(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管材の外圧負荷試験機であって、
前記外圧負荷試験機は、
前記管材の中間部を収容するとともに、加圧液体が注入される円筒形状の圧力容器と、
前記圧力容器の両端に取り付けられ、かつ、前記管材の端部を突出させる貫通穴を有する一対の蓋と、
前記圧力容器の外周を包囲し、前記管材を加熱する加熱装置と、を備え、
前記圧力容器の周壁は、冷却媒体が流通する冷却路を有する、管材の外圧負荷試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記外圧負荷試験機は、
前記蓋を前記圧力容器に取り付けるため、前記圧力容器の周方向に沿って配置される複数のボルトをさらに備え、
前記複数のボルトの中心は、同一円上に位置し、
前記冷却路は、前記圧力容器の軸方向に沿って伸びるとともに、前記円の外側に位置する、管材の外圧負荷試験機。
【請求項３】
請求項２に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記冷却路のうちで前記圧力容器の中心に最も近い部分から前記圧力容器の中心までの距離が、前記ボルトのうちで前記圧力容器の中心に最も遠い部分から前記圧力容器の中心までの距離よりも小さい、管材の外圧負荷試験機。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記圧力容器の前記周壁は、加熱媒体が流通する加熱路を少なくとも１つ有する、管材の外圧負荷試験機。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記外圧負荷試験機は、補助加熱装置を備え、
前記圧力容器の前記周壁は、前記補助加熱装置を収容する孔を少なくとも１つ有する、管材の外圧負荷試験機。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記冷却路が複数設けられ、
前記冷却路の少なくとも１つに、その冷却路に導入する媒体を前記冷却媒体と加熱媒体とに切り替える切替装置が接続される、管材の外圧負荷試験機。
【請求項７】
請求項４に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記加熱路は、前記周壁の高さ方向の中心の上側よりも下側に多く配置される、管材の外圧負荷試験機。
【請求項８】
請求項５に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記補助加熱装置を収容する前記孔は、前記周壁の高さ方向の中心の上側よりも下側に多く配置される、管材の外圧負荷試験機。
【請求項９】
請求項６に記載の管材の外圧負荷試験機であって、
前記切替装置が接続される前記冷却路は、前記周壁の高さ方向の中心の上側よりも下側に多く配置される、管材の外圧負荷試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験対象の管材に外圧を負荷する外圧負荷試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管、管継手等のような管材に対しては、外圧を負荷する試験（以下、「外圧負荷試験」という。）が行われる。使用環境での管材の耐外圧性能を保証するためである。とりわけ、油井管に用いられる継目無鋼管、および、その鋼管を連結するねじ継手では、ＩＳＯ  １３６７９やＡＰＩ  ５Ｃ５の規定により、外圧負荷試験が不可欠となる。外圧負荷試験に用いられる試験機は、例えば特開昭５４−８５０８５号公報（特許文献１）および特開２００１−７４６２４号公報（特許文献２）に開示される。
【０００３】
特許文献１に記載の外圧負荷試験機は、円筒形状の圧力容器（ベッセル）と、その圧力容器の両端に取り付けられる蓋とを備える。外圧負荷試験では、圧力容器の中空部に管材の中間部を収容し、蓋に設けられた貫通孔から管材の端部を突出させる。この状態で、圧力容器、蓋および管材で形成される空間内に加圧液体を注入することにより、管材の外面に圧力を負荷する。
【０００４】
また、特許文献２に記載の外圧負荷試験機は、特許文献１と同様の圧力容器と蓋に加え、油圧シリンダーロッドを備える。その油圧シリンダーロッドを管材の外面に押し込むことにより、管材に曲げ荷重を付与した状態で外圧負荷試験を行えるとしている。
【０００５】
ところで、前述の油井管は、高温環境（例えば約１８０℃以上）で使用されることがある。そこで、外圧負荷試験を、高温環境と同程度の温度、または、高温環境より高い温度で行うことが要請される。そのため、近年の外圧負荷試験機には、圧力容器の外側に加熱装置および保温材が設置される場合がある。この加熱装置により、内側の圧力容器や加圧液体、管材が加熱され、高温環境を模擬することが可能となる。加熱装置は、例えば特開２００７−１０９６２３号公報（特許文献３）および特開平８−９６９４４号公報（特許文献４）に開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５４−８５０８５号公報
【特許文献２】特開２００１−７４６２４号公報
【特許文献３】特開２００７−１０９６２３号公報
【特許文献４】特開平８−９６９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
外圧負荷試験機は、前述の通り、円筒形状の圧力容器と、その圧力容器の両端に取り付けられる蓋とを備える場合がある。また、外圧負荷試験を高温で行うため、外圧負荷試験機が、加熱装置をさらに備える場合がある。
【０００８】
管材の外圧負荷試験を高温で行うと、試験終了後に管材を試験機（圧力容器）から取り出す際に、予め、管材を取り出し可能な温度（例えば５０℃以下）まで低下（冷却）させる必要がある。そのため、速やかに次の管材（供試材）の試験を開始することができない。従って、中間部が圧力容器の中空部に収容された状態の管材を冷却するのに要する時間（冷却時間）を短縮することが望まれる。すなわち、管材の冷却時間を短縮し、試験効率（単位時間当たりに試験可能な供試材の本数）を向上することが望まれる。
【０００９】
