WO2017208279A1

WO2017208279A1 - パイプ被覆部材、パイプ被覆方法及びパイプ被覆設備

Info

Publication number: WO2017208279A1
Application number: PCT/JP2016/002624
Authority: WO
Inventors: 寿夫和田; 遼太武内; 敬次下山
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-12-07

Abstract

パイプラインの一部分の外周面を被覆ターゲットとし、当該被覆ターゲットを被覆するパイプ被覆部材は、被覆ターゲットを取り囲む形状を円周方向に所定の分割数に分割した形状を呈し、少なくとも被覆ターゲットとの接触面の表層部に熱可塑性樹脂層を有する。パイプ被覆方法は、被覆ターゲットを取り囲む形状となるパイプ被覆部材の組合せを作製するステップと、被覆ターゲットを熱可塑性樹脂層の溶融する温度以上となるまで加熱するステップと、被覆ターゲットにパイプ被覆部材を被せるステップと、被覆ターゲットとパイプ被覆部材が圧接されるようにパイプ被覆部材を加圧するステップと、パイプ被覆部材を熱可塑性樹脂層の耐熱温度以下となるまで冷却するステップとを、含む。

Description

パイプ被覆部材、パイプ被覆方法及びパイプ被覆設備

　本発明は、海底にパイプラインを敷設する技術に関し、特に、パイプラインを被覆するためのパイプ被覆部材、このパイプ被覆部材を用いたパイプ被覆方法及びパイプ被覆設備に関する。

　従来、海底パイプラインの敷設工法として、例えば、特許文献１に開示された敷設船工法が知られている。この敷設船工法では、敷設船の甲板上でパイプラインの端部に短パイプの長手方向端部を溶接することを繰り返してパイプラインを延伸しつつ、パイプラインをスティンガーで支持・案内させ且つテンショナーで張力を調節しながら敷設船から海中へ進水させ、パイプラインを海底に着底させていく。なお、短パイプの端部同士を溶接すること繰り返して複数の短パイプの連接体を形成し、この短パイプの連接体の端部をパイプラインの端部と接合することもある。

　敷設船の甲板には、パイプの長手方向端部を突き合わせて接合し、その接合部を検査し、場合によっては接合部に防蝕塗装し、その接合部を防蝕材で被覆するために、複数の作業ステージが設けられている。例えば、特許文献１に示された敷設船では、複数の溶接ステージ、溶接部の検査ステージ、溶接直しステージ、防蝕塗装ステージ、断熱被覆ステージの各作業ステージが直列的に配置され、パイプの接合部が各作業ステージをこの順に通過する。

　パイプは、重量調整及び／又は断熱のために、コンクリートなどの被覆材で被覆されている。但し、パイプの両端部は、溶接のために被覆材で覆われていない未被覆部分であって、鋼管がむき出しの状態となっている。よって、パイプ同士が接合されたあとに、パイプ同士の接合部及びその近傍に未被覆部分が存在している。そこで、上記の防蝕塗装ステージ及びコンクリート被覆ステージでは、パイプ同士の接合部及びその近傍の未被覆部分を、防蝕処理したうえで、被覆材で被覆する作業が行われる。なお、特許文献１では断熱被覆材としてコンクリートが採用されているため、断熱被覆の前にパイプ表面に防蝕処理が行われるが、防蝕性のある樹脂が被覆材として用いられる場合にはパイプ表面に防蝕処理は省略され、検査ステージの次に防蝕被覆ステージが設けられる。

　特許文献２では、パイプの接合部の断熱被覆方法の一例が示されている。特許文献２では、パイプ表面の被覆材同士の間隙（即ち、パイプ同士の接合部及びその近傍の被覆材で覆われていない部分）の周りを囲むように型を取り付け、型内に固体要素を導入し、断熱被覆材となる熱可塑性樹脂を型に注入し、型内に充填された樹脂を冷却・固化させ、型を取り外し、樹脂のバリを削って外形を整えることにより、間隙を断熱性被覆材で被覆する方法が記載されている。

特開昭５５－２０９２１号公報国際公開ＷＯ２０１３／０７００７４号公報

　前述の敷設船工法では、パイプラインの敷設速度（即ち、単位時間当たりのパイプラインの延長長さ）は、複数の作業ステージの下流部分に位置する防蝕被覆ステージの作業時間に律速される。防蝕被覆ステージで行われる作業は、型の組み立て／取り外しや熱可塑性樹脂の固化のために、他の作業ステージで行われる作業と比較して時間がかかる。

　特許文献２に記載の技術では、型内に固体要素を導入することによって固化させる熱可塑性樹脂の量を減らすことにより、作業時間の短縮が図られている。しかし、防蝕被覆に係る作業時間を更に短縮する目的で改良の余地が残されている。

　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、パイプラインの未被覆部分を被覆するために要する作業時間の短縮を実現し得るパイプ被覆方法、及びその方法に用いられるパイプ被覆部材並びにパイプ被覆設備を提供することにある。

　本発明の一態様に係るパイプ被覆部材は、パイプラインの一部分の外周面を被覆ターゲットとし、当該被覆ターゲットを被覆するパイプ被覆部材であって、
前記被覆ターゲットを取り囲む形状を円周方向に所定の分割数に分割した形状を呈し、
少なくとも前記被覆ターゲットとの接触面の表層部に熱可塑性樹脂層を有する、ことを特徴としている。

　また、本発明の一態様に係るパイプ被覆方法は、パイプラインの一部分の外周面を被覆ターゲットとし、当該被覆ターゲットを被覆するパイプ被覆方法であって、
上記のパイプ被覆部材の、前記被覆ターゲットを取り囲む形状となる組合せを作製するステップと、
前記被覆ターゲットを前記熱可塑性樹脂層の溶融する温度以上となるまで加熱するステップと、
前記被覆ターゲットに前記パイプ被覆部材を被せるステップと、
前記被覆ターゲットと前記パイプ被覆部材が圧接されるように前記パイプ被覆部材を加圧するステップと、
前記パイプ被覆部材を前記熱可塑性樹脂層の耐熱温度以下となるまで冷却するステップとを、含むことを特徴としている。

