JP3257020B2

JP3257020B2 - 耐摩耗性内面被覆管およびその製造方法

Info

Publication number: JP3257020B2
Application number: JP6739492A
Authority: JP
Inventors: 浩司山本; 雅一大北
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1992-03-25
Publication date: 2002-02-18
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JPH05269848A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特にスラリー輸送管等
の摩耗の激しい管に適用が期待される、管内面ライニン
グ材並びにこのライニング材で内面被覆した耐摩耗性内
面被覆管およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鋼管を用いて、粉粒体（スラ
リー）や流体を輸送することは広く行われており、最近
ではダムの建設現場において発生する土砂を流送する用
途にも使用されている。しかし、流送物が粉粒体を含む
場合、この粉粒体により鋼管は、著しく摩耗させられる
ことがある。このため、場合によっては数カ月程度で鋼
管に孔が開くという事故も起こっている。これらの対策
として、耐摩耗性の優れたポリウレタン樹脂のライニン
グを施した管の使用が提案され、一部実用化されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にポリ
ウレタン樹脂の耐摩耗性が優れているのは、公知である
が、ポリウレタン樹脂をそのまま鋼に接着した場合、そ
の耐水密着性が悪いため、短期間で剥離してしまう。こ
のため、耐水性の良好なプライマー等の使用による２〜
３層の被覆が行われているが (特開昭56−49258 号公
報) 、コストが高くなるという欠点があった。さらに、
ポリウレタン樹脂は遠心注型後４〜５時間の加熱により
硬化させる方法が一般的であり、このため作業性に劣
り、高コストの一因にもなっている (特公昭63−13825
号公報) 。このように従来の複層型ポリウレタン樹脂ラ
イニングは、作業性に劣り、また高価であるという実用
上の問題があった。

【０００４】また、本発明者らは形状記憶特性を有する
ウレタン樹脂を用いて被覆することを提案した (特開平
３−155937号) が、耐摩耗性についてはより一層の向上
が望まれる。本発明は、これらの従来技術の問題を解決
し、作業性良好で、安価にライニングを行え、かつ耐摩
耗性に優れた内面被覆を与える管内面ライニング材を提
供し、それによって耐摩耗性に優れた内面被覆管を効率
よく安価に提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、形状記憶
特性を有する樹脂と、耐摩耗性に優れる樹脂のそれぞれ
の特性をうまく組み合わせれば上記目的を達成しうるこ
とを見い出し、本発明を完成した。

【０００６】形状記憶特性を有する樹脂は、室温では変
形形状が固定されており、高温にすると変形前の形状に
回復する性質をもつため、ライニング材として使用した
場合、復元力により管内面に密着しうる。しかしなが
ら、これらの樹脂は一般的に室温ではガラス状態にある
ため、耐摩耗性が不十分である。一方、耐摩耗性の優れ
た樹脂は、室温でゴム状態にあるため変形応力を除去す
るとただちに変形前の形状に戻ってしまい、管への挿入
が容易ではない。そこで、外側に形状記憶特性を有する
樹脂、内側に耐摩耗性の優れた樹脂を配することによ
り、耐摩耗性に優れた内面被覆をプライマー等の使用な
しに密着性良好に形成しうるライニング材を提供しうる
ことを見い出した。

【０００７】すなわち、外側に形状記憶特性を有する樹
脂、内側に耐摩耗性の優れた樹脂で構成された積層管
を、押出成形により製造した後、ロールにより縮径もし
くは折り畳むことにより、断面積を小さくするような変
形を付与し、冷却により変形形状を固定する。この時、
内側の樹脂は元の形状に復元しようとするが、外側の形
状記憶性樹脂に拘束されるので変形形状が維持される。
従って、ライニングすべき鋼管に、この積層管を容易に
挿入することができる。その後これを加熱することによ
り元の形状に復元せしめ、該鋼管をライニングすること
ができる。この時、最初の成形時の外径を、ライニング
すべき鋼管の内径より大きめの径にしておくと、樹脂管
の復元力により鋼管に密着した形でライニング管を得る
ことができる。

