(57)【要約】  乾燥繊維構造体（１２）（例えば、炭素繊維）のような強化材料を配管（１４）の表面に取り付ける段階を含んでいる配管の補修装置と方法を提供する。高分子材料（４１）は、補強材料である自己浸透性のある繊維構造体の上部に配設される。高分子材料は、強化された高分子材料の複合材料を形成するべく補強材料に浸透し、硬化する。その高分子材料の複合材料が配管の定格圧力及び耐圧強度を維持している。選択的に、スリーブ、胴、箱等の外部格納コンポーネント（３６）が、高分子材料の導入に先立って補強材料を囲んで取り付けられる。この場合、高分子材料は外部格納コンポーネント内部で補強材料の上部に配設（注入）される。
2008522116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強すべき配管の一部分に繊維構造体を樹脂なしで取り付ける段階と；
乾燥した前記繊維構造体に浸透させるために、樹脂を前記配管における前記繊維構造体に塗布する段階と；
を含んでいる、配管の一部分を補強する方法。
【請求項２】
前記繊維構造体が炭素繊維を含んでいて、高分子材料がエポキシ系を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記樹脂が熱硬化性樹脂系を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
対象物を補強する方法であって：
対象物の表面に繊維構造体を取り付ける段階と；
格納要素を前記繊維構造体に隣接して取り付ける段階と；
前記繊維構造体に浸透させるために、高分子材料を前記格納要素と前記繊維構造体との間に配設する段階と；
前記繊維構造体と前記高分子材料との複合材料を前記対象物の前記表面に形成するために、前記高分子材料を硬化させる段階と；
を含んでいる対象物を補強する方法。
【請求項５】
前記対象物が、容器、配管、ノズル又はそれらの組合せを含んでいる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記格納要素がキャビティを形成していて、前記対象物の一部分が前記繊維構造体を有している、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記格納要素と前記対象物との間をほぼシールする段階を含んでいる、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記格納要素が胴を備えていて、そして前記高分子材料を配設する前記段階が、前記高分子材料を前記胴に設置された開口部を介して前記胴の内側に注入する段階を含んでいる、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記繊維構造体が自己湿潤性である、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記繊維構造体と前記高分子材料との特性が、外圧を作用することなく前記繊維構造体の浸透を容易にしている、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記高分子材料が、重力若しくは毛管作用、又はそれらの組合せにより前記繊維構造体から前記対象物の前記表面にまで浸透する、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
前記繊維構造体を取り付ける前記段階が、前記繊維構造体を前記対象物の前記表面の周囲に巻き付ける段階を含んでいる、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
前記繊維構造体を取り付ける前記段階の以前又はその時に、前記繊維構造体は高分子材料で浸透されていない、請求項４に記載の方法。
【請求項１４】
配管ラインを補修する方法であって：
配管ラインの一部分における欠陥を囲んで乾燥繊維材料を取り付ける段階と；
前記欠陥があり、かつ前記乾燥繊維材料を取り付けられた前記配管ラインの一部分を囲んで胴を取り付ける段階と；
液体樹脂を、前記乾燥繊維材料に十分に浸透させるために、胴の内側に注入する段階と；
補修複合材料を前記配管ラインの一部分における欠陥をおおって形成するために、前記液体樹脂を硬化させる段階と；
を含んでいる配管ラインを補修する方法。
【請求項１５】
前記液体樹脂を硬化させる前記段階が、強化された高分子材料複合材料を形成し、そして前記配管ラインの定格圧力又は耐圧強度を増加させるようになっている、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記乾燥繊維材料を取り付ける前記段階が、乾燥繊維テープを前記配管ラインの一部分における前記欠陥をおおって巻き付ける段階を含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記欠陥が前記配管ラインの一部分の外表面に配置されたキャビティを含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記乾燥繊維材料を取り付ける前記段階の前に、前記欠陥を前処理する段階を含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記欠陥を前処理する前記段階が、前記欠陥を研削する段階、前記欠陥を研磨する段階、前記欠陥を洗浄する段階若しくは前記欠陥に充填材料を取り付ける段階、又はそれらの段階のいずれかの組合せを含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記胴が、前記胴と補修される前記配管ラインの一部分との間に環状部分を形成している外管を備えている、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記液体樹脂が固体粒子を有しているエポキシを備えている、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
配管の表面に乾燥状態で取り付けられそして高分子材料で浸透された補強材料を具備していて；
前記補強材料は、前記高分子材料なしに前記配管の前記表面に取り付けられるように形成されていて、そして前記高分子材料は、前記補強材料が前記配管の前記表面に取り付けられた後に、前記補強材料に浸透するように形成されている；
補修された配管。
【請求項２３】
前記補強材料が繊維構造体を備えている、請求項２２に記載の補修された配管。
【請求項２４】
配管の外表面に配設された自己湿潤式の補強構造体と；
前記補強構造体を有している前記配管の一部分を囲んで取り付けられた外部格納コンポーネントと；
前記格納コンポーネントの内側に配設され、そして前記自己湿潤式の補強構造体に浸透している硬化された高分子材料と；
を具備する補修された配管。
【請求項２５】
前記補強構造体が繊維構造体を備えている、請求項２４に記載の補修された配管。
【請求項２６】
配管を囲んで巻き付けるために、かつ乾燥繊維を配管に取り付けた後に樹脂を受容するために形成された乾燥繊維と；
前記乾燥繊維を有している前記配管の−部分を囲むために形成されたコンテナと；
前記乾燥繊維に浸透するために、かつ前記配管の部分に浸透された前記乾燥繊維との複合材料を形成するために前記コンテナの内側に注入されるようになっている流動樹脂と；
を具備する配管補修装置。
【請求項２７】
前記流動樹脂のポットライフが２０〜２００分の範囲である、請求項２６に記載の配管補修装置。
【請求項２８】
前記配管及び前記乾燥繊維と共に前記コンテナをほぼシールするべく形成されたシール要素を備えていて、前記流動樹脂を受容するために前記コンテナと前記配管との間にキャビティが形成されている、請求項２６に記載の配管補修装置。
【請求項２９】
前記シール要素がフレキシブルなコンポーネントを備えている、請求項２８に記載の配管補修装置。
