JP6812777B2

JP6812777B2 - Line pipe wall thickness design equipment and wall thickness design method, program and line pipe manufacturing method

Info

Publication number: JP6812777B2
Application number: JP2016243901A
Authority: JP
Inventors: 幸伸永田; 津留　英司; 英司津留
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2021-01-13
Anticipated expiration: 2036-12-16
Also published as: JP2018094612A

Description

本発明は、ラインパイプの肉厚設計装置および肉厚設計方法、プログラムならびにラインパイプの製造方法に関する。 The present invention relates to a line pipe wall thickness design device, a wall thickness design method, a program, and a line pipe manufacturing method.

原油・天然ガスの長距離輸送方式としてラインパイプが広く用いられている。なかでも海洋を渡る海底ラインパイプに対する需要はますます高まっている。海底ラインパイプの敷設深度は３０００ｍにまで及んでおり、圧潰強度の向上が求められている。 Line pipes are widely used as a long-distance transportation method for crude oil and natural gas. In particular, the demand for submarine line pipes that cross the ocean is increasing. The laying depth of the submarine line pipe reaches up to 3000 m, and improvement of crushing strength is required.

このようなことを背景に、例えば、特許文献１および２では、圧潰特性に優れた鋼管が開示されている。特許文献１および２においては、真円度を低減することにより圧潰特性を向上させることとしている。 Against this background, for example, Patent Documents 1 and 2 disclose steel pipes having excellent crushing characteristics. In Patent Documents 1 and 2, the crushing characteristics are improved by reducing the roundness.

特開２００３−３４０５１９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-340519 特開２０１２−６０６９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-6069

ところで、海底ラインパイプの敷設方式には、Ｓ−Ｌａｙ、Ｊ−ＬａｙおよびＲ−Ｌａｙという方法がある。Ｓ−ＬａｙおよびＪ−Ｌａｙは、鋼管を洋上で周溶接しながら敷設する方式である。これに対して、Ｒ−Ｌａｙでは、鋼管を予め陸上で数百から数千メートルに周溶接してからリールドラムに巻き付けて搬送し、洋上で巻き戻しながら敷設する。 By the way, as a method of laying a submarine line pipe, there are a method called S-Lay, J-Lay and R-Lay. S-Lay and J-Lay are methods of laying steel pipes while performing peripheral welding at sea. On the other hand, in R-Lay, a steel pipe is preliminarily welded on land to several hundred to several thousand meters, wound around a reel drum, transported, and laid while being rewound at sea.

そのため、Ｒ−Ｌａｙは、Ｓ−ＬａｙおよびＪ−Ｌａｙと比較して敷設速度が速く効率的である。一方、Ｒ−Ｌａｙでは、鋼管が巻き付けおよび巻き戻しされるため、変形によって真円度が劣化するという問題がある。すなわち、Ｒ−Ｌａｙを採用すると、真円度を特許文献１および２で規定されるような範囲に低減することが困難となる場合が生じる。 Therefore, R-Lay has a faster laying speed and is more efficient than S-Lay and J-Lay. On the other hand, in R-Lay, since the steel pipe is wound and rewound, there is a problem that the roundness deteriorates due to deformation. That is, when R-Lay is adopted, it may be difficult to reduce the roundness to the range specified in Patent Documents 1 and 2.

そのため、真円度が劣化した場合であっても必要な圧潰強度を確保する必要がある。一方、圧潰強度を高めるためには、厚肉化が有効であるが、過度の肉厚の増加は、コストの上昇を招き、経済性が悪化するため好ましくない。そのため、使用環境および敷設方式に応じた最適な肉厚を選択することが望まれる。 Therefore, it is necessary to secure the necessary crushing strength even when the roundness deteriorates. On the other hand, in order to increase the crushing strength, thickening is effective, but excessive increase in wall thickness leads to an increase in cost and deteriorates economic efficiency, which is not preferable. Therefore, it is desirable to select the optimum wall thickness according to the usage environment and laying method.

本発明は上記の問題を解決し、様々な使用環境および敷設方式に応じたラインパイプの肉厚を設計する装置および方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide an apparatus and a method for designing the wall thickness of a line pipe according to various usage environments and laying methods.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記のラインパイプの肉厚設計装置および肉厚設計方法、プログラムならびにラインパイプの製造方法を要旨とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the gist of the following is a line pipe wall thickness design device, a wall thickness design method, a program, and a line pipe manufacturing method.

