特許 7569036 配管接続機構、配管接続方法、及び配管接続装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-08

(45)【発行日】2024-10-17

(54)【発明の名称】配管接続機構、配管接続方法、及び配管接続装置

(51)【国際特許分類】

   F16L 21/00 20060101AFI20241009BHJP

   B63B 35/00 20200101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

F16L21/00 B

B63B35/00 M

B63B35/00 N

F16L21/00 E

【請求項の数】 26

(21)【出願番号】P 2020050978

(22)【出願日】2020-03-23

(65)【公開番号】P2021055830

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2023-02-01

(31)【優先権主張番号】P 2019178946

(32)【優先日】2019-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】591126987

【氏名又は名称】第一熱処理工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000165

【氏名又は名称】弁理士法人グローバル・アイピー東京

(72)【発明者】

【氏名】竹内 和則

(72)【発明者】

【氏名】望月 幸司

(72)【発明者】

【氏名】岩本 駿介

(72)【発明者】

【氏名】曽根 光彰

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 孝司

(72)【発明者】

【氏名】上野 英生

(72)【発明者】

【氏名】山本 克洋

【審査官】岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５４－０９３２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０２１０８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ ２１／００

Ｂ６３Ｂ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水面に浮かぶ船舶から水底あるいは水底より下にある地底まで延びる長尺管の配管接続機構であって、
複数の配管であって、
第１の配管と、
前記第１の配管に連結される第２の配管と、
を有する複数の配管と、
前記第２の配管と連結される側の前記第１の配管の端を含んだ部分の外面を覆い、前記第１の配管の前記端から前記第２の配管の方向に延長するように、前記第１の配管と前記第２の配管の連結部の外面に固定された、最小内径部分を有する接続管と、を備え、
前記接続管の前記最小内径部分は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、前記第２の配管の外径よりも小さい内径寸法を有し、温度５０℃より高く４５０℃以下の温度範囲で前記接続管の前記最小内径部分を加熱して熱膨張させることにより、前記内径寸法は前記第２の配管の外径よりも大きくなって前記第２の配管が前記接続管に嵌合できるように、前記内径寸法は設定され、
前記水面から最も遠い接続管の管軸方向の長さは、前記水面に最も近い接続管の管軸方向の長さに比べて短い、ことを特徴とする配管接続機構。

【請求項2】

前記接続管には、調質マルテンサイト鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、あるいはオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼が用いられる、請求項１に記載の配管接続機構。

【請求項3】

前記第２の配管の外面は、前記接続管に嵌合する側の端に向かって当該端まで外径が連続的に縮小するテーパー面を有している、請求項１又は２に記載の配管接続機構。

【請求項4】

前記接続管の内面は、前記最小内径部分から前記第２の配管の側に向かって前記接続管の内径が連続的に拡大するテーパー面を有している、請求項１～３のいずれか１項に記載の配管接続機構。

【請求項5】

前記テーパー面の前記接続管の管軸方向に沿った長さの、前記第１の配管及び前記第２の配管の管厚さに対する比は、１～２０である、請求項３または４に記載の配管接続機構。

【請求項6】

前記テーパー面の少なくとも一部における外径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、前記接続管の対向する位置の内径よりも大きく、前記テーパー面の残りの部分における外径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、前記接続管の内径以下であり、前記接続管の加熱により、前記接続管の前記対向する位置における内径は、前記テーパー面の前記少なくとも一部における外径より大きくなる、請求項３に記載の配管接続機構。

【請求項7】

前記テーパー面の少なくとも一部における内径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、前記第２の配管の対向する位置における外径よりも小さく、前記テーパー面の残りの部分における内径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、前記第２の配管の外径以上であり、前記接続管の加熱により、前記テーパー面の前記少なくとも一部における内径は、前記第２の配管の前記対向する位置における外径よりも大きくなる、請求項４に記載の配管接続機構。

【請求項8】

前記第１の配管及び前記第２の配管の炭素当量は０．４３質量％以上である、請求項１～７のいずれか１項に記載の配管接続機構。

【請求項9】

前記第１の配管及び前記第２の配管の引っ張り降伏強度が５５５［Ｎ／ｍｍ^２］以上である、請求項１～８のいずれか１項に記載の配管接続機構。

【請求項10】

前記長尺管は、少なくとも１０本以上の前記第１の配管及び前記第２の配管を前記接続管によって接続して、鉛直方向に延在し、
前記第１の配管及び前記第２の配管のそれぞれの質量は、１００ｋｇ～１００００ｋｇであり、前記第１の配管及び前記第２の配管のそれぞれの管厚さは５ｍｍ～１００ｍｍである、請求項１～９のいずれか１項に記載の配管接続機構。

【請求項11】

前記接続管の５０℃～４５０℃間の線膨張係数は、前記配管の－８０℃～５０℃の線膨張係数よりも２０％以上大きい、請求項１～１０のいずれか１項に記載の配管接続機構。

【請求項12】

前記接続管の前記最小内径部分の加熱に加えて、前記第２の配管の端を含む部分を温度０℃未満に冷却して当該部分の外径を収縮させることにより、前記内径寸法は、前記第２の配管の外径よりも大きくなって前記第２の配管が前記接続管に嵌合できるように、前記内径寸法は設定され、前記最小内径部分の加熱温度と前記第２の配管の端を含む部分の冷却温度の温度差を５０℃～４００℃とする、請求項１～１１のいずれか１項に記載の配管接続機構。

【請求項13】

前記接続管の内面の管断面形状は、楕円であり、前記第２の配管の外面の管断面も、楕円である、請求項１～１２のいずれか１項に記載の配管接続機構。

【請求項14】

前記楕円の短径の、長径に対する比は、０．９以上１．０未満である、請求項１３に記載の配管接続機構。

【請求項15】

水面に浮かぶ船舶から水底あるいは水底より下にある地底まで延びる長尺管の配管接続方法であって、
第１の配管の一方の端を含んだ部分の外面を覆い、前記第１の配管の少なくとも一方の端から延長するように、予め前記第１の配管の外面に固定された、最小内径部分を有する接続管の一部を前記船舶上で加熱するステップであって、前記最小内径部分は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、前記第１の配管に連結される第２の配管の外径よりも小さい内径寸法を有し、前記最小内径部分を、温度５０℃より高く４５０℃以下の温度範囲で加熱して熱膨張させることにより、前記最小内径部分の前記内径寸法を、前記第２の配管の外径よりも大きくするステップと、
前記船舶上で、前記第２の配管を熱膨張させた前記接続管に挿入するステップと、
前記船舶上で、前記第２の配管を挿入した後の前記接続管の温度を－８０℃～５０℃の温度範囲に戻すステップと、を含み、
前記接続管に挿入するステップは繰り返し行われ、
前記接続管に挿入するステップで用いる前記接続管の管軸方向の長さを、前記接続管に挿入するステップの繰り返し回数が増えるにしたがって、連続的にあるいは段階的に長くする、ことを特徴とする配管接続方法。

【請求項16】

前記接続管には、調質マルテンサイト鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、あるいはオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼が用いられる、請求項１５に記載の配管接続方法。

【請求項17】

前記最小内径部分の前記内径寸法を、前記第２の配管の外径よりも大きくするステップは、前記接続管を外面側から加熱することを含み、
前記接続管の温度を、－８０℃～５０℃の温度範囲に戻すステップは、前記接続管を外面側から冷却することを含む、請求項１５又は１６に記載の配管接続方法。

【請求項18】

前記船舶上で、前記第２の配管を、熱膨張させた前記接続管に挿入する前に、前記第２の配管の端を含む部分の外径を、温度－８０℃未満に冷却して収縮させるステップ、を含む、請求項１５～１７のいずれか１項に記載の配管接続方法。

【請求項19】

前記第２の配管の外径を、前記最小内径部分の前記内径寸法よりも小さくするステップは、前記第２の配管の内部に挿入して前記第２の配管の内面に沿って冷却媒体配管を前記第２の配管の前記端に誘導して前記冷却媒体配管から冷却媒体を前記端の内面に供給することで、前記第２の配管の前記端を、前記配管の内面側から冷却することを含む、請求項１８に記載の配管接続方法。

【請求項20】

前記第２の配管の外径を、前記最小内径部分の前記内径寸法よりも小さくするステップは、前記第２の配管の前記端に、前記第２の配管の外面側から冷却媒体を供給することを含む、請求項１８に記載の配管接続方法。

【請求項21】

前記第２の配管の前記端を含む部分を－８０℃～５０℃の温度範囲に戻すステップは、前記第２の配管の内部に挿入して前記第２の配管の内面に沿って加熱媒体配管を前記第２の配管の前記端に誘導して前記加熱媒体配管から加熱媒体を前記端の内面に供給することで、前記第２の配管の前記端を、前記第２の配管の内面側から加熱することを含む、請求項１８～２０のいずれか１項に記載の配管接続方法。

【請求項22】

前記第２の配管を熱膨張させた前記接続管に挿入するとき、前記第２の配管の端まで外径が連続的に縮小するテーパー面を外面に有する一方の端の側を前記接続管に挿入する、請求項１５～２１のいずれか１項に記載の配管接続方法。

【請求項23】

前記接続管の内面は、前記最小内径部分から前記第２の配管の側に向かって前記接続管の内径が連続的に拡大するテーパー面を有している、請求項１５～２１のいずれか１項に記載の配管接続方法。

