JPH05138367A - 断熱型耐食二重管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐食クラッド鋼管や機械的接合の耐食二重管
を断熱構造に加工して極寒冷地における腐食環境にて使
用できること。 【構成】 断熱型耐食二重管の製造において、内側の耐
食材料管と外側の高強度材料管から構成された耐食二重
管の外側に、前記耐食二重管の長さと同じか又はそれよ
り短い最外管を嵌装し、続いて前記耐食二重管と前記最
外管との間にインサートリングを装着し、続いて前記耐
食二重管の外面と前記最外管の内面とで形成する空間部
を真空引きし、続いて前記最外管の外面側からエネルギ
ービームを照射して前記インサートリングを貫通するビ
ームを全周に形成して前記最外管と前記インサートリン
グおよび前記高強度材料管を溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐食性および耐熱性に
優れたステンレスあるいは高ニッケル合金を合せ材にし
たクラッド鋼管または機械的接合による二重管を使用
し、その輸送流体の凍結防止や流動性確保のために、外
気への熱放散を遮断する機能を付加した断熱型耐食二重
管の製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、天然ガス、オイルの発掘では、腐
食性の強い環境のガス井、油井の開発が増加し、高腐食
性流体を扱うパイプラインが急増している。当該高腐食
性流体は、原油、天然ガスの他に多量の水が混在した相
を呈しているのが普通である。この水には硫化水素や炭
酸ガス等の腐食性ガスと塩類が溶解している。

【０００３】従来、このような流体の配管系では、添加
元素、熱処理を考慮した炭素鋼の鋼管を使用し、かつ、
インヒビターを当該流体に添加して操業するものであっ
たが、上述の腐食成分の増加や、温度の上昇の下では、
内面からの腐食が激しく、さらに輸送圧力も高くなって
いることから、破壊防止に対する信頼性は非常に低いも
のであった。

【０００４】このような背景のもとで、耐食性および耐
熱性に優れたステンレスあるいはニッケル高合金からな
る管あるいは、当該材料を合せ材としたクラッド鋼管や
機械的接合による二重管が採用されるようになった。ま
た、当該輸送流体の腐食性を低減せしめる基本的な方法
として、熱交換器（クーラー）等を使用して可能な限り
流体温度を下げる努力が払われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、アラスカ、カナダ、ソ連等の極地で使用さ
れるに適したクラッド鋼管や機械的接合二重管の改良さ
れた断熱型耐食二重管の製造である。当該極地では、輸
送流体中に多量に含まれる水分の凍結防止や油分の流動
性確保のためには、保温が必要であり、断熱材を外面に
被覆したラインパイプが使用されている。断熱材は木材
くずや粉体プラスチックス等を骨材にして、スチロール
等の粘着材でコーキング被覆したものであり、多孔質で
ある。外面はさらに、トタンやブリキでカバーされ、輻
射熱低減と、雨や雪のしみ込み防止が図られている。

【０００６】しかしながら、冬・夏の温度差による膨脹
・収縮により上述のコーキング被覆材が変形し、かつラ
インパイプ外面との接着状態も劣化が激しく、雨、雪が
容易にしみ込むようになる。最近は、特に酸性雨のしみ
込みがラインパイプ外面の局所的腐食を起しており、深
刻な問題となってきている。

【０００７】当該問題を解決する手段は、耐食性クラッ
ド鋼管や、機械的接合二重管を使用することを前提にし
て、従来の断熱被覆を改善して防水性をより完全なもの
とするか、あるいは別の断熱手段を開発し、断熱被覆材
を使用しないで、その外面は耐久性に優れた防食ライニ
ングのみとするか、いずれかである。鋼管の防食ライニ
ングとしては、エポキシライニングあるいはウレタンゴ
ムライニング等、防水性、耐久性に優れたものが開発さ
れ、極地にても多くの使用実績がある。さらに、この防
食ライニングと電気防食法とを併用すれば、より完全な
外面耐食が期待できる。

【０００８】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
耐食性クラッド鋼管や機械的接合二重管に良好な断熱構
造を付与して極寒冷地における腐食環境にて使用するに
適した断熱型二重管を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の断熱型
耐食二重管の製造方法は、内側の耐食材料管と外側の高
強度材料管から構成された耐食二重管の外側に、前記耐
食二重管の長さと同じか又はそれより短い最外管を嵌装
し、続いて前記耐食二重管と前記最外管との間にインサ
ートリングを装着し、続いて前記耐食二重管の外面と前
記最外管の内面とで形成する空間部を真空引きし、続い
て前記最外管の外面側からエネルギービームを照射して
前記インサートリングを貫通するビードを全周に形成し
て前記最外管と前記インサートリング及び前記高強度材
料管を溶接することを特徴とする。