　また、本発明の一態様に係るパイプ被覆設備は、パイプラインの一部分の外周面を被覆ターゲットとし、当該被覆ターゲットを被覆するパイプ被覆設備であって、
前記被覆ターゲットを記熱可塑性樹脂層の溶融する温度以上となるまで加熱する加熱装置と、
上記のパイプ被覆部材を一時的に保管するストレージと、
前記ストレージから取り出されたパイプ被覆部材を保持する複数の加圧型、及び、前記加圧型に保持された前記パイプ被覆部材を前記被覆ターゲットに被せて加圧するように前記加圧型を閉じたり開いたりする駆動機構を有する加圧装置と、を備えることを特徴としている。

　上記パイプ被覆部材、パイプ被覆方法及びパイプ被覆設備では、予め作製されたパイプ被覆部材を用いるため、特許文献２に記載されているような敷設船上での被覆ターゲットへの成形型の取り付けと取り外し、及び、成形型への樹脂の注入の作業がない。よって、パイプ被覆部材によって形成されるパイプラインの被覆層に、成形型内に注入された樹脂の流れ不良による空洞が生じるリスクを軽減することができる。更に、上記パイプ被覆部材、パイプ被覆方法及びパイプ被覆設備では、被覆ターゲットとの接触面においてパイプ被覆部材の熱可塑性樹脂層が溶融するが、この溶融した樹脂が硬化するために要する時間は、成形型に注入された樹脂が硬化するために要する時間と比較して、著しく短い。よって、パイプラインの未被覆部分を被覆するために要する作業時間の短縮を実現することができる。

　本発明によれば、パイプラインの未被覆部分を被覆するために要する作業時間の短縮を実現し得るパイプ被覆方法、及びその方法に用いられるパイプ被覆部材並びにパイプ被覆設備を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る敷設船の概略構成を示す平面図である。パイプの構成を示す図である。パイプ被覆設備の概略構成を示す平面図である。パイプ接合部及びその近傍の被覆ターゲットと当該被覆ターゲットを被覆する被覆部材とを示す斜視図である。被覆部材をパイプの長手方向と平行な方向から見た図である。図５のVI－VI矢視断面図である。加圧装置の斜視図である。パイプ被覆方法の流れ図である。被覆部材が被覆ターゲットを挟み込もうとする様子を示す図である。被覆ターゲットを挟み込んだ被覆部材が加圧されている様子を示す図である。被覆部材から加圧型を離した様子を示す図である。除去装置で加圧型の内面の付着物を除去している様子を示す図である。自動位置決め機能を有する加圧装置の側面図である。加熱機能を有する加圧装置の概略斜視図である。

　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る敷設船２１の概略構成を示す平面図である。

　図１に示すように、本実施形態に係る敷設船２１には、海底にパイプライン２を敷設するための各種設備が搭載されている。この敷設船２１では、敷設船２１を徐々に進行させながら、パイプライン２の端部にパイプ４を溶接することによってパイプライン２を延伸し、海面付近でパイプライン２を支持・案内するスティンガー２５を通してパイプライン２を進水させる。

　敷設船２１の甲板上にはパイプライン２の延伸方向に並ぶ複数のパイプ送出用ローラ２３が設けられており、これらのパイプ送出用ローラ２３によってパイプライン２の移動経路が規定されている。複数のパイプ送出用ローラ２３でパイプライン２の進水方向９９へ送り出されるパイプライン２は、テンショナー２６によって所定の張力で船体に保持されている。パイプライン２を延長するために当該パイプライン２の端部に接続されるパイプ４（短パイプ）は、甲板上のパイプストレージ２８に一次保管されている。パイプ４はパイプストレージ２８から船首側へ移送され、次いでトランスファー２７で芯出機２９へ移送される。芯出機２９では、パイプライン２の端部と、これに接合されるパイプ４の端部とが突き合わされ、これらの芯出しが行われる。

　上記のように形成されたパイプライン２の移動経路に沿って、パイプ４の接合に係る複数の作業ステージが設けられている。複数の作業ステージは、所定間隔（本実施形態では、およそ１本のパイプの長さに相当する間隔）でパイプライン２の延伸方向に並んでいる。本実施形態においては、上記パイプ４の接合に係る複数の作業ステージでは、溶接、検査、必要に応じて溶接直し、及び、防蝕被覆の作業工程が行われ、各作業ステージに作業が割り振られている。各作業ステージでは、並行して作業が行われる。

　複数の作業ステージのうち上流側の作業ステージは、溶接ステージ９（９Ａ～９Ｅ）である。溶接ステージ９Ａでは、芯出機２９によって芯出しされたパイプライン２の端部とパイプ４の端部とを突き合わせて接合するための、第１～２層目の溶接が行われる。これにより、パイプライン２の端部とパイプ４の端部との間にパイプ接合部Ｊが形成される。なお、溶接には、周溶接機などが利用される。

　また、溶接ステージ９Ｂでは、上記のパイプ接合部Ｊの第２～３層目の溶接が行われる。同様に、溶接ステージ９Ｃでは、パイプ接合部Ｊの第３～４層目の溶接が行われる。同様に、溶接ステージ９Ｄでは、パイプ接合部Ｊの第４～５層目の溶接が行われる。同様に、溶接ステージ９Ｅでは、パイプ接合部Ｊの第５～仕上げ層目の溶接が行われる。なお、本実施形態に係る敷設船２１は、５つの溶接ステージ９Ａ～９Ｅを備えているが、溶接ステージ９の数はこれに限定されない。