（１）ラインパイプの肉厚を設計する装置であって、
前記ラインパイプの使用条件、ならびに該使用条件に応じた、前記ラインパイプの内径および降伏応力に関する情報を取得する取得部と、
前記ラインパイプの肉厚を設定する設定部と、
前記取得部において取得された情報、および前記設定部において設定された肉厚に基づき、前記ラインパイプの外径を算出するとともに、真円度を推定する計算部と、
予め導出された、肉厚と外径との比、真円度、および降伏応力から選択される１種以上と、予測圧潰強度との関係に基づき、前記設定部において設定された肉厚での前記ラインパイプが、使用環境において圧潰するかどうかを判定する判定部と、
前記判定部での判定結果に基づき、前記ラインパイプの肉厚を決定する決定部と、
を備える、
ラインパイプの肉厚設計装置。 (1) A device for designing the wall thickness of line pipes.
An acquisition unit that acquires information on the usage conditions of the line pipe and the inner diameter and yield stress of the line pipe according to the usage conditions.
A setting unit for setting the wall thickness of the line pipe and
Based on the information acquired by the acquisition unit and the wall thickness set by the setting unit, the calculation unit that calculates the outer diameter of the line pipe and estimates the roundness,
Based on the relationship between the predicted crushing strength and one or more types selected from the ratio of wall thickness to outer diameter, roundness, and yield stress derived in advance, the wall thickness set in the setting unit is used. A determination unit that determines whether or not the line pipe is crushed in the usage environment,
A determination unit that determines the wall thickness of the line pipe based on the determination result of the determination unit,
To prepare
Line pipe wall thickness design device.

（２）前記ラインパイプがリールドラムに巻き付けて搬送されるラインパイプであり、
前記取得部は、前記リールドラムのドラム半径に関する情報をさらに取得し、
前記計算部は、前記取得部において取得された内径およびドラム半径、ならびに前記設定部において設定された肉厚に基づき、前記真円度を推定する、
上記（１）に記載のラインパイプの肉厚設計装置。 (2) The line pipe is a line pipe that is wound around a reel drum and conveyed.
The acquisition unit further acquires information regarding the drum radius of the reel drum.
The calculation unit estimates the roundness based on the inner diameter and drum radius acquired by the acquisition unit and the wall thickness set by the setting unit.
The line pipe wall thickness design device according to (1) above.

（３）ラインパイプの肉厚を設計する方法であって、
（ａ）前記ラインパイプの使用条件、ならびに該使用条件に応じた、前記ラインパイプの内径および降伏応力に関する情報を取得する工程と、
（ｂ）前記ラインパイプの肉厚を設定する工程と、
（ｃ）前記（ａ）の工程において取得された情報、および前記（ｂ）の工程において設定された肉厚に基づき、前記ラインパイプの外径を算出するとともに、真円度を推定する工程と、
（ｄ）予め導出された、肉厚と外径との比、真円度、および降伏応力と、予測圧潰強度との関係に基づき、前記（ｂ）の工程において設定された肉厚での前記ラインパイプが、使用環境において圧潰するかどうかを判定する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）の工程での判定結果に基づき、前記ラインパイプの肉厚を決定する工程と、
を備える、
ラインパイプの肉厚設計方法。 (3) A method of designing the wall thickness of the line pipe.
(A) A step of acquiring information on the usage conditions of the line pipe and the inner diameter and yield stress of the line pipe according to the usage conditions.
(B) The step of setting the wall thickness of the line pipe and
(C) Based on the information acquired in the step (a) and the wall thickness set in the step (b), the outer diameter of the line pipe is calculated and the roundness is estimated. ,
(D) The thickness at the wall thickness set in the step (b), based on the relationship between the ratio of the wall thickness to the outer diameter, the roundness, and the yield stress, which was derived in advance, and the predicted crushing strength. The process of determining whether the line pipe is crushed in the usage environment,
(E) A step of determining the wall thickness of the line pipe based on the determination result in the step (d), and
To prepare
How to design the wall thickness of the line pipe.

（４）前記ラインパイプがリールドラムに巻き付けて搬送されるラインパイプであり、
前記（ａ）の工程において、前記リールドラムのドラム半径に関する情報をさらに取得し、
前記（ｃ）の工程において、前記（ａ）の工程において取得された内径およびドラム半径、ならびに前記（ｂ）の工程において設定された肉厚に基づき、前記真円度を推定する、
上記（３）に記載のラインパイプの肉厚設計方法。 (4) The line pipe is a line pipe that is wound around a reel drum and conveyed.
In the step (a), further information on the drum radius of the reel drum is obtained.
In the step (c), the roundness is estimated based on the inner diameter and the drum radius obtained in the step (a) and the wall thickness set in the step (b).
The method for designing the wall thickness of the line pipe according to (3) above.

