(57)【要約】流体状または流動性材料を輸送するためのパイプラインシステムに導管およびパイプを導入した後の、導管およびパイプの保守点検用システムは、パイプ内での使用に適合された保守点検ツールと、該ツールに取り付けられて、保守点検ツールをパイプを通じて牽引するアンビリカルと、該ツールがパイプの屈曲部および湾曲部の周りでパイプを通じて牽引されることを許容するように、アンビリカルの周囲に配置された複数のベアリングを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプの保守点検用システムであって、
パイプ内での使用に適合された保守点検ツールと、
前記保守点検ツールに取り付けられて、前記保守点検ツールを、前記パイプを通じて牽引するアンビリカルと、
前記アンビリカルの周囲に配置され、前記保守点検ツールが前記パイプの屈曲部および湾曲部の周りで前記パイプを通じて牽引されることを許容するように適合された複数のベアリングと、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記複数のベアリングは、前記アンビリカルに取り付けられている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数のベアリングは、ローラーから形成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記保守点検ツールの操作を制御する制御装置を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御装置は、制御ソフトウェアを操作して前記保守点検ツールの操作を制御する中央処理装置を備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記保守点検ツールを遠隔制御するように適合されている、請求項４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、「パイプラインシステムにおける導管およびパイプの保守点検用装置」と題する２０１４年３月６日出願の米国仮特許出願第61/949,092号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般的に、輸送導管および輸送パイプの分野に関するものである。より具体的には、本発明は、流体状または流動性のある材料を輸送するために使用されるパイプラインシステムに、そのような導管およびパイプを導入した後のそれらの保守点検用システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
車道、橋、並びに、配水システムおよびエネルギー配給システム等のインフラストラクチャは、社会や経済において必要な要素である。連続使用される全ての物理的な物体と同様に、インフラストラクチャも定期的な保守点検および交換を必要とする。本発明は、導管およびパイプシステムを利用して実施される輸送インフラに関する。本明細書において使用されるように、「パイプ」および「導管」という用語は、交換可能に用いられる。
【０００４】
パイプラインシステムは、水、汚水、石油製品、および流動性のある形状に還元可能な別の材料を輸送するために幅広く使用されている。パイプラインによる分配は効率的であり、地下に配置される場合、同一の土地における路面利用を妨げず、また、土地の審美的な魅力を減じることもない。
【０００５】
パイプラインの多くは地下に埋設されているか、何らかの方法で隠されているため、それらに到達することは困難である。更に、水および汚水等の公共サービス、または、石油等の商品を運搬するために使用されるパイプラインは、直径が非常に大きくなる傾向があり、長さは何マイルにもなり得る。従って、そのようなシステムにおいてパイプを除去し、交換することは、時間を要すると共に費用がかかる。これらの種類のパイプラインシステムは長寿命であるように設計されている一方、いずれは保守点検を必要とする。
【０００６】
パイプラインシステムの多くは長距離に亘り配置されており、様々な種類の流動性のある物質用に流路を形成している。その他のパイプラインシステムは、住宅の給排水設備等のより局所的な性質を有する。
【０００７】
