JP2828600B2 - 電縫鋼管の表面補修方法及び装置 - Google Patents

電縫鋼管の表面補修方法及び装置

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JP2828600B2
JP2828600B2 JP6272912A JP27291294A JP2828600B2 JP 2828600 B2 JP2828600 B2 JP 2828600B2 JP 6272912 A JP6272912 A JP 6272912A JP 27291294 A JP27291294 A JP 27291294A JP 2828600 B2 JP2828600 B2 JP 2828600B2
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弘 井沢
正信 藤井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接,加工等の工程を
経た後のめっき層が薄層化又は除去されている電縫鋼管
の溶接部やその周辺部にあるめっき層を補修する方法及
び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】Znめっき鋼帯やZn−Al合金めっき
鋼材は、耐食性に優れている特性を活用し、過酷な腐食
環境に曝される各種構造部材,配管,排ガス用管路等と
して使用されている。使用に際し、たとえばZn−Al
合金めっき鋼板は所定の形状に成形された後、必要箇所
に組み付けられる。また、電縫鋼管として使用する場合
には、溶接によって生じた外面ビードを切削して鋼管表
面を平滑に仕上げている。Znめっき層やZn−Al合
金めっき層は、優れた防食機能をもっているものの、各
種構造部材や配管等に製造する工程や施工等の際に損傷
される。Znめっき鋼帯やZn−Al合金めっき鋼帯か
ら製造された電縫鋼管では、Zn又はZn−Al合金が
溶接部に浸透することによって溶接部の靭性が低下する
ことを回避するため、溶接に先立って溶接部近傍のめっ
き層を除去する場合もある。この場合、溶接部近傍では
下地鋼が露出し、耐食性に劣る表面になる。めっき層が
薄くなった部分や除去された部分は、耐食性の良好な金
属又は合金で被覆することによって補修されている。た
とえば、特開昭60−89559号公報では、溶接ビー
ド部をビードカッターで除去した後、溶接顕熱で溶融す
るSn−Zn合金を溶着させている。特開平3−281
768号公報には、めっき金属と同材質の材料を溶射す
る補修方法が紹介されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】Zn,Al,Zn−A
l合金等を溶射する従来の方法では、補修部に盛られる
溶射量が少なく、母材に比較して耐食性が劣りがちであ
る。必要な溶射量を確保するため、従来から種々の方法
が提案されているが、特殊な溶射ガンや設備構成自体の
変更等が必要とされ、広く実用化されるには至っていな
い。また、溶射条件によっては、補修部に盛られた溶射
層自体がポーラスになり、雰囲気中の腐食成分が溶射層
を介して下地鋼に達することもある。本発明は、このよ
うな問題を解消すべく案出されたものであり、溶射補修
をAl溶射及びZn−Al合金溶射の2工程とすること
により、下地鋼に対する密着性が優れ、しかも耐食性が
良好で十分な厚みをもつ溶射層によってめっき鋼材の表
面を補修することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の補修方法は、そ
の目的を達成するため、Znめっき鋼帯又はZn−Al
めっき鋼帯から造管された電縫鋼管におけるZnめっき
層又はZn−Alめっき層の一部又は全部が除去された
ビードカット部を補修する際、該ビードカット部にAl
を溶射し、次いでZn−Al合金を溶射することを特徴
とする。この方法に使用される装置は、Znめっき鋼帯
又はZn―Alめっき鋼帯から電縫鋼管を製造する造管
ラインにおいて、電縫溶接装置の下流側にビード研削装
置,Al溶射ガン,Zn−Al溶射ガンを順次配置して
いる。Zn−Al合金めっき層には、Zn−5%Al合
金めっき層,Zn−55%Al合金めっき層等がある。
溶射顕熱を利用し、被補修部へ密着性向上及び溶射金属
の厚膜化のため、第1溶射工程でAlを被補修部に溶射
した後、直ちにZn−Al合金を溶射することが好まし
い。
【0005】本発明で使用される補修装置は、補修され
るめっき鋼材の走行ラインに沿って、Al溶射用ガンを
上流側に配置し、その下流側にZn−Al合金溶射用ガ
ンを配置している。Al溶射用ガン及びZn−Al合金
溶射用ガンは、たとえば図1に示す造管ラインに沿って
配置される。造管ラインでは、円筒状に成形されためっ
き鋼板1の幅方向両端部を突き合わせ、高周波コイル2
で加熱し、スクイズロール4で加圧溶接された鋼管3は
