異なる長さのパイプを形成して当該パイプを試験するための装置および方法

专利摘要:
パイプ形成用およびパイプ試験用の本発明に係る装置は、マンドレルを支持するフレームと、パイプの内部に挿入されるマンドレルと、マンドレル、パイプ、および、封止装置に囲まれた環状の空間を形成するためにパイプの両端部を封止するための２つの封止装置とを備えている。パイプは複数のパイプセグメントを互いに端部で溶接して形成される。本発明に係る装置には更に、パイプセグメントを互いに端部で溶接するための溶接装置を備えており、好ましくは、更に、溶接作業を楽に行なうためにマンドレル−パイプ組立構造体を軸回転させる回転手段を備えている。このようにパイプが形成されると、上述した環状の空間を加圧して、圧力をモニターすることによって、当該パイプの完全性を試験することができる。
公开号:JP2011508225A
申请号:JP2010539976
申请日:2008-12-24
公开日:2011-03-10
发明作者:カーソン，グレン
申请人:カー−バー インヴェストメンツ インコーポレイテッドＣａｒ−Ｂｅｒ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．；
IPC主号:G01M3-26

专利说明:

[0001] 〔優先権出願の相互参照〕
本願は、米国特許出願番号１１／９６６，７３７（２００７年１２月２８日出願）の優先権を主張するものである。この米国特許出願番号１１／９６６，７３７は、米国仮特許出願番号６０／５４８，９６０（２００４年３月２日出願）を基礎として優先権を主張して出願したＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＣＡ２００５／０００３１９（２００５年３月２日出願）の米国特許出願番号１１／４６９，５４８（２００６年９月１日出願）の一部継続出願である。これらの全内容は、参照によりここに援用される。]
[0002] 〔本発明の技術分野〕
本発明は、複数の分割部分からなるパイプの形成、および、形成したパイプの完全性試験のための装置に関する。]
[0003] 〔背景技術〕
パイプや導管といった類は、液体物質を或る位置から別の位置まで搬送する様々な用途において使用されている。一般的に、このようなパイプに対しては完全性試験が行なわれ、安全性を満たすことが確認される。完全性試験を行なうことで、搬送する液体が漏れ出るような亀裂や穴などがパイプに在るか否かを特定することができる。亀裂は、パイプの溶接を仕損じたことに起因していたり、製造過程での管の欠陥に起因している。パイプの完全性試験は、特に、高圧をかけて引火性液体や有毒性液体をパイプ搬送する用途において重要である。]
[0004] パイプを試験するための様々な装置や方法が知られている。例えば、概して非圧縮性の液体を単に充填しただけのパイプに対して当該パイプの内圧をモニターしながら加圧するというものがあり、パイプ壁内に漏れが生じていることが圧力低下によって示される。しかしながら、これらの方法は、パイプの全容積に液体を充填して加圧することが求められるため、大口径のパイプや、全長が長いパイプを試験対象とする場合に問題があり、有効的なものとはいえない。]
[0005] また、米国特許第６，４６３，７９１号、米国特許第６，１３１，４４１号、および米国特許第５，８４４，１２７号（全て本願と同一の発明者）にも、様々な形態のパイプ検査装置が開示されている。しかしながら、これらの装置はいずれも、パイプ検査として有効であることは証明されているものの、パイプの長さに応じて効果的な検査を行なうことができる装置に対する要求がある。例えば、米国特許第４，０６７，２２８号に開示されている装置は、マンドレルを具備していて、このマンドレルを検査対象であるパイプに挿入して、パイプの内壁と、マンドレルの外壁との間に環状空間を形成するというものである。このようにすれば、完全性試験を行なうにあたって、僅かな量の液体を当該環状空間に注入して加圧すればよい。これは有効な試験方法ではあるが、この米国特許第４，０６７，２２８号の装置は、或る場所から別の場所に移動させるのが非常に煩雑で、容易でない。更に、この米国特許第４，０６７，２２８号には、パイプの湾曲部分における試験手法に関する説明がない。]
[0006] 試験対象となるパイプによっては、複数の分割部分を溶接して形成されているものがある。このようなパイプは、まず、或る装置において分割部分を互いに溶接などによって繋ぎ合わせ、そのあとで別の装置に移動させて試験工程を行なう。しかしながら、工程が２つあることによって、設備と時間費用が増大する。]
[0007] したがって、パイプの複数の部分に対して安全性試験をより効果的に行なうことができる装置の実現が求められている。加えて、複数の分割部分からなるパイプに関して、より一層効率的な連結を行なうことができ、且つ、より一層有効な安全性試験を行なうことができる装置の実現が求められている。]
[0008] 〔要約〕
上記の課題を解決するために、本発明の目的の一つは、複数の分割部分からなるパイプの形成、および、形成したパイプの完全性試験のための装置および方法を提供することにある。]
[0009] また、別の目的として、本発明は、フレームと、当該フレームに接触していて且つ同軸上にパイプセグメントを搭載することができるように構成されたマンドレルと、パイプの両端部を封止するための少なくとも２つの封止装置とを備えた装置を提供することにある。この装置は、更に、パイプセグメントの端部同士を溶接してパイプを形成するための溶接装置を備えている。更に、この装置は、パイプの安全性試験のための加圧装置を備えている。]
[0010] また本発明は、複数のパイプセグメントから構成されているパイプであって、第１開口部を有する第１端部と第２開口部を有する第２端部と有するパイプの安全性試験を行なうための試験装置であって、
第１端部および第２端部とを有するフレームと、
第１端部および第２端部を有しており、且つ、上記パイプの長手方向の長さよりも長くて、上記パイプの内径よりも小さい外径を有する長手方向に伸長しているマンドレルであって、上記パイプに挿入することによってマンドレル−パイプ組立構造体を形成することができるマンドレルとを備えており、
上記マンドレルは上記フレームに支持されており、当該マンドレルの上記第１端部は、当該フレームの上記第１端部に固定されており、
上記マンドレルの上記第１端部には、上記パイプの上記第１開口部を封止する第１封止装置が設けられており、上記マンドレルの上記第２端部には、上記パイプの上記第２開口部を封止する第２封止装置が設けられており、上記マンドレルと、上記パイプと、当該第１封止装置および当該第２封止装置との間に概して環状の空間が形成されるように構成されており、
上記試験装置は、更に、
上記環状の空間に加圧流体を充填するための、あるいは、上記環状空間から空気もしくは当該加圧流体を排出するための、１つまたは複数のポートと、
上記環状の空間の圧力をモニターするための手段と、
上記パイプを形成する上記パイプセグメント同士を、取り外し不能な状態に接合するための接合手段とを備えている試験装置を提供する。]
[0011] 更にこの試験装置に、上記マンドレル−パイプ組立構造体を軸回転させる手段が設けられていても良い。]
[0012] また本発明は、複数のパイプセグメントを有したパイプの安全性試験を行なうための試験方法であって、
上記パイプの長さ以上の長さを有する、フレームに固定されたマンドレルを準備する工程と、
上記準備した上記マンドレルを同軸上に覆うように上記パイプセグメントを配置し、且つ、上記パイプを形成するために当該パイプセグメント同士を付勢することによって、上記マンドレルと上記パイプとの間に環状の空間が形成されたマンドレル−パイプ組立構造体を形成する工程と、
上記マンドレル−パイプ組立構造体に形成された上記環状の空間における両端部を封止する工程と、
上記パイプセグメント同士を溶接する工程と、
上記封止された上記環状の空間を、加圧流体で充填する工程と、
上記加圧流体が充填された上記環状の空間の圧力をモニターすることによって、上記パイプの安全性を試験する工程と、
