 내부 표면(129)에 기계적으로 라이닝된다. 제1 내부 라이너 섹션(123)은 내부 표면(129)에 제1 내부 라이너 섹션(123)을 접착하도록 변형된다. 제1 내부 라이너 섹션(123)이 내부 표면(119)에 기계적으로 접착된 후, 제2 내부 라이너 섹션(125)이 제1 내부 라이너 섹션(123)의 제1 측면 상에서 중앙 개구(117)에 용접 중첩되고, 제3 내부 라이너 섹션(127)이 제1 내부 라이너 섹션(123)의 제2 측면 상에서 중앙 개구(117)에 용접 중첩된다. 제2 내부 라이너 섹션(125)은 합금의 제2 섹션이고 제3 내부 라이너 섹션(127)은 합금의 제3 섹션이다. 제2 내부 라이너 섹션(125) 및 제3 내부 라이너 섹션(127) 각각은 내부 라이너 섹션(123)의 대향 단부들에서 제1 내부 라이너 섹션(123)과 접한다. 제2 내부 라이너 섹션(125) 및 제3 내부 라이너 섹션(127) 각각은 내식성 합금을 포함한다. 제2 내부 라이너 섹션(125)은 제1 조인트 섹션(109)에 대응하고(도 1a에 예시됨) 제3 내부 라이너 섹션(127)은 제2 조인트 섹션(107)에 대응한다(도 1a에 예시됨).

도 1b에 도시된 구현례에서, 단일의 파이프 조인트(103)는 내부 라이너 섹션(123, 125 및 127)에 의해 라이닝된 모 파이프(130)를 포함한다. 제1 내부 라이너 섹션(123)은 기계적으로 라이닝되고 제2 및 제3 내부 라이너 섹션(125 및 127)은 용접 중첩된다.

제2 내부 라이너 섹션(125) 및 제3 내부 라이너 섹션(127) 각각은 용접 중첩 합금이다. 제1 내부 라이너 섹션(123)이 내부 표면(119)에 기계적으로 접착된 후 그리고 제1 파이프 조인트(103)를 감아 구부림을 시작하기 전에, 합금의 제2 및 제3 섹션(125, 127)은 내부 표면에 용접되어 합금의 섹션(125, 127)들과 내부 표면(119) 사이에 야금학적 접착(metallurgical bond)을 생성한다. 제2 내부 라이너 섹션(125)은 제1 길이(L1)를 따라 내부 표면(119)에 용접된다. 제3 내부 라이너 섹션(127)은 제2 길이(L2)를 따라 내부 표면(119)에 용접된다. 제1 길이(L1) 및 제2 길이 각각은 위에서 논의된 바와 같이 결정되는 최소 용접 중첩 길이(115)와 같거나 더 크다. 최소 용접 중첩 길이(115)는 제1 파이프 조인트(103)가 릴링으로부터 아직 굽힘을 당하고 있지 않기 때문에 도 1b에서 선형으로 그리고 길이방향으로 예시되어 있다. 제1 내부 라이너 섹션(123)은 제3 길이(L3)를 따라 내부 표면(119)에 기계적으로 접착된다. 제1 길이(L1), 제2 길이(L2) 및 제3 길이(L3)는 각각 선형이고 길이방향이다. 제1 길이(L1), 제2 길이(L2) 및 제3 길이(L3)는 각각 길이방향 축(121) 및 도 1b에서 선형으로 그리고 길이방향으로 예시된 최소 용접 중첩 길이(115)에 평행하다.

본 명세서는 제2 내부 라이너 섹션(125) 및 제3 내부 라이너 섹션(127)이 동시에 용접 중첩될 수 있음을 고려한다. 본 명세서는 제2 내부 라이너 섹션(125) 또는 제3 내부 라이너 섹션(127) 중 하나가 제2 내부 라이너 섹션(125) 또는 제3 내부 라이너 섹션(127) 중 다른 하나의 용접 중첩 이전에 용접 중첩될 수 있음을 고려한다.

다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제1 내부 라이너 섹션(123), 합금의 제2 섹션(125) 및/또는 제3 내부 라이너 섹션(127)의 내부식성 합금은 다음 재료: 니켈 , 크롬, 코발트, 티타늄, 철, 몰리브덴, 구리, 니오븀, 탄탈륨, 탄소, 망간, 규소, 인, 황 및/또는 알루미늄 중 하나 이상을 포함한다. 내부식성 합금은 유체(예를 들어, 생산 유체 또는 주입 유체)가 제1 파이프 조인트(103)를 통해 흐르는 동안 제1 파이프 조인트(103)의 부식 감소 또는 제거를 용이하게 한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제1 내부 라이너 섹션(123), 합금의 제2 섹션(125) 및/또는 제3 내부 라이너 섹션(127)의 내부식성 합금은 스테인리스 강을 포함한다.

