JP2006200691A - レーザ溶着用保護部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 施工現場への搬送途中での鋼管を被覆している樹脂の損傷が防止され、しかも地中を推進するときの被覆樹脂の剥離が防止されるレーザ溶着用保護部材を提供する。
【解決手段】 原管２１とその外周面を覆う防食層２２ａ、２２ｂとその外周面に被覆された保護層２３ａ、２３ｂを有する樹脂被覆鋼管２ａ、２ｂの原管２１ａ、２１ｂの端面同士が突き合わされた溶接部２４とその両側の防食層２２ａ、２２ｂに被着される内スリーブ４と、レーザ光を透過しかつ熱収縮性を有する材料からなる外スリーブ３２からなり、内スリーブ４の少なくとも両端部の内周面にレーザ光を吸収し得る物質を含有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂被覆鋼管の連結部に被着されるレーザ溶着用保護部材に関する。

ガス配管においては、例えば地中に埋設された後の配管の腐食を防止するために、原管（鋼管）の表面をオレフィン系樹脂からなる防食層で被覆した樹脂被覆鋼管が使用され、また大口径の場合には、取扱の容易さの点からその表面をポリエチレンなどからなる保護層を被着した樹脂被覆鋼管が使用されている。樹脂被覆鋼管を地中に敷設（埋設）する場合には、工期の短縮を図るために、道路を開削せずに、地中に下穴を形成し、複数の樹脂被覆鋼管を管軸方向に接続したものを通過させるようにした非開削工法の採用が検討されている。この樹脂被覆鋼管の接続体は端面が突き合せ溶接され、その溶接部の外周に保護部材を被着することにより作製される。

特許文献１には、鋼管防食被膜の前後端部に予め階段状の防食被膜部を形成し、継手部を溶接した後、端部内面を密着型接着材とした複数の密着・粘着型熱収縮チューブを、溶接継手部両側の防食被膜部の最上段の防食被膜階段部を除いた一段目以上の防食被膜階段部に、それらの端部が重なるように、かつ鋼管防食被膜の境界面が防食被膜よりも突出しないように、熱収縮により被覆させることが記載されている。

また、樹脂部材同士を強固に固着するために、レーザ光を透過し得る樹脂シートとレーザ光を吸収し得る樹脂シートとを重ねて、レーザ光を透過し得る樹脂シートの表面からレーザ光を照射することにより、両者の境界面同士を溶融・固化することが提案されている（特許文献２参照）。レーザ溶着を行う場合、接合される樹脂部材間に隙間があると、レーザ光を吸収し得る樹脂シートからレーザ光を透過し得る樹脂シートへの熱伝達が不十分となり、溶着強度が低下するという問題が生ずる。この対策として、接合される樹脂部材間の隙間を解消するために、透明な樹脂からなる板状治具や球体状のレンズで、レーザ光を透過し得る樹脂シートを、レーザ光を吸収し得る樹脂シートに押圧することが提案されている。またレーザ光を照射する直前にローラで加圧することが提案されている（特許文献３参照）。

特開平９−９６３７８号公報（第２〜３頁、図１） 特開平１１−１７０３７１号公報（第２〜３頁、図１） 特開２００３−２０５５５０号公報（第２頁、図１）

特許文献１に記載された施工方法によれば、熱収縮性チューブは防食被覆面から突出しないので、地中の下穴を通すときに土砂の抵抗を受けても剥離することはないが、鋼管の樹脂被膜の端部に、階段状の段差が形成されているので、その鋼管を現場に搬送する途中で被覆層が損傷するという問題がある。

特許文献３に記載された溶着方法によれば、接合部に段差や凹凸が存在すると、必ずしも溶着する面の全体を均一に圧着することができず、地中に引き抜くときに土砂の抵抗を受けて接合部に被覆された樹脂が剥離するという問題がある。

従って、本発明の目的は、地中を推進するときの土圧による被覆樹脂の剥離を防止することができるレーザ溶着用保護部材（以下、保護部材という）を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の保護部材は、原管とその外周面を覆う防食層とその外周面に被覆された保護層を有する複数の樹脂被覆鋼管が軸方向に連結された連結鋼管の連結部を保護する部材であって、レーザ光を透過しかつ熱収縮性を有する外層と、その内周面の少なくとも両端部に熱可塑性を有する材料からなる内層を有する筒状部材から構成される。

本発明において、前記内層はレーザ光を吸収し得る物質を含有することが好ましい。

本発明において、前記筒状部材の両端部の厚さは前記保護層の厚さよりも薄いことが好ましい。

本発明によれば、鋼管の接合部に密着された防食部材（例えば熱収縮性チューブ）がそれよりも長い筒状部材で被覆され、しかも筒状部材の両端部が樹脂被覆鋼管の防食層に融着されているので、連結鋼管が地中を推進するときに土砂の抵抗を受けても、その連結部を覆う部材が剥離することが防止される。