を含む試験方法を提供する。]
[0013] また更に、上記マンドレル−パイプ組立構造体を軸回転させる工程を含んでもよい。]
[0014] 〔図面の簡単な説明〕
ここに示された図面は、例示のみを目的としており、いかなる場合でも、本開示の範囲を限定しようとするものではない。]
[0015] 図１は、本発明の一実施形態における試験装置の側面図である。] 図１
[0016] 図２は、図１に示した試験装置の上面図である。] 図１ 図２
[0017] 図３は、図１に示した試験装置の第１端部の図である。] 図１ 図３
[0018] 図４は、図１に示した試験装置を切断線Ａ−Ａで切断した状態を示した断面図である。] 図１ 図４
[0019] 図５は、図１に示した試験装置および試験対象であるパイプとを組み合わせた状態の側面図である。] 図１ 図５
[0020] 図６は、図５の主要部分を示した図である。] 図５ 図６
[0021] 図７は、本発明のマンドレルおよびマンドレルと組み合わせる構成を分解して示した分解図である。] 図７
[0022] 図８は、図７に示した封止リングの部分透視図である。] 図７ 図８
[0023] 図９は、本発明の第２封止装置の部分側面図である。] 図９
[0024] 図１０は、第１封止装置の透視図である。] 図１０
[0025] 図１１は、本発明における別の実施形態を示した断面図である。] 図１１
[0026] 図１２は、本発明における別の実施形態の分解図である。] 図１２
[0027] 図１３は、本発明における別の実施形態の断面図である。] 図１３
[0028] 図１４は、本発明における別の実施形態における試験装置の側面図である。] 図１４
[0029] 図１５は、図１４に示した試験装置にパイプを装填した状態を示した部分側面図である。] 図１４ 図１５
[0030] 図１６ａは、パイプを装填した、マンドレルが無い状態の図１４に示した試験装置の横断立面図。] 図１４ 図１６ａ
[0031] 図１６ｂは、パイプを装填した、マンドレルが有る状態の図１４に示した試験装置の横断立面図。] 図１４ 図１６ｂ
[0032] 図１７ａは、外部滑りパッドを有するマンドレルにパイプの分解部分を載せた状態の図１４に示した試験装置の部分側面図である。] 図１４ 図１７ａ
[0033] 図１７ｂは、パイプを載せたあとの図１７ｂに示した試験装置の部分側面図である。] 図１７ｂ
[0034] 図１８は、外部滑りパッドを有するマンドレルを示した図１４の試験装置の一形態の側面図である。] 図１４ 図１８
[0035] 図１９は、パイプの分解部分が装填された図１８に示した試験装置の側面図である。] 図１８ 図１９
[0036] 図２０ａは、マンドレルとパイプの回転用のモーターおよびギアボックスを示した図１７ａの試験装置の部分側面図である。] 図１７ａ 図２０ａ
[0037] 図２０ｂは、図２０ｂの試験装置にパイプの分解部分を装填した状態の部分側面図である。] 図２０ｂ
[0038] 図２１は、図２０に示した試験装置の断面図である。] 図２１
[0039] 〔本発明の詳細な説明〕
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態で説明する内容に限定されるものではなく、当業者が行ない得る範囲において改変された種々の形態についても本発明に含まれる。]
[0040] 図１から図４に示すように、本発明に係る試験装置１０は、１対の水平支持手段１４および１６を有するフレーム１２を備えている。１対の水平支持手段１４および１６は互いに横方向に離間して設けられている。これら水平支持手段１４および１６は、ベース１８および支持台２０に接続しており、水平支持手段１４および１６の底部および上部がしっかりと固定されている。フレーム１２はまた、１対の鉛直支持手段２１および２２を有している。これら支持手段１４および１６並びに２０および２２は、例えばＩ字型の梁の構造とすることができる。また、必要に応じてベース１８には車輪（不図示）が設けられていてもよい。車輪があれば、試験装置の動きすなわち移動を容易に行なうことができる。] 図１ 図４
[0041] 試験装置１０は、概して円筒形で、好ましくは穴の開いた、マンドレル２４を備えている。マンドレル２４は、その長さが試験対象のパイプの長さよりも長いことが好ましい。後述するように、マンドレル２４の動作としては、マンドレル２４がパイプの内に挿入されることになる。そのため、マンドレル２４は、試験対象のパイプの径よりも僅かに小さい径であることが望ましい。また、マンドレル２４は、パイプの長さよりも少なくとも１８インチ長いことが好ましい。しかしながら、上述した値に限定されるものではなく、当業者であれば、後述する内容を考慮して多少のクリアランスを有してもよいことを理解することができるだろう。マンドレル２４は、第１封止装置２６とともに第１端部に設けられる。第１封止装置２６の一形態としては、後述する封止板を有しているものである。第１封止装置２６は、一形態としては、マンドレル２４に対して例えば溶接によって半永久的に固定されている。あるいは、別の形態として、第１封止装置２６は後述するようにマンドレル２４に取り外し可能なかたちで固定されていてもよい。第１封止装置２６は、鉛直支持手段２１および２２に接触して支えられており、この状態から第１封止装置２６を取り外す構成になっていてもよい。一例としては、第１封止装置２６は、鉛直支持手段２１および２２によって形成される細長い穴に提供されて、鉛直支持手段２１および２２に対して制限的に鉛直方向に動くことが可能になっている。後述する内容からわかるように、この鉛直方向に動くことが、試験装置１０の使用を円滑にすることになる。]
[0042] 支持台２０は、マンドレル２４を支持するために設計された、対になった複数の支持ローラー２８を備えている。図４に示すように、支持ローラー２８は、マンドレル２４の底部を支持するように設計されており、それぞれが角度を変えて設けられていることにより、概して円筒形のマンドレル２４が転がって外れてしまわないようになっている。また試験装置１０は、複数のアライメントローラー３０も備えている。このアライメントローラー３０も対になって構成されており、後述するように、試験対象のパイプをガイドして位置合わせする。アライメントローラー３０は、マンドレル２４の第１端部１４に設けられ、第１封止装置２６による試験対象のパイプにおける一方の端部の封止を容易にさせる。なお、アライメントローラー３０の設置数は、本形態で説明する数に限られるものではなく、試験装置１０の寸法に応じて適宜変更することができる。また、支持ローラー２８およびアライメントローラー３０の必要設置数は、当業者にとって理解することができるであろう。図４に示す試験装置１０には、６つの対になった支持ローラー２８と、３つの対になったアライメントローラー３０を有している。また図示した形態では、アライメントローラー３０は２方位に設けられており、２つの対になったアライメントローラー３０が支持ローラー２８に並んでいて試験対象のパイプの端部をガイドおよび支持するために配設されており、残りの１つの対になったアライメントローラー３０がマンドレル２４の径を挟むように対向して配設されていて当該パイプの端部をガイドおよび支持する。] 図４
[0043] 図１から図４に示す３２が試験対象のパイプである。図示するように、試験対象パイプ３２は、ホイストまたはスリング３４、あるいはその類のメカニズムを有した手段によって支えられている。図示しているホイストまたはスリング３４は、試験対象パイプ３２を支持するための１つまたは複数のベルト３６と、このベルト３６が接続されたクレーンのような昇降機構とを有した簡易な構成である。なお、試験対象パイプ３２を持ち上げたり支持したりすることができるホイストまたはスリング３４と同等の構成であれば、ホイストまたはスリング３４の代替手段としての採用することができる。] 図１ 図４