【請求項24】

前記接続管の加熱温度と前記第２の配管の端を含む部分の冷却後の温度の温度差を５０℃～４００℃にする、請求項１５～２３のいずれか１項に記載の配管接続方法。

【請求項25】

前記接続管の内面の管断面形状は、楕円であり、前記第２の配管の外面の管断面形状も、楕円であり、
前記第２の配管を熱膨張させた前記接続管に挿入するとき、前記第２の配管の前記楕円の短軸の向きを、前記接続管の前記楕円の短軸の向きに合わせて挿入する、請求項１５～２４のいずれか１項に記載の配管接続方法。

【請求項26】

前記第２の配管を前記接続管に挿入する前の前記接続管の内面の管断面形状は、真円であり、前記第２の配管の外面の管断面も、真円であり、
前記第２の配管を前記接続管に挿入した後、前記接続管及び接続した前記第２の配管の、管軸方向に直交する方向の外側から圧縮応力を加えて楕円にするステップと、を含む請求項１５～２５のいずれか１項に記載の配管接続方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の配管を連結させて、水底あるいは水底より下にある地底と、水面との間で延在させる長尺管の配管接続機構、配管接続方法、及び配管を接続する配管接続装置に関する。

【背景技術】

【0002】

海水よりは若干軽い重質油を、自噴圧力に乏しい海底油田から効率的に引き上げるために気泡リフト技術が原油生産に広く利用されている。この気泡リフト技術では、ライザー管内部の液体中に、質量が相対的に無視できるほど小さい気体を注入することによって、その体積割合分だけ管内の液柱圧力を下げ、ライザー管の下端部において、ライザー管の外部の海水による圧力や油層圧力による押し込み力を発生させ、気泡の浮上力を利用して、所定の対象物質を水面に引き上げる。海底に貯留されるレアアース等を含んだ泥や、比重の大きい鉱物などにおいても、細かく砕いて海水等と混ぜたスラリーとすることで例えば、海底６０００ｍ等の深海から上記気泡リフト技術を有効に使用できると考えられる。

【0003】

上記気泡リフト技術に用いるライザー管は、海面から海底数千メートルまで略直線状に延びるため、多数の配管を連結して構成される。このような配管は、船舶に搭載され、船上で、この配管を連結してライザー管をつくる必要がある。
従来のライザー管をつくるための配管の接続方法として、接続しようとする２つの配管の一方の配管の外面及び他方の配管の内面にねじ部を形成し、外面のねじ部と内面のねじ部を螺合により接続する方法が挙げられる。一方、海面から海底数千メートルまで延びるライザー管における配管の数は、非常に多く、ライザー管の総重量は非常に大きい。ライザー管は海面中で浮力を受けてライザー管上部の海面近傍の配管同士の接続部分で作用する鉛直方向の合力、すなわち引張荷重は上記総重量に比べて軽減されるとしても、その合力は非常に大きいため、配管の接続部分の力学強度を考慮して、配管の肉厚を薄くし、ライザー管上部が受ける鉛直方向の合力を小さくしなければならない。しかし、配管にねじ部を設けて配管同士を接続する上記接続方法では、海面側の配管のねじ部に鉛直方向の大きな力がかかり、さらに、海流等によりライザー管は横方向からの大きな力を受けることにより、薄肉化した配管のねじ部が設けられた部分が上記合力に耐えられず、損傷する場合がある。

【0004】

一方、管状金属製部材の接続方法に関して以下の技術が知られている（特許文献１）。
当該技術では、同心状の小径の管部材と、大径の管部材であるフランジ部とを用意する。大径のフランジ部の内径は、小径の管部材の外径と同等かわずかに小さい。大径のフランジ部と小径の管部材との間で温度差を設け、この温度差による熱膨張を利用して、大径のフランジ部の孔の内径を、小径の管部材の外径より大きくして嵌め合わせにより接続させる。すなわち、当該技術は焼き嵌めの技術である。また、当該技術では、２つのパイプ同士を直接接続せず、フランジ部に設けられた孔にパイプを挿入して嵌め合わせることにより、パイプ同士を、フランジ部を介して間接的に接続する（特許文献１の図１～３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２００９／０７７７３５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、フランジ部を介してパイプ同士を接続する上記技術を、海面から海底数千メートルまで延びるライザー管に適用した場合、配管同士を接続するために、配管に接続されたフランジ部同士をボルト等で螺合することになるので、ライザー管の総重量は非常に大きくなる。特に、複数の配管を連結させて、水底あるいは水底より下にある地底と、水面との間で延在させる長尺管、特に、大水深となって鉛直方向に３０００ｍ以上延びる管では、ライザー管の力学的強度を確保するため管厚さが厚くなり、総重量は非常に大きくなる。これに対して、ライザー管本体の周囲に浮力体を設置することにより、水中におけるライザー管の総重量を軽減できるが、浮力体を設置すると、浮力体自体の質量も加わり、ライザー管と浮力体の総質量は大きくなるため、ライザー管に働く引張荷重は、浮力体の動揺で生じる慣性力の影響により、軽減できない。また、大水深になると、水面上から浮力体や船等によりライザー管を吊り下げること自体が困難になる。

【0007】

そこで、本発明は、複数の配管を連結させて、水底あるいは水底より下にある地底と、水面との間で延在させる長尺管の引張荷重に対して配管の力学的強度を確保することができる配管接続機構、配管接続方法、及び配管を接続する配管接続装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、複数の配管を連結させて、水底あるいは水底より下にある地底と、水面との間で延在させる長尺管の配管接続機構である。当該配管接続機構は、
複数の配管と、
各配管の一方の端を含んだ部分の外面を覆い、各配管の前記端から延長するように、各配管の外面に固定された、最小内径部分を有する接続管と、を備える。
前記接続管の前記最小内径部分は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続しようとする配管の外径よりも小さい内径寸法を有し、温度５０℃より高く４５０℃以下の温度範囲で前記接続管の前記最小内径部分を加熱して熱膨張させることにより、前記内径寸法は前記接続しようとする配管の外径よりも大きくなって前記接続しようとする配管が前記接続管に嵌合できるように、前記内径寸法は設定される。
前記接続管には、調質マルテンサイト鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、あるいはオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼が用いられる。

【0009】

本発明の他の一態様も、複数の配管を連結させて、水底あるいは水底より下にある地底と、水面との間で延在させる長尺管の配管接続機構である。当該配管接続機構は、
複数の配管と、
各配管の一方の端を含んだ部分の外面を覆い、各配管の前記端から延長するように、各配管の外面に固定された、最小内径部分を有する接続管と、を備える。
前記接続管の前記最小内径部分は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続しようとする配管の外径よりも小さい内径寸法を有し、温度５０℃より高く４５０℃以下の温度範囲で前記接続管の前記最小内径部分を加熱して熱膨張させることにより、前記内径寸法は前記接続しようとする配管の外径よりも大きくなって前記接続しようとする配管が前記接続管に嵌合できるように、前記内径寸法は設定される。
前記水面から最も遠い接続管の管軸方向の長さは、前記水面に最も近い接続管の管軸方向の長さに比べて短い。

【0010】

前記接続管の管軸方向の長さは、前記水面から離れるにつれて、連続的にあるいは段階的に短くなる、ことが好ましい。

【0011】

前記接続しようとする配管の外面は、前記接続管に嵌合する側の端に向かって当該端まで外径が連続的に縮小するテーパー面を有している、ことが好ましい。

【0012】

前記接続管の内面は、前記最小内径部分から前記接続しようとする配管の側に向かって前記接続管の内径が連続的に拡大するテーパー面を有している、ことが好ましい。

【0013】

前記テーパー面の前記接続管の管軸方向に沿った長さの、前記配管の管厚さに対する比は、１～２０である、ことが好ましい。

【0014】

前記テーパー面の少なくとも一部における外径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、前記接続管の対向する位置の内径よりも大きく、前記テーパー面の残りの部分における外径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、前記接続管の内径以下であり、前記接続管の加熱により、前記接続管の前記対向する位置における内径は、前記テーパー面の前記少なくとも一部における外径より大きくなる、ことが好ましい。

【0015】

前記テーパー面の少なくとも一部における内径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、前記接続しようとする配管の対向する位置における外径よりも小さく、前記テーパー面の残りの部分における内径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、前記接続しようとする配管の外径以上であり、前記接続管の加熱により、前記テーパー面の前記少なくとも一部における内径は、前記接続しようとする配管の前記対向する位置における外径よりも大きくなる、ことが好ましい。

【0016】

前記配管及び前記接続管の炭素等量は０．４３質量％以上である、ことが好ましい。

【0017】

前記配管及び前記接続管の引っ張り降伏強度が５５５［Ｎ／ｍｍ］以上である、ことが好ましい。

【0018】

前記長尺管は、少なくとも１０本以上の前記配管を前記接続管によって接続して、鉛直方向に延在し、
前記配管のそれぞれの質量は、１００ｋｇ～１００００ｋｇであり、前記配管それぞれの管厚さは５ｍｍ～１００ｍｍである、ことが好ましい。