以下本発明の詳細を添付図面により説明する。図１は樹脂被覆鋼管が溶接された状態を模式的に示す断面図、図２は本発明の保護部材が防食層に融着された状態を模式的に示す断面図、図３は本発明の保護部材の１実施の形態を模式的に示す断面図、図４は本発明の保護部材の他の実施の形態を模式的に示す断面図、図５は本発明の保護部材が適用される非開削工法の途中の状態を示す概略断面図、図６は本発明の保護部材が適用される非開削工法の別の途中の状態を示す概略断面図である。

本発明の保護部材が適用される連結鋼管１は次の手順で作成される。すなわち、図１に示すように、一対の樹脂被覆鋼管２ａ、２ｂの原管２１ａ、２１ｂの外周面に被着された防食層２２ａ、２２ｂとその外周面に被着された保護層２３ａ、２３ｂの端部が所定長さＬ１だけ剥離された後、保護層２３ａ、２３ｂの端部が、所定長さＬ２（但し、Ｌ２＞Ｌ１）だけ剥離され、原管２１ａの端面と原管２１ｂの端面が突き合わされ、例えば溶接により接合されて、溶接部２４が形成される。上記の連結鋼管１は、３本以上の樹脂被覆鋼管を軸方向に接続したものでもよい。

図２に示すように、溶接部２４の外周面及びその両側の防食層２２ａ、２２ｂに熱収縮性チューブ４（防食部材）が被着される。また、熱収縮性チューブ４よりも長い保護部材３が、熱収縮性チューブ４の外周を覆うように装着されている。保護部材３は、図３に示すように、その外周部には熱収縮性を有しかつレーザ光を透過する樹脂からなる外層３１を有し、またその内周部の両端部にはレーザ光を吸収する物質を含有する熱可塑性樹脂からなる内層３２ａ、３２ｂで構成される筒状部材である。なお、内層３２は、保護部材３の内周部の全体に設けてもよい。（図４を参照）

この保護部材３は、次のようにして連結鋼管１に被着される。まず防食層２２ａ、２２ｂの端部及び溶接部２４を覆うように、熱収縮性チューブ４が被せられる。熱収縮性チューブ４にピンホールの無いことを確認しまた管表面を清浄化した後、熱収縮性チューブ４の外周面に、保護部材３が被着される。保護部材３の外周面から例えばガスバーナ（不図示）で焙ることにより、保護部材３が熱収縮し、これによりその内周面に装着された熱収縮性チューブ４が溶接部２４及び防食層２２ａ、２２ｂに密着される。保護部材３及び熱収縮性チューブ４の長さは、両者が密着後に熱収縮性チューブ４の端部から保護部材３がはみ出すような（Ｌ２＞Ｌ４＞Ｌ３）長さに設定される。地中に連結鋼管１を引き込む際に土圧により熱収縮性チューブ４及び保護部材３が剥がれることを防止するために、保護部材３の厚さｔ２が保護層２３ａ、２３ｂの厚さｔ１よりも小なるように設定されている。最後に、保護部材３の外周からレーザ光が照射されて、そのレーザ光が保護部材３の外層３１を透過し内周面の内層３２に到達すると、内層３２に含有されるレーザ光を吸収し得る物質にレーザ光が吸収され発熱し、保護部材３の内周面と防食層２２ａ、２２ｂとの界面に溶着部３３ａ、３３ｂが形成され保護部材３と防食層２２ａ、２２ｂが溶着される。

保護部材３の外層３１は、熱収縮性を有しており赤外領域（好ましくは近赤外領域）乃至可視領域にある波長を有するレーザ光が透過し得る材料であればよく、例えば塩化ビニル、ポリオレフィン（架橋ＰＥ、ＰＰ等）、フッ素系樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等）あるいは熱可塑性エラストマー（スチレン系、オレフィン系、ＰＶＣ系等）からなる高分子材料で形成することができる。また、保護部材３の端部内周面に形成される内層３２には、防食層２２ａ、２２ｂと溶着が可能な熱可塑性樹脂であればよく、例えば塩化ビニル、ポリオレフィン（ＰＥ、ＰＰ等）、フッ素系樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等）あるいは熱可塑性エラストマー（スチレン系、オレフィン系、ＰＶＣ系等）からなる高分子材料で形成することができる。また、内層３２は、レーザを吸収する物質を含有することが好ましい。レーザ光を吸収する物質としては、可視領域（波長：３８０〜７８０ｎｍ）に波長をもつ光を選択的に吸収し得る化合物（染料及び顔料）、あるいは近赤外領域（波長：７８０〜３０００ｎｍ）に波長をもつ光を選択的に吸収する性質を有する機能性色素を使用することができる。具体的には、熱可塑性樹脂中に以下の顔料、あるいは色素を添加することが好ましい。可視領域に波長をもつ光を吸収するためには、濃色系の顔料、例えば、セラミックブラック、酸化鉄（無機顔料）、カーボンブラック、ボーンブラック（有機顔料）等の黒色顔料、クロムエロー、セラミックエロー、ジンククロメートエロー（無機顔料）、ニッケルアゾグリーンエロー（有機顔料）等の黄色顔料、ハイドロクロムオキサイドグリーン、クロムグリーン（無機顔料）、クロミウムオキサイドダルグリーン、フタロシアニングリーン（有機顔料）等の緑色顔料を用い得る。また、近赤外線領域に波長を持つ光を吸収するためには、例えば、黒色顔料系色素、シアニン系色素の他、フタロシアニン系、チオールニッケル錯体系、インドフェノール金属錯体系、ナフトキノン系、アゾ系、トリアゾールメタン系、分子間型ＣＴ色素等の色素を使用することができる。

