JPH06137471A - 可撓性流体輸送管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 巻付平型鋼条の強度を維持し、その鋼条間の
隙間が一方に偏って拡がりを生じるのを防ぎ、軽量化さ
れ、大水深に布設可能な可撓性流体輸送管を提供する。 【構成】 鋼帯製インターロック螺旋管(1) とプラスチ
ック内管(2) とＣ型鋼条短ピッチ巻回圧力補強層(3) と
平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層(10)とプラスチック外
部シース(13)により構成される可撓性流体輸送管におい
て、平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層(10)を、巾／厚さ
比が４以下の平型鋼条(11)と非鉄材製スペーサ(12)とを
交互に並べて巻付けて形成し、この巾／厚さ比により平
型鋼条の強度を維持して軽量化し、非鉄材製スペーサ(1
2)を用いることによりその鋼条間の隙間が一方に偏って
拡がりを生じるのを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中に布設される可撓
性の流体輸送管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】海底油田等から油、ガス、水等の流体を
海上の設備に輸送する可撓性の流体輸送管は、高温、高
圧の原油等の輸送に耐え、かつ３００〜５００メートル
の大水深に布設可能でその高水圧に耐え、長期間安全に
使用できることが必要であり、このため従来の可撓性流
体輸送管は、図２に示したように、最内層に、流体輸送
管の内側および外側にかかる高圧力に耐える流体流路の
中空路を形成するようにステンレス鋼帯製のインターロ
ック式螺旋中空管２０を設け、この外側に、輸送する原
油やガスを漏洩させず高温の油、ガスによる劣化に耐え
得るプラスチック製の内管２１を設け、この上に設け
る、流体輸送管の管壁にかかる高圧力によるフープ荷重
に対する第１の内側の圧力補強層２２として、内外２層
巻き層の内層側のＣ型鋼条と外層側のＣ型鋼条の互いの
凹部を向かい合わせ相互に噛み合わせて短ピッチで巻付
けた２層巻き層を形成し、この上に設ける、流体輸送管
の軸力に対する第２の外側の圧力補強層２３として、内
層側のＳ巻きの高張力平型鋼条と外層側のＺ巻きの高張
力平型鋼条を長ピッチで互いに逆方向に巻付けた２層巻
き層を形成し、この上にプラスチック外部シース２４を
被覆している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の可撓性流体輸送
管が長尺になると自重が増大し大なる張力がかかるので
軽量化する必要があり、ことに水深が７５０mmにもなる
高水深の油田等に長尺の流体輸送管が布設されるような
状況下では懸垂時の張力軽減による寿命増加のために益
々軽量化が要求されている。このため従来は、前記の長
ピッチ巻付の外側の圧力補強層２３の平型鋼条の加工度
を上げることにより強度を低下することなく薄くして軽
量化し、かつ、この巻付ける平型鋼条と隣接平型鋼条と
の間の隙間を５％に抑えて、該隙間が管を曲げても一方
に偏らず、全周にわたり均一となるようにし、曲げが容
易になるようにしていたが、水中重量は２０kg／ｍにも
なり懸垂使用は水深５００ｍが限界であった。

【０００４】前記のように長ピッチ巻付平型鋼条２３を
軽量化のために薄くしようとすると平型鋼条の巾／厚さ
の比が４を越えて８程度にもなり、平型鋼材成形加工時
の変形量が大になって靱性を失い巻付加工時に割れが生
じて製造時の信頼性が失われていた。そこで種々実験の
結果この長ピッチ巻付平型鋼条の強度を上げるために巾
／厚さの比を４以下に抑えたところ、靱性を維持し巻付
け時の割れの発生を無くすことができた。しかしなが
ら、この巾／厚さの比を４以下とした平型鋼条を巻付け
ると、巻付け装置における平型鋼条供給ボビンの取付数
が制限されることから、巻付けられる各平型鋼条と隣接
平型鋼条との間に５％を越える隙間が発生し、このた
め、可撓性流体輸送管が巻き取られたり巻きほぐされた
りする時や布設された海中で揺れ動く時に受ける繰り返
しの曲げにより、Ｃ型鋼条圧力補強層２２上の所定位置
に巻付けられている多数の平型鋼条がＣ型鋼条圧力補強
層２２の表面上の所定位置から移動して、多数の巻付け
平型鋼条と隣接平型鋼条間の各隙間が一方に偏って拡が
り、機械的な弱点となるという問題点があった。