【0019】

前記接続管の５０℃～４５０℃間の線膨張係数は、前記配管の－８０℃～５０℃の線膨張係数よりも２０％以上大きい、ことが好ましい。

【0020】

前記接続管の前記最小内径部分の加熱に加えて、前記接続しようとする配管の端を含む部分を温度０℃未満に冷却して当該部分の外径を収縮させることにより、前記内径寸法は、前記接続しようとする配管の外径よりも大きくなって前記接続しようとする配管が前記接続管に嵌合できるように、前記内径寸法は設定され、前記最小内径部分の加熱温度と前記接続しようとする配管の端を含む部分の冷却温度の温度差を５０℃～４００℃とする、ことが好ましい。

【0021】

前記接続管の内面の管断面形状は、楕円であり、前記接続しようとする配管の外面の管断面も、楕円である、ことが好ましい。

【0022】

前記楕円の短径の、長径に対する比は、０．９以上１．０未満である、ことが好ましい。

【0023】

本発明の他の一態様は、複数の配管を連結させて、水底あるいは水底より下にある地底と、水面との間で延在させる長尺管の配管接続方法である。当該配管接続方法は、
配管の一方の端を含んだ部分の外面を覆い、前記配管の少なくとも一方の端から延長するように、前記配管の外面に固定された、最小内径部分を有する接続管の一部を加熱するステップであって、前記最小内径部分は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続しようとする配管の外径よりも小さい内径寸法を有し、前記最小内径部分を、温度５０℃より高く４５０℃以下の温度範囲で加熱して熱膨張させることにより、前記最小内径部分の前記内径寸法を、前記接続しようとする配管の外径よりも大きくするステップと、
前記接続しようとする配管を熱膨張させた前記接続管に挿入するステップと、
前記接続しようとする配管を挿入した後の前記接続管の温度を、－８０℃～５０℃の温度範囲に戻すステップと、を含む。
前記接続管には、調質マルテンサイト鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、あるいはオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼が用いられる。

【0024】

前記最小内径部分の前記内径寸法を、前記接続しようとする配管の外径よりも大きくするステップは、前記接続管を外面側から加熱することを含み、
前記接続管の温度を、－８０℃～５０℃の温度範囲に戻すステップは、前記接続管を外面側から冷却することを含む、ことが好ましい。

【0025】

前記接続しようとする配管を、熱膨張させた前記接続管に挿入する前に、前記接続しようとする配管の端を含む部分の外径を、温度－８０℃未満に冷却して収縮させるステップ、を含む、ことが好ましい。

【0026】

本発明の他の一態様も、複数の配管を連結させて、水底あるいは水底より下にある地底と、水面との間で延在させる長尺管の配管接続方法である。当該配管接続方法は、
配管の一方の端を含んだ部分の外面を覆い、前記配管の少なくとも一方の端から延長するように、前記配管の外面に固定された、最小内径部分を有する接続管を介して前記配管に接続しようとする配管の端を含む部分を冷却するステップであって、前記最小内径部分は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、前記接続しようとする配管の外径よりも小さい内径寸法を有し、前記接続しようとする配管の前記端を含む部分を、温度－８０℃未満に冷却させて収縮させることにより、前記接続しようとする配管の外径を、前記最小内径部分の前記内径寸法よりも小さくするステップと、
収縮した前記接続しようとする配管を前記接続管に挿入するステップと、
前記接続しようとする配管を挿入した後の前記接続しようとする配管の前記端を含む部分の温度を、－８０℃～５０℃の温度範囲に戻すステップと、を含む。
前記接続管には、調質マルテンサイト鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、あるいはオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼が用いられる。

【0027】

前記接続しようとする配管の外径を、前記最小内径部分の前記内径寸法よりも小さくするステップは、前記接続しようとする配管の内部に挿入して前記接続しようとする配管の内面に沿って冷却媒体配管を前記接続しようとする配管の前記端に誘導して前記冷却媒体配管から冷却媒体を前記端の内面に供給することで、前記接続しようとする配管の前記端を、前記配管の内面側から冷却することを含む、ことが好ましい。

【0028】

前記接続しようとする配管の外径を、前記最小内径部分の前記内径寸法よりも小さくするステップは、前記接続しようとする配管の前記端に、前記接続しようとする配管の外面側から冷却媒体を供給することを含む、ことが好ましい。

【0029】

前記接続しようとする配管の前記端を含む部分を－８０℃～５０℃の温度範囲に戻すステップは、前記接続しようとする配管の内部に挿入して前記接続しようとする配管の内面に沿って加熱媒体配管を前記接続しようとする配管の前記端に誘導して前記加熱媒体配管から加熱媒体を前記端の内面に供給することで、前記接続しようとする配管の前記端を、前記配管の内面側から加熱することを含む、ことが好ましい。

【0030】

本発明の他の一態様も、複数の配管を連結させて、水底あるいは水底より下にある地底と、水面との間で延在させる長尺管の配管接続方法である。当該配管接続方法は、
配管の一方の端を含んだ部分の外面を覆い、前記配管の少なくとも一方の端から延長するように、前記配管の外面に固定された、最小内径部分を有する接続管の一部を加熱するステップであって、前記最小内径部分は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続しようとする配管の外径よりも小さい内径寸法を有し、前記最小内径部分を、温度５０℃より高く４５０℃以下の温度範囲で加熱して熱膨張させることにより、前記最小内径部分の前記内径寸法を、前記接続しようとする配管の外径よりも大きくするステップと、
前記接続しようとする配管を熱膨張させた前記接続管に挿入するステップと、
前記接続しようとする配管を挿入した後の前記接続管の温度を－８０℃～５０℃の温度範囲に戻すステップと、を含む。
前記接続管に挿入するステップは繰り返し行われ、
前記接続管に挿入するステップで用いる前記接続管の管軸方向の長さを、前記接続管に挿入するステップの繰り返し回数が増えるにしたがって、連続的にあるいは段階的に長くする。

【0031】

前記接続しようとする配管を熱膨張させた前記接続管に挿入するとき、前記接続しようとする配管の端まで外径が連続的に縮小するテーパー面を外面に有する一方の端の側を前記接続管に挿入する、ことが好ましい。

【0032】

前記接続管の内面は、前記最小内径部分から前記接続しようとする配管の側に向かって前記接続管の内径が連続的に拡大するテーパー面を有している、ことが好ましい。

【0033】

前記接続管の加熱温度と前記接続しようとする配管の端を含む部分の冷却後の温度の温度差を５０℃～４００℃にする、ことが好ましい。

【0034】

前記接続管の内面の管断面形状は、楕円であり、前記接続しようとする配管の外面の管断面形状も、楕円であり、
前記接続しようとする配管を熱膨張させた前記接続管に挿入するとき、前記接続しようとする配管の前記楕円の短軸の向きを、前記接続管の前記楕円の短軸の向きに合わせて挿入する、ことが好ましい。

【0035】

前記接続しようとする配管を前記接続管に挿入する前の前記接続管の内面の管断面形状は、真円であり、前記接続しようとする配管の外面の管断面も、真円であり、
前記接続しようとする配管を前記接続管に挿入した後、前記接続管及び接続した前記配管の、管軸方向に直交する方向の外側から圧縮応力を加えて楕円にするステップと、を含む、ことが好ましい。

【0036】

本発明の他の一態様は、複数の配管を連結させて、水底あるいは水底より下にある地底と、水面との間で延在させる長尺管の配管を接続する配管接続装置である。当該配管接続装置は、
接続配管の接続を受ける配管であって、前記被接続配管の端を含んだ部分の外面を覆い、前記端から延長するように、前記被接続配管の外面に固定された接続管を備えた被接続配管を、立接させた状態で把持する被接続配管把持部と、
前記接続配管を立接させた状態で把持する、前記被接続配管把持部の上方に設けられた接続配管把持部と、
前記接続配管の端を前記接続管に近づけるために、前記接続配管把持部を前記被接続配管把持部に対して移動させる移動機構と、
前記接続配管と前記被接続配管の接続のために、前記接続管の最小内径部分を加熱して熱膨張させる処理、及び、前記接続配管の端を冷却して前記接続配管の端の外径を縮小させる処理の少なくとも一方を行う熱処理装置と、を備える。

【0037】

前記接続配管把持部が前記接続配管と接触して把持する把持接触面積は、前記被接続配管把持部が前記被接続配管と接触して把持する把持接触面積に比べて大きい、ことが好ましい。

【0038】

前記接続把持部と前記被接続把持部の互いに対向する対向面には、前記接続配管把持部と前記被接続配管把持部との間の向きのずれあるいは位置ずれの有無を計測する計測ユニットが設けられる、ことが好ましい。

【0039】

前記接続管の外周を覆うように配置される、前記接続配管把持部に向かって拡径した管状拡径部材を備える、ことが好ましい。

【0040】

前記接続管を前記被接続配管に接続して固定するために、前記接続管の外周を覆うように把持して前記被接続配管に接続する接続管把持部を備え、
前記接続管把持部は、前記被接続配管の最上端部に移動して前記接続管を前記被接続配管に接続するとき、前記接続管の外周が周方向に沿って回転するように、０超１回転／秒以下の回転速度を前記接続管に付与する回転機構を備える、ことが好ましい。

【0041】

前記接続配管把持部は、接続前の前記接続配管の外周を覆うように把持し、さらに、前記接続配管把持部は、前記移動機構が前記接続管把持部を前記被接続配管把持部に近づけて前記接続配管を前記接続管に接続させるとき、前記接続配管の外周が周方向に沿って回転するように０超１回転／秒以下の回転速度を前記接続配管に付与する回転機構を備える、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0042】

