(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体搬送パイプは、パイプセクションを備え、前記パイプセクションは、
第１バレルと、
第２バレルとを含み、前記第１バレルは、前記第２バレル内に同軸で同心円状に配置され、前記第１バレルおよび前記第２バレルの各々は、内表面、外表面、第１端、および、第２端とを含んでおり、
前記第１バレルの前記内表面は、長さ方向の軸に沿って延びる流体通路を形成し、前記第１バレルの前記外表面は、前記第２バレルの前記内表面から間隔を開けて配置されて、それらの間にギャップを形成し、
前記パイプセクションは、前記第２バレルから間隔を開けて第１バレルを配置するために前記ギャップ内に配置されたスペーサを含み、
前記第１バレルおよび前記第２バレルの各々は、少なくとも２枚のプレートから形成され、前記第１バレルおよび前記第２バレルの各々の第１端から第２端まで延び、且つ、前記第１バレルおよび前記第２バレルを形成するために少なくとも２枚のプレートを互いに接続する、複数の摩擦攪拌溶接された継ぎ目を更に備える
ことを特徴とする流体搬送パイプ。
【請求項２】
流体搬送パイプは、パイプセクションを備え、前記パイプセクションは、
第１バレルと、
第２バレルとを含み、前記第１バレルは、前記第２バレル内に同軸で同心円状に配置され、前記第１バレルおよび前記第２バレルの各々は、内表面、外表面、第１端、および、第２端とを含んでおり、
前記第１バレルの前記内表面は、長さ方向の軸に沿って延びる流体通路を形成し、前記第１バレルの前記外表面は、前記第２バレルの前記内表面から間隔を開けて配置されて、それらの間にギャップを形成し、
前記パイプセクションは、前記第２バレルから間隔を開けて第１バレルを配置するために前記ギャップ内に配置されたスペーサを含み、
前記第１バレルおよび前記第２バレルの各々は、第１端から第２端まで延びる摩擦攪拌溶接された継ぎ目を含み、
前記スペーサは、前記第１バレルと前記第２バレルとの間の前記ギャップ内に配置され、前記ギャップを実質的に満たす発泡材を含む
ことを特徴とする流体搬送パイプ。
【請求項３】
流体搬送パイプは、パイプセクションを備え、前記パイプセクションは、
第１バレルと、
第２バレルとを含み、前記第１バレルは、前記第２バレル内に同軸で同心円状に配置され、前記第１バレルおよび前記第２バレルの各々は、内表面、外表面、第１端、および、第２端とを含んでおり、
前記第１バレルの前記内表面は、長さ方向の軸に沿って延びる流体通路を形成し、前記第１バレルの前記外表面は、前記第２バレルの前記内表面から間隔を開けて配置されて、それらの間にギャップを形成し、
前記パイプセクションは、前記第２バレルから間隔を開けて第１バレルを配置するために前記ギャップ内に配置されたスペーサを含み、
前記第１バレルおよび前記第２バレルの各々は、第１端から第２端まで延びる摩擦攪拌溶接された継ぎ目を含み、
前記スペーサは、前記ギャップ内に配置された複数のスペーサエレメントを含み、前記スペーサエレメントは、円周方向に互いに間隔を開けて配置され、各スペーサエレメントは、前記第１バレルの前記外表面および前記第２バレルの前記内表面に接しており、
前記ギャップを満たす空気または他のガス、および、水あるいは他の略圧縮不可能又は圧縮不可能な流体のうちの１つ以上を更に備え、前記パイプセクションは浮力がある
ことを特徴とする流体搬送パイプ。
【請求項４】
流体搬送パイプは、パイプセクションを備え、前記パイプセクションは、
第１バレルと、
第２バレルとを含み、前記第１バレルは、前記第２バレル内に同軸で同心円状に配置され、前記第１バレルおよび前記第２バレルの各々は、内表面、外表面、第１端、および、第２端とを含んでおり、
前記第１バレルの前記内表面は、長さ方向の軸に沿って延びる流体通路を形成し、前記第１バレルの前記外表面は、前記第２バレルの前記内表面から間隔を開けて配置されて、それらの間にギャップを形成し、
前記パイプセクションは、前記第２バレルから間隔を開けて第１バレルを配置するために前記ギャップ内に配置されたスペーサを含み、
前記第１バレルおよび前記第２バレルの各々は、第１端から第２端まで延びる摩擦攪拌溶接された継ぎ目を含み、
前記パイプセクションは、前記第１バレルの少なくとも一部分、前記第２バレルの少なくとも一部分、および、前記スペーサの少なくとも一部分を形成する少なくとも１枚の押し出し成形プレートから形成される
ことを特徴とする流体搬送パイプ。
【請求項５】
流体搬送パイプは、パイプセクションを備え、前記パイプセクションは、
第１バレルと、
第２バレルとを含み、前記第１バレルは、前記第２バレル内に同軸で同心円状に配置され、前記第１バレルおよび前記第２バレルの各々は、内表面、外表面、第１端、および、第２端とを含んでおり、
前記第１バレルの前記内表面は、長さ方向の軸に沿って延びる流体通路を形成し、前記第１バレルの前記外表面は、前記第２バレルの前記内表面から間隔を開けて配置されて、それらの間にギャップを形成し、
前記パイプセクションは、前記第２バレルから間隔を開けて第１バレルを配置するために前記ギャップ内に配置されたスペーサを含み、
前記第１バレルおよび前記第２バレルの各々は、第１端から第２端まで延びる摩擦攪拌溶接された継ぎ目を含み、
前記流体通路が互いに同軸であるように、互いに端と端とを合わせて接続されたパイプセクションのうちの２つを更に備える
ことを特徴とする流体搬送パイプ。
【請求項６】
前記第１バレルおよび前記第２バレルは、アルミニウム、アルミニウム青銅、チタン、鋼、銅およびその合金、または、プラスチックから形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の流体搬送パイプ。
【請求項７】
前記第１バレルおよび前記第２バレルは、実質的に円筒状であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の流体搬送パイプ。
【請求項８】
前記発泡材は、オープンセル、シンタクチックフォーム、または、独立気泡フォームであることを特徴とする請求項２に記載の流体搬送パイプ。
【請求項９】
前記２つのパイプセクションは、接続リングによって互いに接続され、前記接続リングは、前記２つのパイプセクションの１つ目のパイプセクションの、前記第１バレルの前記第１端および前記第２バレルの前記第１端へ、円周方向に摩擦攪拌溶接される一端を有し、前記接続リングは、前記２つのパイプセクションの２つ目のパイプセクションの、前記第１バレルの前記第２端および前記第２バレルの前記第２端へ、円周方向に摩擦攪拌溶接される反対端を有することを特徴とする請求項５に記載の流体搬送パイプ。
【請求項１０】
前記接続リングは、前記２つのパイプセクションが互いに相対的に屈曲可能に構成されていることを特徴とする請求項９に記載の流体搬送パイプ。
【請求項１１】