최소 용접 중첩 길이(115)보다 각각 더 큰 제1 길이(L1)와 제2 길이(L2)를 용접 중첩하는 것은 제1 내부 라이너 섹션(123)의 내부 표면으로의 야금학적 접착을 요구하지 않고 제1 내부 라이너 섹션(123)(기계적으로 라이닝됨)의 주름을 줄이거나 방지하는 것을 용이하게 한다. 릴링 동안 제3 길이(L3)에 대응하는 제1 파이프 조인트(103)의 결과적인 변형이 제1 파이프 조인트(103)와 인접 조인트 사이의 특성 불일치로 인한 증가된 변형에 노출되지 않기 때문에 제1 내부 라이너 섹션(123)의 주름 위험은 구부림 동안 감소되거나 제거된다. 최소 용접 중첩 길이(115)를 사용하면 라이너 주름을 방지하고 더 두꺼운 파이프, 더 두꺼운 라이너, 릴링 중 내부 파이프 압력, 더 엄격한 파이프 허용오차 및 재-릴링이 금지되는 작업의 사용을 회피하거나 줄이는 것도 용이하다. 따라서, 최소 용접 중첩 길이(115)를 사용하면 라이너 주름을 줄이거나 방지하는 것을 용이하게 하는 한편 비용 절감, 작업 시간 감소, 작업 어려움 감소, 선박 탑재하중(payload) 감소 및 향상된 흐름 성능의 이점들을 용이하게 한다.

도 2a는 일 구현례에 따른 릴링 시스템(reeling system)(200)의 부분 개략도이다. 릴링 시스템(200)은 릴-부설 및 스풀베이스 시스템(reel-lay and spoolbase system)이다. 릴링 시스템(200)은 적어도 2개의 구역, 즉 제1 육상(on-shore) 구역(200A) 및 인접한 제2 선상(on-board) 구역(200B)을 포함한다. 선상 구역(200B)은 해양 선박(290)의 선상에 장착되어 있다. 해양 선박(290)은 설치 선박(예를 들어, 파이프부설(pipelay) 선박)이다. 제1 육상 구역(200A)은 조인트 코팅 스테이션(210)에 인접할 수 있는 육상 텐셔너(tensioner)(206)에 인접하는 타이-인 모듈(tie-in module)(202)을 포함한다. 텐셔너(206)는 또한 해양 선박(290)에 설치될 수 있다. 용접 작업은 타이-인 모듈(202)에서 발생한다. 일 예에서, 파이프 조인트들을 함께 용접하는 것은 타이-인 모듈(202)에서 발생한다. 하나 이상의 육상(또는 필요에 따라 해양 선박(290)의 선상) 롤러(212)(2개가 도시됨)는 타이-인 모듈(202), 육상 텐셔너(206) 및 조인트 코팅 스테이션(210)으로부터 그리고 선상 구역(200B)의 일부인 하나 이상의 선상 롤러(214)를 향해 파이프 조인트들을 전진시키기는 데에 이용될 수 있다

도 2b는 일 구현례에 따른 해양 파이프-부설 작업 동안 도 2a에 예시된 해양 선박(290) 및 그 위에 배치된 스풀(105)의 부분 개략도이다. 파이프라인(295)은 해저(296) 상의 오일 및 가스 작업 위치와 같은 오일 및 가스 작업 위치를 향해 파이프라인(295)을 풀어 주기 위해 스풀(105)로부터 풀어진다. 파이프라인(295)은 해양 선박(290)에 배치된 스풀(105)로부터 파이프라인(295)을 언로딩(또는 풀림)함으로써 풀어진다. 파이프라인(295)은 미리 함께 용접되고 스풀(105)에 감긴 파이프 조인트를 포함한다. 파이프라인(295)은 스풀(105)로부터 언로딩되고 정렬기 위로 그리고 교정기 및 하나 이상의 텐셔너를 포함할 수 있는 타워(216)를 통해 공급된다.

