(57)【要約】【課題】軽量で高剛性のライザー管を提供し、水深３５００ｍ以上の深海でも掘削を可能とする。【解決手段】金属製のライザー管本体と、該ライザー管本体の外周面の少なくとも一部に形成された炭素繊維強化合成樹脂層を有するライザー管において、該炭素繊維強化合成樹脂層が炭素繊維としてメソフェーズピッチ系炭素繊維を有し、かつ該炭素繊維強化合成樹脂層のライザー管軸方向における縦弾性率が１５０ＧＰａ以上、好ましくは２２０ＧＰａ以上であることを特徴とするライザー管。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のライザー管本体と、該ライザー管本体の外周面の少なくとも一部に形成された炭素繊維強化合成樹脂層とを有するライザー管において、該炭素繊維強化合成樹脂層が炭素繊維としてメソフェーズピッチ系炭素繊維を有し、かつ該炭素繊維強化合成樹脂層のライザー管軸方向における縦弾性率が１５０ＧＰａ以上であるライザー管。
【請求項２】
前記炭素繊維強化合成樹脂層のメソフェーズピッチ系炭素繊維含有量が４５％以上７５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のライザー管。
【請求項３】
炭素繊維強化合成樹脂層の嵩比重が１．５ｇ／ｃｍ３以上２．０ｇ／ｃｍ３以下、ライザー管軸方向の曲げ強度が３００ＭＰａ以上、ライザー管軸方向の曲げ弾性率が１５０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のライザー管。
【請求項４】
前記ライザー管本体は、内周面にチタン又はチタン合金のライナーを設けたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のライザー管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋掘削に用いられるライザー管に係り、特に炭素繊維強化合成樹脂層を有するライザー管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ライザー管は、海底油田・ガス田等を掘削するためのオフショア掘削リグにて用いられる。オフショア掘削リグには、ジャッキアップ型リグ、セミサブリグ、掘削船の３種類がある。このうち、ジャッキアップ型リグは水深が深くなると海底からの建設が困難になるため、現在のところ稼働可能水深は３００〜４００フィート（約９１〜１２２ｍ）までと言われている。それ以上の深い場所では浮体式リグであるセミサブリグか掘削船が用いられている。これら浮体式リグの場合、積載物の軽量化は重要である。従来用いられている掘削ライザー管はＸ８０と呼ばれる鋼管であり、重量が大きい。
【０００３】
現在、浮体式リグの中には掘削深度３０００ｍ級のものもあるが、掘削ライザー管等の重量物を積載するため、大型化している。この弊害を解消すべく、掘削ライザー管の軽量化案について多数の提案がなされている。代表的な例として、Ｔｉ（チタン）等の軽量金属やＣＦＲＰ（炭素繊維強化合成樹脂）といった各種複合材への材質変更が提案されている（特許文献１〜４）。
【０００４】
特に、特許文献４の７欄には、フィラメントワインディング法により製作されたＰＡＮ系炭素繊維を含む合成樹脂層を有するライザー管が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ５，３３０，２９４
【特許文献２】ＵＳ５，４７４，１３２
【特許文献３】ＷＯ２０１２／１４３６７２
