(57)【要約】  管状本体（１０）は、内側中空管状コア（１２）、コア材料の降伏強度より高い降伏強度を有する自身で機械的に相互係合するらせん状に巻かれた材料の１つ以上のストリップを有する外側ケーシング（１４）を備える。また、内側（１０）コア（１２）上に外側コア（１４）を巻くステップを含む、管状本体（１０）を形成する方法、および前記本体（１０）が、その外側表面にらせん状に延びる移動止め（３０ａ）が提供されるとき、前記管状本体（１０）とともに使用するための端部コネクタ（３２）が提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側中空管状コアおよび外側ケーシングを備える管状本体であって、前記外側ケーシングは、前記内側コアの降伏強度より高い降伏強度を有する機械的に相互係合するらせん状に巻かれた材料の１つ以上のストリップを有する管状本体。
【請求項２】
内側管状コアおよび外側ケーシングを備える管状本体であって、前記外側ケーシングは、自身で重なり合うらせん状に巻かれた材料の１つ以上のストリップを有し、前記コアは、連続形成プロセスによって形成される管状構造を備える管状本体。
【請求項３】
前記外側ケーシングの内側表面は、前記コアが、前記コア材料の塑性変形を生じるのに十分な内圧を受けた後、前記コアに圧縮力を及ぼすことができるように、前記コアの外側表面と連続的に接触する請求項１または２に記載された管状本体。
【請求項４】
前記管状本体は、前記外側ケーシングの外側上に保護ケーシングを有する請求項１から３のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項５】
前記ストリップは、ストリップの各巻込みにおいて、次の巻込みの重なり合い部分を収容する、横断断面ステップを有する請求項１から４のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項６】
前記ストリップは、ストリップの各巻込みにおいて、隣接する縁部を収容する、一方の縁部に長手方向に延びる突出部、および他方の縁部に長手方向に延びる溝を有する請求項１から４のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項７】
前記ストリップは、ストリップの各巻込みにおいて、次の巻込みの重なり合い部分を収容する、各縁部に面取り部を有する請求項１から４のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項８】
前記外側ケーシングは、金属である請求項１から７のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項９】
前記外側ケーシングは、鋼、ステンレス鋼、チタン、およびアルミニウムを含む、または鋼、ステンレス鋼、チタン、およびアルミニウムからなるグループから選択される請求項１から８のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項１０】
前記ストリップは、マルテンサイトを含む請求項９に記載された管状本体。
【請求項１１】
前記コア材料は、耐腐食材料を含む請求項１から１０のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項１２】
前記コア材料は、ステンレス鋼を含む請求項１１に記載された管状本体。
【請求項１３】
前記コア材料は、３１６Ｌステンレス鋼を含む請求項１２に記載された管状本体。
【請求項１４】
前記コアは、圧延形成されシーム溶接された金属管を含む請求項１から１３のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項１５】
前記コアは、自身で重なり合うらせん状に巻かれた材料の１つまたは複数のストリップを有する請求項１から１４のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項１６】
前記ストリップは、連続する巻込みで互いに協動する窪みおよび移動止めを含む請求項１から１５のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項１７】
前記窪みは、前記ストリップの一方側に形成された長手方向に延びる窪みを含み、前記移動止めは、前記ストリップの他方側の長手方向に延びる移動止めを含む請求項１６に記載された管状本体。
【請求項１８】
前記ストリップは、２つの縁部を含み、一方の縁部は、他方の縁部より長い請求項１から１７のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項１９】
前記本体は、前記内側コアと前記外側ケーシングとの間に接着剤層をさらに含む請求項１から１８のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項２０】
前記本体は、前記外側ケーシングの重なり合い部分の間に接着剤層をさらに含む請求項１から１９のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項２１】
前記接着剤層は、前記コアまたは前記ストリップに塗布された接着剤のストリップを含む請求項２０に記載された管状本体。
【請求項２２】
１つまたは複数の接着剤層は、硬化可能なポリマーを含む請求項１９から２１のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項２３】
前記接着剤層は、テキスタイルキャリアを有するエポキシベースの単一部分フィルムを含む請求項１９から２２のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項２４】
前記接着剤層は、Ｃｙｔｅｃ  ＦＭ８２１０−１を含む請求項１９から２３のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項２５】
前記管状本体は、端部を有し、かつさらにその端部にコネクタを含む請求項１から２４のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項２６】
前記コネクタは、耐腐食材料のリングを含み、前記コアは、耐腐食材料を含み、前記リングおよびコアは、互いに溶接される請求項２５に記載された管状本体。
【請求項２７】
前記管状本体は、らせん状突出部を含み、前記コネクタは、前記らせん状突出部と係合する対応する溝を含む請求項２５または２６に記載された管状本体。
【請求項２８】
構成要素として構成されるとき、パイロン、タワー、支持アーム、駆動シャフト、および海底動的立ち上がり管のリストから選択される請求項１から２７のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項２９】
前記接着剤は、耐バクテリアまたは耐放射特性を有する請求項１９から２８のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項３０】
管状コアおよび外側ケーシングを有する管状本体を製造する方法であって、
ａ．第１の降伏強度を有する中空管状コアを提供するステップと、
ｂ．前記第１の降伏強度より高い第２の降伏強度を有する材料のストリップを提供するステップと、
ｃ．機械的に相互に係合する関係で前記コア上に前記ストリップを巻き、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップとを含む方法。
【請求項３１】
管状コアおよび外側ケーシングを有する管状本体を製造する方法であって、
ａ．前記コアを形成するために内側ストリップの材料を提供するステップと、
ｂ．前記外側ケーシングを形成するために第２のストリップの材料を提供するステップと、
ｃ．その長手方向軸およびその対面する縁部を溶接するシームに沿って前記内側ストリップを回転し、それによって前記管状コアを形成するステップと、
ｄ．機械的に相互に係合する関係で前記コア上に前記外側ストリップを巻き、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップとを含む方法。
【請求項３２】
管状コアおよび外側ケーシングを有する管状本体を製造する方法であって、
ａ．前記コアを形成するために内側ストリップの材料を提供するステップと、
ｂ．前記外側ケーシングを形成するために外側ストリップの材料を提供するステップと、
ｃ．その長手方向軸およびその対面する縁部を溶接するシームに沿って前記内側ストリップを巻き、それによって前記管状コアを形成するステップと、
ｄ．らせん状に重なり合う関係で前記コア上に前記外側ストリップを回転し、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップとを含む方法。
【請求項３３】
管状本体を改良する方法であって、
ａ．外側ケーシングを形成するために外側ストリップの材料を提供するステップと、
ｂ．機械的に相互に係合する関係で前記コア上に前記ストリップを巻き、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップとを含む方法。
【請求項３４】
前記内側コアの降伏強度より高い降伏強度を有する材料で前記外側ストリップを提供するステップを含む請求項３０から３３のいずれか一項に記載された方法。
【請求項３５】