【０００５】本発明は、平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強
層の強度、靱性を低下させず、しかも巻付けられる各隣
接平型鋼条間に大なる隙間を発生させることなく、軽量
化された可撓性流体輸送管を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明の可撓性流体輸送管は、鋼帯製インターロック
螺旋管１の上にプラスチック内管２を設け、その上にＣ
型鋼条短ピッチ巻回圧力補強層３を巻回し、その上に平
型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層１０を巻回し、その上に
プラスチック外部シース１３を設けた可撓性流体輸送管
において、前記平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層１０
を、巾／厚さ比を４倍以下とした平型鋼条１１と非鉄材
製スペーサ条１２とを交互に配列して巻付けて形成した
ことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】プラスチック内管２は、その内側を鋼帯製イン
ターロック螺旋管１で補強されて内外の高圧力に耐える
流体流路の中空路を形成し、Ｃ型鋼条短ピッチ巻回圧力
補強層３は、内部を流れる輸送流体の高内圧によるフー
プ荷重に耐える圧力補強層を形成し、平型鋼条長ピッチ
巻回圧力補強層１０は、大水深に布設される流体輸送管
の軸力に対する補強層を形成する。

【０００８】平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層１０を形
成する平型鋼条１１に巾／厚さ比が４倍以下の平型鋼条
を用いることにより、平型鋼条に靱性を維持させて巻付
け時の割れの発生を防いで平型鋼条長ピッチ巻回圧力補
強層１０の強度を大にする。これにより平型鋼条が軽量
となって水中重量が大幅に低減し、かつ、軸力に対する
強度が従来よりも大となって懸垂使用可能な水深が大幅
に増大する。

【０００９】平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層１０を形
成する平型鋼条１１と交互に配列して巻付けた非鉄材製
スペーサ条１２は、可撓性流体輸送管の繰り返しの曲げ
による各高張力平型鋼条１１の正規巻付け位置から逸脱
変移を阻止し、所定位置に巻付けられた平型鋼条間の位
置を保持し、従来のような多数の高張力平型鋼条の隣接
平型鋼条間の隙間が一方に偏って拡がるのを防ぐ。また
このスペーサ条１２は非鉄材製としたことにより軽量化
される。

【００１０】前記の非鉄材製スペーサ条１２は、ゴム・
プラスチック被覆導電金属条からなるスペーサ条を用い
れば電力・信号の伝送線や発熱線条として利用すること
ができ、ファイバを内蔵するスペーサ条を用いれば信号
伝送線として利用することもできる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を可撓性流体輸送管の
１部を破断して示した図１により説明する。１は最内層
に設けたステンレス鋼帯製インターロック螺旋管であ
る。２はこのインターロック螺旋管１の上に設けたプラ
スチック内管であり、輸送する原油やガスを漏洩させず
高温の油やガスによる劣化に耐えるナイロン、高密度ポ
リエチレン、フッ素樹脂等のプラスチックを押出被覆し
て設ける。このプラスチック内管２はその内側をステン
レス鋼帯インターロック螺旋管１で補強されて内外の高
圧力に耐える流体流路の中空路を形成する。

【００１２】３は前記のプラスチック内管２の上に設け
たＣ型鋼条短ピッチ巻回圧力補強層であり、内側のＣ型
鋼条巻回内側層４と外側のＣ型鋼条巻回外側層５の２層
からなり、内側のＣ型鋼条巻回内側層４は、Ｃ型鋼条６
の凹部７を外向きにして前記プラスチック内管２の上に
短ピッチで巻回し、外側のＣ型鋼条巻回外側層５は、Ｃ
型鋼条６の凹部７を内向きにして前記内側層４の上に短
ピッチで巻回し、この内側層４と外側層５の互に向かい
合う各凹部を噛み合わせて巻回したＣ型鋼条短ピッチ巻
回圧力補強層３により、輸送流体の高内圧によるフープ
荷重に耐える強度を有する圧力補強層を形成する。

【００１３】１０は前記のＣ型鋼条短ピッチ巻回圧力補
強層３の上に設けた平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層で
あり、内側の平型鋼条巻回内側層８と外側の平型鋼条巻
回外側層９の２層からなり、内側層８、外側層９の各層
とも、高張力平型鋼条１１と非鉄材製スペーサ条１２と
を用いてその各１条づつを交互に並べ、内側層８はＳ巻
き方向に長ピッチで巻付け、外側層９はＺ巻き方向に長
ピッチで巻付け、この互いに逆方向に巻回した内外２層
よりなる平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層１０により大
水深による軸力に対する強度を有する補強層を形成す
る。

