JP2024053573A

JP2024053573A - 鋼管の水圧試験方法

Info

Publication number: JP2024053573A
Application number: JP2022159864A
Authority: JP
Inventors: 貴司山口; 武典倉本; 速伊藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2022-10-04
Filing date: 2022-10-04
Publication date: 2024-04-16

Abstract

【課題】一般的な排水処理で排出されても環境に影響を及ぼさない水圧水を用いつつ、水圧試験後の鋼管に腐食が発生するのを抑制することのできる鋼管の水圧試験方法を提供する。【解決手段】鋼管（１０）の水圧試験方法は、調製工程（＃５）と、試験工程（＃１０）と、を備える。調製工程（＃５）では、水圧試験に用いる水圧水（２０）を調製する。調製工程（＃５）では、防錆剤の添加により、水圧水（２０）における防錆剤の含有量を０．５～２．０質量％に調整するとともに、水圧水（２０）のｐＨを７．０超～８．６に調整する。試験工程（＃１０）では、調製工程（＃５）後の水圧水（２０）を用いて鋼管（１０）の水圧試験を行う。【選択図】図１

Description

本開示は、鋼管の水圧試験方法に関する。

油井管及び配管等に用いられる鋼管、並びにカップリングなどの管継手を含む鋼管は、通常、品質検査試験を受ける。品質検査試験の一つとして、水圧試験がある。水圧試験に関する技術は、例えば特許文献１～３に記載されている。鋼管の水圧試験では、例えば、鋼管の両端部にそれぞれ水圧ヘッドが装着される。水圧ヘッドは、鋼管に対してシールパッキンで密封される。この鋼管内に、水圧ヘッドを通じて、加圧された水（以下、水圧水とも言う。）が供給される。そして、鋼管の破損及び水漏れの有無等を確認することにより、鋼管の品質が評価される。

特開平６－１３８０１１号公報特許第３２２３８７４号公報特開２０１２－０７８３０８号公報

鋼管は、水圧試験などの品質検査試験を合格した後に出荷される。出荷された鋼管は、屋内や屋外に保管される。ここで、鋼管には、出荷から保管、顧客が使用するまでの間に、水圧試験に用いられた水圧水に含まれる成分等に起因して、腐食が発生する恐れがある。

このような問題に鑑み、鋼管に腐食が発生するのを抑制するため、水圧試験において、防錆剤を含む水圧水が使用される場合がある。防錆剤は、例えば特許文献１の表１に記載されている。防錆剤には、一般に油分、スルホネート、アミン及び界面活性剤等が含まれる。このような防錆剤を含有した水圧水が、何ら処理を施されることなく外部に排出されると、外部環境の水質（例えばｐＨ、化学的酸素要求量（ＣＯＤ：ＣｈｅｍｉｃａｌＯｘｙｇｅｎＤｅｍａｎｄ）、及び窒素含有量等）に影響を及ぼす恐れがある。

通常、製鉄所等の工場敷地において、水圧試験に用いられた水圧水は、他の工場設備からの排水と混合され、必要に応じて中和や希釈等の浄化処理を施されてから、外部に排出される。このような排水前に浄化処理が行なわれるため、水圧試験に用いられた水圧水を含む工場排水が実際に環境に影響を及ぼすことはない。とはいえ、水圧試験に用いられる水圧水は、仮にそのままで排出されても環境に影響を及ぼさないものである方が好ましい。

以上のように、鋼管の水圧試験方法においては、用いられる水圧水が、排水時に通常の排水処理を超える特段の処理をせずに排水されても環境に影響を及ぼさないものであること、及び水圧試験後の鋼管に腐食が発生するのを抑制することが求められている。

本開示の目的は、一般的な排水処理で排出されても環境に影響を及ぼさない水圧水を用いつつ、水圧試験後の鋼管に腐食が発生するのを抑制することのできる鋼管の水圧試験方法を提供することである。

本開示に係る鋼管の水圧試験方法は、調製工程と、試験工程と、を備える。調製工程では、水圧試験に用いる水圧水を調製する。調製工程では、防錆剤の添加により、水圧水における防錆剤の含有量を０．５～２．０質量％に調整するとともに、水圧水のｐＨを７．０超～８．６に調整する。試験工程では、調製工程後の水圧水を用いて試験対象の鋼管の水圧試験を行う。