　溶接ステージ９Ｅの下流側には検査ステージ１０が設けられている。検査ステージ１０では、Ｘ線検査装置などを用いて、パイプ接合部Ｊの接合状態の検査が行われる。検査ステージ１０の下流側には溶接直しステージ１１が設けられている。溶接直しステージ１１では、検査ステージ１０で接合不良が見つかった場合に、それを直す作業が行われる。

　図２及び図４に示すように、パイプライン２を構成する各パイプ４は、例えば、鋼管４１で構成されている。この鋼管４１の延伸方向（長手方向）の両端部４１ｅを除いた部分は、樹脂やコンクリートのコーティング(以下、これを「既成コーティング４２」と称する)でその外面が覆われている。既成コーティング４２は、鋼管４１の防蝕保護、断熱、及びパイプライン２を海底に沈降させるための重量調整を目的としている。鋼管４１の両端部４１ｅは、溶接のために既成コーティング４２は施されていない未被覆部分となっており、パイプ４の両端部４１ｅには鋼管４１が露出した状態となっている。つまり、パイプ接合部Ｊ及びその近傍はパイプ４の既被覆部分同士のギャップにあたる未被覆部分であって、この未被覆部分では鋼管４１の外面が露出した状態となっている。

　そこで、溶接直しステージ１１の下流側に設けられた防蝕被覆ステージ１２では、パイプライン２のパイプ接合部Ｊ及びその近傍の未被覆部分（即ち、既成コーティング４２が施されていない部分）の外周面（以下、「被覆ターゲットＴ」ということがある）に防蝕性を有する被覆層を形成する作業が行われる。防蝕被覆ステージ１２で未被覆部分に被覆層が形成されたパイプライン２は、スティンガー２５を通して海底へ送り出される。

〔パイプ接合部Ｊの被覆方法及びパイプ被覆設備３０〕
　ここで、防蝕被覆ステージ１２で行われる、パイプライン２の未被覆部分の被覆方法、及び、これに用いられるパイプ被覆設備３０について詳細に説明する。

　図３はパイプ被覆設備３０の概略構成を示す平面図である。図３に示すように、防蝕被覆ステージ１２にはパイプ被覆設備３０が備えられている。パイプ被覆設備３０には、加熱装置３１、加圧装置６０、パイプ４の未被覆部分に形成される被覆層４３となる被覆部材５がストックされた被覆部材ストレージ３６などが含まれている。被覆部材５は、予め地上で製造されたものであってよい。

〔被覆部材５〕
　図４は被覆ターゲットＴと当該被覆ターゲットＴを被覆する被覆部材５とを示す斜視図である。図４に示すように、複数の被覆部材５が組み合わさってパイプライン２の被覆ターゲットＴ（ここでは、パイプ接合部Ｊ部及びその近傍の未被覆部分の外周面）を取り囲む形状を呈している。本実施形態に係る被覆部材５は、厚肉円筒形状を円周方向に二分割（半割り）にした形状、換言すれば、断面半円形の樋形状を呈しており、２つの被覆部材５で被覆ターゲットＴの全周を取り囲むことができる。なお、被覆部材５は、被覆ターゲットＴを取り囲む形状を円周方向に３以上に分割した形状であってもよい。

　図５は被覆部材５を延伸方向から見た図であり、図６は図５のVI－VI矢視断面図である。なお、図６では、被覆ターゲットＴの寸法と被覆部材５の寸法との関係を説明するために、パイプ接合部Ｊ及びその近傍を含む被覆ターゲットＴが併せて示されている。ここで、パイプライン２の延伸方向はパイプライン２の延びる方向である。パイプ４の延伸方向はパイプ４の長手方向である。被覆部材５の延伸方向は、後述するように複数の被覆部材５でパイプライン２の被覆ターゲットＴを挟み込んだときに、パイプライン２の延伸方向と平行となる方向である。

　図４～６に示すように、被覆部材５の内面５１は、被覆ターゲットＴと接合される接合面である。また、被覆部材５の円周方向端面５２は、他方の被覆部材５の円周方向端面５２と接合される。被覆部材５の延伸方向端面５３は、既成コーティング４２の延伸方向端面４２ｅと接合される。

　被覆ターゲットＴの断面形状を真円であると仮定し、その外径（半径）をＲｐとする。また、被覆ターゲットＴの延伸方向寸法をＬｐとする。被覆部材５の延伸方向寸法Ｌｃは、被覆ターゲットＴの延伸方向寸法Ｌｐよりも若干小さい（「Ｌｐ＞Ｌｃ」）。ＬｐとＬｃとの差は、Ｌｐの０．４％以下であることが望ましい。例えば、Ｌｐが５００ｍｍであるときに、Ｌｃは４９８ｍｍであってよい。

　図６に示すように、被覆部材５の延伸方向端部５ｅにおいて、被覆部材５の円周方向の端部（開口部）の内径（半径）をＲc1とし、被覆部材５の円周方向の中央部（頂部又は底部）の内径（半径）をＲc2とする。すると、「Ｒc2＞Ｒｐ＞Ｒc1」の関係が成立する。具体的には、被覆部材５の円周方向の中央部の内径Ｒc2は、被覆ターゲットＴの外径Ｒｐよりも大きい。Ｒc2とＲｐとの差は、例えば、Ｒｐの５％以下であってよい。また、被覆部材５の円周方向の端部の内径Ｒc1は、被覆ターゲットＴの外径Ｒｐよりも小さい。ＲｐとＲc1との差は、Ｒｐの１％以下であることが望ましい。例えば、Ｒpが１００ｍｍであるときに、Ｒc1は９９ｍｍであってよい。

　上記のように寸法関係が規定された被覆部材５を被覆ターゲットＴに被せたときに、被覆部材５の延伸方向端部５ｅにおいて、被覆部材５の開口部の内面５１は被覆ターゲットＴと接触し、被覆部材５の頂部の内面は被覆ターゲットＴとの間に僅かな間隙がある。

