JP2018001119A - 金属管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造効率が向上し、粉体塗装を良好に行うことが可能な金属管の製造方法を提供する。【解決手段】塗装された金属管の製造方法であって、金属管を焼鈍する第１工程（ステップ−１）と、金属管に焼鈍の余熱がある状態で、挿口に突部を溶接にて形成する第２工程（ステップ−４）と、金属管の焼鈍の余熱を利用して、金属管に粉体塗装を行う第３工程（ステップ−５）を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば内面等を塗装した金属管の製造方法に関する。

従来、この種の管の製造方法としては、図７に示すように、ステップ−１にて、鋳鉄製の管を焼鈍した後、ステップ−２にて、高温の管を水冷して常温にし、ステップ−３にて、管内に水を充填して水圧試験を行い、その後、ステップ−４にて、管の挿口の外周に金属製のリング部材を溶接して挿口突部を形成する。その後、ステップ−５にて、管全体を加熱して、管を常温から粉体塗装に適した所定温度まで昇温させ、ステップ−６にて、所定温度に保たれた管の内面に粉体塗料を噴き付ける。これにより、粉体塗料が管の熱で溶融し、管の内面に塗膜が形成される。

しかしながら、上記のような管の製造方法では、ステップ−２にて高温の管を一旦水冷して常温にした後、ステップ−５にて管全体を加熱して、管を常温から粉体塗装に適した所定温度まで昇温させるため、エネルギーコストが増大するとともに作業能率が低下するといった問題がある。

このような問題の解決策として、下記特許文献１には、焼鈍後の管が常温まで冷め切らないうちに管の余熱を利用して粉体塗装を行うことが記載されている。

特開平５−６４７６２

上記の従来形式では、焼鈍直後の高温の管が粉体塗装に適した所定温度に低下した状態で、管に粉体塗装を行うのが望ましいが、焼鈍後の管の余熱を利用して粉体塗装を行う場合、管の温度が焼鈍直後の高温から粉体塗装に適した所定温度に低下するまでの時間を有効に活用していなかったため、管の製造効率が低下するといった問題があった。

また、一端部に挿口、他端部に受口を有する管において、挿口は、受口と比べて肉厚が薄く、且つ管の端部に形成されているため、熱が放散し易く、受口よりも温度の低下速度が大きい。このように挿口の温度低下速度と受口の温度低下速度とに違いが生じるため、挿口が粉体塗装に適した所定温度に低下しても、受口が上記所定温度まで低下せずに上記所定温度よりも高温の状態になることがあり、この場合、受口の粉体塗装を良好に行うことが困難になる虞があった。

反対に、受口が粉体塗装に適した所定温度に低下しても、挿口が上記所定温度より低下して上記所定温度よりも低温の状態になることがあり、この場合、挿口の粉体塗装を良好に行うことが困難になる虞があった。

本発明は、製造効率が向上し、また、粉体塗装を良好に行うことが可能な金属管の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、塗装された金属管の製造方法であって、
金属管を焼鈍する第１工程と、
金属管に焼鈍の余熱がある状態で、挿口に突部を溶接にて形成する第２工程と、
金属管の焼鈍の余熱を利用して、金属管に粉体塗装を行う第３工程を有するものである。

これによると、第１工程と第３工程との間に、挿口に突部を溶接にて形成する第２工程を行うことにより、金属管の温度が熱処理直後の高温から粉体塗装に適した所定温度に低下するまでの時間を有効に利用することができ、金属管の製造効率が向上する。この際、金属管に焼鈍の余熱がある状態で溶接を行うため、金属管が常温の状態で溶接を行う場合に比べて、溶接性が良好である。

また、第３工程において、熱処理後の金属管が常温まで冷め切らないうちに金属管の余熱を利用して粉体塗装を行うため、エネルギーコストが低減されるとともに作業能率が向上する。

さらに、第２工程における溶接によって挿口が加熱されるため、第３工程において粉体塗装を行う際、受口が粉体塗装に適した所定温度に低下しても、挿口が上記所定温度よりも低温の状態になるのを防止することができる。このため、挿口の粉体塗装を良好に行うことができる。

本第２発明における金属管の製造方法は、塗装された金属管の製造方法であって、
金属管を焼鈍する第１工程と、
金属管に焼鈍の余熱がある状態で、気体を用いて金属管の漏れ試験を行う第２工程と、
金属管の焼鈍の余熱を利用して、金属管に粉体塗装を行う第３工程を有するものである。

これによると、第１工程と第３工程との間に、金属管の漏れ試験を行う第２工程を実施することにより、金属管の温度が熱処理直後の高温から粉体塗装に適した所定温度に低下するまでの時間を有効に利用することができ、金属管の製造効率が向上する。