パイプラインは、稼働中に内壁に沿って蓄積した不所望な堆積物の影響を受けやすい傾向がある。蓄積物は、パイプラインによって運搬される材料または輸送工程中に生成された副産物から形成され得る。蓄積し続けることにより、パイプラインを形成するパイプ内の孔部や開口部が次第に狭まり、継時的に材料流を減少させ、パイプ内の圧力を増加させる結果となる。善後策を講じない場合、最終的には孔部が閉口し、全ての流れを妨げる。
【０００８】
汚水パイプラインは、特に、運搬される汚水および汚水の副産物により内壁に沿って蓄積した堆積物の影響を受けやすい。市営飲料水を運搬するパイプも、例えば鉄および湯垢等からなる蓄積した堆積物から影響を受ける。
【０００９】
石油パイプラインは、その内壁に沿って灯油を蓄積することは周知である。
【００１０】
流動を制限され、最終的に閉塞するだけでなく、パイプラインの内壁に沿った堆積物の蓄積は、パイプの一部が幅広い温度変化にさらされる場合に特に問題となり得る。
【００１１】
熱膨張理論は、物質の体積が温度変化に応じて変化する傾向があることから成り立つ。物質の温度が上がると物質の体積が増加する。同様に、物質の温度が下がると物質の体積は減少する。温度変化によって分かれる拡大や収縮の度合は、物質の熱膨張係数として知られている。
【００１２】
特定の断面におけるパイプの壁厚は、特定の該断面におけるパイプの半径方向の温度勾配を計算に入れる。即ち、ある断面において堆積物の蓄積により壁厚がより厚いパイプは、蓄積がより少なく、壁厚がより薄い断面における温度勾配とは異なる温度勾配を有する。
【００１３】
従って、パイプに沿って蓄積した堆積物の厚みの違いにより、パイプラインに沿って、壁厚における相対変化に対応する僅かな温度変化が生じる。
【００１４】
パイプラインの内壁が汚れておらず、堆積物が蓄積していない場合、パイプラインの全長に沿った熱膨張係数は一定であり、パイプラインによって運搬される物質の温度およびパイプの周辺温度は一定であると想定される。
【００１５】
しかしながら、内壁に沿った堆積物の蓄積は、パイプラインに沿った異なる地点における異なる温度勾配による熱膨張係数の連続性を歪める。特にパイプが高圧下にあるとき、不連続な膨張率により、パイプラインは、不連続な地点において、より亀裂や破損を生じることが多い。
【００１６】
温度変化により生じる亀裂および破砕によるパイプライン障害のリスクが増加することが、パイプラインの内壁に沿った堆積物の蓄積を懸念する別の理由である。
【００１７】
パイプの内壁に沿った堆積物の蓄積による、パイプラインにおける材料流の低減は、（１）異常のあるパイプを交換すること、（２）物質がパイプラインを通過するために使用される圧力を増加すること、および／または（３）内壁に沿って形成され、蓄積した堆積物をパイプから除去すること、によってのみ回復することができる。
【００１８】
材料流における圧力の増加は、有効かつ短期的な解決策ではあるが、蓄積を改善または除去するわけではない。更に、圧力の増加によりパイプラインに更なる負荷がかかり、障害のリスクを増加させ、早期の交換が必要となる。
【００１９】
先行技術において、パイプの内壁から堆積物を清掃し、除去するために使用される多数の方法および装置が存在する。これらの方法は、各種の化学薬品および洗浄を含み、これらの多くは、亀裂が生じやすい給排水設備の保守点検において、家主にとっては周知のネームブランドである。化学薬品による処置は場合によっては役立つが、それらは有毒であり、効果も限定的であるため、完全な解決策にはならない。
【００２０】
パイプの内壁を特定の形状の細菌にさらすことも、場合によっては有効であることが証明されている。プランジャ、機械式へび、およびオーガ等の機械装置は、家庭においてパイプ詰まりを掃除するために好評である。これらの装置は、パイプの内壁から全ての汚れおよび残留物を除去するには殆ど利点はないが、少なくともパイプ詰まりを一時的に解消することができる。
【００２１】
石油、給水、および汚水回収等の業務用パイプラインシステムは、より実質的な難題を提示しており、典型的には家主が必要とするよりもより頑強な手法を必要とする。
【００２２】
高圧水噴射、パイプラインピグ、超音波サウンドブラスト、機械回転式ドリル、およびハイドロブラストは、業務用パイプラインシステムを掃除するためによく利用されている。
