JP2011089175A - 溶融亜鉛めっき鋼管及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】溶融亜鉛めっき皮膜中に環境負荷物質が少なく、加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼管を得ること。
【解決手段】鉛濃度が０．１mass％以下、カドミウム濃度が０．０１mass％以下の溶融亜鉛めっき浴より鋼管を引き上げた後に、外面の余剰な溶融亜鉛を除去する工程と、内面の余剰な溶融亜鉛を除去する工程、および６０〜８５℃の温水に浸漬することにより冷却する工程を含むことで、合金層および凝固亜鉛層を備えた溶融亜鉛めっき皮膜中の鉛濃度が０．１mass％以下、カドミウム濃度が０．０１mass％以下で、かつ溶融亜鉛めっき皮膜のうち合金層部のビッカース硬さが１１０Ｈｖ以下である溶融亜鉛めっき鋼管を製造する。
【効果】環境負荷物質の含有量の少ない溶融亜鉛めっき鋼管の製造が可能となり、併せて、フレアー加工時にも溶融亜鉛めっき皮膜の剥離しにくい、配管接続作業の容易な溶融亜鉛めっき鋼管の製造が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶融亜鉛めっき皮膜中の鉛濃度が０．１mass％以下で、カドミウム濃度が０．０１mass％以下の環境負荷物質の含有量の少ない溶融亜鉛めっき鋼管及びその製造方法に関するものである。
溶融亜鉛めっき鋼管は、鋼管を酸洗してスケール等を除去した後、約４６０℃の溶融亜鉛浴槽に鋼管を浸漬して一定時間後に取り出し、外面・内面の順で余剰の亜鉛をエアーワイピング等で除去した後、冷却して製造するのが一般的である。
このように製造された溶融亜鉛めっき鋼管を接続するに際しては、両管端にねじ切加工を施して接合するものや、図３に示すように、両管端にフレアー部１を加工してフランジ２で接続するのが一般的である。
しかしながら、溶融亜鉛めっき皮膜を構成する合金層は硬さが高いので、フレアー部を加工する時に溶融亜鉛めっき皮膜が剥離する場合がある。溶融亜鉛めっき皮膜が剥離すると、グラインダーなどで溶融亜鉛めっき皮膜を除去して手入れする必要があるので、配管作業能率を大きく低下させることになる。
一方、２００６年ヨーロッパ（ＥＵ）で、「ＲｏＨＳ指令」が施行され、電気電子機器分野において鉛・カドミウムなどの環境負荷物質の含有が規則されている。
しかしながら、鋼管に施す溶融亜鉛めっきは、蒸留亜鉛を使用しており、溶融亜鉛めっき皮膜中にも０．３〜１．３mass％程度の鉛や、０．０３〜０．１mass％程度のカドミウムが含まれている。
「ＲｏＨＳ指令」に従い、鉛含有量を０．１mass％以下に抑制した溶融亜鉛浴を用いた場合でも不めっき発生の少ない溶融亜鉛めっき材の製造方法として、炭素鋼管と、溶融亜鉛浴としてＳｂを０．１〜１．５mass％含有させた浴を用いる方法が開示されている（特許文献１）。
しかしながら、この特許文献１に開示された技術では、Ｓｂを含む特殊な溶融亜鉛浴を用いる必要がある。また、フレアー加工時のめっき剥がれについては、何ら開示されていない。
特開２００９−１９７３２８号公報
本発明が解決しようとする問題点は、特許文献１で開示された鉛含有量を０．１mass％以下に抑制した溶融亜鉛浴を用いた場合でも不めっき発生の少ない溶融亜鉛めっき材製造方法では、Ｓｂを含む特殊な溶融亜鉛浴を用いる必要があるという点である。また、フレアー加工時のめっき剥がれについては、何ら開示されていないという点である。
本発明の溶融亜鉛めっき鋼管は、
Ｓｂを含む特殊な溶融亜鉛浴を用いることなく、鉛含有量を０．１mass％以下に抑制した溶融亜鉛浴を用いた場合でも、加工時のめっき剥がれを抑制するために、
合金層および凝固亜鉛層を備えた溶融亜鉛めっき皮膜が表面に形成された溶融亜鉛めっき鋼管であって、
前記溶融亜鉛めっき皮膜中の鉛濃度が０．１mass％以下、カドミウム濃度が０．０１mass％以下であり、かつ前記溶融亜鉛めっき皮膜のうち合金層部のビッカース硬さが１１０Ｈｖ以下であることを最も主要な特徴としている。
