JPH03162936A - 雌ねじ部付ｆｒｐ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、高圧環境下で使用される配管、特に原油、天
然ガスの掘削用油井管あるいはそれらの輸送管、その他
各種のプラント用配管として好適な雌ねじ部付ＦＲＰ管
に関する。

〔従来の技術］ ＦＲＰ管は軽量、高強度で、優れた耐食性を有し、これ
らの特性を生かして腐食性の厳しい配管分野に多用され
ている。配管において最も重要で且つ技術的に難しい点
は継手システムであり、ＦＲＰ管の場合もその例外では
ない。

ＦＲＰ管の継手方式としては、接着式の差し込み継手が
最も一般的であるが、この方式は比較的低圧（５０ｋｇ
ｆ／ｃＪ以下）の配管を対象としており、例えば１　０
　０　０ｐｓｉ　　（　７　０ｋｇｆ　／ｃＪ）以上の
高圧が作用する配管には適用が困難であった。そのため
高圧配管用ＦＲＰ管の継手としては、現在のところねし
継手が使用されている。

ＦＲＰ管に対するねじ或形方法としては、雌ねじについ
てはマンドレル金型の所要端部に雄ねし形状を付与して
おき、直管部同様この部分にも織維を巻回して威形する
方法が採用されている。この方法においては、繊維の巻
き角度が継手部の強度特性に対して大きな影響を与える
。そのため、高圧ＦＲＰ管の戒形方法として多用されて
いるフィラメントワインデング法（以下ＦＷ法という）
をそのまま上記雌ねじの成形に適用すると、ねし山部分
における繊維配向角度が必然的にねしピッチ角度、すな
わち管軸に対し９０゜近くとなり、そのため、継手部に
高い内圧が作用すると、内圧の管軸方向の応力或分によ
り、この９０゜配向層に割れが発生し易いという問題が
あった。

そこで、この問題点を解消する方法として、例えば、特
開昭５６−４４６２５号公報、特開昭５８−４５９２５
号公報には、金型ねし部に管軸に対して０゜から３０゜
の間の巻き角度で繊維を巻き付けた後、その上から管軸
に対して９０゜近い巻き角度で繊維を巻き付けて、先に
巻いた繊維を金型ねし部のねし谷部分に落とし込む方法
が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記方法は、特に高い気密性が要求され
る油井管ねし継手、例えばＡＰＩ（アメリカ石油協会）
規格（ＡＰＩ　　ＳＰＥＣ．５Ｂ）に規定されるラウン
ドねし（８山／ｉｎｃｈ，　　１　０山／ｉｎｃｈ）１
１！手のようなピンチが細かいねしに適用されると、先
に巻いたＯ〜３０゛配向の繊維を９０゜配向の繊維で締
め付けるにもかかわらず、織維が有する剛性により、０
〜３０゜配向の繊維が十分ねし山に沿わず、金型ねし部
のねし谷部分との間に欠陥を生し、威形されたねじが不
完全形状となり易いという欠点を有していた。

そのため、高い気密性を保持する必要性からねし形状並
びにその精度が厳しく規定されている油井管ねし継手の
ような高精度のねし継手の威形には、上記方法は不適で
あった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、高い内圧が作用しても雌ねじ部に割れが発生せず、し
かも継手部に高い気密性を付与し得る雌ねじ部付ＦＲＰ
管を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 高い内圧が継手部に作用した場合の管軸方向応力による
ねし部の割れを防止するためには、ねし部における繊維
を管軸方向に配向させることが不可欠である。その配向
角度としては０゜から±１５６が望ましい。第２図はＦ
ＲＰにおける繊維配向角度と引張強さとの関係を種々の
繊維について示したグラフである。第２図に示されるよ
うに、ＦＲＰにおける繊維配向角度が±１５゜を超える
と、ＦＲＰ強度が急激に低下する。

しかしながら、既に述べたように、ピンチが細かいねし
、例えば８山／ｉｎｃｈねしあるいは１０山／ｉｎｃｈ
ねしなどに対して０゜から±１５゜方向に繊維を配向さ
せると、繊維のもつ剛性により、たとえ外側より９０゜
配向繊維層を積層しても、内側の０゜〜±１５“配向繊
維が十分にねし山に沿わず、或形されたねしが不完全形
状になる。

本発明者等は、この相反する問題を解決すべく種々検討
を行った結果、まず金型ねし部に樹脂を充填し、その後
、０゜から±１５゜の配向層を形威し、更にその」二か
ら±８５゜〜９０゜の配向層を積層することが上記問題
の解消に有効なことを見出した。

本発明は上記知見に基づきなされたもので、雌ねじ部の
ねし山部分が、内面側から第１層を樹脂層、第２層を管
軸方向に対して０〜±１５゜に繊維が連続的に配向した
層、第３層を±８５〜９０“に繊維が連続的に配向した
層とした３層を有することを特徴とする雌ねじ部付ＦＲ
Ｐ管を要旨とする。