前記接続リングは、前記第１バレルの前記内表面と前記第２バレルの前記外表面との間で測定された、前記２つのパイプセクションの径方向の厚さより大きい径方向の厚さを有することを特徴とする請求項９に記載の流体搬送パイプ。
【請求項１２】
前記２つのパイプセクションは、第１パイプセクションと、第２パイプセクションとを含み、
前記第１パイプセクションについては、前記接続リングの前記一端は、その前記第１端で、前記第１バレルと前記第２バレルとの間に配置され、前記一端と前記第１バレルおよび前記第２バレルとの間に、第１の重複接合があり、前記円周方向の摩擦攪拌溶接は、前記第１の重複接合にあり、
前記第２パイプセクションについては、前記接続リングの前記反対端は、その前記第２端で、前記第１バレルと前記第２バレルとの間に配置され、前記反対端と前記第１バレルおよび前記第２バレルとの間に、第２の重複接合があり、前記円周方向の摩擦攪拌溶接は、前記第２の重複接合にあることを特徴とする請求項９に記載の流体搬送パイプ。
【請求項１３】
少なくとも１つのパイプセグメントの内部および外部の壁の、長さ方向に対向する縁における隣接した長さ方向の縁に対する摩擦攪拌溶接によってパイプセクションを形成することにより、各々のバレルの第１端から第２端まで長さ方向に延びる、摩擦攪拌溶接された継ぎ目を各々が含む内部バレルおよび外部バレルを形成することと、
前記内部バレルおよび前記外部バレルは、各々、内表面と外表面とを含み、
前記外部バレル内に、前記内部バレルを、同軸で同心円状にその間にギャップを有して配置することと、前記内部バレルを前記外部バレルから間隔を開けて配置するスペーサを、前記ギャップ内に設けることと、を備えることを特徴とする流体搬送パイプを形成する方法であって、
各々の前記バレルの第１端から第２端まで長さ方向に延びる摩擦攪拌溶接された継ぎ目を、各々の前記バレルに形成するために、１枚以上のプレートでの隣接した長さ方向の縁への摩擦攪拌溶接によって、内部バレルおよび外部バレルを互いに別々に形成することと、前記外部バレル内に前記内部バレルを配置することと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
少なくとも１つのパイプセグメントの内部および外部の壁の、長さ方向に対向する縁における隣接した長さ方向の縁に対する摩擦攪拌溶接によってパイプセクションを形成することにより、各々のバレルの第１端から第２端まで長さ方向に延びる、摩擦攪拌溶接された継ぎ目を各々が含む内部バレルおよび外部バレルを形成することと、
前記内部バレルおよび前記外部バレルは、各々、内表面と外表面とを含み、
前記外部バレル内に、前記内部バレルを、同軸で同心円状にその間にギャップを有して配置することと、前記内部バレルを前記外部バレルから間隔を開けて配置するスペーサを、前記ギャップ内に設けることと、を備えることを特徴とする流体搬送パイプを形成する方法であって、
複数の押し出し成形パイプセグメントの隣接した長さ方向の縁への摩擦攪拌溶接によって前記パイプセクションを形成することを備え、前記押し出し成形パイプセグメントの各々は、ワンピース構造として一体的に形成された前記内部壁、前記外部壁、及び、前記スペーサを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのパイプセグメントの内部および外部の壁の、長さ方向に対向する縁における隣接した長さ方向の縁に対する摩擦攪拌溶接によってパイプセクションを形成することにより、各々のバレルの第１端から第２端まで長さ方向に延びる、摩擦攪拌溶接された継ぎ目を各々が含む内部バレルおよび外部バレルを形成することと、
前記内部バレルおよび前記外部バレルは、各々、内表面と外表面とを含み、
前記外部バレル内に、前記内部バレルを、同軸で同心円状にその間にギャップを有して配置することと、前記内部バレルを前記外部バレルから間隔を開けて配置するスペーサを、前記ギャップ内に設けることと、を備えることを特徴とする流体搬送パイプを形成する方法であって、
前記外部バレルから間隔を開けて前記内部バレルを配置するためにスペーサを使用することは、前記内部バレルと前記外部バレルとの間の前記ギャップを実質的に満たすために、前記内部バレルと前記外部バレルとの間に発泡材を配置することを備えることを特徴とする方法。
【請求項１６】
少なくとも１つのパイプセグメントの内部および外部の壁の、長さ方向に対向する縁における隣接した長さ方向の縁に対する摩擦攪拌溶接によってパイプセクションを形成することにより、各々のバレルの第１端から第２端まで長さ方向に延びる、摩擦攪拌溶接された継ぎ目を各々が含む内部バレルおよび外部バレルを形成することと、
前記内部バレルおよび前記外部バレルは、各々、内表面と外表面とを含み、
前記外部バレル内に、前記内部バレルを、同軸で同心円状にその間にギャップを有して配置することと、前記内部バレルを前記外部バレルから間隔を開けて配置するスペーサを、前記ギャップ内に設けることと、を備えることを特徴とする流体搬送パイプを形成する方法であって、
前記パイプセクションのうちの２つを形成することと、流体通路が互いに同軸であるように前記２つのパイプセクションを接続することと、を更に備えることを特徴とする記載の方法。
【請求項１７】
接続リングによって前記２つのパイプセクションを互いに接続することと、前記接続リングの一端を、前記２つのパイプセクションの１つ目における前記内部バレルの第１端、および、前記外部バレルの前記第１端へ、円周方向に摩擦攪拌溶接することと、前記接続リングの反対端を、前記２つのパイプセクションの２つ目における前記内部バレルの前記第２端、および、外部バレルの第２端へ、円周方向に摩擦攪拌溶接することと、を備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つのパイプセグメントの内部および外部の壁の、長さ方向に対向する縁における隣接した長さ方向の縁に対する摩擦攪拌溶接によってパイプセクションを形成することにより、各々のバレルの第１端から第２端まで長さ方向に延びる、摩擦攪拌溶接された継ぎ目を各々が含む内部バレルおよび外部バレルを形成することと、
前記内部バレルおよび前記外部バレルは、各々、内表面と外表面とを含み、
前記外部バレル内に、前記内部バレルを、同軸で同心円状にその間にギャップを有して配置することと、前記内部バレルを前記外部バレルから間隔を開けて配置するスペーサを、前記ギャップ内に設けることと、を備えることを特徴とする流体搬送パイプを形成する方法であって、
空気または他のガス、および、水あるいは他の略圧縮不可能／圧縮不可能な流体の１つ以上で前記ギャップを満たすことにより、前記パイプセクションの浮力を調整することを更に備えることを特徴とする記載の方法。
【請求項１９】