（５）コンピュータに、
（ａ）前記ラインパイプの使用条件、ならびに該使用条件に応じた、前記ラインパイプの内径および降伏応力に関する情報を取得するステップと、
（ｂ）前記ラインパイプの肉厚を設定するステップと、
（ｃ）前記（ａ）のステップにおいて取得された情報、および前記（ｂ）のステップにおいて設定された肉厚に基づき、前記ラインパイプの外径を算出するとともに、真円度を推定するステップと、
（ｄ）予め導出された、肉厚と外径との比、真円度、および降伏応力と、予測圧潰強度との関係に基づき、前記（ｂ）のステップにおいて設定された肉厚での前記ラインパイプが、使用環境において圧潰するかどうかを判定するステップと、
（ｅ）前記（ｄ）のステップでの判定結果に基づき、前記ラインパイプの肉厚を決定するステップと、
を実行させる、プログラム。 (5) On the computer
(A) A step of acquiring information on the usage conditions of the line pipe and the inner diameter and yield stress of the line pipe according to the usage conditions.
(B) A step of setting the wall thickness of the line pipe and
(C) Based on the information acquired in the step (a) and the wall thickness set in the step (b), the outer diameter of the line pipe is calculated and the roundness is estimated. ,
(D) The thickness at the wall thickness set in the step (b), based on the relationship between the ratio of the wall thickness to the outer diameter, the roundness, and the yield stress, which was derived in advance, and the predicted crushing strength. The step of determining whether the line pipe is crushed in the usage environment,
(E) A step of determining the wall thickness of the line pipe based on the determination result in the step (d), and
A program that runs.

（６）前記ラインパイプがリールドラムに巻き付けて搬送されるラインパイプであり、
前記（ａ）のステップにおいて、前記リールドラムのドラム半径に関する情報をさらに取得し、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記（ａ）のステップにおいて取得された内径およびドラム半径、ならびに前記（ｂ）のステップにおいて設定された肉厚に基づき、前記真円度を推定する、
上記（５）に記載のプログラム。 (6) The line pipe is a line pipe that is wound around a reel drum and conveyed.
In the step (a), further information on the drum radius of the reel drum is obtained.
In the step (c), the roundness is estimated based on the inner diameter and the drum radius obtained in the step (a) and the wall thickness set in the step (b).
The program described in (5) above.

（７）ラインパイプを製造する方法であって、
（ａ）前記ラインパイプの使用条件、ならびに該使用条件に応じた、前記ラインパイプの内径および降伏応力に関する情報を取得する工程と、
（ｂ）前記ラインパイプの肉厚を設定する工程と、
（ｃ）前記（ａ）の工程において取得された情報、および前記（ｂ）の工程において設定された肉厚に基づき、前記ラインパイプの外径を算出するとともに、真円度を推定する工程と、
（ｄ）予め導出された、肉厚と外径との比、真円度、および降伏応力と、予測圧潰強度との関係に基づき、前記（ｂ）の工程において設定された肉厚での前記ラインパイプが、使用環境において圧潰するかどうかを判定する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）の工程での判定結果に基づき、前記ラインパイプの肉厚を決定する工程と、
を備える、
ラインパイプの製造方法。 (7) A method of manufacturing a line pipe.
(A) A step of acquiring information on the usage conditions of the line pipe and the inner diameter and yield stress of the line pipe according to the usage conditions.
(B) The step of setting the wall thickness of the line pipe and
(C) Based on the information acquired in the step (a) and the wall thickness set in the step (b), the outer diameter of the line pipe is calculated and the roundness is estimated. ,
(D) The thickness at the wall thickness set in the step (b), based on the relationship between the ratio of the wall thickness to the outer diameter, the roundness, and the yield stress, which was derived in advance, and the predicted crushing strength. The process of determining whether the line pipe is crushed in the usage environment,
(E) A step of determining the wall thickness of the line pipe based on the determination result in the step (d), and
To prepare
How to manufacture line pipes.

（８）前記ラインパイプがリールドラムに巻き付けて搬送されるラインパイプであり、
前記（ａ）の工程において、前記リールドラムのドラム半径に関する情報をさらに取得し、
前記（ｃ）の工程において、前記（ａ）の工程において取得された内径およびドラム半径、ならびに前記（ｂ）の工程において設定された肉厚に基づき、前記真円度を推定する、
上記（７）に記載のラインパイプの製造方法。 (8) The line pipe is a line pipe that is wound around a reel drum and conveyed.
In the step (a), further information on the drum radius of the reel drum is obtained.
In the step (c), the roundness is estimated based on the inner diameter and the drum radius obtained in the step (a) and the wall thickness set in the step (b).
The method for manufacturing a line pipe according to (7) above.