【００１０】このように本発明では、当該クラッド鋼管
や機械的接合二重管を母管とし、この外側に鋼管を装着
し、当該鋼管と該二重管との間隙（アニュラス）を真空
引することで、対流による熱損失を軽減し、さらに当該
鋼管の内面と該二重管の外面にアルミニウム塗料で塗装
を施し、輻射による熱損失を軽減せしめることができ
る。

【００１１】

【実施例】以下実施例について図面を参照して説明す
る。図１（ａ）は、当該断熱型耐食二重管の構成および
組み立てを説明したものである。内側にステンレスある
いはニッケル高合金２を合せ材にしたクラッド鋼管ある
いは機械的接合の耐食二重管１の外側に、最外管（炭素
鋼管）３が適当な間隙（アニュラス）４を保って装着さ
れている。当該最外の鋼管３は該二重管の母材（高強度
材料外管）と同じグレードにすることが、後述する電子
ビームによる溶接性あるいは現地溶接性の上からも望ま
しいが、必ずしも限定するものではない。当該アニュラ
スの寸法は、当該外管をＡＰＩ等の規格内寸法にするた
めに２mm〜６mmの範囲とすることが望ましい。また、当
該アニュラスからの対流熱損失は、アニュラスが真空で
ありさえすれば２mmでも４mmでも大差はなく、特に限定
されるものではない。

【００１２】次に当該アニュラス４にはその管端側に耐
食二重管の母材（高強度材料外管）と同じグレードの短
い鋼管５が装入されている。この短管（インサートリン
グ）５は、該鋼管３が装着された後に挿入され、該鋼管
３が該二重管１の上側に図１（ｃ）のように固定され
る。インサートリング５の肉厚中央部には図１（ｂ）お
よび図１（ｃ）に示すように適当径の貫通孔６が円周方
向に適当間隔でかつ、当該リングの軸方向に空けられて
いる。

【００１３】また図２は、当該断熱二重管の側面構造を
示すものである。図２（ａ）は該最外管（鋼管）３の長
さが、該耐食二重管１と同じ長さの場合で特に機械的接
合の二重管の場合、その管端の内面にはシール溶接９が
施されている。当該シール溶接はＧＴＡＷ法で合せ材と
同一成分あるいはＮｉ，Ｍｏ等の含有量が合せ材よりも
多い溶接材料を使用して肉盛されたものである。また、
この場合は、後述する電子ビーム溶接で、該鋼管３とイ
ンサートリング５および該耐食二重管１の母材（外管）
が接合された後にベベル加工が施される。

【００１４】さらに図２（ｂ）は、該最外管（鋼管）３
の長さが、該耐食二重管１よりも少し短くした場合で、
特に機械的接合の二重管の場合、その管端の外面にはシ
ール溶接９が図２（ａ）と同じ要領で施され、かつ、現
地溶接用のベベル加工も施されている。図２（ａ）およ
び図２（ｂ）に示すように該炭素鋼管３の内面および該
耐食二重管１の外面には、組み立て前に、あらかじめア
ルミニウム塗装７が施されている。

【００１５】図１（ｃ）のように該外管３、該インサー
トリング５、該耐食二重管１が組み立てられた後、挿入
したインサートリング５を含む部分の該鋼管３の外面側
から、１０^-5Torr程度の真空中にて、該鋼管３および該
インサートリング５は完全溶け込みでかつ、該耐食二重
管１の母材（外管）は部分溶け込みとなるべく、電子ビ
ーム溶接法にて金属接合８を施す。前記耐食二重管の外
面と前記最外管の内面とで形成されている空間部の真空
引は前記空間部の４を局部真空にして、電子ビーム溶接
や、レーザービーム溶接することができる。

【００１６】なお、前述のインサートリング５に設けら
れた貫通孔６は、電子ビーム溶接のプロセスの中で、ア
ニュラス４の空間を真空引きするに容易なように設けた
ものであり、当該貫通孔６は電子ビーム溶接が良好に実
施されるに当り、障害とならない程度の径でよく、１mm
〜３mmの範囲の径である。真空引時間に制限されない場
合はこの貫通孔６は設けなくてもよい。

【００１７】図２（ａ）に示すタイプは、その現地溶接
が、該鋼管３の外面まで実施される場合のもので、現地
溶接後は、通常の炭素鋼管ラインパイプとまったく同様
に外面防食ライニングが当該現地溶接部も含めて実施で
きる。また、図２（ｂ）に示すタイプは、その現地溶接
が、該耐食二重管１の外面まで施工され、その後の防食
ライニングは該鋼管３の外面のみに施される。現地溶接
部分は、同図に示すような該耐食二重管の外面まで耐食
性材料にてシール溶接９されているので、現地溶接の後
には、この部分に防食ライニングを施す必要はなく、従
来の断熱材被覆を当てることでよい。