　なお、図６に示すように、被覆部材５の延伸方向中央部５ｃにおいては、被覆部材５の開口部の内径と被覆部材５の頂部の内径とは実質的に等しい。つまり、被覆部材５の延伸方向中央部５ｃと延伸方向端部５ｅとでは、被覆部材５の頂部の内径が異なる。より詳細には、被覆部材５の延伸方向中央部５ｃにおける頂部の内径よりも、被覆部材５の延伸方向端部５ｅにおける頂部の内径の方が大きく、延伸方向中央部５ｃから延伸方向端部５ｅへ向けて頂部の内径は漸次拡大している。被覆部材５の外径は延伸方向に亘り実質的に一定であるため、被覆部材５の延伸方向中央部５ｃにおける頂部の肉厚は、延伸方向端部５ｅにおける頂部の肉厚よりも大きい。そして、この延伸方向中央部５ｃと延伸方向端部５ｅとの内径の差を埋めるように、被覆部材５の頂部の内径は延伸方向中央部５ｃから延伸方向端部５ｅへ向けて漸次拡大している。

　さらに、被覆部材５の円周方向の中央部（頂部又は底部）には、延伸方向に延びる溝５５が設けられている。この溝５５は、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１との間から空気を逃がすためのものである。

　被覆部材５の材料は、被覆ターゲットＴとの接触面に使われている熱可塑性樹脂との接着性及び融着性が良い樹脂である。このような樹脂として、例えば、熱可塑性樹脂がポリ塩化ビニリデン系樹脂の場合にポリウレタン樹脂等を挙げることができる。或いは、被覆部材５の材料を、既成コーティング４２と同じ材料として、被覆部材５全体が同じ熱可塑性樹脂で形成されてもよい。

　被覆部材５の内面５１には、少なくとも表層部に熱可塑性樹脂層が形成されている。なお、被覆部材５の内面５１に加えて、円周方向端面５２と延伸方向端面５３の少なくとも一方にも、表層部に熱可塑性樹脂層が形成されていることが望ましい。熱可塑性樹脂層は、貼り付けられた又は溶着された熱可塑性樹脂シートにより形成されていてよい。或いは、被覆部材の全体が熱可塑性樹脂で形成されていてもよい。この場合、熱可塑性樹脂層と余の部分との間に明確な境界は無い。

　熱可塑性樹脂層は、融点が約１７０～２５０℃であり、且つ、耐熱温度が１２０～１６０℃の熱可塑性樹脂から成る。このような熱可塑性樹脂として、例えば、ポリ塩化ビニリデン（融点２１０℃、耐熱温度１３０～１５０℃）やポリスルホン（融点２００℃、耐熱温度１５０℃）などを挙げることができる。

〔加熱装置３１〕
　加熱装置３１は、被覆ターゲットＴを加熱する加熱手段である。加熱装置３１は、被覆ターゲットＴの表面を、熱可塑性樹脂の融点以上に加熱できるものであれば、その態様は限定されない。例えば、パイプ４の端部をベベリングする際や溶接する際のプレヒータと同様の、被覆ターゲットＴを囲う電熱ヒーターやインダクション・ヒーターが加熱装置３１として用いられてよい。加熱装置３１には車輪が設けられており、加熱装置３１を被覆ターゲットＴの位置に合わせて移動させることができる。

〔加圧装置６０〕
　加圧装置６０は、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１、及び、一対の被覆部材５の円周方向端面５２同士が圧接されるように、被覆ターゲットＴを挟み込んだ一対の被覆部材５を外周側から加圧する手段である。

　図７は本実施形態に係る加圧装置６０の斜視図である。図７に示すように、加圧装置６０は、対を成す上下の加圧型６１と、一対の加圧型６１を閉じたり開いたりする駆動機構６３とから成る。ここで、「一対の加圧型６１を閉じる（又は、締める）」とは、一対の加圧型６１が合わさるように、一対の加圧型６１を近接する方向へ移動させることをいう。また、「一対の加圧型６１を開く」とは、一対の加圧型６１を離反する方向へ移動させることをいう。

　駆動機構６３は、例えば、一対の加圧型６１を各々支持するアーム６４と、アーム６４を動かすアクチュエータ６５などから構成されている。アーム６４やアクチュエータ６５は、車輪のついた筐体６９に組み付けられており、加圧装置６０は一体的に移動することができる。

　一対の加圧型６１の各々は、円筒を半割りした形状を呈し、一対の加圧型６１を合わせると略円筒形状となる。各加圧型６１の内面は被覆部材５の外面５４を覆う形状を有し、各加圧型６１の内径は被覆部材の外径と実質的に等しい又は若干小さい。

　各加圧型６１の内面は、被覆部材５や溶融した熱可塑性樹脂が離型しやすいように、離型剤でコーティングされている。

　更に、各加圧型６１の内面には、被覆部材５を吸着保持するための吸着部６６が設けられている。吸着部６６には、負圧配管６７を介して図示されない負圧源が接続されている。そして、負圧配管６７には吸着部６６の吸着力の発生と解除を切り替える図示されない切替弁が設けられている。

〔パイプの被覆処理の流れ〕
　続いて、図８～図１１を参照しながら、パイプ被覆方法の流れについて説明する。図８はパイプ被覆方法の流れ図、図９は被覆部材５が被覆ターゲットＴを挟み込もうとする様子を示す図、図１０は被覆ターゲットＴを挟み込んだ被覆部材５が加圧されている様子を示す図、図１１は被覆部材５から加圧型６１を離した様子を示す図である。

　上記の防蝕被覆ステージ１２には、パイプ送出用ローラ２３及びテンショナー２６によってパイプ４が進水方向９９へ送り出されることにより、被覆ターゲットＴが移動してくる。なお、パイプ４の製造誤差や、溶接のやり直しの際にパイプ４の端部が切断されることなどによって、パイプ４の長さには差異がある。そのため、敷設船２１に相対的な被覆ターゲットＴの位置は、各被覆ターゲットＴごとに微量に異なることがある。そこで、加熱装置３１や加圧装置６０は、処理の前に被覆ターゲットＴの処理に適切な位置に移動させる。

