JP2013163390A - 鋼管製電車線柱 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺の鋼管を現場まで搬送する必要がなく、しかも耐食性に優れた鋼管製電車線柱を提供する。
【解決手段】端部にテーパー状の縮管部３が形成された鋼管１と、端部にテーパー状の拡管部４が形成された鋼管２とを、縮管部３を拡管部４に圧入することにより接合する。縮管部３と拡管部４とがボルト５により締結されており、かつこれらの鋼管１、２の内面及び外面が溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層により被覆されている。
【選択図】図２

Description

本発明は鉄道の架線を支持するための鋼管製電車線柱に関するものであり、特に潮風による腐食の激しい地域にも建柱可能な鋼管製電車線柱に関するものである。

鉄道用の電車線柱としては、従来から専ら耐食性に優れたコンクリート柱が使用されてきた。しかし、阪神淡路大震災後、コンクリート柱は耐震性に問題のあることが判明したため、鋼管製の電車線柱が検討されている。

鋼管製の電車線柱においては当然ながら耐食性が要求されており、特に海岸に近く潮風に乗って飛来する塩分による腐食の激しい地域においては、その要求が特に大きい。

そこで本出願人は特許文献１に示すように、亜鉛めっきと微孔性シリケート系塗料とを外表面に施して耐食性を向上させた鋼管製の電車線柱を先に開発した。しかしこの鋼管製電車線柱は鋼管の両端を密閉して内部の腐食を防止しているため、当然に一体構造である。このため長尺の鋼管を現場まで搬送して建柱しなければならず、地形や道路事情によっては運搬が容易ではない場合があった。

特開２００３−２５３４７１号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、長尺の鋼管を現場まで搬送する必要がなく、しかも耐食性に優れた鋼管製電車線柱を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、端部にテーパー状の縮管部が形成された鋼管と、端部にテーパー状の拡管部が形成された鋼管とを、前記縮管部を前記拡管部に圧入することにより接合した鋼管製電車線柱であって、前記縮管部と前記拡管部とがボルトにより締結されており、かつこれらの鋼管の内面及び外面が溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層により被覆されていることを特徴とするものである。

なお請求項２に記載のように、前記縮管部と前記拡管部とのテーパー率が１／１００〜１／６５であることが好ましい。また請求項３のように、前記縮管部及び前記拡管部の軸方向長さが、鋼管直径Ｄの２〜４倍であることが好ましい。

さらに請求項４のように、溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層が、鋼管に溶融亜鉛めっきを施し、さらに溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきを施したものであることが好ましく、また請求項５のように、溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層が、下層と中間層と上層の三層構造であり、下層はＦｅ−Ａｌ合金層であり、中間層は質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０.１〜５％、残部Ｚｎ及び不可避的不純物からなる合金層であり、上層はＡｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０.１〜５％、残部Ｚｎ及び不可避的不純物からなる合金層であることが好ましい。

本発明の鋼管製電車線柱は、上下の鋼管にテーパー状の縮管部と拡管部とを形成し、縮管部を拡管部に圧入することにより接合したものであるから、従来のように長尺の鋼管を現場まで搬送する必要がない。またテーパーを利用して、正確に芯を合わせた状態で強固に接合することができる。さらにこれらの縮管部と拡管部とがボルトにより締結されているので、強風や地震等の外力を受けた場合にも、接合が外れるおそれはない。

このような接合構造とした本発明の鋼管製電車線柱は、鋼管の両端面を密封することはないが、鋼管の内面及び外面が溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層により被覆されているので、潮風中の塩分が付着しても腐食されることはない。なおこのめっきはめっき浴中への浸漬めっきにより行うことができるので、内面及び外面に確実に形成することができる。
その他の請求項に記載の技術による作用効果については、以下の実施形態の項で順次説明する。

本発明の実施形態を示す接合前の斜視図である。 本発明の実施形態を示す接合後の斜視図である。 接合部の拡大正面図である。 接合部の拡大断面図である。

図１において、１は下部が基礎に埋設される下側の鋼管、２は鋼管１の上端に接合され、その上端に架線支持金具が取り付けられる上側の鋼管である。下側の鋼管１の上端にはテーパー状の縮管部３が形成されており、上側の鋼管２の下端にはテーパー状の拡管部４が形成されている。これらの鋼管１、２としては、外径が３５５ｍｍ程度の鋼管が用いられ、その長さは運搬を容易にするために、３〜５ｍ程度が適当である。なおこれらの鋼管１、２の内外面には溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層が形成されているが、この点については後述する。