下流側に送られ、溶接部外周に突出しているビードをビ
ードカッター5で切削する。場合によっては、第2のビ
ードカッター6を使用し、ビード切削を多段で行うこと
もある。
【0006】外面ビード7が溶接鋼管3の溶接部8から
切削除去されるとき、溶接部8及びその近傍にあるめっ
き層9の一部又は全部がめっき鋼帯1の表面から除去さ
れる。その結果、外面ビード切削された溶接鋼管3の溶
接部8は、図2に示すようにめっき層9がなく下地鋼が
露出した表面になっている。そこで、ビードカッター
5,6の下流側にAl溶射用ガン10及びZn−Al合
金溶射用ガン11を配置し、溶接部8のめっき層9を溶
射補修する。Al溶射用ガン10は、図2に示すよう
に、乾燥空気12と共に送り込まれたAl芯線13を、
溶接部8に向けて送り出す。Al芯線13は、C22
+O2のフレーム14で加熱され、ガン10から溶融金
属15となって送り出され、溶接部8の表面に被着す
る。Zn−Al合金溶射用ガン11も、同様な構成にな
っており、Zn−Al合金芯線16を溶融状態で溶接部
8の表面に送り出す。これにより、同じ状態にある第1
溶射補修層の上に第2溶射補修層を盛ることができ、一
定した品質をもつ補修層で溶接部8が補修される。
【0007】
【作用】このようにAlを先ず溶着し、その後にZn−
Al合金を溶着するとき、その理由は不明であるが、密
着性に優れ且つ必要な厚みをもつ溶射補修層が溶接部8
の表面に形成される。形成された溶射補修層は、灰白色
の緻密な層となり、優れた防食作用を呈する。これに対
し、単一工程でZn又はZn−Al合金を溶射したもの
では、芯線の送り速度を大きく設定しても、送り速度の
上昇に見合った補修層の厚み増加がない。Zn又はZn
−Al合金を2工程で溶射する場合でも、補修層の厚み
上昇に限界がある。形成された溶射補修層も、灰色でポ
ーラスになっており、補修層を介して下地鋼が雰囲気に
露出する原因となる。その結果、耐食性が十分な溶射補
修層が得られない。
【0008】
【実施例】実施例1: 目付け量90g/m2 でZn−5%Al合金を溶融めっ
きした板厚2.3mmのめっき鋼板を直径127mmの
円筒状に成形し、板幅方向両端部の突合せ部を電縫溶接
した。得られた電縫鋼管の溶接部には、最高で1.5m
mだけ鋼管周面から突出した外面ビードが形成されてい
た。このビードを切削した後、鋼管表面を観察したとこ
ろ、溶接線を中心として幅4.0mmの範囲でめっき層
が除去されており、その両側4.0mmの範囲でめっき
層が薄くなっていた。めっき層が除去された溶接部を補
修するため、表1に示す条件下で溶射によって幅10m
mの補修層を形成した。Zn−Al合金芯線としては、
直径が1.4mmで、5%のAlを含むものを使用し
た。Al芯線としては、直径が1.4mmで純度99.
9%のAl線材を使用した。比較例1では、単一工程の
溶射によって補修層を形成した。比較例2では、同じZ
n−5%Al合金芯線を使用した2工程の溶射で補修層
を形成した。
【0009】
【0010】溶接部に形成された補修層の厚みは、各溶
射条件に応じて表2に示すように異なっていた。なお、
表2における平均厚みは、溶接線を中心として幅4mm
に付着した溶射補修層の平均厚みで示す。また、付着効
率は、溶接芯線の供給量に対し実際に付着した補修層の
量の割合で表した。
【0011】
【0012】表2から明らかなように、第1段階でAl
を溶射した後、Zn−Al合金を溶射した本発明例で
は、平均厚み及び付着効率共に高い値を示している。こ
れに対し、単一工程で補修層を形成する比較例1では、
ラインスピードを落とし単位長さ当りの芯線供給量を上
げた場合でも、試験番号1,2にみられるように本発明
例の平均厚み及び付着効率の半分にも満たなかった。溶
射を2工程に分けて行う比較例2でも、Zn−Al合金
を同じ芯線として使用することから、平均厚み及び付着
効率に劣っていた。第1工程でAl芯線を、第2工程で
Zn−Al合金芯線を使用することによる平均厚みの増
加は、ラインスピードを上げた場合に顕著となる。すな
わち、図3にみられるようにラインスピードを上げた場
合、同じ芯線を2工程で使用する比較例2に比較し、平
均厚みが大幅に上昇している。
【0013】形成された溶射補修層を溶接部の幅方向4
mmにわたって測定すると、図4に示すように測定範囲
全域で厚い層となっていた。これに対し、比較例2で得
られた溶射補修層は、5μm以下の厚みになっている部
分が随所に観察された。このことからも、本発明例の溶
射補修層は、下地鋼を防食するのに十分な厚みをもって
形成されていることが判る。次いで、溶射補修された電
縫鋼管の耐食性を、硫酸銅浸漬試験及びSSTによって
調査した。硫酸銅浸漬試験では、0秒から20秒間隔
で、温度18℃の3%CuSO4溶液に試験片を最長1
20秒間浸漬した。浸漬後の試験片表面に発生した腐食
