JP2006169607A - 鋼管製造工程における耐食性被膜の被覆方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 造管工程と被膜形成工程を連続工程とし、かつピンホールのない耐食性被膜を得ることにより、鋼管の耐食性を向上する。
【解決手段】 造管機２で造管された鋼管を加熱後の冷却途中で、還元性ガスまたは不活性ガス雰囲気下、鋼管の外周面に耐食性被膜を形成させ、次いで耐食性被膜の温度か耐食性被膜の融点の７５〜９５％に低下した時点で、押圧ロールにより耐食性被膜を圧下し、耐食性被膜のピンホールを加圧密着させると共に、高温拡散させる。
【選択図】図１
【解決手段】 造管機２で造管された鋼管を加熱後の冷却途中で、還元性ガスまたは不活性ガス雰囲気下、鋼管の外周面に耐食性被膜を形成させ、次いで耐食性被膜の温度か耐食性被膜の融点の７５〜９５％に低下した時点で、押圧ロールにより耐食性被膜を圧下し、耐食性被膜のピンホールを加圧密着させると共に、高温拡散させる。
【選択図】図１
Description
この発明は、耐食性被膜を有する鋼管の製造工程における耐食性被膜の被覆方法に関するものである。
耐食性被膜を有する二重巻鋼管の製造方法としては、造管して所定寸法に切断する二重巻鋼管の製造工程と、所定寸法に切断された二重巻鋼管を連続電気めっき装置または連続溶融めっき装置に導入して耐食性被膜を形成する耐食性被膜の被覆工程の二工程で行われていた。
また、造管されて所定寸法に切断された一重巻鋼管においても、同様に連続電気めっき装置または連続溶融めっき装置を用いて耐食性めっき被膜を形成するため、各々の鋼管の両端を何らかの方法で接続して連続電気めっき装置または連続溶融めっき装置へ挿入し、耐食性めっき被膜の被覆を行っていた。
このため、所定寸法に切断された二重巻鋼管は、連続電気めっき装置または連続溶融めっき装置へ導入する前に、各々の鋼管の両端を何らかの方法、例えは、鋼管の両端を拡管、縮径して拡管部と縮径部をカシメ機により接続し、連続電気めっき装置または連続溶融めっき装置へ導入して耐食性めっき被膜の被覆を行う必要があった。
また、所定寸法に切断された二重巻鋼管を連続溶融めっき装置に導入して耐食性めっき被膜の被覆を行うに際しては、各々の鋼管の両端を何らかの方法で接続したのち、二重巻鋼管を予熱して連続溶融めっき装置に導入し、耐食性めっき被膜の被覆を行っていた。
特許第１１９１１１２号公報
特許第８４２７９０号公報
前記の連続電気めっき装置を用いる耐食性めっき被膜の形成方法は、造管工程とめっき工程の二工程に分かれていたため、所定寸法に切断された各々の鋼管の接続工程が必要であり、効率が悪く、設備ロスか発生するばかりでなく、耐食性めっき被膜にピンホールか発生するという欠点がある。
また、前記の連続溶融めっき装置を用いる耐食性めっき被膜の形成方法は、造管工程とめっき工程の二工程に分かれていたため、所定寸法に切断された各々の鋼管の接続工程が必要であり、効率が悪く、設備ロスが発生する。しかも、この方法は、連続溶融めっき装置へ挿入する前に予熱工程が必要があり、熱効率が悪いばかりでなく、耐食性めっき被膜にピンホールか発生するという欠点がある。
この発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、造管工程とめつき工程を一連の連続工程とし、かつ、ピンホールのない耐食性めっき被膜を得ることができる耐食性被膜を有する鋼管の製造工程における耐食性被膜の被覆方法を提供することを目的とする。