〔作　　用〕

第１図は本発明の雌ねじ部付ＦＲＰ管における雌ねじ部
の典型的な構造を示す断面図である。

雌ねじ部Ａは管本体部Ｂの内面側に形或されている。雌
ねじ部八のねし山部分ＡＩは、内面側から樹脂層１、管
軸方向に対してＯ〜±１５゜に繊維が連続的に配向した
層２（以下軸配向層という）、管軸方向に対して±８５
〜９０゜に繊維が連続的に配向した層３（以下周配向層
という）の３層構造になっている。

このような雌ねじ部Ａのねし山部分＾１は、例えば、金
型ねし部に樹脂を塗布し、その樹脂の上から管軸方向に
対してＯ〜±１５゜の巻き角度で維持を巻き付け、更に
その上ら管軸方向に対して±８５〜９０゜の巻き角度で
繊維を巻き付けることにより形威される。

雌ねじ部Ａのねし谷部分＾２は、樹脂が排除されて軸配
向層２、周配向層３よりなる実質２層の構造になってい
る。

雌ねじ部Ａのねし山部分＾１においては、樹脂層１は表
面がねし山に沿った完全な形状になっているのに対し、
軸配向層２は完全にねし山に沿った形とはなっておらず
、樹脂層ｌを設けなければ、この部分に欠陥を発生し、
不完全形状のねしとなり易いことが解かる。

このように、樹脂層ｌは、雌ねじ部Ａのねし山部分Ａｌ
に完全なねし形状を付与し、継手部に高い気密性を付与
える。また、樹脂層１に押し込まれた軸配向層２は、ね
し山部分＾ｌの樹脂層１を含めた雌ねじ部Ａ全体に管軸
方向の優れた強度を付与する。更に、軸配向層２に積層
された周配向層３は、軸配向層２を樹脂層ｌに押し込み
、これによって樹脂層１の戒形性確保と雌ねじ部Ａの強
度確保とに寄４ｊする。

樹脂層ｌを或形するためには、金型ねし部での樹脂層ｌ
の保持性が必要となる。すなわち、樹脂粘度が低く流動
性が良いと、金型ねし部に樹脂が保持されずに流出して
、樹脂層１の形或が困難となる。一般にＦＷ法で適用さ
れる樹脂粘度は１０ＱＱｃｐｓ以下であり、このような
粘度では金型ねじ部に樹脂を塗布しても容易に流動して
保持されないことが多い。そのため、樹脂に対して増粘
性あるいはチキソトロピー性を付与して保持性を向上さ
せるか、またはガラスマソ１のような基材に樹脂を含浸
させ、それを金型ねし部に巻イ１けることにより、樹脂
層１を形成させることが望まれる。

勿論ある程度以上の粘度を有し、ねじ部での保持性が良
好であれば樹脂単独でも良い。

樹脂層１の形威に使用される樹脂としては、例えば、エ
ボキシ樹脂、ポリエステル樹脂あるいはビニルエステル
樹脂のような熱硬化性樹脂を挙げることができる。

樹脂増粘のための充填剤としては、例えば、粒径で２０
μｍ以下の微粉シリカ粉末等が好適であるが、その他、
炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム粉末等も使用でき
る。また、ガラス短織糺からなるガラスマントに樹脂を
含浸させ、金型ねし部に巻付けることによっても、樹脂
層１を形或することができる。更には、微粉シリカ粉末
を含む樹脂を塗布し、次に樹脂を含浸させたガラス短織
維マットを巻付けることによって、一層良好な樹脂保持
性を得ることもできる。

充填材の添加量としては、一般的には３０ｗｔ％以下が
好ましく、それを超えると粘度が高くなり、金型ねし部
への塗布性が低下する。

樹脂層１に積層される軸配向層２は、例えばガラスのロ
ービングを一方向に配向さセたガラス基材に樹脂を含浸
させ、それを樹脂層ｌ形威のための樹脂の上から巻付け
ることによって形或することができる。また、ガラス基
材を用いずに、ＦＷ法によって管全体に軸配向層２を形
威させることもできるが、その場合はロービングにテン
ションがかかり、ねし山に沿わずためには好ましくない
。

また、一方向プリプレグを使用しても軸方向配向は可能
である。

軸配向層２における繊維の配向を管軸方向に対してＯ〜
±１５゜としたのは、±１５゛超では雌ねじ部Ａの管軸
方向強度が低下し、継手部に高い内圧が作用した場合に
雌ねじ部Ａが割れるおそれを生しるからである。

