洋上風力ケーブルトレンチプロジェクトで波形装甲ジョイントの性能を検証、高品質ジョイントプレートが海底パイプラインのフレックス接続を長期安定化

業界の専門知識: 海洋パイプラインのジョイント破損の問題点と装甲構造のソリューション

洋上風力発電所の埋設ケーブル保護パイプラインは、海水温度の変化による軸方向の熱膨張、海底の泥の沈下による横方向のオフセット、建設地盤の沈下による角度のたわみなど、多方向の変位に同時に対応する必要があります。外装されていないプラスチックや薄い金属の伸縮継手は、ケーブル敷設中の大型車両の衝突に耐えることができません。一方、単純な平らな接続プレートは周期的な変位によって歪み、シール層が破壊され、内部の電力ケーブルを腐食させる塩水の浸入を可能にします。

波形装甲ジョイントの設計ロジックは、これらの海洋特有の故障リスクを 3 つの側面からターゲットにしています。まず、外側の波形金属装甲スリーブは 360° の機械的バッファーを提供し、保護されていない柔軟なジョイントよりも 5 倍優れた耐衝突性能を備えています。第二に、一対の波形装甲拡張ジョイント プレートは、ジョイントの両端の波形輪郭に完全にフィットする曲線状のマッチング溝を備えており、パイプラインの変形中に引張力と圧縮力を均等に分散して、フランジ エッジでの応力集中を回避します。第三に、高品質ジョイントプレートは両面不動態防食処理を採用しており、表面錆が浸透することなく、海水や海岸の塩分土壌からの塩化物イオン浸食に10年以上耐性があります。

海洋工学仕様 GB/T 39636 および国際 DNV 海洋部品規格に従って、海中に埋められたすべてのフレキシブル ジョイントは、軸方向と横方向の変位を組み合わせた 5,000 回の変位試験と 1,500 時間の中性塩水噴霧試験を完了する必要があります。市場に出回っているほとんどの汎用伸縮継手製品は、基本的な屋内気密性試験のみに合格しており、装甲保護や強化継手プレート構造が欠けているため、長期間の沿岸埋設展開には適していません。波形装甲フレームワーク上に構築された耐久性のある拡張ジョイントは、保護装甲と耐荷重ジョイント プレートを単一の標準化されたアセンブリに統合することで、この市場のギャップを埋めます。

洋上風力発電プロジェクトの本格適用事例

東シナ海洋上風力ケーブルトレンチプロジェクトは、32の洋上タービンプラットフォームから陸上の変換所まで送電ケーブルを輸送しており、18キロメートルのパイプラインは潮汐変化に直接さらされる潮間帯に敷設され、残りのルートは塩分を含んだ海岸土壌の深さ1.2～2.5メートルに埋設されている。 2024 年後半の初期試行段階で、エンジニアは比較テストのために 2 種類のフレキシブル ジョイントを設置しました。1 つは従来のプラスチック拡張ジョイントと、カスタマイズされた波形装甲拡張ジョイント プレートをサポートする完全な波形装甲ジョイント アセンブリです。

潮汐や建設車両にさらされてから 3 か月以内に、従来のプラスチック製ジョイントの 35% にシェルの亀裂が生じ、平らな接続プレートが曲がり、ガスケットのシールが塩水によって損なわれました。対照的に、高品質ジョイント プレートを備えた装甲ジョイント グループは、完全な構造的完全性を維持しました。 12 か月間途切れることのない潮の循環、海底の沈下、重機の横揺れを経て、潜水士は装甲の損傷、ジョイントプレートの曲げ変形がゼロで、内部ケーブルの防水シールが完全に無傷であることを発見しました。

プロジェクトのチーフエンジニアは、コアテストデータを共有しました。適合する波形装甲拡張ジョイントプレートは、パイプラインの変位中にジョイントフランジの局所応力を71％軽減し、一方、外側の波形装甲スリーブは永久的な圧痕を生じることなく12トンのローラー圧縮に耐えました。プロジェクトチームは、第 2 段階の 300 キロメートルのケーブルトレンチ拡張にこの装甲ジョイントシステムを全面的に採用することを決定し、従来のジョイントソリューションと比較して中期メンテナンス作業が 70% 削減され、ジョイントの漏れによる海底ケーブル短絡のリスクが排除されると見積もっています。

新エネルギー向け外装波形ジョイントシステムの世界的な応用の見通し

世界的なカーボンニュートラル目標に後押しされ、洋上風力発電、沿岸太陽光発電、沿岸エネルギー貯蔵インフラの建設量は2032年まで年間2桁の成長を維持し、海洋グレードの耐久性のある伸縮継手に対する安定した需要を生み出します。業界のサプライチェーンデータによると、高品質のジョイントプレートをサポートする完全な波形装甲ジョイントキットが、ヨーロッパ、東南アジア、東アジアの海岸工学プロジェクトで優先される入札仕様となり、耐用年数が短い低コストの非装甲ジョイント製品に代わって採用されています。

部品メーカーは、波形装甲拡張ジョイント プレートの生産技術のアップグレードを続けており、溶接継ぎ目を排除して耐食性と耐荷重能力をさらに強化する統合成形プロセスを導入しています。カスタマイズ オプションは、ステンレス鋼 304、316L、および二相鋼プレート材料をカバーし、さまざまな海水の塩分濃度や埋設深さの要件に適応します。エンジニアリングコンサルタントは、平らなプレートが一致しないと装甲ジョイントの耐用年数が急速に短縮され、外側の波形装甲層の保護性能が無駄になるため、一致するジョイントプレートの支持コンポーネントを無視することはパイプラインジョイントの調達で最も一般的な技術的間違いであると強調しています。

海洋インフラ工学の基準が世界的に強化されるにつれ、ベローズ、波形装甲、精密ジョイントプレートを組み合わせた一体型装甲フレキシブルジョイントアセンブリが、埋設ケーブルや中伝送パイプラインの主流の標準構成となり、世界中のエネルギーおよび化学産業プロジェクトにおいて長期耐久性、防食性能、建設上の利便性のバランスをとることになるでしょう。