この発明の鋼管の製造工程における耐食性被膜の被覆方法は、両面に銅の電気めっき層を備えた帯鋼板を幅方向に二重に巻いて圧合し、次いで内外両管の対向面に施された銅の電気めっき層を加熱融合して両管の接着層を形成し、その後冷却する二重巻鋼管の製造工程において、銅の接着層を形成する加熱融合工程の後の冷却工程の途中で、不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下、加熱融合工程の熱量を利用して耐食性被膜を連続的に二重巻鋼管の表面に被覆させ、次いで耐食性被膜の温度がその融点の７５〜９５％好ましくは８０〜８５％に低下した時点で、押圧ロールにより耐食性被膜を二重巻鋼管の径方向に圧下することを特徴とする。
この発明の鋼管の製造工程における耐食性被膜の被覆方法は、両面に銅の電気めっき層を備えた帯鋼板を順次円筒状に成形し、高周波電流によりエッジ部を赤熱させたのち圧接し、次いで連続焼鈍する一重巻鋼管の製造工程において、連続焼鈍工程の後の冷却工程の途中で、不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下、連続焼鈍工程の熱量を利用して耐食性被膜を連続的に一重巻鋼管の表面に被覆させ、次いで耐食性被膜の温度がその融点の７５〜９５％好ましくは８０〜８５％に低下した時点で、押圧ロールにより耐食性被膜を径方向に圧下することを特徴とする。
この発明の鋼管の製造工程における耐食性被膜の被覆方法は、二重巻鋼管においては銅の接着層を形成する加熱融合工程の後の冷却工程の途中に、一重巻鋼管においては連続焼鈍工程の後の冷却工程の途中に、加熱融合工程または連続焼鈍工程の熱量を利用した連続耐食性被膜の被覆工程を組み入れたことによって、切断した鋼管の接続工程をなくすることができる。
また、この発明の鋼管の製造工程における耐食性被膜の被覆方法は、耐食性被膜を不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下で被覆するから、被覆金属の酸化が防止され、酸化していない良質の耐食性被膜を得ることができる。
この発明の鋼管の製造工程における耐食性被膜の被覆方法は、不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下、耐食性被膜を被覆した後、被覆金属の温度がその融点の７５〜９５％好ましくは８０〜８５％に低下した時点で、成型ロールにより耐食性被膜を径方向に圧下することによって、耐食性被膜のピンホールか高温拡散により金属的に結合するため、ピンホールのない耐食性被膜を得ることができる。
また、この発明の鋼管の製造工程における耐食性被膜の被覆方法は、二重巻鋼管においては銅の接着層を形成する加熱融合工程の後の冷却工程の途中で、一重巻鋼管においては連続焼鈍工程の後の冷却工程の途中で、加熱融合工程または連続焼鈍工程の熱量を利用した連続耐食性被膜の被覆工程を組み入れたことによって、予熱工程か省略できると共に、設備ロスをなくすることかできる。
この発明における二重巻鋼管の耐食性被膜の被覆方法は、図１に示すように、
両面に銅の電気めっき層を備えた帯鋼板１を幅方向に二重に巻いて圧接する造管機２と、造管機２で造管された二重巻鋼管を還元性ガス雰囲気下、銅めっきを加熱融合温度の１１００℃程度に加熱して銅の接着層を形成する電気炉あるいは直接通電装置からなる加熱融合工程３と、加熱融合工程３で１１００℃程度に加熱された二重巻鋼管を耐食性被膜金属の融点以上の温度まで冷却する一次冷却装置４と、耐食性被膜金属の融点以上の温度まで冷却された二重巻鋼管の外周にスプレーガンを用いて耐食性被膜金属の粉末を不活性ガスにより噴霧する耐食性被膜金属粉末の噴霧装置５と、二重巻鋼管の保有する熱により噴霧装置５で噴霧された耐食性被膜金属か溶融して耐食性被膜を形成する被膜形成工程６と、図２（ａ）（ｂ）に示すように、耐食性被膜が形成された二重巻鋼管２１の耐食性被膜２２を、１段あるいは多段の押圧ロール２３を用いて圧下し、高温拡散により金属結合させると共に、耐食性被膜のピンホール２４を押しつぶして加圧密着させる耐食性被膜圧下工程７と、耐食性被膜圧下工程７からの耐食性被膜付き二重巻鋼管を常温近くまで冷却する二次冷却装置８とからなる。