本発明によれば、使用環境および敷設方式に応じたラインパイプの肉厚を設計することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to design the wall thickness of the line pipe according to the usage environment and the laying method.

本発明の一実施形態に係る肉厚設計装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the wall thickness design apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 予測圧潰強度Ｐ_Ｃと真円度ｕとの関係を示したグラフである。It is a graph showing the relationship between the predicted crush strength P _C and roundness u. 本発明の一実施形態に係る肉厚設計方法を示すフロー図である。It is a flow chart which shows the wall thickness design method which concerns on one Embodiment of this invention. 予測圧潰強度Ｐ_Ｃと真円度ｕまたは外径Ｄとの関係を示したグラフである。Is a graph showing the relationship between the predicted crush strength P _C and roundness u or outer diameter D.

本発明の一実施形態に係るラインパイプの肉厚設計装置、肉厚設計方法、プログラムおよびラインパイプの製造方法について、図１〜４を参照しながら説明する。 A line pipe wall thickness design device, a wall thickness design method, a program, and a line pipe manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

図１は、本発明の一実施形態に係る肉厚設計装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る肉厚設計装置１０は、取得部１と、設定部２と、計算部３と、判定部４と、決定部５とを備える。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a wall thickness design device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the wall thickness design device 10 according to the embodiment of the present invention includes an acquisition unit 1, a setting unit 2, a calculation unit 3, a determination unit 4, and a determination unit 5.

取得部１は、ラインパイプの使用条件、ならびに該使用条件に応じた、ラインパイプの内径および降伏応力に関する情報を取得する。使用条件には、例えば、使用環境（敷設深度、敷設地周辺の海水の腐食性等）、敷設方式（Ｓ−Ｌａｙ、Ｊ−Ｌａｙ、Ｒ−Ｌａｙのいずれを採用するか）、原油・天然ガスの想定輸送量等が含まれる。 The acquisition unit 1 acquires information on the usage conditions of the line pipe and the inner diameter and yield stress of the line pipe according to the usage conditions. The usage conditions include, for example, the usage environment (laying depth, corrosiveness of seawater around the laying site, etc.), laying method (whether S-Lay, J-Lay, or R-Lay is adopted), crude oil / natural gas. Estimated transportation volume, etc. is included.

そして、原油・天然ガスの想定輸送量に応じて、ラインパイプの内径が決まり、使用環境等に応じて、使用される鋼管の材質および降伏応力等の特性が決まる。 Then, the inner diameter of the line pipe is determined according to the assumed transportation amount of crude oil and natural gas, and the material of the steel pipe used and the characteristics such as yield stress are determined according to the usage environment and the like.

設定部２は、ラインパイプの肉厚を設定する。設定される肉厚の初期値としては、例えば、経済性を重視し、鋼管の肉厚ｔと外径Ｄとの比ｔ／Ｄが４％程度になるように設定することができる。 The setting unit 2 sets the wall thickness of the line pipe. As the initial value of the wall thickness to be set, for example, with an emphasis on economy, the ratio t / D of the wall thickness t of the steel pipe to the outer diameter D can be set to be about 4%.

計算部３は、取得部１において取得された情報、および設定部２において設定された肉厚に基づき、ラインパイプの外径を算出するとともに、真円度を推定する。真円度の推定方法については、特に制限はない。例えば、Ｓ−ＬａｙまたはＪ−Ｌａｙを採用する場合には、曲げ変形などを受けないため、使用する鋼管の元々の真円度をそのまま有していると推定することができる。 The calculation unit 3 calculates the outer diameter of the line pipe and estimates the roundness based on the information acquired by the acquisition unit 1 and the wall thickness set by the setting unit 2. There is no particular limitation on the method of estimating the roundness. For example, when S-Lay or J-Lay is adopted, it is not subject to bending deformation and the like, so it can be estimated that the original roundness of the steel pipe to be used is maintained as it is.

一方、Ｒ−Ｌａｙを採用する場合には、真円度が変形によって劣化する。本発明者らがこれまでに行った検討により、曲げ変形を受けた鋼管の真円度は、曲げひずみに依存することを見出した。また、曲げひずみε_ｂｅｎｄは、鋼管の外径Ｄおよびリールドラムのドラム半径Ｒから下記（ｉ）式により求めることができる。したがって、Ｒ−Ｌａｙを採用する場合には、真円度は鋼管の外径Ｄおよびリールドラムのドラム半径Ｒに基づき推定する。

On the other hand, when R-Lay is adopted, the roundness deteriorates due to deformation. Through the studies conducted by the present inventors, it has been found that the roundness of the steel pipe subjected to bending deformation depends on the bending strain. Further, the bending strain ε _bend can be obtained from the outer diameter D of the steel pipe and the drum radius R of the reel drum by the following equation (i). Therefore, when R-Lay is adopted, the roundness is estimated based on the outer diameter D of the steel pipe and the drum radius R of the reel drum.