【請求項３０】
前記乾燥繊維の引張強度が、２４１３．１−５５１５．８Ｍｐａ（３５０，０００−８００，０００ｐｓｉ）の範囲である、請求項２６に記載の配管補修装置。
【請求項３１】
前記流動樹脂がエポキシ系、ポリエステル系、ビニールエステル系、ウレタン系、又はメタクリレート系、又はそれらのいずれかの組合わせから成る、請求項２６に記載の配管補修装置。
【請求項３２】
前記流体樹脂が固体粒子を含んでいる、請求項２６に記載の配管補修装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配管補修に関する、詳しくは、本発明は繊維強化高分子材料を用いて配管を補修する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下に、請求項に規定し以下に説明する本発明の種々の実施形態に関連する特徴につき説明する。以下の説明は本発明を理解するために有用な背景を説明しているものであって、従来技術を説明するものではない。
【０００３】
配管は理社会においてどこにでも存在している。配管は住居、商業的、産業的用途に広く見られる。例えばユティリテー、製造プロセス、化学薬品／石油輸送、エネルギ輸送、水道設備、加熱・冷却・下水設備、そして化学薬品廃液・汚水のような使用剤薬品／化合物の回収等に使用されている。使用中に施設内及び長距離にわたる配管は、水、蒸気、化学薬品、石油化学品、原油天然ガス及び他の液体、ガス等を、収集し分配し輸送している。
【０００４】
配管ラインのような配管系はユティリティ、エネルギ及び化学品／石油化学品を工場、化学／精製施設、商業地域、公共施設、消費者等に輸送している。疑いもなく、配管（例えば輸送配管ライン）は原料の輸送における生産性の改善に大きな役割を果している。実際にところ、世界経済は、供給品及び製品を消費者に輸送するために、配管ラインの能力に依存している。
【０００５】
配管（例えばガス及び石油パイプライン）の建設のピークは３０−４０年前であって、世界第二次大戦以前に建設されたものを含めて、これらの多くの配管ラインは今だに使用されている。年代を経ているので、古い配管ラインの完全性を維持することは、コストを要するものとなっている。配管ラインの腐蝕、欠陥、潜在欠陥及び異常等を軽減するための年予算は何十億ドルにもなっている。経済的に配管ラインの補修を考りょする場合、労働力、材料、設備仕様、使用可能な資本、経済的見返り、補修寿命、配管ライン停止期間等を考りょすべきである。予想されるように、配管補修の経済は配管ラインの生産性に大きなインパクトを与える。
【０００６】
配管の欠陥及び損傷は、機械的損傷、腐蝕、エロージョン、コーティングの損傷、保温の損傷、誤った運転条件、天候等により発生する。例えば内部エロージョンは、配管ラインを流れる流れによって発生するかも知れない。そのようなエロージョンは、流路の方向変更に伴なう遠心力により増長される。腐蝕に関しては、配管の外表面が腐蝕性土砂又は地上における腐蝕性環境にさらされ、配管の内表面は腐蝕性含有物にさらされている。重要なことは、エロージョン、腐蝕、及び他の損傷が、配管の肉厚を減少し、従って配管ラインの配管の定格圧力及び耐圧強度を低下させることである。従って、配管ライン会社（例えばガス輸送会社）の運転員及び保守要員は、配管ラインに発見された欠陥又は潜在欠陥部分を補修すべきか、配管の一部分を交換すべきか、又は配管ラインを廃却すべきかを決定しなければならない。
【０００７】
補修の評価にあたって、配管ライン運転員及び保守要員は、配管ラインの停止期間、配管仕様、補修すべき配管の部分、埋設条件、地上環境、配管の内害物、配管ライン運転条件等を考りょする、当然のことであるが、配管の運転員及び保守要員は、規制、産業界の基準、製造者の勧告等に適合した者でなければならない。さらに、選択された保守アプローチは、リーク又は他の欠陥の補修、配管ラインの損傷（例えば、リーク、破断等）の前に先行した配管の補修を含んでいる。配管の完全性を維持する場合、運転員及び保守要員は、コスト、環境、法規制等ある中で、技術的、経済的なインパクトを考りょして、配管の保守、交換及び／又は補修を評価しなければならない。補修の場合、いくつかの技術、使用可能な方法及び材料を利用できる。
【０００８】
一般的な補修技術は、配管を補強するために、配管の一部分周囲に配設された金属スリーブを用いている。溶接スリーブ、非溶接（機械式）スリーブの両方が、リーク及び欠陥を補修するために、パイプの長手方向半径方向をおおって設置される。スリーブは、先行的に潜在欠陥、配管の内部及び外部腐蝕した部分の補強、配管の定格圧力の向上等を補修できる。一般に、確立されたスリーブ技術である、配管周囲の所定位置に溶接されたスリーブの使用、又は溶接なしに配管に機械的に取り付けたスリーブの使用は、産業界において慣れた補修方法となっている。配管ラインの補修において、運転員、技術者、職人は溶接スリーブ用の溶接継手及び非溶接式スリーブ用の機械式装置及びクランプを用いた作業には慣れている。残念なことに、スリーブの取り付けを正しく施行するために、適切な機械的技術者及び溶接技術者の養成することはコストがかかるものである。さらに、配管ラインの非溶接式スリーブ及び溶接式スリーブでの補修は、配管ラインの補修部分を脆化し残留応力を発生させる。
【０００９】
溶接式スリーブにおいて、スリーブは、補強すべき配管の部分を囲んで、補修する配管周囲に溶接される。二分体スリーブの合わせ端面はお互いに溶接され、そのスリーブの端面は配管に溶接され、溶接式スリーブと配管とをシールに接続している。種々の溶接形状が使用されてもよい。溶接式スリーブ（例えば高圧輸送配管ライン用の）を含めた溶接補修のコストは、秀れた溶接士、配管ラインの停止時間、関連する生産設備の停止等によるものである。
【００１０】
一般に、配管ラインが運転されていて、プラント停止期間がなくて配管を補修することは、運転コストの点からは望ましいものである。例えば配管の切断及び溶接を省いた補修技術は、補修中に配管ラインを運転でき配管ライン停止に伴なうコスト発生を回避できることから適切なものである。補修のために配管ラインを停止することは、上流工程及び下流工程の設備を停止することになり、その結果製品を生産できず、販売もできず、停止及び再起動のコスト等が発生することになる。
【００１１】
非溶接式スリーブはこの点に着目したものである。というのは、溶接又は切断を必要としないからである。非溶接式補強スリーブは、補修すべき配管の部分に機械的に連結される。言いかえると、これらの非溶接式スリーブ（機械式スリーブとも呼ばれる）は、クランプ、ボルト等により配管に位置決めそして取り付けされる。残念なことに、非溶接式スリーブを使用することは配管を正しく取り付けるために機械的な技法を必要とし、従って溶接方法と比較して複雑なものとなっている。その結果、非溶接式スリーブを用いた配管補修は溶接式スリーブを用いた補修と比較してより高価なものとなっている。しかしながら、非溶接式スリーブを用いた補修は、配管ライン区域及び化学／石油化学プロセス区域のような補修現場における溶接を必要としない利点がある。さらに、前述したように、非溶接式スリーブアプローチは配管ラインの運転を停止する必要がない。一方、非溶接式スリーブ（機械式スリーブ）の形状において、大きな機械的力が作用される場合又は非溶接式スリーブの設置中の他の因子により配管ラインはドレンされなければならない。
【００１２】
配管のエルボ、ティー、ベンド等の特別な補修は、溶接式及び機械式（非溶接式）スリーブの問題がある。というのは補修すべき湾曲した配管ベンド周囲に剛なメタルスリーブを取り付けることが困難だからである。さらに、剛なメタルスリーブは、配管ベンドに正しく接触させることができず、従って一般的に配管ベンドに存在する応力集中点を補強することができない。さらに、メタルスリーブの湾曲面と配管エルボ又はベンドとを正しく合わせることは困難である。スリーブを配管ベンドに取り付けることに伴なうこれらの問題を回避するために、溶接フィラメタル（スリーブの代りに）をベンド（例えば欠陥のキャビティに）に配設してもよいが、そのような溶接フィラメタル補修は配管ラインの運転圧力及び配管の肉厚の限られた範囲にのみ適用できるものである。