両面に銅の電気めっき層を備えた帯鋼板１を幅方向に二重に巻いて圧接する造管機２と、造管機２で造管された二重巻鋼管を還元性ガス雰囲気下、銅めっきを加熱融合温度の１１００℃程度に加熱して銅の接着層を形成する電気炉あるいは直接通電装置からなる加熱融合工程３と、加熱融合工程３で１１００℃程度に加熱された二重巻鋼管を耐食性被膜金属の融点以上の温度まで冷却する一次冷却装置４と、耐食性被膜金属の融点以上の温度まで冷却された二重巻鋼管の外周にスプレーガンを用いて耐食性被膜金属の粉末を不活性ガスにより噴霧する耐食性被膜金属粉末の噴霧装置５と、二重巻鋼管の保有する熱により噴霧装置５で噴霧された耐食性被膜金属か溶融して耐食性被膜を形成する被膜形成工程６と、図２（ａ）（ｂ）に示すように、耐食性被膜が形成された二重巻鋼管２１の耐食性被膜２２を、１段あるいは多段の押圧ロール２３を用いて圧下し、高温拡散により金属結合させると共に、耐食性被膜のピンホール２４を押しつぶして加圧密着させる耐食性被膜圧下工程７と、耐食性被膜圧下工程７からの耐食性被膜付き二重巻鋼管を常温近くまで冷却する二次冷却装置８とからなる。
この発明における一重巻鋼管の耐食性被膜の被覆方法は、図３に示すように、
両面もしくは片面に銅の電気めっき層を備えた帯鋼板３１をオープンパイプに形成する造管機３２と、オープンパイプを抵抗溶接する溶接工程３２と、溶接工程３２で造管された一重巻鋼管を還元性ガス雰囲気下、溶接部を加熱焼鈍する高周波加熱等の焼鈍工程３３と、焼鈍工程３３で焼鈍された一重巻鋼管を還元性ガスあるいは不活性ガス雰囲気下、耐食性被膜金属の融点以上の温度まで冷却する一次冷却装置３４と、耐食性被膜金属の融点以上の温度まで冷却された一重巻鋼管の外周にスプレーガンを用いて耐食性被膜金属の粉末を不活性ガスにより噴霧する耐食性被膜金属粉末の噴霧装置３５と、一重巻鋼管の保有する熱により噴霧装置３５で噴霧された耐食性被膜金属が溶融して耐食性被膜を形成する被膜形成工程３６と、前記図２（ａ）（ｂ）に示すと同様に、耐食性被膜が形成された一重巻鋼管の耐食性被膜を、１段あるいは多段の押圧ロールを用いて圧下し、高温拡散により金属結合させると共に、耐食性被膜のピンホールを押しつぶして加圧密着させる耐食性被膜圧下工程３７と、耐食性被膜圧下工程３７からの耐食性被膜付き一重巻鋼管を常温近くまで冷却する二次冷却装置３８とからなる。
両面もしくは片面に銅の電気めっき層を備えた帯鋼板３１をオープンパイプに形成する造管機３２と、オープンパイプを抵抗溶接する溶接工程３２と、溶接工程３２で造管された一重巻鋼管を還元性ガス雰囲気下、溶接部を加熱焼鈍する高周波加熱等の焼鈍工程３３と、焼鈍工程３３で焼鈍された一重巻鋼管を還元性ガスあるいは不活性ガス雰囲気下、耐食性被膜金属の融点以上の温度まで冷却する一次冷却装置３４と、耐食性被膜金属の融点以上の温度まで冷却された一重巻鋼管の外周にスプレーガンを用いて耐食性被膜金属の粉末を不活性ガスにより噴霧する耐食性被膜金属粉末の噴霧装置３５と、一重巻鋼管の保有する熱により噴霧装置３５で噴霧された耐食性被膜金属が溶融して耐食性被膜を形成する被膜形成工程３６と、前記図２（ａ）（ｂ）に示すと同様に、耐食性被膜が形成された一重巻鋼管の耐食性被膜を、１段あるいは多段の押圧ロールを用いて圧下し、高温拡散により金属結合させると共に、耐食性被膜のピンホールを押しつぶして加圧密着させる耐食性被膜圧下工程３７と、耐食性被膜圧下工程３７からの耐食性被膜付き一重巻鋼管を常温近くまで冷却する二次冷却装置３８とからなる。
