(57)【要約】管類及び管状物品類の内部を、３６０°放射加熱源を使用して、合金の性能強化層で被覆及び／又はライニングする装置及び方法。開示されている装置及び方法の使用は、合金又は複合体材料の層を、典型的に１．５インチ（３．８１センチメートル）乃至８インチ（２０．３２センチメートル）の範囲の主直径を有する鋼の管又は類似の金属ベースの管状物品の内部へ冶金術的に結着させる能力を高める。開示されている装置及び方法は、特に、ガス産業及び採鉱産業での高温、腐食性、及び／又は摩損性の流体の搬送及び／又は輸送に使用される配管を作製するのに有用である。【選択図】図８
2016502605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
性能強化合金の層を鋼の管又は管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法において、
合金を含む糊状ペーストの形態をしている合金を前記管又は鋼の管状構造の内表面へ塗工する工程であって、その間、前記管又は鋼の管状構造をその長軸を中心に回転させ、遠心力を前記ペースト層へ作用させることにより前記ペーストを実質的に均一に広がらせながら塗工する工程と、
ペースト層を、前記管又は鋼の管状構造の長軸周りに実質的に３６０度に亘って熱を均一に放射する複数の封止ガスプラズマアークランプによって生成される熱に曝して、性能強化合金の層を前記管又は鋼の管状構造の前記内表面上に形成する工程であって、前記複数の封止ガスプラズマアークランプから放射されるエネルギーは実質的に平方センチメートル当たり３５ワット乃至平方センチメートル当たり９００ワットであり、それにより、前記冶金術的結着プロセス中に作製される前記合金ライニングの均一性が遠心力又は遠心加圧で強化される、性能強化合金の層を形成する工程と、を備えている方法。
【請求項２】
前記ペーストは、微細分割粉末形態の前記合金を結合剤と一体に半液状乃至半固形ペーストへと混合したものを含んでいる、請求項１に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項３】
前記結合剤は、水の様な浸潤剤と混合させるとゼラチン状になる微細分割非汚染性粉末である、請求項２に記載の性能強化合金の層を管又は鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項４】
遠心力又は遠心加圧を生じさせるための前記回転は２００ｒｐｍから１６００ｒｐｍの間である、請求項１に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項５】
前記結合剤は、低炭素形成の固形、液状、又は半液状の結合剤材料である、請求項２に記載の性能強化合金の層を管又は鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項６】
前記合金は、主として、クロム合金、スズ合金、ニッケル合金、コバルト合金、銅合金、アルミニウム合金、亜鉛合金、チタン合金、ステンレス鋼、及び他の鉄ベースの合金類、又はセミアモルファス合金類、から成っていてもよい、請求項２に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項７】
前記合金は、性能強化非金属材料と、炭化物類、窒化物類、ホウ化物類、ケイ化物類、及び酸化物類、の様な機能的充填材類と、から成る群より選択された添加物と混合されている、請求項２に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項８】
前記ペーストは前記鋼の管状構造の前記内表面上へ均一な層状に塗工される、請求項１に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項９】
前記結合剤は、混合された合金の均一設置を円滑化及び維持するようにチキソトロピー性及び接着性を有している、請求項２に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項１０】
前記混合された合金は、塗工当たり１００ミクロン乃至４ミリメートルの均一厚さで前記管又は管状構造上へ堆積させられる、請求項２に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項１１】
前記複数の封止ガスプラズマアークランプは、前記鋼の管又は管状構造の内部長さに沿った軸方向進行を可能にさせる、アレイを形成している支持機構へ固定されている、請求項１に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項１２】
複数の封止ガス充填プラズマアークランプ又は類似の電磁放射源を備えている、請求項１１に記載の性能強化合金の層を管又は鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項１３】
前記合金及びベース金属表面の化学組成に基づいて、アルゴン、アルゴン−水素混合物、又は二酸化炭素、の様な不活性ガス又は不活性ガス類の組合せの雰囲気が、前記内部雰囲気の中へ、前記ランプに近接して導入され、前記冶金術的結着及び冷却プロセスの間維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
鋼の管をライニングする方法において、
前記鋼の管の前記ライニングを当該管のインライン時間及び温度制御を使用して制御する工程と、
前記ライニングされた鋼の管をプロセス後熱処理する工程と、を備えている方法。
【請求項１５】
前記鋼の管又は管状構造の機械的及び／又は冶金学的特性は、前記インライン時間−温度冷却又は焼入れの使用及び／又はプロセス後熱処理の使用によって制御又は創出される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
合金を前記鋼の管の内表面へ冶金術的に結着させる工程後に、前記ライニングされた鋼の管を、外から、内から、又は前記外と前記内の両方から、制御された速度で冷却する工程を更に備えている、請求項１４に記載の鋼の管をライニングする方法。
【請求項１７】
温度制御は、
前記鋼の管を、前記管の外側への水の適用によって冷却する工程と、
前記管の内部を不活性遮蔽ガスで充溢させる工程と、を更に備えている、請求項１６に記載の鋼の管をライニングする方法。
【請求項１８】
冷却する工程及び充溢させる工程は同時に遂行される、請求項１７に記載の鋼の管をライニングする方法。
【請求項１９】
前記遮蔽ガスはアルゴンである、請求項１７に記載の鋼の管をライニングする方法。
【請求項２０】
前記遮蔽ガスは、アルゴンと水素、又はアルゴンと二酸化炭素、の様な混合体遮蔽ガスである、請求項１７に記載の鋼の管をライニングする方法。
【請求項２１】
プロセス後熱処理は、所望の機械的及び又は冶金学的特性を現出させるように、炉を使用して管全体を加熱し続いて制御冷却することによって遂行される、請求項１６に記載の鋼の管をライニングする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本記載は、概括的には配管に、より厳密には管類及びキャビティ類のライニングに、関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]ダクタイル鉄管又は同種物の様な金属管は液体や他の物質を輸送するのに使用されることがある。典型的には、管は、金属又は樹脂でライニングされた金型での遠心鋳造を用いて製造されている。管には保護のための内ライニングと腐食を防止するため又は消耗を引き延ばすための外被覆が設けられることがある。鉄管は、セメントモルタルの内ライニングを有していることもあり、金属やアスファルト又は塗料などを含む外被覆を有していることもある。管の平均耐用年数は、環境の腐食性や管中を流れる物質の摩損性を含む諸要因に依存する。
【０００３】
[0003]ライニングは、腐食又は消耗を被り得る費用効果の高い管材料が支持構造を形成できるようになるためには望ましいであろう。そうすると、より強靭な但しより高価な材料又は被覆を塗工してベース材料を腐食及び／又は消耗から護ろうということになる。
【０００４】
[0004]従来のライニングは、塗装、ガルバニめっき、溶融めっき、など、を含む様々なやり方で塗工されている。めっきの様なプロセスは、めっき溶液の処分が問題となり得るように環境への悪影響を及ぼすことがある。従って、環境にやさしく、効率的、経済的で、耐久性のある金属の内被覆を、管又は同等の中空構造へ塗工できるようになるのが望ましい。
【０００５】
[0005]産業全体を通じてまたとりわけ石油及びガス産業で経験される共通の課題は、貴重な加工機器、格納容器、及び配管システムを過酷で腐食性のある使用条件へ曝されることから保護すること、及び適切なサイズのライニングされた管を作製することであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願第６１／８２８，１０２号
【発明の概要】
【０００７】
[0006]以下は、読み手へ基本的理解を提供するために本開示の簡約された概要を提示している。この概要は、開示の広範な概論ではなく、また本発明の重要／必須の要素を識別しているのでもなければ本発明の範囲を線引きしているのでもない。その唯一の目的は、ここに開示されている幾つかの概念を、後段に提示されているより詳細な説明への前置きとして簡約形態で提示することである。
【０００８】
[0007]本実施例は、合金又は複合体材料の層を、典型的に直径が０．５インチ（１．２７センチメートル）乃至８インチ（２０．３２センチメートル）の範囲にある鋼管又は類似の金属ベースの管及び管状物品の内表面へ、実質的に３６０°のエネルギー放射を発する加熱源の使用によって、冶金術的に結着させてライニングを形成するためのシステム及び方法を提供している。その様な材料層は、同等に、耐腐食性合金、耐化学薬品性合金、又はＣＲＡと記載されることもある。その様なライニングされた管を作製するための開示されている装置及び方法は、特に、石油産業及びガス産業や採鉱産業での高温、腐食性、及び／又は摩損性の流体の搬送及び／又は輸送に有用であろう。
【０００９】
[0008]付随の特徴の多くは、添付図面と関連付けて考察されている次の詳細な説明を参照することによって理解が深まることでより容易に認識されるであろう。
【００１０】
[0009]本記載は、次に続く詳細な説明が添付図面に照らして読まれることでより深く理解されるであろう。
【００１１】
[0028]添付図面中、同様の符号は同様の部分を表すために使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】[0010]従来の管が管を通って流れる物質による内的摩損又は他の摩耗作用に起因する消耗を呈していることを示している。
【図２】[0011]ここに記載されている管をライニングするためのシステム及び方法によって作製されたライニング済みの管を含む配管システムを示している。
【図３】[0012]ここに記載されているライニングされた管を作製するための全体としてのプロセスの流れ線図である。
【図４】[0013]管調製：洗浄及び乾燥プロセスの下位プロセス流れ線図である。
