JPH03265781A - 流体輸送管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油、ガスの如き流体、特に油井、ガス井等から
採取された原油、天然ガスの如き流体を輸送する可撓性
複合管からなる流体輸送管に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の流体輸送管は、金属製のインターロック管の上に
プラスチック管を設け、プラスチック管の上に金属補強
層を設け、金属補強層の上に外部シースを設けた可撓性
複合管からなっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の流体輸送管は金属補強層を用いて
いるので、単位長さ当たりの重量が大きくなり、特に近
年海底油田が浅海域から沖合の深海域の方まで開発され
、長尺の輸送管が使用される機会が多くなってきており
、自重を支えるために補強層の厚さが大きくなり、益々
重量が大きくなる傾向にある。このため、輸送管の製造
、運搬、施工が面倒で費用がかかり、経済的でない問題
があった。

また低流動性の流体を輸送する場合、流体を熱交換器等
に通して加熱し、流動性を高めたうえで輸送することが
ある。このとき輸送管には、発泡プラスチック等で保ｉ
ｉを設けたり、ヒータを輸送管上に巻付けたり、輸送管
内にヒータ層を設けることが行われる。

しかし、保温層を設けることにより複合管の外径が著し
く増大し、輸送管を海洋で使用するとき、波浪等の影響
を受は易くなるほか、輸送管をドラム等に巻取るとき、
巻量（収納量）が少なくなり、実用上の問題が多かった
。

一方、ヒータ巻構造は流体輸送管が波浪、潮流により繰
り返し曲げを受け、ヒータが切れ易い問題があった。

更に流体輸送管が繰り返し曲げを受けて金属補強層が疲
労破壊を起こした場合、それを速やかに検知できず、そ
のまま放置することにより、やがて流体輸送管が破壊し
、流体輸送不能となるほか、周囲を油等で汚染するとい
った重大災害を引き起こす恐れがあった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の種々の問題を解決するためになされたも
ので、請求項１記載の発明は、金属製のインターロック
管の上にプラスチック管を設け、プラスチック管の上に
炭素繊維補強層を設け、炭素繊維補強層の上に外部シー
スを設けた可撓性複合管からなっている。　請求項２記
載の発明は、請求項１記載の流体輸送管において、前記
可撓性複合管の一方の端末に、前記インターロック管の
端末と炭素繊維補強層の端末との間を電気絶縁する絶縁
側端末金具を取付Ｌ３ると共に、これら両端末間に補強
層異常検知器を接続し、前記可撓性複合管の他方の端末
に、前記インターロック管の端末と炭素繊維補強層の端
末との間を電気的に接続して導通させる導通側端末金具
を取付けて構成されている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の流体輸送管にお
いて、前記補強層異常検知器に代えて加熱電源装置を接
続して構成されている。

（作　用〕 補強層として、炭素繊維補強層を用いるので、金属補強
層に比べて単位長さ当たりの重量が軽くなる。特に炭素
繊維強化プラスチックは広く使われている鋼材の約１／
６程度の重量なので、このプラスチックで形成された炭
素繊維補強層を備えた可撓性複合管からなる流体輸送管
は著しく重量を軽減することができる。

また炭素繊維補強層は導電性であり、その体積固有抵抗
は、例えば炭素繊維強化プラスチックの場合、１〜１０
６Ω・０であるから、その抵抗を測定することにより、
その補強層の破断の検出を行うことができる。

更に炭素繊維補強層に常時適切な電流を流して通電する
ことにより、その補強層が発熱し、輸送流体を保温また
は加温することができる。

〔実施例〕

（第１実施例） 次に本発明の第１実施例を第１図を参照しながら詳細に
説明すると、本発明による流体輸送管は次の構成の可撓
性複合管１、即ち断面形状がＳ字形の金属テープ例えば
鋼製テープを管状に巻付けて凹凸部を互いにかみ合わせ
た金属製のインターロック管２と、このインターロック
管２の上に押出被覆等によって形成されたプラスチック
管３と、このプラスチック管３の上に設けられた炭素繊
維補強層４．５と、この補強Ｎ４．５の上に設けられた
プラスチックの外部シース６とで構成された可撓性複合
管からなっている。