【特許文献４】ＵＳ７，６６２，２５１  Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、ＰＡＮ系炭素繊維を有する合成樹脂層を有するライザー管では、長手方向における剛性が足りず、管の縦振動（長手方向の伸縮振動）が波周期の範囲に入ってしまい、荒天時の波浪に伴う縦振動で共振現象を生じて、危険な状態となる可能性が高くなってしまう。さらには、潮流による水平方向の流れが引き起こすVortex Induced Vibration(VIV)に対しても振動減衰性能が不足し、振動が収まらないためにライザー管の疲労破壊が生じるおそれがある。本発明は、軽量で高剛性のライザー管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は上記実情に鑑み、軽量かつ長手方向における剛性を向上したライザー管を得るために鋭意検討した結果、メソフェーズピッチ系炭素繊維を含む合成樹脂層を用いることにより、軽量で高剛性のライザー管が得られることを見出した。本発明はかかる知見に基づくものである。
【０００８】
本発明のライザー管は、金属製のライザー管本体と、該ライザー管本体の外周面の少なくとも一部に形成された炭素繊維強化合成樹脂層とを有するライザー管において、該炭素繊維強化合成樹脂層が炭素繊維としてメソフェーズピッチ系炭素繊維を有し、かつ該炭素繊維強化合成樹脂層のライザー管軸方向における縦弾性率が１５０ＧＰａ以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、炭素繊維強化合成樹脂層のメソフェーズピッチ系炭素繊維含有量が４５％以上７５％以下であることが好ましい。また、炭素繊維強化合成樹脂層の嵩比重が１．５ｇ／ｃｍ３以上２．０ｇ／ｃｍ３以下、ライザー管軸方向の曲げ強度が３００ＭＰａ以上、ライザー管軸方向の曲げ弾性率が１５０ＧＰａ以上であることが好ましい。
【００１０】
前記ライザー管本体としては、内周面にチタン又はチタン合金のライナーを設けたものなどが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、炭素繊維強化合成樹脂層を有するライザー管の炭素繊維としてメソフェーズピッチ炭素繊維を用いたことにより、軽量かつ高剛性である掘削ライザー管を提供することができる。この軽量で高剛性のライザー管を用いることで、浮力体リグの小型化あるいは既存リグのライザー管搭載本数増加をすることが可能となり、掘削ライザー管の稼働水深を増大させることができる。
【００１２】
尚、本明細書において、「剛性」とは、「縦弾性係数」と呼ばれる材料物性値を意味する。また、本明細書において、「縦弾性係数」を「縦弾性率」、「引張弾性率」又は「ヤング率」と記す場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係るライザー管の長手方向の断面図である。
【図２】図１のII−II線切断端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。図１，２の通り、本発明のライザー管１は、金属材料よりなるライザー管本体２と、該ライザー管本体２の筒部２Ａの外周に形成されたメソフェーズピッチ系炭素繊維強化合成樹脂層３とを有する。また、ライザー管本体２の金属材料には、ステンレス鋼、チタン合金などの高耐食性金属材料を用いることが、より好ましい。さらに、ライザー管本体２としては、ステンレス鋼管の内周面に厚さ２〜５ｍｍ程度のチタン又はチタン合金ライナーを設けたものであってもよい。
【００１５】
ライザー管本体２の筒部２Ａの両端にフランジ２Ｆが設けられている。筒部２Ａのフランジ２Ｆ近傍にあっては、外周面に複数条の溝２ａが設けられている。溝２ａとフランジ２Ｆとの間は、炭素繊維強化合成樹脂層３が設けられない無被覆部２ｂとなっている。溝２ａ、２ａ同士の間の主領域２ｃの外周に炭素繊維強化合成樹脂層３が設けられている。
【００１６】
図示は省略するが、この炭素繊維強化合成樹脂層３の外周面を覆うように、弾性樹脂層を設け、炭素繊維強化合成樹脂層３を保護するようにしてもよい。この弾性樹脂層の外周に、さらに、ガラス繊維又は炭素繊維強化合成樹脂よりなる保護層を設けてもよい。