【図５】[0014]管調製：腐食除去及び塵埃除去プロセスの下位プロセス流れ線図である。
【図６】[0015]ＣＲＡ材料調製プロセス及びＣＲＡ材料塗工プロセスの下位プロセス流れ線図である。
【図７】[0016]ＣＲＡ材料乾燥プロセスの下位プロセス流れ線図である。
【図８】[0017]ＣＲＡ材料溶融結着プロセスの下位プロセス流れ線図である。
【図９】[0018]水圧試験プロセス及び非破壊評価（ＮＤＥ：Non-Destructive Evaluation）プロセスの下位プロセス流れ線図である。
【図１０】[0019]ここに記載のプロセスを実装するのに利用される様々な制御ソフトウェアモジュールを示すブロック線図である。
【図１１】[0020]本願に記載のライニングされた管を作製するためのプロセスを実装することのできる例としてのコンピューティング環境を描いている。
【図１２】[0021]未硬化ライニング材料を混合及び送達するための装置を示している。
【図１３】[0022] 未硬化ライニング材料を管又は他の細長い内表面へ塗工するための装置を示している。
【図１４】[0023]ライニング材料を硬化させている間、管を回転させるための装置を示している。
【図１５】[0024]未硬化ライニング堆積中及び硬化プロセス中に管を回転させるための装置を示している。
【図１６】[0025]管を回転させるための装置の端面図を示している。
【図１７】[0026]ライニング材料を硬化させるためのランプ組立体の詳細事項を示している。
【図１８】[0027]ランプ組立体及び管回転を制御するためのシステムを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0029]以下に添付図面に関連付けて提供されている詳細な説明は、本実施例の説明とすることを意図しており、本実施例が構築又は利用される唯一の形態を表現することを意図しているわけではない。説明は実施例の機能及び実施例を構築し動作させるための工程のシーケンスを示している。とはいえ、同じ又は同等な機能及びシーケンスが異なった実施例によって達成されてもよい。
【００１４】
[0030]以下の実施例は管をライニングするためのシステム及び方法を説明している。本実施例はここでは配管システムに実施されるものとして説明され描かれているが、説明されているシステムは一例として提供されており、限定として提供されているわけではない。当業者には認識されるように、本実施例は、管類、管状物品類、及び他の細長中空部材類の様な、多種多様な型式のシステムでの用途に適している。
【００１５】
[0031]ここでの使用に際し、「スティンジャー」とは、デバイスをその端のところで保持するのに使用されるロッド又は細長部材をいう。スティンジャーは、デバイスを管又は同種物の内部の様な管状キャビティの中へ挿入させたり引き出したりできるようにする。
【００１６】
[0032]本発明は、ライニング又はクラッディングの形態をしている合金又は複合体材料の層を、主として直径が０．５インチ（１．２７センチメートル）乃至８インチ（２０．３２センチメートル）の範囲にある管類及び管状物品類の内表面へ、３６０°エネルギー放射を発する加熱源の手段によって冶金術的に結着させることに関する。これは、典型的には加熱ランプを使用する従来の方法によってライニングされるものよりもはるかに小さい直径である。
【００１７】
[0033]例示としての石油産業やガス産業では、使用される管や配管システムの内表面はアグレッシブ溶液に絶えず曝される。高強度炭素鋼管が使用されている場合が多いが、事実上、それはアグレッシブ溶液からの攻撃に耐性がなく、典型的には管又は配管システムの設計寿命を通してアグレッシブな環境に持ちこたえることのできる耐腐食性ライナーでライニングされる。
【００１８】
[0034]ポリマーベースのライニング材料、例えば、エポキシ類、ビニルエステル類、及びフェノール樹脂類、など、又は化学的に配合された膜、例えば、ＥＤＰＭゴム、ＳＢＲゴム、ＮＰＲゴム、又はＨＤＰＥ、ＰＶＤＦ、及びハーラー（Halar）型式若しくは類似のプラスチック材料、などが、多くのライニング用途に使用された。これらの材料は、費用が低く、塗工するのに妥当であったし、また耐性能力内に入る条件及び暴露については受容され得る耐用年数を与える。ところが、現在の石油産業及びガス産業の設備では、これらのこれまで使用されていた被覆が満足のゆくものでなくなってきたため、より優良な長期耐性を有する材料が求められた。
【００１９】
[0035]結果として、石油及びガス産業は、多くの場合、インコネル（Inconel）６２５、インコネル８２５、及び３１６Ｌステンレス鋼の様な耐腐食性鋼を、新しい使用条件に曝される管又は配管システムであって決められた時期に又は定期的に交換したり補修／再ライニングしたりすることのできない管又は配管システムのために使用するようになってきた。これには、殆どの集水ライン、井戸、昇水管、及び多くのパイプラインを含む多数の他の重要な精製工程上流の又は精製工程に先立つ用途が含まれた。しかしながら、この種の管は、典型的に、それまで使用されてきたポリマー又は配合膜をライニングされた炭素鋼管より４乃至５倍費用が高くつく。
【００２０】
[0036]より低費用の代替は、アグレッシブな使用条件に耐えるように内表面上にＣＲＡ（耐化学薬品性合金：Chemical Resistant Alloy）の層をクラッディング又はオーバーレイした高強度炭素鋼管の使用である。クラッド金属層の厚さと炭素鋼管の厚さ及び強度は、使用環境と設計寿命によって確定される。成果は、これまで使用されていた管との性能比較での低下を極小に抑えての有意な費用節減である。
【００２１】
[0037]高強度鋼管をＣＲＡ材料でクラッディング又はライニングする方法には幾通りかの方法がある。１つ目の方法は溶接クラッディングである―溶接クラッディングは、二表面を一体に接合するというよりむしろ一表面上へ耐腐食性及び／又は耐摩損性の溶接金属の層を築く溶接プロセスである。粉末流又はワイヤを溶接アークの中へ注入し、オーバーレイ金属の溶けたプールを生じさせることによって、オーバーレイ金属のビード又は細い軌道が作り出される。溶接機械が表面を横断して前後に動くにつれ、溶接金属オーバーレイ面が作り出されてゆく。溶接クラッディングは一般的には継目のない管での使用について仕様が定められている。
【００２２】
[0038]溶接機器及び支持装置のサイズのせいで、管の溶接クラッディングは生産的には８インチ（２０．３２センチメートル）ＩＤの管に制限されるが、一般的に１２インチ（３０．４８センチメートル）ＯＤの管又はそれより広い管については受容される。（費用及び生産面での考慮事項について）溶接クラッドプロセス中のベースのＣＲＡへの相互混合／混入のせいで、クラッド層の正規規格厚さは３ミリメートルである。しかしながら、長期耐性のために使えるＣＲＡの厚さは１乃至１．２５ｍｍほどである。
【００２３】
[0039]２つ目のより経済的なプロセスはロール圧接である―ロール圧接は、鋼板とインコネル６２５、インコネル８２５、又は３１６Ｌステンレス鋼の様な耐腐食性材料の板の複合体を一体にホットプレス圧延することによってクラッド板又はクラッドシートを作成する方法である。クラッド板は、２つの材料シートをオーブンの中へ設置し、その中で２つの板が近融解状態で一体にロールプレスされて固相溶接を実現させることによって作製される。クラッド板の典型的使用は、圧力容器又はタンクを製造する場合である。管の製造に使用される場合、圧接された板は設計直径へ圧延され、継目長さが溶接される。
【００２４】
[0040]圧接管の製造では、供給に関する問題が幾つか認知されている。圧接管は典型的に大径用途に限定され、というのも小径クラッド管の形成では２つの異種金属材料間に差別的な応力が生じるからである。また、２つの適合材料種からなる溶接継目が管の全長を走っており、場合によっては時間を経て管を脆弱化させることもある。
【００２５】
[0041]他にもマンドレル拡管及びバイメタル押出を使用するＣＲＡライナー機械的結着の様な幾つかのプロセスがある。
【００２６】
[0042]従って、小径管を有効に及び／又は生産的にクラッディング又はライニングする能力には共通して限界がある。小径管は８インチ（２０．３２センチメートル）直径又はそれより小さい直径と分類されており、今あるもので使用されている大半は６インチ（１５．２４センチメートル）直径から２．５インチ（６．３５センチメートル）直径の間である。ここに説明されている実施例は、これまで経済的に作製されてこなかった広範に様々な管の経済的で効率的なライニングを可能にする。
【００２７】
[0043]図１は、従来の管が管を通って流れる物質による内的摩損及び摩耗のせいで消耗を呈していることを示している。典型的な管材料は、鉄、鋼、銅、など、である。これらの材料には経済的で簡単に工作できるという傾向がある。ところが、その様な従来の管１０２は、それを通って流れている又はその内に収容されている摩損性、腐食性、反応性、などのこともある物質１０４に曝されてしまう。時を経て、物質１０４は管１０２の内側表面に侵食又は脆弱化１０６を引き起こすこともある。侵食１０６は、管の壁に脆弱部を生じさせ、管に蝕まれた穴傷により又は代わりに管１０２中の圧力により管の壁に膨れや割れ又は穴１０８の様な管の不具合を招いてしまうことがある。
【００２８】
[0044]反応性がより少ない又はより耐久性のある管１０２の材料を使用するという手もあろう。但し、代わりの材料は、高価であるかもしれないし、又は管１０２の機械的滴注に必要とされる所望の特性を有していないかもしれない。管１０２の機械的及び経済的な有益性を実質的に有し但し消耗や腐食などには耐性のある配管を提供しようという努力の一環として、耐久性、非腐食性、又は同種の性質の管ライニングを採用することができる。
【００２９】
[0045]図２は、ここに説明されている管をライニングするためのシステム及び方法によって作製されたライニング済みの管を含む配管システムを示している。複数の管２０２は、例示としての配管システムへ、典型的にはフランジ又はカップラーなどの様な複数の継手を使用して接合することができる。例示としてのＬ字継手２０４が、管へ、溶接、はんだ付け、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、レーザー溶接、摩擦溶接、ろう付け、によって接合２１０されてもよいし、又はねじの切られたカップリングなどの様な機械的手段によって実現されてもよい。
【００３０】
[0046]管２０２及び様々な例示としての継手２０４は、典型的には、比較的安価で耐久性のあるベース材料２０８と、ここに説明されている管をライニングするためのシステム及び方法によって作製されたものの様な非反応性又はより耐久性のあるライニング２０６と、を含んでいる。ライニング２０６は、管のベース材料２０８を、配管システムを通る物質２１２の流れによって引き起こされ得る摩損、腐食、又は他の悪影響から保護する。ライニングの使用が概してライニングされる管の費用を抑えるとはいえ、なおも、その様な管及び配管システムの構成要素を、好適にはライニングされた管の品質を向上させる経済的なやり方で、作製するのが望ましいであろう。
【００３１】
