JP7393234B2 - ガス配管の補修ユニット及び補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガスもしくは天然ガス等のガスを輸送するガス配管の補修ユニット及び補修方法に関する。

高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガスもしくは天然ガス等のガス配管は、工場稼働の為の燃料供給ラインとして重要な役割を担っている。配管には一般的に鋼管が用いられるが、鋼管は長期間の使用により、周囲の環境変化や内部流体中の成分が起因する腐食により数ミリから数十ミリ程度の大きさの孔あきや亀裂等の欠陥が発生する。このような欠陥が生じた場合には早急な補修対応が必要である。

そこで、マグネットシートを用いて欠陥部の補修を早急に行う補修方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、マグネットシートを欠陥部に貼着して、マグネットシート上に耐食性及び高接着性を有するコーティング材で覆う補修方法が開示されている。

特開平１０－３３２０７３号公報

しかしながら、特許文献１の場合、マグネットシートが直接欠陥部上に貼り付けられるため、ガス中に含まれる硫黄等によりマグネットシートが腐食して穴が開く可能性があり、再度の補修作業が必要になる場合がある。また、配管の表面には凹凸があるためマグネットシートだけでは完全に塞ぐことができず、コーティング材を塗布する作業中及びコーティング材が硬化するまでの期間はガスが漏洩し続けるおそれがある。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、補修効果を長期に持続し、欠陥部からのガスの漏洩を確実に抑止することができるガス配管の補修ユニット及び補修方法を提供することを目的とする。

本発明は、これら課題を解決するために以下の構成を有する。
［１］ ガス配管に生じた欠陥部を補修する補修ユニットであって、
前記欠陥部上に配置され、前記ガス配管に密着する耐食性ゴムシートと、
前記耐食性ゴムシート上に配置され、磁力により前記耐食性ゴムシートを前記ガス配管へ押し付けて固定するマグネットシートと、
を有することを特徴とするガス配管の補修ユニット。
［２］ 前記耐食性ゴムシートは、フッ素ゴムからなることを特徴とする［１］に記載のガス配管の補修ユニット。
［３］ 前記マグネットシートは、０．２テスラ以上の磁力を有することを特徴とする［１］または［２］に記載のガス配管の補修ユニット。
［４］ 前記マグネットシートの面積は、前記耐食性ゴムシートの面積以下であることを特徴とする［１］から［３］のいずれかに記載のガス配管の補修ユニット。
［５］ 前記耐食性ゴムシート及び前記マグネットシートを覆う耐候性樹脂をさらに備えたことを特徴とする［１］から［４］のいずれかに記載のガス配管の補修ユニット。
［６］ 前記マグネットシートに巻き付いて固定するＣ型輪止めをさらに有することを特徴とする［１］から［５］のいずれかに記載のガス配管の補修ユニット。
［７］ ガス配管に生じた欠陥部上に耐食性ゴムシートを設置するステップと、
前記耐食性ゴムシート上にマグネットシートを配置し、磁力により前記耐食性ゴムシートを前記ガス配管との間に挟んで固定するステップと、
を有することを特徴とするガス配管の補修方法。

本発明のガス配管の補修ユニットによれば、欠陥部上において耐食性ゴムシートがマグネットシートからの磁力によりガス配管に押し付けられて密着することにより、補修作業を開始してから即座にガス配管と耐食性ゴムシートとの間からガスが漏れるのを抑止するとともに、ガスによる腐食に起因して再補修が必要になるのを抑制し、補修効果を長期に持続させることができる。

本発明のガス配管の補修ユニットの好ましい実施形態を示す模式図である。 本発明のガス配管の補修ユニットの好ましい実施形態を示す模式図である。 本発明のガス配管の補修ユニットの別の実施形態を示す模式図である。 本発明のガス配管の補修ユニットの別の実施形態を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１及び図２は本発明のガス配管の修復ユニットの好ましい実施形態を示す模式図である。図１及び図２のガス配管Ｐの補修ユニット１は、例えば腐食により鋼管からなるガス配管Ｐの厚さ方向（矢印Ｚ方向）に生じた孔あきや亀裂等の欠陥部ＰＨの補修を行うものであって、欠陥部ＰＨ上に配置される耐食性ゴムシート２と、耐食性ゴムシート２上に設置されるマグネットシート３とを備える。