【００１３】
前述したように、溶接式スリーブ及び非溶接式スリーブ（機械式スリーブ）を用いることについていくつかの変更する点がある。全体として、補強スリーブ（溶接式及び非溶接式スリーブ）を使用する確立した方法は、コストがかかり、高度の技術を要し、配管応力を増加させ、配管ラインの運転停止もある。従って、配管補修の改善された方法が必要とされている。
【００１４】
直管及び配管ベンドの補修における溶接式及び非溶接式スリーブによる従来の問題の解決方法において、コーティングと、高強化プラスチック、繊維強化プラスチック、複合材料等の使用を含む新しい技術が出現してきた。そのような高分子材料による補修はコストを低減し従来の溶接式及び非溶接式スリーブよりも脆性及び残留応力を低減している。さらに、高分子複合材料は、例えば酸化されず、そして配管ラインの処理部分のさらなる外部腐蝕に耐性がある。さらに、複合材料補修装置の利用が特に石油及びガス輸送業界において増大した結果、米国機会学会（ＡＳＭＥ）は、据付後の補修も含めたノンメタリックラップ（ｎｏｎ−ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｗｒａｐ）技術に関する規格作りを開始した。最近ＡＳＭＥ規格（ドラフト）に、補修装置のいくつかの材料の特性を測定し評価することが規定されている。
【００１５】
樹脂（強化材料なし）は、配管の補修、とくに中圧、高圧の配管ラインの補修に適切な強度を備えていないことに注意すべきである。従って、ポリマ補修装置は、エポキシ材料及び他の樹脂を用いたマトリックスの複合材料繊維にもとずいていて、損傷配管周囲に一体成形構造体を作り出している。一般に、種々の繊維、ポリマー、樹脂プレポリマー、接着剤及び他の成分が、配管の損傷部分周囲に複合材料構造体を形成するべく利用されている。とくに、複合材料補修装置は、ガラス繊維を使用していて、機械式スリーブ、溶接及び停止期間によるコスト発生を省ぶくことにより、腐蝕配管の補修コストを低減している。
【００１６】
しかしながら、後述するようにこれらの補修複合材料は労力がかかるものである。例えば、繊維を配管周囲に巻き付ける以前に、繊維各層を樹脂に浸せきすることにより湿潤にしなければならない。数層の繊維及び樹脂（例としてポリマー）が一回につき一層づつ手作業で入念に処理され、繊維各層の取付けに従って繊維をゆっくりと注意深く樹脂に事前に浸せきしなければならない。例えば、繊維は配管に取り付けるのが面倒なので、繊維（繊維テープ）はポリマー（例えばエポキシ樹脂）の槽を介して引き出される。そのような作業及び開放的な取り付け作業は、樹脂及び溶剤処理の増加、作業時間の増大等の環境的な問題をかかえている。
【００１７】
さらに、当業者が理解しているように、作業者は、ポットライフが終了するに従って樹脂の粘度は著しく増大し、樹脂を繊維に塗布することが困難になり、ポリマー樹脂の複合材料を形成することが困難になるポットライフ（すなわち樹脂の調整時間は分から時間のオーダ）知らなければならない。樹脂のポットライフと、樹脂の硬化である樹脂が架橋された熱硬化性プラスチックを形成する時間（一日〜数日）とを感違いしてはならない。そのような樹脂系のポットライフ（粘度の増大に関連している）は数分間である。樹脂のポットライフが終了する以前に取り付けを完了しないと、配管及び配管の欠陥を囲んで割れた複合材料構造体が形成される。
【００１８】
一般に、ポットライフの終了及び粘度の増加のために急いで樹脂構造体を形成しなければならないので、繊維を一層毎に事前に浸せきし塗布することは緊張を伴なった作業となっている。従って、配管の補修複合材料、多くの繊維及び樹脂系は、配管及び配管の欠陥をオーバーレイした適切な複合材料構造体を成形し形を作ることを困難なものにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
以下に本発明におけるいくつかの例示の実施形態を説明する。これらの実施形態の詳細な説明において、すべての実施形態を説明するものではない。いずれのエンジニアリング又はデザインプロジェクトのような実施にあたっての改善は、開発者特有のゴールであるシステム又はビジネスとの関連においてなされるべきものであることは理解されるであろう。さらに、そのような改善は複雑なもので時間を要するものであるけれども、当業者においては設計、製作において日常的に不可欠なものであることが理解できるであろう。
【００２０】
本発明の理解を容易にするために、第Ｉ章は例示の配管補修装置を、第ＩＩ章は配管異常及び配管系検査装置を、第ＩＩＩ章は例示の補強材の特性を、第ＩＶ章は配管補修装置に使用される例示のポリマ材料を説明している。
【００２１】
第Ｉ章  配管補修装置
本装置は、従来の補修用複合材料に関連する補修材料の大規模な処理を回避するものであって、強化ポリマ複合材料を配管に形成することにより配管補修を行なうものである。最初に、補修すべき配管の区画が特定される。補修を行なうために、補強材料（例えば繊維構造体）が補修する配管区画の表面に取り付けられる。実施形態によっては、補強材料が配管の周囲に巻きつけられるが、パッチのような形状で取り付けてもよい。補強材料は、湿潤材料（例えば樹脂ファイバ（ｒｅｓｉｍ  ｓａｔｕｒａｔｅｄ  ｆｉｂｅｒ））の取り扱いに関連する問題を回避するために、続いて樹脂が配管の補強材料に塗布されてもよい。例えば、樹脂はブラッシを用いて塗布されてもよくて、乾燥状態で使用される。又は補強材料を配管に取り付けた後に、外部格納コンポーネント（例えばスリーブ、胴、箱、壁面、外管等）を補強材料に隣接して又は取り囲んで取り付けてもよい。後者の場合、高分子材料、ポリマ先駆物質及び／又はプレポリマー等が外部格納コンポーネントと補強材料との間に設置される。ここで使用している用語“高分子材料”はポリマー、プレポリマー、樹脂、硬化剤、プラスチック、コンパウンド混合体（ｃｏｍｐｏｕｎｄｅｄ  ｍｉｘｔｕｒｅ）等に及んでいる。
【００２２】
実施形態によっては、流動又は半流動高分子材料がコンポーネントの内部で補強材料の上部に注がれる。高分子材料は、高分子材料の粘度が著しく増加する前に補強構造体に浸透する。補強材料及び高分子材料の性質は、高分子材料が主力、毛管作用、外圧等により補強構造体に浸透されるように選択されてもよい。最終的に、高分子材料は固化又は重合して強化ポリマー被覆材料を形成し、配管を補修し配管又は配管ラインの運転圧力を保持するようになっている。
【００２３】
Ａ．配管異常の特定及び乾燥繊維構造体の配管への取り付け
図１−７は配管補修装置１０の例示の実施形態を図示していて、配管補修装置１０は、配管の補修及び／又は補強に、配管の肉厚の増加に、配管の定格圧力又は耐圧強度の増加に、又は容器等の補修に使用されてもよい。図１は、配管補修方法１のブロックダイアグラムであって、図２−７を用いて説明される。第一に、ブロック２に図示するように、配管内外面の異常が検出され、従って配管の補修すべき部分が特定される。異常が特定され分析される（乾燥繊維構造体のような補強材料の取り付けに先立って）と、異常部分は、洗浄、研削又は研磨、充填材料の充填等の方法によって事前処理されてもよい。異常部分の事前処理の有無にかかわらず、樹脂を浸透されていない乾燥繊維構造体（例えば乾燥繊維テープ又はパッチ）が配管の異常部分を囲んで取り付けられるか巻かれてもよい（ブロック３）。乾燥繊維構造体は、例えば標準的な接着剤又はテープにより各々の端部に取り付けられてもよい。
【００２４】