判定部４は、設定部２において設定された肉厚でのラインパイプが、使用環境において圧潰するかどうかを判定する。判定は、予め導出された、肉厚と外径との比、真円度、および降伏応力から選択される１種以上と、予測圧潰強度との関係に基づき行われる。 The determination unit 4 determines whether or not the line pipe with the wall thickness set in the setting unit 2 is crushed in the usage environment. The determination is made based on the relationship between the predicted crushing strength and one or more selected from the ratio of the wall thickness to the outer diameter, the roundness, and the yield stress, which are derived in advance.

具体的には、鋼管の予測圧潰強度Ｐ_Ｃの推定式を用いて、圧潰するかどうかの判定を行うことができる。予測圧潰強度Ｐ_Ｃの推定式については特に制限はない。圧潰強度に影響を及ぼす因子として、鋼管の外径Ｄ、肉厚ｔ、真円度ｕ、降伏応力ＹＳ、偏肉度ｅ、残留応力σ_Ｒ等が考えられる。本発明においては、その中でも、特に影響の大きい肉厚ｔと外径Ｄとの比ｔ／Ｄ、真円度ｕ、および降伏応力ＹＳから選択される１種以上を用いた推定式を用いる。 Specifically, by using the estimated equation predicted crush strength P _C of the steel pipe, it is possible to make a determination of whether or not to collapse. There is no particular limitation on the estimation formula of the prediction crush strength P _C. Factors that affect the crushing strength include the outer diameter D of the steel pipe, the wall thickness t, the roundness u, the yield stress YS, the uneven thickness e, the residual stress σ _{R, and the} like. In the present invention, an estimation formula using one or more selected from the ratio t / D of the wall thickness t and the outer diameter D, the roundness u, and the yield stress YS, which have a particularly large influence, is used.

また、鋼管の予測圧潰強度Ｐ_Ｃの推定式には、下記（ii）式に示すように、肉厚ｔと外径Ｄとの比ｔ／Ｄ、真円度ｕ、および降伏応力ＹＳの全てを用いることが好ましい。なお、Ｒ−Ｌａｙを採用する場合には、上述のように真円度ｕは、鋼管の外径Ｄおよびリールドラムのドラム半径Ｒに基づき推定することが可能であるため、下記（iii）式のように表わすことができる。

Furthermore, the estimation formula of the prediction crush strength P _C of the steel pipe, as shown in the following (ii) formula, the ratio t / D of the thickness t and the outer diameter D, roundness u, and the yield stress all YS Is preferably used. When R-Lay is adopted, the roundness u can be estimated based on the outer diameter D of the steel pipe and the drum radius R of the reel drum as described above. Therefore, the following equation (iii) is used. It can be expressed as.

図２は、アメリカ石油協会（American Petroleum Institute）が定めるＡＰＩ規格で規定される鋼管グレードＸ６５に対し、ｔ／Ｄの値に応じた、予測圧潰強度Ｐ_Ｃと真円度ｕとの関係の一例を上記（ii）式に基づいて導出したグラフである。設定された肉厚でのラインパイプの予測圧潰強度が使用環境での外圧より高ければ圧潰は生じず、低ければ圧潰すると判定することができる。なお、種々のグレードの鋼管に対しても、図２と同様の図を導出し、圧潰の判定に用いればよい。 Figure 2 is an example of the relationship between the relative steel grade X65 to American Petroleum Institute (American Petroleum Institute) is defined by the API standard is stipulated, according to the value of t / D, and the predicted crush strength P _C and roundness u Is a graph derived based on the above equation (ii). If the predicted crushing strength of the line pipe at the set wall thickness is higher than the external pressure in the usage environment, crushing does not occur, and if it is low, crushing can be determined. For steel pipes of various grades, the same figure as in FIG. 2 may be derived and used for determining crushing.