前記外部バレルから間隔を開けて前記内部バレルを配置するためにスペーサを使用することは、前記内部バレルと前記外部バレルとの間に複数のスペーサエレメントを配置することを備え、前記スペーサエレメントは、互いに円周方向に間隔を置いて配置され、前記スペーサエレメントの各々は、前記内部バレルの外表面および前記外部バレルの内表面に接していることを特徴とする請求項１４から請求項１８のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも２枚のプレートから前記内部バレルおよび前記外部バレルの各々を形成することを備え、少なくとも２枚のプレートを接続するため、前記内部バレルおよび前記外部バレル毎に、前記少なくとも２枚のプレートの隣接した長さ方向の縁を摩擦攪拌溶接し、且つ、前記バレルの各々の前記第１端から第２端まで長さ方向に延びる複数の摩擦攪拌溶接された継ぎ目を、前記バレルの各々に形成することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記２つのパイプセクションが互いに相対的に屈曲可能にするように、前記接続リングは構成されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記２つのパイプセクションは、第１パイプセクションと、第２パイプセクションとを含み、
前記第１パイプセクションについては、前記一端と前記内部バレルおよび前記外部バレルの間とに第１の重複接合がある状態で、前記接続リングの前記一端を、その前記第１端で、前記内部バレルと前記外部バレルとの間に配置し、且つ、前記円周方向の摩擦攪拌溶接は、前記第１の重複接合にあり、
前記第２パイプセクションについては、前記反対端と前記内部バレルおよび前記外部バレルとの間に第２の重複接合がある状態で、前記接続リングの前記反対端を、その前記第２端で、前記内部バレルと前記外部バレルとの間に配置し、且つ、前記円周方向の摩擦攪拌溶接は、前記第２の重複接合にあることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本開示は、摩擦攪拌溶接を使用した流体搬送パイプの製造に関する。
［背景技術］
大抵の金属、海事グレードの金属さえも、塩性、汽水性、および、淡水の環境を含む水環境での使用後は、腐食の形跡を示す。腐食は、寒く、深い塩水の中で特に著しい。時間とともに、腐食は、水環境に晒される金属物体の長期的な運用上の維持に不利益になる。
【０００２】
溶接継手で２つの金属物体を接合する摩擦攪拌溶接（ＦＳＷ）の使用が知られている。それらの物体が水環境に晒される場合、ＦＳＷ継手の位置では、生じる腐食が殆どあるいは全くないが、その一方で、重大な腐食が、母材合金のＦＳＷ継手の外の位置で金属物体に生じていることが観察された。
【０００３】
熱交換器適用における菅板へチューブの端を結合するＦＳＷプロセスの使用は、米国特許８，４３９，２５０および米国特許公開公報２０１３／００３７６０１で開示されている。更に、ＦＳＷプロセスを使用するチューブの形成は、米国の仮出願６１／７７７４１９で開示され、２０１３年３月１２日に出願され、摩擦表面攪拌プロセスという名称がつけられている。
［発明の概要］
本開示は、流体搬送パイプと、ＦＳＷプロセスを使用してそのようなパイプを形成するプロセスとについて記載する。流体搬送パイプは、その第１端から第２端まで長さ方向に延びる１又は複数の継ぎ目に沿って共に摩擦攪拌溶接された対向する縁を備えた１つ以上のパイプセグメントから構成される少なくとも１つのパイプセクションから形成される。結果として生じたパイプセクションは、第２バレル内に同軸で同心円状に配置され、１つ以上のスペーサによって互いに間隔を開けて配置された第１バレルを含んでいる。
【０００４】
或るパイプの場合には、例えば、直径約１０メートルに及ぶ、または更に大きな、非常に大きい直径のパイプの場合には、各パイプセクションは、それぞれ、ＦＳＷプロセスを使用して、長さ方向に延びる対向するその縁に沿って共に接合される、複数のパイプセグメントから形成されても良い。さらに、多くのパイプセクションは、長く大きな直径のパイプを形成するために、円周方向のＦＳＷの継ぎ目を使用して、端と端とを共に合わせて接続されても良い。
【０００５】
新システム、ツール、および、方法も、ＦＳＷプロセスを使用してパイプセクションからパイプを構成するために、ここに記載されている。
ここに記載される流体搬送パイプは、流体を搬送するための如何なる所望の用途に利用されても良い。１つの制限しない例において、流体搬送パイプは、海洋熱エネルギ変換（ＯＴＥＣ）プラントにおいて、冷水取水パイプとして使用されても良い。
【０００６】
１つの実施例では、流体搬送パイプは、第２バレル内に同軸で同心円状に配置された第１バレルを含むパイプセクションを有し、第１バレルおよび第２バレルの各々は、内表面、外表面、第１端、および、第２端を含む。第１バレルの内表面は、長さ方向の軸に沿って延びる流体通路を形成し、且つ、第１バレルの外表面は、その間にギャップを形成するため、第２バレルの内表面から間隔を開けて配置される。第２バレルから間隔を開けて第１バレルを配置するために、スペーサがギャップ内に配置される。さらに、第１バレル及び第２バレルの各々は、その第１端から第２端まで延びる摩擦攪拌溶接された継ぎ目を含んでいる。
【０００７】
別の実施例では、流体搬送パイプを形成する方法は、少なくとも１つのパイプセグメントの長さ方向に対向する縁における隣接した長さ方向の縁を摩擦攪拌溶接することによって、パイプセクションを形成することを含む。１又は複数のパイプセグメントは、各バレルの第１端から第２端まで長さ方向に延びる、摩擦攪拌溶接された継ぎ目を各々含む第１および第２バレルを形成する。第１バレルおよび第２バレルは、各々、内表面および外表面を含んでいる。第１バレルは、第２バレル内に同軸で同心円状に配置され、また、スペーサは、第２バレルから間隔を空けて第１バレルを配置している。第１バレルの内表面は、長さ方向の軸に沿って延びる流体通路を形成し、且つ、第１バレルの外表面は、その間にギャップを形成するため、スペーサによって、第２バレルの内表面から間隔を開けて配置される。
【０００８】
第１バレルおよび第２バレルは、これらに限定されないが、アルミニウム、アルミニウム青銅、チタン、鋼、銅およびその合金を含む金属等の材料、またはプラスチックから形成されても良い。
【０００９】
１実施例では、複数のパイプセクションの或る一部の浮力は、パイプの浮力特性に合わせるために調整されてもよい。パイプセクションの浮力をコントロールするために、例えば、第１バレルと第２バレルとの間のギャップを維持するスペーサの他に、ギャップの一部または全体が、例えば、空気、および／または他のガス、および／または水または他の略圧縮不可能／圧縮不可能な流体等で満たされても良い。発泡材がギャップ内に配置される場合、発泡材も、パイプセクションの浮力を調整するために使用されてもよい。
【００１０】