[0044] 試験の際には、まず、図１および図２に示すように、試験対象パイプ３２をマンドレル２４の軸に一致させるように配置する。上述したように、マンドレル２４のサイズは試験対象パイプ３２の内径に沿うように設計されており、一例としては、試験対象パイプ３２の直径を５４インチとして、マンドレル２４の外径を５０インチとすることができる。試験対象パイプ３２は、図において矢印で示す方向に沿ってマンドレル２４を覆うかたちとなる。この状態は図５および図６にも示している。図５に示すように試験対象パイプ３２がマンドレル２４に沿って移動していくと、マンドレル２４は僅かに持ち上がり、マンドレル２４と支持ローラー２８との間に試験対象パイプ３２がスライドする。一形態として、試験対象パイプ３２内にマンドレル２４を挿入し易いように、マンドレル２４には複数の滑りパッド３８が設けられている。滑りパッド３８は、挿入工程においてマンドレル２４と試験対象パイプ３２との摩擦が低減するあらゆる材料から構成されることができる。すなわち、滑りパッド３８は、摩擦係数の小さい材料から構成することができる。一例としては、テフロン（登録商標）と呼ばれて市販されているテトラフルオロエチレンを含む材料から構成することができる。滑りパッド３８には、図６に示すように、ウエッジ４０が設けられていてもよい。ウエッジ４０によって、マンドレル２４と支持ローラー２８との間を試験対象パイプ３２がより円滑にスライドすることができる。] 図１ 図２ 図５ 図６
[0045] なお、上の説明では、マンドレル２４の上を試験対象パイプ３２が移動する構成について説明したが、当業者によれば、マンドレル２４が試験対象パイプ３２の内部を移動しても最終形態は同じであることが理解できるだろう。また、マンドレル２４および試験対象パイプ３２の双方が移動してもよい。]
[0046] 試験対象パイプ３２とマンドレル２４とは、試験対象パイプ３２の第１端部が第１封止装置２６に接触するところまで合わさる。上述のように、第１封止装置２６は、フレーム１２の鉛直支持手段２１および２２に対していくらか鉛直方向のクリアランスがあることが望ましい。]
[0047] 図７は、試験対象パイプ３２に挿入された後のマンドレル２４を示している。また、図７には、上述した第１封止装置２６も示している。本形態においては、第１封止装置２６は、試験対象パイプ３２よりも大きな径を有する板部材４２を有している。板部材４２には、環状溝４４が設けられており、環状溝４４の大きさは、試験対象パイプ３２の第１端部４６を上回るように構成されている。弾性シール４８は、例えばＯリングであり、環状溝４４の内部を通っていて、試験対象パイプ３２の第１端部４６と密閉状態を形成することができる。板部材４２と第１端部４６との間の密閉によって、板部材４２と試験対象パイプ３２とが合わさる。この工程は、また後述する。また本実施形態の第１封止装置２６には、図１０に示すような円環板のような固体の封止板を有していてもよい。このような円環板もまた、上述したような弾性シール４８を有している。] 図１０ 図７
[0048] 図７には、試験対象パイプ３２における第１端部４６とは反対側の第２端部も示している。上述したように、また図７に示しているように、マンドレル２４は、試験対象パイプ３２よりも長く構成されている。この構成によれば、第２封止装置５０を、マンドレル２４に対して確実に取り付け、また、試験対象パイプ３２に対して確実に取り付けるために充分なマンドレル表面を提供することができる。第２封止装置５０は、封止環部５２と、圧縮板５４と、力供給リング５６とを備えており、軸方向に伸びた試験対象パイプ３２の第２端部において、封止環部５２と、圧縮板５４と、力供給リング５６とがこの順で試験対象パイプ３２から離れる方向に並んでいる。封止環部５２と、圧縮板５４と、力供給リング５６とはそれぞれ、概して環状の形状を有しており、マンドレル２４を覆うようにして同軸上に配設されている。] 図７
[0049] 図７とともに図８および図９に示すように、封止環部５２は、第１のパイプ封止溝５８と、第２のマンドレル封止溝６０とを有するアニュラ・リングを有している。第１のパイプ封止溝５８は、上述した環状溝４４と同様の構成であり、概して円形の溝で、その直径は試験対象パイプ３２の第２端部の直径と一致するように設計されている。第１のパイプ封止溝５８は、Ｏリングのような弾性封止体６２を有しており、試験対象パイプ３２の第２端部と第１のパイプ封止溝５８とが合わさったときには封止手段として機能する。第２のマンドレル封止溝６０は、図９により明確に表されているように、封止環部５２上に、はす縁を有している。第２のマンドレル封止溝６０は、封止環部５２の内径であって、且つ、試験対象パイプ３２に隣接している側とは反対側に提供される。第２のマンドレル封止溝６０には、Ｏリングまたはその類の弾性封止体６４が提供され、弾性封止体６４は封止環部５２とマンドレル２４の外周との間の封止体として機能する。図９に示すように、そのような封止は、弾性封止体６４の変形を起こさせ、且つ、マンドレル２４の外周のまわりの弾性封止体６４の締め付けを起こさせるように、封止環部５２のほうへ圧縮板５４を促すことによって実現することができる。] 図７ 図８ 図９
[0050] このように様々な封止体（手段）について説明したが、これらは複数の部材同士を付勢することによって実現することができる。此処で説明するように、全ての封止体は１つの付勢工程によって実現することができる。例えば、図８および図９に示すように、力供給リング５６は、一般に入手可能な、周囲に空間が設けられた複数の油圧（水圧）ラムまたはジャッキ６６を有している。油圧（水圧）ジャッキ６６は、後述するように圧縮板５４に対して圧力を与える。当業者であれば、本明細書の記載から、所望の力を与えることができる手段であれば、あらゆる手段を、油圧（水圧）ジャッキ６６に代えて採用することができることを理解できるだろう。油圧（水圧）ジャッキ６６は、力供給リング５６における試験対象パイプ３２側の表面に配設されている。そして、マンドレル２４の外周に複数の“ジャッキストップ”６８が提供され、このジャッキストップ６８は力供給リング５６を補強する機能をはたす。一形態においては、ジャッキストップ６８は、マンドレル２４の、周囲に空間が設けられた開口部７０を貫通するボルトを有している。ジャッキストップ６８は、ネジ部７２を有していてもよく、このネジ部７２は開口部７０を貫通するように配置されて、ジャッキストップ６８のネジ部７２と協同するナット７４で当該ボルトがマンドレル２４に、留められるようにしてもよい。なお、マンドレル２４に固定することができるものであれば、ジャッキストップ６８の代替手段として採用することができることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、別の形態としては、開口部７０に挿入されるアンカーをジャッキストップ６８が有していてもよい。] 図８ 図９
[0051] 図９に示すように、マンドレル２４には、複数の一連の開口部７０が設けられていて、これらの開口部７０は、マンドレル２４の異なるアキシアル位に形成されていて、異なる長さの試験対象パイプ３２に適用することができるようになっている。] 図９
[0052] 試験の際には、まず、試験対象パイプ３２がマンドレル２４上を第１封止装置２６に向けてスライドする。試験対象パイプ３２における、第１封止装置２６に隣接する第１端部は、板部材４２と接触し、より具体的には、試験対象パイプ３２第１端部は、弾性シール４８に沿った位置になる。続いて、第２封止装置５０は、第１封止装置２６とは反対側にあるマンドレル２４の第２端部上にスライドする。]
[0053] 第２封止装置５０は、まず封止環部５２がスライドして設置され、続いて圧縮板５４が、そして最後に力供給リング５６が設置される。封止環部５２は、弾性封止体６２が試験対象パイプ３２の端部と確実に接触することができるように配置されている。第２封止装置５０は試験対象パイプ３２に向かって動き、最終的に、ジャッキストップ６８が、マンドレル２４における適切な開口部７０に提供される。当然のことながら、一形態において、ジャッキストップ６８の挿入に先立って、第２封止装置５０に何らかの力が加えられ、装置に先行荷重をかけてもよい。ジャッキストップ６８が挿入されると、必要に応じてマンドレル２４を保護するために、油圧（水圧）ジャッキ６６が働く。]
