JP2018058350A - ポリエチレン被覆鋼管およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]鋼管外表面に、鋼管外表面に接する側から順にプライマー層、接着性ポリエチレン層、ポリエチレン層を有するポリエチレン被覆鋼管であって、前記鋼管外表面と前記プライマー層間に含まれる粉じん量が、剥離したプライマー層の鋼管外表面に接していた面をEPMAでFeのマッピングをしたFeの面積比で20%以下であり、かつ、前記プライマー層に0.3質量%以上のシランカップリング剤を含有する、ポリエチレン被覆鋼管。
[2]電気防食とともに使用される、上記[1]に記載のポリエチレン被覆鋼管。
[3]海底または地下への埋設用である、上記[1]または[2]に記載のポリエチレン被覆鋼管。
[4]ブラスト処理後、JIS Z0313(2004)に規定された方法で粘着媒体に鋼管外表面の粉じんを付着させ、粉じんが付着した粘着媒体の画像解析により、粉じんの付着面積比を測定し、粉じんの付着面積比が20%以下である鋼管に、ポリエチレン被覆をする、ポリエチレン被覆鋼管の製造方法。
[5]前記ポリエチレン被覆は、鋼管外表面に接する側から順に、0.3質量%以上のシランカップリング剤を含有するプライマー層、接着性ポリエチレン層、ポリエチレン層を有するポリエチレン被覆である、上記[4]に記載のポリエチレン被覆鋼管の製造方法。
[6]プライマーを鋼管に塗布するに際し、高周波加熱、赤外線加熱、誘導加熱、熱風加熱のいずれか、またはこれらの組み合わせにて行う、上記[5]に記載のポリエチレン被覆鋼管の製造方法。
陰極剥離は鋼管外表面とプライマー層間で生じる。鋼管外表面にブラスト処理等で付着した粉じんが多量に付着していると、その部分で鋼管外表面とプライマー層の接着が十分にされないため、陰極剥離が生じやすくなる。上記の粉じんの中で、とくに鋼管の破片や鋼管外表面に残存したスケールについては、鋼管表面に残った場合、陰極剥離に及ぼす影響が大きい。本発明は鋼管の破片や、残存スケールの主成分であるFeの付着量を定量し、その量を管理することで優れた陰極剥離性が得られることを特徴とする。そのため、以下のように鋼管外表面とプライマー層間に含まれる粉じん量を下記の方法を用いて定量し、この定量結果が一定量以下になるように粉じん量を制御することにより、優れた耐陰極剥離性を得ることができる。
EPMAは、種々の条件で測定することが可能であるが、本発明では、加速電圧5〜10kV、ビーム径10μmとし、10μmステップで、1点あたり0.1秒の条件でFeをマッピング測定することができる。次いで測定領域を二値化し、マッピング測定した全領域に対するFeが検出された領域の面積の比としてFeの面積比を求めることができる。EPMAでFeのマッピングを行うに際し、測定用試験片を複数準備し、各測定用試験片についてFeのマッピングを行い、平均値をFeの面積比とするのが好ましい。
本発明で用いられる(母材)鋼管の種類や寸法などに特に制限はない。鋼管の種類としては、例えば、電縫鋼管、スパイラル鋼管、UOE鋼管、プレスベンド鋼管等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。(母材)鋼管の外径としては、好ましくは、JIS規格200A〜600A(管外径216.3〜609.6mm)である。強度や経済性の面から母材鋼管は電縫鋼管が好ましい。
プライマーには一般的な材料を用いることができる。プライマー層を形成するためのプライマーとして例えば、エポキシプライマー(JIS G3477−1:2012)等を用いることができる。プライマーにシランカップリング剤を含有することで陰極剥離が発生し難くなる。シランカップリング剤を含有させることで鋼管外表面とプライマー層との結合が強固になり、かつプライマー層内部の結合も強固となるため陰極剥離を抑制することができる。シランカップリング剤の含有量は0.3質量%以上必要である。0.3質量%未満の場合、陰極剥離を抑制する効果は得られない。また、2.0質量%以上含有しても効果は変わらず、不経済である。よって、好ましい含有量は0.3〜2.0質量%、さらに好ましくは0.5〜1.5質量%である。シランカップリング剤は特に限定されるものではないが、エポキシ基、メルカプト基、アミノ基などの官能基をもつものを用いることができる。エポキシ基をもつシランカップリング剤としては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどがある。メルカプト基をもつシランカップリング剤としては、例えば、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランなどがある。アミノ基をもつシランカップリング剤としては3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシランなどがある。
本発明のポリエチレン被覆鋼管は、鋼管外表面に、鋼管外表面に接する側から順にプライマー層、接着性ポリエチレン層、ポリエチレン層を有するポリエチレン被覆鋼管である。ポリエチレン被覆層は鋼管外表面に接する側から順にプライマー層、接着性ポリエチレン層、ポリエチレン層を形成することで作製できる。なお、本発明のポリエチレン被覆層は、クロメート処理により形成した表面処理層を含まない。