決定部５は、判定部４での判定結果に基づき、ラインパイプの肉厚を決定する。すなわち、判定部において、設定部２で設定された肉厚が十分であり、圧潰が生じないと判定された場合には、当該肉厚を採用することとする。一方、設定された肉厚が不十分であり、圧潰すると判定された場合には、設定部２に対してより高い肉厚を設定するように指示する。上記の指示を受けた設定部２は、例えば、鋼管の肉厚ｔと外径Ｄとの比ｔ／Ｄが４％になるように肉厚の初期値が設定されていた場合には、４．５％または５％になるように再設定する。 The determination unit 5 determines the wall thickness of the line pipe based on the determination result of the determination unit 4. That is, when the determination unit determines that the wall thickness set by the setting unit 2 is sufficient and crushing does not occur, the wall thickness is adopted. On the other hand, when the set wall thickness is insufficient and it is determined that the wall thickness is crushed, the setting unit 2 is instructed to set a higher wall thickness. In the setting unit 2 receiving the above instruction, for example, when the initial value of the wall thickness is set so that the ratio t / D of the wall thickness t of the steel pipe and the outer diameter D is 4%, 4 Reset to .5% or 5%.

次に、本発明の一実施形態に係る肉厚設計方法を、図３および４を用いて説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る肉厚設計方法を示すフロー図である。なお、以降の説明においては、水深２０００ｍ（外圧２０ＭＰａ）の海底に、Ｒ−Ｌａｙ方式（リールドラムのドラム半径：８２３０ｍｍ）で内径３６０ｍｍのラインパイプを敷設する場合の肉厚設計方法を例に挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。 Next, the wall thickness design method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a flow chart showing a wall thickness design method according to an embodiment of the present invention. In the following description, a wall thickness design method in which a line pipe having an inner diameter of 360 mm is laid on the seabed at a water depth of 2000 m (external pressure 20 MPa) by the R-Lay method (reel drum drum radius: 8230 mm) will be given as an example. However, the present invention is not limited to this.

まず、前提として、図４に示すように、鋼管の降伏応力ＹＳおよびリールドラムのドラム半径Ｒを一定とした場合の、ｔ／Ｄの値に応じた、予測圧潰強度Ｐ_Ｃと真円度ｕまたは外径Ｄとの関係を導出する。なお、図４は一例としてＡＰＩ規格が定める鋼管グレードＸ６５に対して導出したものであり、他のグレードの鋼管についても同様の図を導出することができる。 First, as a premise, as shown in FIG. 4, in the case where the drum radius R of the yield stress YS and the reel drum of the steel tube is constant, corresponding to the value of t / D, predicted crush strength P _C and roundness u Alternatively, the relationship with the outer diameter D is derived. Note that FIG. 4 is derived for steel pipe grade X65 defined by the API standard as an example, and the same diagram can be derived for steel pipes of other grades.

図３に示すように、肉厚設計装置１０において、取得部１が使用条件、ならびにラインパイプの内径、降伏応力、およびリールドラムのドラム半径に関する情報を取得する（ステップＡ１）。 As shown in FIG. 3, in the wall thickness design apparatus 10, the acquisition unit 1 acquires information on the usage conditions, the inner diameter of the line pipe, the yield stress, and the drum radius of the reel drum (step A1).

次に、設定部２が肉厚を設定する（ステップＡ２）。本実施形態においては、鋼管の肉厚ｔと外径Ｄとの比ｔ／Ｄが４％になるように肉厚の初期値を設定する。内径が３６０ｍｍであることから、肉厚は１５．６５ｍｍとなる。 Next, the setting unit 2 sets the wall thickness (step A2). In the present embodiment, the initial value of the wall thickness is set so that the ratio t / D of the wall thickness t of the steel pipe and the outer diameter D is 4%. Since the inner diameter is 360 mm, the wall thickness is 15.65 mm.

次に、計算部３は、ラインパイプの内径および肉厚に基づき、ラインパイプの外径を算出するとともに、ラインパイプの外径およびドラム半径から真円度を求める（ステップＡ３）。外径は３９１ｍｍとなる。 Next, the calculation unit 3 calculates the outer diameter of the line pipe based on the inner diameter and the wall thickness of the line pipe, and obtains the roundness from the outer diameter of the line pipe and the drum radius (step A3). The outer diameter is 391 mm.

次に、判定部４は、以上の条件で圧潰が生じないか判定する（ステップＡ４）。判定は、予め導出された、肉厚と外径との比、真円度、および降伏応力と、予測圧潰強度との関係に基づき行われる。 Next, the determination unit 4 determines whether or not crushing occurs under the above conditions (step A4). The determination is made based on the previously derived relationship between the ratio of wall thickness to outer diameter, roundness, and yield stress, and the predicted crushing strength.