도 3은 일 구현례에 따른 릴-부설 작업을 위한 라이닝된 파이프를 제조하는 방법(300)의 개략도이다. 본 방법(300)의 작업(301)은 제1 파이프 조인트에 대한 최소 용접 중첩 길이를 결정하는 것을 포함하고, 작업(303)은 라이너 작업을 위해 제1 파이프 조인트를 위치설정하는 것을 포함한다. 제1 파이프 조인트는 제2 단부의 반대편에 있는 제1 단부, 중앙 개구 및 내부 표면을 포함한다. 작업(305)은 제1 파이프 조인트의 중앙 개구에 합금의 제1 섹션을 배치하는 것을 포함한다. 작업(307)은 합금의 제1 섹션으로 제1 파이프 조인트의 내부 표면을 기계적으로 라이닝하는 것을 포함한다. 작업(309)은 제1 파이프 조인트의 중앙 개구에서 그리고 합금의 제1 섹션의 제1 측면 상에 합금의 제2 섹션을 용접 중첩하는 것을 포함한다. 용접 중첩하는 것은 최소 용접 중첩 길이보다 크거나 이와 같은 제1 길이를 따라 제1 파이프 조인트의 내부 표면에 합금의 제2 섹션을 용접하는 것을 포함한다.

본 명세서의 이점은 적어도: 재-릴링을 사용하는 능력, 감소된 선박 탑재하중, 비용 절감, 시간 절약, 개선된 흐름 성능, 조작 용이성 및 제조 허용오차를 벗어나는 제조된 파이프의 폐기(rejection) 감소를 포함한다.

본 명세서의 양태들은 적어도: 최소 용접 길이 이상인 용접 중첩 길이; 최소 용접 길이를 결정하는 것; 결과적인 변형(예를 들어, 결과적인 변형률)을 시뮬레이션하는 것; 및 최소 용접 중첩 길이를 결정하기 위해 임계 변형(예를 들어, 임계 변형률)을 결정하고 사용하는 것을 포함한다. 본 명세서에 개시된 양태들 중 하나 이상이 조합될 수 있다는 것이 고려된다. 더욱이, 이러한 양태들 중 하나 이상이 전술한 이점의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다는 것이 고려된다.

본 명세서는 제1 파이프 조인트(103)에 대해 여기에 설명된 양태들이 제2 파이프 조인트(101) 및/또는 하나 이상의 추가 파이프 조인트에 대해 구현될 수 있음을 고려한다.

앞선 실시예들은 예시적이며 제한적이지 않다는 것이 통상의 기술자에 의해 인식될 것이다. 전술한 내용은 본 발명의 실시예에 관한 것이지만, 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 다른 실시예 및 추가 실시예가 고안될 수 있다. 본 명세서를 읽고 도면을 연구할 때 통상의 기술자에게 자명한 모든 수정(modification), 치환(permutation), 향상(enhancement), 등가물(equivalent) 및 개선(improvement)이 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 따라서, 다음의 첨부된 특허청구범위는 이러한 모든 수정, 치환, 향상, 등가물 및 개선을 포함할 수 있는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명은 본 명세서에 기재된 실시예들의 하나 이상의 양태가 기재된 다른 양태들 중 하나 이상에 대해 대체될 수 있음을 고려한다.

101, 103 ... 파이프 조인트 105 ... 스풀
107, 109, 111, 113 ... 조인트 섹션 115 ... 최소 용접 중첩 길이
117 ... 중앙 개구 119, 129 ... 내부 표면
121 ... 길이방향 축
123, 125, 127 ... 내부 라이너 섹션 200 ... 릴링 시스템
200A ... 육상 구역 200B ... 선상 구역
202 ... 타이-인 모듈 206 ... 텐셔너
290 ... 해양 선박 295 ... 파이프라인

Claims (19)

1. 릴-부설 작업을 위한 라이닝된 파이프를 제조하는 방법으로서,
   제1 파이프 조인트에 대한 최소 용접 중첩 길이를 결정하는 단계;
   상기 제1 파이프 조인트를 라이너 작업을 위해 위치시키는 단계로서, 상기 제1 파이프 조인트는 제2 단부의 반대편에 있는 제1 단부, 중앙 개구 및 내부 표면을 포함하는, 단계;
   상기 제1 파이프 조인트의 중앙 개구에 합금의 제1 섹션을 배치하는 단계;
   합금의 상기 제1 섹션으로 상기 제1 파이프 조인트의 내부 표면을 기계적으로 라이닝하는 단계; 및
   상기 중앙 개구에서 그리고 합금의 상기 제1 섹션의 제1 측면 상에 합금의 제2 섹션을 용접 중첩하는 단계로서, 상기 용접 중첩하는 단계는 상기 최소 용접 중첩 길이보다 크거나 같은 제1 길이를 따라 합금의 상기 제2 섹션을 상기 제1 파이프 조인트의 내부 표면에 용접하는 단계를 포함하는, 단계를 포함하는, 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 파이프 조인트를 제2 파이프 조인트에 용접하는 단계를 더 포함하는, 방법.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 파이프 조인트 및 상기 제2 파이프 조인트를 스풀에 감는 단계를 더 포함하는, 방법.
   