前記材料のストリップは、前記コアと連続してまたはほぼ連続して接触するように、前記コア上に巻かれる請求項３０から３４のいずれか一項に記載された方法。
【請求項３６】
横断断面ステップを有する前記ストリップを形成し、かつ前記ストリップの各巻込みが、前記ストリップの次の巻込みの重なり合い部分を収容するように、前記コア上に前記ストリップを巻くステップを含む請求項３０から３５のいずれか一項に記載された方法。
【請求項３７】
金属管を形成するように、金属のストリップおよびシーム溶接から対面する縁部に沿って前記ストリップを圧延形成することによって、前記コア材料を形成するステップを含む請求項３０または３１あるいは請求項３３から３６のいずれか一項に記載された方法。
【請求項３８】
前記ストリップ上に窪みおよび移動止めを形成し、かつ前記窪みまたは移動止めが、それに隣接する前記ストリップの他の部分上の対応する窪みまたは移動止めと係合させるように、前記コア上に前記ストリップを巻くステップを含む請求項３０から３７のいずれか一項に記載された方法。
【請求項３９】
前記ストリップの一方側に長手方向に延びる窪み、および前記ストリップの反対側に長手方向に延びる移動止めとして、前記窪みおよび移動止めを形成するステップを含む請求項３８に記載された方法。
【請求項４０】
他方の縁部より長い一方の縁部を有する前記ストリップを形成するステップを含む請求項３０から３９のいずれか一項に記載された方法。
【請求項４１】
前記内側コアと前記外側ケーシングとの間に接着剤層を塗布するステップを含む請求項３０から４０のいずれか一項に記載された方法。
【請求項４２】
前記外側ケーシングを形成する前記ストリップの重なり合う部分間に接着剤層を塗布するステップを含む請求項３０から４１のいずれか一項に記載された方法。
【請求項４３】
それが前記ストリップの連続する層で覆って巻かれる前に、前記ストリップに塗布される接着剤のストリップの形態で前記接着剤を提供するステップを含む請求項４２に記載された方法。
【請求項４４】
前記ストリップが前記コア上に巻かれる前に、前記ストリップに前記接着剤を塗布するステップを含む請求項４１から４３のいずれか一項に記載された方法。
【請求項４５】
前記外側ケーシングの外側に耐腐食被覆を塗布するステップをさらに含む請求項３０から４４のいずれか一項に記載された方法。
【請求項４６】
前記本体上にらせん状に巻かれる可塑性材料の形態で耐腐食被覆を塗布するステップを含む請求項４５に記載された方法。
【請求項４７】
前記コア材料の塑性変形および前記外側ケーシングの弾性変形を生じるのに十分な内圧を仕上げられた管状本体に晒すステップを含む請求項３０から４６のいずれか一項に記載された方法。
【請求項４８】
前記内側コアは、事前に存在するパイプラインの形態で提供される請求項３０から４７のいずれか一項に記載された方法。
【請求項４９】
さらなる端部コネクタまたは構造への前記本体の接続を可能にするために、前記仕上げられた管状本体の端部または各端部に端部コネクタを提供するステップを含む請求項３０から４８のいずれか一項に記載された方法。
【請求項５０】
前記端部コネクタの窪み内に前記内側コアに適合する材料のリングを提供し、かつ前記コアの端部で前記リングに前記内側コアを溶接するステップを含む請求項４９に記載された方法。
【請求項５１】
端部コネクタが接続される対応するパイプ上の移動止めに対応する少なくとも１つのらせん状に延びる溝を有するボアを有する本体を備える端部コネクタ。
【請求項５２】
前記コネクタを他の物品に接続するためのフランジを含む請求項５１に記載された端部コネクタ。
【請求項５３】
前記ボアがテーパ状に形成される請求項５１または５２に記載された端部コネクタ。
【請求項５４】
前記コネクタは、それが接続される対応するパイプに前記コネクタを結合するために使用される接着剤を受けるために、その外側表面と内側ボアとの間に１つまたは複数の連通穴を有する請求項５１から５３のいずれか一項に記載された端部コネクタ。
【請求項５５】
前記コア材料に適合し、かつそれに接続される材料のリングを受けるための前記ボアの端部に窪みを含む請求項５１から５４のいずれか一項に記載された端部コネクタ。
【請求項５６】
請求項１から２９のいずれか一項に記載された管状本体に接続される請求項５１から５５のいずれか一項に記載された端部コネクタ。
【請求項５７】
前記ストリップは、前記ストリップにおけるステップを収容するように形状形成された面取りされた縁部を含む請求項１から２９のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項５８】
前記窪みおよび移動止めは、平坦な相互に対面する接触表面を含む請求項１６から２９のいずれか一項に記載された管状本体。
【請求項５９】
前記窪みは、相互に対面する傾斜された表面を備え、前記移動止めは、前記窪みに前記対面する表面と係合するための対応する表面を含む請求項５８に記載された管状部材。
【請求項６０】
前記相互に対面する表面は、鋸状歯を形成する請求項５９に記載された管状部材。
【請求項６１】
前記相互に対面する表面は、管状部材の長手方向軸に垂直である請求項５８に記載された管状部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状本体および管状本体を形成する方法に関し、より詳細には、限定されず、圧力下の天然ガスまたは石油製品を搬送するパイプラインなどのパイプワークシステムで使用するためのパイプの製造に関する。パイロン、タワー、支持アームなどの管状本体の他の形態も、本明細書に記載される本発明により製造されることができる。
【背景技術】
【０００２】
近年製造されまたは将来の抽出のための備蓄で保持される天然ガスまたは石油製品は、二酸化炭素および硫化水素を含むことが知られる。圧力の通常の動作条件下で、そのような製品を搬送する従来の材料で形成されたパイプラインは、特に応力腐食クラッキングによる故障を受ける可能性があることも知られる。そのような故障は、しばしばパイプラインのパイプの破滅的な長手方向に延びる破壊を結果として生じる。
【０００３】
そのような故障のリスクを低減するための以前の試みは、パイプラインによって搬送される製品に添加される腐食抑制剤の使用を含む。残念なことに、これは、抑制剤のコストおよび製品へのそれら抑制剤の添加のコストを含むだけでなく、パイプラインによって搬送される製品からその途中で腐食抑制剤を除去しかつ再生するコストも含む、許容できないコストを結果として生じる。腐食抑制剤の使用は、パイプラインからの腐食抑制剤のいかなる漏洩が存在するなら、生み出される環境問題のために、特に海岸から離れたパイプラインにおいてまた薦められない。
【０００４】
搬送される製品と接触するパイプの一部への引っ張り応力を低減することによって、パイプにおける応力腐食クラッキングのリスクを低減する代替方法が提案された。これらは、例えば、一方の管が他方の管内部に挿入される２つの管からなり、次に、製造の間に内側パイプを外側パイプに機械的に接触させるパイプの使用を含み、この動作の完了後、内側パイプが圧縮応力を有し、かつ外側パイプが引っ張り応力を有する。このプロセスは、「オートフレッタージ（ａｕｔｏ−ｆｒｅｔｔａｇｅ）」として知られ、この動作を機械的に実行する１つの方法は、米国特許第４８２３８４７号に記載される。一方のパイプが、他方のパイプ内に挿入されることができ、内側パイプを不利に損傷することなく、オートフレッタージステップを実行するなら、２つのパイプは、非常にわずかな公差で作られなければならないことが理解される。この特定のオートフレッタージ動作は、短い長さのパイプでの使用にだけ適しており、時間がかかり、したがって実行するために高価な動作の欠点を被ることも理解される。一般に８メートルから１０メートル長さのそのような短い長さのパイプからパイプラインを製造するさらなる欠点は、それら自体内におけるパイプラインに弱い点である多数の接合部が作られることを含むことである。
【０００５】
異なる種類の管状本体は、また米国特許第４６５７０４９号から知られ、この特許において、金属ストリップが、重なり合う方式でらせん状に巻かれ、剛直な管状本体を製造するために接着剤マトリクス内に埋め込まれる。米国特許第３５３０５６７号は、管の壁厚みが、任意の点で複数の重なりから形成されるように、自身で重なり合う方式で金属ストリップをらせんに巻くことによって、管を形成する方法を記載する。ストリップの縁部によって形成される管の内部ボア上のらせんリッジを取り除くために、金属ストリップの重なりは、金属ストリップの降伏点を越えて管状構造を延ばすことによる巻き付けの後で、互いに対して平坦にされる。そのような処置は、著しい製造困難性を呈する。
【０００６】
英国特許第２２８０８８９号は、中空で細長いまたは管状本体を形成する方法を開示し、複数層管状構造を提供するように自身で重なり合う方式で少なくとも１つの材料のストリップをらせん状に巻くステップを含む。この構成において、ストリップは、ストリップの各巻込みにおいて、次の巻込みの重なり合い部分を収容する少なくとも１つのステップを有する横断断面を提供するように事前形成される。複数の重なりで形成された壁厚みを有する管状本体は、このように、材料の単一のストリップで連続して形成されることができ、壁厚みは、一般に、ストリップの断面に形成されるステップ数より大きい１つのステップ厚みである。
【０００７】