図４は、鋼管の降伏応力ＹＳおよびリールドラムのドラム半径Ｒを一定とした場合の、ｔ／Ｄの値に応じた、予測圧潰強度Ｐ_Ｃと真円度ｕまたは外径Ｄとの関係を上記（iii）式に基づいて導出したグラフである。上述のように、真円度ｕは、鋼管の外径Ｄおよびリールドラムのドラム半径Ｒに基づき推定することが可能であるため、ドラム半径Ｒが一定の場合、真円度ｕと鋼管の外径Ｄとは比例関係となる。 FIG. 4 shows the relationship between the predicted crushing strength _CC and the roundness u or the outer diameter D according to the t / D value when the yield stress YS of the steel pipe and the drum radius R of the reel drum are constant. It is a graph derived based on the above equation (iii). As described above, the roundness u can be estimated based on the outer diameter D of the steel pipe and the drum radius R of the reel drum. Therefore, when the drum radius R is constant, the roundness u and the outside of the steel pipe It has a proportional relationship with the diameter D.

外径が３９１ｍｍでｔ／Ｄが４％の条件では、予測圧潰強度Ｐ_Ｃは、図４の点Ａの位置となり、外圧２０ＭＰａ未満であるから、圧潰が生じると判定される。 The outer diameter of the t / D is 4 percent by 391mm conditions, forecast crush strength _{P C} becomes the position of the point A in FIG. 4, since it is less than the external pressure 20 MPa, it is determined that the collapse occurs.

設定された肉厚が不十分である場合（ステップＡ５でＮｏの場合）、決定部５は、設定部２に対してより高い肉厚を設定するように指示する。本実施形態においては、鋼管の肉厚ｔと外径Ｄとの比ｔ／Ｄが５％になるように肉厚を再設定する（ステップＡ２）。内径が３６０ｍｍであることから、肉厚は２０ｍｍとなる。 If the set wall thickness is insufficient (No in step A5), the determination unit 5 instructs the setting unit 2 to set a higher wall thickness. In the present embodiment, the wall thickness is reset so that the ratio t / D of the wall thickness t of the steel pipe to the outer diameter D is 5% (step A2). Since the inner diameter is 360 mm, the wall thickness is 20 mm.

上記と同様に、計算部３は、ラインパイプの内径および肉厚に基づき、ラインパイプの外径を算出するとともに、ラインパイプの外径およびドラム半径から真円度を求める（ステップＡ３）。この時の外径は４００ｍｍとなる。 Similarly to the above, the calculation unit 3 calculates the outer diameter of the line pipe based on the inner diameter and the wall thickness of the line pipe, and obtains the roundness from the outer diameter of the line pipe and the drum radius (step A3). The outer diameter at this time is 400 mm.

判定部４は再度、以上の条件で圧潰が生じないか判定する（ステップＡ４）。外径が４００ｍｍでｔ／Ｄが５％の条件では、予測圧潰強度Ｐ_Ｃは、図４の点Ｂの位置となり、外圧２０ＭＰａ以上であるから、圧潰が生じないと判定される。 The determination unit 4 again determines whether or not crushing occurs under the above conditions (step A4). The outer diameter t / D in 400mm of 5% condition, prediction crush strength _{P C} becomes the position of the point B in FIG. 4, since it is external pressure 20MPa or more, it is determined that the crushing does not occur.

設定された肉厚が十分である場合（ステップＡ５でＹｅｓの場合）、決定部５は、当該肉厚を採用し、ラインパイプの肉厚を決定する（ステップＡ６）。 When the set wall thickness is sufficient (Yes in step A5), the determination unit 5 adopts the wall thickness and determines the wall thickness of the line pipe (step A6).

本実施形態においては、ｔ／Ｄの値が１％ずつ増加するように肉厚を再設定しているが、０．５％ずつ増加させてもよいし、肉厚が１ｍｍずつ増加するように設定してもよい。 In the present embodiment, the wall thickness is reset so that the t / D value increases by 1%, but the wall thickness may be increased by 0.5% or the wall thickness increases by 1 mm. It may be set.

本発明の一実施形態に係るプログラムは、コンピュータに、図３に示すステップＡ１〜Ａ６を実行させるプログラムであればよい。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における肉厚設計装置１０を実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、取得部１、設定部２、計算部３、判定部４および決定部５として機能し、処理を行う。 The program according to the embodiment of the present invention may be any program that causes a computer to execute steps A1 to A6 shown in FIG. By installing and executing this program on a computer, the wall thickness design device 10 according to the present embodiment can be realized. In this case, the CPU (Central Processing Unit) of the computer functions as an acquisition unit 1, a setting unit 2, a calculation unit 3, a determination unit 4, and a determination unit 5 to perform processing.

以上のように、本発明によれば、使用環境および敷設方式に応じたラインパイプの肉厚を設計することが可能となる。そして、過度の肉厚の増加を防止できるため、コストの上昇を抑制することが可能になる。 As described above, according to the present invention, it is possible to design the wall thickness of the line pipe according to the usage environment and the laying method. Then, since it is possible to prevent an excessive increase in wall thickness, it is possible to suppress an increase in cost.