　予め、前述の通り被覆ターゲットＴを取り囲む形状を有し且つ被覆ターゲットＴと接触する面の表層部に熱可塑性樹脂層が設けられた被覆部材５を作製しておく（ステップＳ０）。被覆部材５の作製は、地上（即ち、船外）で行われてもよい。

　先ず、被覆ターゲットＴの表面が被覆部材５の熱可塑性樹脂層が溶融する温度以上となるように、加熱装置３１で被覆ターゲットＴを加熱する（ステップＳ１）。

　次に、図９に示すように、加圧装置６０の一対の加圧型６１に、一対の被覆部材５を吸着保持する（ステップＳ２）。なお、この工程は、ステップＳ１の前に行われてもよい。

　続いて、一対の被覆部材５で加熱された被覆ターゲットＴを挟み込む（ステップＳ３）。ここで、加圧装置６０では、一対の被覆部材５で被覆ターゲットＴを挟み込むように、一対の加圧型６１が閉じられる。なお、各被覆部材５がタイムラグなく被覆ターゲットＴと接触するように、各被覆部材５を保持している一対の加圧型６１の双方が移動する。

　上記のように、一対の加圧型６１が閉じられると、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１とが接触する。被覆部材５の内面５１の熱可塑性樹脂層は、被覆ターゲットＴと接触したところから溶融し始める。初めに、被覆部材５のうち、円周方向端面５２近傍の内面５１が被覆ターゲットＴと接触し、次に、延伸方向中央部５ｃの内面５１が被覆ターゲットＴと接触する。被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１との間の空気は、溝５５へ逃げる。続いて、被覆部材５の内面５１と被覆ターゲットＴとの接触領域が、被覆部材５の延伸方向中央部５ｃから、被覆部材５の延伸方向端部５ｅへ拡がっていく。ここで、被覆部材５の延伸方向中央部５ｃの溝５５にある空気は、溶融した樹脂によって押し出されるように、延伸方向端部５ｅへ移動する。このように、被覆部材５の内径が延伸方向中央部５ｃから延伸方向端部５ｅへ向けて漸次拡大することによって、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１との間の空気は、延伸方向中央部５ｃから延伸方向端部５ｅへ向けて移動する。よって、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１との間に空気溜まりが生じにくい。

　続いて、図１０に示すように、被覆ターゲットＴを挟み込んだ一対の被覆部材５を加圧型６１で外周側から加圧する（ステップＳ４）。加圧された状態は、所定時間（例えば、２分）だけ維持される。ここで、加圧装置６０では、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１とが圧接され、且つ、一対の被覆部材５の円周方向端面５２同士が圧接されるように、一対の加圧型６１が締められる（即ち、一対の加圧型６１が近接する方向に加圧される）。

　上記のように、被覆ターゲットＴと接触した被覆部材５の内面５１の熱可塑性樹脂が溶融し、溶融した熱可塑性樹脂により、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１との隙間が埋められる。また、溶融した熱可塑性樹脂は、上記のように加圧されることによって、一対の被覆部材５の円周方向端面５２同士の間や、被覆部材５の延伸方向端面５３と既成コーティング４２の延伸方向端面４２ｅとの間にも移動して、これらの間隙が熱可塑性樹脂によって埋められる。なお、被覆部材５の円周方向端面５２や延伸方向端面５３にも熱可塑性樹脂層が形成されている場合には、その熱可塑性樹脂が被覆ターゲットＴから円周方向端面５２や延伸方向端面５３に移動した熱によって溶融する。

　続いて、被覆ターゲットＴを挟み込んだ一対の被覆部材５及び被覆ターゲットＴを、上記の加圧した状態を維持しながら冷却する（ステップＳ５）。なお、冷却に際し、冷却速度を高めるために、被覆部材５に冷却風が当てられたり、被覆部材５や加圧型６１が水冷されたりしてよい。このように一旦溶融した熱可塑性樹脂が加圧された状態で冷却されることにより、一対の被覆部材５の円周方向端面５２は強固に溶着され、一対の被覆部材５は一体的となる。同様に、被覆ターゲットＴに被覆部材５の内面５１が強固に固着し、既成コーティング４２の延伸方向端面４２ｅに被覆部材５の延伸方向端面５３が強固に固着する。

　そして、熱可塑性樹脂の温度が、熱可塑性樹脂の耐熱温度程度まで下がると、図１１に示すように、被覆部材５を加圧型６１から離す（ステップＳ６）。ここで、加圧装置６０では、一対の加圧型６１による被覆部材５の吸着が解除され、一対の加圧型６１が開かれる。

　続いて、作業者は目視により、溶融した熱可塑性樹脂がはみ出ることにより形成されたバリ（図１１のＷ１）の有無を確認し、バリがあればそれを削ぎ取る作業を行う。更に、作業者は、被覆部材５同士の接合、及び、既成コーティング４２と被覆部材５との接合の良・不良化を目視により確認し、不良があればその箇所を補修する。

　以上に説明した工程で、被覆ターゲットＴの周囲に被覆層が形成される。

　なお、加圧装置６０には、上記一連の被覆作業の後で、被覆部材５からはみ出して加圧型６１の内面に付着した熱可塑性樹脂を取り除く除去装置７０が付帯している。除去装置７０はパイプ被覆設備３０の一要素としてパイプ被覆設備３０に設けられてよい。図１２は除去装置７０で加圧型６１の内面の付着物を除去している様子を示す図である。