炭素繊維補強層４はプラスチック管３からの内圧に耐え
るためのものであり、図示するように中央部に凹部を有
し、両側縁に凸部を有する断面形状が山形の炭素繊維強
化プラスチツク長尺体を２層、逆向きに重ね合わせて互
いに凹凸部をかみ合わせながら短ピツチで巻付けて形成
したり、また一方の側縁に凸部を有し、他方の側縁に、
この凸部に対応する凹部を有する断面形状がＺ形の炭素
繊維強化プラスチツク長尺体を凹凸部がかみ合うように
短ピツチで巻付けて形成したり、炭素繊維強化プラスチ
ツクテープや炭素繊維織物条帯を多層に巻付ける等して
形成される。炭素繊維補強層５は内圧により発生する軸
力及び自重や外部張力により発生する軸力に耐えるよう
にするためのもので、断面形状が長方形又は円形の炭素
繊維強化プラスチツク長尺体の多数本を複数層（図示す
るものは２層）交互又は同一方向に長ピツチで巻付けて
形成される。また炭素繊維補強層４．５は両層が必ずし
も炭素繊維補強層である必要がなく、少なくとも一層が
炭素繊維補強層であれば良い。

内径１００服、外径１４５Ｍの２１０　ｋｇ／ｃ＋Ｍ仕
様の可撓性複合管１について、従来のものと本発明によ
るものの重量を比較した結果を下記表に示す。これによ
ると、本発明の可撓性複合管は大幅な計量化をはかれる
ことが判る。

ここで炭素繊維補強層４，５が炭素繊維強化プラスチツ
ク長尺体で構成される場合、その長尺体は一例として東
し■製の炭素繊維（商品名トレカ）４０重量％に、ナイ
ロン６６樹脂を溶融浸漬し押出成形によって得られる。

また最適な特性を得るため、炭素繊維に他の繊維を混紡
、混繊したり、樹脂に無機物やカーボン粒子を充填する
ことも行われる。また樹脂はナイロン樹脂以外にＰＥＫ
（芳香族ポリエーテルケトン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテ
ルポリエーテルケトン）、ＰＥＳ　（ポリエーテルサル
フォン）ＰＰＳ　（ポリフヱニレンサルファイド）、ボ
リイξド、ポリプロピレン等が使用される。

（第２実施例） この流体輸送管は前記第１実施例に示す可撓性複合管１
の両端末に、第２図に示すように円筒状の絶縁側端末金
具Ａと導通側端末金具Ｂとが取付けられる。なお第２図
では、絶縁側端末金具Ａは円筒形の上半部と対称形の下
半部を省略して上半部のみを断面で示し、導通側端末金
具Ｂば上半部を断面で示し、両端末金具Ａ、Ｂの間に連
なる可撓性複合管１は鎖線で略示しである。

更に詳細に説明すると、可撓性複合管１の一方の端末１
ａにおいては、金属製のインターロック管２の端末２ａ
と炭素繊維補強Ｎ４，５の端末４ａ、５ａとの間を絶縁
する絶縁側端末金具Ａが取付けられると共に、前記端末
２ａと前記４ａ　　５ａとの間に補強層異常検知器２５
が接続される。

また可撓性複合管１の他方の端末１ｂにおいては、金属
製のインターロック管２の端末２ｂと炭素繊維補強層４
，５の端末４ｂ、５ｂとの間を電気的に接続して導通さ
せる導通側端末金具Ｂが取付けられる。

可撓性複合管１の一方の端末１ａに取付けられる絶縁側
端末金具Ａは次のように構成される。即ち、可撓性複合
管１の一方の端末における金属製のインターロック管２
の端末２ａとプラスチック管３の端末３ａの端縁７に絶
縁リング８，９を置いて金属製のエンドボディ１０を嵌
め込み、プラスチック管３の端部の外周に環状パツキン
１１を嵌める。