また、漏れ試験に、水等の液体ではなく、気体を用いるため、金属管の温度が上記所定温度よりも低い常温まで急激に低下してしまうことはなく、金属管に熱処理の余熱がある状態で、塗装されていない管の素材状態での漏れ検査をすることができる。また、漏れ検査後の金属管を、常温よりも高温である余熱を有する状態にすることができる。

本第３発明における金属管の製造方法は、塗装された金属管の製造方法であって、
金属管を焼鈍する第１工程と、
金属管に焼鈍の余熱がある状態で、金属管の内面のスケールを除去する第２工程と、
金属管の焼鈍の余熱を利用して、金属管に粉体塗装を行う第３工程を有するものである。

これによると、第１工程と第３工程との間に、金属管の内面のスケールを除去する第２工程を行うことにより、金属管の温度が熱処理直後の高温から粉体塗装に適した所定温度に低下するまでの時間を有効に利用することができ、金属管の製造効率が向上する。

この際、金属管に熱処理の余熱がある状態で、スケールを除去するため、金属管が常温の状態でスケールを除去する場合に比べて、スケールが除去され易い。
本第４発明における金属管の製造方法は、第３工程において、粉体塗装を金属管の挿口側から行うものである。

これによると、挿口は、受口と比べて肉厚が薄く、且つ金属管の端部に形成されているため、熱が放散し易く、受口よりも温度の低下速度が速い。このように受口側よりも冷め易い挿口側から粉体塗装を行うことにより、挿口側が粉体塗装に適した所定温度に保たれた状態で、挿口側に粉体塗装を行うことができる。反対に、受口側は挿口側よりも冷め難いが、管軸方向に沿って挿口側から受口側に粉体塗装を行っている間に、受口側の温度低下が進行し、粉体塗装に適した所定温度に低下した受口側に対して粉体塗装を行うことができる。これにより、第３工程において、受口の粉体塗装を良好に行うことができる。

本第５発明における金属管の製造方法は、粉体塗装を行う前に、金属管の一部の温度調節を行うものである。
これによると、粉体塗装を行う際、金属管の一部（例えば挿口又は受口等）が粉体塗装に適した所定温度よりも高温又は低温になるのを防止し、金属管の一部を上記所定温度にした状態で粉体塗装を行うことができるため、金属管の粉体塗装を良好に行うことができる。

本第６発明における金属管の製造方法は、挿口を加熱して挿口の温度調節を行うものである。
これによると、粉体塗装を行う際、受口が粉体塗装に適した所定温度に低下しても、挿口が上記所定温度よりも低温になるのを防止することができる。このため、挿口の粉体塗装を良好に行うことができる。

本第７発明における金属管の製造方法は、挿口に突部を形成する溶接により、挿口を加熱して温度調節を行うものである。
これによると、突部を溶接にて形成する際に発生する熱を利用して、挿口を加熱するため、第３工程において粉体塗装を行う際、受口が粉体塗装に適した所定温度に低下しても、挿口が上記所定温度よりも低温の状態になるのを防止することができ、挿口の粉体塗装を良好に行うことができる。

本第８発明における金属管の製造方法は、受口を冷却して受口の温度調節を行うものである。
これによると、粉体塗装を行う際、挿口が粉体塗装に適した所定温度に低下しても、受口が上記所定温度よりも高温になるのを防止することができ、このため、受口の粉体塗装を良好に行うことができる。

本第９発明における金属管の製造方法は、塗装された金属管の製造方法であって、
金属管を焼鈍する第１工程と、
金属管に焼鈍の余熱がある状態で、金属管の内面のスケールを除去する第２工程と、
金属管に焼鈍の余熱がある状態で、気体を用いて金属管の漏れ試験を行う第３工程と、
金属管の焼鈍の余熱を利用して、金属管に粉体塗装を行う第４工程を有するものである。

以上のように本発明によると、金属管の製造効率が向上し、金属管に粉体塗装を良好に行うことができる。

本発明の第１の実施の形態における製造方法で製造された金属管の断面図である。 同、金属管同士の継手部分の断面図である。 同、金属管を製造する製造設備の概略図である。 同、金属管の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における金属管の製造設備の概略図である。 同、金属管の製造方法を示すフローチャートである。 従来の金属管の製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１に示すように、１は鋳鉄製の管（金属管の一例）であり、直管部２と、直管部２の一端に形成された挿口３と、直管部２の他端に形成された受口４とを有している。尚、挿口３の肉厚Ｔ１は受口４の肉厚Ｔ２よりも薄い。また、挿口３の外周には、円環状の挿口突部６が溶接金属（溶接ビード）によって形成されている。