本発明に係る鋼管の水圧試験方法によれば、一般的な排水処理で排出されても環境に影響を及ぼさない水圧水を用いつつ、水圧試験後の鋼管に腐食が発生するのを抑制することができる。

図１は、実施形態に係る鋼管の水圧試験方法を示すフロー図である。図２は、水圧試験の様子を示す断面図である。

実施形態に係る鋼管の水圧試験方法は、調製工程と、試験工程と、を備える。調製工程では、水圧試験に用いる水圧水を調製する。調製工程では、防錆剤の添加により、水圧水における防錆剤の含有量を０．５～２．０質量％に調整するとともに、水圧水のｐＨを７．０超～８．６に調整する。試験工程では、調製工程後の水圧水を用いて試験対象の鋼管の水圧試験を行う。

実施形態に係る水圧試験方法では、試験工程において、調製工程後の水圧水を用いて鋼管の水圧試験を行う。調製工程では、水圧試験に用いる水圧水を調製する。具体的には、調製工程では、水圧水における防錆剤の含有量を０．５～２．０質量％に調整する。これにより、水圧試験後の鋼管において、腐食の発生が抑制される。また、調製工程では、水圧水のｐＨを７．０超～８．６に調整する。これにより、この水圧水が一般的な排水処理で排出されても、環境には影響を及ぼさない。

以下、実施形態に係る鋼管の水圧試験方法について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

図１は、本実施形態に係る鋼管の水圧試験方法を示すフロー図である。図１に示すように、本実施形態の水圧試験方法は、調製工程（＃５）と、試験工程（＃１０）と、を備える。本実施形態の例では、後述する図２に示す鋼管１０が試験対象とされる。以下、図１に示す各工程を具体的に説明する。

図２は、水圧試験の様子を示す断面図である。本実施形態に係る水圧試験方法では、図２に示す鋼管１０を準備する。本実施形態の例では、鋼管１０は、油井管に用いられる鋼管である。鋼管１０は、カップリング１１を含む。つまり、鋼管１０の一方の端部にカップリング１１が取り付けられている。

鋼管１０の両端部はねじ加工されている。要するに、鋼管１０は雄ねじ部１０ａ，１０ｂを有する。雄ねじ部１０ａは鋼管１０の一方の端部に相当し、雄ねじ部１０ｂは雄ねじ部１０ａとは反対側の端部に相当する。カップリング１１の両端部はねじ加工されている。要するに、カップリング１１は雌ねじ部１１ａ，１１ｂを有する。雌ねじ部１１ａは鋼管１０側の端部に相当し、雌ねじ部１１ｂは雌ねじ部１１ａとは反対側の端部に相当する。カップリング１１の雌ねじ部１１ａは、鋼管１０の雄ねじ部１０ａと締結されている。水圧試験時、鋼管１０内には、加圧された水圧水２０が注入される。

〔調製工程（＃５）〕
調製工程（＃５）では、水圧試験に用いる水圧水２０を調製する。調製工程（＃５）では、防錆剤の添加により、水圧水２０における防錆剤の含有量を適度な量に調整するとともに、水圧水２０のｐＨを適度な量に調整する。調製工程（＃５）では、例えば以下に示す組成の防錆剤を水圧水２０に添加してもよい。
精製鉱物油：７０～８０質量％
石油スルホネート：５～１０質量％
乳化剤：１～１０質量％
トリエタノールアミン：１～５質量％
油性向上剤：１～５質量％
消泡剤：微量

水圧水２０における防錆剤の含有量が少なすぎる場合、水圧水２０の防錆性が不足し、水圧試験後の鋼管１０において腐食の発生が十分に抑制されない。一方、水圧水２０における防錆剤の含有量が多すぎる場合、水圧水２０中の有機物量の増加や水圧水２０のｐＨの変動が生じる。この場合、水圧水２０が排出された時に環境に影響を及ぼす恐れがある。そこで、調製工程（＃５）では、水圧水２０における防錆剤の含有量は、０．５～２．０質量％に調整される。