また、外圧負荷試験では、所定の熱サイクル及び圧力サイクルを管材に繰り返して付与する場合がある。その熱サイクルでは、例えば、高温に加熱した後で常温に近い温度（例えば６５℃以下）まで冷却する。このような熱サイクルを付与する場合にも、試験時間を短縮するため、管材の冷却時間を短縮することが望まれる。
【００１０】
前述の特許文献１および２には、管材の外圧負荷試験機が記載されているが、高温の管材を冷却する方法について記載がない。また、加熱装置についても記載がない。管材の冷却方式として、例えば、自然放冷や、管材の中空部に気体または液体を流通させることが考えられる。しかしながら、試験体である管材よりも圧力容器の方が熱容量が格段に大きいため、管材の中空部に気体等を流通させる方式で、冷却時間を大幅に短縮することは難しい。
【００１１】
また、管材の冷却方式として、圧力容器の外側に冷却ジャケットを設置し、冷却ジャケットに冷却媒体が流通する冷却路を形成することも考えられる。しかしながら、外圧負荷試験機では、圧力容器の外側に加熱装置が設置されるので、冷却ジャケットを設置するスペースを確保するのが困難である。仮に、スペースを確保して圧力容器の外側に冷却ジャケットを設置したとしても、加熱装置による加熱効率が著しく阻害される。
【００１２】
本発明の目的は、高温の管材の冷却に要する時間を短縮でき、試験効率を向上できる管材の外圧負荷試験機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態による管材の外圧負荷試験機は、円筒形状の圧力容器と、一対の蓋と、加熱装置と、を備える。前記圧力容器は、前記管材の中間部を収容するとともに、加圧液体が注入される。前記一対の蓋は、前記圧力容器の両端に取り付けられ、かつ、前記管材の端部を突出させる貫通穴を有する。前記加熱装置は、前記圧力容器の外周を包囲し、前記管材を加熱する。前記圧力容器の周壁は、冷却媒体が流通する冷却路を有する。
【００１４】
好ましくは、前記外圧負荷試験機は、前記蓋を前記圧力容器に取り付けるため、前記圧力容器の周方向に沿って配置される複数のボルトをさらに備える。前記複数のボルトの中心は、同一円上に位置する。前記冷却路は、前記圧力容器の軸方向に沿って伸びるとともに、前記円の外側に位置する。
【００１５】
前記冷却路のうちで前記圧力容器の中心に最も近い部分から前記圧力容器の中心までの距離が、前記ボルトのうちで前記圧力容器の中心に最も遠い部分から前記圧力容器の中心までの距離よりも小さいのが好ましい。
【００１６】
上記の外圧負荷試験装置は、以下の（１）又は（２）の構成を備えることもできる。これにより、管材の外圧負荷試験における管材の加熱時間を短縮できる。そのため、管材の外圧負荷試験の試験効率を更に向上できる。
【００１７】
（１）前記圧力容器の前記周壁は、加熱媒体が流通する加熱路を少なくとも１つ有する。望ましくは、前記加熱路は、前記周壁の高さ方向の中心の上側よりも下側に多く配置される。
【００１８】
上記の外圧負荷試験装置は更に、次のような構成を備えてもよい。前記外圧負荷試験機は、補助加熱装置を備える。前記圧力容器の前記周壁は、前記補助加熱装置を収容する孔を少なくとも１つ有する。望ましくは、前記補助加熱装置を収容する前記孔は、前記周壁の高さ方向の中心の上側よりも下側に多く配置される。
【００１９】
（２）前記冷却路が複数設けられる。前記冷却路の少なくとも１つに、その冷却路に導入する媒体を前記冷却媒体と加熱媒体とに切り替える切替装置が接続される。望ましくは、前記切替装置が接続される前記冷却路は、前記周壁の高さ方向の中心の上側よりも下側に多く配置される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の管材の外圧負荷試験機は、圧力容器の周壁に冷却路を有することから、加熱装置による管材の加熱効率を同程度に維持しながら、管材の冷却時間を短縮できる。これにより、高温の外圧負荷試験および熱サイクルを管材に繰り返して付与する外圧負荷試験において、試験効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１実施形態による管材の外圧負荷試験機の構成例を示す模式図であり、図１（ａ）は試験機の軸方向に沿う面での断面図、図１（ｂ）は蓋を示す図、図１（ｃ）は圧力容器を示すＢ−Ｂ断面図である。
【図２】図２は、冷却路が周壁を貫通しない場合の構成例を示す断面図である。
【図３】図３は、冷却媒体を戻し流路によって繰り返して冷却路に流通させる場合の構成例を示す模式図であり、図３（ａ）は試験機の軸方向に垂直な面での断面図、図３（ｂ）は斜視図である。
【図４】図４は、第２実施形態による管材の外圧負荷試験機の構成例を示す模式図であり、図４（ａ）は試験機の軸方向に沿う面での断面図、図４（ｂ）は蓋を示す図、図４（ｃ）は圧力容器を示すＤ−Ｄ断面図である。
【図５】図５は、第３実施形態による管材の外圧負荷試験機の構成例を示す模式図であり、図５（ａ）は試験機の軸方向に沿う面での断面図、図５（ｂ）は蓋を示す図、図５（ｃ）は圧力容器を示すＦ−Ｆ断面図である。
【図６】図６は、第４実施形態による管材の外圧負荷試験機の構成例を示す模式図であり、図６（ａ）は試験機の軸方向に沿う面での断面図、図６（ｂ）は蓋を示す図である。
【図７】図７は、本発明例１〜３の解析結果を示す図である。
【図８】図８は、比較例２の実験結果を示す図である。
【図９】図９は、本発明例４の実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本実施形態の管材の外圧負荷試験機について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態による管材の外圧負荷試験機の構成例を示す模式図であり、図１（ａ）は試験機の軸方向に沿う面での断面図、図１（ｂ）は蓋を示す図、図１（ｃ）は圧力容器を示すＢ−Ｂ断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ位置から蓋を観察した図である。図１（ａ）には、試験対象の管材３１と、外圧負荷試験機１０とを示す。その管材３１は、油井管に用いられる継目無し鋼管のねじ継手であり、鋼管同士がカップリングによって連結されたものである。試験対象の管材３１は、カップリングを用いないねじ継手でもよく、ねじ継手に限られず、例えば継手部以外の管材でもよい。