上述の配管接続機構、配管接続方法、及び配管接続装置によれば、長尺管の引張荷重に対して配管の力学的強度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】一実施形態の配管接続機構及びライザー管の配管接続方法を適用した資源回収システムの概略図である。

【図2】一実施形態の配管接続機構の接続形態の一例を概略説明する図である。

【図3】一実施形態の配管接続機構で用いる接続管と配管の端の一例を詳細に示す図である。

【図4】一実施形態の配管接続機構で用いる接続管と配管の端の他の一例を詳細に示す図である。

【図5】図３及び図４に示す接続管と配管の端の例の変形例を詳細に示す図である。

【図6】一実施形態の配管接続機構で用いる配管及び接続管の断面形状の一例を説明する図である。

【図7】（ａ），（ｂ）は、一実施形態の配管接続方法の一例を説明する図である。

【図8】（ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の配管接続方法の一例を説明する図である。

【図9】（ａ），（ｂ）は、一実施形態の配管接続方法を行う配管接続装置の概要を説明する図である。

【図10】一実施形態の配管接続装置の例を示す図である。

【図11】一実施形態の配管接続装置の例を示す図である。

【図12】一実施形態の配管接続装置の例を示す図である。

【図13】一実施形態の配管接続装置の例を示す図である。

【図14】一実施形態の配管接続装置の例を示す図である。

【図15】一実施形態の配管接続装置の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

以下、本実施形態の長尺管の配管接続機構及び長尺管の配管接続方法について詳細に説明する。なお、長尺管は、複数の管を接続して少なくとも４００ｍ以上の長さの管である。長尺管は、例えば、管の延在方向を略鉛直方向にして使用される。以下説明する長尺管として、水底あるいは水底より下にある固形状物質あるいは液体状物質を水面に引き上げるライザー管の他に、水面上の液体状物質あるいは固形状物質を水底あるいは水底近くに供給する管にも適用することができる。
図１は、一実施形態のライザー管の配管接続機構及びライザー管の配管接続方法を適用した資源回収システムの概略図である。
以下説明する実施形態では、海洋において、掘削船を用いて海底の資源を引き上げる例を説明するが、適用される場所は、海洋に限定されず、湖、河川でも適用することができる。

【0045】

図１に示すリフトシステム１０は、水面（海面）に浮かぶ掘削船１２で、海底または海底下方にある資源を引き上げるのに使用される。リフトシステム１０は、ライザー管２０と、リフト装置２２と、捕集装置２６と、処理装置２８と、を主に備える。

【0046】

リフトシステム１０では、海底、湖底、川底等の水底、又は、水底より下方の砂、堆積物、鉱物等の固形状物質または液体状物質を含むスラリーを、ライザー管２０を通して水面まで引き上げるために、ライザー管２０にリフト装置２２が設けられる。ライザー管２０は、リフト装置２２の機能によるライザー管２０内の減圧効果によって、ライザー管２０の下側端から、捕集装置２６により採集した堆積物を周囲の水と共にライザー管２０内に吸引し、水あるいは気体と共に水面上に引き上げることができる。なお、リフト装置２２は、高圧ジェット水を海面側に向かって吐出させるジェットポンプであってもよく、ライザー管２０内の気体を供給して気泡を形成させ、気泡の浮上力を利用してスラリーを海面に揚げる気泡リフト装置であってもよく、また、ジェットポンプおよび気泡リフト装置の両方の組み合わせであってもよい。ジェットポンプおよび気泡リフト装置を組み合わせる場合、気泡リフト装置は、ライザー管２０の途中に設けられ、ライザー管２０の下端から気泡リフト装置までは、ライザー管２０の下端近傍に設けられたジェットポンプの揚力によりスラリーを揚げるように構成されることが好ましい。

【0047】

掘削船１２は、自動船位保持システムを備えたドリル機構を備えた船舶である。リフトシステム１０のライザー管２０として、掘削船１２が用いるライザー管を利用する。この掘削船１２のライザー管は、掘削時にドリリングマッドを回収するため使用される。
ライザー管２０は、水底から採集した固形状物質あるいは液体状物質を含むスラリーを水面上に引き上げるための管である。ライザー管は、例えば、内径５０ｃｍ、長さ２７ｍ程度の配管を後述する接続形態で多数連結して構成される。ライザー管２０には、下端の側には、捕集装置２６が接続されている。

【0048】

捕集装置２６は、海底あるいは海底の下方にある物質を捕集する装置である。捕集装置２６の構成は特に限定されないが、たとえば、吸引能力を有するケーソンを海底に接触させて海底あるいは海底内部に押し込ませ、海底あるいは海底内部にある堆積物を吸引する。ケーソンの内側空間には、高圧水を噴射させるノズルがあり、この内側空間に取り込まれた堆積物を高圧水により微粒子状あるいは液状にし（流動化し）、固形状物質または液体状物質を含んだスラリーとする。この吸引された固形状物質または液体状物質は、捕集装置２６と接続されたライザー管２０の下方端に供給される。また、ケーソンに代えて公知の吸引ヘッドを用いることもできる。
このようなケーソンあるいは吸引ヘッドの例として、特開２０１８－５３２９１８号公報に記載の吸引ケーソンが挙げられる。

【0049】

ライザー管２０は、複数の配管と、接続管と、を備える。ライザー管２０は複数の配管を連結して構成されている。
図２は、ライザー管２０を構成する複数の配管の接続形態を、配管３０，３４同士の接続形態を一例として概略説明する図である。
配管３０には、配管３０の一方の端３０ａを含んだ部分に、この部分の外面を覆い、端３０ａから延長するように、配管３０の外面に固定された、最小内径部分を有する接続管３２が設けられる。
この配管３０に、接続しようとする配管３４が接続管３２に挿入されて接続される。
ここで、接続管３２は、配管３０の管軸方向に沿った長さの０％超５０％以下、例えば１％以上２０％以下の長さを有し、接続管３２の長さの１％超８０％以下の範囲の部分が、配管３０の外面を覆っている。接続管３２の配管３０への固定は、溶接により接合されてもよいし、嵌合により接合されてもよい。

【0050】

このように、配管３０と接続しようとする配管３４は、接続管３２を介して接続される。したがって、図示されないが、配管３４の、配管３０と接続する側と反対側の端を含んだ部分には、接続管３２と同様の接続管が設けられ、他の配管と連結されるように構成されている。なお、配管３０，３４及び接続管３２は、金属製材料で構成されている。

【0051】

配管３４は、接続管３２を介して配管３０と接続されるように構成される。具体的には、接続管３２の最小内径部分は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続しようとする配管３４の外径よりも小さい内径寸法を有する。この内径寸法は、少なくとも温度５０℃より高く４５０℃以下の温度範囲で接続管３２の最小内径部分を加熱して熱膨張させることにより、接続しようとする配管３４の外径よりも大きくなって接続管３０に嵌合することができるように設定されている。すなわち、焼き嵌めの技術が用いられる。接続管３２の最小内径部分は、接続管３２の内径が、接続管３２の内面の他のいずれの部分の内径よりも小さい部分の他に、接続管３２の内面の内径が一定である場合の内面全体も含まれる。接続管３２の最小内径部分の加熱の温度の上限を４５０℃とするのは、接続管３２の加熱温度と接続しようとする配管３４の温度との間の温度差の上限を４００℃とするためである。加熱の温度を４５０℃超にすると、接続管３２の強度が低下するといった不都合が生じる。

【0052】

なお、接続管３２の最小内径部分の加熱は、接続管３２に電気を流して接続管３２自体を発熱させる通電加熱を行ってもよいし、高周波誘導加熱を行ってもよいし、赤外線加熱装置を用いた加熱を行ってもよい。

【0053】

このような接続管３２の金属材料として、オーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）あるいはオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼が用いられる。オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼は、二相系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ）であり、オーステナイト相とフェライト相からなるステンレス鋼である。オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼は、例えばＳＵＳ３０４のようなオーステナイト系ス テンレス鋼よりＮｉ含有量が低い。
これらの金属材料は、引っ張り降伏強度が高い高強度鋼であり、複数の配管を連結させて、水底あるいは水底より下にある地底と、水面との間で延在させ、水面に近い部分ほど自重に由来する引張荷重の影響を大きく受ける長尺管に好適である。特に、接続管は、水面に近いほど下方への引張荷重が大きくなるので、接続管は塑性変形したり、破断することがないように、高い引っ張り降伏強度が求められる。

【0054】

このように、配管３０と配管３４との接続に接続管３２を用い、配管３４と接続管３２とを焼き嵌めの技術で接続することにより、従来のフランジによる接合に比べて軽量化することができ、さらに、ライザー管２０自体の接合に、溶接接合を用いないので、従来のライザー管の材料に比べて高強度な材料を使用することができ、配管の管厚さを薄くできる。このため、ライザー管２０の総重量を抑えることができ、さらに、疲労亀裂が発生しやすい溶接部がないため、ライザー管２０の引張荷重に対して配管３４の接続部分の力学的強度を確保することができる。