　図１２に示すように、除去装置７０は、回転ブラシ７１と、回転ブラシ７１を回転駆動する駆動機構７２とから構成される。加圧装置６０の一対の加圧型６１で回転ブラシ７１を挟み込んだうえで、回転ブラシ７１を回転させると、回転ブラシ７１によって加圧型６１の内面に付着した熱可塑性樹脂などが掻き取られる。なお、加圧型６１の内面は離型剤でコーティングされているので、回転ブラシ７１の接触により熱可塑性樹脂は加圧型６１の内面から容易に離れ得る。一対の加圧型６１内に残留している樹脂を除去する手段として、回転ブラシ７１に代えて又は加えて、加圧型６１の内面に向けて水を噴射する噴射ノズルや、スクレーパな（いずれも図示せず）が設けられていてもよい。

　以上に説明したように、本実施形態に係る被覆部材５は、パイプライン２の一部分の外周面を被覆ターゲットＴとし、当該被覆ターゲットＴを被覆するパイプ被覆部材であって、被覆ターゲットＴを取り囲む形状を円周方向に所定の分割数に分割した形状を呈し、少なくとも被覆ターゲットＴとの接触面（即ち、内面５１）の表層部に熱可塑性樹脂層を有している。

　また、本実施形態に係るパイプ被覆設備３０は、被覆ターゲットＴを加熱する加熱装置３１と、上記の被覆部材５を一時的に保管する被覆部材ストレージ３６と、被覆部材ストレージ３６から取り出された被覆部材５を保持する複数の加圧型６１、及び、加圧型６１に保持され被覆部材５を被覆ターゲットＴに被せて加圧するように加圧型６１を閉じたり開いたりする駆動機構６３を有する加圧装置６０と、を備えている。

　上記のパイプ被覆設備３０は、更に、加圧装置６０の閉じられた加圧型６１内に収容可能な回転ブラシ７１、及び、回転ブラシ７１を回転駆動する駆動機構７２を有する、除去装置７０を更に備えている。

　そして、本実施形態に係るパイプ被覆方法は、上記の被覆部材５の被覆ターゲットＴを取り囲む形状となる組合せを作製するステップと、被覆ターゲットＴを熱可塑性樹脂層の溶融する温度以上となるまで加熱するステップと、被覆ターゲットＴに被覆部材５を被せるステップと、被覆ターゲットＴと被覆部材５が圧接されるように被覆部材５を加圧するステップと、被覆部材５を熱可塑性樹脂層の耐熱温度以下となるまで冷却するステップとを、含んでいる。

　なお、上記のパイプ被覆部材を加圧するステップでは、被覆ターゲットＴを囲うように組み合わされた被覆部材５を包囲する形状を呈する加圧型６１を用いて、被覆部材５を半径方向外側から内側へ向けて加圧している。

　上記被覆部材５、パイプ被覆設備３０及びパイプ被覆方法では、予め作製された被覆部材５が用いられる。被覆部材５は、敷設船２１の船外で作製されてもよい。上記のパイプ被覆方法では、特許文献２に記載されているような敷設船上での被覆ターゲットへの成形型の取り付けと取り外し、及び、成形型への樹脂の注入の作業がない。よって、パイプラインの被覆層に、成形型内に注入された樹脂の流れ不良による空洞が生じるリスクを軽減することができる。

　更に、上記被覆部材５、パイプ被覆設備３０及びパイプ被覆方法では、被覆ターゲットＴとの接触面において被覆部材５の熱可塑性樹脂層が溶融するが、この溶融した樹脂が硬化するために要する時間は、成形型に注入された樹脂が硬化するために要する時間と比較して、著しく短い。よって、パイプライン２の未被覆部分を被覆するために要する作業時間の短縮を実現することができる。

　上記実施形態に係る被覆部材５において、熱可塑性樹脂層は、融点が１７０～２５０℃であり、且つ、耐熱温度が１２０～１６０℃の熱可塑性樹脂から成っている。

　このような熱特性を有する熱可塑性樹脂を用いることにより、敷設船２１での取り扱いが容易であり、且つ、海底パイプラインを保護する被覆材として好適である。

　また、上記実施形態に係る被覆部材５は、被覆ターゲットＴとの接触面（即ち、内面５１）に、延伸方向に延びる溝５５を有している。なお、本実施形態に係る溝５５は、被覆部材５の内面５１の円周方向の中央部において延伸方向と平行に延びているが、溝５５は被覆部材５の内面５１のうち円周方向の中央部及びその近傍に設けられていればよい。また、溝５５は被覆部材５の延伸方向と平行に限定されず、被覆部材５の延伸方向に延びていれば多少の歪みやずれは許容される。

　このように、被覆部材５が溝５５を有することにより、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１との間に空気だまりが形成されることを防止することができる。

　また、上記実施形態に係る被覆部材５では、延伸方向の両端部において、被覆ターゲットＴとの接触面（即ち、内面５１）の円周方向の端部の半径は被覆ターゲットＴの半径より小さく、且つ、被覆ターゲットＴとの接触面（即ち、内面５１）の円周方向の中央部の半径は被覆ターゲットＴの半径より大きい。

　このように、被覆部材５の内面５１の形状が規定されることにより、パイプライン２の被覆ターゲットＴを複数の被覆部材５で挟み込む際に、被覆部材５の円周方向の両端部が被覆ターゲットＴに接触した後で、被覆部材５の円周方向の中央部が被覆ターゲットＴに接触することとなる。これにより、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１との間の空気が、被覆部材５の円周方向の両端部から中央部へ向かって押し出され、最終的には延伸方向の両端部から外部へ逃がされることとなる。よって、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１との間に空気だまりが形成されることを防止することができる。

　また、上記実施形態に係る被覆部材５では、被覆ターゲットＴとの接触面（即ち、内面５１）の円周方向の中央部の半径は、被覆ターゲットＴの半径より大きく、且つ、延伸方向の途中部から延伸方向の両端部へ向けて拡径している。なお、本実施形態に係る被覆部材５では、内面５１の円周方向の中央部の半径は、被覆部材５の延伸方向の中央部から延伸方向の両端部へ向けて拡径しているが、これに限定されず、被覆部材５の延伸方向の一方の端部から他方の端部までの間に内面５１の円周方向の中央部の半径が最も小さくなるポイントがありそこから延伸方向の両端部へ向けて拡径していればよい。