[0047]管は、半流動体材料又はペーストを管の内部へ塗工し、それを管へ溶融させることによってライニングされてもよい。ここに提供されている様に、管ライニングの様な中空部材の内部表面へのその様な冶金術的結着合金又は複合体の使用は、ライニングの厚さを抑えること及び環境的暴露に起因する管への損失を減少させることによって、管又は部材の性能を強化することができる。先に述べられているその様な厚さ損失又は消耗などは、漏れや割れなどに起因する管の不具合を引き起こさないともかぎらない。従って、冶金術的結着合金又は複合体は、ここに説明されている様に塗工された場合、輸送及び設置による結果としての取扱いによる損傷に強いという傾向がある。
【００３２】
[0048]ここに説明されている合金又は複合体の冶金術的結着は、個々の物品部分又は物品長さを接合できるようにしており、出来上がった部分は管又は中空部材を更なる用途で使えるようにする可能性を高める。先に述べられている様に、ここに説明されているシステム及び方法によって作製されるその様なシステムは、改善された耐腐食性及び耐消耗性を有する傾向がある。
【００３３】
[0049]第１に、腐食保護に関して、結果として得られる冶金術的結着強化合金又は複合体の層は、それが塗工された本体の耐腐食性を改善する傾向がある。腐食保護は、他の付近の本体へ拡がり、直接の被覆区域に限定されない。塗工層は、システムのガルバニ電位を局所的か又は全域的に変化させることによってガルバニック腐食への耐性を提供することができる。塗工層は、腐食バリアの役目を果たすことによって、又は優先的に侵食し、ひいてはベース材料を温存させることによって、アノード防食を提供することができる。塗工層は、外部電源（impressed current）の印可を可能にする電気経路を提供することによって、又は一次腐食反応で発達する電流に対抗する二次反応を提供することによって、カソード防食を提供することができる。塗工層は、保護されるベース材料と反応性の環境の間で環境的に不活性なバリアの役目を果たすことによって保護を提供することができる。
【００３４】
[0050]第２に、消耗保護に関して、塗工層は、摩損型又は滑り型の消耗に対するシステムの耐性を改善するために、硬質モノリシック材料の形態を取っていてもよい。塗工層は、衝撃によって引き起こされる消耗に対する耐久性を改善することを目的としてダクタイル材料の形態を取っていてもよい。塗工層は、システムの消耗に対する耐性を更に改善するように硬質粒子とダクタイルマトリクスの組合せによって形成されていてもよい。
【００３５】
[0051]そして最後に、ここに説明されているシステム及び方法によって作製されるライニングを用いて、組み合わされた保護を得ることができる。塗工層は、軟質腐食成分と硬質消耗成分を有する複合体層の様に、消耗保護成分と腐食保護成分の組合せによって作られていてもよい。腐食成分は耐腐食性合金の何れかとすることができ、消耗成分は硬質セラミクス成分の何れかである。成分の比は、要求されている「マスター」特性に基づいて変えることができる。
【００３６】
[0052]一般的に、ここに説明されているライニング２０６の実施例は、管類、管状物品類、及び他の細長中空部材類、の様な物品類、これ以後は「管類類」又は「物品類」と呼称、の内側表面への保護提供に適用することができる。提供される保護は、典型的には、ライニングをこれらの物品類の内表面へ配置することによる。その様な物品類は、例示的な用途として、化学薬品又は原材料の輸送、液圧式アクチュエータ、構造的昇水管、又は構造的管状梁、など、で使用されることがあろう。その様な用途では、中空部材の内側表面は、劣化、消耗、などを引き起こしかねない条件に曝されることになる。
【００３７】
[0053]図３は、ライニングされた管及び類似の構造を作製するための全体としてのプロセスの流れ線図３００である。プロセス流れ線図中のブロックは、以降の下位プロセス線図に更に詳細に説明されている。典型的には、管が調達され加工区域へ持ち込まれる。その様な管は、諸要素に曝されていたかもしれないし、古びているかもしれないし、或いはそれ以外にライニングを塗工する前に表面調製を必要としているかもしれない。
【００３８】
[0054]ブロック３０２で、管は従来の機械類によって洗浄され乾かされる。管の内側表面及び随意的には外側表面が洗浄され乾かされる。洗浄及び乾燥の程度は管の状態に依存して変わる。典型的には、管はラックに保持され、その間に細長部材上の洗浄ヘッドが管の中へ挿入されて適切な洗浄剤を塗布するが、このとき併せて研磨又はこすり洗いを提供することも実施可能である。
【００３９】
[0055]ブロック３０４で、腐食除去及び塵埃除去が行われる。現存する腐食が管の内側表面から除去される。そして腐食除去プロセスからの塵埃及び汚れが従来の機器を利用して管から除去される。
【００４０】
[0056]ブロック３０６で、事前混合ＣＲＡ（「耐化学薬品合金（chemical resistant alloy）」）材料の調製が行われる。内側表面への堆積に向けてＣＲＡ材料が調製され、混合され、後で管の内側表面へ塗工するための装置へ送達される。
【００４１】
[0057]ブロック３０８で、事前混合ＣＲＡ材料の管内側表面への均一塗工が遂行される。調製された事前混合ＣＲＡは、管の内側表面へ実質的に均一に塗工され、一貫した厚さを確約するように均される。塗工後又は塗工中、管を回転させて、塗工された材料を一様に分配し、それが硬化するまで垂れなどを防止するのを支援するようにしてもよい。
【００４２】
[0058]ブロック３１０で、ＣＲＡ材料を硬化させる。ＣＲＡ材料の硬化工程３１０は、管を加熱する工程及び換気を提供する工程を含んでいてもよい。事前混合物を硬化させる工程は、硬化したＣＲＡ材料を管の内側表面へ溶融させる工程に向けて管を調製する。
【００４３】
[0059]ブロック３１２で、事前混合ＣＲＡ材料の管内側表面への溶融結着が遂行される。加熱デバイスによる高温が典型的には細長部材に伝えられ、ＣＲＡを管の金属へ融合させる。
【００４４】
[0060]ブロック３１４で、溶融したＣＲＡ材料の固化が起こる。
【００４５】
[0061]ブロック３１６で、水圧試験３１６又は液圧試験が遂行され、非破壊評価３１８が行われて、ライニング厚さ、表面欠陥、気孔率、及び結着欠陥が、他の品質測定値共々評価される。最後に、ブロック３２０で、寸法制御が行われて、ライニングされた管が指定された測定値に合致していることが確かめられる。
【００４６】
[0062]図４は、管調製である洗浄及び乾燥プロセス（図３の３０１）の更なる詳細を示す下位プロセス流れ線図である。典型的には、ライニングされるべき内側表面を有していて、塩類、油、グリース、及び不純物から清浄にされる必要のある管類、チューブ類、又は中空部材類が、加工に向けて選択される４０２。選択された管は、次いで、ブロック４０４で洗浄ステーションに位置付けられる。
【００４７】
[0063]清浄化を円滑化するのに管の回転４０６が一般的に用いられる。更に、外表面を清浄化することは必須ではないが、所望される場合は清浄化されてもよい。
【００４８】
[0064]ブロック４０８で、高圧洗浄ヘッドを有するスティンジャーが管の中へ挿入される。次に、ブロック４１０で、洗浄又は清浄化溶液の圧力及び温度がセットアップされる。
【００４９】
[0065]ブロック４１２で、洗浄が開始される。次に、ブロック４１４で、管の軸に沿って長手方向に動くランスの速度が設定されてもよい。
【００５０】
[0066]清浄化は温水及び／又は清浄化剤によって遂行されてもよい。水蒸気、高圧水洗浄、又は一般的に使用されている洗剤を加えての高圧水洗浄、など、の使用が推奨される。商業的に入手可能な機器の使用が洗浄ステーションとして用いられてもよい。
【００５１】
[0067]清浄化では、液体残留物の除去を簡単にするために概して管の傾けが用いられる。概して内径管洗浄システムが高圧高温と共に使用される。
【００５２】
[0068]清浄化がブロック４１６で完了した後、管はブロック４１８で乾かされる。乾燥を支援するべく概して温風又は管加熱が使用される。適正な乾燥のための十分な時間が提供される。要求される時間の長さは、典型的には、使用される特定の洗浄方法及び湿度や温度の様な環境条件に依存する。清浄にされた管は今や第２の清浄化プロセスでの腐食及び塵埃の除去がいつでも行える状態にある。
【００５３】
[0069]図５は、腐食及び塵埃除去（図３の３０４）プロセスを含む管調製の更なる詳細を示す下位プロセス流れ線図である。管類、チューブ類、又は中空部材の内表面腐食堆積物が、十分な表面調製レベル及び要求される表面プロファイルを実現するのに適する何れかの方法によって除去される。要求される腐食堆積物除去レベルは、腐食堆積物の大半が除去されるようなレベルである。概して、「近ホワイトメタル」又はより高い清浄レベルが使用されてもよい。要求される表面調製レベルを提供するのにスチールグリットブラスチングなどの使用が用いられる。概して、従来の管内側表面用エアブラスチングシステムが使用される。
【００５４】
[0070]ブロック５０２で、管は清浄化の第２段階に向けて管ブラスチングステーションに進む。ブロック５０４で、随意的な管回転が開始される。ブロック５０６で、ブラスチングノズルを有するスティンジャーが管の中へ挿入され、ブロック５０８で適切な研磨剤を使用してブラスチングが開始される。
【００５５】
[0071]ブラスチング時、規定の内側表面厚さプロファイルは、塗工しようとする事前混合ＣＲＡの厚さに依存する。要求される表面プロファイルは、適切な研磨剤サイズ、硬さ、及び空気圧を用いて実現される。概して、２０−１００μｍの範囲の粗さが要求される。
【００５６】
[0072]更にブラスチング時、プロセス中の「フラッシュさび」形成を防止するために雰囲気条件の制御が加工の間に必要になるかもしれない。概して、低（＞４０％）湿度環境が実用上望ましい。概して、腐食堆積物清浄化工程後、材料を堆積させる工程であるＣＲＡの塗工は約１時間内に行われる。より長い時間が経過した場合には腐食堆積物についての再度の処理が推奨される。
【００５７】
[0073]ブロック５１０で、ブラスチングが完了する。ブラスチングが完了したら、スティンジャーは管から取り除かれる。
【００５８】
[0074]ブロック５１２での弱い酸洗浄溶液を使用する塵埃除去は、事前混合ＣＲＡ材料の塗工にとって良好な表面を確約するためにグリットブラスチング後に任意選択されるものである。酸洗浄作業は、加熱工程及び事前混合材料の堆積工程の前に管の表面から塩化物及び他の汚れを除去するのに使用される。酸は計量型ポンプを通して塗布され、加熱炉へ進入する前に高圧脱イオン水で洗い落とされる。
【００５９】
[0075]管の外側表面を清浄することは要求されていないが、強く推奨される。軽い「商業的グリットブラスチング」が推奨される方法である。何れかの他の適した方法が使用されてもよい。外側表面の清浄化は、温度監視のための均一表面を持てるようにする均一熱伝動にとっても有用であろう。
【００６０】
[0076]図６は、ＣＲＡ材料調製プロセス（図３の３０６）及びＣＲＡ材料塗工（図３の３０８）プロセスの下位プロセス流れ線図である。ＣＲＡ材料調製プロセス３０６を最初に説明する。事前混合金属又は複合体は、堆積に向けて、固形粒子を混合し、その後、溶媒を加えて、塗工方法に適する要求密度及び要求粘度を実現させることによって調製される。概して、高剪断ミキサーなどの様な商業的ミキサー及び商業的混合方法の使用が用いられる。
【００６１】