【0055】

一実施形態によれば、複数の接続管３２のうち、水面から最も遠い接続管の管軸方向の長さは、水面に最も近い接続管の管軸方向の長さに比べて短い、ことが好ましい。管軸方向とは、接続管が延びている管長手方向をいう。したがって、図３，４に示す形態の場合、配管３０，３４の管長手方向である。特に、接続管３２の管軸方向の長さは、水面から離れるにつれて、連続的にあるいは段階的に短くなることが好ましい。水深の深い位置にある接続管３２ほど、接続管３２が受ける引張荷重は小さくなるので、接続管３２の管軸方向の長さを短くして配管の接続の強さを弱くすることができる。これにより、ライザー管２０の総重量を抑えることができるので、水深の浅い位置にある接続管３２が受ける引張荷重を小さくすることができ、水深の浅い位置にある接続管３２の管軸長さの増大を抑制することができる。

【0056】

図３は、接続管３２と配管３０，３４の端の一例を詳細に示す図である。図３に示すように、接続管３２の内面における内径寸法は一定である一方、接続しようとする配管３４の外面は、接続管３２に嵌合する側の端３４ａに向かって端３４ａまで配管３４の外径が連続的に縮小するテーパー面３４ｂを有している。配管３４の外径が連続的に縮小するテーパー面３４ｂの部分の配管３４の内径は変化しない。焼き嵌めの技術を用いて配管３４が接続管３２に挿入されるとき、テーパー面３４ｂがない場合、加熱されて拡径した接続管３２の内径寸法は、配管３４の外形寸法に比べてわずかに大きいだけなので、配管３４の端３４ａを含む領域を接続管３２にスムーズにかつ迅速に挿入することは難しい。テーパー面３４ｂが設けられていない場合の接続しようとする配管の外径寸法と接続管３２の最内径寸法との差の、接続管３２の最内径寸法に対する比は、０％超１０％未満、好ましくは、０．００１％以上８％以下、と非常に小さいので、スムーズかつ迅速な挿入は難しい。特に、揺れの大きい海洋上、例えば船上で接続作業を行うので、配管３４の接続間３２への挿入をスムーズかつ迅速に行うことは一層難しくなる。端３４ａを含む部分にテーパー面３４ｂを設けることにより、配管３４の接続管３２への挿入がスムーズかつ迅速に行うことができる。しかも、テーパー面３４ｂにより、接続管３２内で、接続管３２の奥行方向に直交する方向において配管３４を正確に位置決めすることができる。

【0057】

図４は、接続管３２と配管３０，３４の端の他の一例を詳細に示す図である。図４に示すように、配管３４の外径寸法は一定である一方、接続管３２の内面は、最小内径部分から接続しようとする配管３４の側に向かって接続管３２の内径が接続管３２の開口端まで連続的に拡大するテーパー面３２ａを有している。
焼き嵌めの技術を用いて配管３４が接続管３２に挿入されるとき、テーパー面３２ａがない場合、加熱されて拡径した接続管３２の内径寸法は、配管３４の外形寸法に比べてわずかに大きいだけなので、配管３４の端３４ａを含む領域を接続管３２にスムーズかつ迅速に挿入することは難しい。特に、揺れの大きい海洋上、例えば船上で接合を行うので、配管３４の挿入をスムーズかつ迅速に行うことは一層難しくなる。接続管３２の開口端を含む領域から内面にテーパー面３２ａを設けることにより、配管３４の接続管３２への挿入がスムーズかつ迅速に行うことができる。しかも、テーパー面３２ａにより、接続管３２の奥行方向に進むほど内径が小さくなるので、接続管３４内で、奥行き方向に直交する方向において配管３４を正確に位置決めすることができる。

【0058】

なお、図４に示す例では、接続管３２の配管３０の側の内面にもテーパー面３２ａを有するが、接続管３２は、陸上で溶接や焼き嵌めを行って予め配管３０に固定されているので、必ずしも配管３０の側にテーパー面３２ａは設けられなくてもよい。

【0059】

図５は、図３及び図４に示す接続管３２と配管３０，３４の端の例の変形例を詳細に示す図である。
図５に示すように、配管３４には、図３に示す例と同様に、テーパー面３４ｂが設けられているが、さらに、接続管３２の内面には、接続管３２の最小内径部分から配管３４の側に向かって接続管３２の内径が連続的に拡大するテーパー面３２ａが設けられている。これにより、配管３４の端３４ａを含む領域を接続管３２にスムーズにかつ迅速に挿入することができる。
テーパー面３２ａ及びテーパー面３４ｂは、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、お互いに当接するように、テーパー面３２ａ及びテーパー面３４ｂの管軸方向Ｘに対する傾斜角度が設定されていることが好ましい。
さらに、テーパー面３２ａ及びテーパー面３４ｂにより、接続管３２の奥行方向に進むほど内径が小さくなるので、接続管３４内で、奥行き方向に直交する方向において配管３４を正確に位置決めすることができるとともに、奥行き方向に関しても配管３４を正確に位置決めすることができる。

【0060】

このとき、テーパー面３２ａ及びテーパー面３４ｂ同士が接合するように、テーパー面３２ａ及びテーパー面３４ｂの管軸方向Ｘに対する傾斜角度が同じであり、テーパー面３２ａ及びテーパー面３４ｂの管軸方向の長さも互いに同じであることが好ましい。
テーパー面３２ａの内径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接合しようとする配管３４の対応するテーパー面３４ｂの対応位置の外径寸法よりも小さい内径寸法を有し、この内径寸法は、少なくとも温度５０℃より高く４５０℃以下の温度範囲でテーパー面３２ａを加熱して熱膨張させることにより、上記外径寸法よりも大きくなり接続管３２のテーパー面３４ｂの部分に配管３４のテーパー面３４ｂが嵌合することができるように、設定されていることが好ましい。
これにより、テーパー面３２ａ，３４ｂ同士が焼き嵌めにより嵌合するので、接続管３２を介した配管３０と配管３４の接続をより強固にすることができる。

【0061】

なお、図５に示す例では、接続管３２の配管３０の側の内面にもテーパー面３２ａが設けられるが、接続管３２の配管３０の側の内面には必ずしもテーパー面３２ａは設けられなくてもよい。

【0062】

一実施形態によれば、図３に示すテーパー面３４ｂ、図４に示すテーパー面３２ａの接続管３２の管軸方向に沿った長さｌ［ｍｍ］の、配管３４の管厚さｔ［ｍｍ］に対する比は、１～２０であることが、配管３４を接続管３２にスムーズにかつ短時間に挿入することができる点から好ましい。配管３４の管厚さｔ［ｍｍ］は、配管３４にテーパー面３４ｂが設けられていない部分の厚さである。

【0063】

また、一実施形態によれば、接続管３２の材料の線膨張係数（５０℃～４５０℃間の線膨張係数）は、接続しようとする配管３４の材料の線膨張係数（－８０℃～５０℃間の線膨張係数）に対して５％以上高いことが、上述の焼き嵌めの技術を適切に用い、ライザー管２０に作用する鉛直方向の合力である引張荷重（ライザー管２０の総重量－ライザー管２０の浮力）に耐えるような配管同士の接続を実現する上で好ましい。接続管３２の材料の線膨張係数（５０℃～４５０℃間の線膨張係数）は、接続しようとする配管３４の材料の線膨張係数（－８０℃～５０℃間の線膨張係数）に対して２０％以上高いことがより好ましく、３０％以上高いことが特に好ましい。ライザー管２０の配管を従来の溶接継手で接続した場合、炭素当量が大きいと母材および円周溶接部の靱性の低下を招き易いことから、強度向上のための炭素当量を抑える必要があるが、本実施形態の配管接続機構で接続される配管３０，３４には溶接継手を用いないため、配管３０，３４の炭素当量を抑えることなく、０．４３質量％以上とすることができ、高強度化が容易に達成することができる。接続管３２も、高強度化のために、炭素当量は０．４３質量％以上であることが好ましい。
なお、炭素当量Ｃｅｑ（質量％）は、Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４ （Ｃ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖはそれぞれ、含有する炭素、マンガン、ニッケル、クロム、モリブデン、バナジウムの質量％である）で表わすことができる。
ライザー管２０の各配管３０，３４及び接続管３２には、力学強度を確保する点から引っ張り降伏強度が５５５［Ｎ／ｍｍ^２］以上とすることが好ましい。このとき、配管３０，３４に、例えば、線膨張係数が１２×１０^－６［／℃］である調質マルテンサイト鋼（例えば、ＳＣＭ４４０Ｈ ＱＴ材）を用いる時、接続管３２には、例えば、線膨張係数が１６×１０^－６［／℃］であるオーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）を用いるとよい。

【0064】

ライザー管２０（長尺管）は、例えば、少なくとも１０本以上の配管３０，３４を接続管３２によって接続して、鉛直方向に延在し、配管３０，３４のそれぞれの質量は、１００ｋｇ～１００００ｋｇであり、配管それぞれの管厚さは５ｍｍ～１００ｍｍである。このように大きな質量の配管を１０本以上接続し、水面近くに位置する比較的管厚さが薄い配管が配管の質量に由来する大きな引張荷重を受けても、引っ張り降伏強度の高い材料を用いるので配管３０，３４は塑性変形しにくい。また、接続管３２は、従来のフランジ部を備える接続機構に比べて質量が小さいので、引張荷重を抑制することができる。
配管３０，３４それぞれの一本の長さは、例えば３０００ｍｍ～３００００ｍｍである。