耐食性ゴムシート２は、欠陥部ＰＨの上部を覆うように配置されるものであって、例えばフッ素ゴムなどのガスに含まれる腐食性の成分である硫黄等に対する耐食性があるゴムからなっている。耐食性ゴムシート２は、ガス配管Ｐの曲率及び表面の凹凸に合わせて柔軟に密着できるような柔らかさを有する。これにより、耐食性ゴムシート２がマグネットシート３からの圧力により、ガス配管Ｐの表面の微細な凹凸の隙間に入り込んで密着し、ガス配管Ｐの内部のガスが外部へ漏洩することを確実に抑止することができる。耐食性ゴムシート２は、欠陥部ＰＨの内圧に耐え得る厚さであればよく、１０ｍｍ程度の厚さを有するものであればよい。

耐食性ゴムシート２は、例えば四角形状に形成されており、ガス配管Ｐに生じた欠陥部ＰＨの径φＨより大きい幅Ｗ１を有する。すなわち、耐食性ゴムシート２の水平方向（矢印ＸＹ方向）の面積は、欠陥部ＰＨを十分覆うことができる面積を有し、例えば欠陥部ＰＨの外縁から３０ｍｍ程度広い領域を覆っている。

マグネットシート３は、耐食性ゴムシート２上に配置され、耐食性ゴムシート２を磁力によりガス配管Ｐとの間に挟んで固定するものである。この磁力により、耐食性ゴムシート２が欠陥部ＰＨ上においてガス配管Ｐ側へ押し付けられ、ガス配管Ｐと密着することになる。マグネットシート３は、ガスが欠陥部ＰＨから噴出する際の圧力（約０．１ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ）に対し、耐食性ゴムシート２を介して磁着可能な磁力を有する。マグネットシート３は、例えば０．２テスラ以上の磁力を有するものであれば、噴出するガスの圧力を受けても磁着可能である。なお、マグネットシート３の種類は上記の磁力を満たせば、どのような種類の磁石であってもよいが、ネオジム磁石であることが望ましい。

マグネットシート３は、例えば四角形状に形成されており、マグネットシート３の面積（幅Ｗ２）はガス配管Ｐの欠陥部ＰＨの面積（径φＨ）よりも大きく形成されている。なお、マグネットシート３の面積（幅Ｗ２）は、耐食性ゴムシート２をガス配管Ｐ上に固定できるものであれば特に限定されないが、耐食性ゴムシート２の面積（幅Ｗ１）以下であることが好ましい。これは、マグネットシート３が耐食性ゴムシート２より大きい場合、マグネットシート３の外縁で、マグネットシート３とガス配管Ｐとの間に隙間が生じ、雨水等によりガス配管Ｐもしくはマグネットシート３が腐食するおそれがあるためである。

また、耐食性ゴムシート２を欠陥部ＰＨの周縁と確実に密着させるため、マグネットシート３の幅Ｗ２は欠陥部ＰＨの周縁から２０～２５ｍｍ程度大きく形成されていることが好ましい。そして、マグネットシート３の大きさＷ２は、耐食性ゴムシート２の大きさＷ１よりも５～１０ｍｍ程度小さく形成されることが好ましい。

次に、図１及び図２を参照してガス配管の補修方法について説明する。まず、耐食性ゴムシート２がガス配管Ｐの欠陥部ＰＨを覆うように設置される。その後、耐食性ゴムシート２上にマグネットシート３が設置される。すると、耐食性ゴムシート２がマグネットシート３からの磁力によりガス配管Ｐ側へ押し付けられることになる。すると、欠陥部ＰＨからのガスリークが抑止され、ガス配管Ｐの欠陥部ＰＨの補修が完了する。

上記実施の形態によれば、欠陥部ＰＨ上において耐食性ゴムシート２がマグネットシート３の磁力によりガス配管Ｐに密着することにより、補修作業を開始してから即座にガス配管Ｐと耐食性ゴムシート２との間からガスが漏れるのを確実に抑止するとともに、ガスによる腐食に起因して再補修が必要になるのを抑制し、補修効果を長期に持続させることができる。

