JP3444603B2 - パイプライン・コンポーネントの内壁被覆材、該被覆材を使用する方法及び機械、並びに該被覆材で被覆されたパイプライン・コンポーネント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大きな曲率の内壁を有するパイプライン・
コンポーネント、特に金属パイプライン・コンポーネン
トの内部を被覆するための被覆材に関する。

本発明は、更に具体的には、球状黒鉛鋳鉄から製造さ
れた廃水排出用パイプラインに応用される。

そのようなパイプラインは、特に暑い国で、例えば硫
酸タイプ、更に一般的には酸性タイプのバクテリアを原
因とする腐食をパイプラインに発生させる攻撃性媒体を
運ぶ。

そのような腐食の影響を抑制するために、パイプライ
ン・コンポーネントを保護する各種の内部被覆が使用さ
れる。例えば、モルタル、特に高アルミナ・セメントを
ベースとしたモルタル、又はエポキシをベースとしたペ
イントを硬化することによって得られる被覆が使用され
る。

本発明の目的は、大きな曲率の内壁を有するパイプラ
イン・コンポーネントを腐食から保護するために経済的
な方法で工業的に使用することのできる特に効果的な被
覆を提供することである。

このため、本発明の主題は、大きな曲率の内壁を有す
るパイプライン・コンポーネント、特に金属パイプライ
ン・コンポーネントの内部を被覆するための被覆材であ
り、その特徴は、固形の充填剤と液体を含み、液体はア
ルカリ金属ケイ酸塩の溶液であり、固形の充填剤は、
砂、液体との反応によって化学的に凝結する20から30質
量％の結合剤、及び４から10質量％の可塑性補助剤を含
み、固形の充填剤と液体は、液体／結合剤の質量比率が
約0.35から0.45になるように混合されることが意図され
ていることである。

特定の実施形態に従えば、この被覆材は次の特徴の１
つまたは複数を含むことができる。

− 固形の充填剤が、可塑性補助剤として、２から７質
量％の微細なシリカ、特に100μｍよりも小さな粒子サ
イズを有する微細シリカを含む。

− 固形の充填剤が、可塑性補助剤として、0.4から0.6
質量％のトリポリリン酸塩を含む。

− 固形の充填剤が、可塑性補助剤として、１質量％よ
りも少ないネオペンチルグリコール及び／又は0.5質量
％よりも少ない酢酸銅を含む。

− 結合剤が、約10質量％のフュームドシリカ及び約90
質量％のフライアッシュを含み、液体がケイ酸カリウム
の溶液である。

本発明の他の主題は、大きな曲率の内壁を有するパイ
プライン・コンポーネント、特に金属パイプライン・コ
ンポーネントの内部を、上記で定義された被覆材で被覆
するプロセスであり、その特徴は次ぎのとおりである。

− ほぼ均一のペースト状混合物を得るために、被覆材
の固形の充填剤と液体とが、液体／固形の充填材の結合
剤の質量比率が約0.35から0.45になるように混合され
る。

− 得られた混合物が、前記パイプライン・コンポーネ
ントの内壁にほぼ均一に付着される。

− 付着された混合物は、内部主被覆を形成するため
に、特にパイプライン・コンポーネントを加熱すること
によって硬化されることができる。

特定の実施形態に従えば、このプロセスは次の特徴の
１つまたは複数を含むことができる。

− パイプライン・コンポーネントが円形基底部を有す
るほぼ円筒の形状であり、遠心力によって付着物を圧縮
するため、パイプライン・コンポーネントがその軸の周
りに回転させられる。

− 遠心力による前記圧縮が、混合物の前記付着が前記
内壁上でなされた後に実行される。

− パイプライン・コンポーネントが円形基底部を有す
るほぼ円筒の形状であり、内壁に混合物の螺旋状付着を
形成するために、得られた混合物が、ノズルを使用する
押し出し及び内壁に関してノズルを螺旋状に相対移動さ
せてパイプライン・コンポーネントの内壁に付着され
る。

− 遠心力による圧縮中のパイプの回転速度が、混合物
の付着中のパイプの回転速度よりもはるかに大きい。

− 本発明の他の主題は、前記のプロセスによって得ら
れた内部被覆で内部を被覆された、大きな曲率の内壁を
有するパイプライン・コンポーネント、特に金属パイプ
ライン・コンポーネントであり、その特徴は、内部主被
覆の厚さが約1.5から15mmであることである。