尚、管１を製造設備にて製造した後、敷設現場にて、図２に示すように、管１の挿口３を別の管１の受口４に挿入して金属管路を形成した際、離脱方向Ａにおいて、挿口突部６が受口４の内部に設けられたロックリング７に係止することで、挿口３が受口４から離脱するのを防止することができる。

図３に示すように、上記管１を製造する製造設備１０には、鋳造部１１と、焼鈍部１２と、スケール除去部１３と、漏れ試験部１４と、加工部１７と、塗装部１５と、水圧試験部１６とが形成されている。鋳造部１１には、管１を遠心鋳造する鋳造機２０が設置されている。焼鈍部１２には、管１を焼鈍する炉２１が設置されている。

スケール除去部１３には、管１の内面の酸化スケールを切削して除去する除去装置２２が設置されている。除去装置２２は円盤状の砥石を回転させて管１の内面の酸化スケールを研削する構造を有している。

漏れ試験部１４には、両端をカバーで密封した管１の外部にヘリウムの気体を満たし、真空ポンプ等を用いて管１の内部を真空引きすることにより漏れ試験を行う試験装置２５が設置されている。

加工部１７には、挿口突部６を形成するためのアーク溶接等を行う溶接機２３が設置されている。
塗装部１５には、管１の内面に粉体塗料を噴き付けて塗装を行う塗装装置２６が設けられている。尚、粉体塗料には、例えば、粉体エポキシ樹脂塗料又は粉体ポリエチレン樹脂塗料等に、珪砂等の無機系粉末を混合したものが使用される。

水圧試験部１６には、管１の内部に水圧を作用させて耐圧性の検査を行う水圧試験装置２７が設置されている。
また、上記製造設備１０には、鋳造部１１において鋳造された管１を、順次、鋳造部１１から、焼鈍部１２、スケール除去部１３、漏れ試験部１４、加工部１７、塗装部１５、水圧試験部１６に移送する移送装置２９が備えられている。

上記管１の製造方法について、図４に示すステップ−１〜ステップ−６の各手順に基づいて説明する。
ステップ−１：鋳造機２０で遠心鋳造した管１を鋳造部１１から焼鈍部１２へ移送し、管１を、炉２１内で、約８００℃〜９００℃の温度で焼鈍する（第１工程）。

ステップ−２：焼鈍後、管１を炉２１から取り出してスケール除去部１３に移送し、管１に焼鈍による余熱がある（残っている）状態で、スケール除去部１３の除去装置２２を用いて、管１の内面の酸化スケールを除去する（第２工程）。

ステップ−３：酸化スケールの除去後、管１をスケール除去部１３から漏れ試験部１４へ移送し、管１に焼鈍による余熱がある状態で、試験装置２５を用いて、管１の漏れ試験を行う（第２工程（第３工程））。尚、漏れ試験では、両端をカバーで密封した管１の外部にヘリウムの気体を満たし、真空ポンプ等を用いて管１の内部を真空引きし、このときに管１の内部から検出されたヘリウムの濃度に基づいて漏れの有無を検査し、不良品を選別して取り除く。

ステップ−４：漏れ試験を行った後、管１を漏れ試験部１４から加工部１７へ移送し、管１に焼鈍による余熱がある状態で、溶接機２３を用いて、管１の挿口３の外周に肉盛溶接を行い、溶接金属（溶接ビード）によって挿口突部６を形成する（第２工程）。

ステップ−５：挿口突部６を形成した後、管１を加工部１７から塗装部１５へ移送し、上記ステップ−１における焼鈍の余熱を利用して、管１の内面に粉体塗装を行う（第３工程（第４工程））。この際、塗装装置２６は、管軸方向に沿って挿口３側から受口４側へ移動しながら、粉体塗料を回転している管１の内面に噴き付け、粉体塗料が管１の内面の熱（焼鈍の余熱）によって溶融し、管１の内面に塗膜３１が形成される。

ステップ−６：粉体塗装を行った後、管１を塗装部１５から水圧試験部１６へ移送し、水圧試験装置２７を用いて管１の内部に水圧を作用させ、耐圧検査を行う。この耐圧検査に合格すれば、その後、管１を製造設備１０から出荷する。

以上のような管１の製造方法によると、ステップ−１における管１の焼鈍とステップ−５における焼鈍の余熱を利用した粉体塗装との間に、管１の酸化スケールを除去するステップ−２と、気体（ヘリウム）を用いて管１の漏れ試験を行うステップ−３と、溶接により挿口突部６を形成するステップ−４とを行うため、管１の温度が焼鈍直後の高温（例えば約５００℃〜６００℃）から粉体塗装に適した所定温度（例えば約１８０℃〜２６０℃）に低下するまでの時間を有効に利用することができる。これにより、管１の製造効率が向上する。

