JP2002079379A - 水中溶接用テンプレートおよびこれを用いた金属薄板の被覆方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水中にある金属薄板の重ね継手の抵抗溶接
と、金属薄板の被覆から溶接までの一連の水中作業の作
業能率を大幅に向上させうる手段を提供する。 【解決手段】 可撓性を有する非導電性材料の矩形のシ
ートからなり、該シートに直線状に配列された多数の円
形又はスリット状の貫通孔が形成され、かつ該シートの
対向する両端部に係脱自在な係止手段を有する水中溶接
用テンプレート。また、気中で金属薄板を上記テンプレ
ートに貼り付ける工程と、このテンプレートを水中で柱
状体に巻回・装着する工程と、テンプレートの貫通孔内
で水中抵抗溶接を行う工程とを有する金属薄板の被覆方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排水された作業空
間を形成することなく水中の柱状構造物に金属薄板を被
覆する際に、その施工を容易にするための水中溶接用テ
ンプレートとこれを用いた金属薄板の被覆方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】海洋構造物の支柱、岸壁の鋼管杭、海洋
パイプラインの配管等は、きわめて長期間の耐久性が要
求されるため、近年設置現地において防食対策がとられ
ることが多い。とくに海洋構造物の干満飛沫帯は、きわ
めて厳しい腐食環境下にあるため、チタン等の高耐食性
金属を被覆することが広く行われている。

【０００３】水中にある既設構造物において、防食や補
強を目的として、被覆の施工を行う場合、通常は施工対
象物の周囲に止水矢板を打設して、その内側を排水する
ことにより、陸上と同じ作業空間を形成するという方法
がとられている。しかし、この方法では、くい打機等の
大がかりな設備を必要とし、またその施工期間が長くな
って好ましくない。さらに、施工の箇所によっては、こ
のような作業空間の形成が難しい場合がある。

【０００４】したがって、水中の既設構造物に直接被覆
の施工を行い得る手段が望まれるが、かかる水中施工法
には未だ問題点が多く、水中の柱状構造物に金属薄板を
被覆する場合にも、その作業性や端部の接合方法等に関
して問題が残されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】既設の柱状構造物の全
周を金属薄板で被覆する場合、継目において金属板同士
を接合する必要があるが、接合方法としては、強度や耐
久性の点から溶接によることが望ましい。厚さ１ｍｍ程
度の金属薄板の場合には、一般には重ね継手を抵抗溶接
する方法がとられている。

【０００６】かかる抵抗溶接を水中で行う場合、作業員
が潜水し、抵抗溶接用電極を対象物に押し当て、溶接線
に沿って移動させて溶接する方法がとられるが、着用し
ている潜水具で行動の自由が妨げられる上に、水の透明
度が不十分であったり、水流があったりして、目的とす
る溶接線を正確にたどることが困難な場合が多い。その
ため、陸上作業に比して、溶接部の信頼性や作業能率が
著しく低下する。

【０００７】また、柱状構造物の周囲に金属薄板を巻き
付けて、所定幅の重ね継手が形成されるよう調整する作
業を水中で行うことは、上記と同じ理由で相当な困難を
伴い、その作業能率も低い。

【０００８】そこで本発明は、水中にある金属薄板の重
ね継手を抵抗溶接する際に、作業者が容易に正しい溶接
線をたどって溶接することができ、これにより、溶接作
業の簡便化と溶接部の信頼性の向上を図りうる手段を提
供することを目的とする。

【０００９】また本発明は、金属薄板の被覆から溶接ま
での一連の水中作業を、簡便かつ確実に行うことがで
き、これにより金属被覆の作業能率を大幅に向上させう
る手段を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の水中溶接用テンプレートは、水中にある柱状
体に被覆した金属薄板の重ね継手を抵抗溶接する際に用
いるテンプレートであって、可撓性を有する非導電性材
料の矩形のシートからなり、該シートに直線状に配列さ
れた多数の円形又はスリット状の貫通孔が形成され、か
つ該シートを柱状体周囲に巻いた時に、その対向する両
端部を係脱自在に係止する係止手段を有してなる水中溶
接用テンプレートである。