【００２４】
試験機１０は、圧力容器１１と、一対の蓋１２と、加熱装置１６とを備える。圧力容器１１は、円筒形状であり、圧力容器１１の中空部に管材３１の中間部を収容する。一対の蓋１２は、圧力容器１１の両端にそれぞれ取り付けられる。図１（ｂ）に示すように、その蓋１２は環状であり、中央に貫通穴１２ａを有する。その貫通穴１２ａから、管材３１の端部が突出する。
【００２５】
圧力容器１１には、加圧液体（例えば、油または水）が注入される。厳密には、圧力容器１１、一対の蓋１２、および、管材３１で形成される空間（以下、「圧力容器内の空間」ともいう）には、加圧液体が注入され、これに伴って管材３１の外面に圧力が負荷される。注入された加圧液体が漏洩するのを防止するため、従来と同様に、圧力容器１１と蓋１２の間、および、管材３１と蓋１２の間には、シール部材（図示なし）がそれぞれ適宜配置され、それらの隙間が封止される。
【００２６】
試験開始時に圧力容器１１内の空間に加圧液体１４を注入するため、試験機１０は、液体注入装置（図示なし）を備える。液体注入装置は、例えば、タンクと、ポンプと、増圧機と、液体供給配管とで構成できる。この場合、タンクは、液体を貯留し、ポンプは、タンクから液体を移送する。また、増圧機は、ポンプから供給された液体を加圧する。液体供給配管は、タンク、ポンプ、増圧機および圧力容器をその順で接続する。
【００２７】
試験終了後に圧力容器１１内の空間から加圧液体１４を排出するため、試験機１０は、液体排出配管（図示なし）を備える。その液体排出配管は、圧力容器１１と上述のタンク（図示なし）とを接続し、圧力容器１１内の加圧液体１４をタンクに戻す。
【００２８】
加熱装置１６は、圧力容器１１の外周を包囲し、換言すると、圧力容器１１の外側で圧力容器１１と隣接する。その加熱装置１６は、その内側の圧力容器１１を直接加熱し、圧力容器１１からの熱伝導によって圧力容器１１内の空間の加圧液体１４および管材３１を間接的に加熱する。
【００２９】
本実施形態の管材の外圧負荷試験機は、圧力容器１１と、一対の蓋１２と、加熱装置１６とを備え、圧力容器１１は、周壁に冷却媒体が流通する冷却路２１ａ〜２１ｄを有する。本構成例では、圧力容器１１の冷却路２１ａ〜２１ｄが、図１（ａ）に示すように、圧力容器１１の周壁を貫通する。すなわち、冷却路２１ａ〜２１ｄは、圧力容器１１の一方の端面（第１端面）１１ａから他方の端面（第２端面）１１ｂまで伸びる。図１に示す例では、このような冷却路２１ａ〜２１ｄを、圧力容器１１は４本有する。４本の冷却路２１ａ〜２１ｄは、図１（ｃ）に示すように、圧力容器１１の周方向に沿って配置される。
【００３０】
冷却路２１ａ〜２１ｄに冷却媒体を流通させるため、図１に示す試験機１０は、冷媒給排装置を備える。その冷媒給排装置は、タンク（図示なし）と、ポンプ（図示なし）と、冷媒供給流路２２と、冷媒排出流路２３と、第１戻し流路２４ａと、第２戻し流路（図示なし）で構成される。タンクは冷却媒体を貯留し、ポンプはタンクから冷却媒体を移送する。また、冷媒供給流路２２は、タンク、ポンプ、および、第１冷却路２１ａの第１端面１１ａ側をその順で接続する。その冷媒供給流路は、ポンプと第１冷却路２１ａの第１端面側の間で分岐しており、第４冷却路２１ｄの第１端面１１ａ側とも接続する。
【００３１】
第１戻し流路２４ａは、第１冷却路２１ａの第２端面１１ｂ側と第２冷却路２１ｂの第２端面１１ｂ側とを接続する。また、第２戻し流路（図示なし）は、第４冷却路２１ｄの第２端面１１ｂ側と第３冷却路２１ｃの第２端面１１ｂ側とを接続する。冷媒排出流路２３は、第２冷却路２１ｂの第１端面１１ａ側とタンクとを接続する。また、冷媒排出流路２３は、分岐しており、第３冷却路２１ｃの第１端面１１ａ側とも接続する。
【００３２】
このような冷媒給排装置によれば、タンク内の冷却媒体は、ポンプにより、冷媒供給流路２２、第１冷却路２１ａ、第１戻し流路２４ａ、第２冷却路２１ｂおよび冷媒排出流路２３をその順に流通し、タンクに再び戻る。また、冷媒供給流路２２および冷媒排出流路２３が分岐しているので、一部の冷却媒体は、第１冷却路２１ａ、第１戻し流路２４ａおよび第２冷却路２１ｂに代え、第４冷却路２１ｄ、第２戻し流路（図示なし）および第３冷却路２１ｃをその順に流通する。なお、必要に応じて、冷却媒体を冷却するための冷却装置（図示なし、例えば冷却塔など）を別に（例えば冷媒排出流路２３上に）設けてもよい。
【００３３】
上述の構成例を採用できる本実施形態の管材の外圧負荷試験機は、例えば、以下の手順（１）〜（３）により、試験終了後に高温の管材を冷却して取り出せばよい。
（１）試験終了後、圧力容器１１内の空間に加圧液体が注入されている状態で、圧力容器１１の冷却路２１ａ〜２１ｄに冷却媒体を流通させる。これにより、高温の圧力容器１１が直接冷却され、熱伝導に伴い、圧力容器１１内の空間の加圧液体および管材３１が間接的に冷却される。
（２）管材３１の温度が取り出し可能な温度に到達した後、冷却路２１ａ〜２１ｄへの冷却媒体の供給を停止するとともに、圧力容器１１内の空間から加圧液体を排出する。
（３）加圧液体の排出終了後、管材３１を取り出す。
【００３４】
本実施形態の管材の外圧負荷試験機は、圧力容器１１の周壁に冷却路２１ａ〜２１ｄを有する。このため、冷却路２１ａ〜２１ｄに冷却媒体を流通させることにより、高温の管材３１を効率良く冷却でき、高温の管材の冷却時間を大幅に短縮できる。これにより、高温の外圧負荷試験においては、速やかに他の管材（供試材）の試験を開始することができる。また、熱サイクルを管材に繰り返して付与する外圧負荷試験においては、試験時間を大幅に削減できる。その結果、高温の外圧負荷試験、および、熱サイクルを繰り返して付与する外圧負荷試験のいずれでも、試験効率を向上できる。
【００３５】
また、圧力容器１１の周壁に冷却路２１ａ〜２１ｄを有するので、従来と同様に、圧力容器１１の外側に加熱装置１６を設置することができる。このため、加熱装置１６による管材の加熱効率を同程度に維持しながら、管材の冷却時間を短縮できる。
【００３６】
冷却路２１ａ〜２１ｄは、圧力容器１１の周壁に形成されていればよく、冷却路２１ａ〜２１ｄの配置に特に制限はない。加工コストを削減する観点から、冷却路２１ａ〜２１ｄは、前記図１（ａ）に示すように、圧力容器１１の軸方向に沿って伸びるのが好ましい。冷却路が圧力容器１１の軸方向に沿って伸びる場合、前記図１（ａ）に示すような周壁を貫通する構成に限定されず、周壁を貫通しない構成を採用することもできる。