[0054] 油圧（水圧）ジャッキ６６は、試験対象パイプ３２の第２端部に向けて軸方向に、圧縮板５４および封止環部５２に負荷をかける。ジャッキストップ６８は、力供給リング５６が試験対象パイプ３２から軸方向に離れる力が働かないようにしている。したがって、当業者であれば分かるように、試験対象パイプ３２の第１端部が、マンドレル２４にしっかり固定された第１封止装置２６に向けて力がかかり、油圧（水圧）ジャッキ６６がかける力が、試験対象パイプ３２の各端部に対して第１封止装置２６および第２封止装置５０それぞれがかける力となる。弾性シール４８と第２のマンドレル封止溝６０と弾性封止体６２が在ることによって、ａ）試験対象パイプ３２の第１端部と第１封止装置２６との間の封止と、ｂ）試験対象パイプ３２の第２端部と第２封止装置５０との間の封止と、ｃ）マンドレル２４と第２封止装置５０との間の封止とを順に形成することになる。これらの封止は、マンドレル２４外面と、試験対象パイプ３２の内部空間と、第１封止装置２６および第２封止装置５０とによって囲まれた環状の封止空間を形成することになる。この封止空間の一部を、図９において７６で示している。] 図９
[0055] 環状封止空間７６が２つの第１封止装置２６および第２封止装置５０に接触することで形成されると、試験対象パイプ３２の完全性試験を始めることができる。試験は、概して非圧縮性の液体を環状封止空間７６に充填し、次に、環状封止空間７６の圧力をモニタリングしながら、当該液体を加圧する。この試験手法は、当業者に理解されるだろう。]
[0056] 環状封止空間７６を充填するために、本発明の装置には、充填するための手段と、環状封止空間７６を乾燥もしくは通気するための手段とが設けられている。図１０は、そのための一形態を示しており、充填するための構成が示されている。なお、図１０においては、上述した各構成と同等の構成には同じ部材番号を付しているが、説明の便宜上、部材番号に続いて「ａ」を付している。図１０には、２６ａとして第１封止装置２６の別の態様を示している。この態様では、上述した板部材４２の代替として、円環板４２ａが第１封止装置２６ａに設けられている。円環板４２ａには、少なくとも１つの貫通穴７８が設けられている。ポート８０は、貫通穴７８から伸びており、試験パイプが装置に接続されて形成される環状封止空間７６に、貫通穴７８を介して、液体を供給する。ポート８０は、ホースのような類のものを介して液体供給手段（不図示）に接続されている。第１封止装置２６ａには、ポートおよび貫通穴をいくつも設けることができ、最低でも１つの充填手段および排出手段があれば良いことは、当業者にとっては当然のことながら理解されるだろう。更に、１つのポートがもう１つのポートよりも鉛直方向の上方に設けられていることによって、環状封止空間７６への充填と排出を容易に行なうことが可能となる。なお、本発明は、これら充填手段および排出手段の配設数および配設位置に限定されるものではない。また図１０では、第１封止装置２６ａに円環板が設けられている構成について説明するが、上述した板部材４２にポート８０を設けても良い。] 図１０
[0057] 図１１には、供給手段および排出手段の別の形態を示している。この形態では、マンドレル２４にポート８２が設けられている。この形態では、ポート８２には、マンドレル２４と、試験対象パイプ３２と、封止装置（説明の便宜上、図１１では一方の封止装置だけを示している）とによって形成される環状封止空間７６につながる貫通穴８４が設けられている。図１１に示す別の形態では、ポート８０とポート８２の双方が設けられた構成となっている。このように、当業者であれば、一方のポート（例えばポート８０）が、他方のポートよりも鉛直方向の上方に配置されていることで、充填工程および排出工程が容易に行なえることを理解することができるだろう。] 図１１
[0058] 本発明の装置には、更に、上述したような圧力を計測するための手段（不図示）が設けられている。これにより、環状封止空間７６内の圧力をモニタリングすることができる。一形態としては、新たなポート７９が設けられ、それに圧力計８１が取り外せないかたちで設けられている構成を採用することができる。別の形態としては、液体に圧力をかける手段に、圧力計が備えられている、従来周知の構成を採用してもよい。当業者であれば、環状封止空間７６の圧力をモニタリングするための手段としてどのような構成を用いることができるかは理解可能である。]
[0059] 本発明の装置は、あらゆる径のパイプまたはあらゆる長さのパイプでも試験対象することができる。例えば、径が３インチよりも大きく、長さが１フィートから１００フィートまでのパイプを試験対象とすることができる。パイプの長さの上限は、これに限定されるものではないが、パイプが過度に長いと、装置自体が大型化して扱い難くなる。また、パイプが過度に長いと、重くなって吊り上げるための力がより一層必要になり、試験工程を行なうことが不可能ではないものの、管理が難しくなってしまう。本発明の利点の一つは、試験用の液体の使用量を少なくすることができることにあるので、この利点を発揮させるためには、パイプの径に近い径を有するマンドレルを選択すべきであることを当業者であれば理解することができるだろう。一形態としては、試験パイプの径が５４インチである場合、５０インチの径を有するマンドレルを用いることが好ましい。しかし、この数値に限定されるものではなく、本発明を実現可能な範囲で適宜選択することができる。]
[0060] 一形態として、第２封止装置５０は、装置のフレーム１２に対して取り外し可能なかたちで取り付けることができる。この点は図２に示しており、第２封止装置５０は、スイングアーム５１に付加的に取り付けられている。スイングアーム５１は、フレーム１２に回転可能に取り付けられたベース５３に取り付けられている。この形態では、第２封止装置５０が必要な段階になると、所定の位置までスイングして入り込み、上述したように取り付けられる。これに代えて、第２封止装置５０は、別体で構成されていて、上述したように取り付けられてもよい。] 図２
[0061] 上述したように、第１封止装置２６もしくは第１封止装置２６ａは、第２封止装置５０と構造的に違うものとなっているが、試験対象パイプ３２の両方の端部に第２封止装置５０を用いてもよい。]
[0062] 上述した装置は概して水平方向に配置されているものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば当該装置が鉛直に配置されているものであっても同等の機能を実現することができる。例えば、図１に示す構成において、第１封止装置２６が装置の底部を構成し、試験対象パイプ３２が、鉛直方向に伸びるマンドレルにスライドする構成であってもよい。このような鉛直方向に構成される装置においては、大きい径のパイプを試験するのには好適でない。] 図１
[0063] 図１２に示す本発明の別形態では、説明の便宜上、上述した構成と同等の構成について部材番号の後ろに「ｂ」を付して区別している。図１２においては、試験対象パイプ３２ｂが直線ではなく、屈曲部分を有している。このパイプは、例えば、エルボー型、Ｔ型、もしくは、Ｙ型などいったものである。この場合、マンドレル２４ｂも屈曲部分を有している。ここで、試験対象パイプ３２ｂの屈曲部分が過度に鋭角に曲がっていると、同等の形状を有するマンドレル２４ｂを挿入することが難しい場合があるが、挿入が可能な範囲であれば、図１２に示すように、マンドレル２４ｂを上述した第１封止装置および第２封止装置とともに実現することができる。図１２に示す形態では、マンドレル２４ｂには、互いに類似した２つの封止装置５０ｂが配設されていて、これらは上述した第２封止装置５０と同様の構成を有する。なお、マンドレル２４ｂに、取り外し不可能なかたちで上述した第１封止装置２６および２６ａが取り付けることも可能である。] 図１２