このエンドボディ１０は、内径をインター口。

り管２と同一にし、その内裏部に前記のインターロック
管２の端末２ａ、プラスチック管３の端末３ａ及び絶縁
リング８，９が嵌入する凹部１２と、前記環状パツキン
１１を嵌入させて押える凹部１３とを設け、内奥端面１
４に止めボルト１５で固定した金属製インナーケーシン
グ１６の先端で、前記環状パツキンＩＩを押圧して、イ
ンターロック管２の端末２ａとプラスチック管３の端末
３ａとの各外周を押える。

前記インナーケーシング１６と炭素繊維補強層４．５の
端末４ａ、５ａとをボンド線１７で接続して炭素繊維補
強層４．５の端末４ａ、５ａとエンドボディ１０とを電
気的に接続し、このインナーケーシング１６と炭素繊維
補強層４．５の端末４ａ、５ａと、外部シース６の端末
６ａとの各外周に熱硬化性樹脂絶縁体１８を被せ、エン
ドボディ１０の外周面に螺合したアウターケーシングＩ
９の後端部２０と外部シース６の外周面との間に環状パ
ツキン２１を設けてアウターケーシング１９内を密封す
る。２２はエンドボディ１０の先端のフランジ部である
。

前記インターロック管２の端末２ａにリード線２３を接
続して外部に引出し、またエンドボディｌＯにリード線
２４を接続し、この両リード線２３．２４に電流計等の
補強層異常検知器２５を接続して炭素繊維補強Ｎ４，５
の端末４ａ、５ａとインターロック管２の端末２ａとの
間を導通状態にする。

可撓性複合管１の他方の端末１ｂに取付けられる導通側
端末金具Ｂは次のように構成される。即ち、内径を金属
製のインターロック管２と同一にした金属製のエンドボ
ディ２６の内奥部の凹部２７に、インターロック管２と
プラスチック管３の端末２ｂ、３ｂを嵌入させ、内奥部
のパツキン押え用の凹部２８に環状パツキン２９を置き
、エンドボディ２６の内奥端面３０に止めポルト３１で
固定した金属製のインナーケーシング３２の先端で、前
記環状パツキン２９を押圧してインターロック管２の端
末２ｂとプラスチック管３の端末３ｂとを押える。

前記のインナーケーシング３２と炭素繊維補強層４，５
の端末４ｂ、５ｂとをポンド線３３で接続して炭素繊維
補強層４，５の端末４ｂ、５ｂとエンドボディ２６とを
電気的に接続し、このインナーケーシング３２と、炭素
繊維補強層４．５の端末４ｂ、５ｂと、外部シース６の
端末６ｂとの各外周に熱硬化性樹脂絶縁体３４を被せ、
エンドボディ２６の外周面に螺合したアウターケーシン
グ３５の後端部３６と外部シース６の端末６ｂの外周面
との間に環状パツキン３７を設けてアウターケーシング
３５内を密封する。３８はエンドボディ２６の先端のフ
ランジ部である。

前記のインターロック管２の端末２ｂに金属スリーブ３
９の一端を溶接４０Ｌ、このスリーブ３９の他端をエン
ドボディ２６に溶接してインターロック管２の端末２ｂ
とエンドボディ２６とを溶接することにより、炭素繊維
補強層４，５の端末４ｂ、５ｂとインターロック管２の
端末２ｂとをボンド線３３、エンドボディ２６、スリー
ブ３９を介して電気的に接続する。

２ 前記のようにして可撓性複合管１の両端末に絶縁側端末
金具Ａと導通側端末金具Ｂとを取付けて補強層異常検知
器２５を接続することにより、可撓性複合管ｌの金属製
のインターロック管２と炭素繊維補強層４．５を往復電
路とする回路が形成され、この回路は補強層異常検知器
２５−絶縁側端末金具Ａ側のリード線２３−金属製のイ
ンターロック管２−導通側端末金具Ｂ側のエンドボディ
２６−ボンド線３３−炭素繊維補強層４，５−絶縁側端
末金具Ａ側のボンド線１７−ニンドポデイ１０−リード
線２４−補強層異常検知器２５により形成される回路と
なる。