【0065】

一実施形態によれば、接続管３２の最小内径部分の加熱に加えて、接続しようとする配管３４の端３４ａを含む部分を、温度－８０℃未満に冷却して上記部分の外径を収縮させることにより、最小内径部分の内径寸法を、配管３４の外径寸法より大きくして配管３４を接続管３２に嵌合することができるように接続管３２の最小内径部分の内径寸法は、設定され、接続管３２の最小内径部分の加熱温度と配管３４の端を含む部分の冷却温度の温度差を５０℃～４００℃とする、ことが好ましい。これにより、接続管３２の最小内径部分の内面と配管３４の端を含む部分の外面との間に比較的大きな隙間を設けることができ、配管３４をスムーズにかつ迅速に接続管３２に挿入することができる。

【0066】

なお、配管３４の端３４ａを含む部分の冷却は、液体窒素に漬すことにより、あるいは液体窒素等の冷却媒体を配管３４の端３４ａを含む部分に吹き付けることにより、冷却してもよいし、ペルティエ素子を用いて冷却してもよいし、磁気冷却（磁気冷凍）法により冷却してもよい。

【0067】

なお、接続管３２の内面と接合する配管３４の端を含む外面の接合部分の表面、及び配管３４の接合部分と接合する接続管３２の内面の接合部分の表面は、摩擦力を向上させるために、粗面化処理面であることが好ましい。

【0068】

一実施形態によれば、図３に示すテーパー面３４ｂの少なくとも一部における外径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続管３２の対向する位置の内径よりも大きく、テーパー面の残りの部分における外径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続管３２の対向する内径以下であり、接続管３２の加熱により、接続管３２の上記対向する位置における内径は、テーパー面３４ｂの上記少なくとも一部における外径より大きくなる、ことが好ましい。
また、一実施形態によれば、図４に示すテーパー面３２ａの少なくとも一部における内径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続しようとする配管３４の対向する位置の外径よりも小さく、テーパー面３２ａの残りの部分における内径は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続しようとする配管３４の外径以上であり、接続管３２の加熱により、テーパー面３２ａの上記少なくとも一部における内径は、配管３４の対向する位置における外径よりも大きくなる、ことが好ましい。テーパー面３４ｂ，３２ａの少なくとも一部においても焼き嵌め技術を適用して、嵌合する部分を広げることができるので、摩擦力、ひいてはライザー管２０の総重量に対して配管の接続を十分に維持することができる。

【0069】

図６は、一実施形態の配管及び接続管の断面形状の一例を説明する図である。図６に示すように、一実施形態によれば、接続管３２の内面の管断面形状は、楕円であり、接続しようとする配管３４の外面の管断面も、楕円であることが、接続管３２に対して、配管３４が配管３４の中心軸周りに回転する回転ずれの発生を抑制することがきる点から好ましい。同様に、配管３０の外面の管断面も、楕円であることが好ましい。接続管３２の内面及び配管３４の外面の管断面形状が真円である場合、配管３４に回転動作が生じると、配管３４と接続管３２の間で回転ずれが生じ、管軸方向Ｘの摩擦力が低下して、ライザー管２０の鉛直方向の合力である引張荷重（ライザー管２０の総重量－ライザー管２０の浮力）により配管３４から接続管３２が抜け易くなくなる場合がある。
楕円の短径の、長径に対する比は、０．９以上１．０未満であることが、回転ずれを抑制することができる点から好ましい。短径の、長径に対する比を０．９未満にすると、配管３４の外面の曲率半径が大きく変動するので、水深数１０００メートルにおける高圧の環境において配管が受ける圧縮圧力も場所によって変動し、これにより圧縮応力の最大となる部分でこの圧縮応力が配管３４の力学強度を上回る場合が生じ、配管３４の破損が生じ易くなる。
楕円形状の断面は、例えば、真円の断面形状を有する配管３４を真円の断面形状を有する接続管３２に嵌合した状態で、配管３４及び接続管３２の管軸方向に直交する方向の両側から圧縮応力を加えて塑性変形させることにより得てもよいし、嵌合する前の配管３４及び接続管３２の断面がすでに楕円形状であってもよい。

【0070】

このようなライザー管２０等の長尺管の接続機構は、以下の長尺管の配管接続方法により得ることができる。
（１）配管３０の一方の端３０ａを含んだ部分の外面を覆い、配管３０の少なくとも一方の端３０ａから延長するように、配管３０の外面に固定された、最小内径部分を有する接続管３２の一部を加熱する。加熱する対象の最小内径部分は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続しようとする配管３４の外径よりも小さい内径寸法を有する。この最小内径部分を、温度５０℃より高く４５０℃以下の温度範囲で加熱して熱膨張させることにより、最小内径部分の内径寸法を、接続しようとする配管３４の外径よりも大きくする。
（２）次に、接続しようとする配管３４を、熱膨張させた接続管３２に挿入する。
（３）配管３４の挿入された接続管３２の温度を－８０℃～５０℃の温度範囲に戻す。接続管３０の温度を－８０℃～５０℃の温度範囲に戻す方法は、風冷、水冷、風冷及び水冷を組み合わせた冷却を挙げることができる。水冷の場合、例えば、配管３０，３４と接続管３２の接続部分に固定治具を用いて拘束し、拘束した状態で、海水に漬してあるいは海水や冷却媒体を吹き付けて冷却した後、固定治具を取り除く。
接続管３２には、調質マルテンサイト鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、あるいはオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼が用いられる。

【0071】

上記（１）において、内径寸法を、接続しようとする配管３４の外径よりも大きくするとき、接続管３２を外面側から加熱し、上記（３）において、接続管３２の温度を、－８０℃～５０℃の温度範囲に戻すとき、接続管３２を外面側から冷却することが好ましい。

【0072】

また、ライザー管２０等の長尺管の接続機構は、上記配管接続方法とは異なる以下の長尺管の配管接続方法により得ることができる。
（４）配管３０の一方の端３０ａを含んだ部分の外面を覆い、配管３０の少なくとも一方の端３０ａから延長するように、配管３０の外面に固定された、最小内径部分を有する接続管３２を介して、配管３０に接続しようとする配管３４の端を含む部分を冷却する。この最小内径部分は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続しようとする配管３４の外径よりも小さい内径寸法を有し、接続しようとする配管３４の端を含む部分を、温度－８０℃未満に冷却させることにより、接続しようとする配管３４の外径を、最小内径部分の内径寸法よりも小さくする。
（５）次に、収縮した接続しようとする配管３４を、接続管３２に挿入する。
（６）接続しようとする配管３４を挿入した後の接続しようとする配管３４の端を含む部分の温度を、－８０℃～５０℃の温度範囲に戻す。
接続管３２には、調質マルテンサイト鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、あるいはオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼が用いられる。

【0073】

図７（ａ），（ｂ）は、一実施形態の配管接続方法の一例を示す図である。図７（ａ）は、配管３４の長手方向に直交する平面で切断した配管３４及び冷却媒体配管３５の断面を示し、図７（ｂ）は、配管３４の中心を含む、配管３４の長手方向に平行な平面で切断した配管３４及び冷却媒体配管３５の断面を示す。
接続しようとする配管３４の外径を、接続管３２の最小内径部分の内径寸法よりも小さくするとき、図７（ａ），（ｂ）に示すように、接続しようとする配管３４の管内部に挿入して接続しようとする配管３４の内面に沿って冷却媒体配管３５を接続しようとする配管３４の端に誘導して冷却媒体配管３５から冷却媒体Ｃを端の内面に供給することで、接続しようとする配管３４の端を、配管３４の内面側から冷却することが好ましい。
冷却媒体配管３５が、配管３４の中心に位置するように、冷却媒体配管３５の外側に径方向に延びる複数の腕３５ａと、腕３５ａそれぞれの先端に設けられた複数の回転体３５ｂと、を備える。腕３５ａ及び回転体３５ｂは、冷却媒体配管３５の長手方向の複数の箇所(図７（ｂ）に示す例では３箇所)に設けられる。回転体３５ｂはいずれも、配管３４の内面と接する程度の長さを有する。したがって、冷却媒体配管３５は、配管３４の内部の略中心を通りながら配管３４の端に誘導される。冷却媒体Ｃは、温度－８０℃未満に冷却させることから、例えば、液体窒素が好適に用いられる。

【0074】

なお、図７（ａ），（ｂ）に示す例では、接続しようとする配管３４の外径を、接続管３２の最小内径部分の内径寸法よりも小さくするとき、配管３４の端の内面に冷却媒体を供給して、内面側から冷却するが、配管３４の端に、配管３４の外面側から冷却媒体を供給して外面側から冷却することも好ましい。