軸配向層２に積層される周配向層３は、例えば、ＦＷ法
でテンションをかけながら巻付ければ良い。

周配向層３を積層ずる目的は軸配向繊維を金型ねし部へ
落とし込むことにある。

周配向層３における繊維の配向を管軸方向に対して±８
５〜９０゜　としたのは、±８５゜未満では軸配向層２
を形或ずる繊維を金型ねし部へ充分に落ち込まず、樹脂
層ｌへの軸配向層２の押し込みが不足して樹脂層１の戒
形性と雌ねじ部Ａの管軸方向強度が低下するからである
。

樹脂層ｌ、軸配向層２および周配向層３よりなる３層は
、雌ねじ部Ａの特にねし山部分Ａ１に必要であり、他の
部分についてはその構造および戒形法は問わない。例え
ば、ねし谷部分＾２は軸配向層２、周配向層３の２層構
造でもよい。また雄ねし部Ａ外面側の管本体部Ｂを含め
た管体部分は、外圧、内圧等に耐え得るように、適宜そ
の構造、戒形法が選択される。

〔実施例１〕 ７″ 継手ＡＰ　ＩＳＰＥＣ　　５　Ｂ／２　−Ｔ−　８ｒｏ
ｕｎｄ　ＥＵＥＬ　ｏｎｇ）の戒形において、その雌ね
じ部形威に第３図に示す外周面に雄ねし部Ｃを有するね
し形状の金型を使用した。樹脂はエポキシ樹脂（商品名
エビコート８２８：冫山化シエノレエポキシ■製）１０
０重量部に対して酸無水物硬化剤（商品名ＨＮ２２００
　：日立化威製）８０重量部添加したものを使用した。

ＦＲＰ管の威形に際して、まず」二記樹脂に微わ〕シリ
カ粉未（商品各Ｃａｂｏｓｉｌ　　Ｈ　Ｃａｂｏｔ社製
）を２ｗｔ％添加して充分に混合したものを金型ねし部
全面に均−に塗布し７、次に一方向ロービング（すだれ
ロービング　５　７　５ＴＥＸ，　　１　６Ｐ／ｉｎ，
　日東紡製）に上記樹脂を含浸させて金型ねし部分に２
回巻付け、さらにその上からガラスロービングをＦＷ法
にて±８５゜でｌ　ｍｍの層厚に巻付けた。その後、通
常のＦＷ法によりパイプ全長にわたる戒形を行った後、
１５０゜Ｃで４ｈｒ焼イ」硬化を行い、ねし金型および
本体マントレル金型を抽芯してＦＲＰ管とした。

或形されたＦＲＰ管の上記雌ねじ部の形状を調査すると
共に、上記雌ねじ部を雄ねし部と接合し、その継手部の
水圧試験を実施した。結果を第１表に示す。

〔実施例２］ 実施例１において、微粉シリカ粉末を添加した樹脂を使
用するかわりに、ガラスマン１・（ＣＭ４００＝旭ファ
イバーグラス■製）に樹脂を含浸させて金型ねし部に１
回巻イ１１けた。それ以外番ま実施例１に同様とした。

結果を第１表に示す。

〔実施例３］ 実施例１において、微わ〕シリカ粉末を添加した樹脂を
金型ねし部に塗布した後に、ガラスマ・ノ１・（実施例
２に同様のもの）に樹脂を含浸させて１回巻付けを行っ
た。他は実施例１に同様とした。

結果を第１表に示す。

〔比較例１〕 実施例１において、一方向ロービングによる軸配向なし
で戒形を行った。他は実施例に同様とした。結果を第１
表に示す。

】 ２ 〔比較例２〕 実施例１において、樹脂を塗布することなしに戒形を行
った。他は実施例１に同様とした。結果を第１表に示す
。

第１表から明らかなように、樹脂層と軸配向層との組め
合せにより、漏水圧を低下させることなく完全なねし形
状を安定的に得ることができた。

第　　１　　表 〔発明の効果〕 本発明の雌ねじ部付ＦＲＰ管は、雌ねじ部の強度が高く
、継手部に優れた耐用性を付与するとともに、ピッチの
細かい場合も雌ねじ部が完全なねし形状を維持し得る。

従って、ねし部に高気密性が要求される油井管等に対す
る適用も可能になり、その産業上、工業上の価値は多大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の雌ねじ継手付ＦＲＰ管における雌ねじ
部の典型的な構造を示す断面図、第２図はＦＲＰにおけ
る繊維配向角度と引張強さとの関係を種々の繊維につい
て示したグラフ、第３図は本発明の実施例においてその
雌ねじ部付ＦＩ？Ｐ管を製造するために使用した雌ねじ
部或形用金型の断面図である。 Ａ：雌ねじ部、＾ｌ：ねし山部分、ｌ：樹脂層、２：軸
配向層、３：周配向層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）雌ねじ部のねじ山部分が、内面側から第１層を樹
   脂層、第２層を管軸方向に対して０〜±１５゜に繊維が
   連続的に配向した層、第３層を±８５〜９０゜に繊維が
   連続的に配向した層とした３層を有することを特徴とす
   る雌ねじ部付ＦＲＰ管。