水圧水２０のｐＨが酸性に傾く場合、すなわち水圧水２０のｐＨが７．０よりも小さい場合、十分な防錆性が確保されない可能性がある。一方、水圧水２０のｐＨがアルカリ性側にある程度傾いた場合、すなわち水圧水２０のｐＨが７．０よりもある程度大きい場合、十分な防錆性が確保される。しかしながら、水圧水２０が中性に近い方が、水圧水２０が中性から遠い場合と比較して、水圧水２０が排出された時に環境に及ぼす影響が小さい。例えば、環境省ホームページに掲げられる一般排水基準（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｅｎｖ．ｇｏ．ｊｐ／ｗａｔｅｒ／ｉｍｐｕｒｅ／ｈａｉｓｕｉ．ｈｔｍｌ）には、ｐＨ（海域以外の公共用水域に排出されるもの）の許容限度は５．８～８．６と記載されている。そこで、調製工程（＃５）では、水圧水２０のｐＨは、その許容限度内の７．０超～８．６に調整される。

水圧水２０の調製は、例えば次のような方法で行われる。水圧水２０は、水圧ピット（水槽）に注入され、水圧ピット内で定期的に攪拌される。また、水圧ピット内の水圧水２０は、随時ｐＨを測定される。この測定結果に応じて、例えば防錆剤を水圧水２０に添加することにより、水圧水２０の防錆剤の含有量及びｐＨが上述した範囲になるように調整される。水圧ピットは、水圧試験装置と配管で接続されている。そのため、水圧水２０は水圧試験装置と水圧ピットとの間を循環することができる。

〔試験工程（＃１０）〕
試験工程（＃１０）では、調製工程（＃５）後の水圧水２０を用いて鋼管１０の水圧試験を行う。試験工程（＃１０）は、水圧試験装置で実施される。図２を参照して、また、鋼管１０の開放されている雄ねじ部１０ｂには、ピンねじプロテクタ１２が嵌め込まれる。ピンねじプロテクタ１２は、水圧試験の際、水圧水２０が雄ねじ部１０ｂと接触するのを防止する。

鋼管１０の両端部には、それぞれ水圧ヘッド１３，１４が取り付けられる。鋼管１０の雄ねじ部１０ａ側の端部では、水圧ヘッド１３がカップリング１１に装着される。水圧ヘッド１３とカップリング１１との間は、シールパッキン１５で密封される。鋼管１０の雄ねじ部１０ｂ側の端部では、水圧ヘッド１４が鋼管１０に装着される。水圧ヘッド１４と鋼管１０との間は、シールパッキン１６で密封される。

試験工程（＃１０）では、鋼管１０内に所定の圧力の水圧水２０を注入する。その状態で一定時間保持した後、鋼管１０の破壊や水圧水２０の漏れの有無等を確認する。これにより、鋼管１０の品質が評価される。

試験工程（＃１０）による水圧試験が複数の鋼管１０に対して実施される場合、調製工程（＃５）による水圧水２０の調製は、鋼管１０それぞれの水圧試験の度に実施される必要はない。要するに、水圧水２０における防錆剤の含有量及び水圧水２０のｐＨが、上記した規定の範囲内であれば、水圧水２０は、複数の鋼管１０の水圧試験に対し、都度の調製なしで繰り返し使用されてもよい。もっとも、水圧水２０の調製は、鋼管１０それぞれの水圧試験の度に実施されてもよい。

［効果］
本実施形態に係る水圧試験方法では、試験工程（＃１０）において、調製工程（＃５）後の水圧水２０を用いて鋼管１０の水圧試験を行う。調製工程（＃５）では、水圧試験に用いる水圧水２０を調製する。具体的には、調製工程（＃５）では、水圧水２０における防錆剤の含有量を０．５～２．０質量％に調整する。これにより、水圧試験後の鋼管１０において、腐食の発生が抑制される。また、調製工程（＃５）では、水圧水２０のｐＨを７．０超～８．６に調整する。これにより、水圧試験に用いられた水圧水２０が一般的な排水処理で排出されても、環境には影響を及ぼさない。

以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。例えば、試験対象の鋼管は、カップリングを含まない単一の鋼管であってもよい。