以下に本発明のポリエチレン被覆鋼管の製造方法について説明する。
ブラスト処理したJIS SGP 200A鋼管について、エアブローで外表面に付着した粉じんを除去した。次いで、JIS Z0313(2004)に規定された方法でセロハン粘着テープ(サイズ:24mm×200mm)に鋼管外表面の粉じんを付着させ、そのセロハン粘着テープを白色の普通紙に貼り付けた。普通紙に貼り付けたテープはその後スキャナで電子データとし、画像解析ソフト(Adobe社製PhotoshopCS6)で粉じんの面積率を測定し、ポリエチレン被覆前の鋼管外表面の粉じんの付着面積比を求めた。
上記エアブロー処理した鋼管外表面に、市販の液状エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「基本液状タイプ828」)と硬化剤(三菱化学(株)製「変性脂肪族アミングレードT」)に、シランカップリング剤として、エポキシ基をもつ3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製「KBM−403」)を混合したエポキシプライマーを膜厚が40μmとなるようにスプレー塗布し、誘導加熱により表面温度150℃まで加熱し硬化させた。
上記により得られたポリエチレン被覆後の鋼管に対して、端部20mm×50mmを切り出し測定用試験片とした。この測定用試験片を液体窒素中に浸漬した後、取り出してポリエチレン被覆層をプラスチックハンマーで叩いてポリエチレン被覆層を鋼管外表面から剥離させた。剥離させたポリエチレン被覆層の鋼管外表面側の5箇所について、EPMAでFeのマッピング測定を行い、上述の方法によりFeの面積比を測定し、5箇所のFeの面積比の平均値を求めた。Feの面積比が20%以下である場合を合格とした。EPMAの測定条件は、加速電圧15kV、ビーム径10μm、10μmステップで、1点あたり0.1秒の条件とし、10mm×10mmを分析した。
参考例としてクロメート処理を施した鋼管を用いたポリエチレン被覆鋼管を作製した。クロメート処理液(関西ペイント(株)製「コスマー100」)を純水で1/5(質量割合)に希釈したものを使用し、鋼管外表面にCr換算付着量が300mg/m2となるようスプレー塗布し、鋼管表面到達温度が100℃となるよう加熱乾燥させてクロメート層を形成した。プライマー層中にはシランカップリング剤を含有させなかった。それ以外は、他の実施例と同様とし、ポリエチレン被覆鋼管を作製した。Cr換算付着量は、クロメート層を形成したダミー板を作製し、所定面積のクロメート皮膜を10質量%NaOHで剥離した後、剥離溶液中のCr量を吸光光度法で測定し、これを元に1m2当たりのCr換算付着量を算出した。
ポリエチレン被覆鋼管から適当な大きさの試験片を採取し、以下の方法で陰極剥離距離を測定し、耐陰極剥離性を評価した。
試験片の中央部に直径6mmφの円形の人工欠陥部を形成し、鋼管外表面を露出させた。人工欠陥部を中心にして直径70mmφのアクリル製の円筒をポリエチレン被覆層上に縦に設置してシール材でポリエチレン被覆層に固定し、円筒内部を3質量%NaCl水溶液で満たし、セルを作成した。
No.9は鋼管外表面粉じん量が多く、Fe面積比が20%を超え、粉じん面積比も20%を超え、プライマー中のシランカップリング剤量も0.3質量%未満であり、陰極剥離距離は目標値を満足しない。
No.11は同様にプライマー中のシランカップリング剤量が0.3質量%未満であり、陰極剥離距離は目標値を満足しない。
Claims (6)
- 鋼管外表面に、鋼管外表面に接する側から順にプライマー層、接着性ポリエチレン層、ポリエチレン層を有するポリエチレン被覆鋼管であって、
前記鋼管外表面と前記プライマー層間に含まれる粉じん量が、剥離したプライマー層の鋼管外表面に接していた面をEPMAでFeのマッピングをしたFeの面積比で20%以下であり、
かつ、前記プライマー層に0.3質量%以上のシランカップリング剤を含有する、ポリエチレン被覆鋼管。 - 電気防食とともに使用される、請求項1に記載のポリエチレン被覆鋼管。
- 海底または地下への埋設用である、請求項1または2に記載のポリエチレン被覆鋼管。
- ブラスト処理後、JIS Z0313(2004)に規定された方法で粘着媒体に鋼管外表面の粉じんを付着させ、粉じんが付着した粘着媒体の画像解析により、粉じんの付着面積比を測定し、粉じんの付着面積比が20%以下である鋼管に、ポリエチレン被覆をする、ポリエチレン被覆鋼管の製造方法。
- 前記ポリエチレン被覆は、鋼管外表面に接する側から順に、0.3質量%以上のシランカップリング剤を含有するプライマー層、接着性ポリエチレン層、ポリエチレン層を有するポリエチレン被覆である、請求項4に記載のポリエチレン被覆鋼管の製造方法。
- プライマーを鋼管に塗布するに際し、高周波加熱、赤外線加熱、誘導加熱、熱風加熱のいずれか、またはこれらの組み合わせにて行う、請求項5に記載のポリエチレン被覆鋼管の製造方法。
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