【００３７】
図２は、冷却路が周壁を貫通しない場合の構成例を示す断面図である。図２に示す冷却路２１ａは、前記図１の冷却路２１ａと同様に、圧力容器１１の周壁に設けられ、軸方向に沿って伸びる。しかし、図２に示す冷却路２１ａは、その両端がプラグ（栓）１１ｃで塞がれる。また、圧力容器１１は、冷却路２１ａの一方の端部から周壁の外周面まで伸びる供給口１１ｄと、冷却路２１ａの他方の端部から周壁の外周面まで伸びる排出口１１ｅとを有する。図２に示す冷却路２１ａと繋がる供給口１１ｄは、冷媒供給流路２２と接続し、排出口１１ｅは、戻し流路２４ａと接続する。
【００３８】
冷却路が圧力容器１１の軸方向に沿って伸びる場合、管材の冷却速度は、例えば、冷却路の本数や圧力容器の外径、冷却路の断面の面積、冷却媒体の流量等によって変化する。冷却路の断面の面積とは、冷却路の軸方向に垂直な面での断面積をいう。それらのうちで管材の冷却速度に与える影響が最も大きいのは、冷却路の本数である。冷却路の本数が増加するのに応じ、管材３１の冷却速度が増加する傾向を有する。このため、管材の冷却速度を確保する観点から、圧力容器１１が冷却路を複数有するのが好ましく、４本以上とするのがより好ましく、１２本以上とするのがさらに好ましい。
【００３９】
ただし、冷却路の本数が多くても、具体的には、後述の実施例で明らかにするように、冷却路の本数が１６本程度で、冷却効果が飽和する。このため、冷却路の本数は、１６本以下とするのが好ましい。
【００４０】
図１及び２では、圧力容器１１の周壁に複数の孔を設け、その全ての孔を冷却路に適用する場合を説明した。しかし、冷却路として適用する孔は図１及び２に示す場合に限定されない。本実施形態の外圧負荷試験機１０は、圧力容器１１の周壁に冷却路として適用可能な孔を実際に冷却路に適用する本数以上に設けておいてもよい。この場合、実際の高温外圧試験においては、適切な試験条件、試験効率となるように、一部の孔または全部の孔を冷却路として用いればよい。
【００４１】
前述の通り、一対の蓋１２は、圧力容器１１の両端にそれぞれ取り付けられる。その取り付けは、外圧負荷時に反力が蓋に作用することから、その反力に耐えうる程度で行う必要がある。例えば、ボルト１５による締結で蓋１２を圧力容器に取り付けることができる。図１に示す試験機１０では、１８本のボルト１５を備える。１８本のボルト１５は、圧力容器１１の周方向に沿って配置され、いずれも、ボルト１５の中心が同一円１２ｂ（以下、「ピッチ円」ともいう）上に位置する。ボルト１５によって蓋１２を取り付けるため、圧力容器１１の周壁の端面には、ねじ穴（図示なし）が設けられる。蓋１２には、ボルト１５の軸部が挿入されるボルト穴（図示なし）と、ボルト１５の頭部を収容するザグリ穴（図示なし）が同心に設けられる。ザグリ穴の底面には、ボルト１５の頭部が押し付けられる。
【００４２】
このように試験機が圧力容器１１の周方向に沿って配置される複数のボルト１５を備え、そのボルト１５がピッチ円１２ｂ上に位置する場合がある。この場合、ピッチ円１２ｂの外側に、軸方向に沿って伸びる冷却路２１ａ〜２１ｄを設けるのが好ましい。圧力容器１１の周壁にボルトを設置するケースでは、強度計算による圧力容器１１の耐圧強度は、ピッチ円１２ｂの内側の寸法等を用いて計算される。ピッチ円１２ｂの外側の寸法等は、圧力容器１１の耐圧強度には寄与しない。このため、ピッチ円１２ｂの内側に冷却路２１ａ〜２１ｄを設けると、圧力容器１１の耐圧強度を保つため、圧力容器１１の周壁の厚みを増加させる必要がある。一方、ピッチ円１２ｂの外側に冷却路２１ａ〜２１ｄを配置すれば、圧力容器の周壁の厚みを増加させることなく、冷却路２１ａ〜２１ｄを設けることができる。換言すると、圧力容器１１の耐圧性能を損なわずに、冷却路２１ａ〜２１ｄを設けることができる。
【００４３】
一方で、冷却路２１ａ〜２１ｄは、圧力容器１１内の空間の加圧液体および管材との距離が遠くなるのに応じ、冷却効果が低下する傾向を有する。このため、冷却路２１ａ〜２１ｄの冷却効果を確保する観点から、距離ｄ１（ｍｍ、図１（ｃ）参照）が、距離ｄ２（ｍｍ、図１（ｂ）参照）より、小さいのが好ましい。換言すると、冷却路２１ａ〜２１ｄは、周方向に沿って隣り合うボルト１５の間に配置するのが好ましい。ここで、距離ｄ１は、冷却路２１ａ〜２１ｄのうちで圧力容器１１の中心に最も近い部分から圧力容器１１の中心までの距離である。また、距離ｄ２は、ボルト１５のうちで圧力容器１１の中心に最も遠い部分から圧力容器１１の中心までの距離である。
【００４４】
圧力容器１１の周壁の厚みを増加させることなく、冷却路２１ａ〜２１ｄの冷却効果を向上させる観点から、冷却路２１ａ〜２１ｄをピッチ円１２ｂの外側に、かつ、ピッチ円１２ｂに可能な限り近づけて配置するのがより好ましい。
【００４５】
冷却路２１ａ〜２１ｄには、圧力容器１１の腐食を防止する観点から、耐腐食性に優れる金属等でライニングを施してもよい。あるいは、圧力容器に孔を設け、その孔に耐腐食性に優れる金属管を挿入することにより、冷却路２１ａ〜２１ｄを形成してもよい。この場合、圧力容器１１と金属管の隙間によって冷却効果が低下するのを抑制するため、軽圧入によって金属管を挿入してもよい。また、圧力容器１１と金属管の隙間に溶融金属を充填しもよい。
【００４６】
冷却路２１ａ〜２１ｄは、図１（ｃ）に示すように、圧力容器１１の中心に対して非対称に配置してもよい。この場合、圧力容器１１の上部に冷却路２１ａ〜２１ｄを配置することにより、圧力容器１１内の空間で加圧液体に自然対流を発生させ、管材３１の冷却を促進してもよい。要するに、冷却路は圧力容器１１の高さ方向の中心ＣＬの下側よりも上側に多く配置されるのが好ましい。
【００４７】
前述したように、試験機１０の圧力容器１１の周壁に冷却路として適用可能な孔を多数設けておき、実際の高温外圧試験において、適切な試験条件、試験効率となるよう、そのうちの一部の孔または全部の孔を冷却路として用いてもよい。
【００４８】