[0064] 上述した試験対象パイプ３２は一定の径を有したパイプであるが、パイプには、例えば、端部において異なる内径を有した構造のものも在り得る。そのような場合は、マンドレル２４は、そのパイプの最も小さい径の部分に合わせた大きさのものを用いる。また、第１および第２封止装置は、そのパイプの各端部に接続し得る大きさのものを用いればよい。]
[0065] 更に別の態様を図１３に示す。図１３では、説明の便宜上、上述した構成と同等の構成について部材番号の後ろに「ｃ」を付して区別している。図１３の形態では、マンドレル２４は、取り外し不可能に取り付けられたフランジ８８を有している。フランジ８８の形状としては、従来周知のように、概して円環状の板の中心部分が開口した形状の構造であり、マンドレル２４の一端が当該開口部分に挿入されている。フランジ８８は、溶接９０や従来周知の手法でマンドレル２４に連結されている。フランジ８８には、ボルト９２を挿入するための少なくとも一対の、好ましくは複数のボルト孔が設けられている。第１封止装置は、円環板もしくは板部材４２ｃを有しており、この円環板もしくは板部材４２ｃには、ボルト９２に適合した開口が設けられている。ボルト９２に挿入されるナット９４は、円環板もしくは板部材４２ｃをフランジ８８にしっかりと固定するために設けられている。ボルト９２は、円環板もしくは板部材４２ｃおよび／またはフランジ８８に取り外し不可能なかたちで取り付けられており、よって、ナット９４を必要とするボルト９２の一端だけを必要とする。この形態では、第１封止装置を代えることなく、本発明のマンドレル２４を必要に応じて代えることができる。この機能性は、あらゆる試験対象パイプ３２に迅速に対応することを可能にしている。図１３に示す形態においては、充填／排出手段８０および８２は、図１１で示したものと同等のものを用いている。] 図１１ 図１３
[0066] 図１４から図２１に示す装置は、上述した装置の構成に類似しており、種々の管部が互いに接続されてなる或る長さのパイプを試験対象とする装置である。接続には、溶接を用いることができる。後述するように、装置の特徴としては、パイプの分解部分の溶接も補助することができるように構成されており、よって、効率的に、パイプの溶接工程と、それに続く試験工程とを行なうことが可能な構成となっている点にある。] 図１４ 図２１
[0067] 図１４および図１５は、５つのパイプセグメント１０２，１０４，１０６，１０８，１１０からなる構成されたパイプを試験対象パイプ１００として用いる態様について示している。なお、試験対象パイプ１００を構成するパイプセグメントはこの数に限定されるものではなく、また、各部分の長さについても限定されるものではない。例えば、一例として、各パイプセグメントが２０フィート長で、試験対象パイプとしては１００フィート長のものである場合もある。勿論これは単なる一例であり、組み合わせに応じて種々の長さのパイプを実現することができる。] 図１４ 図１５
[0068] 図１５に示す構成は、上述した構成と同様に、各パイプセグメントがマンドレル１１２に提供されている。この場合、マンドレル１１２のサイズは、パイプセグメントの径よりも小さい外径を有するように構成されている。またマンドレル１１２は、単体から構成されるか、もしくは、複数のセクションを組み合わせた構成とすることができる。マンドレル１１２が複数のセクションを組み合わせてなる構成は、あらゆる径または長さのパイプに適応することができる点で好ましい。これは、複数のセクションを入れ替えて組み合わせることによって、あらゆる長さのマンドレルを簡易に実現することができる。例えば、図１５では、２つのマンドレルセクションの間の接合部分に継ぎ目１１４が示されている。このような継ぎ目は、例えば、２つの隣接するマンドレルセクションを繋ぐ円周溶接部を有している。このような溶接が接続方法として好ましいが、他の接続方法であってもよい。また、２つのマンドレルセクションの間にある継ぎ目は封止されたものであることが好ましい。なぜなら、封止していれば、後の試験工程を行なうことが可能であるからである。したがって、一形態としては、継ぎ目１１４は、隣接するマンドレルセクション同士が合わさる力が加わるとマンドレルセクション同士の間に必要な封止が形成されるような弾性封止部を有することができる。上述したように、本発明の必須構成としては、マンドレルとパイプとの間に環状の空間が形成されることにあり、これによりパイプの試験を行なうことにある。よって、マンドレルセクションを互いに接続する方法としては、あらゆる手法を採用することができる。] 図１５
[0069] マンドレルセクションの長さは、パイプセグメントの長さに対応させてもよい。これによれば、試験装置１００の長さにマンドレルの長さを簡単に一致させることができる。しかしながら、マンドレルに関しては、その長さが決まっている必要はない。また、本発明の装置は、マンドレルセクションの径が異なっていてもよい。これにより、異なる径のパイプセグメントに適用させることができる。]
[0070] 上述した装置は、マンドレル１１２と、提供された試験装置１００とは、概して鉛直な末端部分１１８と水平な本体部分１２０とを有するフレーム１１６に支持されている。この機能を有するものであれば、フレーム１１６のデザインは図１４から図２０に示したものに限定されるものではない。鉛直な末端部分１１８は、上述した第１封止装置を支持する。そして、フレーム１１６の水平な本体部分１２０が、マンドレル１１２と、提供された試験装置１００とを支持する。種々の長さを有するパイプとマンドレルに適応させるために、当該フレームの水平な本体部分１２０を１つまたは複数の部分から構成することも可能である。図１４に示すように、フレーム１１２は、その一形態として、５つの水平セクション１２１，１２２，１２３，１２４，１２５を有することができる。マンドレル１１２のセクションと同様に、この構造は、パイプセグメントの長さに対応したセクションをフレーム１１６が含むことを可能にしている。このように、パイプセグメントの数が決定されると、マンドレル１１２とフレーム１１６の長さも、それに対応して決定する。しかしながら、これらの構成は単なる一例にすぎず、必ずしも、マンドレルおよびフレームをパイプセグメントの長さに応じて改変させたり、マンドレルおよびフレームのそれぞれのセクションをパイプセグメントの長さに一致させたりする必要はない。] 図１４
[0071] フレーム１１４には、一形態において、上述したものと同等の構造を有することができる。例えば、図１４〜図１６に示すように、フレーム１１４の水平な本体部分１２０は、対向伸長した水平方向に配置された構造体１２６および１２８を有することができる。この構造体１２６および１２８は、上部板および底部板の１つまたは複数で互いに連結している。図１６では、水平な本体部分１２０が、上部板および底部板１３０および１３２をそれぞれ有している。構造体１２６および１２８は、特徴の一つとして、従来周知のＩ字型の梁を有している。フレーム１１４の好適な構造は、ここに説明したもの以外のものであっても、本発明に含まれる。] 図１４ 図１５ 図１６ａ 図１６ｂ 図１７ａ 図１７ｂ 図１８ 図１９ 図２０ａ 図２０ｂ
[0072] 上述したように、マンドレル１１２のセクション群は、互いに溶接されているか、もしくは封止されていることが好ましい。しかしながら、フレーム１１４の水平な本体部分水平な本体部分１２０のセクション１２１〜１２５は、単にブラケット１３４のようなものを用いて接続していもよい。図１４および図１５に示すように、ブラケットは、構造体１２６および１２８の隣接部分にボルト連結されるフランジを有している。別の形態としては、その隣接部分を溶接するという手法もある。] 図１４ 図１５