複数のパイプセクションは、完成したパイプを製造するために、ＦＳＷプロセスを使用して共に接合されても良い。１つの実施例では、パイプセクションを互いに接続するために、接続リングが使用されても良く、接続リングは、円周方向のＦＳＷ継ぎ目を使用して、隣接したパイプセクションの端に固定される。接続リングは、パイプセクションが互いに相対的に屈曲可能となるように、柔軟性があってもよいし、或いは、接続リングは、相対的に堅くまたは柔軟性を有さないように設計されてもよい。
【００１１】
別の実施例では、パイプは、複数の押し出し成形されたパイプセグメントから形成され、押し出し成形された各セグメントは、内部または第１バレルの形成に寄与する内板と、外部または第２バレルの形成に寄与する外板と、１つ以上のスペーサを含んでいる。内板、外板、および、１つまたは複数のスペーサは、例えばアルミニウムまたは他の適切な材料からなる一体型の押し出し成形物を形成して、単一のワンピース構造を作っている。１実施例では、押し出しパイプセグメントは、セルフリアクティングＦＳＷツールを使用したＦＳＷによって、長さ方向の継ぎ目に沿って共に接合される。
【００１２】
結果として生じたパイプは、パイプの意図された用途に適切な直径および長さを有することができる。例えば、ＯＴＥＣプラントにおける冷水取水パイプについては、パイプは、１０メートルまでの、または、さらに大きな直径、例えば、約１メートルと約１０メートルとの間の直径を有していてもよい。さらに、冷水パイプは、約１０００メートルまでの長さ、または更に長くてもよい。しかし、他の直径および長さが用いられても良い。
【００１３】
パイプセクションの長さ方向の軸が略垂直に延びる垂直方向にある間、パイプセクションは、ＦＳＷプロセスにおいて共に接合することができ、パイプセクションの長さ方向の軸が略水平に延びる水平方向にある間、パイプセクションはＦＳＷプロセスにおいて共に接合することができ、或いは、垂直と水平との間のいかなる角度の方向にある間でも、パイプセクションはＦＳＷプロセスにおいて共に接合することができる。外部ＦＳＷツールは、パイプセクションと接続リングとの間の外部の円周方向のＦＳＷの継ぎ目を形成するために使用されても良いのに対して、一方では、パイプセクション内に配置された内部ＦＳＷツールは、パイプセクションと接続リングとの間の内部の円周方向のＦＷＳの継ぎ目を形成するために使用されても良い。外部ＦＳＷツールが溶接を行なっている間、内部ＦＳＷツールは、外部ＦＳＷツールからの負荷に反応するためにも使用されても良い。
【００１４】
垂直方向にある間にパイプセクションが共に接合される場合、円周方向の溶接を生成するために、パイプセクションに対してＦＳＷツールが円周方向に相対的に移動することを可能にする内部および外部ＦＳＷツールを取り付けると共に、パイプセクションを支持するために、索具構造が使用されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】１実施例によるパイプセクションの斜視図である。
【図２】別の実施例のパイプセクションの斜視図である。
【図３】図１のパイプセクションの一部の拡大した詳細な上面図である。
【図４】複数のパイプセクションから形成された流体搬送パイプの一部分の斜視図である。
【図５】隣接したパイプセクションの端に接合された接続リングの１実施例を示す、図４の丸５内に含まれる部分の拡大断面図である。
【図６】図５に似た図であるが、２つの隣接したパイプセクション間の接続リングの別の実施例を示す。
【図７】パイプセクションを形成するために使用されても良い押し出し成型されたパイプセグメントを示す別の実施例の一部分を示す。
【図８】垂直に向けられた２つのパイプセクションに互いにＦＳＷをするために使用されても良い索具構造の例を示す。
【図９】円周方向の溶接を行う外部および内部ＦＳＷツールを示す。
【図１０】内部ＦＳＷツールをよりよく示すために、索具の一部を取り除いたパイプの内部の上面斜視図である。
【図１１】索具構造上のパイプセクションを支持するための支持構造物を示す。
【図１２】パイプセクションがパイプの上端に追加される際に、パイプセクションを順序下降するための索具構造の動作を示す。
【図１３】水平に向けられた２つのパイプセクションを互いにＦＳＷをするために使用されても良い索具構造を示す。
【図１４Ａ−Ｄ】ＦＳＷの溶接経路の端で、材料からＦＳＷのピンツールを取り除く例示的な実施例を示す。
【図１５】ＦＳＷのピンツールを取り除く別の例示的な実施例を示す。
【図１６】図７に示される、２つの隣接した押し出し成形されたパイプセグメントを溶接するためのセルフリアクティングＦＳＷツールの使用を示す。
【図１７】ＯＴＥＣプラント内での冷水パイプとしてのパイプの例示的な適用を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［発明の詳細な説明］
本開示は、流体搬送パイプ、および、ＦＳＷプロセスを用いてそのようなパイプを形成するプロセスを記載する。流体搬送パイプは、１つ以上、例えば、複数のパイプセクションから形成され、各パイプセクションは、第２バレルの内に同軸および同心円状に配置された第１バレルを含んでいる。パイプセクションは、それぞれ、その第１端から第２端まで長さ方向に延びる１又は複数の継ぎ目に沿って共に摩擦攪拌溶接された、対向する縁を備えた１つ以上のパイプセグメントから構成される。結果として生じたパイプセクションは、第２バレル内に同軸で同心円状に配置され、１つ以上のスペーサによって、互いに一定又は任意の間隔で配置された第１バレルを含んでいる。
【００１７】
ＦＳＷは、同一または異なる材料の２つのエレメントを接合するためによく知られている方法である。在来のＦＳＷは、２つのエレメント間の境界面に押し付けられる回転プローブまたはピンを利用する。プローブと材料との間の巨大な摩擦は、プローブの直ぐ近くにある材料を、その融点以下の温度まで熱くさせる。これは、隣接した部分を軟化させるが、材料が固形状に残るため、その本来の材料特性は保持される。溶接線に沿ったプローブの移動は、二片からの軟化された材料を後縁へ押し付け、隣接部位を融合させ、それにより溶接を形成する。
【００１８】
例えば融接、ろう付け等の他の普通の溶接技術とは対照的に、ＦＳＷは、幾つかの性能面での長所を有する。特に、結果として得られる溶接は、接合された部分と同一材料で構成される。その結果、継ぎ目の異種金属間の接触による電解腐食は、低減または除去することができる。更に、結果として得られる溶接は、接合された部分の材料の材料特性を保持する。
【００１９】
説明のための実施例では、ＦＳＷは、同一材料から形成される２つのエレメントを接合するために使用されるが、幾つかの実施例では、ＦＳＷは、異種材料から形成されるエレメントを溶接するために使用されても良い。
【００２０】