【００２３】
当技術分野において周知のように、パイプラインピグは、パイプの内周に密接する直径および外周を有する本体から形成されている。流体圧やケーブルおよびウインチ装置を使用することによって、ピグはパイプ内を通過させられる。ピグがパイプを通過すると、パイプの内壁から堆積物を削り取り、これらの堆積物をパイプラインに沿って搬送する。
【００２４】
ピグは、パイプ壁から堆積物を削り取るという役割を果たすため、実質的に剛性でなければならないが、パイプ内部の断面における故意の制約またはパイプ内に存在し得る障害物を通過するために圧縮性も幾分かは必要である。
【００２５】
いくつかの実施形態において、パイプラインピグの外面は、ポリウレタン等のプラスチック材料から形成される。これらのピグの短所として、パイプ内の灯油や別の材料からなる蓄積物が強固であるが故に、ピグが圧縮し、蓄積物上に載ってしまい、結果として清掃が不十分になることが挙げられる。
【００２６】
通常、ピグがパイプ内を推進するための流体圧は、パイプ内に高圧で注入される水または別の液体によって供給される。
【００２７】
最初にピグの後方に高圧の水を注入し、続いて注水を中止し、ピグがパイプ内を推進し終えるように、不活性ガスを注入する先行技術も知られている。
【００２８】
その名の通り、機械回転式ドリルはドリルを使用して、ほぼパイプの初期内径を有する穴を開けて、内壁の蓄積物を掘り出す。
【００２９】
超音波サウンドブラストは、ブラスト要素によって蓄積した残留物を除去するために音の集束ビームに依拠する。
【００３０】
ハイドロブラストは、水または別の流体からなる集束した高圧流を用いて、蓄積した残留物を除去する。
【００３１】
現在設置されているパイプラインシステムの多種多様な設計および形状を考慮した場合、上述した従来の方法および装置は全て１つ以上の短所を有する。
【００３２】
パイプの内壁から蓄積した不所望の残留物を除去することだけが保守点検における課題ではない。
【００３３】
多くのパイプラインシステムにおいて、パイプの内壁は、パイプラインを通じて生まれ、パイプラインの流れを強化する性質を有するライニングによりコーティングされている。ライニングはパイプラインが漏洩しないように封止するのにも役立つ。
【００３４】
時間の経過と共に、物質がパイプを通過する際、内壁に対して絶えず擦れる摩擦よる摩耗効果により、ライニングは徐々に摩耗する。時折、ライニングを交換しなければならないが、交換する回数が多いほど費用がかかり、時間も消費する。
【００３５】
図１に示すように、輸送パイプラインシステムは、典型的に、地下６〜８フィートに埋設されており、地上からアクセス可能な入口、１つ以上の点検口、および出口のみを有する。図１は、簡素な輸送パイプラインシステムを示す図である。
【００３６】
更に、図２は、障害物が進路にあることが多く、避けなければならないのと同様に、自然な地形が場所によって異なるため、パイプラインの深度が一定でない輸送パイプラインシステムを示す図である。
【００３７】
図３は、石油を製油所から国内の異なる地点にいる消費者に運搬するために使用される、現代のパイプラインシステムのより現実的な線図的な上面図である。実際に、大半の石油およびガスは、パイプラインによって国内を横断して運搬されている。
【００３８】
図４は、現在使用可能な清掃システムおよびライニングシステム、並びにパイプラインシステム用塗布方法における、一般的な制約を示している。図４が示すように、上述したピグ等の典型的な自走式工具やウインチ式牽引具が直進走行する位置において、パイプラインにアクセスしなければならない。２２〜９０°のあらゆるフィッティングが日常的に除去されることにより、道具の挿入およびライニングを可能にする。更に、先行技術のうちの多くは、道具を直管セグメントにおいて操作するものであり、パイプラインシステムの垂直部分にはアクセスできず、更なる開削および装置を必要とする。
【発明の概要】
【００３９】
本発明は、パイプラインシステムにおいて使用されるパイプの掃除およびライニングの交換にアプローチした先行技術における、上述した問題を解決する。
【００４０】