【０００８】従って、上述の方法によれば従来のように
特に接着層を設ける必要もなく、機械的接着力で管内面
との一体化が実現され、かかる接着は使用期間中などに
水吸収による剥離がみられないなど優れた作用効果を発
揮するのである。ここに、本発明の要旨とするところ
は、外側に形状記憶特性を有する樹脂層、内側に耐摩耗
性に優れた樹脂層を内層と外層の厚さ２：１〜９：１の
割合で積層してなる鋼管内面のライニング用積層樹脂
管、およびこの樹脂管で管内面ライニングが形成された
スラリー輸送管用内面被覆鋼管である。

【０００９】また、別の面からは、本発明は、縮径ある
いは折り畳んで断面積を小さくした、上記ライニング用
積層樹脂管を鋼管に挿入後、加熱することにより形状回
復させて管内面ライニングを形成することによりなるス
ラリー輸送管用内面被覆鋼管の製造方法である。本発明
の場合、補修用にも適用でき、その場合には前記鋼管は
既設配管であり、何ら接着剤などを使用しないことか
ら、管内面の状態にかかわらず、上述の縮径もしくは折
り畳んで断面積を小さくした積層管を既設配管内に押し
込んでから加熱するだけで管内面ライニングが可能とな
る。

【００１０】

【作用】次に、本発明の構成および作用について添付図
面を参照しながら説明する。図１は、本発明にかかる製
造方法の各工程を示すフロー図であり、本例ではそれぞ
れの樹脂ペレットを用意し、これを押出成形して所定の
積層管とする。これは通常の多層管製造用の合流ダイス
を使用し各層を共押出しする方法や、内層を押出成形
し、その外面に押出しにより外層をラミネートする方法
で製造できる。押出製管時の成形パイプの外径は、ライ
ニングされるべき鋼管の内径と同じか大きめにする。

【００１１】押し出された積層管を、形状記憶特性を有
する樹脂の形状回復温度より高く、両樹脂の溶融温度よ
り低い温度に冷却後、ロールにより縮径もしくは折り畳
むことにより断面積を小さくし、ライニングすべき管へ
の挿入が容易になるような変形を行う。形状回復温度は
樹脂により異なるが、通常30〜130 ℃の範囲であり、変
形温度はこれより０〜20℃高い温度にするのが好まし
い。この変形形状を固定しながら水冷等で強制冷却を行
い、その形状を固定する。これでライニング用の積層管
の製造は完了する。

【００１２】上述の方法は製管と変形 (縮径、折り畳
み) を連続的に行う方法であるが、製管と変形の工程は
別々に行ってもかまわない。すなわち、積層管を製造保
管した後、再度、形状記憶特性を有する樹脂の形状回復
温度より高い温度に加熱し、変形してもよい。

【００１３】このように変形した積層管を図２(a) およ
び(b) に示すようにライニングすべき鋼管の中に挿入し
た後、熱風や高温蒸気等を吹き込んで加温することによ
り元の形状に復元させる。この時、ライニングされるべ
き鋼管の内径が形状回復した積層管の外径と同じか小さ
いので、復元しようとする積層管を鋼管の内面に密着さ
せることができる。

【００１４】加熱回復によりライニングが完了する様子
は図２(c) で示す。内側の積層管が外側の鋼管に機械的
に密着しているのがわかる。また、縮径した場合、加熱
による回復時、積層管は長手方向の収縮を伴うので、曲
がり管への被覆は、加熱が不均一であるとうまく密着で
きない場合がある。従って、一方の端から順次均一に加
熱するのがよい。また、折り畳みによる変形の場合、復
元力が弱く元に戻らないこともあるので、内圧をかけな
がら加熱回復させるのがよい。