4. 제1항에 있어서, 합금의 상기 제1 섹션 및 합금의 상기 제2 섹션은 각각 내부식성 합금을 포함하는, 방법.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 내부식성 합금은 스테인리스 강, 니켈, 크롬, 코발트, 티타늄, 철, 몰리브덴, 구리, 니오븀, 탄탈륨, 탄소, 망간, 규소, 인, 황 또는 알루미늄 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 최소 용접 중첩 길이를 결정하는 단계는 상기 제1 파이프 조인트의 구부림을 시뮬레이션하는 단계를 포함하는, 방법.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 파이프 조인트의 구부림을 시뮬레이션하는 단계는 유한 요소 해석(FEA) 소프트웨어를 사용하는, 방법.
   
8. 제6항에 있어서, 상기 제1 파이프 조인트의 구부림을 시뮬레이션하는 단계는 하나 이상의 매개변수를 기초로 하며, 상기 하나 이상의 매개변수는 스풀 직경, 파이프 내경, 파이프 외경, 파이프 길이, 파이프 재료 속성, 라이너 재료 속성, 교정기 설정, 릴링 장력, 릴 역장력, 기계적 라이너 두께, 기계적 라이너 길이, 또는 용접 중첩 두께, 또는 용접 중첩 길이 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
   
9. 제6항에 있어서, 상기 제1 파이프 조인트의 구부림을 시뮬레이션하는 단계는 상기 제1 파이프 조인트의 결과적인 변형을 시뮬레이션하는 단계를 포함하고, 상기 최소 용접 중첩 길이를 결정하는 단계는 상기 결과적인 변형을 임계 변형과 비교하는 단계를 더 포함하는, 방법.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 최소 용접 중첩 길이는 상기 결과적인 변형이 상기 임계 변형 이하인 용접 중첩 길이인, 방법.
    
11. 하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프 장치로서,
    스풀; 및
    상기 스풀에 감긴 파이프라인으로서, 상기 파이프라인은 하나 이상의 파이프 조인트를 포함하는, 파이프라인을 포함하고,
    상기 하나 이상의 파이프 조인트의 각각의 파이프 조인트는,
    제1 길이를 따라 각각의 파이프 조인트에 용접된 제1 용접 중첩 합금,
    제2 길이를 따라 각각의 파이프 조인트에 용접된 제2 용접 중첩 합금, 및
    각각의 파이프 조인트에 기계적으로 라이닝된 라이너로서, 상기 라이너는 상기 제1 용접 중첩 합금과 상기 제2 용접 중첩 합금 사이에 배치되고, 상기 제1 길이 및 상기 제2 길이 각각은 상기 라이너의 주름을 줄이거나 방지하기 위해 최소 용접 중첩 길이 이상인, 라이너를 포함하는, 하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프 장치.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 제1 용접 중첩 합금, 상기 제2 용접 중첩 합금 및 상기 라이너 각각은 내부식성 합금을 포함하는, 하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프 장치.
    
13. 제12항에 있어서, 상기 내부식성 합금은 니켈, 크롬, 코발트, 티타늄, 철, 몰리브덴, 구리, 니오븀, 탄탈륨, 탄소, 망간, 규소, 인, 황 또는 알루미늄 중 하나 이상을 포함하는, 하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프 장치.
    
14. 제11항에 있어서, 상기 최소 용접 중첩 길이는 300mm보다 큰, 하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프 장치.
    
15. 제11항에 있어서, 상기 스풀 및 상기 스풀에 감긴 파이프라인은 파이프부설 선박에 배치되는, 하이브리드 기계적으로 라이닝된 파이프 장치.
    
16. 파이프로서,
    파이프 조인트;
    상기 파이프 조인트에 기계적으로 라이닝된 라이너; 및
    상기 파이프 조인트의 내부에 용접된 용접 중첩부로서, 상기 용접 중첩부는 상기 라이너의 주름을 방지하기 위해 미리 결정된 길이 이상인 용접 중첩 길이를 갖는, 용접 중첩부를 포함하는, 파이프.
    
17. 제16항에 있어서, 상기 라이너 및 상기 용접 중첩부 각각은 내부식성 합금을 포함하는, 파이프.
    
18. 제17항에 있어서, 상기 내부식성 합금은 니켈, 크롬, 코발트, 티타늄, 철, 몰리브덴, 구리, 니오븀, 탄탈륨, 탄소, 망간, 규소, 인, 황 또는 알루미늄 중 하나 이상을 포함하는, 파이프.
    
19. 제16항에 있어서, 상기 미리 결정된 길이는 300mm보다 큰, 파이프.
    

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