さらに、説明のための実施例は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で各々作られているパイプセクションおよび接続リングを含むが、アルミニウム以外の材料が使用される代替実施例をどのように特定し、作り、使用するかは、本明細書を読んだ当業者には明白である。使用される材料は、これらに制限されないが、アルミニウムおよびその合金、チタンおよびその合金、鋼およびステンレススチール等のその合金、銅およびその合金、青銅およびその合金、プラスチック、またはそのようなものを含む、いかなる適切な材料をも含むことができる。
【００２１】
図１および３を参照すると、パイプセクション１０の例示的な実施例が示されている。パイプセクション１０は、第２バレル１４内に同軸および同心円状に配置された第１バレル１２を含んでいる。第１バレル１２は、内表面１６、外表面１８、第１端２０、および、第２端２２を含んでいる。同様に、第２バレル１４は、外表面１８に面する内表面２４、外表面２６、第１端２８、および、第２端３０を含んでいる。第１バレル１２の内表面１６は、第１端２０、２８から第２端２２、３０までの長さ方向の軸に沿って延びる流体用の流体通路３２を形成する。
【００２２】
バレル１２、１４、および、全体のパイプセクション１０それ自体は、実質的に円筒状として示されている。しかし、バレルおよびパイプセクションは、ある者が流体の搬送に使用するために望むいかなる断面形状を有してもよい。例えば、バレルおよびパイプセクションは、楕円形であってもよいし、または長方形、三角形、またはそのようなものであってもよい。さらに、一方のバレルは、１つの形状を有しても良く、その一方で、他方のバレルは、異なる形状を有しても良い。例えば、バレル１２は円筒形で、その一方で、バレル１４は楕円形であっても良く、あるいはその逆もあり得る。
【００２３】
さらに、第１バレル１２の外表面１８は、その間にギャップ３４を形成するため、第２バレル１４の内表面２４から一定又は任意の間隔で配置される。ギャップを維持し、かつ、第２バレルから一定又は任意の間隔を開けて第１バレルを配置しておくことを維持するために、１つまたは複数の適切なスペーサが、ギャップ３４内に配置される。スペーサは、第２バレルから一定又は任意の間隔を開けた第１バレルの配置を維持するのに適切な、如何なる１又は複数の形態もとることができる。図３に示された例において、スペーサは、ギャップ３４内に配置され、パイプセクション１０の円周の周りに、互いから円周方向に一定又は任意の間隔をおいて配置された、複数のスペーサエレメント３６を含む。各スペーサエレメント３６は、ギャップ間隔を維持するために、第１バレルの外表面１８および第２バレルの内表面２４に接している。１つの実施例では、スペーサエレメント３６は、押し出し成型されたアルミニウムから形成することができ、（図３に示された）チューブ、固体ロッド、ＵまたはＶ字形チャネル等の如何なる１又は複数の形状であってもよい。スペーサエレメント３６は、例えば、接着剤を使用して、または表面１８、２４にスペーサエレメントを溶接して、表面１８、２４に固定される。
【００２４】
図３は、スペーサエレメント３６によって占められていないギャップ３４の残りを実質的に充填する、軽量の発泡充填材３８の形態をとった更なるスペーサをも示している。１つの実施例では、発泡充填材３８は、例えば、オープンセル、シンタクチックフォーム等の構造的フォームである。別の実施例では、発泡充填材は、独立気泡フォームである。１つの実施例では、充填材３８は、第１バレル１２の外表面１８にスプレーされ、次に、バレル１２が第２バレル１４の内部に配置されるか、または、第２バレル１４が第１バレル１２のまわりに配置される。別の実施例では、第１バレル１２が第２バレル１４の内部に配置された後、充填材３８がギャップ３４内にスプレーされる。
【００２５】
スペーサエレメント３６および充填材３８は、一緒に用いられる必要はない。代わりに、バレル１２、１４の間のギャップを維持するために、どちらか一方が個々に用いられても良い。更に、パイプセクション１０の浮力が要望される場合、パイプセクションの所望の浮力特性を達成するために、一部または全部のギャップ３４は、空気のようなガスで満たされても良い。
【００２６】
図１で最も分かるように、パイプセクション１０は、接続された時にバレル１２、１４を形成する２つのパイプセグメント１３ａ、１３ｂから形成される。各パイプセグメント１３ａ、１３ｂは、各バレル１２、１４の所望の直径を形成するために丸められることができる、２つの別個のプレート４０ａ、４０ｂから構成され、ギャップ３４の形成を許容するために、第１バレルの直径は、第２バレルの直径未満である。各バレル１２、１４は、プレート４０ａ、４０ｂの長さ方向に対向する縁４２ａ、４２ｂを共に固定するために、ＦＳＷを用いて個々に形成される。その結果、パイプセグメント１３ａ、１３ｂは、各バレル１２、１４が、その第１の長さ方向の端から第２の長さ方向の端まで延びる２つのＦＳＷの継ぎ目４４を含んでいるように、ＦＳＷによって結合される。図１は、バレル１２の２つのＦＳＷの継ぎ目４４のうちの１つを示していて、バレル１２の２つ目の継ぎ目が、目に見えるＦＳＷの継ぎ目４４の直径方向反対側に位置した状態である。図１は、また、バレル１４の２つのＦＳＷの継ぎ目４４のうちの１つも示していて、バレル１４の２つ目の継ぎ目は、目に見えるＦＳＷの継ぎ目４４の直径方向反対側に位置した状態である。
【００２７】
一旦、２つのバレル１２、１４が個々に組み立てられると、その後、第１バレル１２は、第２バレル１４の内部に配置されても良く、そのとき、１つまたは複数のスペーサは、バレル１２、１４の間の間隔を維持するために取り付けられた状態である（あるいは、１つまたは複数のスペーサは、第２バレル内に第１バレルを挿入する前に取り付けられても良い）。
【００２８】
代替実施例において、各パイプセグメント１３ａ、１３ｂは、プレート４０ａ、および、１つまたは複数のスペーサ３６、３８を互いに固定し、且つ、プレート４０ｂ、および、１つまたは複数のスペーサを固定することにより、個々に形成されても良い。その次に、２つのパイプセグメントアセンブリ１３ａ、１３ｂは、それらの対向する縁４２ａ、４２ｂに沿ってＦＳＷを使用して、共に固定されても良い。
【００２９】
第２バレル１４の内部で第１バレル１２を使用することにより、より重くより高価な各バレルを形成するために、単一の厚板を使用しなければならないことを回避する。
図２は、バレル１２、１４を含むパイプセクション１０として、同様の方法で構成されるパイプセクション１０の別の例示的な実施例を示す。しかしながら、この例において、パイプセクション１０は３つのパイプセグメント１３ａ、１３ｂ、１３ｃから形成され、そのため、各バレル１２、１４は、各バレル１２、１４の所望の直径を形成するために各々が丸くなった３つの別個のプレートから形成される。その後、各バレル１２、１４は、３枚のプレートの長さ方向に対向する縁を共に固定するために、ＦＳＷを使用して個々に形成される。その結果、各バレル１２、１４は、その第１の長さ方向の端から第２の長さ方向の端まで延びる、３つのＦＳＷの継ぎ目４４を含む。