[0077]概して、ＣＲＡ材料を管内部へ塗工するスプレー方法が使用される場合について、固形粒子は約１００μｍ直径までの範囲にあり、粒子サイズ分布は様々である。ＣＲＡ材料を管内部へ塗工するペースト方法が使用される場合、概して約５ｍｍまでの粒子サイズで、広範な粒子サイズ分布が使用されることになろう。固形粒子は、金属、有機結合剤、ポリマー、セラミック、又はそれらの何れかの組合せ、とすることができる。
【００６２】
[0078]事前混合金属粉末又は複合体堆積物は、金属、ポリマー、セラミック、又はそれらのうちの材料の何れかの組合せ、を備えるものとすることができる。概して、使用される材料は、ＵＮＳ０６６２５、ＵＮＳ０８８２５、ＳＳ３１６Ｌ、など、である。セラミック材料が含まれている場合、含まれるセラミック材料は、その場で形成されてもよいし、前駆体材料中に金属又はプレセラミックポリマーとして存在していてもよい。典型的に使用される材料は、炭化タングステン、炭化クロム、炭化シリコン、窒化チタン、及び類似の材料、である。
【００６３】
[0079]ブロック６０２で、合金粉末がミキサーへ加えられる。概して、金属粒子又は合金粉末は、ニッケルベースの合金、ステンレス鋼、銅合金、チタン合金、又は類似物である。概して、約１７００℃までの融点を有するあらゆる金属類が使用できる。
【００６４】
[0080]ブロック６０６で、結合剤及び又はポリマーがミキサーへ加えられる。結合剤は、概して、十分な接着性及びチキソトロピー性を提供するものなら何れであってもよい。ポリエチレングリコール、キサンタンガム、ウェランガム、又は類似物、の様な材料を使用することができる。ポリマー類が求められている場合、ポリマー類は、概して、尿素−ホルムアルデヒド、メラミン、又は類似物、であってもよい。
【００６５】
[0081]ブロック６０６で、他の粒子が混合物へ加えられてもよい。これらの粒子には、セラミクス、炭化タングステン、炭化シリコン、窒化チタン、又は類似物、が含まれる。
【００６６】
[0082]固形粒子が混合されたら６０８、溶媒が加えられる６１０。溶媒は、水、エタノール、イソプロパノール、結合剤溶液、又はそれらの何れかの組合せ、とすることができる。
【００６７】
[0083]事前混合材料の混合及び均質性を促すように固形粒子又は溶媒の加熱が使用されてもよい。事前混合材料の加熱を用いて、事前混合材料の特性を変えれば、それにより、搬送、乾燥、硬化、に関する有益性又は他の有益性がもたらされることもある。
【００６８】
[0084]事前混合材料は、概して、３０−６５％の密度範囲にあるが、必要であれば、より低い又はより高い密度の事前混合物が作られてもよい。この場合、密度は、事前混合材料が一杯に詰まった密度にあるのではなく（粒子間には気孔又は空隙がある）、溶融プロセス中に空隙の無いほぼ充満な状態になってゆくことを意味している（典型的に多少の気孔は常に或る程度まで存在する）。粘度は、概して、６００ｃＰから約５００，０００ｃＰまでの範囲にあり、塗工方法に依存する。概してスプレー塗工ではより低い粘度が使用され、概してペースト塗工ではより高い粘度が使用される。
【００６９】
[0085]堆積材料の型式に基づき異なった特性が実現され、完成製品の要件に基づき異なった堆積材料層が作られてもよい。
【００７０】
[0086]堆積材料は、チューブ、管、又は中空部材の内表面へ塗工される。堆積材料は、加熱後、溶融した強化合金又は複合体の形態をしている。堆積材料は、溶融に先立って中空部材の内側表面へ塗工されるものであり、事前混合された金属粉末又は複合体、箔、テープ、シート、又は類似の形態、をしていてもよい。
【００７１】
[0087]事前混合材料は、それを管、チューブ、又は中空部材の清浄化された内表面上へ堆積させることによって、管の内側表面へ塗工される。塗工は、所望の厚さ及び塗工しようとするペーストの材料組成に依存して、スプレー方法又はペースト方法を用いて遂行される。概して、約０．５ｍｍ未満の厚さを有する金属材料ならスプレー方法によって塗工されるのに対し、より大きな厚さ及び／又は複合体材料にはペースト方法が使用される。ここに説明されている方法及び装置では、典型的に、ペースト塗工につき厚さ１００ミクロンから４ミリメートルまでの均一なペースト厚さを塗工することが可能である。
【００７２】
[0088]ブロック３０８ではＣＲＡ材料塗工プロセスがブロック３０６で調製された混合材料を管内部へ塗工する。ブロック６１２で、管を事前混合材料堆積システム上に設置し、事前混合材料を管内部への塗工に向けてシステムへ給送することによって、塗工が始まる。ブロック６１４で、スティンジャーは、ペースト分注ヘッド又は吹付器を含んでおり、管の中へ管の端に到達するまで挿入される。ペーストはまだ分注されない。ブロック６１６で、ペーストを管の内部へ分注するのに先立って管の回転及び管の加熱が遂行される。管は、事前混合物の堆積中、堆積均一性を改善するように回転させられる。
【００７３】
[0089]ブロック６１８で、堆積ヘッドを有するスティンジャーの管への挿入後、事前混合材料は管の内表面へスプレー堆積法又はペースト堆積法を用いて塗工される。堆積は、ヘッドを管から引き込みながら遂行される。堆積させる事前混合材料の厚さは、所望の冶金術的結着強化合金又は複合体厚さ及び事前混合材料密度に基づく。ブロック６２０で、管の内部へのペーストの堆積は完了し、ペーストライニングを有する管は硬化ステーションへ移される。
【００７４】
[0090]事前混合材料は、所望の最終厚さに依存して、約０．０５ｍｍから約８ｍｍまでの厚さに堆積させられる。塗工方法は、事前混合材料固形粒子サイズ及び分布並びに事前混合材料粘度によって確定される。概して、スプレー塗工にはより低い粘度の材料が使用される。事前混合材料がスプレーによって塗工される場合、典型的な商業的に入手可能な噴霧化機器の使用が用いられてもよく、例えばエアレス式又はエア支援式などのシステムが使用されてもよい。噴霧化ノズルは、管サイズに基づいて確定され、概して、内径約４インチ（１０．１６センチメートル）未満の管には３６０°型式のノズルが使用される。
【００７５】
[0091]冶金術的結着強化合金又は複合体のより大きな固形粒子サイズ及びより高い厚さが要求されている場合は、概してペースト堆積法の使用によって塗工される。堆積厚さの制御は、線形プロセス速度及び事前混合材料流量の制御によって得られる。ペースト塗工方法が使用される場合、ペーストの押出は、商業的に入手可能なオーガー、押出機、プログレッシブキャビティポンプ、シリンダーポンプ、など、の様な何れかの適切なやり方で遂行される。
【００７６】
[0092]押出材料は、均し板又はシリンダーで分配される。堆積材料の厚さはベース管に対しての均し板又はシリンダーのサイズによって制御される６１８。堆積させる事前混合材料の厚さの均一性は管回転によって強化される６１６。管は硬化ステーションへ移される６２０。
【００７７】
[0093]図７は、ＣＲＡ材料を硬化させる（図３の３１０）プロセスの下位プロセス流れ線図である。ブロック７０２で、管の回転及び外部加熱を使用して堆積材料の硬化が後押しされる。管を回転させるのは随意である。予熱温度は管サイズ及び要求される事前混合材料堆積厚さに依存する。管の内側表面への事前混合材料堆積後に、堆積させた事前混合材料の硬化が必要になる。
【００７８】
[0094]硬化のために要する時間は、事前混合材料堆積厚さ、固形粒子含有率、溶媒の型式、及び使用される硬化方法に依存する。硬化は管の加熱及び空気流によって後押しされる。加熱は何れかの入手可能な加熱源によって行うことができ、誘導加熱、火炎、及び熱風が一般的な加熱源である。加熱温度は、堆積させる事前混合材料の厚さ及びその組成に依存する。概して、加熱温度は約７０−１１０℃の範囲にある。硬化は、加熱室又は低温炉の中で行うことができる。
【００７９】
[0095]ブロック７０４で、硬化プロセス中の溶媒の脱気のために強制換気又は吸入換気が使用されてもよい。管は次いで溶融ステーションへ移される７０６。
【００８０】
[0096]図８は、ＣＲＡ材料の溶融結着（図３の３１２）プロセス及び溶融させたＣＲＡ材料の固化（図３の３１４）プロセスの下位プロセス流れ線図である。溶融結着プロセス３１２を最初に説明する。溶融に関し、堆積させた事前混合材料の冶金術的結着は、堆積させた事前混合材料へ適用される均一な熱の使用により得られる。加熱源はランプアレイによって作製されている。アレイ状に使用されるランプは、概して、ガス封止プラズマアークランプ型式であってもよい。
【００８１】
[0097]ブロック８０２で、堆積した硬化させる事前混合材料を有する管は融解カート上に位置付けられる。保定用上ローラーが降ろされて管に接触し、加工中に管が回転させられている間管をその場に保持する。
【００８２】
[0098]ブロック８０４で、カート上の管は、長手方向に、ランプアレイが管を通過して反対側の端から出てゆくまで動かされる。
【００８３】
[0099]ブロック８０６で、管回転及び予熱が開始される。管の予熱は、概して、ランプアレイ−加熱区域の約３００ｍｍ手前で行われるが、必要な場合はより短い又はより長い予熱距離が使用されてもよい。このプロセスの間、遮蔽ガスが管の中へ導入されて不活性雰囲気を加工の間中生成するようになっていてもよい。遮蔽雰囲気は管内部に生成されればよい。代わりに、このプロセスは、室内部に遮蔽雰囲気を有することによって管全体を遮蔽雰囲気内に置いた状態で行われてもよい。遮蔽ガスは、不活性雰囲気を提供することを意図しており、概して、はんだ付けプロセスのために使用される標準的な各種遮蔽ガスの何れかを使用することができよう。冶金術的溶融結着プロセス中は不活性雰囲気のサンプリング及び制御が遂行されていてもよい。
【００８４】
[0100]所望の回転速度が実現されたら、ランプアレイが灯され、溶融にとって十分なパワーレベルへ上げられる。回転速度は、概して、管、チューブ、又は中空部材のサイズ及び強化合金又は複合体の要求厚さに依存する。回転は、液体合金又は複合体が粘度変化及び重力のせいで管、チューブ、又は中空部材の底へ流れてゆかないように引き留めるのに十分な遠心力を生成するのに使用される。概して回転速度は約２００ｒｐｍから１６００ｒｐｍまでの範囲にあるが、十分な力が生成されることを勘案して、より遅い又はより速い速度が使用されてもよい。
【００８５】
[0101]熱がランプアレイによって３６０°の方向に生成される結果としての融解と組み合わされた回転が強化金属又は複合体材料の均一層を作り出す。回転技術の十分な速度で作り出される遠心加圧はベース管との材料接触を改善し、それにより、気孔の抑えられたより緻密な材料を生成し、不純物や酸化物を表面へ押しやる。代わりに、ＣＲＡ又は合金の組成に依存して、塗工されたＣＲＡ又は合金材料を溶融温度に曝す際の位置を維持する方法として、磁気的引き寄せの使用を回転と併せて又は回転無しに採用することもできる。磁気を使用して、液体の合金又は複合体が粘度変化及び重力のせいで管の底へ流れてゆかないようにするのに十分な力を生成してもよい。概して、電磁石が使用されるが、永久磁石も同じく使用できる。
【００８６】
[0102]液体金属温度及び／又は回転及び／又は磁力を制御することで、ライニング中の高い粒サイズ制御レベルを実現させることができる。より高い回転速度及び／又はより強い磁力は、より精錬された粒構造を提供するとともに樹枝状成長を抑え、耐腐食性にとってより有益なマイクロ構造を提供する。