また、ステップ−５において、焼鈍後の管１が常温まで冷め切らないうちに管１の余熱を利用して、上記粉体塗装に適した所定温度にて粉体塗装を行うため、エネルギーコストが低減されるとともに作業能率が向上する。

尚、本発明において、余熱とは、粉体塗料を溶融するとともに硬化可能な温度にある状態を言い、例えば１５０℃以上の温度である。管１に焼鈍の余熱がある状態とは、管１の内面の少なくとも一部が余熱を有している状態をいう。

また、ステップ−３では、漏れ試験に、水等の液体ではなく、ヘリウム等の気体を用いるため、管１の温度が上記所定温度よりも低い常温まで急激に低下してしまうことはなく、管１に焼鈍の余熱がある状態で、漏れ検査をすることができる。

また、ステップ−２では、管１に焼鈍の余熱がある状態で、酸化スケールを除去するため、管１が常温の状態で酸化スケールを除去する場合に比べて、酸化スケールが除去され易い。

また、挿口３は、受口４と比べて肉厚が薄く、且つ管１の端部に形成されているため、熱が放散し易く、受口４よりも温度の低下速度が大きくなり、冷め易い。これに対して、ステップ−４では、挿口突部６を形成する際、溶接によって挿口３が加熱されるため、ステップ−５において粉体塗装を行う際、受口４が粉体塗装に適した所定温度（例えば約１８０℃〜２６０℃）に低下しても、挿口３が上記所定温度よりも低温になるのを防止することができ、挿口３を上記所定温度に保つことができる。このため、挿口３の粉体塗装を良好に行うことができる。

さらに、ステップ−５において、受口４側よりも冷め易い挿口３側から粉体塗装を行うため、挿口３側が粉体塗装に適した所定温度（例えば約１８０℃〜２６０℃）に保たれた状態で、挿口３側に粉体塗装を行うことができる。反対に、受口４側は挿口３側よりも冷め難いが、管軸方向に沿って挿口３側から受口４側に粉体塗装を行っている間に、受口４側の温度低下が進行し、粉体塗装に適した所定温度（例えば約１８０℃〜２６０℃）に低下した受口４側に対して粉体塗装を行うことができる。これにより、ステップ−５において、受口４の粉体塗装を良好に行うことができる。

上記第１の実施の形態では、ステップ−４において、溶接機２３を用いて、管１の挿口３の外周に肉盛溶接を行い、溶接金属（溶接ビード）によって挿口突部６を形成しているが、金属製のリングを挿口３に外嵌し、溶接機２３を用いて、リングを挿口３の外周に溶接して固着させることで、挿口突部６を形成してもよい。

上記第１の実施の形態では、ステップ−４において、挿口突部６を溶接によって挿口３に形成することにより、挿口３を加熱して挿口３の温度調節を行っているが、温度調節の手段は溶接に限定されるものではなく、溶接以外に、例えば、高周波誘導加熱コイルを有する加熱装置を挿口３に挿入し、高周波誘導によって挿口３を加熱してもよい。また、挿口突部６を溶接にて形成することにより挿口３を加熱することと、加熱装置を用いて高周波誘導により挿口３を加熱することとを、共に行ってもよい。その他、挿口３の外面をラインバーナで加熱してもよい。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、図５に示すように、受口４に冷却用水又は冷却用空気等を局所的に噴出して、受口４を冷却する冷却装置４０が加工部１７に設けられている。尚、冷却装置４０としては、例えば、受口４の外面にミストを噴射する方式や、水又は空気を当てる方式のものが挙げられる。

すなわち、焼鈍の余熱を利用して管１の内面に粉体塗装を行う際、受口４は、挿口３と比べて肉厚が厚いため、熱が放散し難く、挿口３よりも温度の低下速度が小さくなり、冷め難い。従って、図６に示すように、ステップ−４において挿口突部６を形成した後、挿口３と直管部２とが粉体塗装に適した所定温度（例えば約１８０℃〜２６０℃）に低下していても、受口４が上記所定温度（例えば約１８０℃〜２６０℃）より高温である場合がある。

このような場合、ステップ−５において、冷却装置４０を用いて受口４を冷却し、受口４を粉体塗装に適した所定温度（例えば約１８０℃〜２６０℃）に低下させ、この状態で、ステップ−６において、管１の内面（すなわち挿口３の内面と直管部２の内面と受口４の内面）に粉体塗装を行う。これにより、管１の内面に粉体塗装を良好に行うことができる。