図２及び３における実施形態において、乾燥繊維構造体１２（例えば、乾燥繊維テープ、マット、織物等）が欠陥又は異常部分１６を有する配管１４に取り付けられてもよい。配管１４はパイプライン３０（例えば油又は液体移送パイプライン）の一部分であってもよくて、そして種々の金属材料及び／又はセメント、プラスチックのような非金属材料で作られているものであってもよい。例示の配管の金属は、鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、銅、真ちゅう、並びにニッケル合金及び他の合金のような貴金属を含んでいてもよい。例示の配管の高分子材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン、他の熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、フィラー強化ポリマー（ｆｉｌｌｅｒ−ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ）、ガラス繊維強化プラスチック等を含んでいてもよい。配管１４は、腐蝕防止、太陽光への露出防止、化学的攻撃等を防止するために内外面コーティングを含んでいてもよい。前述したように、配管１４の肉厚２６は配管１４及び配管系（例えばパイプライン３０）の所望される定格圧力を満たすべく規定されている。
【００２５】
本例において、最初乾燥繊維構造体１２は、前述したような標準的な接着剤又はテープのような接着剤コンポーネント１８で配管１４に取り付けられてもよい。例えば、乾燥繊維構造体１２の一方の端部を取り付ける際に、配管１４の欠陥又は異常部分１６を補修するために及び／又は配管１４の定格圧力又は耐圧強度の一部分又はすべてを維持するために、配管１４の周囲に乾燥繊維構造体１２を一層以上巻き付けてもよい。一般に、乾燥繊維構造体１２は補修すべき配管１４の一部の外表面２２を覆っている。乾燥繊維構造体１２は、配管の周囲に巻き付けるかわりに、パッチ又は他の形状で取り付けられてもよい。さらに乾燥繊維構造体１２及び配管補修装置１０は、容器、容器のノズル、機械、タンク、ポンプ、反応容器等の配管以外の装置に適用してもよい。配管１４の場合、配管１４は通常外表面２２及び内表面２４を有している円筒状の管壁２０を含んでいる。所望する配管１４の定格圧力を保持あるいは維持するために乾燥繊維構造体１２の選択にあたって考りょすべき因子は、肉厚２６、内径２８、配管１４の材料等である。
【００２６】
配管１４の補強又は補修のために、本発明は配管１４の外表面２２において乾燥繊維構造体１２と樹脂との自己形成複合材料を提供することである。後述するように、乾燥繊維構造体１２と樹脂との特性はハンドレアップ又は湿式レイアップ（ｈａｎｄ  ｏｒ  ｗｅｔ  ｌａｙ−ｕｐ）を必要としないように規定されてもよい。というのは、樹脂は乾燥繊維構造体１２内部の繊維を囲んで配管１４の外表面にまで浸透するからである。従って、樹脂は、乾燥繊維構造体の繊維又は層を事前に湿潤させることなく乾燥繊維構造体の上部に塗布されてよい。従って、湿潤の繊維を処理する必要がないことは利点である。
【００２７】
Ｂ．  配管へのシール及び外部格納コンポーネントの取り付け
図１及び図４−６において、フレキシブルなラバー帯板、金属コンポーネント、他の要素のような、シール又はシール端部３２は、巻き付けて取り付けた乾燥繊維構造体１２の上流側及び下流側の配管１４の部分に取り付けられてもよい（ブロック４）。シール３２を取り付ける以前又以後に、スリーブ、胴、箱、コンテナ等のような格納コンポーネント３６が乾燥繊維構造体１２を取り付けた配管１４の一部分を囲んで位置決めされる。格納コンポーネント３６は、シール３２により接続され、格納コンポーネント３６の内表面と配管１４及び乾燥繊維構造体１２の外表面との間にほぼ密閉したキャビティが形成される（ブロック５）。さらに格納コンポーネント３６は、例えば簡単なホースクランプ又はファスナを格納コンポーネントの両端部各々に位置決めすることにより配管１４に取り付けられてもよい（ブロック５）。格納コンポーネント３６におけるそのようなクランプ装置は、シール３２の圧縮を容易なものにしていて、従ってシール３２の完全性を高めている。
【００２８】
図４，５及び６に、例示の配管補修装置１０において補修すべき配管１４の端部各々に設置されたシール３２が図示されている。本実施形態において、例示のシール３２（例えばラバー帯板）は、配管１４周囲に巻き付けそして乾燥繊維構造体１２の外側の配管１４ラップの長手方向に沿って位置決めできるように、フレキシブルであってもよい。シール３２の目的は、乾燥繊維構造体１２を含んでいる配管１４の区画と、格納コンポーネント３６の内表面との間にほぼ密閉されたキャビティを形成することを容易にするためのものである。キャビティは、乾燥繊維構造体１２から配管１４の外表面に浸透し、配管１４の補修用複合材料に固化してゆく樹脂又は他の高分子材料を受容できるようになっている。例示のシール３２以外のシールが本方法に使用されてもよい。例えば、発泡材料が配管１４と格納コンポーネント３６との間の両端部をプラグしてもよい。一方、加圧された格納コンポーネント３６装置においては、例えば機械的シールのようなよりすぐれたシールが使用されてもよい。
【００２９】
図４において、例示の格納コンポーネント３６は二分体３６Ａ及び３６Ｂを有している。二分体３６Ａ及び３６Ｂは、配管１４セグメントと乾燥繊維構造体１２と格納すべく係合する端面３４Ａ及び３４Ｂを含んでいる。格納コンポーネント３６は薄いメタル（３．１７５ｍｍ（１／８ｉｎ）のシートメタル）、配管（標準的な炭素鋼配管）、プラスチック、織物等で作られていてもよい。格納コンポーネント３６は、配管１４の乾燥繊維構造体１２を囲んで設置されている。例示の実施形態において、格納コンポーネント３６の二分体３６Ａ及び３６Ｂは、格納コンポーネント３６の両端面３４Ａ及び３４Ｂにおいて接続されている。二分体の端面３４Ａ及び３４Ｂにおいて格納コンポーネントの二分体３６Ａ及び３６Ｂを締め付ける留め具３７は、溶接式、ボルト式、留め具式、接着式等であってもよい。
【００３０】
さらに、格納コンポーネント３６は代りに単一部品又は二つ以上の部品であってもよく、形状もどのようなものであってもよい。樹脂４１を入れる場合、格納コンポーネント３６は織物、事前に巻かれたメタルテール、メタル又はプラスチックスリーブ、円筒状カラー、クランプ、中空セグメント等であってもよい。
【００３１】
Ｃ．  樹脂の塗布及び乾燥繊維構造体への樹脂の浸透
図１−６において、補修中に、樹脂４１は開口部又は注入管を介して格納コンポーネント３６の内側へ注入され、例えば樹脂４１は、最初配管１４に配置された乾燥繊維構造体１２の上部に塗布される（ブロック６）。樹脂の粘度、ポットライフ（ｐｏｔ  ｌｉｆｅ）等の特性は、樹脂が重力又は毛管作用又は圧力を作用することにより繊維を囲んで内部へ浸透するように特定されてもよい（ブロック７）。一般に、重力及び／又は毛管作用により樹脂を繊維に浸透させることは、樹脂を乾燥繊維構造体１２へ浸透させるために格納コンポーネント３６を加圧することに比較して、取り付けを簡単にしている。しかしながら、図示されるように加圧は、外部ポンプ駆動機構（図示せず）を使用することにより、又はフレキシブルな胴（例えば、織物、プラスチック等）を押すか圧搾することにより行なわれる。最終的に樹脂は欠陥を補修し、配管系の完全性を向上するために、及び／又は配管系の耐圧強度を維持するために、樹脂と繊維との複合材料又はマトリックスを形成するべく硬化する（ブロック８）。
【００３２】
樹脂４１を格納コンポーネント３６の中へ注入するために、図６に図示するように格納コンポーネント３６の開口部３８及び４０が樹脂を受け入れ及び／又は空気を排気する。例えば、高分子材料又は樹脂４１は開口部３８に注入され、一方、格納コンポーネント３６におけるキャビティ内の空気は開口部４０から排気される。というのは、キャビティ内の空気は注入された樹脂４１により置換されるからである。代りに、二つの開口部の代りに格納コンポーネント３６における単一の開口部又は二つ以上の開口部が樹脂４１を注入するために使用されてもよい。さらに、配管補修装置１０の他の部分、例えばシール３２におけるシール可能な開口部が樹脂４１を格納コンポーネント３６に注入するのに使用されてもよい。