状況を観察し、溶射補修部に析出したCuの有無によっ
て耐食性を調査した。120秒間の浸漬でCuの析出が
みられないものを耐食性優,80〜100秒間の浸漬で
Cuが析出したものを耐食性良好,40〜60秒間の浸
漬でCuが析出したものを耐食性やや不良,20〜40
秒間の浸漬でCuが析出したものを耐食性不良として4
段階評価した。SST試験では、NaCl濃度5%及び
液温35℃の塩水を72〜960時間噴霧し、所定時間
経過後に試験片に発生する赤錆の有無を調査した。96
0時間経過しても赤錆の発生していないものを耐食性
優,480時間経過後に赤錆の発生が検出されなかった
ものを耐食性良好,480時間後に一部赤錆が発生した
ものを耐食性やや不良,240時間後に一部赤錆が発生
したものを耐食性不良として4段階評価した。
【0014】
【0015】試験結果を示す表3から明らかなように、
本発明に従って溶射補修層が形成されたものでは、硫酸
銅浸漬試験及びSST試験の何れにおいても優れた耐食
性が示された。これに対し、比較例1及び2で得られた
溶射補修層では、硫酸銅浸漬試験及びSST試験で短時
間のうちに発銹するものがみられた。このように耐食性
に相違があることは、本発明によるとき介在物がなく灰
白色で緻密な溶射補修層が形成されることに由来するも
のと推察される。
【0016】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、溶接によって損傷した電縫鋼管のめっき層を補修す
る際、Al芯線を使用した溶射及びZn−Al合金芯線
を使用した溶射の2工程で溶射補修層を形成している。
このように2工程で溶射すると、膜厚が大きく耐食性に
優れた補修層が短時間で形成され、たとえば外面ビード
カットした溶接部が腐食の起点になることがなく、めっ
き層本来の耐食性を活用した耐久性のある構造部材,配
管,排ガス用管路等として好適な材料が得られる。ま
た、補修層自体の耐食性も優れていることから、高信頼
性の製品として広範な分野で使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 電縫鋼管を製造する造管ラインに組み込んだ
補修装置
【図2】 損傷しためっき層を補修する溶射ガン
【図3】 溶射芯線の供給量と補修層の付着量との関係
をラインスピードで整理したグラフ
【図4】 第1溶射工程及び第2溶射工程で使用する芯
線の材質が補修層の厚み変動に及ぼす影響を表したグラ
【符号の説明】
1:めっき鋼板 2:高周波コイル 3:溶接鋼管
4:スクイズロール5,6:ビードカッター
7:切削された外面ビード 8:溶接部9:めっき層
10:Al溶射用ガン 11:Zn−Al合金溶
射用ガン12:乾燥空気 13:Al芯線 14:
22 +O2 のフレーム15:溶融金属 16:Z
n−Al合金芯線 17:溶射ガンを連結するアーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 正信 茨城県下妻市大字大木1000番7号 日新 鋼管株式会社 下妻工場内 (72)発明者 喜代永 明 東京都千代田区丸の内3丁目4番1号 日新製鋼株式会社内 (72)発明者 北本 順一 茨城県下妻市大字大木1000番7号 日新 鋼管株式会社 下妻工場内 (56)参考文献 特開 昭62−30867(JP,A) 特開 平3−281768(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 4/00 - 6/00 B05D 7/14 B21C 37/30 B23K 9/025 B23K 13/00 B23K 31/00 B23K 37/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Znめっき鋼帯又はZn−Alめっき鋼
    帯から造管された電縫鋼管におけるZnめっき層又はZ
    n−Alめっき層の一部又は全部が除去されたビードカ
    ット部を補修する際、該ビードカット部にAlを溶射
    し、次いでZn−Al合金を溶射することを特徴とする
    電縫鋼管の表面補修方法。
  2. 【請求項2】 Znめっき鋼帯又はZn―Alめっき鋼
    帯から電縫鋼管を製造する造管ラインにおいて、電縫溶
    接装置の下流側にビード研削装置,Al溶射ガン,Zn
    −Al溶射ガンが順次配置されている電縫鋼管の表面補
    修装置。
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JP2012107324A (ja) * 2010-10-22 2012-06-07 Jfe Galvanizing & Coating Co Ltd 溶融亜鉛−アルミニウム系合金めっき鋼材の溶接部補修方法および溶接構造体

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