冷却路を流通した冷却媒体を、他の冷却路に流通させることなく、タンクに戻してもよい。また、前述したように、冷却路を流通した冷却媒体を、戻し流路によって他の冷却路に供給して流通させてもよい。冷却媒体を戻し流路によって他の冷却路に供給して流通させることを繰り返し、蛇腹状の冷却媒体の流通経路を形成してもよい。なお、前述の通り、必要に応じて、冷却媒体を冷却するための冷却装置を別に設けてもよい。
【００４９】
図３は、冷却媒体を戻し流路によって繰り返して冷却路に流通させる場合の構成例を示す模式図であり、図３（ａ）は試験機の軸方向に垂直な面での断面図、図３（ｂ）は斜視図である。図３に示す試験機１０は、前記図１に示す試験機１０と基本構成が同じであり、冷却路２１ａ〜２１ｐの本数と、戻し流路２４ａ〜２４ｇを変更したものである。図面の理解を容易にするため、試験機の一部の部品を省略し、図３（ａ）には、圧力容器１１と、管材３１と、加圧液体１４とを示す。また、図３（ｂ）には、圧力容器１１と、蓋１２と、冷却路２１ａ〜２１ｈと、冷媒供給流路２２と、冷媒排出流路２３と、戻り流路２４ａ〜２４ｇとを示す。また、図３（ｂ）では、第１〜第１６の冷却路２１ａ〜２１ｐのうちで第９〜第１６の冷却路を省略し、それと接続する冷媒供給流路、冷媒排出流路、および、戻り流路も省略する。
【００５０】
本構成例の圧力容器１１は、図３（ａ）に示すように、１６本の冷却路２１ａ〜２１ｐを有する。冷媒供給流路２２は、タンク（図示なし）から第１冷却路２１ａと、第１６冷却路２１ｐに冷却媒体を供給する。第１冷却路２１ａを流通した冷却媒体は、図３（ｂ）に示すように、複数の戻し流路２４ａ〜２４ｇにより、第５冷却路２１ｅ、第２冷却路２１ｂ、第６冷却路２１ｆ、第３冷却路２１ｃ、第７冷却路２１ｇ、第４冷却路２１ｄおよび第８冷却路２１ｈをその順に流通する。一方、第１６冷却路２１ａ〜２１ｐを流通した冷却媒体は、図３（ｂ）で図示を省略するが、第１２、第１５、第１１、第１４、第１０、第１３および第９冷却路２１ｉ〜２１ｏをその順に流通する。第８冷却路２１ｈおよび第９冷却路２１ｉを流通した冷却媒体は、冷媒排出流路２３によってタンク（図示なし）に戻される。
【００５１】
本実施形態の管材の外圧負荷試験機は、中空部から管材を冷却するために中空部用クーラー（図示なし）をさらに備えてもよい。これにより、管材３１の冷却時間をさらに短縮できる。中空部用クーラーとして、例えば、管材の中空部に送風を行うファンや、管材の中空部に圧縮空気を供給するコンプレッサー、管材の中空部に冷却媒体を給排する中空部用冷媒給排装置を採用できる。
【００５２】
本実施形態の管材の外圧負荷試験機は、圧力容器１１内の空間の加圧液体を冷却するために、加圧液体用クーラー（図示なし）をさらに備えてもよい。加圧液体用クーラーは、例えば、高温の加圧液体を冷却する熱交換器と、圧力容器１１内の空間から加圧液体を取り出して熱交換器に供給する配管と、熱交換器で冷却済みの加圧液体を圧力容器１１内の空間に戻す配管とで構成できる。高温の加圧液体を冷却する熱交換器には、例えば、オイルチラーを採用できる。
【００５３】
冷却媒体は、代表的には水である。試験条件等に応じ、油やその他の媒体を使用してもよい。
【００５４】
圧力容器１１は、前述の冷却路を有すれば、特に制限はなく、従来と同様に、サイズや材質等を適宜選択すればよい。
【００５５】
蓋１２は、前述の通り、管材の端部が突出するための貫通穴を有する。また、ボルト１５によって蓋１２を圧力容器１１に締結して取り付ける場合、適宜、ボルト穴やザグリ穴が設けられる。必要に応じ、圧力容器１１の冷却路に冷却媒体を給排するため、流路が設けられる。このような蓋１２は、材質や寸法等に特に制限はなく、従来と同様に、適宜設定すればよい。
【００５６】
加熱装置１６は、圧力容器１１を適切に加熱できれば、特に限定されない。例えば、加熱装置１６は、圧力容器１１を囲繞するヒーターと、そのヒーターを外側から覆う保温材（断熱材）とで構成される。ヒーターは特に制限されず、例えば、マントルヒータ、電熱線、誘導加熱コイル等を用いられる。あるいは、誘導加熱を利用するものでもよい。誘導加熱により、圧力容器１１を自己発熱させ、圧力容器１１からの熱伝導によって圧力容器１１内の加圧液体１４および管材３１を間接的に加熱する。必要に応じ、図１に示すように、加熱装置１６は蓋１２の外側の領域１７まで延長されてもよい。加熱能力や構造が適切で、十分な加熱や保持が可能であれば、保温材（断熱材）を省略してもよい。また、通常は、圧力容器１１内の加圧液体１４の温度は、下側よりも方が上側よりも早く昇温しやすいので、例えば圧力容器１１の下部側からの加熱を圧力容器１１の上部側からの加熱よりも強めにしてもよい。
【００５７】
前述の手順（１）〜（３）では、管材３１の温度が取り出し可能な温度に到達した後に加圧液体を排出する。しかしながら、本実施形態の管材の外圧負荷試験機はこの態様に限定されない。例えば、圧力容器１１の冷却路に冷却媒体を流通させる前に、加圧液体を排出してもよい。あるいは、管材３１の温度が取り出し可能な温度に到達する前で、圧力容器１１の冷却路に冷却媒体を流通させている状態で、加圧液体を排出してもよい。冷却時間を短縮する観点では、前述の手順（１）〜（３）のように、圧力容器１１内の空間に加圧液体が存在する状態で、圧力容器１１の冷却路に冷却媒体を流通させるのが好ましい。
【００５８】
前述の通り、試験機１０は、試験開始時に圧力容器１１内の空間に加圧液体１４を注入するために液体注入装置（図示なし）を備え、試験終了後に圧力容器１１内の空間から加圧液体１４を排出するために液体排出配管（図示なし）を備える。圧力容器１１の冷却路に冷却媒体を流通させる際、液体注入装置および液体排出配管を用いて加圧液体を循環させることにより、管材３１の冷却を促進してもよい。
【００５９】
［第２実施形態］
高温環境での管材の外圧負荷試験は、実際には、管材を所定の温度まで加熱する加熱工程、管材を所定の温度に加熱した状態で管材に外圧を負荷する試験工程、及び管材を冷却する冷却工程の順に進行する。従って、実質的な試験時間は、加熱工程に要する加熱時間、試験工程に要する試験時間、及び冷却工程に要する冷却時間の合計で決まる。第１実施形態は、特に冷却時間の短縮に着目したものである。以下、加熱時間の短縮に着目し、試験時間を総合的に短縮できる試験機を説明する。
【００６０】