【００１８】次に、本発明法にて、当該図２（ｂ）のタ
イプの断熱型耐食二重管を製造し、その断熱効果を実測
した事例を紹介する。表１は、本発明例の耐食二重管、
最外管（鋼管３）およびインサートリングの寸法および
材質を示したものである。表２は、本発明例のアルミニ
ウム塗装条件を示したもの、さらに図３は、本発明例の
組立て寸法を示したものである。なお、本発明例におけ
るインサートリング５の貫通孔６の径は２．５mmであ
る。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】表３は、本発明例の電子ビーム溶接条件を
示す。比較例として、表２に示すような従来型の耐食二
重管を製造した。製造した本発明の断熱型耐食二重管
と、当該比較例として、断熱構造を有しない裸の従来型
耐食二重管の内側に初期温度が８２℃の水を注入し、こ
れをコルク栓で閉じた。これを外気温度がマイナス４６
℃の冷凍庫中に納入し、該試験材中の水温を熱電対温度
計で測定し、カロリメトリック的な方法にて、それぞれ
の熱損失係数を測定した。その測定値を表４に示す。表
４からは、本発明の断熱型耐食二重管の断熱効果は、裸
の従来耐食二重管に比べて、アルミニウム塗装なしの場
合で１．２位、アルミニウム塗装した場合は４倍の効果
を有するものであることが判明した。

【００２２】

【表３】

【００２３】

【表４】

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、耐食
クラッド鋼管や機械的接合の耐食二重管を母管とし、そ
の外側にさらに鋼管を覆い当該鋼管の内面と該耐食二重
管の外面にはアルミニウム塗装を施し、しかる後、該鋼
管と該耐食二重管の間に、その管端側から、インサート
リングを介して電子ビーム溶接を行うことにより、その
アニュラスを真空引した状態にした構造体に製造するこ
とにより、極地環境において十分な断熱管として使用す
ることができるし、あるいは又、プラント配管等で断熱
が必要な部位にも使用することができるものである。な
お、本発明断熱型耐食二重管を極寒冷地で使用する場合
には、その外面を一般的な方法と材料で防食ライニング
することで、従来の断熱材被覆による使用での外面腐食
等の問題点を解消することが可能である。

【００２５】ここに、計算例ではあるが、熱伝導係数が
０．０３３kcal/m・Hr ・°Ｆである多孔質タイプの断熱
材で１２７mmの厚みで被覆した外径１６８．３mm、肉厚
１０mmの鋼管が、輸送流体の温度８２℃（１５０°
Ｆ）、外気温度がマイナス４６℃（マイナス５０°Ｆ）
の環境で使用される時の熱損失係数は約５０kcal/m・Hr
であることを考慮すると、十分に極寒冷地にて使用可能
であることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の断熱型耐食二重管の構成と組み立てを
示す。

【図２】本発明の断熱型耐食二重管の側面構造を示す。

【図３】本発明の実施例での組立て寸法を示す。

【符号の説明】

１ 耐食二重管 ２ 耐食二重管の内管 ３ 鋼管 ４ 間隙（アニュラス） ５ インサートリング ６ 貫通孔 ７ アルミニウム塗装 ８ 電子ビーム溶接ビード ９ 管端シール溶接部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断熱型耐食二重管の製造において、内側
   の耐食材料管と外側の高強度材料管から構成された耐食
   二重管の外側に、前記耐食二重管の長さと同じか又はそ
   れより短い最外管を嵌装し、続いて前記耐食二重管と前
   記最外管との間にインサートリングを装着し、続いて前
   記耐食二重管の外面と前記最外管の内面とで形成する空
   間部を真空引きし、続いて前記最外管の外面側からエネ
   ルギービームを照射して前記インサートリングを貫通す
   るビードを全周に形成して前記最外管と前記インサート
   リング及び前記高強度材料管を溶接することを特徴とす
   る断熱型耐食二重管の製造方法。
2. 【請求項２】 前記インサートリングが肉厚部にリング
   軸方向の貫通孔を有することを特徴とする請求項１記載
   の断熱型耐食二重管の製造方法。
3. 【請求項３】 前記耐食二重管の高強度材料管の外面お
   よび／または最外管の内面にアルミニウム被覆が施され
   ていることを特徴とする請求項１又は２記載の断熱型耐
   食二重管の製造方法。