[0073] 上述した形態においては、マンドレル１１２および試験装置１００を支持するフレーム１１４は、複数の支持ローラー１３６を有している。支持ローラー１３６は、水平な本体部分１２０の長さ方向に実質的に沿って設けられている。図１６ａおよび図１６ｂに示すように、支持ローラー１３６のそれぞれは、フレーム１１４の水平な本体部分１２０の上部に連結されている筐体１４０に固定されたボール型ローラー１３８を有していることが好ましい。その理由は後述する。支持ローラー１３６の一形態としては、４つの支持ローラー１３６が互いに違う角度で配設されていて、マンドレル１１２および試験装置１００を支持することができるようになっている。例えば、図１６ａおよび図１６ｂに示すように、４つの支持ローラー１３６のうち、外側２つの支持ローラー１３６が内側２つの支持ローラー１３６よりも僅かに高く構成されている。図１６ａおよび図１６ｂに示す形態では、４つの支持ローラーを設けた構成について説明したが、場合によっては、支持ローラーは２つだけでも良い構成がある。例えば、試験対象が小さい径を有したチューブである場合がそうである。また、他にも、パイプおよび／またはマンドレルの径に合わせて、ローラーの位置や高さを調節できるようなローラーであってもよい。] 図１６ａ 図１６ｂ
[0074] 図１５に示すように、セグメント１０２として示しているような各パイプセクションは、まず、上述したものと同等のホイストまたはスリング３４によって、マンドレル１１２と概して同軸上に並んでいる。なお、当業者であれば、パイプセグメントを操作でき且つマンドレルを包むように当該セグメントを配置するためのあらゆる装備がホイストまたはスリング３４に設けられていることを理解できるだろう。例えば、ホイストまたはスリング３４は、クレーンのようなものが設けられている、または、連結されている。図１５に示すように配置されると、パイプセグメントは続いてスライドして、マンドレル１１２を覆うように配置される。この間、試験装置１０２をマンドレル１１２に向けてスライドするのを支持ローラー１３６がサポートするとともに、パイプセグメント１０２がマンドレル１１２を支持ローラー１３６から外す。] 図１５
[0075] 図１７ａに示すように、マンドレル１１２は、複数の滑りパッド１４２を有していることが好ましい。この滑りパッド１４２は、パイプセグメントのスライドをサポートする機能と、パイプの内側にマンドレルが配置される際にマンドレルの底部がパイプに載ってしまうのを防ぐ機能とを有している。前半の機能は、パイプの表面とマンドレルの表面との間に生じる摩擦を低減することによって実現できる。これに関して、滑りパッド１４２は低い摩擦係数の材料から構成されることが好ましい。上述したように、滑りパッド１４２は、テフロン（登録商標）と呼ばれて市販されているテトラフルオロエチレンから構成、もしくはこれでコートしたものを用いることができる。また、滑りパッド１４２のマンドレルの配置に関する機能については、パイプ１００を試験のために所定の位置にセットすると、マンドレルとパイプとの間に環状の空間が形成される必要がある。そのためには、マンドレルは、マンドレルとパイプとが或る程度の長さをもって接触することを避けるために、持ち上がっていないといけない。図１７ａでは滑りパッド１４２を使用している形態が記載されているが、当業者であれば、これに類似したもので代用することが可能であることを理解できるだろう。例えば、滑りパッド１４２の代替として、マンドレルの外面に、車輪もしくはローラー、あるいはその類の装置を取り付けることが考えられる。また滑りパッド１４２は、例えば、マンドレルの表面に搭載された各筐体の中に設けられたボール型ローラーで代用することも可能である。また、図１７ａに示すように、滑りパッド１４２をマンドレルの表面全体に配置することで、マンドレルがパイプに挿入される工程においてガイドとして機能することができる。しかしながら、滑りパッド１４２（もしくは、同等の機能をもつ車輪やローラーなど）は、マンドレル１１２の底部表面のみに配置することも可能である。] 図１７ａ
[0076] 図１７ｂには、図１７ａに示したマンドレルにパイプセグメントの提供が完了した状態を示している。図示するように、セグメント１０８および１１０が試験装置１００の一端側を構成しており、パイプセグメントが無い部分では支持ローラー１３６がマンドレル１１２を支持しており、パイプセグメントが有る部分では試験装置１００を支持している。] 図１７ａ 図１７ｂ
[0077] 図１８は、好ましい形態のマンドレル１１２を示している。図１８に示すマンドレル１１２には、その外面に滑りパッド１４２が設けられている。また図１８は、マンドレルに第１のパイプセグメント１０２が取り付けられた状態を示している。試験装置１０２は、マンドレルの後方端部１４４と並ぶように配置され、そして、マンドレルの前方端部１４６に達するまでマンドレルをその全長にわたってスライドする。図１９には、パイプ１００（パイプセグメント１０２〜１１０の全てを含む）がマンドレル１１２に取り付けられた状態を示している。なお、上述したように、パイプ１００は支持ローラー１３６上に支持されている。] 図１８ 図１９
[0078] 図１６ａおよび図１６ｂに戻るが、パイプ１００のセグメントは、断面でみると、支持ローラー１３６上に載った状態となる。図１６ａはマンドレルが無い状態を、そして、図１６ｂはマンドレルとパイプとが組み合わさった状態を示している。図１６ｂではまた、マンドレル１１２上に配設された滑りパッド１４２も示している。また、マンドレル１１２および滑りパッド１４２のサイズは、試験装置１００の内壁と滑りパッド１４２とが接触するように調整されていてもよい。図１６ａおよび図１６ｂでは、支持ローラー１３６の一形態として、ボール型のものを挙げている。また、このボール型のローラーは、マンドレル１１２および／またはパイプ１００の操作において様々なメリットを与える。なぜなら、ボール型のローラーであれば、あらゆる方向へ動くことができるからである。しかしながら、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の改変や代替が可能である。例えば、ボール型のローラーに代えて、車輪（不図示）を用いてもよい。車輪の場合、キャスターと同様に、枢動可能な構成となる。車輪は、マンドレルの長手方向軸に対して並行な平面内において回転可能なように配置することができる。このような構成とすれば、パイプをマンドレル１１２上にスライドすることができる一方、ハイプがその軸を中心に回転することを防ぐことができる。しかしながら、後述するように、この構成は本発明の機能的な構成でもある。] 図１６ａ 図１６ｂ
[0079] 図２０ａ、図２０ｂ、および、図２１には、フレーム１１４の鉛直部分１１６を含む、装置の前方端部１４６が示されている。上で説明したように、装置の前方端部１４６に隣接したマンドレル１１２の端部は、端板１４８を有している。端板１４８は、マンドレル１１２の端部を覆うように配設されており、且つ、端板１４８の直径は、パイプの開口部分をも覆うような大きさで構成されている。端板１４８は、パイプの末端を封止するための手段として設けられている。端板１４８の一形態としては、環状溝（図２０ａ、図２０ｂ、および、図２１には不図示）が設けられているものがある。当該環状溝は、試験対象のパイプの直径に対応していて、当該パイプの端部を受け付けるように構成されている。環状溝には、弾性の封止材料が設けられており、パイプが当該環状溝に入り込むことによって、パイプの端部と端板１４８との間での封止を形成することができる。このような封止に関して、上でも他の図面を用いて説明しており、当業者であれば理解できるだろう。端板１４８の一形態としては、マンドレル１１２の端部に永続的に付着または固定されている。] 図２０ａ 図２０ｂ 図２１
[0080] 端板１４８はフレーム１１４の鉛直部分１１６に様々な形態で固定することができる。例えば、フレームの直立構造部材１５０および１５２に端板１４８を固定することができる。しかしながら、図２０ａ、図２０ｂ、および、図２１に示す形態では、端板１４８は、ギアボックス１５６および関連モーター１５８に接続されているドライブシャフト１５４に付着している。また、ギアボックス１５６および関連モーター１５８は、フレーム１１４に固定されている。図２１に示す形態では、フレーム１１４には、支持台１６０が設けられており、支持台１６０には関連モーター１５８およびギアボックス１５６がボルトかその他の留め具によって固定されている。軸受部１６２はドライブシャフトをサポートするために、鉛直部分１１６上に配設することができる。ドライブシャフト１５４は端板１４８に固定されており、ドライブシャフト１５４（すなわち、関連モーターとギアボックス）の回転が端板１４８の回転を駆動する。端板１４８はマンドレル１１２に固定されているので、端板１４８の回転により、マンドレル１１２は長手方向の軸を回転軸として回転する。] 図２０ａ 図２０ｂ 図２１