【００１７】
ライザー管１のサイズの一例を挙げると、長手方向の長さは約９ｍ又は約２７ｍ、内径約５００ｍｍ、主領域２ｃにおけるライザー管本体２の肉厚４３〜４８ｍｍ、炭素繊維強化合成樹脂層３の厚さ３０〜５０ｍｍであるが、これに限定されない。
【００１８】
この炭素繊維強化合成樹脂層３は、フィラメントワインディングマシンを用いたフィラメントワインディング法により製造されることが好ましい。フィラメントワインディング法では、ロービング（繊維）に接着剤となる樹脂（熱硬化性樹脂組成物）を含浸させて一定の張力を与えながら、回転しているライザー管本体２に糸口をトラバースさせて規則正しく巻き付け、所定の厚さまで巻回した後に加熱硬化させて炭素繊維強化合成樹脂層３を形成する。なお、溝２ａに繊維を巻き付けることにより、炭素繊維強化合成樹脂層３のライザー管長手方向へのズレが防止される。
【００１９】
フィラメントワインディングパターンとしては、次の２種類を採用するのが好ましい。
（１）ヘリカル巻き：ライザー管本体１に繊維を軸心線方向との斜交角度が±５°〜８５°程度となるように巻き付ける。
（２）フープ巻き：ライザー管本体１に繊維を軸心線方向に対し大几９０°の方向に巻き付ける。
【００２０】
フィラメントワインディング法により管体を製造するに際しては、内周側にフープ巻き層を配置するのが好ましい。
【００２１】
本発明においては、炭素繊維強化合成樹脂層３における繊維含有量を増加させて機械強度を向上すべく、ヘリカル層の一部にフープ巻を混在させてもよい。この様な場合、ヘリカル層におけるフープ巻きの含有量は３０体積％以下、中でも３％〜２０％であることが好ましい。
【００２２】
本発明においては、炭素繊維強化合成樹脂層３における繊維含有量を増加させて機械強度を向上すべく、ヘリカル層の途中で、ピールテープ締めを実施しても良い。特にメソフェーズピッチ系炭素繊維の含有量（Ｖｆ）を５８％超とする場合は、ピールテープ締めはほぼ必須作業となる。この理由は、レジンバスで繊維に添着する樹脂量を制御するが、合成樹脂添着量を４２％未満に設定すると、メソフェーズピッチ系炭素繊維の一部に合成樹脂が添着していない部分が生じるからである。炭素繊維の一部に合成樹脂が添着していない部分があると、硬化後の炭素繊維合成樹脂中に気泡が残り、内部空孔欠陥として強度低下に繋がる場合がある。従って、メソフェーズピッチ系炭素繊維で繊維含有量（Ｖｆ）を５８％超とする場合は、合成樹脂添着量を４２％以上に設定して巻いて行き、ピールテープ締めにより合成樹脂を絞り出すことで、気泡の少ない繊維含有量（Ｖｆ）５８％以上の炭素繊維強化合成樹脂層３を形成する。具体的には、例えば、合成樹脂添着ロービングを６〜９層程度巻いた後、ピールテープを巻き締めして合成樹脂を絞り出す。その後、ピールテープを外し、再度合成樹脂添着ロービングを巻く。以下、これを繰り返すことにより炭素繊維強化合成樹脂層３を形成する。
【００２３】
繊維強化合成樹脂中の繊維は、鉄鋼材料よりも剛性の高いメソフェーズピッチ系炭素繊維である。メソフェーズピッチ系炭素繊維の中でも引張弾性率６００ＧＰａ以上の高弾性率グレードと呼ばれているメソフェーズピッチ系炭素繊維が好適である。炭素繊維の平均繊維径は５〜２０μｍ、特に７〜１２μｍが好適である。合成樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ビスマレイミド等の熱硬化性樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニルスルフォン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＰＭＭＡに代表されるアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂などが好適であり、特にエポキシ樹脂が好適である。繊維としてメソフェーズピッチ系炭素繊維を用いた場合、炭素繊維強化合成樹脂中の炭素繊維の割合は４５〜７５重量％特に５５〜７０重量％とりわけ５８〜６５重量％程度が好適である。