本発明の溶融亜鉛めっき鋼管は、
鉛濃度が０．１mass％以下、カドミウム濃度が０．０１mass％以下の溶融亜鉛めっき浴より鋼管を引き上げた後に、
外面の余剰溶融亜鉛を除去する工程と、内面の余剰溶融亜鉛を除去する工程、および６０〜８５℃の温水に浸漬することにより冷却する工程を含むことで製造することができる。これが本発明の溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法である。
本発明によれば、溶融亜鉛めっき皮膜中の鉛濃度が０．１mass％以下で、カドミウム濃度が０．０１mass％以下の環境負荷物質の含有量の少ない溶融亜鉛めっき鋼管を製造することが可能となる。これにより「ＲｏＨＳ指令」に対応可能な溶融亜鉛めっき鋼管が製造可能となる。
併せて、フレアー加工時にも溶融亜鉛めっき皮膜の剥離しにくい、配管接続作業の容易な溶融亜鉛めっき鋼管の製造が可能となる。
溶融亜鉛めっき皮膜のビッカース硬さを測定した結果を示した図である。 鋼管の端部にフレアー加工を施した場合の溶融亜鉛めっき皮膜の剥離状態を示した写真で、（ａ）は本発明の比較例、（ｂ）は本発明の実施例である。 （ａ）はフレアー加工継手による接続構造を示した半断面図、（ｂ）は鋼管の端部に施すフレアー加工の説明図である。
本発明では、溶融亜鉛めっき皮膜中に環境負荷物質が少なく、加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼管を得るという目的を、鉛・カドミウムの少ない最純亜鉛を使用し、内外周面の余剰な溶融亜鉛を除去した後の冷却を温水に浸漬することで実現した。
以下、本発明について説明する。
本発明の溶融亜鉛めっき鋼管は、
合金層および凝固亜鉛層を備えた溶融亜鉛めっき皮膜が表面に形成された溶融亜鉛めっき鋼管であって、
前記溶融亜鉛めっき皮膜中の鉛濃度が０．１mass％以下、カドミウム濃度が０．０１mass％以下であり、かつ前記溶融亜鉛めっき皮膜のうち合金層部のビッカース硬さが１１０Ｈｖ以下であることを最も主要な特徴としている。
前記本発明の溶融亜鉛めっき鋼管では、フレアー加工時に溶融亜鉛めっき皮膜をより剥がれにくくするためには、溶融亜鉛めっき皮膜のうち前記凝固亜鉛層のビッカース硬さが５０Ｈｖ以下であることが望ましい。
「ＲｏＨＳ指令」に対応可能な前記本発明の溶融亜鉛めっき鋼管は、
鉛濃度が０．１mass％以下、カドミウム濃度が０．０１mass％以下の溶融亜鉛めっき浴より鋼管を引き上げた後に、
外面の余剰溶融亜鉛を除去する工程と、内面の余剰溶融亜鉛を除去する工程、および６０〜８５℃の温水に浸漬することにより冷却する工程を含むことで製造することができる。これが本発明の溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法である。
上記本発明では、鉛濃度が０．１mass％以下、カドミウム濃度が０．０１mass％以下の溶融亜鉛めっき浴に浸漬することで、溶融亜鉛めっき皮膜中にも鉛・カドミウムの少ない、溶融亜鉛めっき鋼管を製造することができる。
また、内外周面の余剰の溶融亜鉛を除去した後、６０〜８５℃の温水に浸漬して冷却することで、溶融亜鉛めっき皮膜の合金層・凝固亜鉛層の硬さを下げることが可能となり、溶融亜鉛めっき皮膜中の残留応力の低減、ひずみ低減が可能となる。従って、フレアー加工時にも溶融亜鉛めっき皮膜の剥がれにくい、加工性に優れた溶融亜鉛めっき鋼管の製造が可能となる。 また、温水に浸漬して冷却することにより、鋼管の曲がり防止にも有効である。
本発明において、冷却する温水の温度を６０〜８５℃とするのは、下記表１に示すように、６０℃未満では溶融亜鉛めっき皮膜の合金層・凝固亜鉛層の硬さを所定の硬さに下げることができないからである。一方、８５℃を超える場合は、エネルギーコスト面、設備面を考えると現実的でなく、かつ所定の冷却が行えなくなるからである。