　このように、被覆部材５の内面５１の形状が規定されることにより、パイプライン２の被覆ターゲットＴを複数の被覆部材５で挟み込む際に、被覆部材５の延伸方向の途中部が被覆ターゲットＴに接触した後で、被覆部材５の延伸方向の両端部が被覆ターゲットＴに接触することとなる。つまり、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１との間の空気が、被覆部材５の延伸方向の途中部から両端部へ向かって押し出されることとなる。よって、被覆ターゲットＴと被覆部材５の内面５１との間に空気だまりが形成されることを防止することができる。

　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の被覆部材５、パイプ被覆方法及びパイプ被覆設備３０は例えば以下のように変更することができる。なお、以下に示す変形例では、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

　上記実施形態では、パイプライン２のパイプ接合部Ｊ及びその近傍を被覆ターゲットＴとしたが、被覆ターゲットＴはこれに限定されない。例えば、被覆の修復などに上記の被覆部材５、パイプ被覆方法及びパイプ被覆設備３０が用いられてもよい。即ち、上記の被覆部材５、パイプ被覆方法及びパイプ被覆設備３０は、被覆材で被覆されたパイプライン２の、被覆材のギャップ（即ち、未被覆部分）を被覆するために拡く用いられてよい。

　また、上記実施形態では、一対の加圧型６１の位置を被覆ターゲットＴの位置に合わせるように、作業者が加圧装置６０を移動させるが、一対の加圧型６１が被覆ターゲットＴの位置に合わせて自動的に移動するように構成された加圧装置６０Ａが用いられてもよい。

　図１３には、自動位置決め機能を有する加圧装置６０Ａが示されている。この加圧装置６０Ａは、手先部に上の加圧型６１が装着されたロボットアーム１６４Ｕと、手先部に下の加圧型６１が装着されたロボットアーム１６４Ｌと、被覆ターゲットＴを撮像するカメラ３５と、ロボットアーム１６４Ｕ，１６４Ｌの動作を制御するコントローラ１６５とを備えている。ロボットアーム１６４Ｕ，１６４Ｌは、例えば、６軸以上のマニピュレータであってよい。なお、図１３では１台のカメラ３５が示されているが、被覆ターゲットＴを多方向から撮像するカメラや、防蝕被覆ステージ１２全体や被覆ターゲットＴの周辺を撮像するカメラなどが防蝕被覆ステージ１２に設けられ、これらがコントローラ１６５と電気的に接続されていてもよい。

　上記構成の加圧装置６０Ａでは、コントローラ１６５が、カメラ３５で撮像された画像を処理して被覆ターゲットＴの位置を求め、この被覆ターゲットＴを覆うことのできる一対の加圧型６１（又は、一対の被覆部材５）のポーズ（位置及び姿勢）を求め、求めた一対の加圧型６１のポーズへ一対の加圧型６１を移動させるようにロボットアーム１６４Ｕ，１６４Ｌを動作させる。また、上記構成の加圧装置６０Ａでは、ロボットアーム１６４Ｕ，１６４Ｌに、防蝕被覆ステージ１２に設置された被覆部材ストレージ３６から被覆部材５を取り出して加圧型６１に吸着保持させる動作、加圧型６１に保持された被覆部材５を被覆ターゲットＴに被せる動作、加圧型６１に保持された被覆部材５を加圧する動作、加圧型６１を開く動作の一連の動作を自動的に行わせてもよい。

　また、上記実施形態では、加熱装置３１と加圧装置６０とは独立しているが、加圧装置６０が加熱装置３１としての機能を併せ備えていてもよい。

　図１４は加熱機能を有する加圧装置（加熱・加圧装置６０Ｂ）の概略斜視図である。この図に示す加熱・加圧装置６０Ｂは、上記実施形態に係る加圧装置６０において、一対の加圧型６１の内側に設けられた誘導加熱コイル８１と、この誘導加熱コイル８１へ電流を供給する加熱電源８２が付加されたものである。誘導加熱コイル８１は、被覆ターゲットＴの表面をムラなく加熱することができるように、加圧型６１の内面に張り巡らされていてよい。この誘導加熱コイル８１と加熱電源８２とにより、誘導加熱装置８０が構成されている。つまり、加熱・加圧装置６０Ｂは、上記実施形態に係る加圧装置６０に、誘導加熱装置８０が付加されたものである。

　上記構成の加熱・加圧装置６０Ｂを採用する場合、図８の流れ図に示す被覆ターゲットＴを加熱するステップＳ１は、被覆部材５を加圧型６１で加圧するステップＳ４の前又はステップＳ４と同時に行われる。つまり、被覆ターゲットＴに被覆部材５を被せるステップＳ３の後に、被覆ターゲットＴを加熱するステップＳ１と被覆部材５を加圧するステップＳ４とが実質的に同時に行われる。

　具体的には、一対の被覆部材５を作成し（ステップＳ０）、加熱・加圧装置６０Ｂの一対の加圧型６１に一対の被覆部材５を吸着保持させ（ステップＳ２）、一対の被覆部材５で被覆ターゲットＴを挟み込む（ステップＳ３）。ここで、加熱・加圧装置６０Ｂでは、一対の被覆部材５で被覆ターゲットＴを挟み込むように、一対の加圧型６１が閉じられる。続いて、誘導加熱装置８０で被覆ターゲットＴの表面を加熱するとともに、一対の被覆部材５を加圧型６１で外周側から加圧する（ステップＳ４）。誘導加熱装置８０では、誘導加熱コイル８１を流れる電流によって被覆ターゲットＴの表面付近に渦電流を発生させ、そのジュール熱で被覆ターゲットＴの表面を発熱させる。ここで、一対の加圧型６１には被覆部材５が保持されているが、被覆部材５は樹脂製であるので、誘導加熱装置８０では金属製の被覆ターゲットＴが直接的に加熱される。