【0075】

図８（ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の配管接続方法の一例を示す図である。図８（ａ）は、配管３４の長手方向に直交する平面で切断した配管３４及び加熱媒体配管３６の断面を示し、図８（ｂ）は、配管３４の中心を含む、配管３４の長手方向に平行な平面で切断した配管３４及び加熱媒体配管３６の断面を示す。
冷却した配管３４の端を含む部分を－８０℃～５０℃の温度範囲に戻すとき、配管３４の内部に挿入して配管３４の内面に沿って加熱媒体配管３６を配管３４の端に誘導して加熱媒体配管３６から加熱媒体Ｈを端の内面に供給することで、配管３４の端を、配管３４の内面側から加熱することが好ましい。
加熱媒体配管３６が、配管３４の中心に位置するように、加熱媒体配管３６の外側に径方向に延びる複数の腕３６ａと、腕３６ａそれぞれの先端に設けられた複数の回転体３６ｂと、を備える。腕３６ａ及び回転体３６ｂは、加熱媒体配管３６の長手方向の複数の箇所(図８（ｂ）に示す例では３箇所)に設けられる。回転体３６ｂはいずれも、配管３４の内面と接する程度の長さを有する。したがって、加熱媒体配管３６は、配管３４の内部の略中心を通りながら配管３４の端に誘導される。加熱媒体Ｈは、温度－８０℃～５０℃に加熱することから、例えば、水や海水等が好適に用いられる。

【0076】

なお、上記方法は配管の接続方法であるが、配管の分離回収は、配管の接続するときに膨張のために加熱した部分は冷却し、収縮のために冷却した部分は加熱するとよい。

【0077】

一実施形態によれば、配管３４を接続管３２に挿入すること繰り返し行って長尺管を作製するとき、配管３４を挿入する接続管３２の管軸方向の長さを、接続管３２に挿入する繰り返し回数が増えるにしたがって、連続的にあるいは段階的に長くする。水底と水面との間で延在させるように長尺管（例えば、ライザー管２０）を作製するとき、配管３４を接続管３２に挿入、接続しながら、水面下に沈めていくので、最初に接続した接続管３２は、水底あるいは地底近くに位置する。一方、最後に接続した接続管３２は、水面近くに位置する。水面近くに位置する接続管３２は、長尺管のほぼ総重量に由来した大きな引張荷重を受けるので接続管３２の接続の強さを高めるために接続管３２の管軸方向の長さを長くする必要がある。一方、水底近くに位置する接続管３２は、長尺管のほぼ総重量の極一部に由来した小さな引張荷重しか受けないので接続管３２の管軸方向の長さを短くして接続の強さを弱くしても接続に影響を与えない。水底近くに位置する接続管３２の管軸方向の長さを短くすることで、長尺管の総重量を抑制することができるので、水面近くに位置する接続管３２の受ける引張荷重を小さくすることができる。このため、配管３４を挿入する接続管３２の管軸方向の長さを、接続管３２に挿入する繰り返し回数が増えるにしたがって、連続的にあるいは段階的に長くする、ことが好ましい。

【0078】

このとき、接続管３２の内面は、図５に示すように、最小内径部分から接続しようとする配管３４の側に向かって接続管３２の内径が連続的に拡大するテーパー面３２ａを有していることが好ましい。

【0079】

また、長尺管の配管接続方法として、以下の方法も挙げられる。
（１）配管３０の一方の端３０ａを含んだ部分の外面を覆い、配管３０の少なくとも一方の端３０ａから延長するように、配管３０の外面に固定された、最小内径部分を有する接続管３２の一部を加熱する。加熱する対象の最小内径部分は、温度－８０℃～５０℃の温度範囲で、接続しようとする配管３４の外径よりも小さい内径寸法を有する。この最小内径部分を、温度５０℃より高く４５０℃以下の温度範囲で加熱して熱膨張させることにより、最小内径部分の内径寸法を、接続しようとする配管３４の外径よりも大きくする。
（２）次に、接続しようとする配管３４を熱膨張させた接続管３２に挿入する。
（３）配管３４の挿入された接続管３２の温度を－８０℃～５０℃の温度範囲に戻す。接続管３２の温度を－８０℃～５０℃の温度範囲に戻す方法は、風冷、水冷、風冷及び水冷を組み合わせた冷却を挙げることができる。水冷の場合、例えば、配管３０，３４と接続管３２の接続部分に固定治具を用いて拘束し、拘束した状態で、海水に漬してあるいは冷却媒体を吹き付けて冷却したのち、固定治具を取り除く。
接続管３２の内面は、最小内径部分から接続しようとする配管３４の側に向かって接続管３２の内径が接続管３２の開口端まで連続的に拡大するテーパー面３２ａを有する。

【0080】

さらに、上記配管接続方法において、接続しようとする配管３４を熱膨張させた接続管３２に挿入する前に、配管３４の端を含む部分の外径を、温度－８０℃未満に冷却して収縮させることが好ましい。このとき、接続管３２の加熱温度と接続しようとする配管３４の端を含む部分の冷却後の温度の温度差を５０℃～４００℃にする、ことが好ましい。

【0081】

また、図８に示すように、接続管３２の内面の管断面形状は、楕円であり、接続しようとする配管の外面の管断面も、楕円である。このとき、接続しようとする配管３４を、熱膨張させた接続管３２に挿入するとき、配管３４の楕円の短軸の向きを、接続管３２の楕円の短軸の向きに合わせて挿入する、ことが好ましい。これにより、配管３４の、接続管３２に対する管軸方向Ｘ周りの回転ずれを抑制することができる。

【0082】

また、接続しようとする配管３４を接続管３２に挿入する前の接続管３２の内面の管断面形状は真円であり、接続しようとする配管３４の外面の管断面も真円であり、接続しようとする配管３４を接続管３０挿入した後、接続管３０及び配管３４の管軸方向Ｘに直交する方向の外側から圧縮応力を加えて楕円にしてもよい。これにより、配管３４の、接続管３２に対する管軸周りの回転ずれを抑制することができる。

【0083】

図９（ａ），（ｂ）は、一実施形態の配管接続方法を行う配管接続装置の概要を説明する図である。
図９（ａ），（ｂ）に示す例では、熱処理装置５２を用いて接続管３２を加熱し、熱処理装置５４を用いて配管３４の端を含む部分を冷却し、さらに、熱処理装置５６を用いて配管３０と配管３４の接続後の接続管３２を冷却する例である。以下、接続しようとする配管３４を接続配管３４といい、配管３４の接続を受ける配管３０を被接続配管３０という。
熱処理装置５６は、例えば、加熱媒体の吹き付け装置あるいは赤外線等の熱線照射装置である。

【0084】

配管接続装置４０は、例えば、揺れの大きい海洋上、例えば船上に接地される。配管接続装置４０は、被接続配管把持部４６と、被接続配管把持部５０と、移動機構４２と、熱処理装置５２，５４，５６とを備える。移動機構４２は、図示されない制御装置による制御によって支柱４２ａに沿って移動するように構成される。被接続配管把持部４６は、支柱４２ａと腕４４を介して接続されている。被接続配管把持部４６は、配管３０の外面に対して把持、非把持が自在に制御可能に構成される。接続配管把持部５０は、支柱４２ａと腕４８を介して接続されている。接続配管把持部５０は、配管３４の外面に対して把持、非把持が自在に制御可能に構成される。被接続配管把持部４６及び接続配管把持部５０は、例えば、油圧式把持機構あるいはエア式把持機構が用いられる。

【0085】

被接続配管把持部４６は、被接続配管３０を立接させた状態で把持するように構成される。
接続配管把持部５０は、被接続配管把持部４６の上方に設けられ接続配管３４を立接させた状態で把持するように構成される。接続管把持部５０は、例えば、接続配管３４の一方の端をクレーン等により宙づりにした状態で他方の端（下方の端）近傍を把持する。
移動機構４２は、接続配管３４の端を接続管３２に近づけるために、接続配管把持部５０を被接続配管把持部４６に対して移動させるように構成される。
熱処理装置５２，５４，５６は、接続配管３４と被接続配管３０の接続のために、接続管３２の最小内径部分を加熱して熱膨張させる処理、及び、接続配管３４の端を冷却して接続配管３４の端の外径を縮小させる処理の少なくとも一方を行うように構成される。

【0086】

なお、熱処理装置５２は、接続管３２の最小内径部分を、例えば５０℃より高く４５０℃以下の温度に加熱するように構成され、熱処理装置５４は、接続配管３４の端を、例えば－８０℃未満の温度に冷却するように構成され、熱処理装置５６は、接続管３２の最小内径部分の温度を、例えば－８０℃～５０℃の温度に戻すように構成される。

【0087】

図９（ａ）に示すように、接続管３２が熱処理装置５２で加熱され、接続配管３４の端を含む部分が熱処理装置５４で冷却された状態から、図９（ｂ）に示すように、移動機構４２の移動により、接続配管把持部５０が被接続配管把持部４６に下降することで、接続配管３４の端を含む部分を接続管３２内に挿入する。この後、熱処理装置５６が接続管３２を冷却することにより、接続管３２の内径が収縮し、接続管３２は、接続配管３４を締め付ける。これにより、被接続配管３０と接続配管３４とを接続管３２を介して接続することができる。
このように接続配管３０及び被接続配管３４を立設した状態で接続配管３０と被接続配管３４を接続することができるので、揺れの大きい海洋上、例えば船上でも配管の接続を行いながら、ライザー管を海底に向けて延ばす処理を容易に行うことができる。