この可撓性複合管１の全長が無傷で正常な状態のインタ
ーロック管２の抵抗値をＲ１、炭素繊維補強層４，５の
抵抗値をＲ２、絶縁側端末金具Ａにおける抵抗値をＲ３
、導通側端末金具Ｂにおける抵抗値をＲ４とすると、こ
の正常な状態における前記の回路の正常な抵抗値ＲＯは
、ＲＯ＝Ｒ１−Ｉ−Ｒ２＋　Ｒ３＋　Ｒ４となる。そこ
でこの正常なインターロック管２、炭素繊維補強層４，
５の回路に通電すると、補強層異常検知器２５はこの正
常時における所定の電流値を示すことになる。

この可撓性複合管１の炭素繊維補強層４．５が疲労劣化
したり外傷を受けると、変形による断面積の減少や損壊
、破断が生じるが、このように変形、損壊、破断等の異
常が生じると、その部分の電気抵抗値が正常値よりも変
化し、炭素繊維補強層４．５が完全に切断されると、抵
抗値は無限大となる。

このように炭素繊維補強層４．５に異常が生じてその抵
抗値が正常値Ｒ２よりも変化すると、電流計等の補強層
異常検知器２５は正常時における指示とは異なった指示
をすることになる。従って、この検知器２５の指示によ
り炭素繊維補強Ｎ４゜５の疲労劣化を検知することがで
きる。そして炭素繊維補強層４．５のいずれかが疲労劣
化を生じたことを検知されたならば、この可撓性複合管
１を速やかに新たなものに交換して安全に保つのである
。

（第３実施例） 第３図に示すものは、可撓性複合管ｌの炭素繊維補強Ｎ
４，５として、第４図に示すような構造の炭素繊維強化
プラスチツク長尺体５０を用いた場合の絶縁側端末金具
Ａを示したものである。即ち、前記炭素繊維強化プラス
チツク長尺体５０は炭素繊維強化プラスチックコア５１
の上にポリエチレン等の絶縁被覆層５２を設けて構成さ
れる。

図示しないが、この炭素繊維強化プラスチツク長尺体５
０は絶縁被覆層５２を設ける代わりに、プラスチックの
中心部に炭素繊維を密に配列し、外に向かって疎となる
ように配列したもので構成してもよい。

上記のような炭素繊維強化プラスチツク長尺体５０を用
いると、第３図に示すように絶縁側端末金具Ａにおいて
、炭素繊維補強層４．５の端末４ａ、５ａにおける炭素
繊維強化プラスチツクコア５１の一部又は全部を該一部
又は全部のコア毎に独立して各リード線２４（アウター
ケーシング１９とは絶縁さている）を介し、複数の補強
層異常検知器２５と接続することができる。全部の炭素
繊維強化プラスチツクコア５１を各々独立して各リード
線２４を介し前記検知器２５と接続することが望ましい
。

導通側端末金具Ｂは図示しないが、炭素繊維補強層４．
５の端末４ｂ、５ｂにおける炭素繊維強化プラスチツク
コア５Ｉを独立してボンド線３３を介しエンドボディ２
６に接続し、エンドボディ２６とインターロック管２の
端末２ｂとを接続する。

これにより、可撓性複合管１のインターロック管２と各
炭素繊維強化プラスチツク長尺体５ｏと各補強層異常検
知器２５を電路とする複数の回路が形成される。

この複数の回路の各々の正常時の抵抗値ＲＯは前記第２
実施例と同しくＲＯ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４となる。

そこで前記各回路に通電すると、補強層異常検知器２５
は、正常時における所定の電流値を示す。この可撓性複
合管１の炭素繊維補強層４，５を構成する炭素繊維強化
プラスチツク長尺体５０のいずれかが外傷や疲労劣化を
受ける５ ６ と、変形し、断面積の減少や破断が生しる。このとき異
常な炭素繊維強化プラスチツク長尺体５０の電気抵抗値
が正常値よりも大きくなり、破断の場合導通がなくなる
。