[0081] マンドレル１１２の後方端部には、上述した第２封止装置が含まれる。この点については、図７〜図９に例示したものを援用する。これらの図で論じたように、一旦、第２封止装置が試験装置１００およびマンドレル１１２に固定されると、パイプの両端において、マンドレル１１２と試験装置１００と対向する封止装置との間に封止環状空間が形成される。上述したように、第１封止装置には端板１４８を有している。第２封止装置は、試験装置１００の反対側の端に圧縮力をあたえて、必要な封止体を形成する。] 図７ 図８ 図９
[0082] 試験装置１００が一旦、マンドレル１１２にマウントされると、マンドレル１１２の回転が試験装置１００の回転となる。この点に関しては、図１６に示すように、支持ローラー１３６がパイプ１００の回転を可能にさせている。したがって、支持ローラー１３６はマンドレルの軸に沿って回転する（パイプをマンドレルに挿入することを補助するため）ようにも設計されており、且つ、マンドレルの軸に対して垂直な方向に回転する（パイプおよびマンドレルの一体的な軸回転を補助するため）ように設計されている。]
[0083] 滑りパッド１４２および／またはマンドレル１１２の一形態としては、その大きさが、試験装置１００の内径に対応させて、試験装置１００と滑りパッド１４２との間で摩擦による合致を形成することができる。滑りパッド１４２はマンドレル１１２に固定されているので、マンドレル１１２の回転がパイプの回転をアシストする。]
[0084] 図２０ａには、装置の前方端部１４６と、パイプセグメント群をロードさせる前のマンドレル１１２を示している。図２０ｂおよび図２１には、パイプセグメント群がロードされた状態を示している。] 図２０ａ 図２０ｂ 図２１
[0085] 図２０ａ、図２０ｂ、および、図２１に示す形態では、端板１４８は、複数のグリッパもしくはガイドアーム１６４を備えることができる。このグリッパもしくはガイドアーム１６４は試験装置１００の位置決めおよび／または固定を補助する。試験装置１００の固定は、マンドレル１１２の回転に伴って試験装置１００が回転することを補助することになる。図２０ａは、ガイドアーム１６４が‘開放’または引っ込んだ位置にあって、パイプセグメントを受け止めることができるような状態を示している。図２０ｂは、ガイドアーム１６４が‘閉鎖’していてパイプセグメントを把持している状態を示している。図２１に更に明確に示すように、ガイドアーム１６４は、端板１４８の背面１６６に固定されており、マンドレル１１２とは反対側を向いている。ガイドアーム１６４同士は端板１４８の周囲に沿って間隔をあけて設けられており、ガイドアーム１６４の数は、例えばパイプの直径に応じて適宜決めることができる。図２０ａ、図２０ｂ、および、図２１に示す形態では、４本のガイドアーム１６４が、それぞれ端板１４８の周囲に沿って９０°の間隔をあけて配置されている。ガイドアーム１６４は、端板１４８の背面１６６に固定されたベース部１６８を有している。ガイドアーム１６４は好ましくは、ガイドアーム１６４と連接する１つまたは複数のヒンジ１７０を有している。また、ガイドアーム１６４は、軸受パッド１７４を有した軸受末端１７２を有している。軸受パッド１７４は試験装置１００の外面と接触することができるように構成されており、当業者にとって明らかな範囲であらゆる材料の中から選択された材料を用いて構成することができる。軸受パッド１７４の一形態としては、パイプ表面を把持し易いようにゴムまたはその類の材料から構成することができる。しかしながら、この材料に限定されるものではない。ガイドアーム１６４群は、開放位置と閉鎖位置との間で動くことができるように設計されており、開放位置においては、ガイドアーム１６４が引っ込んでいるので、上述したように、パイプ１００が端板１４８の溝に嵌る。この工程の間、ガイドアーム１６４は調整されて、軸受パッド１７４群の間に試験装置１００が合致できるようにしている。これにより、試験装置１００を、上述した溝に確実に嵌めることができる。試験装置１００が一旦配置されると、ガイドアーム１６４が伸びて、軸受パッド１７４が試験装置１００の外面に対して力を加える。これにより、ガイドアーム１６４が試験装置１００の外面を把持することができる。この構成は、マンドレル１１２が回転している間のパイプの回転を補助する。なお、ここで説明したガイドアーム１６４には２つの機能をもたせている。すなわち、ガイドアーム１６４は、マンドレル１１２の端板１４８に対してパイプの位置決めとパイプの固着とを行なっている。しかし、ガイドアーム１６４は必要に応じてその一方の機能だけをもつものであってもよい。また、ガイドアーム１６４全体を無くしてもよい。] 図２０ａ 図２０ｂ 図２１
[0086] マンドレルの回転の目的を説明する。本形態の試験装置１００は、複数のセグメントから構成されていて、まずは、各セグメントを溶接して一本の連結パイプが形成される。そこで、このような連結パイプは、その使用前に、溶接部分が完全性を有しているかどうかを試験される必要がある。したがって、本発明は、パイプセグメントの接合、および、接合されたパイプの試験を、時間とコストを抑えて実現することを可能にしている。そのためには、まず、マンドレル１１２にパイプセグメントを取り付ける。これは、上述したように、各パイプセグメントを、位置決めするとともにガイドすることによって完了する。所望のセグメント群が取り付けられると、封止装置がはめ込まれて、試験装置１００に軸圧縮力を与える。これと同時に、モーターがはめ込まれて、マンドレル１１２が試験装置１００とともに支持ローラー１３８上を回転する。試験装置１００が回転すると、１つまたは複数の手動もしくは自動の溶接装置が試験装置１００の隣接するセグメント間の継ぎ目を溶接するために用いられる。全ての継ぎ目が溶接されて試験装置１００が形成されれば、溶接部分を冷却することが可能である。]
[0087] 溶接部分が冷却されたら、試験工程が始まる。ここでは、例えば図１０，１１，１３に示すように、１つまたは複数のポートが、封止装置および／またはマンドレルに設けられていて、マンドレル１１２と試験装置１００との間に形成される円環状の空間に加圧流体を提供するのに用いられる。そして、当該円環状の空間は加圧され、圧力降下が生じないかをモニターされながら、所望の圧力値まで加圧される。圧力降下は、少なくとも１つの溶接部分に欠陥があることを示している。圧力降下が生じた場合は、そこから減圧して継ぎ目を再溶接するか、確認する。] 図１０
[0088] 上述したように、別の形態として、支持ローラー１３６を、旋回運動する車輪またはキャスターに代えることができる。このように代えた場合であっても、試験装置１００は長手方向の軸において回転することができる。しかしながら、更に別の形態では、支持ローラー１３６の代わりに、一方向のみに回転する車輪を設けて、マンドレル上を滑ることはできるもののパイプの軸回転は補助しない構成としてもよい。この構成の場合は、試験装置１００は、車輪上に隆起し、且つ、上述したようなモーターによって回転する。更に別の形態では、各セグメントの連結部分において試験装置１００の周囲を溶接装置が回転している形態では、車輪（または支持ローラー１３６であってもよい）の上にパイプが継続的に位置している構成であってもよい。これらの構成は、どれもが望ましい態様というわけではないが、本発明の範囲に含まれる構成である。]
[0089] 以上で説明した具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。]
図面の簡単な説明

[0090] 本発明の一実施形態における試験装置の側面図である。
図１に示した試験装置の上面図である。
図１に示した試験装置の第１端部の図である。