【００８７】
[0103]回転及び／又は磁力は、加えて、強化金属層の高レベルの均一性を、より高い結着強さ及び低い非結着欠陥レベルと共に提供する。これで管の結着される部分は十分に照射された。ランプヘッドは溶融させようとする次の部分へ移される。
【００８８】
[0104]ブロック８０８で、温度に達すると、カートの運動が有効にされ、カートは長手方向に既定のプロセス速度で動き始める。概して、長手方向の速度は、事前混合材料の型式、厚さ、及び管の型式と直径に基づく。普通は、速度は約６０−９０ｍｍ／ｍｉｎの範囲にあるが、要求される場合は他の速度が使用されてもよい。速度は必ずしも既定の給送速度へ設定されるとはかぎらない。速度は、フィードバック制御ループを形成するのに使用される様々なプロセス制御パラメータに基づいて調節されていてもよい。
【００８９】
[0105]長手方向速度制御８２６は、或る部分の溶融を何時完了させるか、及び溶融ランプを何時動かすか、そしてどれ程速く動かすか、を確定する所望パラメータを測定することによってリアルタイムで行われるようになっていてもよい。長手方向速度制御は、下位プロセス８１０及び８１２によって提供されていてもよい。
【００９０】
[0106]ブロック８１０で、全ての所望監視点でのプロセス中の温度監視が遂行される。プロセス設計によって必要である場合には、管は、溶融プロセスのこの初期段階中に何れかの適用可能なやり方で予熱されてもよい。概して、予熱プロセスには低周波誘導を使用することができる。予熱の温度は様々であり、ベース管の型式及び直径に基づいており、概して約１００−３５０℃の範囲にある。
【００９１】
[0107]特にブロック８１２で、温度が所望レベルに達したら、長手方向運動が開始できるという信号がブロック８０８へ結合される。
【００９２】
[0108]ブロック８１６で、プロセスの監視がプロセスの１つ１つの工程で行われて、受容可能なライニングが作製されるようにランプの運動が制御される。概して、時間−温度は主要なプロセス要件である。温度監視は、管の外と内の異なった位置で遂行される。要求されるプロセスパラメータに基づき、温度測定値を使用して、リアルタイムで、長手方向速度、パワー、予熱、プロセス中の加熱、及びプロセス後の冷却、又はそれらの何れかの組合せ、が調節される。
【００９３】
[0109]加熱プロセス中、堆積させる事前混合材料はその液相温度へ又はそれより上へ熱せられる。加えて、管の内表面は要求されるプロセス温度まで熱せられる。要求される界面温度に依っては、厚さ全体を加熱することが必要な場合もあろう。
【００９４】
[0110]管は、典型的には、製造業者から、その強度特性を変化させることを目的とした何れの熱処理も施されていない「生の」状態で供給される。管に強靭性を付与することを目的とした熱処理をライニングプロセスと組み合わせ、所望の熱処理プロファイルがライニング中に同時に適用されるようにしながら、行われてもよい。この組合せ加工は、ライニングとベース管材料の機械的強度のための熱処理とが同じプロセスで達成されるので追加の熱処理工程を遂行する必要性が省けるのが好都合である。
【００９５】
[0111]液体金属温度及び管の外表面の監視が遂行される。概して、赤外線、黒体光ファイバ温度計、無線周波数、など、の様な非接触温度測定方法が使用される。
【００９６】
[0112]要求されるプロセスパラメータの維持にはエネルギー放射損失の制御が必要になるので、維持するために冷却又は加熱が適用されてもよい。冷却は、強制又は圧縮された空気及び／又は水を用いて行われる。加熱は、必要であれば、何れの適した方法で行うこともできるが、但し、低周波誘導加熱が典型的に使用される。エネルギー放射損失は、何れの適した手段によって最小化されてもよく、概して局所的絶縁遮蔽が使用される。
【００９７】
[0113]ブロック８１４で、センサの示度に基づくプロセスフィードバックによる制御８１８がなされている長手方向運動は、管の内側表面３６０°に亘る連続プロセスを生じさせ、管の全長に亘って均一なライニングを作り出す。ライニングに関しては、次に、溶融ＣＲＡ材料固化プロセス３１４で冷却される。
【００９８】
[0114]溶融ＣＲＡ材料の固化が次にブロック３１４で実施される。固化及び冷却プロセスは、管の加熱区域がランプアレイの加熱エネルギー場から出てゆく際に始まる。内的には、強化合金又は複合体の固化プロセスを後押しするように遮蔽ガスを使用することもできよう。概して、圧力、流量、及び温度が監視される。使用される圧力は約２０−１２５ｐｓｉの範囲にあり、流量は約１−２０ｌｉｔ／ｍｉｎの範囲にあり、温度は約１０−５０℃の範囲にあるが、時間−温度要件によって要求されるのであれば他のパラメータが使用されてもよい。
【００９９】
[0115]ブロック８１８で、設計されたプロセス条件に基づき、異なった冷却オプションの組合せが確立される。このブロックでは、加工された管区域が制御された様式で冷却される。
【０１００】
[0116]ブロック８２０のプロセスで、冷却及び／又は加熱が幾つかのゾーンで遂行される。測定温度値に比較した確立された時間及び温度プロファイルに基づいて制御が提供される。概して、管の特定の単数又は複数のゾーンの３６０°表面への外からの水冷８２０が、各ゾーンについての流量、圧力、及び温度の制御と共に用いられる。空冷が単独で又は水と組み合わせて一部のゾーン又は全てのゾーンで用いられてもよい。
【０１０１】
[0117]冷却プロセスは、管又は中空部材の異なったゾーンでの外と内の両方からの温度測定によって監視されてもよい。プロセスパラメータを温度センサ示度に基づいて変えるために制御ソフトウェアが使用されていてもよい。
【０１０２】
[0118]ブロック８２２で、管全体がプロセスパラメータに従って加熱され次いで冷却されたら、カートは運動を停止する。ブロック８２４で、管がカートから取り去られる。
【０１０３】
[0119]図９は、水圧試験プロセス（図３の３１６）及び非破壊評価プロセス（図３の３１８）並びに寸法制御プロセス（図３の３２０）の下位プロセス流れ線図である。加えて、欠陥に遭遇した場合、管はプロセス流れから取り除かれ、ブロック９１８で補修される。最終的に、熱処理が提供され９１４、そうすると管は印をつけられ保管される９１６。
【０１０４】
[0120]管全体が溶融加工され冷却され次第、上ローラーが持ち上げられ、管は溶融カートから取り去られる。
【０１０５】
[0121]ブロック９０２で、加工された管は目視で欠陥を調べられる。受容され得ない欠陥が見つけられたなら、管は補修のために取り除かれる９１８。何も欠陥がなければ、ブロック９０４で管は水圧試験ステーションに渡され、そこで定位置にロックされ、加圧ヘッドを係合される。水圧試験及び加圧試験ステーションは、ライニングされた管を加圧試験するように設計されている。概して、商業的に入手可能な水圧試験機器が使用される。
【０１０６】
[0122]ブロック９０６で、管は加圧ヘッドを通じて指定された試験圧力まで水を充填される。圧力は指定時間に亘って指定圧力に維持される。ブロック９０８で、圧力が解かれ、加圧ヘッドが取り除かれると、管はロックを外され水圧試験ステーションから取り去られる。
【０１０７】
[0123]冶金術的結着の品質を検証するために非破壊評価３１８を遂行することができる。概して、目視検査、フェーズドアレイ超音波試験、及び厚さ測定が遂行されてもよい。試験は、自動式システムで行われてもよいし、又は手作業で、概して商業的に入手可能な機器を使用して行われてもよい。ライニングの結着の欠陥、ライニングの表面欠陥、ライニングの気孔率、又は厚さ欠陥が見つけられた場合、管は取り除かれ補修へ送られる９１８。非破壊評価中に何も欠陥が見つけられなければ、管は最終的な加工をいつでも行える状態である。
【０１０８】
[0124]後熱処理９１４が次に施されてもよい。概して、指定の制御された冷却／加熱プロセスを従えた炉加熱の使用が用いられる。熱処理が使用される場合、当該熱処理は管の意図される利用にとって要求される特定の冶金学的構造を提供するように設計される。最終的に、ブロック９１６で、管は印をつけられ、配給又は配置に備えて保管される。加えて、従来の寸法制御方法（図３の３２０）をライニングされた管完成品に適用して、それが特定の用途で使用された場合に正しく適合することを確約するようにしてもよい。
【０１０９】
[0125]上記説明中のプロセス全ては、手動式に、機械式に、コンピュータ制御下に、又はそれら何れかの組合せに、実装することができる。コンピュータ制御は、これらのプロセスを単一のコントローラによって実施する又は中央コントローラによって複数の分散させたプロセッサに中央コントローラの指示の下に１つ又はそれ以上のプロセスを実行させながら実施する、最も好都合なやり方であると考えている。従って、プロセスは、プログラミングにとって及び１つ又はそれ以上のプロセッサ上での実行にとって適する個別のプログラム、アプリケーションプログラム、サブルーチン、など、へ分けられていてもよい。これらのプロセスを実装するのに、高級言語又はオブジェクト指向プログラミング言語、機械コード、など、を含む何れの適したプログラミング言語が使用されてもよい。上述のプロセスの符号化は、所与のコンピューティングセットアップのための従来のプログラミング技法によって達成することができる。
【０１１０】
[0126]図１０は、管及び類似構造をライニングするための方法を実行するのに利用できる様々な制御ソフトウェアモジュールを示すブロック線図１０００である。ソフトウェア制御モジュールは、単一コントローラによって実行されていてもよいし、又は代わりに、中央プロセッサの指示の下に実行させるように遠隔のプログラム可能な制御モジュールへロードされていてもよい。これらのソフトウェアモジュールは例示であり、以上に説明されているプロセスを１つ又はそれ以上のプロセッサによって制御されている機械の中で実行するために提供され得る機能を表している。
【０１１１】
[0127]制御ソフトウェア１００１は、溶融プロセスを制御し、要求されるプロセス条件を得るために使用される。制御ソフトウェア（ＣＳ）１００１は、強化合金又は複合体を堆積させた特定の管、チューブ、又は中空部材のための全ての溶融要素についての設計された溶融プロセス条件入力を管理し、プロセス監視温度センサから示度を手に入れ、溶融プロセスに影響する変数を変える出力を提供する。プロセスの制御で利用されるセンサは、概して、温度センサ、速度センサ、パワーセンサ、流量センサ、不活性雰囲気品質センサ、及び／又は類似物、である。プロセスの継続的制御が、各管、チューブ、又は中空部材の加工の始めから終わりまで遂行される。
【０１１２】
[0128]制御ソフトウェアへの入力は、所望の製品特性を生成するのに要求される溶融プロセス条件を監視するように設計される。概して、制御ソフトウェアへの入力には、回転速度、不活性雰囲気条件、ランプパワー、予熱温度、液体金属温度、管、チューブ、又は中空部材の幾つかの位置での外部温度、内表面及び外表面についての冷却時間温度曲線、が含まれる。所望の最適溶融プロセスを提供するうえで所望される場合には追加の入力が使用される。
【０１１３】