【００３３】
開口部３８及び４０は、樹脂４１の充てんを容易にし及び／又は空気の排出を容易にするために、チューブ４６及び４８を受容するべく形成された、フィッティング４２及び４４又は他の継手を備えていてもよい。図６における例示の実施形態において、樹脂４１は、矢印６で図示するように、充填チューブ４６を介して開口部３８に注入される。空気は矢印６２で図示するように、格納コンポーネント３６の内部からチューブ４８を介して開口部４０から排出される。
【００３４】
格納コンポーネント３６を使用することは、樹脂４１を配管１４における乾燥繊維構造体１２にどのように塗布するかの一例である。別の実施形態においては、例えば乾燥繊維構造体１２が配管１２に設置された後に、樹脂はブラッシで乾燥繊維構造体に塗布されている。この別の実施形態は、樹脂の格納容器を提供していて、格納コンポーネント３６を必要としないので補修コストが安価である。
【００３５】
Ｄ．  例示の配管補修層
配管補修装置１０の層の例が図７に図示されていて、図６において矢視７−７から見た配管補修装置１０の断面である。断面の中央は内表面２４を有している配管１４である。配管補修装置１０の完成時には、初期に配管１４に配置された乾燥繊維構造体１２は、現状では硬化している樹脂４１によりほぼ浸透されている。さらに、硬化した樹脂４１も格納コンポーネント３６内部の乾燥繊維構造体１２の頂部に位置している。樹脂４１及び乾燥繊維構造体１２は配管１４及び格納コンポーネント３６内部において、マトリックス又は複合材料を形成している。
【００３６】
特別な用途に応じて、格納コンポーネント３６は取り付けたままでもよいし、外してもよい。格納コンポーネント３６を取り外すために、格納コンポーネント３６は切断され、留め具要素３７が取り外されてもよい。もし格納コンポーネント３６を取り付けたままにしておく場合、配管補修装置１０の外部コンポーネントである。この場合、格納コンポーネント３６の外表面５４は配管補修装置１０の外表面である。しかしながら、格納コンポーネント３６は取り外ずしてもよい。
【００３７】
Ｅ．  配管エルボ及び配管ベンドの補修
図８に図示するように、配管補修装置１０は配管１４４のエルボ１４２に使用できる。配管１４４（及びエルボ１４２）はパイプライン３０の一部分であって、外表面１４８及び内表面１００を含んでいる。しかしながら、当業者においては理解できるように、配管１４４のエルボ１４２の方向変更しているので補修には、新たな問題がある。にもかかわらず、本方法は配管エルボ１４２、配管ベンド、他の不規則な形状の対象物の補修に使用することができる。
【００３８】
この実施形態において、格納コンポーネント１４６は、樹脂を格納コンポーネント１４６の内部に注入し、格納コンポーネント１４６内部から空気を排出するための開口部１５２及び１５４を含んでいる。さらに前述したように、格納コンポーネント３６は開口部１４２及び１５４におけるフィッティング１５６及び１５８と、充てん管及び／又は空気管１６０及び１６２とを含んでいる。図示されていないけれども、図８に図示する配管補修装置１０は、配管エルボ１４２における欠陥を覆う複合材料を例えば格納コンポーネント１４６の下方に形成する乾燥繊維構造体１２及び樹脂４１を含んでいる。
【００３９】
Ｆ．  格納コンポーネントの形状及び止め具
図９，１０は、格納コンポーネント３６がどのようにして配管補修装置１０に取り付けられるかを図示している。図９において、格納コンポーネント３６はシートメタル、プラスチック等の薄い材料であって、二分体３６Ａ及び３６Ｂを一体にするフランジ８０を有している。フランジ８０はナット８６にねじ込まれるボルト８４を受容するべく形成された穴８２を有している。選択的に、格納コンポーネント３６の二分体３６Ａと３６Ｂとの間のシール性を改善するために、穴９０を有しているガスケット材料８８が使用されてもよい。格納コンポーネント３６が二分体を備えていなくてもよいけれども、代りに一方側にヒンジを有していて、例えば他方側のフランジにより閉じられた単一の構造体であってもよい。
【００４０】
図１０に図示するように、格納コンポーネント３６は単一部品又は広い帯板材料である。格納コンポーネント３６は、シートメタル、プラスチックシート、織物ロール等のフレキシブル又は半硬質な材料であってもよい。補修すべき配管１４の部分を囲むために、フレキシブルな格納コンポーネント３６の帯板が配管１４周囲に巻き付けられる。格納コンポーネント３６帯板の一方の端部１００は格納コンポーネント３６の他方の端部に重なっている。格納コンポーネント３６の帯板の重なったシール詳細を図示するために、図１０Ａには、格納コンポーネント３６の帯板端部１００を示めす配管補修装置１０が図示されている。格納コンポーネント３６の取り付けを完成するために、ホースクランプ６８又は他のコンポーネントが、乾燥繊維構造体１２を有している配管１４の部分を囲んで巻き付けられた格納コンポーネント３６の帯板を締め付けていてもよい。選択的に、シール材料１０２又は樹脂４１が、配管補修装置１０における格納コンポーネント３６の帯板端部１００を締め付けシールしていてもよい。
【００４１】
図１１，１２において、図１０における配管補修装置１０の端部における矢視Ａ−Ａから断面は、格納コンポーネント３６の例示の別の固定法を図示している。図１１において、例えば、ホースクランプ６８が、配管補修装置１０における格納コンポーネント３６を締め付けるために、格納コンポーネント３６の端部を囲んで巻き付けられている。クランプ６８は、格納コンポーネント３６から樹脂４１が漏洩する恐れのないように、さらにシール３２を押し付けていてもよい。図１１における例示の実施形態において、ホースクランプ６８は、格納コンポーネント３６を囲んでホースクランプ６８を締めつけるための一般的なねじ７０を有している。さらに、シール３２における注意の表面７２が樹脂４１キャビティのシールを容易なものにしている。
【００４２】
同じく、図１２は図１１と同様の特徴を有している配管補修装置１０を図示しているけれども、フレキシブルな格納コンポーネント３６の端部に形成されたリップ１１２を有している。そのようなリップ１１２は、例えば格納コンポーネント３６の取り付け及び位置決めを容易なものにしていて、シール３２の完全性を向上し、樹脂４１が配管補修装置１０から漏洩することをほぼ防止している。さらに、そのようなリップ１１２と、薄い格納コンポーネント３６（例えばシートメタル）との構造は簡単なものであってもよい。
【００４３】
格納コンポーネント３６を配管１４の周囲に留めるための別の留め具１２０を図３に図示する。例示の留め具１２０は異なるタイプの格納コンポーネント３６に使用されてもよい。例えば、フレキシブルな格納コンポーネント３６を締め付けるために、留め具１２０がホースクランプ６８の代りに使用されてもよい。一方、留め具１２０は、配管補修装置１０におけるより剛及び／又は厚い配管タイプの格納コンポーネント３６を締め付けるために使用されてもよい。さらに、留め具要素１２０は格納コンポーネント３６と一体又は格納コンポーネント３６の一部であってもよいし、独立コンポーネントでなくてもよい。
【００４４】
留め具１２０のコンポーネントは、例えば外表面１２２を有している二つの部品を含んでいる。穴１２４及び受容部１２６が、ねじ又はボルト１３２を受容するために留め具１２０一方の部品に備えられていてもよい。本実施形態において、ねじ１３２は受容部１２６、内管１２８、穴１２４を通過して、ねじ１３２の雄ねじ部分が、留め具１２０の他方の部品における雌ねじを有するキャビティ１３０に螺合している。