【0088】

このとき、接続配管把持部５０が接続配管３４と接触して把持する把持接触面積は、被接続配管把持部４６が被接続配管３０と接触して把持する把持接触面積に比べて大きいことが好ましい。
図１０は、一実施形態の配管接続装置４０の一例を示す図である。
接続配管把持部５０ａが接続配管３４と接触して把持する把持部分は、被接続配管把持部４６が被接続配管３０と接触して把持する把持部分に比べて大きい。すなわち、接続配管把持部５０ａの把持接触面積は、被接続配管把持部４６の把持接触面積に比べて大きい。接続配管把持部５０ａと移動機構４２を接続する腕４８ａには、図示されないが接続配管把持部５０ａの被接続配管３０の管軸方向に対する向きを調整する向き調整機構が設けられている。向き調整機構により、接続配管把持部５０ａの向きを調整することにより、接続配管３４の管軸方向を、被接続配管３０の管軸方向に一致させることができる。これにより、接続配管３４を滑らかに接続管３２に挿入させることができる。
しかし、図９（ａ）に示す接続配管把持部５０の向きが適切であるとしても、接続配管把持部５０による接続配管３４の把持が適切でなく、接続配管３４の管軸方向が、被接続配管３０の管軸方向に対して僅かに傾斜した方向にある状態で接続配管３４を把持する場合もある。このため、接続配管把持部５０ａの把持接触面積を、被接続配管把持部４６の把持接触面積に比べて大きくすることにより、接続配管３４を斜めに把持することを防止できる。このため、把持接触面積の大きい接続配管把持部５０ａの向きを適切に調整することで、被接続配管３４の管軸方向を被接続配管３０の管軸方向に一致させることができる。

【0089】

図１１は、一実施形態の配管接続装置の一例を示す図である。図１１に示す配管接続装置４０は管状拡径部材６０を備える。管状拡径部材６０は、接続配管把持部５０に向かってラッパ状に拡径しており、接続管３２の外周を覆うように配置される。管状拡径部６０を設けることにより、接続配管３４が接続管３２に近づいた場合、管状拡径部材６０は、接続配管３４を接続管３２に円滑に誘導することができる。接続配管把持部５０は、接続配管３４を立接した状態で把持するので、接続配管３４の開口が接続管３２の開口に対して適正な位置にあるとは限らない。このため、接続配管把持部５０が下降するとき、管状拡径部材６０に誘導されて接続管３２の開口に到達することができる。

【0090】

図１２は、一実施形態の配管接続装置４０の一例を示す図である。図１２に示す例では、腕４８ｂ，４８ｃを介して移動機構４２と接続されている接続配管把持部５０ｂ，５０ｃが接続配管３４と接触して把持する把持部分の面積の合計は、被接続配管把持部４６が被接続配管３０と接触して把持する把持部分の面積に比べて大きい。このため、上記向き調整機構により接続配管把持部５０ｂ，５０ｃの向きを調整することにより、接続配管３４の管軸方向を、被接続配管３０の管軸方向に一致させることができる。これにより、接続管３２に、接続配管３４を滑らかに挿入させることができる。

【0091】

図１３は、一実施形態の配管接続装置の一例を示す図である。図１３に示す例では、接続配管把持部５０と被接続配管把持部４６とが対向する対向面には、接続配管把持部５０と被接続配管把持部４６との間の向きのずれあるいは位置ずれの有無を計測する計測ユニット６２が設けられる。接続配管把持部５０と被接続配管把持部４６との間の向きのずれとは、把持部の開口の向く向きが一致していないことをいい、位置ずれは、上記開口の中心位置が一致していないことをいう。計測ユニット６２は、レーザ光Ｌを照射するレーザ照射装置６２ａと、レーザ光Ｌを受光するフォトダイオード６２ｂとを含む。フォトダイオード６２ｂで受光されたレーザ光Ｌの、被接続配管把持部４６の対向面上の位置の情報を示す出力信号を出力する。図示されない処理装置は、出力信号を取得して、レーザ光Ｌの照射位置が目標位置にあるか否かを判定する。これにより、上記向きのずれあるいは上記位置ずれの有無を判定することができる。
図１３では、計測ユニット６２は２か所に設けられるが、３箇所以上に設けられることで、正確に上記向きのずれあるいは上記位置ずれの有無を調べることができる。

【0092】

上記向きのずれあるいは位置ずれがある場合、上述した向き調整機構により、接続配管把持部５０の向きを調整し、あるいは、腕４８に設けられる図示されない位置調整機構を駆動して、接続配管把持部５０の位置を調整する。これにより、接続配管３４の管軸方向を被接続管３０の管軸方向に一致させ、かつ、接続配管３４の開口の位置を、被接続管３０の開口に対して適正な位置に位置決めすることができる。
フォトダイオード６２ｂに替えて、レーザ光Ｌの照射位置が目標位置にあるか否かを目視して判定できるための目標マーカを用いることができる。レーザ光Ｌの照射位置が目標マーカの位置からずれている場合、上述したように、マニュアル入力により、向き調整機構あるいは位置調整機構を調整すればよい。

【0093】

接続管３２の内径面および被接続配管３０の最上端部の外径面は機械加工に一定の公差をもって仕上げられているが、公差内における、接続管３２の内径や被接続配管３０の外径の寸法の変動は避けられない。また、船の横揺れや縦揺れ等に起因して、これから接続しようとしている接続管３２の下端面の幾何学的な中心と被接続配管３０の最上端面の幾何学的な中心のわずかな位置ずれは避けられない。また、これから接続しようとしている接続配管３４の下端面の幾何学的中心と接続管３２の最上端面の幾何学的な中心のわずかな位置ずれは避けられない。

【0094】

このような位置ずれが避けられない状況においても接続管３２と被接続配管３０を、あるいは、接続配管３４と接続管３０を、スムーズに接続するための好ましい形態として、図１４あるいは図１５に示す形態が挙げられる。これらの形態では、接続管３２を被接続配管３０に接続するとき、あるいは、接続配管３４を接続管３２に接続するとき、接続管３２あるいは接続配管３４に周方向に沿った回転を与える。回転を与えることにより、接続をスムーズに行うことができる。

【0095】

図１４は、一実施形態の配管接続装置の例を示す図である。図１４に示すように、接続管把持部７０は、接続前の接続管３２の外周を覆うように把持し、かつ、０超１回転／秒以下の回転速度を接続管３２に付与しながら、被接続配管把持部４６によって把持されている被接続配管３０の最上端部まで移動する機構を配管接続装置４０に設けることが好ましい。すなわち、配管接続装置４０は、接続管３２を被接続配管３０に接続して固定するために、接続管３２の外周を覆うように把持して被接続配管３０に接続する接続管把持部７０を備える。接続管把持部７０は、被接続配管３０の最上端部に移動して接続管３２を被接続配管３０に接続するとき、接続管３２の外周が周方向に沿って回転するように、０超１回転／秒以下の回転速度を接続管３２に付与する回転機構を備える、ことが好ましい。回転機構は、例えば、接続管把持部７０の接続管３２に接触して把持する部分が、回転ローラのローラ面であり、回転ローラは、図示されない駆動機構により回転駆動される。

【0096】

図１５は、一実施形態の配管接続装置の例を示す図である。図１５に示す接続配管把持部７１は、図１２に示す移動機構４２に設けられている。接続配管把持部７１は、接続配管３４の外周を覆うように把持し、かつ、図１２に示す移動機構４２が接続配管３４を接続管３２の最上端部まで移動し接続配管３４を接続管３２に接続させるとき、０超１回転／秒以下の回転速度を接続配管３４に付与する回転機構を備えることが好ましい。すなわち、接続配管把持部７１は、接続前の接続配管３４の外周を覆うように把持し、さらに、接続配管把持部７１は、図１２に示す移動機構４２が接続配管把持部７１を被接続配管把持部４６に近づけて接続配管３４を接続管３２に接続させるとき、接続配管３４の外周が周方向に沿って回転するように０超１回転／秒以下の回転速度を接続配管３４に付与する回転機構を備える、ことが好ましい。この回転機構は、例えば、接続配管把持部７１の接続配管３４に接触して把持する部分が、回転ローラのローラ面であり、回転ローラは、図示されない駆動機構により回転駆動される。

【0097】

以上説明したように、配管接続装置４０は、接続配管３０及び被接続配管３４を立設した状態で接続配管３０と被接続配管３４を接続することができるので、揺れの大きい海洋上、例えば船上でも配管の接続を行いながら、ライザー管を海底に向けて延ばす処理を容易に行うことができる。

【0098】

以上、本発明の配管接続機構、配管接続方法、及び配管接続装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

【符号の説明】

【0099】

１０ リフトシステム
１２ 掘削船
２０ ライザー管
２２ リフト装置
２６ 捕集装置
２８ 処理装置
３０，３４ 配管
３０ａ，３４ａ 端
３０ｂ，３２ａ，３４ｂ テーパー面
３２ 接続管
３５ 冷却媒体配管
３５ａ，３６ａ 腕
３５ｂ，３６ｂ 回転体
３６ 加熱媒体配管
４０ 配管接続装置
４２ 移動機構
４２ａ 支柱
４４，４８，４８ａ，４８ｂ，４８ｃ 腕
４６ 被接続配管把持部
５０ 被接続配管把持部
５０ａ 接続配管把持部
５２ 熱処理装置（５０℃より高く４５０℃以下の加熱）
５４ 熱処理装置（－８０℃未満に冷却）
５６ 熱処理装置（５０℃より高く４５０℃以下の加熱温度を－８０℃～５０℃に戻す）
６０ 管状拡径部材
６２ 計測ユニット
６２ａ レーザ照射装置
６２ｂ フォトダイオード
７０ 接続管把持部
７１ 接続配管把持部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】