上記各実施の形態において示した温度等に関する具体的な数値は一例であって、これらの数値に限定されるものではない。
また、上記各実施の形態において示した各ステップは、代表的な製造工程を示すステップであり、その他の製造工程を示すステップを含むことを排除するものではない。

また、上記第１の実施の形態では、図４に示すように、ステップ−１の焼鈍からステップ−５の粉体塗装までの間のステップとして、ステップ−２にスケール除去、ステップ−３に漏れ試験、ステップ−４に挿口突部形成、の手順で記載したが、この手順に限られるものではない。

尚、ステップ−２のスケール除去をステップ−３の漏れ試験よりも前とすることによって、より温度の高い状態で管１の酸化スケール除去を行うことができるため、加工性が良くなるとともに、酸化スケールが漏れ試験に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。ここで、ステップ−２におけるスケール除去の開始時の管１の温度は２５０℃以上であることが好ましい。

また、ステップ−４の挿口突部の形成をステップ−３の漏れ試験よりも後とすることにより、挿口突部６を形成する際に発生する溶接の熱が漏れ試験時の試験装置２５に悪影響を及ぼすのを抑制することができるとともに、溶接時に母材である管１の温度が高くなり過ぎて溶接不良が発生するのを抑制することができる。ここで、ステップ−４における溶接の開始時の管１の温度は３００℃以下であることが好ましい。

また、図６に示した第２の実施の形態の手順についても、上記と同様に、ステップ−２にスケール除去、ステップ−３に漏れ試験、ステップ−４に挿口突部形成、の手順で記載したが、この手順に限られるものではない。

第１の実施の形態では、図４に示すように、粉体塗装（ステップ−５）を行う前に、管１の一部の温度調節を行う例として、挿口突部６を溶接にて形成する際に発生する熱を利用して挿口３を加熱している（ステップ−４）。また、第２の実施の形態では、図６に示すように、粉体塗装（ステップ−６）を行う前に、管１の一部の温度調節を行う例として、冷却装置４０を用いて受口４を冷却している（ステップ−５）。さらに、これらの例以外に、粉体塗装を行う前に、管１の直管部２をラインバーナ等の加熱装置で加熱して、直管部２を粉体塗装に適した所定温度に保ってもよい。これによると、直管部２が上記所定温度よりも低温になるのを防止することができ、直管部２の粉体塗装を良好に行うことができる。

１ 金属管
３ 挿口
４ 受口
６ 挿口突部

Claims (9)

1. 塗装された金属管の製造方法であって、
   金属管を焼鈍する第１工程と、
   金属管に焼鈍の余熱がある状態で、挿口に突部を溶接にて形成する第２工程と、
   金属管の焼鈍の余熱を利用して、金属管に粉体塗装を行う第３工程を有することを特徴とする金属管の製造方法。
2. 塗装された金属管の製造方法であって、
   金属管を焼鈍する第１工程と、
   金属管に焼鈍の余熱がある状態で、気体を用いて金属管の漏れ試験を行う第２工程と、
   金属管の焼鈍の余熱を利用して、金属管に粉体塗装を行う第３工程を有することを特徴とする金属管の製造方法。
3. 塗装された金属管の製造方法であって、
   金属管を焼鈍する第１工程と、
   金属管に焼鈍の余熱がある状態で、金属管の内面のスケールを除去する第２工程と、
   金属管の焼鈍の余熱を利用して、金属管に粉体塗装を行う第３工程を有することを特徴とする金属管の製造方法。
4. 第３工程において、粉体塗装を金属管の挿口側から行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属管の製造方法。
5. 粉体塗装を行う前に、金属管の一部の温度調節を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の金属管の製造方法。
6. 挿口を加熱して挿口の温度調節を行うことを特徴とする請求項５記載の金属管の製造方法。
7. 挿口に突部を形成する溶接により、挿口を加熱して温度調節を行うことを特徴とする請求項６記載の金属管の製造方法。
8. 受口を冷却して受口の温度調節を行うことを特徴とする請求項５に記載の金属管の製造方法。
9. 塗装された金属管の製造方法であって、
   金属管を焼鈍する第１工程と、
   金属管に焼鈍の余熱がある状態で、金属管の内面のスケールを除去する第２工程と、
   金属管に焼鈍の余熱がある状態で、気体を用いて金属管の漏れ試験を行う第３工程と、
   金属管の焼鈍の余熱を利用して、金属管に粉体塗装を行う第４工程を有することを特徴とする金属管の製造方法。

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