【００４５】
ホースクランプ６８、留め具要素１２０、溶接要素、接着剤、ステープル、フランジ、ボルト、ねじ等の種々の留め具要素が、配管補修装置１０の格納コンポーネント３６を締め付けるために使用されてもよい。そのような留め具コンポーネントは、格納コンポーネント３６をシール３２（例えばシール端部）に対して押し付ける力を作用し、格納コンポーネント３６の内表面と配管１４の外表面との間に形成されたキャビティ内に樹脂を効果的にシールするようになっている。
【００４６】
Ｇ．  配管補修装置における樹脂／繊維の形態
配管補修装置の実施形態によっては、補強材料は乾燥繊維構造体であって、高分子材料は樹脂（例えばエポキシ系）である。特定された乾燥繊維構造体と液体樹脂とは配管１４に形成されたセルフディベロッピング複合材料（ｓｅｌｆ−ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）を提供する。取り付けにあたって、乾燥繊維構造体１２の一層以上の層が配管１４の周囲に取り付けられ巻き付けられる。樹脂４１は乾燥繊維構造体１２の頂計（すなわち、外表面）に配設され、塗布され又は注がれる。大事なことは、樹脂４１で事前に湿潤した乾燥繊維構造体１２の必要性がないことである。従って、樹脂の浸透した湿潤繊維の処理及びウェットレイアップが回避されている。前述したように樹脂４１と乾燥繊維構造体１２との特性は、樹脂４１が浸透した湿潤ファイバをハンドレイアップすることなく樹脂４１が乾燥繊維構造体１２の層から配管１４の表面に浸透するように特定されてもよい。
本発明は、配管の補修又は補強に加えて、容器、容器ノズル、他の装置等へ使用することができる。
【００４７】
図１４は、時間１７４（分）に対して樹脂の粘度１７２（複合材料）をプロット（１７０）したものである。プロット１７０は、特定の樹脂のポットライフを表わしている。樹脂のポットライフは、樹脂の粘度が増大する点と見なされ、その点において、樹脂がもはや容易に取り扱うことができず乾燥繊維構造体に塗布することができない。樹脂のポットライフ以前の樹脂の初期粘度は、例えば１−１０ｃＰの範囲であってもよい。
【００４８】
例示の実施形態において、プロット１７０は二つの曲線１７６，１７８を図示している。曲線１７６は配管補修の複合材料に使用される一般的な樹脂を図示している。一般的な樹脂の粘度は、急速に増大する傾向があってポットライフは短かい。対照的に曲線１７８は本方法に対してより適切な樹脂又は高分子材料を表わしていて、樹脂の粘度はゆっくりと増大していてポットライフはより長く（例えば２０−２００分）、従って、粘性が著しく増大する前に樹脂４１が乾燥繊維構造体１２に浸透するようになっている。しかしながら、ポットライフ時間の窓を規定することが大事である。というのは、著しく長いポットライフは、樹脂が配管補修装置１０から漏洩すること、補修時間が長くなることをもたらすからである。
【００４９】
本方法に使用する樹脂４１系例示の成分及び特性を表１に示す。樹脂４１は、プレポリマー、硬化剤、高分子樹脂等を含んでいてもよい。樹脂４１系は、一般に樹脂（即ちポリマーへ硬化するプレポリマー）、及び硬化を容易にする（即ち、熱硬化性プラスチックの中へ架橋する）硬化剤を含んでいてもよい。図１に成分の特性を一覧表に示めす。これ以外の樹脂を使用してもよい。
【００５０】
表１に例示の情報は、配管補修複合材料用の適切な樹脂の候補の系（樹脂と硬化剤とを含む）得るために低粘度、強度、硬度、ぬれ性、反応性種々の特性を調整したものである。考慮すべきは、低粘度成分の必要性と複合材料の正確な強度を維持することの相反性である。さらに、樹脂４１に使用される硬化剤（例えばポリアミン）の反応性も重要なものである。長期のポットライフと即重合性との組合せは、迅速な硬化を可能にする一方で樹脂４１が繊維１２に正しく浸透するような十分なポットライフを可能にしている。例として、樹脂４１と硬化剤との反応時におけるぬれ性が改善され、そして急速に低下しないように、低分子量のものに焦点があてられている。樹脂が硬化すると、複合材料の強度は、例えば引張強度で測定される。さらに複合材料の硬度は、複合材料構造体の完全性を示めすものである。
【表１】
2008522116.tif 000003
【００５１】
第ＩＩ章  配管異常と検査
修理すべき配管１４の欠陥、潜在欠陥又は異常１６は、腐蝕、エロージョン、点蝕（ｐｉｔｔｉｎｇ）等を含んでいて、それらは肉厚を薄くし従って配管１４とそれに接続している配管ライン３０との定格圧力を低減している。そのような欠陥又は異常１６は例えば種々の試験、検査法により検出されてもよくて、以下に説明する。欠陥又は異常１６は、深さ、面積、体積、軸方向寸法、半径方向寸法及び他の寸法・量により規定されてもよい。図２における実施形態において、欠陥及び異常１６は配管１４の外表面２２に形成されている。しかしながら本発明は、配管１４の内部欠陥又は内部潜在欠陥１６に適用することもできる。
【００５２】
配管の異常１６は腐蝕、エロージョン、機械的損傷等により発生されるかも知れない。腐蝕は配管ラインの露出表面をおおって伝播する化学的な電気化学的反応によるもので、欠陥又は潜在欠陥及び肉厚の減少をもたらす。外部腐蝕は、例えば埋設配管に対して土砂の不均一な性質により発生し、そして地上配管に対して環境からの化学的攻撃により発生する。配管の内部腐蝕は、配管内の物質によ化学的攻撃により配管の内表面に発生する。腐蝕は、配管１４の表面又はコーティングにおける打こん又はかき傷のような局所的きずの存在により進行する。さらに、内部エロージョンは配管ラインを通過する流れにより発生する。そのようなエロージョンは、流れに含まれている粒子の存在により、又は、例えば配管のエルボ又はティーを通過する流れの方向変更により発生する。さらに、掘削時における埋設配管に対する攻撃のような機械的損傷が、配管１４の異常をもたらす。いずれにせよ、内部又は外部の腐蝕／エロージョン、又は機械的損傷は、配管１４の肉厚２６の減少をもたらし、配管１４又は配管ライン３０の定格圧力及び／又は耐圧強度の低下をもたらしている。想像されるように、著しく損傷された配管ライン３０を使用することには問題があって、配管ラインの補修、交換又は廃棄が必要とされる。
【００５３】
一般に、配管の保守補修要員は、配管ライン３０に発見された欠陥及び異常１６を補修すべきかどうか、又は配管１４の区画を交換すべきかどうかを判断する。コスト効果があり、欠陥及び異常１６を補修する配管補修方法に対する産業界における必要性は、疑いもなく増大しつつある。全体として、異常１６は、例として、局所的又は全体的な欠陥、割れ、打こん、かき傷、機械的損傷、エロージョン、内部及び外部腐蝕等である。一般に配管３０の検査の目的は欠陥１６（例えば、キャビティ、ピッチング、腐蝕部分等）の検出及び寸法決めを含んでいる。分析することにより、潜在欠陥及び異常１６の数、サイズ、深さ、長さ等が決定されて、必要とされる作業、例えば、配管を補修するか交換するかが決定される。
【００５４】
作業員、技術員、エンジニア、保守要員、サービス要員等は、外部及び内部検査を行ない、配管ライン３０の状態及びその欠陥及び異常１６、又は潜在欠陥及び異常を決定評価し、そして配管１４を補修すべきか交換すべきかを決定する。検査方法は、輸送配管ラインのような配管ライン２８に設置された外部腐蝕防止（例えばコーティング）の効果を評価するために、陰極防食ポテンシャル検査（ｃａｔｈｏｄｉｃ−ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｓｕｒｖｅｙ）を含んでいる。これらの検査において記録された低電圧は例えばコーティングの損傷を示めしている。外部コーティングを分析し配管ライン３０におけるコーティングの損傷部分を特定する。一般に、コーティングの損傷部分は、活性腐蝕のリスクが高い。他の検査方法は、オンラインインスペクション器具及びスマートツール（ｓｍａｒｔ  ｔｏｏｌ）と呼ばれているインテリジェントピグ（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  ｐｉｇ）のような内部器具を使用するものである。当業者においては理解できるように、インテリジェントピグは、配管ラインを走行して配管ラインのメタルの変化を検出するセンサを有している装置である。補助的な検出方法は、内部及び外部腐蝕を測定するために使用される超音波式厚みゲージを含んでいる。さらに、外部腐蝕用検査器具は、定規、ピットゲージ（ｐｉｔ  ｇａｕｇｅ）、物差し又は輪郭ゲージ（ｐｒｏｆｉｌｅ  ｇａｕｇｅ）、ブリッジバー（ｂｒｉｄｇｉｎｇ  ｂａｒ）等を含んでいる。