図２に示すように、下側の鋼管１のテーパー状の縮管部３に上側の鋼管２のテーパー状の拡管部４を被せ、ハンマーで打ち込んだり、重機で軸方向に押し込んだりすることにより縮管部３を拡管部４に圧入し、鋼管１、２を作業現場において接合して行く。なお本実施形態では下側の鋼管１の上端に縮管部３を形成し、上側の鋼管２の下端に拡管部４を形成したが、下側の鋼管１の上端に拡管部４を形成し、上側の鋼管２の下端に縮管部３を形成してもよい。

このような圧入による接合を行なうためには、拡管部４と縮管部３とのテーパー率が一致していることが必要であり、このテーパー率は好ましくは１/１００〜１/６５の範囲とする。ここでテーパー率とは、テーパー部の（直径差／軸方向長さ）を意味する値である。テーパー率がこの範囲より小さいと効果的な接合力を得られにくくなる。逆にテーパー率がこの範囲よりも大きくなると拡管部４が押し拡げられ過ぎてその肉薄化が進むので好ましくない。テーパー率を１/６５以下にしておけば、拡管部４の肉厚減少をＪＩＳに規定される鋼管の肉厚変動の許容範囲内（−１２.５％以下）に収めることができる。

また、拡管部４と縮管部３の軸方向長さは、鋼管直径Ｄの２〜４倍としておくことが好ましい。この長さが鋼管直径Ｄの２倍未満では接合長さが不足して十分な接合強度が得られず、逆に４倍を超えると拡管部５と縮管部４が長くなり、鋼管１、２のテーパー加工のコストが高くなるので好ましくない。

上記のようにテーパー加工された縮管部３を拡管部４に圧入するだけで接合面に大きな摩擦力が発生し、鋼管１と鋼管２が確実に接合されることが確認されている。しかし強風や地震等の外力を受けた場合を想定して、本発明ではさらに縮管部３と拡管部４とを図３、図４に示すようにボルト５により締結する。

鋼管１、２は５〜７ｍの長さを持つので、接合された後にこの接合部の内面には手が届かない。このため、縮管部３には予めボルト挿通孔６を形成するとともに、ナットホルダ７によりナット８を保持させておく。ナット８は回転しないようにナットホルダ７に保持されるもので、例えば四角ナットが好ましい。また、ナットホルダ７は溶接等により予め縮管部３の内面に取り付けておくものとする。

一方、拡管部４には図３に示すように上下方向にボルト挿通用の長孔９を形成しておく。長孔９としたのは、テーパー加工された縮管部３を拡管部４に圧入した場合の軸方向の圧入深さ（停止位置）が不可避的にばらつくためである。しかし５０ｍｍ程度の長孔９を形成しておけば問題はなく、この長孔９からボルト挿通孔６にボルト５を挿入し、ナット８に螺合させて締結すればよい。

なお、接合の際には長孔９の位置をナット８の位置に対応させて周方向の位置合わせをしたうえ、圧入する。位置合わせを容易にするための鋼管１、２の適宜の位置にマーキングを施すことも可能である。本実施形態では２本のボルト５を１８０°位置に配置したが、３本以上としても差し支えない。このように５とナット８により接合部を締結しておけば、何らかの外力により摩擦接合がゆるんだ場合にも、電車線柱としての機能が損なわれることはない。

上記したナットホルダ７とナット８が取り付けられた鋼管１と、長孔９が形成された鋼管２の内面及び外面は、溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層により被覆されている。この溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層は、鋼管に溶融亜鉛めっきを施し、さらに溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきを施すことにより形成したものである。この溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層については、本出願人の出願に係る特開２０１０−７０８１０号公報に記載されているが、その概要を説明すると次の通りである。

この溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層は、例えば３５０ｇ／ｍ²以上で、下層と中間層と上層の三層構造からなる。溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金のめっき量を３５０ｇ／ｍ²以上のように厚めとすることにより、さらに高い耐食性が得られる。下層はＦｅとＡｌの合金層であるが、厳密にはＦｅ−Ａｌ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金層、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金層の何れかである。このような合金層は鋼材からのＦｅの拡散を阻害するバリアー層として機能し、脆いＦｅ−Zn合金層の生成を防ぐことができる。

中間層は質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０.１〜５％、残部Ｚｎ及び不可避的不純物からなる合金層である。Ａｌは耐食性を向上させる成分であり、４％以上でこの効果が発揮されるが、２０％を超えても効果の向上は認められないので、４〜２０％とした。