【００２４】
成形された炭素繊維強化合成樹脂層の嵩密度は、特段の制限はないが、通常１．５ｇ／ｃｍ３以上２．０ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは１．６ｇ／ｃｍ３以上１．９ｇ／ｃｍ３以下であり、特に好ましくは１．７ｇ／ｃｍ３以上１．９ｇ／ｃｍ３以下である。成形された炭素繊維強化合成樹脂層の嵩密度が上記範囲にあることで、気泡や異物混入の可能性が低くなる点で好ましい。
【００２５】
成形された炭素繊維強化合成樹脂層の、ライザー管軸方向の引張強度は、特段の制限はないが、通常３００ＭＰａ以上１２００ＭＰａ以下、好ましくは４００ＭＰａ以上１０５０ＭＰａ以下であり、特に好ましくは５００ＭＰａ以上９００ＭＰａ以下である。成形された炭素繊維強化合成樹脂層の、ライザー管軸方向の引張強度が上記範囲にあることで、管軸方向の耐荷重性能の点で好ましい。
【００２６】
成形された炭素繊維強化合成樹脂層の、ライザー管軸方向の縦弾性率（引張弾性率。以下、同様）は、特段の制限はないが、通常は１５０ＧＰａ以上、好ましくは２２０ＧＰａ以上であり、より好ましくは２５０ＧＰａ以上、特に好ましくは３００ＧＰａ以上である。一方、上限に制限はないが、通常９００ＧＰａ以下、好ましくは７５０ＧＰａ以下、特に好ましくは６００ＧＰａ以下である。
【００２７】
該縦弾性率が２２０ＧＰａより小さい場合には、金属管が鋼管の場合に十分な補強効果が得られず、また複合管として外力に対する撓み量も従来の鉄鋼材料であるＸ８０製のライザー管より大きくなってしまう場合も生じるからである。そのため、合成樹脂層の強化繊維には、より高弾性率の炭素繊維が求められる。従って、ＰＡＮ系炭素繊維ではなく、メソフェーズピッチ系炭素繊維を用いる。中でも縦弾性率６００ＧＰａ以上の高弾性率グレードと呼ばれているメソフェーズピッチ系炭素繊維が好適である。
【００２８】
成形された炭素繊維強化合成樹脂層の、ライザー管軸方向の曲げ強度は、特段の制限はないが、通常３００ＭＰａ以上１２００ＭＰａ以下好ましくは４００ＭＰａ以上１０５０ＭＰａ以下であり、特に好ましくは５００ＭＰａ以上９００ＭＰａ以下である。成形された炭素繊維強化合成樹脂層の、ライザー管軸方向の曲げ強度が上記範囲にあることで、海中の流れにより撓み難い点で好ましい。
【００２９】
成形された炭素繊維強化合成樹脂層の、ライザー管軸方向の曲げ弾性率は、特段の制限はないが、通常１５０ＧＰａ以上９００ＧＰａ以下、好ましくは２２０ＧＰａ以上７５０ＧＰａ以上以下であり、特に好ましくは２５０ＧＰａ以上６００ＧＰａ以下である。成形された炭素繊維強化合成樹脂層の、ライザー管軸方向の曲げ弾性率が上記範囲にあることで、海中の流れにより撓み難い点で好ましい。
【００３０】
本発明のライザー管が単に軽量であるだけでなく、軽量かつ高剛性である理由は、連結したライザー管の全長が長くなっても、その縦振動の固有周期が５秒未満となって海洋波との共振を回避するためである。以下に、これに関して説明する。
【００３１】
まず、ライザー管の固有周期を以下の手順で求める。
一端固定棒の１次固有振動数の式（※１）は以下のようになる。
ω（１）＝π・ｃ／（２・Ｌ）
ｃ＝√（Ｅ／ρ）
Ｅ：棒の縦弾性係数
ρ：棒の比重
Ｌ：棒の長さ
【００３２】
ライザー管の場合は、管の単位長さあたりにおいて、それぞれライザー管質量ｍ１、管内部の泥水質量ｍ２、フランジや副管等の付属品質量ｍ３とする。また、Ｅ:ライザー管（メイン管）の縦弾性係数と置き換え、Ａ:ライザー管（メイン管）の断面積とすると、
ｃ＝√（Ｅ／ρ）＝√{（Ｅ・Ａ）／（ｍ１+ｍ２+ｍ２）}
となる。