【００１４】前記の高張力平型鋼条１１は、軸力に対す
る強度を有する補強層を形成するためにステンレス鋼条
や鋼帯等を用い、その平型鋼条の巾／厚さの比を４倍以
下たとえば巾５mm、厚さ２mmとした平型鋼条を用いるも
のであり、これにより平型鋼条１１の靱性を維持して巻
付け時の割れの発生を防ぎ、平型鋼条長ピッチ巻回圧力
補強層１０の強度を大にする。

【００１５】前記の非鉄材製スペーサ条１２は、可撓性
流体輸送管にかかる繰り返しの曲げにより、所定位置に
巻付けられている多数の各高張力平型鋼条１１が所定位
置を逸脱変移して隣接平型鋼条間の各隙間が一方に偏っ
て拡がらないように、各平型鋼条間の隣接間隔を保持す
る。このスペーサ条１２は軽量化のために非鉄材を用い
るものであり、ポリエチレンその他のプラスチックやＦ
ＲＰ等のプラスチック製平型条もしくは丸線条を用い
る。また銅、アルミニウム等の非鉄金属の平型条や丸線
条にプラスチック、ゴム等を被覆した非鉄金属製平型条
もしくは丸線条、または、アルミニウムやアルミ合金の
平型条もしくは丸線条等を用いてもよく、この場合は
銅、アルミニウム等の線条は電力・信号の伝送用または
発熱用に利用することができる。またプラスチック被覆
をした光ファイバもしくは光ファイバユニット、また
は、金属管入り光ファイバ等を用い、この光ファイバを
信号伝送に利用することができる。またこれらの各非鉄
材は単独でなく種々併用することも可能である。

【００１６】１３は前記の平型鋼条長ピッチ巻回圧力補
強層１０の上に押出被覆して設けたナイロンその他のプ
ラスチック外部シースである。なお１４、１５、１６は
前記のインターロック螺旋管１とプラスチック内管２と
の間、およびＣ型鋼条短ピッチ巻回圧力補強層３と平型
鋼条長ピッチ巻回圧力補強層１０との間、および平型鋼
条長ピッチ巻回圧力補強層１０とプラスチック外部シー
ス１３との間に介在させた巻付けテープである。

【００１７】前記のように構成した本発明の可撓性流体
輸送管は、平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層１０に平型
鋼条１１と非鉄材製スペーサ条１２を交互に並べて巻付
けることにより、平型鋼条の巾／厚さの比を強度、靱性
を充分に保持することができる４倍以下としても、巻付
けられた各平型鋼条の間の隙間を５％以下に抑えること
が可能となり、繰り返しの曲げによっても巻付け平型鋼
条が移動せずしたがって隙間が一方に偏って拡がるよう
なこともない。しかも軽量化することができるので従来
のものよりも水中重量を大幅に低減することができ、懸
垂使用可能な水深の限界を増加することができる。

【００１８】前記の構成の可撓性流体輸送管を以下の条
件で製作したところ、すなわちステンレス鋼帯製インタ
ーロック螺旋管１を内径６３．５mmに形成し、その上に
設けるプラスチック内管２を肉厚４．５mmに形成し、そ
の上に設けるＣ型鋼条短ピッチ巻回圧力補強層３の内側
層４と外側層５は平均厚さ３mm、巾１０mmの断面Ｃ型の
鋼条を巻付け角度約８８°の短ピッチで２層に巻付けて
形成し、その上に設ける平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強
層１０の高張力平型鋼条１１は厚さ２mm、巾５mmの平型
鋼条を用い、非鉄材製スペーサ条１２は厚さ２mm、巾４
mmのポリエチレン平型スペーサ条を用い、その内側層８
は１３条の平型鋼条１１と非鉄材製平型スペーサ条１２
を１条づつ交互に並べてＳ巻き方向に巻付角度約３５°
の長ピッチで巻付け、外側層９は１４条の平型鋼条１１
と非鉄材製平型スペーサ条１２を１条づつ交互に並べて
Ｚ巻き方向に巻付角度約３５°の長ピッチで巻付け、そ
の上のプラスチック外部シースは肉厚６．２５mmのナイ
ロン外被として、管外径が１１４mmの可撓性流体輸送管
を構成したところ、その水中重量は１６．５kg／ｍであ
り、水深６００ｍまでの懸垂使用が可能であった。