[0129]制御ソフトウェアによって生成される出力は、プロセスの出来栄えに影響を与える変数を調節するパラメータを加工機器へ提供する。概して、調節されることになる変数は、回転速度、長手方向運動速度、不活性ガス圧力、不活性ガス流量及び分布、予熱、放射損失制御、加熱区域の冷却、プロセス後温度制御、換気、である。所望される場合には他の変数が含まれていることもあろう。制御ソフトウェア１００１でのこれらの入力及び出力を処理し方向決めするために従来式に構築されている様々なソフトウェアモジュールも示されている。
【０１１４】
[0130]雰囲気制御１００４は、酸素レベル、不活性ガス圧力、不活性ガス流量、及び換気、を制御するモジュールを含んでいてもよい。ランプ作動１０１２は、パワー及びランプ温度の制御を含んでいてもよい。予熱１００２は更にその制御のための専用のソフトウェアモジュールを有していてもよい。外部熱入力１０１０は、水冷、空冷、加熱、及び遮蔽、の制御を含んでいる。プロセス後冷却１００８は、内部の不活性ガス冷却の制御と、外部の空冷及び水冷の冷却ゾーンの制御と、を含んでいてもよい。
【０１１５】
[0131]管動作制御ソフトウェアモジュール１００６が、追加的に、ローラー係合、加熱区域に関連するセンサの位置付け、変数を制御する機器の位置付け、及び機器の係合、を制御する。
【０１１６】
[0132]図１１は、本願に記載されているライニングされた管を作製するためのプロセスを実装できる例示としてのコンピューティング環境１１００を描いている。例示としてのコンピューティング環境１１０は、コンピューティングシステムの一例にすぎず、本願に記載の実施例をこの特定のコンピューティング環境に限定しようとするものではない。
【０１１７】
[0133]例えば、コンピューティング環境１１００は、数多くの他の汎用又は専用のコンピューティングシステム構成で実装することもできる。よく知られているコンピューティングシステムの例には、限定するわけではないが、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドデバイス又はラップトップデバイス、マイクロプロセッサベースのシステム、マルチプロセッサシステム、セットトップボックス、ゲームコンソール、消費者電子機器、セルラー電話、ＰＤＡ、など、が挙げられる。
【０１１８】
[0134]コンピュータ１１００は、コンピューティングデバイス１１０１の形態をしている汎用コンピューティングシステムを含んでいる。コンピューティングデバイス１１０１の構成要素は、１つ又はそれ以上のプロセッサ（ＣＰＵ、ＧＰＵ、マイクロプロセッサ、など、を含む）１１０７、システムメモリ１１０９、及び各種システム構成要素を連結するシステムバス１１０８、を含んでいてもよい。プロセッサ１１０７は、管及び類似構造をライニングするための方法を実施するための命令、コンピューティングデバイス１１０１のオペレーションを制御するための命令、及び他の電子機器及びコンピューティングデバイス（図示せず）と通信するための命令を含め、様々なコンピュータ実行可能命令を処理する。システムバス１１０８は、メモリバス又はメモリコントローラ、周辺バス、加速グラフィックポート、及び各種バスアーキテクチャの何れかを使用するプロセッサ又はローカルバスを含め、幾つものバス構造の数型式を代表している。
【０１１９】
[0135]システムメモリ１１０９は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の様な揮発性メモリ及び／又は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）の様な不揮発性メモリの形態をしているコンピュータ可読媒体を含んでいる。ベーシックインプット／アウトプットシステム（ＢＩＯＳ）がＲＯＭに記憶されている。ＲＡＭは、典型的に、プロセッサ１１０７のうちの１つ又はそれ以上によって即座にアクセスされ得る及び／又は現在稼働されているデータ及び／又はプログラムモジュールを格納している。
【０１２０】
[0136]マスストレージデバイス１１０４が、コンピューティングデバイス１１０１に連結されているか又はバスへの連結によってコンピューティングデバイスの中へ組み入れられている。その様なマスストレージデバイス１１０４は、リムーバブル不揮発性磁気ディスク（例えば「フロッピィディスク」）１１０５からの読み出し及びそれへの書き込みを行う磁気ディスクドライブ、又はＣＤ  ＲＯＭなどの様なリムーバブル不揮発性光学ディスク１１０６からの読み出し及び／又はそれへの書き込みを行う光学ディスクドライブ、を含んでいてもよい。コンピュータ可読媒体１１０５、１１０６は、典型的には、フロッピィディスク、ＣＤ、ポータブルメモリスティック、など、の上に供給されているコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、など、を具現化している。
【０１２１】
[0137]一例として、オペレーティングシステム、１つ又はそれ以上のアプリケーションプログラム、他のプログラムモジュール、及びプログラムデータを含め、任意の数のプログラムモジュールが、ハードディスク１１１０、マスストレージデバイス１１０４、ＲＯＭ及び／又はＲＡＭ１１０９に記憶されている。その様なオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、他のプログラムモジュール、及びプログラムデータ（又はそれらの何らかの組合せ）の各々は、ここに説明されているシステム及び方法の実施形態を含んでいてもよい。
【０１２２】
[0138]ディスプレイデバイス１１０２が、システムバス１１０８へ、ビデオアダプタ１１１１の様なインターフェースを介して接続されていてもよい。ユーザーは、キーボード、ポインティングデバイス、ジョイスティック、ゲームパッド、シリアルポート、及び／又は同種物、の様ないくつもの数の異なった入力デバイス１１０３を介してコンピューティングデバイス７０２とインターフェースすることができる。これら及び他の入力デバイスは、システムバス１１０８へ連結されている入力／出力インターフェース１１１２を介してプロセッサ１１０７へ接続されているが、パラレルポート、ゲームポート、及び／又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、の様な他のインターフェース及びバス構造によって接続されていてもよい。
【０１２３】
[0139]コンピューティングデバイス１１００は、１つ又はそれ以上のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）やワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などを通じての１つ又はそれ以上の遠隔コンピュータへの接続を使用するネットワーク化された環境の中で稼働することができる。コンピューティングデバイス１１０１は、ネットワーク１１１４へ、ネットワークアダプタ１１１３を介して、又は代わりにモデム、ＤＳＬ、ＩＳＤＮインターフェース、など、によって、接続されている。
【０１２４】
[0140]図１２は、未硬化のライニング材料を混合及び送達するための装置１２００を示している。未硬化の事前混合ライニング材料成分及び溶媒は従来のミキサー（図示せず）の中で混合され、事前混合された材料１２０２はスクリュードライブポンプ１２０４又は同等物の様な材料ポンプへ取り付けられているホッパーに入れられる。スクリュードライブポンプ又はオーガーが示されているが、押出機、プログレッシブキャビティポンプ、シリンダーポンプ、又は類似物の様な、スラリー型式又はペーストの材料を取り扱うのに適した何れのポンプ又はシステムが使用されてもよい。ポンプはモーター１２０８によって駆動されていて、モーター１２０８がスクリュードライブポンプ１２０４を回転させると、事前混合ライニング材料が事前混合物供給部１２０６を通って管内部への塗工に向けて材料送達装置（図示せず）へ押し出されるようになっていてもよい。
【０１２５】
[0141]図１３は、未硬化の事前混合ライニング材料を管、チューブ、又は中空部材１３００の内表面へ塗工するための装置を示している。管、チューブ、又は中空部材１３０２及び未硬化の事前混合ライニング材料を塗工するための装置１３００を通る長手方向断面が示されている。装置は、置換式ヘッド１３１６を取り外し可能に取り付けることのできるスティンジャー１３１０から成る。未硬化の事前混合ライニング材料を異なった直径の管へ塗工する場合には異なった置換式ヘッドを使用することができる。
【０１２６】
[0142]取り外し式ヘッド１３１６を管の直径中心に位置付けるために、高さの調節できる車輪支持体１３０８及び支持車輪１３０６が取り外し式ヘッドに取り付けられていてもよい。１つ又は複数の高さの調節できる車輪支持体１３０８及び支持車輪１３０６が使用されていてもよい。
【０１２７】
[0143]置換式ヘッドは、事前混合ライニング材料を管１３０２の内側表面へ向けて送達するためにその遠位端が張り出していてもよい。置換式ヘッドの張り出した端の遠位には、円筒形又は円形ノズル厚さ調節器１３１４が取り付けられている。円形ノズル厚さ調節器１３１４は、置換式ヘッドへ取り外し可能に取り付けられ、置換式ヘッド１３１６の張り出した端と円形ノズル厚さ調節器１３１４の間の空間を、ライニング材料として選択された材料、最終的な層の所望厚さ、管ベース材料、その他、に依存して変化させる。円形ノズル厚さ調節器１３１４の管１０３２の内側表面に最も近接している表面は、塗工される事前混合ライニング材料１３０４を堆積させてゆく際に当該材料を均し、それにより、塗工される事前混合材料１３０４の均一な厚さを滑らかな表面と共に提供する。加えて、事前混合ライニング材料の塗工中の管回転が、堆積させる材料の均一性を高め、材料が管の底に溜まらないようにする。
【０１２８】
[0144]使用時、未硬化の事前混合ライニング材料は、事前混合材料供給部１３１２を通り、スティンジャー及び置換式ヘッド１３１６のシャフト部分に沿って、置換式ヘッド１３１６の張り出した端と円形ノズル厚さ調節器１３１４の間の空間へポンプ注入される。未硬化の事前混合ライニング材料は、オーガー、押出機、プログレッシブキャビティプット、シリンダーポンプ、又は類似物を使用して、この空間を通って押し進められ（図１２の１２００）、管１３０２の内側表面へ至る。管１３０２の内側表面と円形ノズル厚さ調節器１３１４の間の空きが、塗工される事前混合材料１３０４の厚さを確定し、また管回転と組んで、塗工される事前混合材料１３０４へ硬化前の平滑表面仕上げを提供する。
【０１２９】
[0145]図１４は、事前混合ライニング材料が硬化してゆく間、管を回転させるための装置を示している。未硬化の事前混合ライニング材料１４０４を有する管１４０２が、２対の下ローラー１４１４によって画定されている受け部（cradle）に設置され、高さの調節できる上ローラー１４１２を動かして管１４０２の外側表面と接触させることによってその場に固定される。モーター１４０６が駆動軸１４１６を輪転式に回す１４１０。駆動軸の回転は駆動軸１４１６と逆方向への管１４０２の回転１４０８を生じさせる。
【０１３０】
[0146]当業者には明らかであるが、硬化させようとする管１４０２の長さを支持するのに、硬化させようとする管の長さに依っては追加の下ローラー１４１４及び上ローラー１４１２が必要な場合もある。
【０１３１】