すなわち、一般的なガス配管の補修方法は、ガス配管Ｐを遮断し、内部の残留ガスの抜出し、窒素ガス等の不活性ガスで置換後、欠陥部ＰＨを鋼板で覆い溶接により塞ぐ。この従来の補修方法は溶接作業を伴うため、安全性の観点から内部のガス置換が必須である。よって、実際の溶接作業に至るまでに長時間を要し、操業への影響が大きい。また、溶接を実施することにより、溶接部の残留応力等が起因し、亀裂が発生し易くなる。

また、欠陥部上にマグネットシートを貼着することで覆い、その上に耐食性及び高接着性を有するコーティング材で覆う補修方法も考えられる。しかしながら、コーティング材を塗布する作業中及びコーティング材が硬化するまでの期間中、ガスがマグネットシートとガス配管との間に生じる隙間から漏洩し続け、このコーティング材が硬化するまで１時間程の時間を要してしまう。さらに、マグネットを直接孔あき及び亀裂部に貼り付ける為、ガス中に含まれる硫黄分によるマグネットの腐食の影響が懸念され、長期間の補修効果は期待できない。

一方、図１及び図２のガス配管の補修ユニット１の場合、欠陥部ＰＨ上は耐食性ゴムシート２で覆われるため、補修ユニット１の腐食の心配がない。また、耐食性ゴムシート２がガス配管Ｐの表面に密着することにより、ガス配管Ｐと耐食性ゴムシート２との間には隙間が生じない。このため、コーディング材の硬化を待たずに、補修作業を開始してから即座にガスが漏れるのを確実に抑止することができる。さらに、耐食性ゴムシート２は、ガスにより腐食することがないため、補修効果を長期間持続させることができる。

特に、マグネットシート３の大きさは、耐食性ゴムシート２の大きさ以下である場合、耐食性ゴムシート２とマグネットシート３との間に腐食因子が入り込むことによるガス配管Ｐの腐食を抑制することができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されず、種々の変更を加えることができる。たとえば、図３に示すように、マグネットシート３の外側を耐候性の樹脂１００で覆うようにしてもよい。これにより、耐食性ゴムシート２とマグネットシート３の経年劣化を抑制し、確実に耐食性ゴムシート２をガス配管Ｐに密着させ続け、補修効果を長続きさせることができる。あるいは、図４に示すように、ガス配管の補修ユニット１は、マグネットシート３に巻き付いて固定するＣ型輪止め１１０をさらに有していてもよい。この場合にも、図３と同様、確実に耐食性ゴムシート２をガス配管Ｐに密着させ続け、補修効果を長続きさせることができる。

さらに、マグネットシート３の断面形状が、矩形状である場合について例示しているが、ガス配管Ｐの曲面に合わせて曲がった形状を有していても良い。また、図１及び図２において、耐食性ゴムシート２及びマグネットシート３は、矩形状に形成されている場合について例示しているが、欠陥部ＰＨより広い面積を有するものであればその形状を問わず、例えば円形状、楕円状、多角形状等に形成されていてもよい。

図１及び図２に示す耐食性ゴムシート２及びマグネットシート３を用いた漏洩抑止テストを実施した。テストに使用した配管Ｐの配管径Ａ（呼び径）は１２００ｍｍである。このガス配管Ｐの側面にそれぞれ１．５ｍｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍ、１０．５ｍｍの孔径（欠陥部ＰＨ）をあけた。耐食性ゴムシート２として、７０ｍｍ四方の大きさであって、厚さがそれぞれ２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍの３種類のものを用意した。マグネットシート３は、５０ｍｍ四方の大きさであり、厚さ１２ｍｍのネオジウム磁石（磁力０．４Ｔ）とした。ガス配管Ｐ内には圧縮空気を充填させ、内圧が０．１ＭＰａの場合と、０．２ＭＰａの場合というように一般的な燃料ガス圧力でそれぞれ試験を行った。漏洩の有無は、補修ユニット１の周囲に石鹸水をかけ、気泡発生の有無の確認により行った。実験結果を下記表１に示す。

なお、表１において、「◎」は耐食性ゴムシート２及びマグネットシート３だけで気泡の発生がない状態に補修できることを意味する。「〇」は耐食性ゴムシート２及びマグネットシート３だけでは気泡の発生がない状態にできない場合も生じ、この際には図３及び図４に示すような構成を追加した方が確実であることを意味する。「△」は、耐食性ゴムシート２及びマグネットシート３だけでは気泡の発生がない状態にはできない場合が多く、図３及び図４に示すような構成を追加した方が良いことを意味する。