上記構成は、内部または外部ライナが設けられることができ、その形態は、管状構造が意図されるが、フィラメントが巻かれたファイバ強化されたマトリクスを含むことができる適用に応じる。そのような管状構造の製造において、内側ライナは、らせん状に巻かれた強化コアが巻かれるマンドレルを提供するように事前形成されることができる。代わりに、内側ライナは、適切なマンドレル上に内側ライナのための樹脂含浸された強化ファイバまたはファブリックを巻き、次に強化コアを製造するためにライナを覆ってステップ状の鋼ストリップを巻き、次いで、外側ライナのための必要な樹脂含浸された強化ファイバまたはファブリックを巻くことによって形成されることができる。残念なことに、そのようなプロセスは、個別な長さのパイプセクションを製造することだけが可能であり、「オートフレッタージ」プロセスの使用に役立たない。
【０００８】
現在、そのようなパイプの圧力性能は、使用される材料の経済性、およびしばしば非常に困難な状況で、所定の場所に輸送されかつ移動されなければならない最終製品の重量によって制限される。ガス輸送で使用される最も一般的なパイプは、Ｘ６５鋼グレード（６５０００ｐｓｉの最小降伏強度）を有するが、パイプのこの基準は、１２００００ｐｓｉの降伏強度まで必要とするより新しい要件に合致できない。明らかに、パイプ壁の厚みおよび仕様を強化することができるが、これは、コスト、重量、および実装の複雑性だけを追加する。さらに、そのような構成は、達成するのが困難であり価格が高いガース（ｇｉｒｔｈ）溶接されなければならない。したがって、強くかつ軽量である高性能なパイプであるが、製造するのが経済的であり輸送および設置が比較的容易である必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、応力腐食クラッキングのリスクが低減され、知られているパイプおよびその形成方法の１つ以上の他の上述の欠点が軽減される、管状本体およびその形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、内側中空管状コアおよび外側ケーシングを有する管状本体が提供され、外側ケーシングは、内側コアの降伏強度より高い降伏強度を有する機械的に相互係合するらせん状に巻かれた材料の１つ以上のストリップを備える。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、内側管状コアおよび外側ケーシングを有する管状本体が提供され、外側ケーシングは、自身で重なり合うらせん状に巻かれた材料の１つ以上のストリップを有し、前記コアは、連続形成プロセスによって形成される管状構造を有する。
【００１２】
好ましくは、外側ケーシングの内側表面は、コアが、コア材料の塑性変形を生じるのに十分な内圧を受けた後、コアに圧縮力を及ぼすことができるように、コアの外側表面と連続的に接触する。
【００１３】
環境からのさらなる保護を提供することが望ましいとき、管状本体は、外側ケーシングの外側上に保護ケーシングを提供されることができる。
好ましい構成において、ストリップは、ストリップの各巻込みにおいて、次の巻込みの重なり合い部分を収容する、横断断面ステップを有する。代わりに、ストリップは、ストリップの各巻込みにおいて、隣接する縁部を収容する、一方の縁部に長手方向に延びる突出部、および他方の縁部に長手方向に延びる溝を有することができる。まださらなる構成において、ストリップは、ストリップの各巻込みにおいて、次の巻込みの重なり合い部分を収容する、各縁部に面取り部を有することができる。
【００１４】
好ましくは、外側ケーシングは、鋼、ステンレス鋼、チタン、およびアルミニウムなどの金属であるが、好ましくはマルテンサイトである。
いくつかの適用に関して、管状コア管状本体は、有利には、３１６Ｌステンレス鋼であり得るステンレス鋼などの耐腐食材料で形成される。
【００１５】
連続製造に特に適した構成において、管状本体は、圧延形成されシーム溶接された金属管であり得る。代わりに、コアは、自身で重なり合うらせん状に巻かれた材料の１つ以上のストリップから形成されることができる。
【００１６】
一形態において、機械的な相互接続は、連続する巻込みで互いに協動する、事前形成された窪みおよび移動止めの形態で提供されることができる。好ましくは、窪みは、ストリップの一方側に形成された長手方向に延びる窪みを備え、移動止めは、前記ストリップの反対側の長手方向に延びる移動止めを備える。これらの特徴は、単独または本明細書に開示される相互係合の他の形態の組合せで使用されることができる、機械的な相互係合の一形態を提供するように互いに係合する。
【００１７】
有利には、ストリップは、２つの縁部を含み、一方の縁部は、他方の縁部より長い。
機械的な相互接続は、内側コアと外側ケーシングとの間に接着剤層、および／または外側ケーシングの重なり合い部分の間の接着剤層の形態で提供されることができる。都合良く、接着剤層は、コアまたはストリップに塗布された接着剤のストリップであることができ、これは、都合良くテキスタイルキャリアを有することができるＣｙｔｅｃ  ＦＭ８２１０−１などの、エポキシベースの単一部分フィルムを含むことができる硬化可能なポリマーであり得る。この接着剤は、本明細書に記載される任意の他の機械的な相互接続と組み合わせて使用されることができる。
【００１８】
本発明のさらなる構成において、管状本体は、端部を有し、かつさらにその端部にコネクタを含む。このコネクタは、耐腐食材料のリングを含むことができ、前記コアは、耐腐食材料を含むことができ、前記リングおよびコアは、互いに溶接されることができる。都合良くかつ配置のために、らせん状突出部は、管状本体に形成されることができ、前記コネクタは、前記らせん状突出部と係合する対応する溝を含むことができる。
【００１９】
本発明のさらなる態様によれば、管状本体を製造する方法が提供され、第１の降伏強度を有する中空管状コアを提供するステップと、第１の降伏強度より高い第２の降伏強度を有する材料のストリップを提供するステップと、らせん状に重なり合う関係で前記コア上に前記ストリップを巻き、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップとを有する。
【００２０】
代わりの構成によれば、管状コアおよび外側ケーシングを有する管状本体を製造する方法が提供され、前記方法は、コアを形成するために内側ストリップの材料を提供するステップと、外側ケーシングを形成するために第２のストリップの材料を提供するステップと、その長手方向軸およびその対面する縁部を溶接するシームに沿って前記内側ストリップを回転し、それによって前記管状コアを形成するステップと、機械的に相互に係合する関係で前記コア上に前記外側ストリップを巻き、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップとを有する。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、管状コアおよび外側ケーシングを有する管状本体を製造する方法が提供され、前記方法は、コアを形成するために内側ストリップの材料を提供するステップと、外側ケーシングを形成するために外側ストリップの材料を提供するステップと、その長手方向軸およびその対面する縁部を溶接するシームに沿って前記内側ストリップを回転し、それによって管状コアを形成するステップと、らせん状に重なり合う関係で前記コア上に前記外側ストリップを巻き、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップとを有する。
【００２２】
本発明の他の態様によれば、管状本体を改良する方法が提供され、前記方法は、外側ケーシングを形成するために外側ストリップの材料を提供するステップと、機械的に相互に係合する関係で前記コア上に前記ストリップを巻き、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップとを有する。
【００２３】
本発明の他の態様によれば、管状本体を改良する方法が提供され、前記方法は、外側ケーシングを形成するために外側ストリップの材料を提供するステップと、らせん状に重なり合う関係で前記コア上に前記ストリップを巻き、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップとを有する。
【００２４】
好ましくは、方法は、内側コアの降伏強度より高い降伏強度を有する材料で外側ストリップを提供するステップを含む。
有利には、材料のストリップは、コアと連続してまたはほぼ連続して接触するように、コア上に巻かれる。
【００２５】
好ましい構成において、方法は、横断断面ステップを有するストリップを形成し、かつストリップの各巻込みが、前記ストリップの次の巻込みの重なり合い部分を収容するように、前記コア上に前記ストリップを巻くステップを含む。
【００２６】
管状本体の連続製造に役立つ方法において、コア材料は、金属管を形成するように、金属のストリップおよびシーム溶接から対面する縁部に沿って前記ストリップを圧延形成することによって形成されることができる。
【００２７】