前記被膜形成工程６、被膜形成工程３６における耐食性被膜としては、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｌ、Ａｌ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｐｂ−Ｚｎ合金などの純金属あるいは各種合金、樹脂等を挙げることができる。また、被膜形成工程６、被膜形成工程３６における耐食性被膜の膜厚の調整は、耐食性被膜粉末の噴射量および二重巻鋼管の通過速度により行うことかできる。
前記被膜形成工程６、被膜形成工程３６においては、スプレーガンを用いて耐食性被膜金属の粉末を不活性ガスにより噴霧するパウダースプレイ法の噴霧装置５、３５を用いたが、流動浸漬法、シート貼付け法、溶射法、ディスパーション法を適用することができる。耐食性被膜金属の粉末の噴霧に用いる不活性ガスとしては、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等を用いることかできる。
前記被膜形成工程６、被膜形成工程３６後の押圧ロールによる耐食性被膜圧下工程７、３７は、押圧ロールを１段あるいは多段に使用して耐食性被膜のピンホールを加圧して密着させると共に、高温拡散により金属結合させる。使用する押圧ロールとしては、耐食性被膜を被覆した二重巻鋼管に合わせた孔型を有する押圧ロール、耐食性被膜の膜厚より小さい多数の突起を付けた孔型ロールを用いることができる。
前記加熱融合工程３、焼鈍工程３３は、還元性ガス雰囲気、例えは、ＤＸガス、Ｒｘガス、ＨＮｘガス雰囲気とする。また、一次冷却装置４、３４から二次冷却装置８、３８間は、還元性ガスまたは不活性ガス雰囲気に保持する。
図４、図５に示すように、両面に銅の電気めっき層を備えた帯鋼板を幅方向に二重に巻いて圧接する造管機４１で造管された二重巻鋼管４２を、還元性ガス雰囲気下、電気炉あるいは直接通電装置からなる加熱融合工程４３で銅めっきを加熱融合温度の１１００℃程度に加熱して銅の接着層を形成した。次いで、加熱融合工程４３で１１００℃程度に加熱された二重巻鋼管４２は、無酸化状態の不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気に保持した処理通路内の水冷ジャケット４４からなる一次冷却部４５でＺｎの沸点近くの１０００℃まで冷却したのち、被膜形成部４６においてアルゴンガス４７で圧送された粒度２００〜３５０メッシュのＺｎ粉末４８をスプレーノズル４９から二重巻鋼管４２の外周面に噴射し、二重巻鋼管４２の保有する熱量でＺｎ粉末４８を溶融させて膜厚２５〜３０μｍのＺｎの溶融被膜を形成した。
Ｚｎの膜厚調整は、Ｚｎ粉末４８の噴射量および二重巻鋼管４２の通過速度によって行った。Ｚｎの被膜形成後、二次冷却部５０でＺｎ被膜の温度をＺｎの融点４２０℃の８５％の３５７℃に低下させたのち、押圧ロール５１を用いてＺｎ被膜を圧下し、Ｚｎ被膜のピンホールを加圧して密着させると共に、高温拡散により金属結合させ、均一で良好なＺｎ被膜付き二重巻鋼管４２を得た。
実施例１と同様の方法を用い、二重巻鋼管を１０００℃程度まで一次冷却したのち、粒度２００〜３５０メッシュのＡｌ粉末をアルゴンガスで二重巻鋼管の外周面に噴射し、二重巻鋼管の保有する熱量でＡｌ粉末を溶融させ、膜厚２５〜３０μｍのＡｌの溶融被膜を形成することができた。
実施例１と同様の方法を用い、二重巻鋼管を１０００℃程度まで一次冷却したのち、粒度２００〜３８０メッシュに調整したＡｌ−Ｚｎ合金粉をアルゴンガスで二重巻鋼管の外周面に噴射し、二重巻鋼管の保有する熱量でＡｌ−Ｚｎ合金粉を溶融させ、膜厚２５〜３０μｍのＡｌ−Ｚｎ合金の溶融被膜を形成することかできた。