[0147]図１５は、未硬化ライニングの配置中並びに硬化及び溶融プロセス中に管を回転させるための装置を示している。この図は、プロセスが管、チューブ、又は中空部材１５０８の両端からどの様に行われるかを示している。シリンダーペースト分注装置１８００をプロセス制御ステーション１５０４によって制御しながらスティンジャーを介して事前混合ライニング材料を管の内側表面へ堆積させる。プロセス制御ステーション１５０４は、管回転、管長手方向動作、温度、雰囲気環境、その他、を制御する。事前混合ライニング材料は、事前混合物混合及び送達１２００装置によって提供される。
【０１３２】
[0148]管上に堆積させた事前混合ライニング材料を硬化させる工程は、管、チューブ、又は中空部材を同じ溶融カート１５０２上に留置したまま遂行することができる。硬化は、典型的には、管、チューブ、又は中空部材を加熱すること及び空気流を適用することによってもたらされる。加熱は、誘導加熱、火炎、熱風、又は他の方法（図示せず）、の様な利用可能な何れの加熱源を使用して行われてもよい。強制又は吸入換気（図示せず）の使用を用いて硬化プロセスの生成物を脱気させてもよい。
【０１３３】
[0149]事前混合ライニング材料の溶融結着が、スティンジャー１７００上に取り付けられているランプアレイを使用することによって引き起こされる。スティンジャー１７００上のランプアレイは、管の直径中心に位置付けられる。ランプの位置付けは多くの適切なやり方で得ることができる。加えて、スティンジャー上の１つ又はそれ以上の位置に配置された１つ又はそれ以上の電磁石の使用によって支持を強化させ、管内部の正確な位置付けを円滑化するようにしてもよい。電磁場がランプを管に対する正しい相関に位置付けることを可能にする。
【０１３４】
[0150]代わりに、案内（図示せず）を使用して、使用される管又は中空部材内部の所望位置へのランプ位置付けを提供するようにしてもよい。概して、案内は、管、チューブ、又は中空部材の中にスティンジャー上のランプアレイとは反対側から挿入されている張力の掛けられたワイヤケーブルであり、当該ワイヤケーブルは他方側から抜け出るまで挿入される。その後、ワイヤケーブルはランプアレイ側へ取り付けられ、次いで張力が掛けられる。
【０１３５】
[0151]溶融カート１５０２は、ローラー係合組立体１６００のセットを約４００−６００ｍｍの間隔で離し、ローラーの対向面を約２００−４００の分だけオフセットさせて２つのローラー対向面の中間に場所を作り出すという方式に構築されている。ローラー係合組立体１６００の同一セットがカートの上方から位置付けられる。管が下側のローラー係合組立体１６００上を所定位置へ転がされてゆくと、ローラー係合組立体１６００を有する上側の装置全体が下降されて管１５０８に対する管押圧を維持する。これについては何れの適した機構が使用されてもよいが、液圧式又は空気圧式シリンダーが推奨される。ローラーは、ポリマー、金属、ゴム、及び何れかの組合せ、から構築することができる。
【０１３６】
[0152]各ローラー係合組立体１６００は、独立に動かして管との接触から抜けさせることができる。ローラー係合組立体１６００のうちの幾つかは自由旋回式であり、幾つかは要求される管の回転を提供するパワーローラーである。ローラーは、加熱プロセスがランプによって遂行される区域では、管、チューブ、又は中空部材との接触から引っ込められる。これは、プロセス制御センサ及び温度制御機器（図示せず）のための空間を提供するために必要である。管、チューブ、又は中空部材の回転速度は、管、チューブ、又は中空部材のサイズ、厚さ、及び強化合金又は複合体の密度によって確定され、コンピュータプログラム及び制御ユニット１８０８によって制御される。
【０１３７】
[0153]図１６は、管を回転させるための装置の端面図を示している。装置は、液圧式ピストン１６０４を内に配置させた土台１６０２によって支持されている。液圧式ピストンは、モーター付き基部１６０６の高さを、加工しようとする管のサイズに依存して変えることができる。モーター付き基部１６０６はパワーホイール１６０８を駆動し、それによりパワーホイール１６０８と係合しているチェーン１６１６を動かす。動くチェーン１６１６がパワー伝達ホイール１６２３を回転させ、それにより更に支持ホイール１６１０を回転させる。パワー伝達ホイールを駆動するチェーンは、金属チェーン、駆動ベルト、ケーブル、又は何れの適した材料であってもよいことに留意されたい。
【０１３８】
[0154]支持ホイール１６１０は、事前混合ライニング材料１６２０の塗工されている管１６１８を回転させるための摩擦を提供するために外径上にゴム層１６１２を有している。チェーン張力は、高さの調節できるシリンダー１６２２上のテンショナホイール１６２４の使用によって維持される。点線で示されている複製のシステムが、第１のシステムから１８０°に配置され、干渉を防止するようにオフセットされていて、同じく管の回転を駆動する。
【０１３９】
[0155]図１７は、ライニング材料を硬化させるためのランプ組立体１７００の詳細事項を示している。ランプアレイ１７０６は、１つ又はそれ以上のランプ１７０８を有していてもよく、ランプの数は管のサイズ及び堆積させる事前混合材料１７０２の厚さによって定義される。ランプは、概して、円形様式に配列されている。この図には、６つのランプがあり、うち３つが本図では横から視認でき、他の３つのランプは反対側に在る。この型式のランプは、概して、ガス封止プラズマアークランプと呼称されており、キセノンアークランプ、Ｔ３ランプ、アルゴンアークランプ、など、であってもよい。概して、ランプアレイは１８−３５０Ｗ／ｃｍ２のエネルギー密度を生成するが、典型的に９００Ｗ／ｃｍ２までの何れの適切なエネルギー密度が使用されてもよい。
【０１４０】
[0156]ランプアレイの長さは様々であってよい。概して、長さ約３００ｍｍのランプ１７０８を使用することができる。但し、ランプ長さは約２５ｍｍから約６０ｍｍまでとすることができる。
【０１４１】
[0157]ランプアレイ１７０６はスティンジャー１７０４上に取り付けられている。スティンジャーは、金属、ポリマー、又は複合材であってもよい。加えて、スティンジャーは、電気ケーブル、冷却水、センサケーブル、不活性ガスライン、その他、のための支持を提供する。
【０１４２】
[0158]引き続き図１７に関し、ランプアレイ１７０６は固定具１７０８を備えており、固定具は、ランプと作動のためのサービス供給部の間、例えば電気的パワー、作動制御、及び冷却などと固定具に取り付けられている複数のプラズマアークランプの間の中継点の役目を果たす。
【０１４３】
[0159]各プラズマアークランプ１７１０は本実施例では封止ガス型式のプラズマアークランプであるが、他のプラズマアークランプ又はこの設計の他の匹敵する高輝度加熱ランプ、例えばウシオ及びヘレウス（Heraeus）によって生産されているものなど、を使用することもできよう。各プラズマアークランプは、ランプ内部の加圧ガスをイオン化させるのに十分な電位を電極を跨いで印可することによって作動するものであり、それにより、主として赤外線スペクトル、可視スペクトル、及びＵＶスペクトルの電磁放射を生成し、それがプラズマアークランプから外に放射し、管又は管状表面と接触すると熱を発生させる。
【０１４４】
[0160]アレイ内の各プラズマアークランプ１７１０によって発せられる放射は互いに重なり合い、集合的に、管又は管状物の内表面の全周を加熱する。加熱は、実質的にランプアレイ１７０６の長軸周り３６０度に実現され、事前混合材料を管１７０２へ溶融させてライニングされた管を形成する。
【０１４５】
[0161]図１７に描かれている実施例は、等間隔に配置された６つのアークランプが円形状のランプアレイを形成していることを特徴としているが、ランプアレイは、処理される管の直径、所望の熱的出力、など、の様な因子に依存して、異なった数のランプを備えていてもよい。
【０１４６】
[0162]溶融又は冶金結着プロセス中にランプを安全な作動温度内に保つために、各アークランプには、個別の冷却用組立体が装着されていて、冷却液が機能的な透明外側チューブを通って循環されるようになっていてもよい。外側チューブは、アレイ固定具へ配置及び接続されている。典型的に、ランプは透明な石英ガラスジャケットを装備しており、というのもこの材料は冷却液がランプから熱を奪うのを可能にし、かといってランプから発せられる光を実質的に損なうこともないからである。
【０１４７】
[0163] スティンジャー１７０４又は支持腕機構がランプアレイの管又はチューブ内部長さに沿った軸方向の進行を円滑化していることも描かれているが、スティンジャーは、更に、作動を円滑化、制御、及び監視するのに必要な電気的パワー、作動制御、及び冷却供給のためのユーティリティ支援及び導管の役目も果たしている。
【０１４８】
[0164]その様な適切なランプアレイ１７０６は、２０１３年５月２８日にバンブロヴィック（Bumbulovic）によって「管状又は他の閉鎖構造の内側表面の熱処理のための装置（Apparatus for Thermal Treatment of an Inner Surface of a Tubular or Other Enclosed Structure）」という名称で出願されている係属中の米国特許出願第６１／８２８，１０２号に更に詳細に記載されており、その内容を参考文献としてここに援用する。
【０１４９】
[0165]図１８は、ランプ組立体を制御するためのシステムを示している。ここでは、硬化させる事前混合ライニング材料をその内側表面に有する管１８２２は、遠位端にランプアレイを備えるスティンジャー１８１８を当該管１８２２の直径中心へ挿入されている。硬化させる事前混合ライニング材料を有する管１８２２は、典型的には、図１５に描かれている加工システム（図示せず）に搭載されており、当該システムが加工中の管回転１８２０を提供する。
【０１５０】
[0166]スティンジャー１８１８に沿って、ランプアレイ冷却供給及び還流１８０４が分配されている。冷却供給及び還流１８０４は、パワー及び支援モジュール１８１４から、ランプアレイをその作動中に冷却するための水を提供し、熱せられた水をパワー及び支援モジュール１８１４へ還流させる。ランプアレイ１８０２の冷却は有効寿命を引き延ばす。
【０１５１】
[0167]コンピュータプログラム及び制御ユニット１８０８が、パワー及び支援モジュール１８１４並びに主作動ユニット１８０６へ命令を提供する。経過時間、ランプ輝度、冷却速度、その他、の様な要求される命令が、個々の管の特定の加工及び事前混合ライニング材料の組成及び厚さについて提供される。
【０１５２】
[0168]当業者は、以上に説明されているプロセスシーケンスが、同等に、所望の結果を実現する何れの順序で遂行されてもよいことに気付かれるであろう。更に、下位プロセスは、典型的には、以上に説明されているプロセスの全体としての機能性を損なうことなく所望に応じて省略されてもよい。
【０１５３】