有利には、方法は、前記ストリップ上に窪みおよび移動止めを形成し、かつ前記窪みおよび移動止めが、それに隣接する前記ストリップの他の部分上の対応する窪みおよび移動止めと係合させるように、前記コア上に前記ストリップを巻くステップを含むことができる。ストリップは、前記コアに前記ストリップのある程度の締付けを与えるように、他方の縁部より長い一方の縁部を有して形成されることができ、内側コアと外側ケーシングとの間に接着剤層を塗布するさらなるステップは、ある程度のさらなる機械的な相互接続を提供するために行われることができる。機械的な相互接続の程度は、外側ケーシングを形成するストリップの重なり合う部分間に接着剤層を塗布するさらなるステップによって強化されることができる。方法は、それが前記ストリップの連続する層で覆って巻かれる前に、ストリップに塗布される接着剤のストリップの形態で接着剤を提供するステップを含むことができる。好都合には、方法は、前記ストリップが前記コア上に巻かれる前に、ストリップに接着剤を塗布するステップを含むことができ、外側ケーシングの外側に耐腐食被覆を塗布するステップをさらに含むことができる。好都合には、耐腐食被覆は、本体上にらせん状に巻かれる可塑性材料の形態で提供されることができる。
【００２８】
管状部材をオートフレッタージするために、方法は、好ましくは、コア材料の塑性変形および外側ケーシングの弾性変形を生じるのに十分な内圧を仕上げられた管状本体に晒すステップを含む。
【００２９】
事前に存在するパイプラインの形態で内側コアを提供することが望ましいことがある。
有利には、方法は、さらなる端部コネクタまたは構造への前記本体の接続を可能にするために、仕上げられた管状本体の端部または各端部に端部コネクタを提供するステップを含むことができ、端部コネクタは、リングを受けるためのリセスを設けられることができ、リングは、次に内側コアに溶接されることができる。
【００３０】
本発明の他の態様によれば、端部コネクタが接続される対応するパイプ上の移動止めに対応する少なくとも１つのらせん状に延びる溝を有するボアを有する本体を備える端部コネクタが提供される。有利には、コネクタは、前記コネクタを他の物品に接続するためのフランジを含む。アセンブリを容易にするために、コネクタのボアは、テーパ状に形成されることができ、１つ以上の穴は、それが接続される対応するパイプにコネクタを結合するために使用される接着剤を受けるために、その外側表面と内側ボアとの間に連通が提供されることができる。好ましくは、端部コネクタは、コア材料に適合し、かつそれに接続される材料のリングを受けるための前記ボアの端部に窪みを含む。アセンブリされたとき、コネクタおよびパイプは、本明細書に記載される任意の１つの構造などパイプまたは構造として使用されることができる管状本体アセンブリを形成する。
【００３１】
上記設計の修正が生じ、特に、ストリップが、ストリップ内のステップを収容するように形状形成される面取りされた縁部を含み、窪みおよび移動止めが、平坦な相互に対面する接触表面を含むことができる構成を採用することができる。より詳細には、窪みは、相互に対面する傾斜された表面を備えることができ、移動止めは、前記窪みに前記対面する表面と係合するための対応する表面を含むことができる。好都合には、相互に対面する表面は、鋸状歯を形成する。代わりに、相互に対面する表面は、管状部材の長手方向軸に垂直であることができる。
【００３２】
本明細書に記載されかつ請求される鋼ストリップ積層（Ｓｔｅｅｌ  Ｓｔｒｉｐ  Ｌａｍｉｎａｔｅ、ＳＳＬ）技術は、腐食環境で作動する陸上のガスおよび油輸送ラインおよび海岸から離れた流れラインに適した、低価格のパイプライン構造のエネルギー工業における可能性がある新規な方法を提供する。圧力破裂試験は、１ｍｍ厚みの３１６Ｌステンレス鋼ライナ、および自身で重なり合う構成で巻かれた０．５ｍｍマルテンサイトの２つの層の外側強化層からなる１６０ｍｍ直径のＨｅｌｉｐｉｐｅ（商標）は、Ｘ２００パイプ仕様を満たしかつ超えるのに十分な２３５Ｂａｒｇで破裂することを実証した。ＨａｒｗｅｌｌのＡＥＡ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙによって行われた複合パイプに対する詳細な有限要素解析は、破裂試験結果が、理論的な破裂圧力の２％以内であることを検証し、かつＨｅｌｉｐｉｐｅが、同等のＸ６５鋼パイプの１／３の重量であり３倍より可撓性であることを予測した。Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ  Ｓｕｂｓｅａ  ７およびＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓによって、経済性の研究が行われ、Ｈｅｌｉｐｉｐｅが、従来のＸ６５鋼パイプラインより平均して４０％安価であることを予測した。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態は、添付の図面を参照して例示だけで以下に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に図面の図１を参照すると、圧力下で天然ガスまたは石油製品を搬送するパイプラインなどのパイプワークシステムで使用されるパイプを形成する全体に１０で示される管状本体は、多数の形成プロセスの任意の１つで形成されることができる内側パイプ１２の形態の内側コアを備える。好ましいプロセスにおいて、管１０は、金属管を備え、この金属管は、圧延形成され、かつ管を形成するために対面する表面に沿って溶接される。代わりに、管は、金属またはプラスチック材料で完全に形成された管として引き抜かれることができる。金属として提供されるとき、適切な材料の２つの例をあげれば、ステンレス鋼、合金、またはチタンなどの耐腐食材料の形態で管を提供することが望ましいことがある。全体に１４で示される外側ケーシングは、本出願人の英国特許第２２８０８８９号および米国特許第５８３７０８３号の出願の特定の記載における、マンドレル上のパイプの形成のために詳細に記載される方法で、自身で重なり合う方式でパイプ１２の外側表面１２ａ上に材料のストリップ１６をらせん状に巻くことによって、内側金属パイプ１２に形成される。本発明の構成において、管状本体１０は、必要であれば、上述の技術によってまたは任意の適切な代替によって連続して構成されることができる。ストリップ１６は、１つ以上の横断断面ステップ１８および２０を有し、これら各横断断面ステップ１８および２０は、好ましくはストリップ１６の厚みに対応する深さである。ステップ１８、２０は、好ましくはストリップ１６内に事前形成され、各ステップは、ストリップの各巻込みが、次の巻込みの重なり合う部分を収容する、重なり合いセンターレス巻き操作を容易にするために、ストリップ１６の一方の端部から他方の端部へ延びる。ストリップは、プラスチック、複合材料、または実際の金属などの多数の材料の任意の材料を含むことができるが、金属が、本明細書において以降に記載されるように、その一般的な高強度性能および形成ならびに接合の容易さの観点から特に好ましいことが見出される。適切な材料の実施例は、そのいくつかが、それらの耐腐食性能のために特に適している、鋼、ステンレス鋼、チタン、およびアルミニウムを含む。特定の材料は、本明細書で以降に試験される実施例において議論される。ストリップ１６の内側表面１６ｉおよびパイプの外側表面１２ｏは、ストリップの重なり合い部分１６ａとして構造的接着剤によってともに固定されることができる。接着剤の使用は、管状部材１０の全ての個々の構成部品は、類似するレートでひずませることを確実にすることを促進する。
【００３５】
金属ストリップに保護プライマを塗布することからさらなる利点を得ることができる。例えば、マルテンサイトは、高強度および低炭素であるが、それは、まだマイルドな鋼であり腐食を受ける。１つの適切なプライマは、ＢＲ１２７であり、このＢＲ１２７は、完全なデータシートが得られることができる、ＭＤ２１０７８ＵＳＡ、１３００ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  Ｓｔ，Ｈｒｖｒｅ  ｄｅ  ＧｒａｃｅのＣｙｒｅｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手できる。このプライマは、広範な接着剤と適合性を有し、耐腐食特性を確立し、かつ接合接着促進剤でもある。本明細書で以降に記載されるように、ＢＰのＣＵＲＶＥ（商標）材料（ＣｙＣＵＲＶ）の外側保護巻き体とともにこのプライマを組み込むことは、本発明に容易に適用されることができる、実行可能で高性能の保護システムを提供する。ＣＵＲＶＥ（商標）の塗布は、所望であれば接着接合によることができるが、この材料は、所望の曲率半径で事前形成されることができるので、接着剤は不要であり得る。
【００３６】
従来のパイプライン保護システム（特に３層溶融接合エポキシ）は、温度制限またはプロセス不適合性のために、本発明のパイプに使用されることができない。Ｃｙｔｅｃプライマの重要な可能にする特徴は、それが、平坦なマルテンサイトストリップに塗布されることができ、かつクラックまたは特性における低下なしにリブ形成プロセスに耐える。
【００３７】
以下に図面の図２を参照すると、全体的に２２で示される管状本体は、単一のステップ２８だけを有する鋼ストリップ２６から前述のように形成される交互の外側ケーシング２４を有するが、単一のステップ２８は、実際に、この交互の外側ケーシング２４の外側表面にらせん状にねじ山を形成するために、ストリップ２６の長手方向に延びる一方側の移動止め３０ａおよび他方側の窪み３０ｂを形成する突出部３０が事前形成される。ケーシングのこの交互の形態は、任意の第２の層上の窪み３０ｂが、前記ストリップ２６の前に付けられた部分上の移動止め３０ｂと協働するように、ストリップが重なり合う関係で巻かれ、それによって、互いに対して層を配置し、かつ本明細書に以降に記載される方法で前記管状構造１２に嵌められるフランジのための配置特徴として使用されることができる前記外側らせん状ねじ山を形成する事実を除けば、上述と同じ方法でコア１２上に巻かれることができることが理解される。