実施例１の工程中、被膜形成部に金属溶融浴を配置し、処理通路内を不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気の無酸化状態に保持し、加熱冷却された二重巻鋼管を前処理、フラックス処理および予熱することなく金属溶融浴に浸漬し、金属被膜を形成することかできた。なお、被膜金属としては、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｐｂ一Ｚｎ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ａｌ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｚｎなどが使用可能であった。この方法では、従来必要であった二重巻鋼管の前処理、フラックス処理および予熱が省略でき、これに伴う薬品の廃液処理か不要であった。
一重巻鋼管の工程中、連続焼鈍工程において、一重巻鋼管の表面温度を２００〜３５０℃に調整し、不活性ガスを用いて樹脂粉末を一重巻鋼管の表面に噴射し、一重巻鋼管の熱量により樹脂を溶融させ、Ｚｎ被膜の上に樹脂被膜を形成させた。この方法では、従来の樹脂塗装では必要であった樹脂溶液浸漬、樹脂被膜乾燥工程を省略することができ、樹脂を溶解するための有機溶剤等の有害物質か不要となるため、環境改善ばかりでなく、経済効果が得られる。
１、３１、４１ 帯鋼板
２、３２ 造管機
３、４３ 加熱融合工程
４、３４ 一次冷却装置
５、３５ 噴霧装置
６、３６ 被膜形成工程
７、３７ 耐食性被膜圧下工程
８、３８ 二次冷却装置
２１ 二重巻鋼管
２２ 耐食性被膜
２３、５１ 押圧ロール
２４ ピンホール
３３ 焼鈍工程
４２ 二重巻鋼管
４４ 水冷ジャケット
４５ 一次冷却部
４６ 被膜形成部
４７ アルゴンガス
４８ Ｚｎ粉末
４９ スプレーノズル
５０ 二次冷却部
２、３２ 造管機
３、４３ 加熱融合工程
４、３４ 一次冷却装置
５、３５ 噴霧装置
６、３６ 被膜形成工程
７、３７ 耐食性被膜圧下工程
８、３８ 二次冷却装置
２１ 二重巻鋼管
２２ 耐食性被膜
２３、５１ 押圧ロール
２４ ピンホール
３３ 焼鈍工程
４２ 二重巻鋼管
４４ 水冷ジャケット
４５ 一次冷却部
４６ 被膜形成部
４７ アルゴンガス
４８ Ｚｎ粉末
４９ スプレーノズル
５０ 二次冷却部
Claims (4)
- 両面に銅の電気めっき層を備えた帯鋼板を幅方向に二重に巻いて圧合し、次いで内外両管の対向面に施された銅の電気めっき層を加熱融合して両管の接着層を形成し、その後冷却する二重巻鋼管の製造工程において、銅の接着層を形成する加熱融合工程の後の冷却工程の途中で、不活性または還元性ガス雰囲気下、加熱融合工程の熱量を利用して耐食性被膜を連続的に二重巻鋼管の表面に被覆させ、次いで耐食性被膜の温度がその融点の７５〜９５％に低下した時点で、押圧ロールにより耐食性被膜を二重巻鋼管の径方向に圧下することを特徴とする鋼管製造工程における耐食性被膜の被覆方法。
- 前記融点の７５〜９５％を８０〜８５％とすることを特徴とする請求項１記載の鋼管製造工程における耐食性被膜の被覆方法。
- 両面に銅の電気めっき層を備えた帯鋼板を順次円筒状に成形し、高周波電流によりエッジ部を赤熱させたのち圧接し、次いで連続焼鈍する一重巻鋼管の製造工程において、連続焼鈍工程の後の冷却工程の途中で、不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下、加熱融合工程の熱量を利用して耐食性被膜を連続的に一重巻鋼管の表面に被覆させ、次いで耐食性被膜の温度がその融点の７５〜９５％に低下した時点で、押圧ロールにより耐食性被膜を径方向に圧下することを特徴とする鋼管製造工程における耐食性被膜の被覆方法。
- 前記融点の７５〜９５％を８０〜８５％とすることを特徴とする請求項３記載の鋼管製造工程における耐食性被膜の被覆方法。
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