【００５５】
内部及び外部検査によりもたらされた配管ライン情報は、配管溶接、分岐継手、バルブ、肉厚の変化及び減少、異常、欠陥、潜在欠陥等に関するデータを含んでいる。さらに、米国機械学会（ＡＳＭＥ）及び他の機関により確立された規格が、配管ラインの腐蝕及び異常のアセスメント及び分析、測定方法、計算された腐蝕した配管１４の破壊圧力（又は残されている耐圧強度）のような技術計算用に提供されている。一般に、残されている耐圧強度が十分なマージンをもって最大許容運転圧力（ＭＡＤＰ）を上廻っているなら、検査されたセグメント又は配管１４は運転を続けてもよい。
【００５６】
補修の決定に先立って行なわれ解析された計算及び検討における変数は、配管１４の寸法、降状強度、欠陥の深さ、欠陥の軸方向長さ、幾何学的形状因子、装置圧力（ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、配管ＭＡＯＰ、クラスロケーション（ｃｌａｓｓ  ｌｏｃａｔｉｏｎ）及び社内配管ライン標準を含んでいる。さらに、運転員は配管ライン３０の位置、配管１４における異常１６の位置、及び異常１６のタイプを考りょする。理想的には、補修が当初の配管１４の強度に合致するか上廻り、そして配管ライン３０が１００％の最大許容運転圧力（ＭＡＯＰ）での運転を可能にすることが所望される。
【００５７】
第ＩＩＩ章  例示の補強材料
配管補修において、補修の引張強度（１００％ＭＡＯＰが望ましい）は、一般に図２，３に図示する例示の乾燥繊維構造体１２のような装置の強化繊維要素により達成されている。乾燥繊維構造体１２は種々の材料、例えばガラス、先端高分子、炭素、ｋｅｖｌａｒのような有機材料、セラミックのような無機材料、ポリエステル、ポリアクリル、ポリプロピレン、ナイロン（ポリアミド繊維）及び他の材料で作られていてもよい。一般に、繊維マット又はテープのような乾燥繊維構造体１２は、繊維強化複合材料を形成するために、樹脂４１又は接着剤のような高分子材料を受容するべく形成されている。例えば、乾燥繊維構造体１２は、高分子材料又は樹脂４１が乾燥繊維構造体１２に塗布される場合にマトリックスあるいは複合材料を容易に形成するべく織目構造体であってもよい。
【００５８】
ガラス繊維、炭素繊維等のような多くのタイプの繊維が本発明に使用されている。特に適切な繊維（即ち、剛性強度等が適切な）は炭素繊維である。多数の形状の炭素繊維が使用されている。有用な炭素繊維の形状は編みテープである。利点のあるテープの構造は、横糸方向に非繊維（ガラス又はポリエステル）を備えた、一方向性の炭素（縦糸）である。適切な繊維の例示の製造者には、Ｚｏｌｔｅｋ、Ｔｏｒａｈ、Ｃｙｔｅｃ、Ｈｅｘｃｅｌ（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）、Ｔｏｈｏ、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ及びＧｒａｆｉｌが含まれている。本発明に使用される繊維の引張強度２４１３．１−５５１５．８ＭＰａ（３５０−８００ｋｓｉ）の範囲である。１７２，３６７．５ＭＰａ（２５，０００ｋｓｉ）より大きな弾性率を備えた繊維も有効なものである。しかしながら、本発明において、引張強度及び弾性率が大きいものから小さなものまで使用することができる。
【００５９】
さらに、繊維テープ及び他の繊維構造体が製造されている。例えば実施形態によっては、乾燥繊維構造体１２は一方向性又は全方向性であってもよい。例示の繊維は、炭素トウ（ｃａｒｂｏｎ  ｔｏｗ：糸として画成された炭素のモノフィラメントの集合体）で作られていてもよくて、その炭素トウは所望する繊維含有率及び繊維構造体を得るために種々の方向に編まれた１０００−５０，０００のモノフィラメントで作られている。より特徴な例は、２５．４ｍｍ（１ｉｎ）当り１２本の縦糸を有する７６．２ｍｍ（３ｉｎ）のテープであって、そのテープは、３４０．２ｇ／０．８３６ｍ2（１２ｏｚ／ｙｄ2）の重量を有する繊維の１２，０００モノフィラメント／２５．４ｍｍ（１ｉｎ）を有する糸から作られている。他の例では、乾燥繊維構造体１２が横方向に１２，０００トウ（モノフィラメント）で縦方向に６３，０００トウで作られた平織の炭素繊維である。一般に、編目構造体及び乾燥繊維構造体１２の特性は、乾燥繊維構造体１２への高分子材料（例えば樹脂４１）の浸透を容易にするために特定されていてもよい。
【００６０】
例示の実施形態において、配管１４への乾燥繊維構造体１２の適用は直接的なものである。というのは乾燥繊維構造体１２は事前に湿潤させることなく乾燥状態で取り付けることができるからである。例えば、乾燥繊維構造体１２（例えば炭素繊維補強）は、乾燥繊維構造体１２を配管１４に取り付ける前にエポキシ又は樹脂のような高分子材料を用いて湿潤されない。さらに、配管１４の欠陥及び異常１６は、配管１４周囲に乾燥繊維構造体１２を取り付けあるいは巻き付ける前に、充填材料で充填されてもよい。さらに損傷配管１４を囲んでいる乾燥繊維構造体１２の層数は、補修する配管系の所望する定格圧力又は最大許容運転圧力によって決められてもよい。考りょすべき乾燥繊維構造体１２の特性は、乾燥繊維構造体１２（及び補修配管１４）の軸方向及び半径方向の引張強度及び弾性率を含んでいる。考りょすべき湾曲複合材料の特性は、剪断強度、ガラス変移温度、及び熱膨張係数等を含んでいる。同業者においては理解されるように、完成された配管補修装置１０は移動中の完全性を判断するべく様々な試験が行なわれる。
【００６１】
第ＩＶ章  高分子補修材料
補強材料（例えば乾燥繊維構造体１２）に適用される例示の高分子材料は、フェノール樹脂、ポリウレタン、アミノ樹脂、ナイロン、ポリカーボライト等のような熱硬化性プラスチック又は樹脂４１を含んでいてもよい。例示の流動樹脂４１は、エポキシ系、ポリエステル系、ビニールエステル系、ウレタン系、又はメタクリレート系、又はそれらの組合せを含んでいてもよい。樹脂４１として使用してもよい例示の熱可塑性プラスチックは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニールクロライド、ポリスチレン、及び他の熱可塑性プラスチックを含んでいてもよい。さらに、乾燥繊維構造体１２に使用される高分子材料又は樹脂は初期においては短かい鎖状プレポリマー分子であってもよい。さらなる例示の材料の特性範囲については表１参照。
【００６２】
エポキシの場合、エポキシ樹脂は一般に少なくとも一つのエポキシ基を含んでいる分子又はオリゴマー系と見なされている。一般的なエポキシ樹脂は、アルコール又はフェノール樹脂のグリシジルエーテルを含んでいる。液状エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル（ＤＧＥＢＡ）であって、産業界に広く使用されている樹脂である。これらの製品は固体又は液体であって稠度（Ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）が変化していて、エポキシ末端基により反応し、剛性、硬度及び再流動しない最終的な材料を提供する三次元鋼状構造を生成する。最終製品は、電気的特性、接着性（即ち、エポキシの極性基の存在により促進される）、収縮性、耐衝撃性、耐水性等により特徴ずけられてもよい。熱硬化性プラスチック系は、複合材料、コーティング、接着剤、封入材料のように多くの用途に使用されている。これらの分子のエポキシの末端基は熱硬化性プラスチックポリマーにおける架橋のための反応座として作用している。エポキシ末端基のない他の熱硬化性プラスチックが本発明に使用されてもよい。例えば、イソシアネート末端基を有しているウレタンポリマーが使用されてもよい。不飽和基を有しているポリエステルが配管補修装置１０に使用されてもよい。前述したように、広範囲のポリマー及び樹脂のが配管補修装置１０に使用するために形成されてもよい。