このように炭素繊維強化プラスチツク長尺体５０に異常
が生してその抵抗値が正常抵抗値Ｒ２より変化すると、
該当する電流計等の補強層異常検知器２５は正常時にお
ける指示とは異なった指示をすることになる。このよう
に炭素繊維強化プラスチツク長尺体５０の複数本又は全
部にこれら長尺体毎の回路を形成した場合、前記炭素繊
維強化プラスチツク長尺体５０の破断本数を観測するこ
とができ、可撓性複合管Ｉが重大な破壊を引き起こす前
に、その前駆状態を正しく精度よく検知することができ
好ましい。

（第４実施例） この実施例は、前記第２実施例に示す流体輸送管におい
て、補強層異常検知器２５の代わりに、第５図に示すよ
うな加熱電源装置４２を接続した可撓性複合管１からな
るものであり、その他の構成は第２実施例と同じである
。

この加熱電源装置４２により、これと金属製のインター
ロック管２と炭素繊維補強層４，５とで形成される回路
に適切な電流を流すと、補強層４５は発熱し、流体輸送
管と別個に保温層やヒータを設けることなく、輸送流体
を加温又は保温して輸送することができる。

〔発明の効果〕

前記したように、本発明はブラスチンク管の上に炭素繊
維補強層を設けたので、流体輸送管の大幅な軽量化をは
かることができ、その製造、運搬、施工が容易で費用の
低減、特に海洋での石油生産システムのコストダウンが
可能である。また輸送管の外径が大きくならないため、
この輸送管を海洋で使用しても、該管が波浪等の影響を
受けにくく、繰返し曲げによる疲労破壊が減少して寿命
が長くなるほか、ドラム等への巻取収納量が増えて輸送
量が増大し、輸送コストを低減させることができる。

また炭素繊維は導電性であるため、金属製のインターロ
ック管と炭素繊維補強層と補強層異常検知器とで該補強
層の異常検知用の回路を形威し、該補強層の変形、損壊
、破断等の異常に対する電気抵抗変化により、補強層の
異常を検知し、流体輸送管の重大事故を未然に防ぐこと
が可能となり、安全を確保することができる。

更に前記補強層異常検知器の代わりに加熱電源装置を設
けて前記回路に通電することにより、輸送流体を加温又
は保温することができ、高粘度輸送流体を低粘度で輸送
することができ、流体輸送のコストを低減させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す一部断面図、第２図
はその第２実施例を示す一部断面図、第３図はその第３
実施例を示す断面図、第４図は第３実施例で用いる炭素
繊維強化プラスチツク長尺体の例を示す断面図、第５図
は本発明の第４実施例を示す断面図である。 １：可撓性複合管、２：インターロック管、３ニブラス
チツク管、４．５＝炭素繊維補強層、６：外部シース、
１ａ：可撓性複合管の一方の端末、１ｂ：可撓性複合管
の他方の端末、２ａ、２ｂ：インターロック管の端末、
４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ：炭素繊維補強層の端末、２５
：補強層異常検知器、４２：加熱電源装置、Ａ：絶縁側
端末金具、Ｂ：導通側端末金具。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製のインターロック管の上にプラスチック管
   を設け、プラスチック管の上に炭素繊維補強層を設け、
   炭素繊維補強層の上に外部シースを設けた可撓性複合管
   からなる流体輸送管。
2. （２）前記可撓性複合管の一方の端末に、前記インター
   ロック管の端末と炭素繊維補強層の端末との間を電気絶
   縁する絶縁側端末金具を取付けると共に、これら両端末
   間に補強層異常検知器を接続し、前記可撓性複合管の他
   方の端末に、前記インターロック管の端末と炭素繊維補
   強層の端末との間を電気的に接続して導通させる導通側
   端末金具を取付けてなる請求項１記載の流体輸送管。
3. （３）前記補強層異常検知器に代えて加熱電源装置を接
   続してなる請求項２記載の流体輸送管。