本発明の保護部材が被着された連結鋼管を使用した場合の非開削推進工法の各工程を図５及び図６により説明する。図５に示すように、道路１０の工事区間の一方の側に貫入立坑１１と発進立坑１２を掘削し、道路１０の工事区間の反対側に到達立坑１３を掘削した後、貫入立坑１１の後方にドリルマシーン１４を設置する。ドリルマシーン１４を駆動することにより、先端にドリル１８が装着された推進ロッド１５を貫入立坑１１から地中に送り込み、推進ロッド１５のドリル１８を到達立坑１３まで推進させ、引き込み用トンネルを形成する。到達立坑１３の前方に位置するバックヤード１７には、複数の樹脂被覆鋼管２からなる連結鋼管１が準備されている。次いで、先端のドリルをバックリーマー（引き込み用トンネルの拡径工具）１６に交換し、図６に示すように、バックリーマー１６に連結鋼管１に連結してから、推進ロッド１５を到達立坑１３から発進立坑１２に向って引き抜くことにより、連結鋼管１が地中に引き込まれる。連結鋼管１の全てが工事区間の地中に引き込まれた後、連結鋼管１の両端部が例えば元管及び分岐管（何れも不図示）に接続され、貫入立坑１１、発進立坑１２及び到達立坑１３が埋め戻されて配管施工が完了する。図５及び図６において、矢印は推進ロッド１５の移動方向を示す。また、樹脂被覆鋼管に被覆された樹脂の種類、口径、また施工する現場の土質等の状況に応じて、バックリーマー１６に連続鋼管１を接続せず、推進ロッド１５を到達立坑１３から発進立坑１２に向って引き抜く作業（プレリーミング）を数回行い、引き込み用トンネルをより拡径させた後に、連結鋼管１を地中に引き込むことも可能である。

上記の連結鋼管１によれば、樹脂被覆鋼管２ａ、２ｂの溶接部２４に密着された熱収縮性チューブ４の両端部が被覆層（防食層２２ａ、２２ｂ）に強固に固着されているので、樹脂被覆鋼管２ａ、２ｂが地中に引き込まれても、その土圧により熱収縮性チューブ４及び保護部材３が防食層２２ａ、２２ｂから剥離することが防止される。

本実施の形態においては、防食部材には熱収縮性チューブを使用しているが、これに限定されるものではなく、各種防食部材（例えば、塩化ビニル製の防食テープ等）を用いることもできる。

樹脂被覆鋼管が溶接された状態を模式的に示す断面図である。 樹脂被覆鋼管の溶接部に本発明の保護部材が被着された状態を模式的に示す断面図である。 本発明の保護部材を模式的に示す断面図である。 本発明の保護部材の他の実施の形態を模式的に示す断面図である。 本発明の保護部材が適用される非開削工法の途中の状態を示す概略断面図である。 本発明の保護部材が適用される非開削工法の別の途中の状態を示す概略断面図である。

符号の説明

１：連結鋼管、２ａ、２ｂ樹脂被覆鋼管、２１ａ、２１ｂ：原管、２２ａ、２２ｂ：防食層、２３ａ、２３ｂ：保護層、２４：溶接部、３：レーザ溶着用保護部材（保護部材）、３１：外層、３２ａ、３２ｂ：内層、３３ａ、３３ｂ：溶着部、４：熱収縮性チューブ、
１０：道路、１１：貫入立抗、１２：発進立抗、１３：到達立抗、１４：ドリルマシーン
１５：推進ロッド、１６：バックリーマー、１７：バックヤード

Claims (3)

1. 原管とその外周面を覆う防食層とその外周面に被覆された保護層を有する複数の樹脂被覆鋼管が軸方向に連結された連結鋼管の連結部を保護する部材であって、レーザ光を透過しかつ熱収縮性を有する材料からなる外層と、その内周面の少なくとも両端部に設けられた熱可塑性を有する材料からなる内層とを有する筒状部材からなることを特徴とするレーザ溶着用保護部材。
2. 前記内層はレーザ光を吸収し得る物質を含有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶着用保護部材。
3. 前記筒状部材の両端部の厚さが前記樹脂被覆鋼管の前記保護層の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項1または２に記載のレーザ溶着用保護部材。
   

Images