【００１１】また、前記シートが、厚さ１〜６ｍｍの繊
維強化樹脂シートからなる上記のテンプレートである。

【００１２】本発明の金属薄板の被覆方法は、上記のテ
ンプレートを用いて水中の柱状体に金属薄板を被覆する
方法であって、所定の寸法に裁断された金属薄板を、そ
の一方の端部の溶接線が前記テンプレートの貫通孔上に
位置するように、気中において前記テンプレートの内側
に取外し可能に貼り付ける工程と、このテンプレートを
水中の柱状体周囲に巻回し、前記金属薄板の対向する両
端部に所定幅の重ね継手が形成された状態で、前記係止
手段により該テンプレートを柱状体に装着する工程と、
次いで該テンプレートの貫通孔内において前記重ね継手
を水中で抵抗溶接する工程とを有することを特徴とする
金属薄板の被覆方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例である水
中溶接用テンプレートの斜視図で、図１(ａ)は柱状体に
装着していない状態、図１(ｂ)は装着後の状態を示す。
このテンプレートは、厚さ約３ｍｍの繊維強化樹脂（Ｆ
ＲＶ）の矩形のシート２からなり、円筒の周囲に巻ける
程度の可撓性を有している。

【００１４】シート２の両端部（柱状体に巻いた時に対
向する端部）に、断面がＬ字形の１対の補強部材３ａ，
３ｂが、シート２のほぼ全幅にわたって取り付けられて
おり、両補強部材の対向する位置に複数対のボルト孔が
設けられ、ボルト・ナット４で、係脱自在に係止しうる
ようになっている。またシート２には、一方の補強部材
３ａに沿って、直線状に配列された多数のスリット状の
貫通孔５が、そのほぼ全幅にわたって形成されている。

【００１５】本発明のテンプレートは、鋼管やコンクリ
ート支柱等の柱状体に被覆した金属薄板の重ね継手を、
水中で抵抗溶接する際に用いるものであるが、本実施例
のテンプレートの使用方法を図１(ｂ)に基いて説明す
る。水中にある柱状体６の周囲に巻かれた金属薄板７の
重ね継手８の目標とする溶接線上に、貫通孔５が配列さ
れるように、テンプレート１を金属薄板７の外側に装着
し、係止手段（この例ではボルト・ナット）で固定す
る。

【００１６】その後、スリット状の貫通孔５内におい
て、抵抗溶接用電極を金属薄板７の表面に当接・移動さ
せて水中溶接を行えば、電極のブレを防ぐことができ、
目標とする溶接線上に断続したシーム溶接継手を形成す
ることができる。なお、金属薄板の接合強度は断続した
継手で十分であり、貫通孔のスリットが過度に長いとテ
ンプレートが強度不足になるため、図１に示すような断
続したスリット孔にしている。また、金属薄板として
は、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、銅板等の溶接可
能な金属材料のいずれであってもよい。

【００１７】本発明において、シート２の材質は、非導
電性材料でありかつ柱状体周囲に巻ける程度の可撓性を
有するものであればよく、例えば、ゴム、軟質プラスチ
ック、薄手のＦＲＰや硬質プラスチック等を用いること
ができる。しかし、繰返し使用する場合の強度や耐久性
の点から、ＦＲＶのシートを用いることが好ましい。

【００１８】ＦＲＶの繊維としては、ガラス繊維、アラ
ミド繊維等が好適であり、炭素繊維や金属繊維は導電性
を有するため好ましくない。また、ＦＲＶシートの厚み
は１〜６ｍｍであることが好ましい。これが１ｍｍ未満
では強度が不十分であり、６ｍｍを越えると可撓性が十
分でなくなるためである。また、柱状体が円柱である場
合には、半ば円筒状に成形されたＦＲＶシートを用いて
も良い。

【００１９】また、シート２の両端部を係脱自在に係止
する手段は、ボルト・ナットに限られず、例えばＣクラ
ンプ（シャコ万力）等を用いて補強部材３ａ，３ｂを締
め付けてもよい。補強部材は、必ずしもシートの全幅に
わたって取り付けられている必要はなく、係止具を配す
る部分の周辺のみに取り付けてもよく、シートの強度が
十分な場合には補強部材は無くてもよい。

【００２０】シート２の長さは、柱状体６の周長よりや
や短い程度であることが好ましいが、少なくともその半
周より長ければよい。柱状体に巻いたシートの両端部の
間隙が大きい時には、ボルト・ナットやＣクランプのよ
うな係止手段は適用できないが、例えば両端部にフック
を取り付けて、これをゴムバンドで係止するような方法
によれば良い。

【００２１】図２は、本発明の他の実施例である水中溶
接用テンプレートの斜視図である。この例では、図１の
構成に加えて、スリット状の貫通孔５ａに近接してこれ
と平行に、直線状に配列された多数の円形の貫通孔５ｂ
が形成されている。この第二実施例のテンプレートは、
スリット状の貫通孔５ａ内でシーム抵抗溶接を行うこと
ができ、円形の貫通孔５ａ内でスポット抵抗溶接を行う
ことができる。したがって、溶接の目的に応じて適宜両
者を使い分けたり、両者を併用することができる。