【００３０】
パイプセクション１０は、如何なる数のパイプセグメントから形成されてもよい、即ち、バレル１２、１４は、図１および２に示された２枚および３枚のプレート以外の、如何なる数のプレートから形成されてもよい。例えば、単一のＦＳＷの継ぎ目を備えた各バレルを形成するために、プレートの端がＦＳＷによって共に溶接される（即ち、パイプセクションが、単一のパイプセグメントから形成される）場合、１枚のプレートから各バレルが形成されてもよい。図４は、各バレルが、１０枚のプレートから形成され、結果として生じる１０のＦＳＷの継ぎ目４４を備えるように、各パイプセクションが、１０のパイプセグメントから形成される例を示している。他の数のプレートが、各バレルを形成するために使用されてもよい。加えて、各バレル１２、１４を形成するプレートの数は、同一である必要はなく、パイプセクション１０は、異なる数のプレートから各々形成されるバレルから形成されてもよい。
【００３１】
図７を参照すると、パイプセクション１０を形成するために使用されても良い押し出し成型されたパイプセグメント５２が示されている。本実施例において、内部または第１バレルの形成に寄与する内板５４、外部または第２バレルの形成に寄与する外板５６、および、１つまたは複数のスペーサ５８は、例えばアルミニウムあるいは他の適切な材料の一体的な押し出し成形物であり、単一のワンピース構造を形成している。パイプセクションは、１つ以上のパイプセグメント５２から形成されても良く、ここでは、１つまたは複数のパイプセグメントの対向する端は、長さ方向のＦＳＷの継ぎ目４４を形成するために、ＦＳＷによって互いに固定されてもよい。プレート５４、５６、および、１又は複数のスペーサ５８の間の空間は、上述されるような構造的発泡充填材で充填されてもよく、あるいは、浮力が要望される場合、パイプセクションの所望の浮力特性を達成するために、空気等のガスで充填されてもよい。
【００３２】
図１６を参照すると、２つの隣接した押し出し成形されたパイプセグメント５２にＦＳＷの継ぎ目４４を生成するための、例示的な技術が示されている。図１６に説明されたテクニックは、ただの例であり、他の適切なＦＳＷ技術が用いられてもよい。パイプセグメント５２は、外部からのＦＳＷツールの力に反応するように下地構造が使用されることを容易に許さない、本質的に中空のチャンバである。従って、押し出し成形されたパイプセグメントの場合には、セルフリアクティング摩擦攪拌溶接が使用されても良い。
【００３３】
図１６では、２つのボビン型ＦＳＷツール１８０が、長さ方向のＦＳＷの継ぎ目４４を生成するために示されている。ボビン型ＦＳＷツールの使用および構造は、当該技術において知られており、一般に、プローブ１８２、トップショルダー１８４、および、ボトムショルダー１８６を含んでいる。ＦＳＷ中に、ツール１８０は、各ショルダー１８４、１８６が材料の反対表面にある状態で、高い回転速度で回転し、溶接継ぎ目の一端で継ぎ目内への突入を開始する。ツールは、ＦＳＷの継ぎ目を生成するために、継ぎ目に沿って移動し、そして他端から出ていく。このプロセスは、下地構造を必要とせず、パイプセグメント５２は、ツールの移動方向に支持される必要があるのみである。
【００３４】
上記のパイプセクション１０は、比較的軽量のパイプ、および、比較的大きい直径のパイプの生産を可能にする。例えば、ＯＴＥＣプラント内の冷水パイプについては、パイプは、１０メートルまでの、または、さらに大きな直径、例えば約１メートルと約１０メートルとの間の直径を、有していてもよい。しかし、パイプの意図した適用に応じて、他の直径が使用されてもよい。
【００３５】
図７における押し出し成型されたパイプセグメント５２は、図５および６において後述される接続リングと共に、および、ここに記載される実施例の全てと共に使用されてもよい。
【００３６】
図４を参照すると、複数のパイプセクション１０、示された例では２つ、から形成された流体搬送パイプ５０セクションの一部が示されている。流体通路３２が互いに同軸であるように、所望の数のパイプセクションを互いの端で共に結合し、その後、パイプセクションをＦＳＷで円周方向に接合することにより、パイプ５０は、如何なる長さに形成されても良い。
【００３７】
パイプセクション１０は、円周方向に連続した接続リングを使用して互いに接続される。一般に、接続リングは、パイプセクションの１つに挿入され、リングを固定するために、内部および外部から円周方向にＦＳＷがなされる。その後、次のパイプセクションが、補強材リングの他端に取り付けられ、同一手順を用いてＦＳＷがされても良い。
【００３８】
図５は、接続リング６０の１つの例を示す。この例において、リング６０は、第１端６２、第２端６４、および、径方向に厚い中央部分６６を有する。端６２、６４は、これら端を、バレル１２、１４の端２０、２８および端２２、３０の間に挿入可能にするよう、縮小された径方向の厚さを有する。１つの実施例では、端６２、６４の径方向の厚さは、リング１２の外表面１８およびリング１４の内表面２４と、緊密な適合関係がある（即ち、端６２、６４と表面１８、２４との間に、空間は、殆どまたは全くない）。
【００３９】
バレル１２、１４の間に端６２、６４が挿入されるようにするために、発泡充填材３８は、バレルの端２０、２８および端２２、３０から後退させられる。さらに、スペーサエレメント３６がある場合、スペーサエレメントは充填材３８のように後退させてもよいし、または、スペーサエレメント３６の端を収容させるために、リング６０には凹部が設けられてもよい。
【００４０】
さらに、バレル１２、１４の端は、リング６０上で端６２、６４の近くに形成された肩６８、７０に接する。したがって、バレル１２の内表面１６は、リングの内表面７２と同一平面にあり、バレル１４の外表面２６は、リングの表面７４と同一平面にある。その結果、バレル１２、１４の端２０、２８、２２、３０と、リング６０の端６２、６４との間に、重複接合がある。
【００４１】
図５の破線によって示されるように、内部および外側の円周溶接継ぎ目８０、８２を形成するために、円周方向のＦＳＷが、その後、重複接合の境界面で用いられる。
リング６０の中央部分６６は、第１バレル１２の内表面１６と第２バレル１４の外表面２６との間で測定された２つのパイプセクションの径方向の厚さＴＰより大きい、径方向の厚さＴＲを有する。中央部分６６は、パイプセクションの予期された負荷に応じて有利になるよう、２つのパイプセクション１０を相対的に強剛にする。
【００４２】
図６は、リング９０が屈曲することを可能にするために、ベローリングのようにいくらか形成される接続リング９０の別の例を示し、それは、パイプセクション１０が、互いに相対的に屈曲することを可能にする。これは、リング９０が、例えば、海流や潮汐によって引き起こされるストレスを緩和することを可能にする。