図１（ａ）を参照して、外圧負荷試験において、加熱装置１６によって圧力容器１１を加熱したとき、圧力容器１１内の加圧液体１４の温度が均一に上昇しないことがある。具体的には、圧力容器１１の高さ方向の中心ＣＬよりも上側の加圧液体１４の温度は上昇しやすく、圧力容器１１の高さ方向の中心ＣＬよりも下側の加圧液体１４の温度は上昇しにくい。この現象は、加熱により圧力容器１１内の加圧液体１４が対流するためと考えられる。
【００６１】
高温環境での外圧負荷試験において、圧力容器１１内の加圧液体１４の温度のばらつきは、規定温度の±１５℃の範囲が好ましい。精度のよい外圧負荷試験を行うためである。従って、加圧液体１４の加熱を開始してから加圧液体１４の温度が所定温度に達し、加圧液体１４の温度のばらつきが規定温度の±１５℃以下になるまで、試験の開始を待たなければならない。以下、この待ち時間を均熱待ち時間ともいう。第２実施形態の外圧負荷試験機は、加熱効率を高くし、更に、均熱待ち時間を短縮することで、管材の加熱時間を短縮する。
【００６２】
第２実施形態の外圧負荷試験機では、圧力容器の周壁に冷却路と加熱路とを備える。第２実施形態の外圧負荷試験機のその他の構成は、第１実施形態の外圧負荷試験機と同じである。以下では、冷却路の符号は「２１」と総称する。
【００６３】
図４は、第２実施形態による管材の外圧負荷試験機の構成例を示す模式図であり、図４（ａ）は試験機の軸方向に沿う面での断面図、図４（ｂ）は蓋を示す図、図４（ｃ）は圧力容器を示すＤ−Ｄ断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ位置から蓋４２を観察した図である。第２実施形態の外圧負荷試験機４０では、圧力容器４１の周壁は、加熱媒体が流通する加熱路５１を少なくとも１つ有する。加熱媒体は、圧力容器４１を直接加熱し、加圧液体１４を間接的に加熱する。加熱媒体は例えば、水蒸気、高温の油等である。
【００６４】
加熱路５１は圧力容器４１の周壁に設けられ、加熱装置１６に包囲される。そのため、加熱装置１６からの熱と、加熱路５１を流通する加熱媒体の熱とが、圧力容器４１ひいては加圧液体１４に有効に伝達される。従って、第２実施形態の外圧負荷試験装置４０は、効率よく管材３１を加熱できる。加熱路５１は圧力容器４１の周壁に軸方向に沿って設けられるのが好ましい。
【００６５】
第２実施形態の外圧負荷試験機４０は、圧力容器４１の周壁に冷却路２１及び加熱路５１として適用可能な孔を多数設けておいてもよい。すなわち、冷却路２１及び加熱路５１として使用しない孔５２があってもよい。この場合、実際の高温外圧試験においては、適切な試験条件、試験効率となるように、複数の孔のうちの一部の孔を冷却路２１として用い、他の孔のうちの一部の孔を加熱路５１として用いる。
【００６６】
図４（ｂ）及び図４（ｃ）では、蓋４２及び圧力容器４１の上側に配置される全ての孔を冷却路２１として用い、下側に配置される一部の孔を加熱路５１として用いる場合を示す。この場合、圧力容器４１の下側に配置される孔のうち、加熱路５１として用いられる孔以外の孔５２は、使用しない。すなわち、孔５２には冷却媒体及び加熱媒体は流通しない。ここで、冷却路２１、加熱路５１及び孔５２の配置は、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示す場合に限定されない。圧力容器４１の上側に加熱路５１及び使用しない孔５２があってもよい。圧力容器４１の下側に冷却路２１があってもよい。要するに、圧力容器４１に複数の孔を設け、その複数の孔はそれぞれ冷却路２１、加熱路５１及び使用しない孔５２のうちのいずれかに選択される。
【００６７】
図４（ｂ）では、蓋１２の全てのボルト１５の間に、冷却路２１、加熱路５１及び使用しない孔５２のいずれかに選択される孔が設けられる場合を示した。しかし、実際には、工数を削減するため、必要な数だけ孔を設けるのが好ましい。後述する第３実施形態及び第４実施形態においても同様である。
【００６８】
外圧負荷試験機４０において、加熱路５１の配置によっては、加熱効率を高くするとともに均熱待ち時間を短縮できる。上述したように、加熱装置１６のみで圧力容器等を所定温度に加熱するとき、圧力容器４１の高さ方向の中心ＣＬの上側の加圧液体１４の温度が高くなりやすく、下側の加圧液体１４の温度が低くなりやすい。そこで、第２実施形態の外圧負荷試験機４０では、加熱路５１は、圧力容器４１の周壁の高さ方向の中心ＣＬの上側よりも下側に多く配置されるのが望ましい。これにより、圧力容器４１の下側に与えられる熱量の方が上側に与えられる熱量よりも大きい。従って、圧力容器４１内における加圧液体１４は均一に加熱される。つまり、圧力容器４１内の加圧液体１４の温度のばらつきが抑制される。
【００６９】
例えば、図４に示すように、圧力容器４１の下側に５本の加熱路５１が配置される場合、圧力容器４１の上側に配置される加熱路５１は４本以下であるのが望ましい。圧力容器４１の高さ方向の中心ＣＬの上側に加熱路５１がなくてもよい。
【００７０】
要するに、第２実施形態の外圧負荷試験機４０は、圧力容器４１内の加圧液体１４を、加熱路５１を流通する加熱媒体により補助的に加熱できる。加熱媒体による圧力容器４１の加熱は加熱効率が高いため、圧力容器４１を効率よく加熱できる。さらに、加熱路５１を圧力容器４１の上側よりも下側に多く配置すれば、加圧液体１４の温度を圧力容器４１内で均一に上昇させやすい。従って、加圧液体１４の温度を迅速に上昇させることができるとともに、上述した待ち時間が短縮できる。つまり、加熱時間が短縮される。
【００７１】
［第３実施形態］
第３実施形態の外圧負荷試験機は、第２実施形態の外圧負荷試験機を変形したものである。第３実施形態の外圧負荷試験機では、圧力容器の周壁に冷却路と補助加熱装置を収容する孔とを備え、この孔には補助加熱装置が挿入される。第３実施形態の外圧負荷試験機のその他の構成は、第１実施形態の外圧負荷試験機と同じである。
【００７２】
図５は、第３実施形態による管材の外圧負荷試験機の構成例を示す模式図であり、図５（ａ）は試験機の軸方向に沿う面での断面図、図５（ｂ）は蓋を示す図、図５（ｃ）は圧力容器を示すＦ−Ｆ断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＥ−Ｅ位置から蓋６２を観察した図である。第３実施形態の外圧負荷試験機６０は、補助加熱装置６３を有する。補助加熱装置６３は例えば、棒状のカートリッジヒータである。カートリッジヒータは、ガラス、金属等の管状の容器内に、発熱体を収容したものである。補助加熱装置６３は、圧力容器６１を直接加熱し、加圧液体１４を間接的に加熱する。圧力容器６１の周壁は、補助加熱装置６３を収容する孔６４を少なくとも１つ有する。