Ｆｅを０．１〜１５％としたのは、０．１％未満ではめっき密着性を向上させる効果が不十分であり、１５％を超えても効果の向上が認められないからである。

Ｍｇを０.１〜５％としたのは、０．１％未満では耐食性を向上させる効果が不十分であり、５％を超えるとめっき層が脆くなって密着性が低下するためである。ＭｇはＭｇＺｎ_２相としてめっき層中に微細に分散し、腐食時には亜鉛の腐食生成物が保護皮膜となり、耐食性を向上させる。

上層はＡｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０.１〜５％、残部Ｚｎ及び不可避的不純物からなる合金層である。Ａｌが４％未満では耐食性を向上させる効果が不足するとともに、めっき浴中のＭｇの酸化を防止することができなくなる。また、２０％を超えても効果の向上は認められない。

Ｍｇを０.１〜５％としたのは、０．１％未満では耐食性を向上させる効果が不十分であり、５％を超えるとめっき層が脆くなって密着性が低下するためである。

この上層はめっき層の断面を観察すると、Ｆｅを含有する下層や中間層から明確に区別することができる。なお耐食性のさらなる向上のために、中間層又は上層に０.８％未満のＳｉを添加することができる。０.８％を超えても耐食性の向上は認められない。

上記した溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層は、ＡｌとＭｇの作用によって通常の溶融亜鉛めっき層よりも優れた耐食性を有し、潮風による塩分避雷地域においても腐食するおそれがない。また本発明の鋼管製電車線柱は端部が封鎖されておらず、鋼管の内部に塩分が進入する可能性があるが、浸漬めっき法により内面外面ともに上記のめっき層が形成されているため、内面腐食のおそれもない。

以上に説明したように、本発明の鋼管製電車線柱は、上下の鋼管１、２を接合したものであるから、建柱しつつ連結できるので電車線柱建設現場に大きなクレーンや多くの建設要員が不要である。さらに長尺の鋼管を現場まで搬送する必要がないので輸送費削減メリットが大きく、地形や道路状況によって長尺の鋼管の搬送が困難な場所にも容易に建柱可能である。また縮管部３と拡管部４がボルト５により締結されているので、強風や地震等の外力を受けた場合にも、接合が外れるおそれはない。尚、電車線柱建設現場事情により、現場にて大きなクレーンが使用でき、現場にて長尺に組み立てた後に建柱する場合でも、同様に輸送費削減メリットは享受できるため有効である。

さらに本発明の鋼管製電車線柱は、鋼管１、２の内面及び外面が溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層により被覆されているので、潮風中の塩分が付着しても腐食されることはなく、塩分が飛来する沿岸地域においても耐食性に不安はない。

１ 鋼管
２ 鋼管
３ 縮管部
４ 拡管部
５ ボルト
６ ボルト挿通孔
７ ナットホルダ
８ ナット
９ 長孔

Claims (5)

1. 端部にテーパー状の縮管部が形成された鋼管と、端部にテーパー状の拡管部が形成された鋼管とを、前記縮管部を前記拡管部に圧入することにより接合した鋼管製電車線柱であって、前記縮管部と前記拡管部とがボルトにより締結されており、かつこれらの鋼管の内面及び外面が溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層により被覆されていることを特徴とする鋼管製電車線柱。
2. 前記縮管部と前記拡管部とのテーパー率が、１／１００〜１／６５であることを特徴とする請求項１に記載の鋼管製電車線柱。
3. 前記縮管部及び前記拡管部の軸方向長さが、鋼管直径Ｄの２〜４倍であることを特徴とする請求項１に記載の鋼管製電車線柱。
4. 溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層が、鋼管に溶融亜鉛めっきを施し、さらに溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきを施し、合金めっき量が３５０ｇ／ｍ²以上であることを特徴とする請求項１に記載の鋼管製電車線柱。
5. 溶融亜鉛アルミニウムマグネシウム合金めっき層が、下層と中間層と上層の三層構造であり、下層はＦｅ−Ａｌ合金層であり、中間層は質量％で、Ａｌ：４〜２０％、Ｆｅ：０．１〜１５％、Ｍｇ：０.１〜５％、残部Ｚｎ及び不可避的不純物からなる合金層であり、上層はＡｌ：４〜２０％、Ｍｇ：０.１〜５％、残部Ｚｎ及び不可避的不純物からなる合金層で、合金めっき量が３５０ｇ／ｍ²以上であることを特徴とする請求項１に記載の鋼管製電車線柱。

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