本発明の新規な特徴は、特に、以下の好適な実施形態に関する詳細な説明において提示する。しかしながら、本発明は、添付図面に明記したように、本発明の詳細な説明からより完全かつ明白に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】埋設した典型的なパイプラインシステムの図である。
【図２】埋設した典型的なパイプラインシステムの図である。
【図３】埋設した典型的なパイプラインシステムの図である。
【図４】先行技術における、パイプラインシステムの清掃および保守点検にアプローチした先行技術を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の装置を制御するために使用される、コントローラのブロック線図である。
【図１３】回転ディスクが９０°の屈曲部を通じて横行する際に、その位置を決定するために使用することができる数式を示す図である。
【図１４】本発明に従って使用される、３軸ジャイロを示す図である。
【図１５】本発明に従って、スプレーガンから放出されるライナー材を示す図である。
【図１６】本発明に従って、スプレーガンから放出されるライナー材を示す図である。
【図１７】陰極防食システムの効果を示す図である。
【図１８】陰極防食システムの効果を示す図である。
【図１９】本発明によるライニング作業中において、絶縁されたパイプを電気的に相互接続する方法を示す図である。
【図２０】本発明によるライニング作業中において、絶縁されたパイプを電気的に相互接続する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の好適な実施形態を、添付図面を参照して説明する。
【００４３】
本発明は、入り組んだパイプ構造を日常的に操縦かつ処理することができる、パイプラインの清掃および保守点検システムを提供する。本発明の装置は、図５に示すように、アンビリカル供給ライン５１がパイプラインシステム５２の屈曲部の周りでゆるみなく引っ張られることによる、アンビリカル供給ライン５１およびウインチケーブルの固着や焼け付きの問題を解決する。この現象により生じる摩擦が、重いウインチケーブルを破損する、あるいは、アンビリカルラインおよびパイプ壁に損傷を与えるのに十分であることは、パイプ更生における当業者にとっては周知である。
【００４４】
人間が入ることができる大きいパイプにシーブやプーリを設けて、摩擦のないケーブル作業を実施することもできるが、そのような装置を使用して直立させるには時間がかかり、かつ、直径の小さいパイプラインにおいては配置することができない。
【００４５】
図６は、本発明による、ツールに取り付けたウインチケーブルやアンビリカル供給ラインの摩擦および焼け付きを打ち消すように設計された、ケーブルキャリア・アセンブリを示す図である。
【００４６】
図６から分かるように、複数のローラー６１はアンビリカル６２を包囲し、図示するように、任意のケーブルランの長さに亘って拘束の発生を解消し、摩擦を最小化するように配置されている。
【００４７】
電力損失の際は、チェーンまたはワイヤーロープシースを使用して、装置をウインチを使用して持ち上げることができる。また、転動体６１によって、支持されていないホースおよびケーブルと比較して、より長いテザー展開を可能にする。
【００４８】
本発明のシステムにより、複数の９０°湾曲部を容易に横断することができ、かつ、ツールをパイプシステムから引き込むとき、巻取りリール上に回転させることができる。
【００４９】
回転式金属製ディスクツールを使用して、パイプ壁の内周の周囲にライニング材を分散する。回転式ディスクがパイプラインシステムにおける９０°に屈曲するフィッティング内を走行し通り抜けるとき、パイプの内壁における様々な領域において堆積した物質の分量は一致しない結果となる。
【００５０】
ツールがフィッティングに出入りするとき、並びにフィッティングの半径を通過するとき、この現象は至る所に見受けられる。９０°のフィッティングにおいては、パイプの内壁の外端上において被覆される表面領域は、単純により多くなる。
【００５１】
図７に示すように、適切な角度、並びにパイプ壁に対する回転式キャストディスクの直線のスタンドオフ距離を提供することによって、ライニング材の分散を達成することができることが判明した。この技術を用いることで再生可能な、１０，０００（０．０１０”）個以内の異常なコーティング厚さを発見した。