【００７３】
孔６４は、上述の冷却路と同様に、圧力容器６１の軸方向に沿って伸びるのが好ましい。また、孔６４は、ボルト１５の中心が位置する円６２ｂの外側に位置するのが好ましい。孔６４は、圧力容器６１の蓋６２を貫通してもよいし、貫通していなくてもよい。孔６４の配置は、圧力容器６１の高さ方向の中心ＣＬの上側よりも下側に多く配置されればよい。圧力容器６１の高さ方向の中心ＣＬの上側に孔６４がなくてもよい。均熱の観点から、孔６４及び補助加熱装置６３の軸方向の長さは、一対の蓋６２の間の長さ以上であるのが好ましい。
【００７４】
補助加熱装置６３が収容される孔６４として、冷却路２１として用いられる孔を代用しても構わない。この場合、補助加熱装置６３が収容された冷却路２１には、冷却媒体は流通しない。要するに、圧力容器６１の周壁に複数の孔を設け、その一部の孔を冷却路２１及び補助加熱装置６３を収容する孔６４として利用する。
【００７５】
補助加熱装置６３による圧力容器６１の加熱は、第２実施形態の加熱路５１と同様の理由により、加熱効率が高い。したがって、第３実施形態の加熱装置６０は、効率よく圧力容器４１を加熱できる。
【００７６】
図５（ｂ）及び図５（ｃ）では、蓋６２及び圧力容器６１の上側に配置される全ての孔を冷却路２１として用い、下側に配置される一部の孔を補助加熱装置６３が収容される孔６４として用いる場合を示す。この場合、圧力容器６１の下側に配置される孔のうち、補助加熱装置６３が収容される孔６４として用いられる孔以外の孔６５は、使用しない。すなわち、孔６５には冷却媒体及び加熱媒体は流通しない。ここで、冷却路２１、補助加熱装置６３が収容される孔６４及び使用しない孔６５の配置は、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示す場合に限定されない。圧力容器６１の上側に補助加熱装置６３が収容される孔６４及び使用しない孔６５があってもよい。圧力容器６１の下側に冷却路２１があってもよい。要するに、圧力容器６１に複数の孔を設け、その複数の孔はそれぞれ冷却路２１、補助加熱装置６３が収容される孔６４及び使用しない孔６５のうちのいずれかに選択される。
【００７７】
第２実施形態と同様に、第３実施形態の外圧負荷試験機６０は、補助加熱装置６３が収容される孔６４の配置によっては、加熱効率を高くするとともに均熱待ち時間を短縮できる。均熱待ち時間を短縮するため、孔６４は、圧力容器６１の周壁の高さ方向の中心ＣＬの上側よりも下側に多く配置されるのが望ましい。これにより、第２実施形態と同様に、第３実施形態の外圧負荷試験機６０は、圧力容器６１内の加圧液体１４を均一に加熱できる。したがって、加圧液体１４の温度を迅速に上昇させることができるとともに、上述した待ち時間が短縮できる。すなわち、加熱時間が短縮される。
【００７８】
第３実施形態で説明した補助加熱装置６３は、第２実施形態の外圧負荷試験機４０に適用することも可能である。この場合、外圧負荷試験機は、冷却路と、加熱路と、補助加熱装置が収容される孔と、を備える。なお、この場合であっても、冷却路、加熱路及び補助加熱装置が収容される孔として使用しない孔があってもよい。要するに、圧力容器に複数の孔を設け、その複数の孔はそれぞれ冷却路、加熱路、補助加熱装置が収容される孔及び使用しない孔のうちのいずれかに選択される。
【００７９】
［第４実施形態］
第４実施形態の外圧負荷試験機では、第１実施形態の外圧負荷試験機に切替装置が追加される。第４実施形態の外圧負荷試験機のその他の構成は、第１実施形態の外圧負荷試験機と同じである。
【００８０】
図６は、第４実施形態による管材の外圧負荷試験機の構成例を示す模式図であり、図６（ａ）は試験機の軸方向に沿う面での断面図、図６（ｂ）は蓋を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＧ−Ｇ位置から蓋７２を観察した図である。第４実施形態の外圧負荷試験機７０では、冷却路２１が複数設けられる。冷却路２１の少なくとも１つに、切替装置８１が接続される。切替装置８１は、冷却路２１に導入する媒体を冷却媒体と加熱媒体とに切り替える。具体的には、管材３１を冷却するとき、切替装置８１は、冷媒供給流路７３から冷却媒体を冷却路２１に導入する。管材３１を加熱するとき、切替装置８１は、加熱媒体供給流路７４から加熱媒体を冷却路２１に導入する。要するに、第４実施形態の外圧負荷試験機では、冷却用に設けられた冷却路２１を、冷却時には冷却路として利用し、加熱時には加熱路として利用する。冷却路２１を加熱路と共用することで、加熱路を新たに設ける必要がない。従って、外圧負荷試験機の製作費が削減される。
【００８１】
上述の実施形態と同様に、冷却路及び加熱路として使用しない孔７５があってもよい。要するに、圧力容器７１に複数の孔を設け、その複数の孔はそれぞれ冷却路２１、切替装置８１が接続される冷却路及び使用しない孔７５のうちのいずれかに選択される。
【００８２】
切替装置８１が接続される冷却路２１は、圧力容器７１の周壁の高さ方向の中心ＣＬの上側よりも下側に多く配置されるのが望ましい。切替装置８１が冷却路２１に導入する媒体を加熱媒体に切り替えると、加熱時に圧力容器７１の高さ方向の中心ＣＬの上側よりも下側に加熱路が多く配置される。これにより、上述したように、管材の加熱工程で加圧液体１４の温度が圧力容器７１内でばらつきにくい。従って、上述した均熱待ち時間が短縮でき、試験時間が短縮できる。
【００８３】
第４実施形態で説明した切替装置８１は、第２実施形態又は第３実施形態の外圧負荷試験機に適用することも可能である。この場合、第２実施形態又は第３実施形態の外圧負荷試験機の冷却路２１の少なくとも１つに切替装置８１が接続される。なお、この場合であっても、冷却路、加熱路、補助加熱装置及び切替装置が接続される冷却路として使用しない孔があってもよい。要するに、圧力容器に複数の孔を設け、その複数の孔はそれぞれ冷却路、加熱路、補助加熱装置、切替装置が接続される冷却路及び使用しない孔のうちのいずれかに選択される。