【００３３】
以上より、一様な管体と見なしたモデルでのライザー管の１次固有周期Ｔ（１）は下式となる。
Ｔ（１）＝４・Ｌ／ｃ
【００３４】
また、ライザー掘削システムで、周期５秒以上の海洋波（※２）との共振を避けるためには、Ｔ（１）＝４・Ｌ／ｃ＜５．０［ｓｅｃ］  であることが必要となる。
※１：機械振動通論第２版Ｐ．１１７の式４．２６（著者：入江敏博；朝倉書店；１９８１）
※２：海上技術安全研究所報告第７巻第３号（平成１９年度）総合報告Ｐ．１２９
【００３５】
以上から、内径φ４９５ｍｍ、総肉厚２８．５ｍｍ、泥水密度２０００［ｋｇ／ｍ３］、炭素繊維強化合成樹脂層の嵩比重が１８００ｋｇ／ｍ３＝１．８ｇ／ｃｍ３のライザー管についての固有振動数を計算した結果が、表１と表２である。
【００３６】
表２より、炭素繊維強化合成樹脂層の嵩比重が１８００ｋｇ／ｍ３＝１．８ｇ／ｃｍ３の場合は、炭素繊維強化合成樹脂層の管軸方向弾性率が１５０ＧＰａであれば水深３５００ｍまで、２２０ＧＰａであれば水深４０００ｍまで、３８０ＧＰａであれば水深５０００ｍまで、海洋波の共振を回避して掘削できることが分かる。
【００３７】
【表１】
2015206380.tif 000003
【００３８】
【表２】
2015206380.tif 000004
【実施例】
【００３９】
以下に実施例、比較例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。用いた材料、条件等は説明のための一例であり、製品の仕様に合わせ適宜変更することができる。
【００４０】
以下の実施例、比較例にて採用した評価方法及び測定方法は次の通りである。
【００４１】
＜炭素繊維含有量＞
炭素繊維含有量（Ｖｆ）は繊維強化合成樹脂成形体の真比重と嵩比重から算出した。真比重は繊維強化合成樹脂成形体を５ｃｍ角片に裁断し、これをミルにより粉砕し、気体置換法（ＪＩＳ  Ｒ１６２０）にて測定した結果より求めた。嵩比重はアルキメデス法により水中での密度をＪＩＳ  Ｚ８８０７にて測定した結果より求めた。これらの結果より次式により炭素繊維含有量（Ｖｆ）を算出した。
【００４２】
体積含有率（Ｖｆ）＝（Ｃ＋ＤＸ（Ｆ−１））／（Ｅ−Ｄ）
Ａ：測定時の水温における水の密度（ｇ／ｃｍ３）
Ｂ：真比重（ｇ／ｃｍ３）
Ｃ：嵩比重（ｇ／ｃｍ３）
Ｄ：エポキシ樹脂の密度（ｇ／ｃｍ３）
Ｅ：炭素繊維の密度（ｇ／ｃｍ３）
Ｆ：ボイド率（％）＝（Ｂ−Ａ）／Ｂ×１００
【００４３】
＜引張強度・引張弾性率測定＞
引張強度と引張弾性率は、引張試験時の最大荷重、スパン間距離、試験片の幅、および試験片の厚さから算出した。引張試験は旧ＪＩＳ  Ｋ７０７３（1988年制定）に準じてクロスヘッド速度２．０ｍｍ／分の引張試験を実施した。尚、結果は必要に応じてＳＩ単位系に換算した。
引張強度（Ｙ）＝Ｐ／（ｂ×ｈ）
引張弾性率（Ｅ）＝Ｗ／（ｂ×ｈ）
傾き（Ｒ）＝（荷重２−荷重１）／（伸び２−伸び１）
Ｙ：引張強度（ｋｇ／ｍｍ２）
Ｅ：引張弾性率（ｔｏｎ／ｍｍ２）
Ｐ：最大荷重（ｋｇ）
ｂ：試験片の幅（ｍｍ）
ｈ：試験片の厚さ（ｍｍ）
Ｒ：荷重−伸び曲線の最初の直線部分の傾き（ｋｇ／ｍｍ）
※立上りの不安定な部分を除く、
伸び１：荷重１（ｋｇ）の時の伸び（ｍｍ）
伸び２：荷重２（ｋｇ）の時の伸び（ｍｍ）
【００４４】
＜曲げ強度・曲げ弾性率測定＞
曲げ強度と曲げ弾性率は、曲げ試験時の最大荷重、スパン間距離、試験片の幅、および試験片の厚さから算出した。曲げ試験はＪＩＳ  Ｋ７０７４に準じて、上圧子φ１０ｍｍ、下圧子φ４ｍｍ、スパン間距離８０±０．２ｍｍ、クロスヘッド速度５．０ｍｍ／分の３点曲げ試験を実施した。尚、結果は必要に応じてＳＩ単位系に換算した。
【００４５】
曲げ強度（Ｕ）＝（１．５×Ｐ×ｌ）／（ｂ×（ｈ２））
曲げ弾性率（Ｖ）＝（Ｗ×（Ｌ３））／（４×ｂ×（ｈ３））
傾き（Ｗ）＝（荷重２−荷重１）／（たわみ２−たわみ１）
