JPH112364A - フランジカップリングをパイプラインに密封状態で接合する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パイプラインに対してフランジ付きカップリ
ングを密封状態で接合するための信頼性の高い方法を提
供する。 【解決手段】 本発明により提供される方法は、接合さ
れるカップリングに対応させてパイプライン内部に密封
されたチャンバ７を形成する工程と、チャンバ７内に水
若しくは他の液体を非常に高い圧力でポンプ送りする工
程と、カップリングはその弾性限度まで変形するがパイ
プラインは塑性変形するように圧縮を持続させる工程
と、最終的にチャンバ内の圧力を低下させる工程とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフランジカップリン
グとパイプラインとを迅速、経済的、快適かつ効果的な
手法によって密封状態に接合することにより、非常に深
い海の底に設置されたパイプラインであっても、その損
傷を迅速に修理可能とする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】損傷したパイプラインの修理に必要とさ
れる従来の作業の手順は、損傷した部分を切り離す工程
と、パイプラインの健全な部分の自由端にそれぞれフラ
ンジカップリング(flanged coupling)を密封状態に接合
する工程とから構成される。そして、フランジカップリ
ング間に密封状態に締めつけられたパイプ片を介して、
パイプラインの健全な部分が相互に接合される。

【０００３】高価でまわりくどい(lengthy) 溶接を用い
ることなくフランジカップリングをパイプに対して密封
状態に接合する種々の方法が従来知られている。

【０００４】このような既知の方法のうちの１つは爆発
によって接合部分を形成する方法、すなわちパイプの内
側に適切に位置決めされた爆発的装入物を用いることに
より、チューブおよびカップリングを塑性的に拡径させ
る方法である。

【０００５】しかしながら、そのような方法は非常に危
険であることに加えて、爆発的装入物をパイプ内部に最
も効果的に配置することが極めて困難であることから信
頼性に欠ける。さらに、我々の方法が効果的に動作しな
ければならずかつ従来課題としてきたところの、水深６
００メートル若しくはそれ以上の深海におけるこの方法
の適用は、パイプライン内部の水を排水する必要がある
ことから非常にやっかいで費用がかかる。

【０００６】他の既知の方法は、負の膨張係数を有する
材料、すなわち温度を上昇させると収縮する材料から形
成されたフランジカップリングを用いる。この第二の方
法においては、フランジカップリングは液体窒素の温
度、すなわちほぼ−１９６℃にまで冷却されてパイプ上
に装着される。その後、フランジカップリングは周囲の
温度にまで戻されて収縮し、完全密封状態でパイプに密
着する。この方法によって得られる接合部分は、圧力お
よび軸線方向応力の両方において非常に効率的であり、
カップリングの全長にわたって密封されるとともに、カ
ップリングとパイプとの間の強い密着力があらゆる軸線
方向の滑りを防止する。

【０００７】しかしながらそのような方法は、特に前述
した深海においては、接合部分を得るために実際的かつ
迅速若しくは経済的でないことが直ちに明らかである。
さらにカップリングがパイプに対して外部から及ぼす圧
力が、パイプの断面形状の不安定性さによって制限され
るので、カップリングとパイプとの間の密着力もまた制
限される。

【０００８】また、この方法は、多かれ少なかれパイプ
の縮小若しくは収縮を常に生じさせるという欠点を有す
る。このことは、良く知られた管用スクレーパ(pig) 、
すなわちパイプラインの内部をきれいにするために若し
くはパイプラインの機械的特性をチェックするために装
備されたトロリーの必要な進行を妨げるので、油若しく
はガスのために用いられるパイプラインにとっては有害
である。

【０００９】従来知られているさらに他の方法において
は、シール要素およびスリップ防止要素をその内部に備
えた、パイプ上に液圧プレスされる特別なカップリング
が用いられる。

【００１０】この方法は、深海においても迅速にかつか
なり十分に適用できるものの、種々の欠点を有してい
る。すなわちカップリングが高コストとなるため、この
方法を廉価に実施することができないいう事実に加え
て、経時変化のあるエラストマー製シール要素を用いて
いるので、この方法による密封は時間が経つにつれて不
十分なものとなる。

【００１１】さらに、この場合おいては、スリップ防止
要素がパイプに対して外部から及ぼす圧力が、パイプの
断面形状の不安定性によって制限される。その結果、こ
の特別なカップリングとパイプとの間のスリップを防止
する力も制限される。