【００１５】本発明によれば、上述の工程を経て工場内
でライニングして、耐摩耗性被覆鋼管を製造することも
できるし、また現地で配管された鋼管や既に使用されて
いる配管の中に予め用意された縮径もしくは折り畳んだ
積層管を挿入して、ライニングを行い耐摩耗性を付与す
ることもできる。

【００１６】本発明において用いられる形状記憶性を有
する樹脂としては、たとえばポリウレタン樹脂 (三菱重
工製形状記憶ポリマー) 、ポリノルボルネン樹脂 (日本
ゼオン製ノーソレックス) 、ポリエステル樹脂 (日本ゼ
オン製シェイブル) 、スチレン・ブタジエン共重合樹脂
(旭化成製アスマー) 、架橋ポリイソプレン樹脂 (クラ
レ製TP-301) 、架橋ポリエチレン樹脂、架橋ポリカプロ
ラクトン樹脂等の形状記憶樹脂と呼ばれるものであれば
特に限定されるものではない。また、特開平２−170889
号に示したような、加工プロセスを工夫することにより
記憶性を発現させることができるポリオレフィン樹脂を
用いることもできる。

【００１７】また、耐摩耗性に優れた樹脂としては、例
えば、ポリウレタン樹脂、スチレン・ブタジエンゴム、
天然ゴム等の常温でゴム状態である樹脂が使用できる。
外側と内側の樹脂の組み合わせは特に制限されないが、
外側の樹脂の形状回復温度が、内側の樹脂の溶融温度よ
り低くなるような組み合わせにする。組み合わせの例と
して、形状記憶スチレン−ブタジエン共重合樹脂とスチ
レン−ブタジエンゴム、形状記憶ポリエステル樹脂とポ
リウレタン樹脂等があるが、外側に形状記憶ポリウレタ
ン樹脂、内側に耐摩耗性に優れたポリウレタン樹脂とす
るのが、樹脂同志の接着性が良いことおよびポリウレタ
ン樹脂の耐摩耗性が特に優れている点から好ましい。

【００１８】外層は内層の回復応力を抑えることのでき
る厚みが必要であるが、外層が厚すぎると流送能力の低
下をきたすため必要最小限に抑えるのが良い。このよう
な点から内層と外層の厚さは、通常２：１〜９：１の割
合であり、特に３：１程度が好ましい。全体の厚さは耐
摩耗性の付与の点から３〜10mm程度にする。

【００１９】なお、鋼管としては材質などは特に制限さ
れない。一般的に使用されるものであればよい。また、
管内面の予備処理も特に必要ではなく、必要に応じ適宜
行えばよいが、既設配管の補修を行う場合には、ピグや
サンドを含むＩＰ流等の既知の方法でクリーニングする
などの処置を予め行うのが好ましい。

【００２０】このように、本発明によれば、プライマー
等の使用なしに直ちに耐摩耗性樹脂層を鋼管に密着させ
ることができる。この点、従来のポリウレタン被覆管の
ように遠心注型後、４〜５時間の加熱硬化が必要ないこ
とから、本発明方法は非常に作業性に良好でまた経済的
である。次に本発明を実施例により詳しく説明する。

【００２１】

【実施例１】図１に示す工程フロー図に従って形状記憶
ポリウレタン樹脂 (三菱重工製MM-4500)ペレットおよび
耐摩耗性に優れたポリウレタン樹脂 (旭硝子製ユーファ
インP-580)ペレットを２層管製造用の合流環状ダイスを
備えた押し出し機により、樹脂温度180 ℃で押し出し、
外径160 mm、肉厚４mm、 (外側１mm、内側３mm) の外側
が形状記憶ポリウレタン樹脂、内側が耐摩耗性に優れた
ポリウレタン樹脂からなる２層管を得た。この２層管が
押出機より排出され、水冷により80℃に冷却された時点
で、ロールによる縮径を行い外径を145 mmにしてから、
さらに20℃まで水冷することによりこの形状を固定し
た。この縮径した２層管を150A (JIS G 3452) 配管用炭
素鋼管 (内径155 、肉厚５mm) に挿入した後、樹脂管内
に熱風をブローして樹脂管温度が80℃になるまで加熱し
た。樹脂管は、加熱によりその形状を復元し、鋼管に密
着した形でライニングが行われた内面被覆管が得られ
た。