　上記の加熱・加圧装置６０Ｂを用いれば、被覆ターゲットＴの表面を加熱と、一対の被覆部材５の加圧とを一つの作業工程で行うことができ、パイプライン２の未被覆部分を被覆するために要する作業時間の更なる短縮が可能となる。

　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

２　　　　：パイプライン
４　　　　：パイプ
５　　　　：パイプ被覆部材
９～１２　　　　：作業ステージ
２１　　　：敷設船
２３　　　：パイプ送出用ローラ
２５　　　：スティンガー
２６　　　：テンショナー
２７　　　：トランスファー
２８　　　：パイプストレージ
２９　　　：芯出機
３０　　　：パイプ被覆設備
３１　　　：加熱装置
３５　　　：カメラ
３６　　　：被覆部材ストレージ
４１　　　：鋼管
４２　　　：既成コーティング
４３　　　：被覆層
５１　　　：内面
５２　　　：円周方向端面
５３　　　：延伸方向端面
５４　　　：外面
５５　　　：溝
６０，６０Ａ　　　：加圧装置
６０Ａ　　：加圧装置
６１　　　：加圧型
６３　　　：駆動機構
６４　　　：アーム
６５　　　：アクチュエータ
６６　　　：吸着部
６７　　　：負圧配管
７０　　　：除去装置
７１　　　：回転ブラシ
７２　　　：駆動機構
１６４Ｌ，１６４Ｕ　：ロボットアーム
１６５　　：コントローラ
Ｔ　　　　：被覆ターゲット（未被覆部分）
Ｊ　　　　：パイプ接合部
Ｗ１　　　：樹脂のバリ

Claims

　パイプラインの一部分の外周面を被覆ターゲットとし、当該被覆ターゲットを被覆するパイプ被覆部材であって、
　前記被覆ターゲットを取り囲む形状を円周方向に所定の分割数に分割した形状を呈し、
　少なくとも前記被覆ターゲットとの接触面の表層部に熱可塑性樹脂層を有する、
パイプ被覆部材。
　前記熱可塑性樹脂層は、融点が１７０～２５０℃であり、且つ、耐熱温度が１２０～１６０℃の熱可塑性樹脂から成る、
請求項１に記載のパイプ被覆部材。
　前記被覆ターゲットとの接触面に、延伸方向に延びる溝を有する、
請求項１又は２に記載のパイプ被覆部材。
　延伸方向の両端部において、前記被覆ターゲットとの接触面の円周方向の端部の半径は前記被覆ターゲットの半径より小さく、且つ、前記被覆ターゲットとの接触面の円周方向の中央部の半径は前記被覆ターゲットの半径より大きい、
請求項１～３のいずれか一項に記載のパイプ被覆部材。
　前記被覆ターゲットとの接触面の円周方向の中央部の半径は、前記被覆ターゲットの半径より大きく、且つ、延伸方向の途中部から当該延伸方向の両端部へ向けて拡径している、
請求項１～４のいずれか一項に記載のパイプ被覆部材。
　パイプラインの一部分の外周面を被覆ターゲットとし、当該被覆ターゲットを被覆するパイプ被覆方法であって、
　請求項１～５のいずれか一項に記載のパイプ被覆部材の、前記被覆ターゲットを取り囲む形状となる組合せを作製するステップと、
　前記被覆ターゲットを前記熱可塑性樹脂層の溶融する温度以上となるまで加熱するステップと、
　前記被覆ターゲットに前記パイプ被覆部材を被せるステップと、
　前記被覆ターゲットと前記パイプ被覆部材が圧接されるように前記パイプ被覆部材を加圧するステップと、
　前記パイプ被覆部材を前記熱可塑性樹脂層の耐熱温度以下となるまで冷却するステップとを、含む、
パイプ被覆方法。
　前記パイプ被覆部材を加圧するステップが、
　前記被覆ターゲットを囲うように組み合わされた前記パイプ被覆部材を包囲する形状を呈する加圧型を用いて、前記パイプ被覆部材を半径方向外側から内側へ向けて加圧することを含む、
請求項６に記載のパイプ被覆方法。
　前記加圧型の内側に前記被覆ターゲットを加熱する誘導加熱装置が設けられており、
　前記被覆ターゲットを加熱するステップを、前記被覆ターゲットに前記パイプ被覆部材を被せるステップの後に、前記パイプ被覆部材を加圧するステップと実質的に同時に行う、
請求項７に記載のパイプ被覆方法。
　パイプラインの一部分の外周面を被覆ターゲットとし、当該被覆ターゲットを被覆するパイプ被覆設備であって、
　前記被覆ターゲットを前記熱可塑性樹脂層の溶融する温度以上となるまで加熱する加熱装置と、
　請求項１～５のいずれか一項に記載のパイプ被覆部材を一時的に保管するストレージと、
　前記ストレージから取り出されたパイプ被覆部材を保持する複数の加圧型、及び、前記加圧型に保持された前記パイプ被覆部材を前記被覆ターゲットに被せて加圧するように前記加圧型を閉じたり開いたりする駆動機構を有する加圧装置と、を備える、
パイプ被覆設備。
　前記加熱装置が、前記加圧型の内側に設けられた誘導加熱装置である、
請求項９に記載のパイプ被覆設備。
　前記加圧装置の前記加圧型の内側に残留した樹脂を除去する除去装置を、更に備える、
請求項９又は１０に記載のパイプ被覆設備。
　前記除去装置が、前記加圧装置の閉じられた前記加圧型内に収容可能な回転ブラシと、前記回転ブラシを回転駆動する駆動機構を有する、
請求項１１に記載のパイプ被覆設備。