【００１２】前述した従来技術が有するすべての問題点
は、本発明の出願人の手になる方法、すなわちフランジ
カップリングとパイプとの密封状態での接合を、深海に
おいても、パイプラインの縮小あるいは収縮を引き起こ
すことなく、効果的に、迅速に、経済的にかつ簡単に形
成することができる特別な方法によってすでに解決され
ている。

【００１３】この方法は、１９８０年６月１５日付けの
イタリア特許出願第２１８１１Ａ／８０号、および１９
８４年３月１４日付けのイタリア特許出願第２００４６
Ａ／８４号に記載されている。

【００１４】良く知られているように、これらの特許出
願に開示された方法においては、その内面に凹部および
凸部が連続して形成された円筒状のカップリングが、以
下の連続した手順により密封状態で鋼製パイプラインに
接合される。

【００１５】まず、前記カップリングの内側表面に連続
した凹部および凸部を形成する。その後、カップリング
内の各凹部に、通常の圧力では実際的に変形しない若し
くは変形を無視することができる（しかしながら、３０
０ｋｇ／平方ｃｍレベルの高い圧力において７０％を越
える体積の急激な減少によって潰れる）材料から成形さ
れた二つのハーフリング（半割リング）を嵌装する。

【００１６】次いで、カップリングとハーフリングとの
組立体の内部に、特別な鋼製シャフト上に遊嵌されると
ともに前記シャフト上に取り付けられた２つのナイロン
製突出防止リングにより囲まれた、環状断面を有する特
別に固いゴム栓状のエキスパンダーを挿入する。そし
て、二つのナイロンリングの互いに対向する正面間で円
周方向にＶ字形とされた溝内には、円周方向にテーパを
つけられたプラグの軸線方向の両端部がそれぞれ挿入さ
れる。

【００１７】さらに、ナイロンリングを作動させること
によって硬いゴム栓を軸線方向に圧縮することにより、
パイプライン材料の弾性限度より高いカップリング材料
の弾性限度までパイプライン／カップリング組立体を半
径方向に拡径した後、前記ゴム栓の圧縮を解除してパイ
プラインから抜き取る。この方法においては、パイプラ
イン／カップリング組立体を半径方向に拡径するために
軸線方向に圧縮されるゴム栓を用いるので、パイプライ
ン／カップリング組立体上の圧力分布は均一でないこと
は明らかである。

【００１８】従って、パイプラインおよびカップリング
は、その中央部分においてはかなり変形するものの、そ
の両端部近傍においてはそれほど変形しない。それゆえ
に、カップリング内の横側の凹部へのパイプラインの入
り込みが少なくなるので、継手部のシール圧力が減少し
て信頼性を低下させてしまう。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した問題点を正確に解消し、パイプライン／カップリン
グ組立体の全体にわたる均一な圧力分布を得ることによ
り、深海においても、内面に凸部を有したカップリング
のパイプラインに対する密封状態の接合をより効果的に
可能にする方法を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この目的は、接合される
カップリングに対応させてパイプライン内部に適切に設
けた密封チャンバ内に、非常に高い圧力の水若しくは他
の液体をポンプ送りすし、パイプラインは塑性変形する
もののカップリングはその弾性限度まで変形するように
パイプラインおよびカップリングからなる組立体を半径
方向に拡径させることによって実質的に達成される。

【００２１】それゆえに、水中に深く横たわったパイプ
ラインにカップリングを密封状態で接合する本発明の方
法は、前記パイプラインの自由端にカップリングを取り
付ける段階と、パイプラインの弾性限度より高いカップ
リングの弾性限度にまで、前記パイプライン／カップリ
ング組立体を半径方向に拡径する段階とを備え、前記パ
イプライン／カップリング組立体の前記半径方向の拡径
が、接合されるカップリングに対応する位置のパイプラ
イン内部に形成された密封チャンバ内に、水若しくは他
の液体を非常に高い圧力でポンプ送りすることによって
得ることを特徴とする。

【００２２】本発明による前記方法の使用により、パイ
プライン／カップリング組立体の全体にわたって圧力分
布が均一となる。その結果、カップリング内の凹部にパ
イプラインが一様に入り込むこむので、ジョイントのシ
ール圧が増加して信頼性がより高くなる。

【００２３】その適用が非常に簡単なので、半径方向の
拡径に必要な圧力を生成する本発明の方法を、深海中に
横たわる油およびガス用パイプラインに効果的および経
済的に用いることができることは明白である。本発明
は、非限定的な実例としての好ましい実施例を示した添
付の図面を参照して以下に詳細に記述されるが、本発明
の範囲内において技術的および構造的な他の変形例を実
施することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態、すなわち本発明による接合方法について説
明する。図１乃至図３は、本発明の接合方法の各工程を
示す図である。