図１に示した試験装置を切断線Ａ−Ａで切断した状態を示した断面図である。
図１に示した試験装置および試験対象であるパイプとを組み合わせた状態の側面図である。
図５の主要部分を示した図である。
本発明のマンドレルおよびマンドレルと組み合わせる構成を分解して示した分解図である。
図７に示した封止リングの部分透視図である。
本発明の第２封止装置の部分側面図である。
第１封止装置の透視図である。
本発明における別の実施形態を示した断面図である。
本発明における別の実施形態の分解図である。
本発明における別の実施形態の断面図である。
本発明における別の実施形態における試験装置の側面図である。
図１４に示した試験装置にパイプを装填した状態を示した部分側面図である。
パイプを装填した、マンドレルが無い状態の図１４に示した試験装置の横断立面図。
パイプを装填した、マンドレルが有る状態の図１４に示した試験装置の横断立面図。
外部滑りパッドを有するマンドレルにパイプの分解部分を載せた状態の図１４に示した試験装置の部分側面図である。
パイプを載せたあとの図１７ｂに示した試験装置の部分側面図である。
外部滑りパッドを有するマンドレルを示した図１４の試験装置の一形態の側面図である。
パイプの分解部分が装填された図１８に示した試験装置の側面図である。
マンドレルとパイプの回転用のモーターおよびギアボックスを示した図１７ａの試験装置の部分側面図である。
図２０ｂの試験装置にパイプの分解部分を装填した状態の部分側面図である。
図２０に示した試験装置の断面図である。] 図１ 図１４ 図１７ａ 図１７ｂ 図１８ 図２０ｂ 図５ 図７

权利要求:

請求項1
複数のパイプセグメントから構成されているパイプであって、第１開口部を有する第１端部と第２開口部を有する第２端部と有するパイプの安全性試験を行なうための試験装置であって、第１端部および第２端部とを有するフレームと、第１端部および第２端部を有しており、且つ、上記パイプの長手方向の長さよりも長くて、上記パイプの内径よりも小さい外径を有する長手方向に伸長しているマンドレルであって、上記パイプに挿入することによってマンドレル−パイプ組立構造体を形成することができるマンドレルとを備えており、上記マンドレルは上記フレームに支持されており、当該マンドレルの上記第１端部は、当該フレームの上記第１端部に固定されており、上記マンドレルの上記第１端部には、上記パイプの上記第１開口部を封止する第１封止装置が設けられており、上記マンドレルの上記第２端部には、上記パイプの上記第２開口部を封止する第２封止装置が設けられており、上記マンドレルと、上記パイプと、当該第１封止装置および当該第２封止装置との間に概して環状の空間が形成されるように構成されており、上記試験装置は、更に、上記環状の空間に加圧流体を充填するための、あるいは、上記環状空間から空気もしくは当該加圧流体を排出するための、１つまたは複数のポートと、上記環状の空間の圧力をモニターするための手段と、上記パイプを形成する上記パイプセグメント同士を、取り外し不能な状態に接合するための接合手段とを備えていることを特徴とする試験装置。
請求項2
上記接合手段には、溶接装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
請求項3
上記試験装置は、更に、上記パイプが上記マンドレルを当該マンドレルの長手方向の軸に沿って挿入させて形成された上記マンドレル−パイプ組立構造体を回転するための回転手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の試験装置。
請求項4
上記フレームには、上記マンドレル、もしくは、上記マンドレル−パイプ組立構造体を支持するための複数の支持ローラーが搭載されていることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の試験装置。
請求項5
上記支持ローラーは、上記マンドレルの長手方向の軸に平行な方向に上記パイプを移動させることを可能にしてマンドレルのパイプへの挿入を支援するとともに、上記マンドレルの長手方向の軸を回転軸として上記パイプを回転させることを可能にするように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の試験装置。
請求項6
上記マンドレルには更に、マンドレルの外面に、外に向けて放射方向に伸長した、円周および長手方向の軸に沿った空間伸長部が複数設けられており、上記伸長部は、上記パイプの内壁面に接触することができるように構成されており、パイプにマンドレルを挿入した際に位置決めの役割をもつことを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載の試験装置。
請求項7
上記第１封止装置は、上記マンドレルに固定された端板を有しており、上記端板は、上記パイプの上記第１端部を封止するための封止手段を有していることを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の試験装置。
請求項8
上記第２封止装置は、上記パイプの上記第２端部に隣接して配置される、上記マンドレルを同軸上で覆う円環状の封止リングであって、当該パイプの径よりも大きい外径を有する円環状の封止リングを有しており、上記封止リングは、当該封止リングと上記パイプの一方の端部との間を封止する第１封止部、および、当該封止リングと上記マンドレルの外径との間を封止する第２封止部を有しており、上記第２封止装置は、上記パイプに向かう力を上記封止リングに加える手段を有していることを特徴とする請求項１から７までの何れか１項に記載の試験装置。
請求項9
上記回転手段には、駆動手段に連結した第１端部と、上記第１封止装置の端板に連結した第２端部とを有するドライブシャフトが設けられており、使用時には、上記第１封止装置が回転することによって、上記マンドレルが回転するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の試験装置。
請求項10
上記端板は、上記パイプが上記マンドレル上にセットされたときに当該パイプを位置決めし且つ保持するための複数のガイドアームを有していることを特徴とする請求項７に記載の試験装置。
請求項11
上記フレームと上記マンドレルとは、上記パイプの長さに応じて長さを調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１から１０までの何れか１項に記載の試験装置。
請求項12
複数のパイプセグメントを有したパイプの安全性試験を行なうための試験方法であって、上記パイプの長さ以上の長さを有する、フレームに固定されたマンドレルを準備する工程と、上記準備した上記マンドレルを同軸上に覆うように上記パイプセグメントを配置し、且つ、上記パイプを形成するために当該パイプセグメント同士を付勢することによって、上記マンドレルと上記パイプとの間に環状の空間が形成されたマンドレル−パイプ組立構造体を形成する工程と、上記マンドレル−パイプ組立構造体に形成された上記環状の空間における両端部を封止する工程と、上記パイプセグメント同士を溶接する工程と、上記封止された上記環状の空間を、加圧流体で充填する工程と、上記加圧流体が充填された上記環状の空間の圧力をモニターすることによって、上記パイプの安全性を試験する工程と、を含むことを特徴とする試験方法。
請求項13
上記パイプセグメント同士を溶接する上記工程において、上記マンドレル−パイプ組立構造体を軸回転させる工程を、更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の試験方法。
請求項14
上記パイプを上記マンドレルに擦られるように固定して、マンドレルの軸回転によってパイプの軸回転を引き起こさせることを特徴とする請求項１２または１３に記載の試験方法。
請求項15
上記試験する工程の後に、上記パイプを軸方向に移動させて上記マンドレルから離す工程を更に含むことを特徴とする請求項１２から１４までの何れか１項に記載の試験方法。