［第１実施例］
水圧水における防錆剤の含有率及び水圧水のｐＨによる防錆性能を確認するため、ＪＩＳＺ２３７１（２０１５）に基づく塩水噴霧試験を行った。本実施例では、まず、試験片として、横４０ｍｍ×縦２４ｍｍ×厚み３ｍｍの矩形板状の鋼ブロックを準備した。鋼ブロックは、ＡＰＩ（米国石油学会）規格のＰ１１０に相当するものであった。具体的には、鋼ブロックの材質は、０．２３％Ｃ－１．３％Ｍｎ－０．２％Ｃｒであった。この鋼ブロックに、直径１６ｍｍ、及び深さ１．０ｍｍの凹部を設けた。このような手順により、Ｎｏ．１～１７の試験片を作製した。

各試験片の一部には、凹部の底面にドープを塗布した。ドープを塗布する場合、凹部の底面の半分の領域にドープを塗布した。塗布されるドープの量は、約０．１４±０．１０ｇであった。Ｎｏ．１、４、及び７の試験片には、ドープを塗布しなかった。その他の試験片には、ＡＰＩドープ又はイエロードープを塗布した。

一部の試験片にドープを塗布した後、各試験片の凹部の内部に溶媒を滴下した。ドープを塗布した試験片では、凹部の内部及び試験片の表面のうち凹部の縁近傍において、溶媒及びドープを共存させた。溶媒は、塩素イオン濃度が１０ｐｐｍ以下の水又は０．１７％ＮａＣｌ水溶液を用いた。ただし、この０．１７％ＮａＣｌ水溶液の溶媒は、塩素イオン濃度が１０ｐｐｍ以下の水であった。各試験片の凹部の内部に滴下した溶媒の量は、凹部の容積に相当し、約２ｍｌであった。各試験片に滴下した溶媒における防錆剤の含有率は、０～２．０質量％に調整された。以下では、防錆剤の含有率が調整された後の溶媒を、模擬水圧水とも言う。

そして、各試験片をそれぞれプラスチックのケースに入れ、湿度９８％ＲＨ、及び温度５０℃の恒温恒湿槽で７日間保持した。７日間が経過した後の各試験片の凹部を目視で観察し、腐食状態を評価した。本実施例の結果が表１に示される。表１における「腐食状況」の項目には、各試験片の凹部の底面の腐食状態を以下の基準で評価した結果が示される。
腐食無し：腐食が認められない。
局部腐食：凹部の底面の半分以下の面積で腐食が観察された。
全面腐食：凹部の底面の半分以上の面積で腐食が観察された。

表１に示されるように、防錆剤を０．５～２．０質量％含有する模擬水圧水を滴下したＮｏ．７～１７の試験片では、溶媒の種類及びドープの塗布の有無によらず腐食が生じなかった。また、これらの試験片のうちドープを塗布した場合、塗布したドープの種類によらず腐食が生じなかった。これらの試験片の模擬水圧水のｐＨは７．２～８．７であった。この結果から、防錆剤の含有量が０．５～２．０質量％、及びｐＨが７．０超の水圧水は、十分な防錆性を有することが分かる。

［第２実施例］
本実施例では、実際の水圧試験設備を用いて、約５０本の油井管用鋼管を対象に水圧試験を行った。そして、水圧試験後の各鋼管を長期にわたって保管し、保管後の各鋼管の腐食状況を観察した。水圧試験では、塩素イオン濃度が１０ｐｐｍ以下の工業用水に防錆剤を添加したものを水圧水として用いた。第１実施例の評価結果を踏まえ、水圧試験で用いた水圧水における防錆剤の含有量は、１．２～１．４質量％であった。また、水圧水のｐＨは７．０超～７．８であった。

上述した水圧試験後の各鋼管を、通常の製品の保管形態と同様の条件で数か月～１年間保管した。そして、保管後の各試験片の腐食状況を観察した。その結果、いずれの鋼管にも腐食は認められなかった。

１０：鋼管
２０：水圧水

Claims

鋼管の水圧試験方法であって、
水圧試験に用いる水圧水を調製する調製工程であって、防錆剤の添加により、前記水圧水における前記防錆剤の含有量を０．５～２．０質量％に調整するとともに、前記水圧水のｐＨを７．０超～８．６に調整する、前記調製工程と、
前記調製工程後の前記水圧水を用いて試験対象の鋼管の水圧試験を行う試験工程と、を備える、水圧試験方法。