【００３８】
上記構成のいずれかにおいて、ストリップ１６または２６は、有利には他方の縁部１６ｂ、２６ｂより長い一方の縁部１６ａ、２６ａが備えられることができ、それによって、コア１２上に巻くとき、ある程度の締付けでコアにストリップを固定しかつ／または正しい重なり合いを容易にすることを促進する前記ストリップに湾曲を提供する。さらに、上記で参照された接着剤は、コア１２に塗布される接着剤のストリップの形態、または前記コア１２上に前記ストリップ１６、２６を巻く前または巻く間にストリップ１６、２６の形態をとることができる。接着剤は、例えば硬化可能なポリマーを含むことができ、好都合には、接着剤の容易な塗布、および一旦接着剤が付けられた後のその容易な硬化を促進するように、テキスタイルライナを有するエポキシベースの単一部のフィルムを含む。所望であれば、接着剤は、提供されることができる特性の２つの実施例をあげれば、耐バクテリア性能または耐放射特性を提供されることができる。以下に列挙された実施例は、接着剤としてＣｒｙｔｅｃ  ＦＭ８２１０−１を用いる。この接着剤は、いくつかの他の接着剤とは明らかに対照的な１８０℃でちょうど２分間で硬化されることができ、いくつかの他の接着剤は、２分間で硬化されるために、接着剤特性に不利な影響を有することができる２５０℃の温度を必要とする。任意の製造段階の間に品質制御問題を排除するために、マルテンサイトストリップは、工場条件で、洗浄され／ショットブラストされ／機械的または化学的にエッチングされ、グリース除去され、プライミングされ、かつ接着剤で事前被覆され、かつ製造準備された製品のロールとして供給されることが望ましいことがある。接着剤の他の形態が使用されることができ、それらの選択および安定性は、最終製品が用いられる使用に応じることが理解される。例えば、パイプが輸送のためのドラム上に巻かれるべきなら非常に可撓性の接着剤、またはパイプが、高圧パイプラインおよび支持アームなどの高いひずみ応用で使用されるとき、非常に強く剛直な接着剤を提供することが望ましいことがある。
【００３９】
複合パイプの他の設計において、端部コネクタは、システムの「Ａｃｈｉｌｌｅｓ  Ｈｅｅｌ」であることが示される。この問題を解消するために、本発明で提案される端部コネクタは、制限されない圧力試験の間にパイプとコネクタとの間のせん断応力に抵抗する固定装置として、パイプのらせん状の突出部を使用する。コネクタは、パイプのらせん状の突出部のピッチに合わせるために機械加工される内側ボアを有する標準のＢＳ１５６０クラス６００フランジに基づく。コネクタは、らせん状の突出部上にねじ込まれ、コネクタとパイプとの間のギャップは、完全な仕様を得ることができる英国ＤｕｘｆｏｒｄのＨｕｎｔｓｍａｎ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能な２部低温硬化の構造接着剤であるＡｒａｌｄｉｔｅ（商標）で充填される。鋼またはステンレス鋼に塗布されたときこの接着剤の平均ラップ強度は、室温から最大４０℃で硬化されたとき２０Ｎ／ｍｍ２から２５Ｎ／ｍｍ２である。１２０°離間される３個の６ｍｍ穴は、接着剤が環状ギャップ内に注入されることを可能にするように、フランジの後方にテーパ状に形成されるセクションを通して径方向に穿孔される。コネクタのボアは、ボア内により均一な応力分布を生成するように１．５度でテーパ状に形成される。Ｈｅｌｉｐｉｐｅの長さは、３１６Ｌステンレス鋼半硬化ライナ、およびマルテンサイト（商標）巻き体でプライミングされかつパイプの両端部でＣｙｔｅｃ  ＦＭ８２１０−１フィルム接着剤で被覆された接着剤フィルムを使用してアセンブリされる。この接着剤は、完全な技術仕様を得ることができる、米国のＣａｌｉｆｏｒｎｉａ、ＡｎａｈｅｉｍのＣｙｔｅｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能である。この接着剤は、高いせん断強度およびひずみ特性（７５Ｆ°で５４００ｐｓｉのラップせん断応力）を有する。巻き体の端部は、ライナ突合せ溶接プロセスの間に、エポキシ接着剤がガスを発生することを停止するように、１５ｍｍ切り戻される。端部コネクタは、次に、パイプ上にねじ込まれ、ステンレス鋼に突合せ溶接されるライナを、コネクタ内に挿入する。コネクタのアセンブリは、図３に示される。
【００４０】
接着剤の流れを容易にするために、各コネクタは、２部低温硬化のエポキシ接着剤をコネクタとパイプとの間の環状ギャップに送る前に、４０℃に加熱される。環状ギャップの制御された充填を確実にするために、３個のポートは、手動のカートリッジガンを使用して接着剤を送るために使用される。この方法で接着剤を一様にすることは、エポキシ内の気泡の取込みを妨げる。接着剤が、ポッティング室を充填するとき、エポキシは、約７０℃から８０℃で３０分間硬化される。パイプは、次に反転され、同様の方法で他方の端部がポッティングされる。
【００４１】
腐食性製品を輸送するために連続する保護障壁を提供するために、パイプのステンレス鋼ライナは、図３に示されるように、コネクタのボア内に提供されるステンレス鋼のリングまたはフランジに突合せ溶接される。溶接される周囲のクロージャは、それがパイプのボア内に配置されるので、実行するために溶接するのが困難である。
【００４２】
以下に図面の図３をより詳細に参照すると、管状本体１０または２２のいずれか、より詳細には管状本体２２とともに使用するための全体的に３２で示されるコネクタは、その内にボア３６を有する本体３４からなり、ボア３６の内側表面３６ｉは、管状本体２２の外側ケーシング２４の外側表面に形成される移動止め３０ａに対応するらせん状に延びる溝３６ｇが設けられる。コネクタ３２は、外側ケーシング２４の外側表面の移動止めにねじ込まれ、またコネクタ３２の外側に設けられた１つ以上の穴３６ｈを通して注入された構造接着剤によってそこに固定される。管状本体２２から離れる本体３４の端部は、コネクタ３２を他の従来のパイプワーク取付け具（図示せず）に固定するためのフランジ３８を有し、または他の従来のパイプワークに接続するための溶接準備された端部部分（図示せず）を有する。
【００４３】
管状本体２２が挿入されるボア３６の端部は、好ましくは、使用または管状本体を曲げる間に、内圧下で管状本体２２上への局所化された応力の生成を避けるためにテーパＴとともに形成される。フランジ３８に隣接するボア３６の端部は、リセス３６ｒを有し、リセス３６ｒ内に、コア１２を形成するために選択された材料に適合する材料のリング４０が、任意の適切な接合技術によってそこに挿入されかつ接合されることができる。本体が、腐食性製品の輸送のために使用されるべきであるとき、コア１２およびリング４０の両方は、ステンレス鋼であることができ、任意の従来の溶接技術によって互いに溶接され、それによって接続に適した管状本体の端部を形成する。接続は、フランジ３８を用いて達成されることができ、フランジ３８は、管状部材のさらなる長さ上の同様のフランジと協働し、フランジに設けられた穴４２を通して設けられたボルト（図示せず）によってそこに固定される。
【００４４】
所望であれば、ＣＵＲＶＥ（商標）の形態のさらなる保護被覆が、パイプの外側の周りに巻かれた材料の層として設けられることができる。ＣＵＲＶＥは、ＢＰによって開発され現在独国ＧｒｏｎｅａｕのＰＲＯＰＥＸから入手可能な、英国Ｌｅｅｄｓ  ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙのＩａｎ  Ｗａｒｄ教授によって発明された軽量で高強度のポリプロピレン材料である。その製品は、マットに織られ次に圧力下で加熱された複数の高張力のポリプロピレンのファイバを含み、各ファイバの外側部分は、溶融しかつその近接する隣接部と結合するが、高張力材料のコアを維持する。保護被覆の他の形態が使用されることができ、本発明は、ＣＵＲＶＥ（商標）の使用に限定されるものと考えられるべきではない。ＣＵＲＶＥ（商標）が用いられるとき、それは、長いストリップとして提供されることができ、重なり合う関係または当接する関係で管状本体１０の外側部分に巻かれる。所望であれば、それは、上述したＣｙｔｅｃ接着剤などの任意の適切な接着剤を用いて、管状本体に接着接合されることができる。
【００４５】
「オートフレッタージ」として知られる技術、およびどのようにそれが本発明に適用されることができるかは、図４および図５を参照して以下に記載され、内側コア１２は、外側ケーシング１２、２４を形成するストリップ１６、２６が形成される「マルテンサイト」（商標）より低い降伏強度およびより良好な伸び特性を有するステンレス鋼で形成される。選択される材料の典型的な応力／ひずみのグラフが、図４に示される。
【００４６】