耐食性ゴムシート２の厚さについて、耐食性ゴムシート２の厚さが２ｍｍの方が４ｍｍもしくは６ｍｍの場合よりも良好な結果が得られた。耐食性ゴムシート２が厚くなるにつれて、ガス配管Ｐとマグネットシート３と間の距離が大きくなり、配管Ｐに対するマグネットシート３の吸引力が弱くなるためである。また、孔径及び内圧について、孔径が１．５ｍｍの場合には、２ｍｍ～６ｍｍのいずれのゴム厚でも耐食性ゴムシート２及びマグネットシート３だけで気泡の発生がない状態に補修できる。

一方、孔径及び内圧が大きくなるにつれて、ガス配管Ｐの内部から耐食性ゴムシート２へ掛かる圧力が大きくなる。このため、表１におけるゴム厚４ｍｍであって孔径３．０～１０．５ｍｍの場合のように、マグネットシート３の磁力による密着力だけでは完全に気泡漏れを防ぐ補修ができない場合も生じる。この場合には、マグネットシート３の磁力を高くする、もしくは図３の樹脂１００あるいは図４の輪止め１１０を用いると確実に補修を行うようにすればよい。

１ 補修ユニット
２ 耐食性ゴムシート
３ マグネットシート
１００ 樹脂
１１０ Ｃ型輪止め
Ｐ ガス配管
ＰＨ 欠陥部

Claims (7)

1. ガス配管に生じた欠陥部を補修する補修ユニットであって、
   前記欠陥部上に配置され、前記ガス配管に密着する耐食性ゴムシートと、
   前記耐食性ゴムシート上に配置されて外部に露出し、磁力により前記耐食性ゴムシートを前記ガス配管へ押し付けて固定する前記耐食性ゴムシートとは別体品である単一のマグネットシートと、
   を有し、
   前記マグネットシートの磁力によって前記ガス配管に前記耐食性ゴムシートを密着させた状態で、前記耐食性ゴムシートの外縁は、前記欠陥部の外縁の外側に位置し、かつ、前記マグネットシートの外縁の外側に位置し、更に、前記マグネットシートは、前記欠陥部の面積よりも大きい面積に形成されており、前記マグネットシートの外縁は、前記欠陥部の外縁の外側に位置し、
   前記ガス配管は、高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガス、もしくは、天然ガスを輸送することを特徴とするガス配管の補修ユニット。
2. 前記耐食性ゴムシートは、フッ素ゴムからなることを特徴とする請求項１に記載のガス配管の補修ユニット。
3. 前記マグネットシートは、０．２テスラ以上の磁力を有することを特徴とする請求項１または２に記載のガス配管の補修ユニット。
4. 前記マグネットシートの面積は、前記耐食性ゴムシートの面積以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガス配管の補修ユニット。
5. 前記耐食性ゴムシート及び前記マグネットシートを覆う耐候性樹脂をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガス配管の補修ユニット。
6. 前記マグネットシートに巻き付いて固定するＣ型輪止めをさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のガス配管の補修ユニット。
7. ガス配管に生じた欠陥部上に耐食性ゴムシートを設置するステップと、
   前記耐食性ゴムシート上に前記耐食性ゴムシートとは別体品である単一のマグネットシートを配置し、磁力により前記耐食性ゴムシートを前記ガス配管との間に挟んで固定するステップと、
   を有し、
   前記磁力によって前記ガス配管に前記耐食性ゴムシートを密着させた状態で、前記耐食性ゴムシートの外縁は、前記欠陥部の外縁の外側に位置し、かつ、前記マグネットシートの外縁の外側に位置し、更に、前記マグネットシートは、前記欠陥部の面積よりも大きい面積に形成されると共に、前記耐食性ゴムシート上に配置されて外部に露出し、かつ、前記マグネットシートの外縁は、前記欠陥部の外縁の外側に位置し、
   前記ガス配管は、高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガス、もしくは、天然ガスを輸送することを特徴とするガス配管の補修方法。

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