１取得部
２設定部
３計算部
４判定部
５決定部
１０肉厚設計装置

1 Acquisition unit 2 Setting unit 3 Calculation unit 4 Judgment unit 5 Decision unit 10 Wall thickness design device

Claims

A device for designing the wall thickness of line pipes
An acquisition unit that acquires information on the usage conditions of the line pipe and the inner diameter and yield stress of the line pipe according to the usage conditions.
A setting unit for setting the wall thickness of the line pipe and
Based on the information acquired by the acquisition unit and the wall thickness set by the setting unit, the calculation unit that calculates the outer diameter of the line pipe and estimates the roundness,
Is derived in advance, the ratio of wall thickness to outside diameter, roundness, and the yield stress, based on the relationship between the prediction crush strength, the line pipe in wall thickness is set in the setting section, using A judgment unit that determines whether to crush in the environment,
A determination unit that determines the wall thickness of the line pipe based on the determination result of the determination unit,
To prepare
Line pipe wall thickness design device.

The line pipe is a line pipe that is wound around a reel drum and conveyed.
The acquisition unit further acquires information regarding the drum radius of the reel drum.
The calculation unit estimates the roundness based on the inner diameter and drum radius acquired by the acquisition unit and the wall thickness set by the setting unit.
The line pipe wall thickness design device according to claim 1.

It is a method of designing the wall thickness of the line pipe.
(A) A step of acquiring information on the usage conditions of the line pipe and the inner diameter and yield stress of the line pipe according to the usage conditions.
(B) The step of setting the wall thickness of the line pipe and
(C) Based on the information acquired in the step (a) and the wall thickness set in the step (b), the outer diameter of the line pipe is calculated and the roundness is estimated. ,
(D) The thickness at the wall thickness set in the step (b), based on the relationship between the ratio of the wall thickness to the outer diameter, the roundness, and the yield stress, which was derived in advance, and the predicted crushing strength. The process of determining whether the line pipe is crushed in the usage environment,
(E) A step of determining the wall thickness of the line pipe based on the determination result in the step (d), and
To prepare
How to design the wall thickness of the line pipe.

The line pipe is a line pipe that is wound around a reel drum and conveyed.
In the step (a), further information on the drum radius of the reel drum is obtained.
In the step (c), the roundness is estimated based on the inner diameter and the drum radius obtained in the step (a) and the wall thickness set in the step (b).
The method for designing a wall thickness of a line pipe according to claim 3.

On the computer
(A) A step of acquiring information on the usage conditions of the line pipe and the inner diameter and yield stress of the line pipe according to the usage conditions.
(B) A step of setting the wall thickness of the line pipe and
(C) Based on the information acquired in the step (a) and the wall thickness set in the step (b), the outer diameter of the line pipe is calculated and the roundness is estimated. ,
(D) The thickness at the wall thickness set in the step (b), based on the relationship between the ratio of the wall thickness to the outer diameter, the roundness, and the yield stress, which was derived in advance, and the predicted crushing strength. The step of determining whether the line pipe is crushed in the usage environment,
(E) A step of determining the wall thickness of the line pipe based on the determination result in the step (d), and
A program that runs.

The line pipe is a line pipe that is wound around a reel drum and conveyed.
In the step (a), further information on the drum radius of the reel drum is obtained.
In the step (c), the roundness is estimated based on the inner diameter and the drum radius obtained in the step (a) and the wall thickness set in the step (b).
The program according to claim 5.

A method of manufacturing line pipes
(A) A step of acquiring information on the usage conditions of the line pipe and the inner diameter and yield stress of the line pipe according to the usage conditions.
(B) The step of setting the wall thickness of the line pipe and
(C) Based on the information acquired in the step (a) and the wall thickness set in the step (b), the outer diameter of the line pipe is calculated and the roundness is estimated. ,
(D) The thickness at the wall thickness set in the step (b), based on the relationship between the ratio of the wall thickness to the outer diameter, the roundness, and the yield stress, which was derived in advance, and the predicted crushing strength. The process of determining whether the line pipe is crushed in the usage environment,
(E) A step of determining the wall thickness of the line pipe based on the determination result in the step (d), and
To prepare
How to manufacture line pipes.

The line pipe is a line pipe that is wound around a reel drum and conveyed.
In the step (a), further information on the drum radius of the reel drum is obtained.
In the step (c), the roundness is estimated based on the inner diameter and the drum radius obtained in the step (a) and the wall thickness set in the step (b).
The method for manufacturing a line pipe according to claim 7.