以下、本発明の効果を確認するために実験した結果について説明する。
実験は、外径が１１４．３mm、肉厚が４．５mm、長さが３００mmの、下記表２に示す化学成分の鋼管を、以下の条件で溶融亜鉛めっきすることにより行った。
まず、前記鋼管を硫酸で酸洗した後、ＺｎＣｌ2−ＮＨ4Ｃｌでフラックス処理し、乾燥させたものを、４７０℃の溶融亜鉛めっき浴に３０〜２００秒間浸漬して引き上げた。引き上げ後は、１．２〜２．２kgf／cm2の常温の圧縮空気を噴射して外面の余剰な溶融亜鉛めっき液を除去した。次に、１２０〜１８０℃の蒸気を０．５〜２秒間、６〜１１kgf／cm2の圧力で吹付けて内面の余剰な溶融亜鉛めっき液を除去し、３００g／m2、５００g／m2、７００g／m2となるように目付をした。その後、６０〜８５℃の温水に浸漬して冷却した。
使用した溶融亜鉛めっき浴の成分は、Ｐｂ：１．１３mass％、Ｆｅ：０．０４７mass％、Ｃｄ：０．０９mass％、残り：亜鉛の条件Ａ（比較例）と、Ｐｂ：０．００２mass％、Ｆｅ：０．０２６mass％、Ｃｄ：０mass ％、残り：亜鉛の条件Ｂ（実施例）の２種類である。
前記条件で製造した溶融亜鉛めっき鋼管の合金層、凝固亜鉛層のビッカース硬さを図１に示す。また、溶融亜鉛めっき皮膜中の鉛、カドミウム濃度を下記表３に示す。さらに、５００g／m2の目付量で溶融亜鉛めっきを施した鋼管の端部をフレアー加工した際の、状態を観察した写真を図２に示す。
図１中のＰｂ無は本発明の実施例、Ｐｂ有は本発明の比較例である。また、表３中の条件Ａは本発明の比較例、条件Ｂは本発明の実施例である。これら図１及び表３より、本発明方法によれば、溶融亜鉛めっき皮膜中の鉛濃度が０．１mass％以下、カドミウム濃度が０．０１mass％以下で、かつ溶融亜鉛めっき皮膜のうち合金層部のビッカース硬さが１１０Ｈｖ以下、凝固亜鉛層のビッカース硬さが５０Ｈｖ以下の溶融亜鉛めっき鋼管が製造できていることが分かる。
また、図２（ａ）は本発明の比較例、図２（ｂ）は本発明の実施例である。これら図２（ａ）（ｂ）より、本発明方法により製造した本発明の溶融亜鉛めっき鋼管では、フレアー加工を施しても、溶融亜鉛めっき皮膜が剥離しにくいことが分かる。
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
たとえば、本発明に使用する鋼管は、前記実施例に使用した成分の鋼管に限らない。
溶融亜鉛めっきを施す対象は鋼管に限らず、他の鋼材であっても良い。
１ フレアー部

Claims (3)

  1. 合金層および凝固亜鉛層を備えた溶融亜鉛めっき皮膜が表面に形成された溶融亜鉛めっき鋼管であって、
    前記溶融亜鉛めっき皮膜中の鉛濃度が０．１mass％以下、カドミウム濃度が０．０１mass％以下であり、かつ前記溶融亜鉛めっき皮膜のうち合金層部のビッカース硬さが１１０Ｈｖ以下であることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼管。
  2. 前記溶融亜鉛めっき皮膜のうち凝固亜鉛層のビッカース硬さが５０Ｈｖ以下であることを特徴とする請求項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼管。
  3. 溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法であって、
    鉛濃度が０．１mass％以下、カドミウム濃度が０．０１mass％以下の溶融亜鉛めっき浴より鋼管を引き上げた後に、
    外面の余剰な溶融亜鉛を除去する工程と、内面の余剰な溶融亜鉛を除去する工程、および６０〜８５℃の温水に浸漬することにより冷却する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法。
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