JP2020063759A - 内面被覆鋼管の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記鋼管の内面をブラスト処理するブラスト処理工程と、
ブラスト処理された前記内面を化成処理して化成処理層を形成する化成処理工程と、
前記化成処理層の表面にプライマーを塗布するプライマー塗布工程と、
前記鋼管を誘導加熱する第1誘導加熱工程と、
前記鋼管を、50℃以下の温度まで冷却する第1冷却工程と、
前記鋼管を、粉体塗装に必要な加熱温度まで誘導加熱する第2誘導加熱工程と、
前記鋼管の内面に前記樹脂層を形成するための樹脂粉末を粉体塗装する粉体塗装工程と、
前記鋼管を150〜250℃の保熱温度に保持する保熱工程と、
前記鋼管を冷却する第2冷却工程とを有する、内面被覆鋼管の製造方法。
(1)ブラスト処理工程
(2)化成処理工程
(3)プライマー塗布工程
(4)第1誘導加熱工程
(5)第1冷却工程
(6)第2誘導加熱工程
(7)粉体塗装工程
(8)保熱工程
(9)第2冷却工程
上記鋼管(原管)としては、特に限定されることなく任意の鋼管を用いることができる。前記鋼管としては、例えば、鍛接鋼管や電気抵抗溶接鋼管(電縫鋼管)などが挙げられるが、樹脂層の接着力をより向上させるという観点からは鍛接鋼管を用いることが好ましい。これは、鍛接鋼管の表面粗度が電気抵抗溶接鋼管に比べて高く、アンカー効果により接着性が向上するためである。
後述するブラスト処理に先立って、鋼管に対して任意に前処理を施すことができる。前記前処理としては、特に限定されることなく任意の処理を行うことができる。
任意に上記前処理を行った後、鋼管の内面をブラスト処理する。ブラスト処理によって鋼管内面に付着したスケールを除去することにより、従来の内面酸洗を行う必要がなくなり、内面酸洗装置を用いた際の酸洗液による設備の腐食の問題がなくなる。また、内面酸洗に用いた酸洗液の廃液処理を行う必要も無くなるため、製造コストを低減することができる。なお、上述したように事前に鋼管外面にめっきを施した場合、内面の一部に不要なめっきが付着してしまうことがあるが、その場合はブラスト処理によって内面に付着した不要なめっきも除去することができる。
次に、鋼管の内面に化成処理を施して化成処理層を形成する。前記化成処理には、任意の化成処理液を用いることができるが、中でもリン酸塩系化成処理液を用いて、リン酸塩系化成処理層を形成することが好ましい。なお、前記化成処理は、上述したブラスト処理を行った直後に行うことが好ましい。
次いで、前記化成処理層の表面にプライマーを塗布する。プライマーの塗布厚は特に限定されることなく、任意の値とすることができる。しかし、プライマーの塗布厚が薄すぎると樹脂層の接着性が不十分となる場合があるため、プライマーの塗布厚を10μm以上とすることが好ましい。一方、塗布厚が40μmを超えると、乾燥に要する時間が長くなって生産性が低下するとともに、液だれが生じてムラとなり、外観が悪化する場合がある。そのため、プライマーの塗布厚は40μm以下とすることが好ましい。なお、ここで「塗布厚」とは、塗布されたプライマーの乾燥前における厚みを指し、塗布したプライマーの体積と塗布面積から算出することができる。また、前記プライマーの乾燥後の厚さは、特に限定されないが、3〜12μmとすることが好ましい。
次に、塗布されたプライマーを乾燥させるために、前記鋼管を誘導加熱する(第1誘導加熱工程)。誘導加熱では加熱を行う際にのみエネルギーを消費するため、従来使用されていたガス燃焼式の加熱炉のように常に高温を維持する必要がなく、したがってエネルギー効率が極めて高い。
上記第1誘導加熱工程における誘導加熱は、とくに限定されることなく任意の方法で行うことができる。例えば、鋼管の外周を囲むように環状の誘導コイルを配置し、前記誘導コイルに対して前記鋼管を相対的に移動させることにより、鋼管の全体を加熱することができる。誘導コイルに対して鋼管を相対的に移動させる方法としては、(1)誘導コイルを固定しておき鋼管を移動させる方法、(2)鋼管を固定しておき誘導コイルを移動させる方法、および(3)鋼管と誘導コイルの両者を移動させる方法のいずれも用いることができる。
上記第1誘導加熱工程における誘導加熱は、昇温速度を低く保ちつつ、かつ生産性を向上させるという観点からは、バッチ式誘導加熱により行うことが好ましい。前記バッチ式誘導加熱では、プライマーが塗布された前記鋼管を略平行に複数本並べて鋼管群とし、前記鋼管群の周囲を囲むように配した環状の誘導コイルを前記鋼管群の長手方向に移動させながら誘導加熱することが好ましい。前記誘導コイルの数は、1つとすることもできるが、2以上とすることもできる。例えば、1つの誘導コイルを用いる場合には、鋼管の長手方向の一端から他端へ誘導コイルを移動させながら加熱を行うことができる。また、2つの誘導コイルを用いる場合、2つの誘導コイルを、それぞれ前記鋼管群の長手方向中央から両端部へ向けて移動させながら誘導加熱することが好ましい。