図５は、「オートフレッタージ」プロセスの間の２つの材料の応力／ひずみのグラフを示す。両方の材料は、同一のゼロ負荷（ポイント１）で始まり、上述された複合管状本体が、内側パイプ１２の降伏ひずみ（ポイント２）より高いが、外側ケーシング１６、２６の降伏ひずみより下の所定の「シェークダウン」圧力限界への内圧負荷を受け、内側パイプ１２は、降伏および塑性変形を受け（ポイント３および４）、一方、外側ケーシング１６、２６は、それが、その対応するポイント３＊および４＊で応力負荷に到達するとき、その弾性限界内に留まる。管状本体の負荷を除いたとき、内側コア１２は、ゼロ負荷下で圧縮応力状態（ポイント５）に戻り、一方外側ケーシング１６、２６は、その降伏応力より十分に下の引張応力の状態（ポイント５＊）に留まる。その後の作動圧力まで（ポイント６およびポイント６＊まで）の管状本体の再負荷時に、両方の外側ケーシング１６、２６および内側コア１２は、線形方法で振る舞い、任意のさらなる負荷サイクリングは、弾性限界内であり、内側パイプ１２は、低減された引張応力レベルで動作する。内側パイプ１２の動作引張応力におけるこの低減は、「オートフレッタージ」と呼ばれ、結果として応力腐食クラッキングの発生のリスクの低減を生じる。好ましい圧力負荷シーケンスの応力ひずみグラフは、初期ゼロ応力条件を有する１で始まる図５に示される。内側パイプが有効に圧縮「事前負荷される」とき、通常条件下で結果として塑性変形を生じ、一方その材料の降伏点下に留まる、通常動作で内圧を受けることができることは理解される。本明細書で記載されるように、本発明の使用は、必ずしも全て「オートフレッタージ」ステップを受ける必要がないことも理解される。例えば、単に過剰な内圧を受けない非常に長いパイプを作る必要があるなら、内側コア１２を形成し、かつその周りに外側ケーシング１６、２６を巻く連続するプロセスを用いて、パイプを単に形成することができる。
【００４７】
図７から図９は、機械的係合の交互の形態を示す。図７において、係合は、ストリップ１６の一方の縁部に設けられた長手方向に延びる溝５０により、溝５０内に、動作において、ストリップの他方側に形成された対応する突出部５２が供給され、一方ストリップは、コア１２上に置かれる。図８の構成において、簡単なステップ５４は、動作において、ステップが、コア１２に加えられたストリップ上に互いに係合するように、ストリップの各縁部に設けられる。図９は、ストリップ１６の縁部が、ストリップ１６の各巻込みがコア１２上に置かれるとき、重なり合う部分を提供するように５６で単純に面取りされる、より簡単な構成を示す。各これら機械的係合は、ストリップの縁部間にインターロックを提供し、当業者によって十分に理解されるように接合の強化を促進する。
【００４８】
ある程度の強化された軸方向位置または外側ケーシング内の制限を提供するために、図１０および図１１に示されるように、相互係合する部材の形態で軸方向ロックを提供することが望ましいことがある。図１０を参照して、ロックの第１の形態は、ストリップ１６の一方縁部に形成され、ストリップ１６の反対側縁部の重なり合う部分に設けられる対応する長手方向に延びる突出部６２とともにストリップの縁部に沿って延びるチャネル６０を含む。動作において、突出部６２は、ストリップ１６が内側ケーシング１２上に巻かれるときチャネル６０内に置かれ、管状構造にもたらされることがある任意の軸方向負荷に耐えるように自体をインターロックする。交互構成は、鋸歯設計が用いられる図１１に示される。鋸歯６６ａ、６６ｂは、それらは、ストリップが内側ケーシング１２上に置かれるとき互いに協働するように、ストリップ１６の両側の対面する縁部における長手方向に延びる特徴として提供される。動作において、歯の対面する表面６８ａ、６８ｂは、管状本体１０に印加されることがある任意の軸方向負荷に耐えるように互いに係合する。応力集中は、この後の選択において非常に低い。
【００４９】
図１２および図１３に示される設計が用いられ得る場合に、外側ケーシング１６のまださらなる負荷担持性能を改善することが望ましいことがある。図１２において、外側ケーシングを形成するストリップ１６の縁部は、動作において、それらが、上記図１を参照して詳細に議論されるステップ２０上により密に取り付けられるように、７０ａ、７０ｂで面取りされまたはテーパ状に形成される。この設計修正は、ストリップが、点線で示されるようにブラフ状に端部が形成されるなら、そうでなければ一層厚みだけであり得る重なり合い領域におけるケーシングの厚みを増大することが理解される。この方法で厚みを増大することによって、この領域における負荷能力を増大することを可能にする。図１３は、外側ケーシング１６が、図２に示される曲げられた表面よりむしろ、一致して傾くまたは傾斜する表面を有するストリップから形成される他の修正を示す。本質的に、ストリップに沿って設けられる長手方向に延びる窪み７２は、ストリップの隣接する巻込みの対面する表面に設けられた長手方向に延びる移動止め７４を収容する。窪みおよび移動止めの傾斜表面７６、７８は、互いに対面し、かつ管状部材が軸方向負荷を受けるときに互いに係合する。表面７６は互いに対面し、一方表面７８は互いから離れて面する。傾斜表面間の接触は、図２の実施形態より均一に負荷を分散するようなものである。ストリップの材料は、軸方向負荷を受けたとき、任意の空隙を空間充填しかつ内側ケーシングの任意の不都合な伸びを制限するように、巻き体の内側部分の窪み７２と内側ケーシング１２との間に挿入されることができる。このストリップは、ケーシングの負荷担持性能を促進するように有利にはマルテンサイトであり得る。
【００５０】
本発明によりパイプ１０を製造するために、第１に内側ライナ１２を形成し、次にライナ１２上に外側ケーシングを巻かなければならない。実際に、内側ライナは、金属またはプラスチック押し出しまたは連続する巻き体などの多数の技術の任意の１つで形成されることができるが、その長手方向軸の周りに金属の長いストリップを圧延によって形成し、次に連続する方法で対面する表面をシーム溶接することが特に好ましいことが見出される。一旦、内側ライナ１２が形成されると、ストリップ１４の各巻込みが、前の巻込みと機械的に係合するように、ライナ１２の周りにストリップ１４の材料を巻くことによって外側ケーシングを形成することができる。機械的係合は、多数の異なる形態を任意の１つをとることができ、形態のいくつかが、本明細書に添付された図面に示される。簡単に図１を参照すると、機械的係合の１つの好ましい形態は、ストリップの次の巻込みの重なり合う部分を配置するように作用するストリップ１４内のステップ２０を提供するように、コア１２上に置かれる前にその長手方向軸に沿ってストリップ１４を変形することによって達成される、自身で重なり合う構成を含むことができることは理解される。この構成の強度は、自身で重なり合う部分の層間に、所望であれば、内側ライナ１２と外側部分１４との間に、接着剤を塗布することによって強化されることができる。互いに対面する表面を引き付け、かつ一旦それらが適切に係合されると、所定の位置にそれらを維持することに向けられる、機械的に相互係合するまたはナノ技術表面修正などの接着剤の代替が使用されることができる。交互の機械的なインターロック構成が、上記で議論された図７から図９に示される。上述した機械的な係合の代替または追加として、図２を参照して上述されたように、一方側に移動止め３０ａおよび他方側に窪み３０ｂを形成する長手方向に延びる突出部３０を形成することができる。この突出部は、ストリップが、窪み３０ｂを移動止め３０ａの先行する部分を覆って取り付けさせるように、内側コア１２の外側表面上に圧延される前に、一対の適切に形状形成されたピンチローラ（図示せず）間にストリップ１４を通すことによって形成されることができる。この機械的な係合は、それ自体で、または本明細書で議論される１つ以上の機械的な係合と組み合わせて使用されることができる。各上記構成は、重なり合う外側層１４の接触する表面および／または内側ライナ１２と外側ストリップ１４との間に、上記で議論された形態で接着剤を塗布するステップによって強化されることができる。
【００５１】
元来の構造標本は、以下の表１の第１の列に詳細に示され、ライナの降伏強度は、マルテンサイトの降伏強度（１３５０ＭＰａ）に一致するために可能な限り高いように選択された。したがって、８６２ＭＰａの最終的な引張応力（ＵＴＳ）を有する激しく低温で作用する３１６Ｌステンレス鋼が選択された。この標本は、試験圧力が１１０Ｂａｒｇに到達するまで破裂しなかったが、この圧力は、予測されるより幾分低いことが考慮された。その研究が実施された後、この材料欠点は、溶接熱が影響するゾーン（ＨＡＺ）が、制限されたひずみ性能を有し、マルテンサイトに従いひずむことができないことであり、それは、この問題が、溶接された後でも、それは、置かれるひずみを収容することができるように、内側ライナの降伏応力を低下することによって対処されることができることを結論された。
【００５２】
パイプは、次に、高いひずみ性能を有するが３０６／３０８ＭＰａで非常により低い降伏強度を有する、完全にアニールされたステンレス鋼を用いて再設計され、これは、２３５Ｂａｒｇの圧力が達成されるまで破裂しなかった。ライナと強化巻き体との間の降伏強度におけるそのような不一致は、複合アセンブリから最大作動圧力を得るために、パイプが、オートフレッタージの原理を完全に組み込むことを可能にする。元来のおよび修正された構造仕様は、０．２％のプルーフ応力が、実質的に降伏応力に等しい以下の表に示される。
【００５３】
【表１−１】
2008504507.tif 000003
【００５４】
【表１−２】
2008504507.tif 000004
【００５５】
各上記標本において、パイプのボアは１６０ｍｍである。
コアおよび外側ケーシングのための多数の異なる材料を使用することができることは理解されるが、上記に対して試験を行い、２８０ＭＰａの降伏強度を有する完全にアニールされた３６Ｌステンレス鋼のコアと、１３５０ＭＰａの降伏強度を有する高強度のマルテンサイト（商標）の強化外側ケーシング１６、２６との組合せが、優れた結果を提供することが見出された。以下の表は、この好ましいサンプルに使用されたオートフレッタージ圧力の詳細を提供する。