【００２５】まず、図１に示すように、カップリング１
が準備される。図において、参照符号１は水中深く横た
えられたパイプライン２に密封状態で接合されるカップ
リングを示している。パイプライン２を構成する材料よ
り高い弾性限界を有した材料から構成されたカップリン
グ１の内面３には、連続した凹部４および凸部５が形成
されている。カップリング１の各凹部４には、二つのハ
ーフリング６（従来技術で説明したものと同様のもので
ある）が嵌装される。

【００２６】このように準備されたカップリング１は深
海底まで下ろされ、水中のパイプライン２の端部上に取
り付けられる。

【００２７】次に、パイプライン／カップリング組立体
は、パイプライン２の内部に密封チャンバ７を形成する
ように配置された適切な装置（工具８）により、以下に
述べるようにして半径方向に拡径される。

【００２８】図１および図２に示すように、工具８は、
その端部に、環状の滑り面が形成された２つの円筒状の
ボディ９を有している。前記滑り面には、膨張可能な部
材１０が挿入されている。図１には、前記部材１０の膨
張していない形態が示されており、部材１０が膨張して
いない場合に、工具８はパイプライン２の内部に挿入す
ることが可能である。

【００２９】上記構成を有する工具８は、パイプライン
２の端部内側に導入される。

【００３０】工具８がパイプライン２の内部に挿入され
ると、工具８内の図示しない流体通路を通って、前記パ
イプライン２の内周面が密封されるまで、前記部材１０
内に流体が充填される。膨張した部材１０はパイプライ
ン２の内部に密封されたチャンバ７を形成する（図２参
照）。

【００３１】次に、図２に示すように、工具８内の図示
しない流体通路を通って、非常に高圧の流体がチャンバ
７内に導入される。 パイプライン２およびカップリン
グ１からなる組立体は、前記高圧流体の作用によりカッ
プリング１の材料の弾性限度まで拡径される。これによ
り、パイプライン２は、塑性変形して各凹部４内に装着
されたハーフリング６を押しつぶし、カップリング１の
凹部４内に入り込む。

【００３２】次に、チャンバ７および膨張可能な部材１
０内の流体圧力が除去される。これにより部材１０は初
期の形状（図１参照）に復元し、工具８およびそのボデ
ィ９をパイプライン２の内部から抜き取ることが可能と
なる。

【００３３】チャンバ７内の流体圧力が取り除かれる
と、流体圧力により弾性的に拡開していたカップリング
１は弾性的に復元し、パイプライン２を締め付けるよう
になる。これによりパイプライン２とカップリング１と
の間に強固な密封係合がもたらされる。

【００３４】図３には最終的に得られる継手構造が示さ
れており、図中に示すように、パイプライン２の壁部は
永久変形し、これにより非常に良好なパイプライン２お
よびカップリング１間の密着および固着が達成されてい
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パイプラインとカップリングとの接合部の信頼性をより
高めることとができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】密封状態で接合されるフランジ付きカップリン
グが緩みを有して取り付けられるとともに、その内部に
密封チャンバを成形するための装置の一つが挿入された
パイプラインの端部の縦断面図。

【図２】密封チャンバ内の水若しくは他の液体の非常に
高い圧力下での圧縮によって生じるパイプライン／カッ
プリング組立体の半径方向の拡径を示した図１と同様な
縦断面図。

【図３】半径方向に最大限に膨張した位置から弾性的に
復元した後におけるパイプライン／カップリング組立体
の最終形状を示す縦断面図。

【符号の説明】

１ カップリング ２ パイプライン ７ 密封されたチャンバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水中深く横たえられたパイプラインにカッ
   プリングを密封状態で接合する方法であって、 前記パイプラインの自由端上にカップリングを取り付け
   る工程と、 接合される前記カップリングに対応する前記パイプライ
   ンの内部に、密封されたチャンバを形成する工程と、 水若しくは他の液体を前記チャンバ内に非常に高い圧力
   で圧送し、半径方向の拡開を生じさせるための圧力を生
   成する工程と、 前記カップリングがその弾性限度まで変形しその一方で
   前記パイプラインが塑性変形するまで、前記パイプライ
   ンおよび前記カップリングからなる組立体を半径方向に
   拡開させるための前記圧力を持続させる工程と、 最終的に前記チャンバ内の圧力を低下させる段階と、を
   備えたことを特徴とする方法。