【００２２】貫通孔の大きさは、電極の大きさや溶接条
件を勘案して適宜定めればよいが、図１及び図２のスリ
ット状の貫通孔の場合には、幅５〜１５ｍｍで長さ３０
〜１００ｍｍ程度とすればよく、図２の円形の貫通孔の
場合には、径５〜２０ｍｍ程度とすればよい。

【００２３】次に、本発明の金属薄板の被覆方法につい
て説明する。本発明の方法は、金属薄板をテンプレート
に貼り付ける工程（貼付け工程）と、このテンプレート
を柱状体に巻回・装着する工程（装着工程）と、テンプ
レートの貫通孔内で抵抗溶接を行う工程（溶接工程）と
を有し、貼付け工程は気中で、装着工程と溶接工程は水
中で作業を行うことを特徴とする。

【００２４】図３及び図４は、上記の工程の作業を説明
するための図で、図３(ａ)は貼付け工程の説明図、図３
(ｂ)は図３(ａ)のＡ部の拡大図、図４(ａ)は装着工程の
説明図、図４(ｂ)は図４(ａ)のＢ部の拡大図である。

【００２５】まず、上記の貼付け工程において、所定の
寸法に裁断された金属薄板７を、テンプレート１の内側
（柱状体側）に、これと重ね合わさるように、取外し可
能に貼付ける。この際、図３(ｂ)に示すように、金属薄
板７の一方の端部の目標とする溶接線（図の破線）の上
に貫通孔５が配列され、他方の端部がテンプレート１の
外に突き出した状態になるように、貼付け位置を調節す
る。

【００２６】金属薄板７の寸法は、その幅（高さ）がテ
ンプレート１の幅（高さ）とほぼ同じになるようにし、
その長さは、柱状体６の周囲に巻いた時に、所定幅の重
ね継手８が形成される長さとする。重ね継手８の幅はと
くに限定を要しないが、通常は１０〜８０ｍｍ程度であ
る。一般に金属帯板には定尺幅があるので、あらかじめ
テンプレートの幅（高さ）をこの定尺幅と同程度にして
おけば、金属薄板の裁断が簡易になる。

【００２７】金属薄板７をテンプレート１に取外し可能
に貼り付ける手段はとくに限定を要しないが、例えば両
面接着テープやマジックテープ（登録商標）を用いて貼
り付ければよい。或いは、金属薄板が磁性を有する場合
には、テンプレート側に面状磁石を配して磁着させても
よい。貼付け箇所は、この例では図３の破線で囲まれた
部分であるが、テンプレートの持運びや水中での柱状体
への装着の際に、金属薄板の脱落や位置のずれが生じな
いように、適宜定めればよい。

【００２８】次いで、金属薄板７を貼り付けたテンプレ
ート１を、水中にある柱状体６の所定の位置に巻回し、
金属薄板７の両端部に重ね継手が形成されるように装着
する。この際、通常は図４(ｂ)に示すように、金属薄板
７の貫通孔５側の端部と柱状体６との間に、反対側の端
部が挟み込まれるように重ね合わせるが、両端部の上下
がこの逆であっても差支えない。この状態で、係止手段
（この例ではボルト・ナット）で、テンプレート１の両
端部を緊縛・係止すれば、金属薄板７は柱状体６に密着
し、所定幅の重ね継手８が形成される。

【００２９】なお、柱状体６が鋼管やコンクリート円柱
である場合、これに直接金属薄板７を被覆してもよい
が、その表面に樹脂層が形成された状態、例えば水中硬
化型のエポキシ樹脂パテで被覆してパテ層が形成された
状態であっても、本発明の方法を適用することができ
る。

【００３０】テンプレートを装着・固定した後、貫通孔
５内において、抵抗溶接用電極を金属薄板７に当接・移
動させれば、目標とする溶接線上に整列した、シーム状
又はスポット状の溶接継手が得られる。一般には、テン
プレートは繰返し使用することが望ましいので、溶接完
了後テンプレートを金属薄板から取外して、再度上記の
一連の工程を繰返せばよい。

【００３１】本発明の金属薄板の被覆方法は、簡単な治
具を用いて、金属薄板の被覆から溶接迄の一連の水中作
業を簡便かつ確実に行えるようにし、これにより作業能
率の大幅な向上を可能にしたものである。

【００３２】

【実施例】港湾岸壁の既設の鋼管杭に、本発明のテンプ
レートを用い、本発明の方法でチタン薄板を被覆して、
作業時間と溶接ビードの形状を調査した。対象とした鋼
管杭の径は約８０ｃｍで、その表面の付着物を除去しク
リーニングした後、厚さ０．６ｍｍで定尺幅（９０ｃ
ｍ）のチタン板を被覆した。