【００１９】前記のように構成した本発明の可撓性流体
輸送管と、従来のものとを比較するために、前記の図２
に示した従来の可撓性流体輸送管の構成を、最内層のス
テンレス鋼帯製インターロック式螺旋管２０と、その上
のプラスチック内管２１と、その上の２条のＣ型鋼条を
巻付けた圧力補強層２２、およびプラスチック外部シー
ス２４の各構成を前記本発明の実施例と同一条件にし
て、インターロック式螺旋管２０を内径６３．５mmと
し、その上のプラスチック内管２１を肉厚４．５mmのナ
イロン管とし、その上の第１の圧力補強層２２は厚さ３
mm、巾１０mmのＣ型鋼条を用いて巻付け角度８８°の短
ピッチで巻付けて形成し、最外層のプラスチック外部シ
ース２４のナイロン外被は肉厚６．２５mmとし、管外径
を１１４mmとして、同一条件にて形成し、ただし、Ｃ型
鋼条巻付圧力補強層２２の上に巻付け角度３５°の長ピ
ッチで巻付ける平型鋼条の圧力補強層２３だけは、前記
の本発明のようなスペーサ条１２を用いずに厚さ２mm、
巾９mmの平型鋼条だけを用い、そのＳ巻きの内層は２６
条の平型鋼条を巻付け、Ｚ巻きの外層は２８条の平型鋼
条を巻付けた構成としたところ、この従来構成の可撓性
流体輸送管の水中重量は２０kg／ｍであり、懸垂使用は
水深５００ｍが限界であった。これに対し、前記のよう
に本発明の可撓性流体輸送管は、水中重量が１６．５kg
／ｍで２０％も低減することができ、懸垂使用可能な水
深も従来の５００ｍの限界を大幅に越えて１００ｍも増
加することができた。

【００２０】

【発明の効果】前記のように本発明は、鋼帯製インター
ロック螺旋管上のプラスチック内管とＣ型鋼条短ピッチ
巻回圧力補強層と平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層とプ
ラスチック外部シースとを備えた可撓性流体輸送管にお
いて、平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層を、巾／厚さ比
を４倍以下とした平型鋼条と非鉄材製スペーサ条により
構成したので、平型鋼条に靱性を維持させて巻付け時の
割れの発生を防いで、平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層
の強度を増大することができる。

【００２１】また、平型鋼条と非鉄材製スペーサ条を交
互に並べて巻付けて平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層を
形成したので、可撓性流体輸送管が繰り返し曲げられて
も、巻付け平型鋼条の偏りを阻止して隣接平型鋼条間の
各隙間が一方に偏って拡がるのを防ぐことができる。

【００２２】さらに、平型鋼条を巾／厚さ比が４倍以下
にして軽量化するとともに、非鉄材製スペーサ条も非鉄
材製としたので一層軽量化されることになり、流体輸送
管の自重が大幅に軽減されて大水深布設が可能になる。

【００２３】前記のプラスチック内管とその内側の鋼帯
製インターロック螺旋管により内外の高圧力に耐える流
体流路が形成され、Ｃ型鋼条短ピッチ巻回圧力補強層に
より高内圧によるフープ荷重に耐える圧力補強層が形成
され、平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層により大なる軸
力に対する補強層が形成されるので、大水深に布設する
ことが可能な可撓性流体輸送管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の１部破断した斜視図

【図２】従来例の１部破断した斜視図

【符号の説明】

１：鋼帯製インターロック螺旋管 ２：プラスチック内管 ３：Ｃ型鋼条短ピッチ巻回圧力補強層 １０：平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層 １１：平型鋼条 １２：非鉄材製スペーサ条 １３：プラスチック外部シース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼帯製インターロック螺旋管上のプラスチ
   ック内管の上にＣ型鋼条短ピッチ巻回圧力補強層を設
   け、その上に平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層を設け、
   その上にプラスチック外部シースを設けた可撓性流体輸
   送管において、前記平型鋼条長ピッチ巻回圧力補強層
   を、巾／厚さ比が４倍以下の平型鋼条と非鉄材製スペー
   サ条とを交互に並べ巻付けて形成したことを特徴とする
   可撓性流体輸送管。