【００４３】
この例において、リング９０は、リングの屈曲を可能とする、内部対向、及び、外部対向チャネル９２、９４を、交互に有する。その他の点は、リング９０は、リング６０に類似しており、同一の重複接合を用いてバレル１２、１４に結合され、その後、円周方向の内部および外部の溶接継ぎ目８０、８２を形成するために、円周方向にＦＳＷがされる。
【００４４】
図６の破線で示されているように、幾つかの実施例では、例えば、ＯＴＥＣプラント用の冷水パイプの場合には、各バレル１２、１４およびリング９０の壁の厚さは、パイプ５０のより深い部分でより薄くし  符号１００、より浅い部分でより厚くしてもよい。また、リング９０は、パイプ５０のより深い部分およびより浅い部分でより厚くし、パイプ５０の中間部分でより薄くしてもよい。
【００４５】
図４に戻ると、パイプ５０の長さは、いくつのパイプセクション１０の端と端とを共に結合するかに基づいている。形成されたパイプの特有の長さは、例えばパイプ５０の意図した適用等の要因に依存する。ＯＴＥＣプラントにおける冷水パイプについては、パイプ５０の長さは、約１０００メートルまで、またはそれより更に長い可能性がある。しかし、他のパイプ長さが用いられても良い。
【００４６】
パイプ５０は、所望の方向に組み立てられ、使用されることができる。幾つかの実施例では、パイプ５０は、一般に垂直方向で使用されても良く、他の実施例では、パイプ５０は、水平方向で使用されても良い。典型的には実質的に垂直方向に向けられた長いパイプが与えられる、ＯＴＥＣプラントにおいて使用される冷水パイプの場合、本来の場所、または、冷水パイプの配置が予定された場所で、パイプセクション１０を組み立てるのが都合がよい。
【００４７】
図８−１２は、本来の場所で垂直方向に端と端とを合わせてパイプセクション１０を組み立てるための、例示的な索具構造１１０を示す。各パイプセクションが追加されると、パイプ５０は、順次垂直に下降され、所望のパイプの長さが得られるまで、次のパイプセクションがパイプの上端に追加される。パイプを把持し、パイプの上端に新しいパイプセクションを追加するために、パイプを順次垂直に下降させるための索具構造は、カイルア、ハワイのマカイオーシャンエンジニアリングから入手可能であり、マカイオーシャンエンジニアリングによりグリッパーズ（Grippers）と述べられている（http://www.makai.com/otec- ocean-thermal-energy-conversion/を参照）。
【００４８】
図８を参照すると、索具構造１１０は、固定された下部プラットホーム１１２、および、移動可能な上部プラットホーム１１４を含んでいる。上部プラットホーム１１４は、複数の支持脚１１６によって、下部プラットホーム１１２から間隔を開けて配置されている。次の下のパイプセクション１０の上端に接続するのを目的として、新しいパイプセクション１０を索具構造内へ導入することを可能にするために、上部のプラットホーム１１４は取り除かれても良い。
【００４９】
図８、９、１２で最も分かるように、ターンテーブル１１８は、下部プラットホーム１１２に回転自在に配置されている。ターンテーブル１１８は、例えば、ターンテーブル１１８とプラットホーム１１２との間のギヤ歯１２０（図１２）のシステムを用いて、プラットホームに対して如何なる方法で回転させられても良い。
【００５０】
外部パイプ支持構造物１２２は、パイプ５０を囲み、追加される次のパイプセクション１０とパイプとが一直線に並ぶのを支援するため、下部プラットホーム１１２に設けられている。示された例では、図９−１１において最も分かるように、パイプサポート構造１２２は、パイプの端を囲む円周リング１２４と、一端でリング１２４に固定され、且つ、それらの反対端で上部把持機構１２８に固定された、円周方向に間隔を開けて配置された複数の軸方向支持部材１２６と、を含む。把持機構１２８は、マカイオーシャンエンジニアリングのグリッパに類似しており、パイプの外径を径方向に加圧及び解放するために作動されても良い、複数の円周方向パッドを含んでいる。
【００５１】
上部プラットホーム１１４は、下部プラットホーム１１２によって支持されるパイプ５０の上端に関連する位置で追加される、パイプセクション１０を支持するように設計されている。上部プラットホーム１４４は、パイプ支持構造物１２２に大体類似し、それにより支持され、そこから下方へ延びる外部パイプ支持構造物１３０を含んでいる。支持構造物１３０は、追加されるパイプセクション１０を囲み、且つ、パイプ５０とパイプセクションとが一直線状になるのを支援するように構成されている。示された例では、図８−１１において最も分かるように、パイプ支持構造物１３０は、パイプセクション１０の端を囲む円周リング１３２と、一端でリング１３２に固定され、且つ、それらの反対端で上部プラットホーム１１４に固定された、円周方向に間隔を開けて配置された複数の軸方向支持部材１３４と、を含む。
【００５２】
図１１で最も分かるように、各リング１２４、１３２は、円周方向に一定の又は任意の間隔を開けて配置され、径方向内方および外方に作動可能な複数のフィンガを含んでいてもよい。パイプおよびパイプセクションを一直線状に保持するのを支援するために、パイプ５０およびパイプセクション１０の端を留めるように、フィンガ１３６を作動させることができる。さらに、各フィンガ１３６は、各フィンガ１３６によって加えられる圧力を選択的に調節するために、個々に調節されても良い。
【００５３】
下部プラットホーム１１２も、マカイオーシャンエンジニアリングのグリッパにも類似しており、パイプ５０の外径を径方向に加圧及び解放するために作動させることができる複数の円周パッドを含む、下部把持機構１４０を含む。図１２中の矢印によって示されるように、把持機構１４０も、垂直方向上下に作動可能である。
【００５４】
各パイプセクション１０が追加される時にパイプ５０を下げるために、下部把持機構１４０が径方向にパイプ５０を把持するように作動されている時に、上部把持機構１２８が解放される。その後、把持機構１４０は、パイプを下げるために下方へ移動する。その後、上部把持機構１２８は、径方向にパイプを把持するために作動され、そして、下部把持機構は、解放され、垂直方向上方へ戻される。その後、そのプロセスは、パイプ５０を所望の距離下げるために繰り返されても良い。一旦パイプが十分に下げられると、その後、次のパイプセクション１０は、パイプ５０の上端に取り付けられるために索具構造内に位置決めされても良い。
【００５５】