【００５２】
このメカニズムは、コーティングにおいて過剰な熱を蓄積し、発熱反応を引き起こす結果、パイプ壁に対する接合を失う、あるいは、亀裂および沸騰現象が生じる程分厚く、多くのライナー材を塗布することができないため、非常に重要である。これは、単純にライニングシステムと折り合うものである。
【００５３】
本発明の装置は、２４、３０、および３６インチ（約６０、７６、および９１ｃｍ）のサイズを含む、多くの異なるサイズの横方向のパイプにおいて使用することができる。
【００５４】
図８〜図１１は、パイプラインの清掃、ライニング、および点検用のパイプラインのモックアップを設けた、２４インチ（約６０ｃｍ）の装置を示す図である。
【００５５】
本発明の装置は、適切なソフトウェアを使用するコンピュータ化されたコントローラによって制御および稼働する。コントローラは最適な速度および配置になるよう、装置を制御する。
【００５６】
図１２は、本発明の装置を制御するために使用することができるコントローラ１の基本的要素を示すブロック線図である。
【００５７】
コントローラ１は、ＣＰＵ２を含む。当技術分野において周知のように、ＣＰＵは、コンピュータ・ソフトウェアの命令を実行するために使用される。ＣＰＵ２は、信号およびデータバス３を介して多数の別の要素に連結されることも、当技術分野においては周知である。これらの要素は、コンピュータ・ソフトウェアの命令を格納するために使用されるＲＯＭ５（読み取り専用メモリ）と、コンピュータ・ソフトウェアの命令を格納するために使用されるＲＡＭ６（ランダムアクセスメモリ）と、ＣＰＵ２をコントローラ１の外部にある要素および／または機能にインタフェースで接続するために使用されるＩ／Ｏインタフェース７と、同じくコンピュータ・ソフトウェアの命令を格納するために使用される不揮発性メモリ４とを含む。
【００５８】
上述したように、Ｉ／Ｏインタフェース７は、ＣＰＵ２をコントローラ１の外部にある要素または機能にインタフェースで接続するために使用される。これらの外部要素は、キーボード１１、表示装置１２、スピーカー１３、およびＵＳＢポート１４を含み得る。
【００５９】
コントローラ１により実行されるタスクに応じて、コンピュータ・ソフトウェアの命令は、２つ以上の別個の性質の異なるカテゴリに分割され、ＲＯＭ５、ＲＡＭ６、および／または不揮発性メモリ４の別個の部分に格納される。いくつかの装置においては、当技術分野においてファームウェア９として知られている、低レベルの操作命令からなる基礎セットが、例えばＲＯＭ５に格納されていてもよい。これらの低レベルの基本命令は、コントローラが別のコンピュータ・ハードウェアと通信するために必要な命令を提供する。そのような命令は、装置を使用するアプリケーションに関わらず、コントローラが任意の有用な動作を実行するために必要である。
【００６０】
コントローラが要求した特定のタスクを実行するためにＣＰＵ２によって実行されるコンピュータの命令セットは、「アプリケーションソフトウェア」と称されることが多く、操作上、ファームウェア９の頂上にある。図１に示すように、アプリケーションソフトウェア１０はＲＡＭ６に格納されている。アプリケーションソフトウェア１０は、ＲＯＭ５または不揮発性メモリ４にも格納されていてもよい。
【００６１】
ファームウェア９により、アプリケーションソフトウェア１０は、Ｉ／Ｏインタフェース３を介してＣＰＵ２に連結された要素等の別のハードウェア装置と効率的なインタフェースを有することができる。
【００６２】
更に、コントローラ１によって実行されるタスクに応じて、当技術分野において、操作システム８として知られている第３セットのソフトウェア命令が、操作上、ファームウェア９とアプリケーションソフトウェア１０との間にあってもよい。図１においては、操作システム８を不揮発性メモリ４内に格納するように示すが、同様にＲＡＭ６に格納してもよい。
【００６３】
操作システム８は、活動の管理および連携、並びにコントローラ１内のリソースの共有において責任のあるソフトウェアである。
【００６４】
次に、本発明の更なる実施形態を記載する。
【００６５】
回転ディスクを使用したライナーアプリケーションおよびスプレーノズル構成