[0169]当業者は、プログラム命令を記憶するのに利用されるストレージデバイスはネットワークを跨いで分散させてもよいことに気付かれるであろう。例えば、遠隔のコンピュータが、記載されているプロセスの実施例をソフトウェアとして記憶していてもよい。ローカルコンピュータ又はターミナルコンピュータが遠隔のコンピュータにアクセスし、ソフトウェアの一部又は全部をダウンロードしてプログラムを走らせるようになっていてもよい。代わりに、ローカルコンピュータは、必要に応じてソフトウェアをダウンロードするようになっていてもよいし、又はローカルターミナルにて幾つかのソフトウェア命令を実行し遠隔のコンピュータ（又はコンピュータネットワーク）にて幾つかのソフトウェア命令を実行することによって分散式に処理するようになっていてもよい。当業者は、更に、当業者に知られている従来技法を利用することにより、ソフトウェア命令の全部又は一部を、ＤＳＰ、プログラム可能論理アレイ、など、の様な専用回路によって実施させてもよいことに気付かれるであろう。
【符号の説明】
【０１５４】
１０２  従来の管
１０４  管内の物質
１０６  内側表面
１０８  穴
２０２  管
２０４  Ｌ字継手
２０６  ライニング
２０８  ベース材料
２１０  接合
２１２  管を通る物質
７０２  コンピューティングデバイス
１０００  制御ソフトウェアモジュール
１００２  予熱
１００４  雰囲気制御
１００６  管動作制御ソフトウェアモジュール
１００８  プロセス後冷却
１０１０  外部熱入力
１０１２  ランプ作動
１１００  コンピューティング環境
１１０１  コンピューティングデバイス
１１０２  ディスプレイデバイス
１１０３  入力デバイス
１１０４  マスストレージデバイス
１１０５  リムーバブル不揮発性磁気ディスク
１１０６  リムーバブル不揮発性光学ディスク
１１０７  プロセッサ
１１０８  システムバス
１１０９  システムメモリ
１１１０  ハードディスク
１１１１  ビデオアダプタ
１１１２  入力／出力インターフェース
１１１３  ネットワークアダプタ
１１１４  ネットワーク
１２００  未硬化のライニング材料を混合及び送達するための装置
１２０２  事前混合された材料
１２０４  スクリュードライブポンプ
１２０６  事前混合物供給部
１２０８  モーター
１３００  事前混合ライニング材料を塗工するための装置
１３０２  管、チューブ、又は中空部材
１３０４  塗工される事前混合ライニング材料
１３０６  支持車輪
１３０８  高さの調節できる車輪支持体
１３１０  スティンジャー
１３１２  事前混合材料供給部
１３１４  円形ノズル厚さ調節器
１３１６  置換式ヘッド
１４０２  管
１４０４  未硬化の事前混合ライニング材料
１４０６  モーター
１４０８  管の回転
１４１０  駆動軸の回転
１４１２  上ローラー
１４１４  下ローラー
１４１６  駆動軸
１５０２  溶融カート
１５０４  プロセス制御ステーション
１５０８  管、チューブ、又は中空部材
１６００  ローラー係合組立体
１６０２  土台
１６０４  液圧式ピストン
１６０６  モーター付き基部
１６０８  パワーホイール
１６１０  支持ホイール
１６１２  ゴム層
１６１６  チェーン
１６１８  管
１６２０  事前混合ライニング材料
１６２２  高さの調節できるシリンダー
１６２３  パワー伝達ホイール
１６２４  テンショナホイール
１７００  ランプ組立体を備えるスティンジャー
１７０２  事前混合材料
１７０４  スティンジャー
１７０６  ランプアレイ
１７０８  ランプ
１７１０  プラズマアークランプ
１８０２  ランプアレイ
１８０４  ランプアレイ冷却供給及び還流
１８０６  主作動ユニット
１８０８  コンピュータプログラム及び制御ユニット
１８１４  パワー及び支援モジュール
１８１８  スティンジャー
１８２０  加工中の管回転
１８２２  硬化させる事前混合ライニング材料を有する管
【図１】
2016502605.tif 000003
【図２】
2016502605.tif 000004
【図３】
2016502605.tif 000005
【図４】
2016502605.tif 000006
【図５】
2016502605.tif 000007
【図６】
2016502605.tif 000008
【図７】
2016502605.tif 000009
【図８】
2016502605.tif 000010
【図９】
2016502605.tif 000011
【図１０】
2016502605.tif 000012
【図１１】
2016502605.tif 000013
【図１２】
2016502605.tif 000014
【図１３】
2016502605.tif 000015
【図１４】
2016502605.tif 000016
【図１５】
2016502605.tif 000017
【図１６】
2016502605.tif 000018
【図１７】
2016502605.tif 000019
【図１８】
2016502605.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月9日(2015.7.9)
【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】
性能強化合金の層を鋼の管又は管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法において、
ペーストの形態をしている合金を前記管又は鋼の管状構造の内表面へ塗工する工程であって、前記塗工する工程は、前記鋼の管状構造をその長軸を中心に回転させ、遠心力を前記ペースト層へ作用させることにより前記ペーストを実質的に均一に広げている間に行われる、塗工する工程と、
ペースト層を、前記管内部に配置されていて前記管又は鋼の管状構造の長軸周りに３６０度に亘って熱を均一に放射する複数の封止ガスプラズマアークランプによって生成される熱に曝して、性能強化合金の層を前記管又は鋼の管状構造の前記内表面上に形成する工程であって、前記複数のキセノン電極ランプ又は類似の電極ランプから放射されるエネルギーは実質的に平方センチメートル当たり３５ワット乃至平方センチメートル当たり９００ワットであり、それにより、前記冶金術的結着プロセス中に作製される前記合金のライニングの均一性が遠心力又は遠心加圧で強化される、性能強化合金の層を形成する工程と、を備えている方法。
【請求項２】
前記ペーストは、微細分割粉末形態の前記合金を結合剤と一体に半液状乃至半固形ペーストへと混合したものを含んでいる、請求項１に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項３】
前記結合剤は、水の様な浸潤剤と混合させるとゼラチン状になる微細分割非汚染性粉末である、請求項２に記載の性能強化合金の層を管又は鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項４】
遠心力又は遠心加圧を生じさせるための前記回転は２００ｒｐｍから１６００ｒｐｍの間である、請求項１に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項５】
前記結合剤は、低炭素形成の固形、液状、又は半液状の結合剤材料である、請求項２に記載の性能強化合金の層を管又は鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項６】
前記合金は、主として、クロム合金、スズ合金、ニッケル合金、コバルト合金、銅合金、アルミニウム合金、亜鉛合金、チタン合金、ステンレス鋼、及び他の鉄ベースの合金類、又はセミアモルファス合金類、から成っていてもよい、請求項２に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項７】
前記合金は、性能強化非金属材料と、炭化物類、窒化物類、ホウ化物類、ケイ化物類、及び酸化物類、の様な機能的充填材類と、から成る群より選択された添加物と混合されている、請求項２に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項８】
前記ペーストは前記鋼の管状構造の前記内表面上へ均一な層状に塗工される、請求項１に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項９】
前記結合剤は、混合された合金の均一設置を円滑化及び維持するようにチキソトロピー性及び接着性を有している、請求項２に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項１０】
前記混合された合金は、塗工当たり１００ミクロン乃至４ミリメートルの均一厚さで前記管又は管状構造上へ堆積させられる、請求項２に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項１１】
前記複数の封止ガスプラズマアークランプは、前記鋼の管又は管状構造の内部長さに沿った軸方向進行を可能にさせる、アレイを形成している支持機構へ固定されている、請求項１に記載の性能強化合金の層を鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項１２】
複数の封止ガス充填プラズマアークランプ又は類似の電磁放射源を備えている、請求項１０に記載の性能強化合金の層を管又は鋼の管状構造の内表面へ冶金術的に結着させるための方法。
【請求項１３】
前記合金及びベース金属表面の化学組成に基づいて、アルゴン、アルゴン−水素混合物、又は二酸化炭素、の様な不活性ガス又は不活性ガス類の組合せの雰囲気が、前記内部雰囲気の中へ、前記ランプに近接して導入され、前記冶金術的結着及び冷却プロセスの間維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
鋼の管をライニングする方法において、
前記鋼の管の前記ライニングを、前記管が当該鋼の管内部に配置されている複数の封止ガスプラズマアークランプによって当該複数の封止ガスプラズマアークランプの高さを加熱中は側壁に対し中心を合わせて維持した状態で前記管又は鋼の管状構造の長軸周りに実質的に３６０度に亘って熱を均一に放射することにより加熱されてゆく際の当該管のインライン時間及び温度制御を使用して、制御する工程と、
前記ライニングされた鋼の管をプロセス後熱処理する工程と、を備えている方法。
【請求項１５】
前記鋼の管又は管状構造の機械的及び／又は冶金学的特性は、前記インライン時間−温度冷却又は焼入れの使用及び／又はプロセス後熱処理の使用によって制御又は創出される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
合金を前記鋼の管の内表面へ冶金術的に結着させる工程後に、前記ライニングされた鋼の管を、外から、内から、又は前記外と前記内の両方から、制御された速度で冷却する工程を更に備えている、請求項１４に記載の鋼の管をライニングする方法。
【請求項１７】
温度制御は、
前記鋼の管を、前記管の外側への水の適用によって冷却する工程と、
前記管の内部を不活性遮蔽ガスで充溢させる工程と、を更に備えている、請求項１４に記載の鋼の管をライニングする方法。
【請求項１８】
冷却する工程及び充溢させる工程は同時に遂行される、請求項１７に記載の鋼の管をライニングする方法。
【請求項１９】
前記遮蔽ガスはアルゴンである、請求項１７に記載の鋼の管をライニングする方法。
【請求項２０】
前記遮蔽ガスは、アルゴンと水素、又はアルゴンと二酸化炭素、の様な混合体遮蔽ガスである、請求項１７に記載の鋼の管をライニングする方法。
【国際調査報告】
2016502605.tif 000021