【実施例１】
【００８４】
本実施形態の外圧負荷試験機の冷却性能を確認するため、以下に示す伝熱解析を行った。
【００８５】
［解析条件］
本発明例１では、前記図３に示す試験機を用い、１８０℃で外圧負荷試験を想定した解析を行った。試験終了後、圧力容器１１内の空間に加圧液体が注入されている状態で、圧力容器１１の冷却路２１ａ〜２１ｐに冷却媒体を流通させ、管材３１が５０℃になるまで冷却した。
【００８６】
圧力容器１１は、外径を５６７ｍｍ、肉厚を１１０ｍｍ、長さ１１９０ｍｍとし、１６本の冷却路２１ａ〜２１ｐは、いずれも直径を１２．７ｍｍ、距離ｄ１を５０２ｍｍとした。また、ボルトのピッチ円は、５１５ｍｍとした。冷却媒体は水とし、各冷却路の流量を１０〜２４０ｌ／ｍｉｎの範囲で変化させた。管材３１は、外径を３１１ｍｍとした。
【００８７】
本発明例２では、冷却路の本数を１２本とし、本発明例３では、冷却路の本数を８本とした。それ以外の解析条件は、本発明例１と同じとした。
【００８８】
比較例１では、冷却路を有さない圧力容器１１を用い、圧縮空気を管材３１の中空部に送風する条件とした。それ以外の解析条件は、本発明例１と同じとした。
【００８９】
［解析結果］
図７は、実施例１の解析結果を示す図である。図７は、冷却路の冷却媒体の流量（ｌ／ｍｉｎ）と、管材の冷却時間（ｍｉｎ）との関係を示す。図７中、○印は本発明例１、×印は本発明例２、及び●印は本発明例３それぞれの解析結果を示す。図７より、本発明例１〜３では、管材の冷却時間が３時間以下となった。一方、比較例１では、管材の冷却時間が９時間以上であった。これらから、圧力容器に冷却路を設けることにより、管材３１の冷却時間を大幅に削減できることが明らかになった。
【００９０】
図７に示すように、冷却媒体の流量が増加するのに応じ、冷却時間が少なくなった。また、冷却媒体の流量の増加による冷却時間の減少は、冷却媒体の流量が５０ｌ／ｍｉｎ程度で飽和した。
【００９１】
一方、冷却路の本数が増加するのに応じ、冷却時間が少なくなった。また、冷却路の本数の増加による冷却時間の減少は、冷却路の本数が１６本程度でほぼ飽和した。従って、好適な冷却路の本数が１６本以下であることが確認できた。
【実施例２】
【００９２】
本実施形態の外圧負荷試験機の加熱性能を確認するため、以下に示す実機試験を行った。
【００９３】
［実験条件］
本発明例４では、前記図５に示す試験機６０を用い、１８０℃での外圧負荷試験を想定した管材の加熱試験を行った。補助加熱装置６３はカートリッジヒータであった。カートリッジヒータの直径は１６ｍｍで、長さは２１４０ｍｍであった。カートリッジヒータの容量は、１本当たり３．５ｋＷであった。圧力容器６１の８ヶ所の孔６４にそれぞれカートリッジヒータを収容した。具体的には、カートリッジヒータの配置は、圧力容器の周壁の高さ方向の中心ＣＬの上側に２本、下側に４本、中心に２本それぞれ配置した。加熱試験中、全てのカートリッジヒータは同じ出力に設定された。加圧液体１４は、油であった。
【００９４】
圧力容器６１は、前記実施例１と同じ寸法の圧力容器を用いた。管材の外径は、１９３．６７５ｍｍ（７．６２５インチ）であった。加熱試験中、圧力容器の温度を測定した。温度測定は、圧力容器の上側Ｐ１及び下側Ｐ２の各位置、並びに圧力容器内の上側Ｐ３及び下側Ｐ４の各位置で行った（図６（ｃ）参照）。
【００９５】
比較例２では、前記図１に示す試験機１０を用い、１８０℃での外圧負荷試験を想定した管材の加熱試験を行った。要するに、比較例２では、加熱路及び補助加熱装置を設けない試験機を用いた。それ以外の実験条件は、本発明例４と同じとした。
【００９６】
［実験結果］
図８及び図９は、実施例２の試験結果を示す図である。これらの図のうち、図８は比較例２の実験結果を示す。図９は本発明例４の実験結果を示す。図８及び図９の横軸は、加熱時間（ｈ）を示し、縦軸は温度（℃）を示す。図８及び図９中、実線はＰ１（圧力容器上部）の位置、破線はＰ２（圧力容器下部）の位置、一点鎖線はＰ３（圧力容器の上側の加圧液体）の位置、及び二点鎖線はＰ４（圧力容器の下側の加圧液体）の位置それぞれの計測結果を示す。
【００９７】
図８より、比較例２では、圧力容器の上側が下側よりも早く１８０℃に到達した。すなわち、圧力容器の上側は下側よりも加熱されやすかった。圧力容器の上側の温度が１８０℃に到達した後、圧力容器の下側の温度が１８０℃に到達するまでの待ち時間（均熱待ち時間）は、約１時間であった。また、比較例２では、管材の加熱時間は８時間を超えた。
【００９８】
図９より、本発明例４では、圧力容器の下側が上側よりも早く１８０℃に到達した。すなわち、圧力容器の下側は上側よりも加熱されやすかった。また、圧力容器内の加圧液体においても、比較例２（図８）と比較して、圧力容器の下側の加圧液体と上側の加圧液体との温度のばらつきが抑制された。圧力容器の下側の補助加熱装置の配置、数を調整すれば、圧力容器の上側の温度及び下側の温度の上昇を等しくできる。従って、均熱待ち時間が短縮される。また、本発明例４では、管材の加熱時間が４時間以内に抑制された。すなわち、補助加熱装置を設けることにより、管材を効率的に加熱できたため、加熱時間が短縮された。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、油井管の外圧負荷試験において、有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１０、４０、６０、７０：外圧負荷試験機、  １１、４１、６１、７１：圧力容器、
１１ａ：第１端面、  １１ｂ：第２端面、  １１ｃ：プラグ、  １１ｄ：供給口、
１１ｅ：排出口、  １２、４２、６２、７２：蓋、  １２ａ：貫通穴、
１２ｂ：ピッチ円、  １４：加圧液体、  １５：ボルト、  １６：加熱装置、
２１、２１ａ〜２１ｐ：圧力容器の冷却路、  ２２：冷媒供給流路、
２３：冷媒排出流路、  ２４ａ〜２４ｇ：戻し流路、  ３１：管材、
６３：補助加熱装置、６４：孔
８１：切替装置
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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