導管の全体に亘って均一かつ再生可能な厚さをもたらすポリマーライニング材によってパイプの内壁をコーティングすることにより、半径範囲に亘って一定の物理的な材料特性をもたらすための制御方法および制御装置である。
【００６６】
スプレーアプリケーションノズルは、空気圧を利用して、非常に小径のオリフィスを通じて液体に圧力をかけ、液体からなる不安定なシートを生成し、このシートが液滴サイズの画定した範囲内に分散される。各ノズルによって形成されるパターンにより、それらを均一に被覆するように配置することは困難である。従って、最適な材料特性を示唆する、あるいは確実とすることは不可能であるため、ライナー性能は現場設置物から結果を得る。
【００６７】
従って、この方法においては、スプレーノズルを使用して、ライナー材を回転ディスクの表面に塗布する。空気圧作動式ノズルは、材料流のオン／オフ、並びに二成分のポリ素材をキャスティング前に徹底的に混合する役割を果たす。回転式キャスティングディスクを使用して、ライニング材を更に混合する。ディスクに加わる遠心力により、ライニング材は隣接するパイプ壁上において、回転ディスクの全周から連続的に３６０°に亘って均一に分散される。
【００６８】
このキャスティング方法は、パイプ壁の内面を均一かつ確実にコーティングするために好適である。しかしながら、このアセンブリは、フィッティングの半径範囲の周囲を推進するため、材料が不均一に分配される結果となる。回転ディスクを導管内部の適切な位置に配置することによって、この現象による効果（不均一な塗布および厚み）を最小化または修正することができる。これにより、半径範囲に亘る均一な分配が望ましい場合、濃縮した、あるいは最小限のライナー材を堆積させることができる。
【００６９】
図１３は、回転ディスクが９０°の屈曲部を横行する際に、その位置の必要な配置を決定するのに使用することができる数式を示す図である。
【００７０】
センサ／制御ループ
商業的に利用可能なデジタル加速度計およびセントラライザ・プラットフォームに取り付けられたジャイロを使用して、ライニング工程に亘って、セントラライザ・ツールのピッチ、ヨー、およびロールを決定することができる。
【００７１】
図１４に示すように、３軸ジャイロは上述した回転ディスクの数式を使用して、最適な位置を決定するのに要求される必要なデータを提供する。
【００７２】
一般に、エアモータによって動く回転ディスクは、多軸配置機構に取り付けられる。この配置機構は、主にパイプ「ＩＤ」によって影響を受けるアセンブリ用の利用可能な空間に応じて、回転式かつ単一軸のスイープ機構、モータ駆動式ｘ−ｙ位置決めステージ、または全組み合わせに由来する。実際の出願前に、必要であれば、各アプローチにおける長所を更に拡張していきたい。
【００７３】
図ｂにＸとして示した、回転軸の直線上に配置された制御可能なノズル軸を組み込むのに十分な空間があると仮定すると、ライナー材の堆積を操作するための付加機能を活用することができる。図１５に示すように、通常の環境下においては、スプレーガンから放出されるライナー材は、スピンドル取付軸に可能な限り近接して、回転ディスクと衝突するように指向されている。
【００７４】
ディスクの回転速度は、回転ディスク面の表面領域とともに、ライナー材を効率的かつ均一に分散するよう最適化され、３６０°に亘ってディスクから放出する。
【００７５】
図１６に示すように、回転ディスクの表面上におけるライナー材の接触点をディスクの外縁部に対して調整することにより、回転ディスクの外縁部からの材料の分散を加速させる。
【００７６】
接触距離が操作されている場合、ライナー材の分量および軌道はスピンドルＲＰＭとともに変化して、配置および隣接するパイプ壁上の結果として得られる材料の蓄積を決定することができる。
【００７７】
この制御要素は、上述したように、回転軸およびスイープ軸の組み合わせを利用した、小さなパイプをライニングするためのシステムを構築するとき、特に役立つ。前述した変数および計算は、特定のサイズのパイプ内において利用可能な、可能な限り最大のディスク直径も求める。上図に示すように、パラボラ形状が必要とされる場合には、ライニング材を均一に分散するために必要とされる、十分な表面領域を提供するように設計された円錐形状の回転ディスクと置換することができる。