上述したように、接続リングを使用して、及び、円周方向溶接８０、８２を形成するためのＦＳＷを使用して、パイプセクション１０は、端と端とが接続される。図９、１０を参照すると、内部の円周方向溶接８０を形成するために、内部ＦＳＷツール１５０は、回転可能なブーム１５２に、上部プラットホーム１１４から取り付けられても良い。内部ＦＳＷツール１５０は、パイプ５０／パイプセクション１０の内部に配置され、内部の円周方向溶接８０を形成するために、図１０中の矢印によって示されるように、円周方向に回転されても良い。ターンテーブルが回転するにつれ外部の円周方向溶接８２を形成するために、ターンテーブルによって円周方向に回転するように、外部ＦＳＷツール１５４は、ターンテーブル１１８に配置される。
【００５６】
内部及び外部ＦＳＷツール１５０、１５４は、当該技術において既知の如何なる適切なＦＳＷツールであってもよい。適切なＦＳＷツールの一例は、英国、ロンドンのＥＳＡＢから入手可能で、耐久力のあるＡＢＢ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓのロボットアームを利用するＥＳＡＢロシオである。
【００５７】
ＦＳＷツール１５０、１５４は、固定ピン、または、収縮可能なピンの設計を利用してもよい。加えて、外部ＦＳＷツール１５４が溶接している間、外部ＦＳＷツールによって付与される負荷に反応するために、内部ＦＳＷツール１５０には、例えばアンビルボールまたはローラ等の適切な設備が、反対側の内表面に配置されてもよい。同様に、内部ＦＳＷツール１５０が溶接している間、内部ＦＳＷツールによって付与される負荷に反応するために、外部ＦＳＷツールには、例えばアンビルボールまたはローラ等の適切な設備が、反対側の外表面に配置されてもよい。ＦＳＷ中にパイプの外および内表面上の負荷に反応させるための構造の例は、米国特許出願公報２００８／００２９５７８に開示されている。各ＦＳＷツールが他方のＦＳＷツールからの負荷に反応するように、両方のＦＳＷツール１５０、１５４が同時に溶接を行うことも可能である。
【００５８】
図１３は、ＦＳＷのために水平方向に配置されたパイプおよびパイプセクション１０を支持するために使用されても良い索具構造１６０を示す。索具構造１６０は、継ぎ目の一方側でパイプ５０を支持する第１支持部１６２、および、継ぎ目の他方側でパイプセクション１０を支持する第２の支持部１６４を含んでいる。クランプ構造１６６、１６８は、パイプ間を一直線状に保持するのを支援するために、パイプ５０およびパイプセクションを留めるために提供されても良い。ＦＳＷ中に水平方向に配置されたパイプを支持するための索具構造およびクランプ構造についての更に詳しい情報は、米国特許出願公報２００８／００２９５７８に開示されている。
【００５９】
その後、ＦＳＷツール１５０、１５４に類似する内部および外部ＦＳＷツールが、内部および外部の円周方向溶接８０、８２を形成するために使用されても良い。
図１４Ａ−Ｄを参照すると、円周方向の溶接経路の端でＦＳＷツールのピンを除去するのを支援するために、ピン除去特性が利用されてもよい。特に、図１４Ａを参照すると、ＦＷＳツールのピン１７０が、接続リング９０の一端とパイプ５０またはパイプセクション１０の一端との間の外側の円周方向の溶接経路の一端に接近するにつれ、オフ斜面１７２は、外部ＦＳＷ溶接接合部８２が始まる、リング９０とパイプ／パイプセクションとの間の接合部の外部に、例えば溶接され、固定される。
【００６０】
示された例において、オフ斜面１７２は、斜面表面１７４を有する楔形構造をしていて、楔先端が、接近するピン１７０の方を向いている。
図１４Ｂを参照すると、ピン１７０は、溶接８２を完了するために、オフ斜面１７２の方へ向かって移動し続ける。一旦、溶接８２が完了すると、ピン１７０はオフ斜面１７２に接触し、バレル１４／リング９０の溶接から、単にオフ斜面１７２内の溶接に推移するように、斜面表面１７４を移動する。図１４Ｃは、ピン１７０がオフ斜面１７２を上方へ移動するにつれ、バレル１４／リング９０内へ一部入り込んだピン１７０を示している。図１４Ｄは、斜面材料内へ十分に入り込んだ、オフ斜面１７２の端にあるピン１７０を示している。一旦、ピンがもはやバレル１４／リング９０接触面を溶接しなくなれば、例えば、パイプからオフ斜面を取り除く機械加工または研磨により、ピン１７０を撤退させ、オフ斜面１７２を除去させることができ、或いは、オフ斜面１７２がパイプの端の利用の邪魔をしない場合、そのままオフ斜面１７２を残すことができる。
【００６１】
類似したオフ斜面も、リング９０の他端の溶接経路のために使用されてもよい。加えて、幾つかの実施例では、オフ斜面は、パイプの内部での内部溶接に使用されてもよい。図１４Ａ−Ｄは、接続リング９０を示すが、オフ斜面の概念は、図５中の接続リング６０を含む他の接続リングと使用されてもよい。
【００６２】
図１５は、溶接経路の端でＦＳＷピン１７０を除去する別の技術を示している。本実施例では、ＦＳＷピン１７０は、溶接継ぎ目８２から離れて、リング９０の厚い部分（即ち、外部チャネル９４の隣の部分）内へと移動させられる。必要に応じて、ＦＳＷピン１７０は、外部チャネル９４内へ移動し得る。本例において、ピン１７０は、リング９０の外部でディボットを去る。しかし、バレル／リング溶接継ぎ目８２から十分遠く離れているので、ディボットは流体漏れを生じさせない。この移動手法は、図５中の接続リング６０を含む他の接続リングと使用されることも有り得る。
【００６３】
図１７は、パイプ５０の例示的な適用を示す。この例において、パイプ５０は、ＯＴＥＣプラント２００内において冷水取水パイプとして使用される。但し、パイプは、ＯＴＥＣプラント２００内での使用に限定されるものではなく、如何なる流体搬送の適用においても使用されることが実現される。
【００６４】
一般に、ＴＥＣプラント２００は、沖のプラットホーム２０２、ターボ発電機２０４、閉ループ導管２０６、蒸発器２０８、凝縮器２１０、複数のポンプ２１２、２１４、並びに２１６、冷水取水パイプ５０、および、流体パイプ２１８、２２０、並びに２２２を含んでいる。閉ループ導管２０６は、蒸発器、凝縮器、およびターボ発電機を通って作用流体を搬送するための導管である。
【００６５】
パイプ２１８、２２０、２２および閉ループ導管２０６のいずれも、パイプ５０と類似した方法で形成されても良い。
ＯＴＣＥプラント２００のレイアウトは、在来型であり、ＯＴＥＣプラントの構造および動作は、当該技術の当業者に知られている。ＯＴＥＣプラント２００は、海洋、海、塩または淡水湖等の、如何なる適切な水域中にも配置されても良い。
【００６６】
本適用で開示された例は、全ての点で例示的であり、制限的でないものとして考慮される。本発明の範囲は、先の説明によってではなく、むしろ添付された特許請求の範囲によって示される。また、特許請求の範囲と等価の意味および範囲内での全ての変更は、特許請求の範囲に包含されることを意図する。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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