Ｕ：曲げ強度（ｋｇ／ｍｍ２）
Ｖ：曲げ弾性率（ｔｏｎ／ｍｍ２）
Ｐ：最大荷重（ｋｇ）
Ｌ：スパン間距離（ｍｍ）
ｂ：試験片の幅（ｍｍ）
ｈ：試験片の厚さ（ｍｍ）
Ｗ：荷重−たわみ曲線の最初の直線部分の傾き（ｋｇ／ｍｍ）
（立上りの不安定な部分を除く。）
たわみ１：荷重１（ｋｇ）の時のたわみ（ｍｍ）
たわみ２：荷重２（ｋｇ）の時のたわみ（ｍｍ）
【００４６】
＜固有振動測定＞
（株）小野測器製のポータブル２チャンネルＦＦＴアナライザ（型式名ＣＦ−７２００）を用いた。
【００４７】
＜基礎物性測定用の試験片作成方法＞
炭素繊維強化合成樹脂層（ＣＦＲＰ）試験片は、次のようにして作成する。
（１）フィラメントワインディング法によって、外径３１７ｍｍの鋼管上にＣＦＲＰを厚さ０．５２〜０．６６ｍｍとなるように積層する。メソフェーズピッチ系炭素繊維としては、三菱樹脂株式会社製ダイアリードＫ１３９１６を用いた。合成樹脂としては１５０℃硬化の２液混合型エポキシ系樹脂を用いた。炭素繊維の体積含有率を表３に示す。
（２）未硬化のＣＦＲＰ層をライザー管軸方向に切断して鋼管から引き剥がし、展開してシート状にし、１０００ｍｍ幅ごとに繊維方向に並行に切断する。この１０００ｍｍ幅のシートを、繊維方向角度を変えながら積層することで、所定のＣＦＲＰの積層比率の板状にする。
（３）所定のＣＦＲＰの積層比率の板状にしたあと、フィラメントワインディングにてピールテープを巻き締める工程の代替として、熱プレスの型枠の板厚を調整してプレスすることで目標Ｖｆとなるように合成樹脂および層間や繊維間の気泡を絞り出した。
（４）１５０℃×６ｈｒ（前後の昇温時間と降温時間も含めると合計２５ｈｒ）加熱処理して熱硬化させる。
（５）熱硬化させた板から、各物性試験用の寸法に切り出して試験片とする。
【００４８】
ＣＦＲＰの積層比率は次の通りである。なお、上記積層比率は、形成されたCFRＰの全肉厚を１００％として際の、各層厚の比率を示す。
【００４９】
＜実施例１、実施例２、比較例１の積層比率＞
フープ巻き：１４．３％
ヘリカル±４５°：１４．３％
ヘリカル±１０°：７１．４％
【００５０】
＜実施例３、比較例２の積層比率＞
フープ巻き：７．７％
ヘリカル±１０°：９２．３％
【００５１】
試験片の物性の測定結果を表３に示す。
【００５２】
【表３】
2015206380.tif 000005
【００５３】
表３の通り、炭素繊維の体積含有率Ｖｆを６０％以上とした実施例１〜４では曲げ弾性率が高く、ライザー管として好適であることが認められた。なお、比較例２は、サンプルが厚過ぎて引張試験機のチャックで掴むことが出来ず、測定ができなかったためにデータ取得ができなかった。
【００５４】
＜固有振動数測定用の試験体作成方法＞
（１）呼び径１００Ａの圧力配管用炭素鋼鋼管ＳＴＰＧ３７０  ｓｃｈ４０を試験体１とする。
（２）試験体１に、フィラメントワインディング法によりＣＦＲＰを厚さ８．４〜８．８ｍｍとなるように積層し、試験体２とする。メソフェーズピッチ系炭素繊維としては、三菱樹脂株式会社製ダイアリードＫ１３９１６を用いた。合成樹脂としては１５０℃硬化の２液混合型エポキシ系樹脂を用いた。
尚、積層比率は以下の通りである。
フープ巻き：７％
ヘリカル±４５°：７％
ヘリカル±１０°：８６％
（３）試験体２を、１５０℃×６ｈｒ（前後の昇温と降温時間も含めると合計２５ｈｒ）加熱処理して熱硬化させる。
【００５５】
固有振動数（Ｈｚ）を測定したところ、鋼管のみの試験体１の場合１４６０Ｈｚであり、ＣＦＲＰ層を設けた試験体２では１５８８Ｈｚであった。また、試験体２の炭素繊維の体積含有率Ｖｆ＝５９％であった。
【符号の説明】
【００５６】
１  ライザー管
２  ライザー管本体
３  炭素繊維強化合成樹脂層
【図１】
2015206380.tif 000006
【図２】
2015206380.tif 000007