次に、上記第1誘導加熱工程の後の鋼管を冷却する(第1冷却工程)。冷却においては、温度が高い部分の方が、温度が低い部分よりも早く温度が低下する。したがって、第1誘導加熱後に一旦冷却を行うことにより、該第1誘導加熱で生じた鋼管長手方向における温度のばらつきを低減することができる。そして、その後、再度加熱を行うことにより、温度が均一な状態で粉体塗装を行うことが可能となる。
上記第1冷却工程の後、次の粉体塗装に必要な加熱温度まで鋼管を誘導加熱する(第2誘導加熱工程)。
上記第2誘導加熱工程によって加熱された鋼管の内面に、樹脂層を形成するための樹脂粉末を粉体塗装する(粉体塗装工程)。その際、先の第2誘導加熱工程において鋼管が加熱されているため、樹脂粉末は鋼管の表面に付着することができる。前記樹脂としては、内面被覆鋼管の用途などに応じて任意の樹脂を用いることができるが、ポリオレフィン樹脂を用いることが好ましく、なかでもポリエチレン樹脂を用いることが好ましい。粉体塗装の方法は特に限定されず、常法に従って行うことができる。前記粉体塗装方法としては、例えば、静電粉体吹付け法、流動浸漬法などが挙げられる。
保熱温度:150〜250℃
粉体塗装完了後、鋼管を150〜250℃の保熱温度に保持する(保熱工程)。これにより、鋼管の表面に付着している樹脂粉末を溶融させ、均一な樹脂層を形成することができる。なお、前記保熱温度に保持する時間(保熱時間)は特に限定されないが、5〜30分とすることが好ましい。また、前記保熱の方法は特に限定されないが、例えば、前記保熱温度に保持された炉内で鋼管を保持すればよい。
保熱工程後は、鋼管を冷却する。前記冷却の方法は特に限定されず、任意の方法とすることができ、例えば、空冷であってよい。
まず、比較のために、プライマー塗布後の乾燥を誘導加熱ではなくガス加熱炉を用いて行い、かつ、前記ガス加熱炉による加熱(プライマーの乾燥)後に第1冷却工程を実施しないプロセスで、内面被覆鋼管を製造した。具体的な製造手順は次の通りとした。
上記プロセスの途中の、以下の4つの時点における鋼管の長手方向における温度分布を測定した。各時点における測定条件を併記する。
長手範囲:0〜4000mm
測定間隔:500mmピッチ、計9点
測定方法:接触温度計
長手範囲:0〜4000mm
測定間隔:500mmピッチ、計9点
測定方法:接触温度計
長手範囲:0〜4000mm
測定間隔:500mmピッチ、計9点
測定方法:接触温度計
長手範囲:0〜1000および3000〜4000mm
測定間隔:500mmピッチ、計9点
測定方法:接触温度計
(e)最終的に得られた内面被覆鋼管における樹脂層の厚さの分布を測定した。前記測定は、鋼管内面に形成された樹脂層に電磁微厚計を押し当てることにより計測した。電磁微厚計の届かない中央部は、鋼管を切断してから測定を行った。また、前記測定は、鋼管の長手方向における一端から他端まで、等間隔(500mm間隔)の合計9点で行った。測定結果を図5に示す。なお、各長手方向位置における測定値は、円周上に90°間隔となるよう任意に選択した4点における平均値である。
次に、さらに比較のために、上記比較例1におけるガス加熱炉を用いた加熱に代えて誘導加熱(第1誘導加熱工程)を用いたプロセスで、内面被覆鋼管を製造した。本比較例2では、比較例1と同様、前記第1誘導加熱工程後の第1冷却工程を実施しなかった。
最後に、本発明のプロセスにより内面被覆鋼管を製造した。具体的には、上記比較例2における第1誘導加熱工程の後、第2誘導加熱工程の前に、第1冷却工程を実施した点以外は、上記比較例2と同様の条件とした。前記第1冷却工程では、鋼管を搬送しながら室温(30℃)まで空冷した。
10 吸引式ショットブラスト装置
11 研掃材タンク
12 研掃材
13 ブロアー
20 誘導加熱装置
21 誘導コイル
30 バッチ式誘導加熱装置
31 誘導コイル
Claims (3)
- 鋼管の内面に樹脂層を被覆した内面被覆鋼管の製造方法であって、
前記鋼管の内面をブラスト処理するブラスト処理工程と、
ブラスト処理された前記内面を化成処理して化成処理層を形成する化成処理工程と、
前記化成処理層の表面にプライマーを塗布するプライマー塗布工程と、
前記鋼管を誘導加熱する第1誘導加熱工程と、
前記鋼管を、50℃以下の温度まで冷却する第1冷却工程と、
前記鋼管を、粉体塗装に必要な加熱温度まで誘導加熱する第2誘導加熱工程と、
前記鋼管の内面に前記樹脂層を形成するための樹脂粉末を粉体塗装する粉体塗装工程と、
前記鋼管を150〜250℃の保熱温度に保持する保熱工程と、
前記鋼管を冷却する第2冷却工程とを有する、内面被覆鋼管の製造方法。 - 前記粉体塗装工程の開始時における前記鋼管の温度を260℃以上とする、請求項1に記載の内面被覆鋼管の製造方法。
- 前記鋼管が鍛接鋼管である、請求項1または2に記載の内面被覆鋼管の製造方法。
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