【００２２】こうして得られた供試管について耐摩耗試
験を実施した。この耐摩耗試験は濃度40wt％のスラリー
(摩耗剤：砂、平均粒径0.7mm)を流速３m/sec で６カ月
間流送し、その肉厚の減少量で評価した。スラリー温度
は、特に調整を行わなかったが、流速の摩擦熱により45
〜55℃程度であった。

【００２３】また、比較材として従来のポリウレタンラ
イニング鋼管並びに裸鋼管を使って同様に試験した。比
較材のポリウレタンライニングは、ブラストした鋼管
に、プライマーを20μm 厚までスプレー塗装で塗布した
後、ポリブタジエン系ポリウレタンを１mm厚、ポリエー
テルポリウレタンが３mm厚になるように遠心注型法によ
り作製した。なお、焼付けは、120 ℃で４時間行った。
これらの試験結果を表１にまとめて示す。

【００２４】表１から明らかなように、本発明品は優れ
た耐摩耗性を有しており、また、比較材に比べ、プライ
マー、焼付け等が不要であるので作業性、経済性にも優
れているのも分かる。なお、表１において作業性および
経済性は３段階で評価した。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【実施例２】実施例１と同様にして作成した内面被覆管
を、濃度40wt％のスラリー (摩耗材：砂、平均粒径4.0m
m)を流速５m/sec.で１ヶ月間流送し、その肉厚の減少量
で評価した。このときも、スラリー温度は45〜55℃程度
であった。また、比較材として、形状記憶ポリウレタン
樹脂 (三菱重工製MM-4500)のみからなる４mm厚の樹脂管
を実施例と同様にしてライニングした鋼管並びに裸鋼管
を用いて同様に試験した。これらの試験結果を表２にま
とめて示す。表２からも本発明品が、優れた耐摩耗性を
有することが分かる。特に条件がこのように厳しい場
合、形状記憶性樹脂のみからなるライニングに比べ優れ
た効果を奏する。

【００２７】

【表２】

【００２８】また、現地での施工も可能であり、既設管
に新たに耐摩耗性を付与する補修用に使用しても同様の
効果が期待されるのであって、その実用的意義は大き
い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のライニン
グ材は作業性よく安価に鋼管内面にライニングすること
ができ、しかも得られた被覆鋼管は優れた耐摩耗性を有
しているので、摩耗性の厳しい輸送用配管分野への適用
が期待され、産業上益するところきわめて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ライニングの工程図である。

【図２】図２(a) 、(b) および(c) はライニングの概要
を示す説明図である。

【符号の説明】

1 : 耐摩耗性に優れた樹脂 2 : 形状記憶性を有する樹脂 3 : 鋼管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 63/00 - 65/82 F16L 57/00 - 58/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外側に形状記憶特性を有する樹脂層、内
側に耐摩耗性に優れた樹脂層を内層と外層の厚さ２：１
〜９：１の割合で積層してなる鋼管内面のライニング用
積層樹脂管。
【請求項２】請求項１記載の樹脂管で管内面ライニン
グが形成されたことを特徴とするスラリー輸送管用内面
被覆鋼管。
【請求項３】請求項１記載の樹脂管を縮径あるいは折
り畳んで小さくして、鋼管に挿入後、加熱することによ
り形状回復させて管内面ライニングを形成することを特
徴とする請求項２記載のスラリー輸送管用内面被覆鋼管
の製造方法。
【請求項４】前記鋼管が既設配管である請求項３記載
の内面被覆鋼管の製造方法。