【００５６】
【表２】
2008504507.tif 000005
【００５７】
９４ｂａｒの動作圧力で、１４０ｂａｒのシェークダウン圧力を受けて動作する、３１６Ｌライナにおける応力範囲は、２０５ＭＰａの圧縮応力から１３８ＭＰａの引張応力まで変わることが計算された。これは、疲労および応力腐食クラッキングに対して理想的である、ライナの引張応力を劇的に低減した。マルテンサイト強化巻き体は、５８６ＭＰａの最大応力で動作し、１８６ＭＰａの残留応力を有する。１３５０ＭＰａの降伏で、巻き体は、２．３の安全係数（ＦＯＳ）を有する。
【００５８】
上述の試験サンプルは、２０℃で圧力試験され、２３５．５Ｂａｒｇの圧力で故障した。この圧力で、端部コネクタは、故障またはゆがみの兆候は示されなかった。
以下の表は、ライナが６ｍｍのＸ４２（２９０ＭＰａの降伏応力）、およびパイプが９００ｍｍを有するさらなるケースの結果を示す。パラメータは、約２のマルテンサイトにおけるＳＦを与えるように調整される。
【００５９】
【表３】
2008504507.tif 000006
【００６０】
ケースＦ１およびＦ２は、１００Ｂａｒの通常のＷＰに関するものであり、最も強い（Ｍ２２０）から最も弱い（Ｍ１３０）までのマルテンサイトグレードの変化の影響を示す。両方のケースにおいて、ライナは、ＳＰ（１．５＊ＷＰ）で降伏し、ＷＰで圧縮になるが、逆降伏にならない。
【００６１】
ケースＧ１およびＧ２は、再び調査されるマルテンサイトグレードにおける変化を有する、２００Ｂａｒの通常のＷＰに関するものである。ケースＧ１において、ライナは、ＳＰでの引張で降伏し、またＺＰで圧縮する（すなわち逆降伏）が、再負荷時にライナ応力は降伏以下であり、塑性サイクリングは生じない。
【００６２】
【表４】
2008504507.tif 000007
【００６３】
【表５】
2008504507.tif 000008
【００６４】
多くの他の材料が、本発明による管状本体の製造での使用のために選択されることができることは理解される。例示だけのために、多数の様々な材料に関する応力ひずみ曲線を示す図６に注意が引かれる。この図から、６０６１−Ｔ６５１アルミニウム（Ｍ１）に関する応力ひずみ曲線は、その比較的低い降伏応力のためにライナ材料として使用に役立つ。銅（Ｍ２）、アニールされた１０１８鋼（Ｍ３）、およびおそらく半圧延されたＣ２６００真鍮（Ｍ４）などの追加の材料が、適切な高い降伏応力を有するケーシング材料と一致するとき適することもできる。低温圧延された１０１８鋼（Ｍ５）は、また任意選択であるが、その比較的高い降伏は、考慮されるべきである。材料の組合せを選択するとき、外側ケーシングは、コアが「オートフレッタージ」ステップの間に塑性変形を受けることを可能にするように、内側コアより強いことが必要であり、一方、外側ケーシングは、ゼロ圧力に戻るとき、内側コアが圧縮応力を受け、かつ外側ケーシングが引張応力下に留まり、その圧縮応力をコアに提供するように、弾性ひずみ状態に留まることを想起されたい。
【００６５】
新規な管状本体１０の製造が上述されたが、存在するパイプによって構成される内側パイプ１２を用いるこの手順は、パイプラインなどの存在するパイプを一新しかつ更新し、またいくつかの実施例をあげればパイロン、タワー、支持アーム、駆動シャフト、および海底動的立ち上がり管を製造するために使用されることができることが理解される。
【００６６】
本発明の一形態の特定の利点は、「オートフレッタージ」プロセスが、一旦、ある長さのパイプがその最終位置に設置されると、実行されることができる事実にある。そのような状況下で、図５に示されるプロファイルに従うために、コア１２内の流体の圧力を増大することによって、単にパイプに「オートフレッタージ」プロセスを受けさせる必要がある。コア１２は、本質的に、その塑性限界を超えて伸び、内圧の緩和時に、外側ケーシング１６、２６から圧縮力を受け、その後、内圧が所望の作動圧力まで増大するとき、内側コア１２は、十分にその塑性限界下に留まり、したがってほとんど応力腐食クラッキングを受ける傾向はない。
【００６７】
本形成プロセスは、製品が形成されたときに、結果として製品直径が増大または低減することを生じる方法で単に巻込みを巻くことによって、テーパ状に形成された製品を製造するために用いられることができることが理解される。この構成は、負荷拡散効果が必要である場合、または単に他の性能または審美的な要件のために直径を変更する必要がある場合に、タワーまたは他のそのような製品の製造に非常に有用であり得る。
【００６８】
好ましいパイプの設計は、完全に弾性の高強度のマルテンサイト巻き体によって支持されるライナを含む耐腐食圧力に基づく。高内圧下で、マルテンサイト巻き体は、弾性のままであり、大部分のフープ応力を担持する。ライナの役割は、製品のための漏洩が無い通路を提供するために、マルテンサイト巻き体にひずんで従うことである。
【００６９】
本明細書で提供される任意の試験データは、追加の利点が得られることができる図７から図１３の特徴を組み込まない設計に関連して提供される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】管状部材の一部切断、一部断面の概略長手方向図である。
【図２】管状部材の交互の外側ケーシングの一部切断、一部断面の概略長手方向図である。
【図３】その外側ケーシングが図２に示される管状部材とともに使用するコネクタの一部断面側方立面図である。
【図４】管状部材の応力ひずみのグラフである。
【図５】圧力処理サイクルの間の管状部材の応力ひずみのグラフである。
【図６】本発明による管状本体での材料として含まれるのに役立つことができる、多数の他の交互の材料の応力ひずみのグラフである。
【図７】本発明で提案されるパイプ構成での機械的なインターロック構成の交互の形態の断面図である。
【図８】本発明で提案されるパイプ構成での機械的なインターロック構成の交互の形態の断面図である。
【図９】本発明で提案されるパイプ構成での機械的なインターロック構成の交互の形態の断面図である。
【図１０】外側ケーシングの断面図であり、かつインターロック構成を示す。
【図１１】外側ケーシングの断面図であり、かつインターロック構成を示す。
【図１２】外側ケーシングの交互の構成の一部の断面図である。
【図１３】外側ケーシングの交互の構成の一部の断面図である。
【図１】
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【図２】
2008504507.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008504507.tif 000016
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008504507.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月10日(2007.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側中空管状コアおよび外側ケーシングを備える管状本体であって、前記外側ケーシングは、前記内側コアの降伏強度より高い降伏強度を有する機械的に相互係合するらせん状に巻かれた材料の１つ以上のストリップを有する管状本体。
【請求項２】
前記コアは、連続形成プロセスによって形成される管状構造を備える請求項１に記載された管状本体。
【請求項３】
前記外側ケーシングの内側表面は、前記コアが、前記コア材料の塑性変形を生じるのに十分な内圧を受けた後、前記コアに圧縮力を及ぼすことができるように、前記コアの外側表面と連続的に接触する請求項１に記載された管状本体。
【請求項４】
前記管状本体は、前記外側ケーシングの外側上に保護ケーシングを有する請求項１に記載された管状本体。
【請求項５】
前記ストリップは、ストリップの各巻込みにおいて、次の巻込みの重なり合い部分を収容する、横断断面ステップを有する請求項１に記載された管状本体。
【請求項６】
前記ストリップは、ストリップの各巻込みにおいて、隣接する縁部を収容する、一方の縁部に長手方向に延びる突出部、および他方の縁部に長手方向に延びる溝を有する請求項１に記載された管状本体。
【請求項７】
前記ストリップは、ストリップの各巻込みにおいて、次の巻込みの重なり合い部分を収容する、各縁部に面取り部を有する請求項１に記載された管状本体。
【請求項８】
前記外側ケーシングは、金属である請求項１に記載された管状本体。
【請求項９】
前記外側ケーシングは、鋼、ステンレス鋼、チタン、およびアルミニウムを含む、または鋼、ステンレス鋼、チタン、およびアルミニウムからなるグループから選択される請求項１に記載された管状本体。
【請求項１０】
前記ストリップは、マルテンサイトを含む請求項１に記載された管状本体。
【請求項１１】
前記コア材料は、耐腐食材料を含む請求項１に記載された管状本体。
【請求項１２】
前記コア材料は、ステンレス鋼を含む請求項１に記載された管状本体。
【請求項１３】
前記コア材料は、３１６Ｌステンレス鋼を含む請求項１に記載された管状本体。
【請求項１４】
前記コアは、圧延形成されシーム溶接された金属管を含む請求項１に記載された管状本体。
【請求項１５】
前記コアは、自身で重なり合うらせん状に巻かれた材料の１つまたは複数のストリップを有する請求項１に記載された管状本体。
【請求項１６】