【００７８】
導電的に相互接続したパイプ部分の構成
スプレーインライナーを取り付ける間に、ゴムまたは繊維シールによって、各継手部分において電気的に絶縁された金属製のパイプ部分を電気的に接続するための方法および装置である。
【００７９】
腐食を生じさせるには、陽極、陰極、および電解質が存在しなければならない。腐食させるには、この構成要素が金属パイプシステムにおいて同時に存在し、かつ反応する必要がある。方程式から上述したこれらの構成要素のうち任意の１つを取り除くことは、腐食の可能性を崩壊させるに足りる。例えば、水道用システムにおいて鋳鉄管をライニングすることにより、過酸化水素水（電解質）が金属製のパイプ壁に接触するのを制限し、内部腐食、孔食、および究極的障害を防ぐ。しかしながら、攻撃性の土壌条件において、パイプ壁の「外部」が腐食するというパイプ壁における障害は一般的である。従って、電気的に絶縁されたパイプシステムにおいては、内部ライニングを超越した判断を採用して、内部表面および外部表面における保護を提供しなければならない。
【００８０】
陰極防食は、金属製パイプシステムを腐食から保護する方法として好ましい。図１７に示すように、パイプシステムに取り付けたケーブルまたはワイヤを介して、陽極および陰極の相互作用を誘発することが知られている異質の電流を、置換可能な犠牲材料に指向することは一般的である。
【００８１】
鋼管および別の大規模な伝送線は、この方法により保護されている場合が多い。図１８に示すように、パイプ部分が電気的に絶縁されている場合、各パイプ部分は、犠牲陽極材に取り付けられた共通回路内に独立して接続または接合されていなければならない。
【００８２】
この手法は、頻繁に開削を必要とするため費用がかかりすぎる、あるいは、都市部においては破壊することは不可能であると一般的に考えられている。しかしながら、この技法は、飲料水ラインや天然ガス分配ライン等のパイプアセットが埋設されており、電気的に絶縁されている場合においては貴重である。この再生処置は、複数の開削の必要性を取り除くだけでなく、パイプの内部および外部の両方の保護を単一の費用効果の高い方法によって達成することができ、これによりパイプシステムの寿命を無期限に延長することができる。
【００８３】
ライニング工程中における、電気的に絶縁されたパイプの相互接続は、二通りの方法により達成することができる。
１．電流を単一の接続点に流し、犠牲陽極材に取り付けることができる、連続的な導電性コーティングとなるための十分な対策として、カーボンナノ、導電性グラフェン、カーボンブラック、または別の適切な「導電性材料」等の導電性材料をライニング製剤に添加もしくは混合、または、パイプ壁上の分散点に注入する。
２．ライニング・セントラライザ上に設置された適切な分散機構を通じて用いられる、単一の高密度の導体素線（ワイヤ、テープ、フォーム、ペースト等）を利用して、スプレーイン工程が生じるとき、絶縁されたパイプ部分を相互接続する。導体はパイプ壁に接合されたライニングシステムによって封入され、恒久的に固定される。
【００８４】
一例として、単一の粘着テープに固着した一連の金属製電線導体を図１９に示す。図２０に示すように、銅やアルミニウム等の異種材料であるホイル材は、鉄製のパイプ壁上においては使用すべきではない点に注意が必要である。なぜなら、これらの材料は、上述した陰極作用を介して、消耗される可能性があるからである。導体線は鉄製であるべきであり、粘着テープは不活性繊維や別の材料からなるべきである。また、接着剤は噴射されるライナー材と激しく反応しないように策定すべきである。
【００８５】
前述した明細書は、便宜上、実施例を用いて本発明の原理を説明しているが、当業者は、本明細書を読むことにより、本発明の真の範囲から逸脱することなく、形式および詳細において多数の変更が可能であることを理解すべきである。
【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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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