【００６３】
これらのエポキシ基及び他の樹脂又は熱硬化性プラスチックと反応するために選択された化学物質は、硬化剤と呼ばれ、窒素、酸素又は硫黄と化合した活性水素を有している。一般に、活性水素は窒素又はメルカプタン（−ＳＨ）基の一部と化合する。エポキシ樹脂の場合、アミン硬化剤は最も一般的なものであって、一次あるいは二次の脂肪族炭化水素又は芳香族炭化水素、又は脂環式である。アミンは、通常一分子当り三つ以上の反応座を有していて、その反応座はエポキシ樹脂と混合されると三次元ポリマー鋼状構造の形成を容易なものにしている。硬化剤の選択は多くのパラメータに依存していて、最終的なエポキシ熱硬化性プラスチックの性能により決定されてもよい。さらに、アミンとエポキシ基との反応が室温で起きると、完全な反応を保証するために硬化剤の選択に注意しなければならない。室温で使用するようになっているアミンは、完全は反応を保証するために可塑剤を使用してもよい。さらに熱硬化反応用のアミンは可塑剤を使用せずに、すぐれた強度及び熱特性を備えた熱硬化性プラスチックを提供する。
【００６４】
化学的架橋はエポキシ樹脂として始まり、非潜硬化剤が混合される。硬化剤は、芳香族アミン又は無水物のようなエポキシ基とゆっくりと反応し、大質量又は加熱されると低粘度を維持する。しかしながら、脂肪族アミン、脂環式アミン及びアミドアミンは、形成された総質量に比例して粘度が急速に増加する。脂環式アミン、アミドアミン及び脂肪族アミンのような硬化剤は、樹脂４１のポットライフを延長し粘性の発生を遅らせるために形成するべく加えられてもよい。前述したように、プロセス強度は最終的な複合材料の特性を決定するのに重要な役割を果している。さらに、時間及び採用する温度は、硬化剤の選択に依存している。
【００６５】
一般に複合材料は、厚さに対する長さの比率が明暗な繊維又は他の要素により補強された材料を含んでいる。エポキシに使用される一般的な繊維は前述したようにガラス及び炭素である。しかしながら、アラミド、ボロン、及び他の有機繊維又は自然繊維が使用されてもよい。複合材料に使用されるポリマーは通常の熱硬化プラスチックであって、その目的は、繊維の強度及び剛性（弾性率）の利点を利用するために、荷重又は応力を繊維強化材に伝達することである。例示の繊維の体積は４０％〜８０％であって、その体積は所望する強度、定格圧力、及び特殊な用途における他の因子にもとづいて計算されたものである。複合材料の最終的な物理的、熱的、電気的及び化学的耐性の特性は、樹脂及び硬化剤の選択と硬化条件とにより決定される。エポキシ系においては、エポキシ樹脂成形用の適切な硬化剤の選択において考りょすべきパラメータは、粘度、質量効果、硬化サイクル、ガラス還移温度、破壊靭性等である。成形品の粘度は乾燥繊維構造体１２に十分に浸透するべく低粘度でなければならない。エポキシ樹脂と比較的高粘度の硬化剤の混合体は成形品の粘度を低下させるために加熱されてもよい。しかしながら加熱は、硬化剤のタイプに応じて反応を加速することにより、作業時間を短縮することができる。
【００６６】
添付図面を用いて多くの実施形態別の実施形態修正した実施形態について詳述してきた。しかしながら、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではないことが理解されるべきである。むしろ、本発明は、特許請求の範囲に規定された発明の範囲と精神に係わる修正、等価、変形した実施形態すべてを含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、本発明における例示の実施形態による例示の配管補修方法のブロックダイアグラムである。
【図２】図２は、本発明における例示の実施形態による補修中の配管の斜視図であって、乾燥ファイバマットが取り付けられている。
【図３】図３は、本発明における例示の実施形態による図１の配管の斜視図であって、配管に巻かれているのではなく取り付けたドライファイバを図示している。
【図４】図４は、本発明における例示の実施形態による図２の配管の斜視図であって、配管にはシールが設置されている。
【図５】図５は、図３の分解斜視図であって、樹脂を充填するための外部コンポーネント（例えば胴）を図示していて、そのコンポーネントは二分体である。
【図６】図６は、本発明における例示の実施形態の図４の配管の斜視図であって、配管が外部コンポーネントを有していて、その外部コンポーネントは配管を囲んでおり、そしてシールと結合されている。
【図７】図７は、本発明における例示の実施形態の図５における配管の矢視６−６から見た断面図である。
【図８】図８は、本発明における例示の実施形態の配管補修装置の斜視図であって、配管系のエルボ又はベンドに適用したものである。
【図９】図９は、本発明における例示の実施形態の図５における配管の部分の分解図であって、外部コンポーネントの二分体の継手の詳細を図示している。
【図１０】図１０は、本発明における例示の実施形態の配管の一部の斜視図であって、配管は外部格納コンポーネントと外部格納コンポーネントに配置された継手とを有している。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図１０の部分詳細図である。
【図１１】図１１は、本発明における例示の実施形態の図５における矢視Ａ−Ａから見た別の断面図であって、配管の一方の端部詳細を図示していて、配管は外部格納コンポーネントを補修配管の周囲に取り付けるためにホースクランプを有している。
【図１２】図１１は、本発明における例示の実施形態の図５における矢視Ａ−Ａから見た別の断面図であって、配管の一方の端部詳細を図示していて、配管は外部格納コンポーネントを補修配管の周囲に取り付けるためにホースクランプを有している。
【図１３】図１３は、本発明における例示の実施形態の留め金具（ホースクランプの代り）の斜視図であって、その留め金具は外部格納コンポーネントを補修配管の周囲に留めるためのものであって、外部格納コンポーネントは樹脂を保持するために使用されている。
【図１４】図１４は、本発明における例示の樹脂の粘度を時間に対してプロットしたもので樹脂ポットの寿命を表示している。
【図１】
2008522116.tif 000004
【図２】
2008522116.tif 000005
【図３】
2008522116.tif 000006
【図４】
2008522116.tif 000007
【図５】
2008522116.tif 000008
【図６】
2008522116.tif 000009
【図７】
2008522116.tif 000010
【図８】
2008522116.tif 000011
【図９】
2008522116.tif 000012
【図１０】
2008522116.tif 000013
【図１０Ａ】
2008522116.tif 000014
【図１１】
2008522116.tif 000015
【図１２】
2008522116.tif 000016
【図１３】
2008522116.tif 000017
【図１４】
2008522116.tif 000018
【国際調査報告】
2008522116.tif 000019
2008522116.tif 000020