【００３３】使用したテンプレートは図１と同じ構造の
もので、ガラス繊維に塩化ビニル樹脂を含浸させた、厚
さ３ｍｍのＦＲＶシートからなり、シートの幅（高さ）
はチタン板と同じ９０ｃｍで、長さは鋼管杭の外周より
やや短くした。このＦＲＶシートの両端全幅に、同じＦ
ＲＶで厚み３ｍｍ、幅５０ｍｍのＬ型の補強部材を取り
付け、５箇所をボルト止めできるように構成した。ま
た、一方の補強部材から約１００ｍｍ離れた位置でこれ
と平行に、幅１５ｍｍ×長さ８０ｍｍのスリット状の貫
通孔が、約２０ｍｍの間隔でＦＲＶシートのほぼ全幅に
わたって形成されたものを用いた。

【００３４】上記のテンプレートに、前述した本発明の
方法で、チタン板をマジックテープにより貼り付けて、
これを水中の鋼管杭の周囲に巻回し、幅約５０ｍｍの重
ね継手が形成されて、その略中央に貫通孔が位置するよ
うに装着した。被覆位置は、水面下約０．５〜２ｍの範
囲で、水中作業は、潜水服を着用した２名の作業者が協
力して行った。

【００３５】水中溶接は、ローラ径約５ｃｍの抵抗溶接
用電極ローラを作業者が手持ちして、貫通孔内におい
て、チタン板表面に当接・走行させて行い、溶接電流は
約７，９００Ａであった。溶接完了後、テンプレートを
取り外して、同じ手順で多数箇所の被覆を繰返した。

【００３６】上記の方法で、高さ９０ｃｍのチタン板の
溶接に要した時間は約１５分、被覆作業の全時間は約４
０分で、本発明のテンプレートを用いない場合に比し
て、１／２以下に短縮された。また、溶接ビードを水中
撮影して観察した結果、いずれの箇所においても、所定
の溶接線上に直線状に配列された、幅がほぼ一様な溶接
ビードが形成されており、本発明のテンプレートを用い
ない場合に比して、ビード形状の評価が大幅に改善され
ることが確認された。

【００３７】

【発明の効果】本発明の水中溶接用テンプレートを用い
ることにより、水中にある金属薄板の重ね継手を抵抗溶
接する際に、作業者が容易に正しい溶接線をたどって溶
接することができ、これにより、溶接作業の簡便化と溶
接部の信頼性の向上が可能になった。また、本発明の金
属薄板の被覆方法により、被覆から溶接までの一連の水
中作業を簡便かつ確実に行うことができ、これにより作
業能率の大幅な向上が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である水中溶接用テンプレート
の斜視図である。

【図２】本発明の他の実施例である水中溶接用テンプレ
ートの斜視図である。

【図３】本発明の被覆方法における金属薄板をテンプレ
ートに貼り付ける工程の説明図である。

【図４】本発明の被覆方法におけるテンプレートを柱状
体に巻回・装着する工程の説明図である。

【符号の説明】

１ テンプレート ２ シート ３ａ，３ｂ 補強部材 ４ ボルト・ナット ５，５ａ，５ｂ 貫通孔 ６ 柱状体 ７ 金属薄板 ８ 重ね継手

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中にある柱状体に被覆した金属薄板の
   重ね継手を抵抗溶接する際に用いるテンプレートであっ
   て、可撓性を有する非導電性材料の矩形のシートからな
   り、該シートに直線状に配列された多数の円形又はスリ
   ット状の貫通孔が形成され、かつ該シートを柱状体周囲
   に巻いた時に、その対向する両端部を係脱自在に係止す
   る係止手段を有してなる水中溶接用テンプレート。
2. 【請求項２】 前記シートが、厚さ１〜６ｍｍの繊維強
   化樹脂シートからなる請求項１記載のテンプレート。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のテンプレートを用
   いて水中の柱状体に金属薄板を被覆する方法であって、
   所定の寸法に裁断された金属薄板を、その一方の端部の
   溶接線が前記テンプレートの貫通孔上に位置するよう
   に、気中において前記テンプレートの内側に取外し可能
   に貼り付ける工程と、このテンプレートを水中の柱状体
   周囲に巻回し、前記金属薄板の対向する両端部に所定幅
   の重ね継手が形成された状態で、前記係止手段により該
   テンプレートを柱状体に装着する工程と、次いで該テン
   プレートの貫通孔内において前記重ね継手を水中で抵抗
   溶接する工程とを有することを特徴とする金属薄板の被
   覆方法。