前記ストリップは、連続する巻込みで互いに協動する窪みおよび移動止めを含む請求項１に記載された管状本体。
【請求項１７】
前記窪みは、前記ストリップの一方側に形成された長手方向に延びる窪みを含み、前記移動止めは、前記ストリップの他方側の長手方向に延びる移動止めを含む請求項１６に記載された管状本体。
【請求項１８】
前記ストリップは、２つの縁部を含み、一方の縁部は、他方の縁部より長い請求項１に記載された管状本体。
【請求項１９】
前記本体は、前記内側コアと前記外側ケーシングとの間に接着剤層をさらに含む請求項１に記載された管状本体。
【請求項２０】
前記本体は、前記外側ケーシングの重なり合い部分の間に接着剤層をさらに含む請求項１に記載された管状本体。
【請求項２１】
前記接着剤層は、前記コアまたは前記ストリップに塗布された接着剤のストリップを含む請求項１に記載された管状本体。
【請求項２２】
１つまたは複数の接着剤層は、硬化可能なポリマーを含む請求項１９に記載された管状本体。
【請求項２３】
前記接着剤層は、テキスタイルキャリアを有するエポキシベースの単一部分フィルムを含む請求項１９に記載された管状本体。
【請求項２４】
前記接着剤層は、Ｃｙｔｅｃ  ＦＭ８２１０−１を含む請求項１９に記載された管状本体。
【請求項２５】
前記管状本体は、端部を有し、かつさらにその端部にコネクタを含む請求項１に記載された管状本体。
【請求項２６】
前記コネクタは、耐腐食材料のリングを含み、前記コアは、耐腐食材料を含み、前記リングおよびコアは、互いに溶接される請求項２５に記載された管状本体。
【請求項２７】
前記管状本体は、らせん状突出部を含み、前記コネクタは、前記らせん状突出部と係合する対応する溝を含む請求項２５に記載された管状本体。
【請求項２８】
構成要素として構成されるとき、パイロン、タワー、支持アーム、駆動シャフト、および海底動的立ち上がり管のリストから選択される請求項１に記載された管状本体。
【請求項２９】
前記接着剤は、耐バクテリアまたは耐放射特性を有する請求項１９に記載された管状本体。
【請求項３０】
管状コアおよび外側ケーシングを有する管状本体を製造する方法であって、
ａ．第１の降伏強度を有する中空管状コアを提供するステップと、
ｂ．前記第１の降伏強度より高い第２の降伏強度を有する材料のストリップを提供するステップと、
ｃ．機械的に相互に係合する関係で前記コア上に前記ストリップを巻き、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップとを含む方法。
【請求項３１】
ａ．内側ストリップの材料の形態で中空管状コアを提供するステップと、
ｂ．その長手方向軸およびその対面する縁部を溶接するシームに沿って前記内側ストリップを回転し、それによって前記管状コアを形成するステップと、
ｃ．機械的に相互に係合する関係で前記コア上に前記外側ストリップを巻き、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップとを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項３２】
ａ．らせん状に重なり合う関係で前記コア上に前記外側ストリップを回転し、それによって前記コアを囲む外側ケーシングを形成するステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項３３】
ａ．事前に存在するパイプラインの形態で中空管状コアを提供するステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項３４】
前記材料のストリップは、前記コアと連続してまたはほぼ連続して接触するように、前記コア上に巻かれる請求項３０から３４のいずれか一項に記載された方法。
【請求項３５】
横断断面ステップを有する前記ストリップを形成し、かつ前記ストリップの各巻込みが、前記ストリップの次の巻込みの重なり合い部分を収容するように、前記コア上に前記ストリップを巻くステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項３６】
金属管を形成するように、金属のストリップおよびシーム溶接から対面する縁部に沿って前記ストリップを圧延形成することによって、前記コア材料を形成するステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項３７】
前記ストリップ上に窪みおよび移動止めを形成し、かつ前記窪みまたは移動止めが、それに隣接する前記ストリップの他の部分上の対応する窪みまたは移動止めと係合させるように、前記コア上に前記ストリップを巻くステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項３８】
前記ストリップの一方側に長手方向に延びる窪み、および前記ストリップの反対側に長手方向に延びる移動止めとして、前記窪みおよび移動止めを形成するステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項３９】
他方の縁部より長い一方の縁部を有する前記ストリップを形成するステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項４０】
前記内側コアと前記外側ケーシングとの間に接着剤層を塗布するステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項４１】
前記外側ケーシングを形成する前記ストリップの重なり合う部分間に接着剤層を塗布するステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項４２】
それが前記ストリップの連続する層で覆って巻かれる前に、前記ストリップに塗布される接着剤のストリップの形態で前記接着剤を提供するステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項４３】
前記ストリップが前記コア上に巻かれる前に、前記ストリップに前記接着剤を塗布するステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項４４】
前記外側ケーシングの外側に耐腐食被覆を塗布するステップをさらに含む請求項３０に記載された方法。
【請求項４５】
前記本体上にらせん状に巻かれる可塑性材料の形態で耐腐食被覆を塗布するステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項４６】
前記コア材料の弾性変形および前記外側ケーシングの塑性変形を生じるのに十分な内圧を仕上げられた管状本体に晒すステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項４７】
前記内側コアは、事前に存在するパイプラインの形態で提供される請求項３０に記載された方法。
【請求項４８】
さらなる端部コネクタまたは構造への前記本体の接続を可能にするために、前記仕上げられた管状本体の端部または各端部に端部コネクタを提供するステップを含む請求項３０に記載された方法。
【請求項４９】
前記端部コネクタの窪み内に前記内側コアに適合する材料のリングを提供し、かつ前記コアの端部で前記リングに前記内側コアを溶接するステップを含む請求項４８に記載された方法。
【請求項５０】
端部コネクタが接続される対応するパイプ上の移動止めに対応する少なくとも１つのらせん状に延びる溝を有するボアを有する本体を備える端部コネクタ。
【請求項５１】
前記コネクタを他の物品に接続するためのフランジを含む請求項５０に記載された端部コネクタ。
【請求項５２】
前記ボアがテーパ状に形成される請求項５０に記載された端部コネクタ。
【請求項５３】
前記コネクタは、それが接続される対応するパイプに前記コネクタを結合するために使用される接着剤を受けるために、その外側表面と内側ボアとの間に１つまたは複数の連通穴を有する請求項５１に記載された端部コネクタ。
【請求項５４】
前記コア材料に適合し、かつそれに接続される材料のリングを受けるための前記フランジに窪みを含む請求項５１に記載された端部コネクタ。
【請求項５５】
請求項１から２９のいずれか一項に記載された管状本体に接続される請求項５０に記載された端部コネクタ。
【請求項５６】
前記ストリップは、前記ストリップにおけるステップを収容するように形状形成された面取りされた縁部を含む請求項１に記載された管状本体。
【請求項５７】
前記窪みおよび移動止めは、平坦な相互に対面する接触表面を含む請求項１６に記載された管状本体。
【請求項５８】
前記窪みは、相互に対面する傾斜された表面を備え、前記移動止めは、前記窪みに前記対面する表面と係合するための対応する表面を含む請求項１６に記載された管状部材。
【請求項５９】
前記相互に対面する表面は、鋸状歯を形成する請求項５８に記載された管状部材。
【請求項６０】
前記相互に対面する表面は、管状部材の長手方向軸に垂直である請求項５８に記載された管状部材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
管状部材をオートフレッタージするために、方法は、好ましくは、コア材料の弾性変形および外側ケーシングの塑性変形を生じるのに十分な内圧を仕上げられた管状本体に晒すステップを含む。
【国際調査報告】
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