本発明の他の主題は、大きな曲率の内壁の範囲を定め
るモルタル、特に高アルミナ・セメントをベースとする
モルタルを硬化することによって得られた中間被覆で内
部が被覆され、前記内壁が前記で定義されたプロセスに
よって得られた内部主被覆で被覆されたパイプ、特に金
属パイプを有するパイプライン・コンポーネントであ
り、その特徴は、主被覆の厚さが約1.5から8mmであるこ
とである。

パイプライン・コンポーネントが円形基底部を有する
円筒の形状であってもよく、その内部直径が約40から20
00mmである。

本発明の最後の主題は、円形基底部を有するほぼ円筒
形のパイプライン・コンポーネントの内壁にペースト状
混合物を付着させる機械、特に前記で定義されたプロセ
スを実行する機械であり、その特徴は、給送オリフィス
及び前部にある楕円形の出口開口を備えた押し出しノズ
ル、混合物を形成するために固形の充填剤及び液体を給
送する手段を備えたミキサ、ポンプ手段を備えミキサを
ノズルの給送オリフィスへ連結する手段、開口をパイプ
ライン・コンポーネントの軸とほぼ平行に且つパイプラ
イン・コンポーネントの内壁の近くに配置するためノズ
ルを支持する手段、及び内壁に対して楕円形の開口を螺
旋状に相対移動させる手段を含むことである。

本発明は、全く例として提供され、添付の図面を参照
してなされた以下の説明を読むことによって、より良好
に理解されよう。

− 第１図は、本発明に従ってパイプライン・コンポー
ネントの内部を被覆するプロセスを示す横方向の部分的
略図であり、パイプライン・コンポーネントの長手方向
断面が部分的に示されている。

− 第２図、第１図の押し出しノズルの線II−IIに沿っ
た拡張断面図である。

− 第３図は、本発明に従ったパイプライン・コンポー
ネントを示す長手方向断面の半分を部分的に示す図であ
る。

− 第４図は、第３図と同様な図であるが、本発明に従
った他のパイプライン・コンポーネントを示す。

第１図は、廃水を排出するために使用される球状黒鉛
鋳鉄から製造されたパイプライン・コンポーネント又は
パイプ１、及びパイプの内壁４にペースト状混合物３を
付着させる機械２を示す。

約40から2000mmのパイプ１の内部直径ｄは、通常、約
1000mmであり、従って壁４は大きな曲率を有する。

機械２は、セメント・ベースのモルタルを調製するた
めに使用されるタイプのミキサ５、混合物３を押し出す
ノズル６、ノズル６を支持する手段７、ポンプ９を備え
て混合物３をノズル６へ運搬するライン８、及びノズル
６に関してパイプ１を螺旋移動する手段を必須として含
む。これらの従来の手段はトロリー100を含み得、この
トロリーは、機械の静止支持部材101の上で長手方向に
移動可能で、パイプ１をその軸の周りに回転するように
駆動するためにモータ103へ結合されたローラ102を含む
パイプ保持手段を備えている。

ミキサ５は、攪拌手段11及び固形の充填剤11A及び液
体11Bを給送する手段を備えている。

第１図及び第２図に示されるように、ノズル６はほぼ
円筒形の金属部品であり、その軸がパイプ１のＸ−Ｘ軸
とほぼ平行になるように配置される。

このノズル６をチャネル12が貫いているが、このチャ
ネルは、一方では、ノズル６へ給送するためのほぼ円形
のオリフィス14及び先細パイプ15を介してノズル６の長
手方向背面13に現れ、他方では、前面スロット16（第１
図の左方）を介して横方向にノズル６からの出口として
現れる。このスロット16はノズル６の軸とほぼ平行な長
手方向軸を有する。

第１図で分かるように、スロット16の境界を部分的に
定める、ノズル６の前端17は、スロット16が外側へ広が
るように外側及びノズルの前面へ向けて放射状に傾けら
れている。

ノズル６は、スロット16の後方で（第１図の右方）、
ノズル６と同軸の２つの環状フランジ18を備えている。
同じ半径方向の厚さを有するこれらのフランジ18は、お
互いに関してオフセットされている。フランジ18は、パ
イプ１の壁４の母線19から短い距離に位置している。ノ
ズル６は、スロット16が母線19と対面するように配置さ
れる。スロット16は所定の距離だけ壁４から離れてい
る。

スロット16の出口断面の面積は、ノズル６のオリフィ
ス14の断面の面積にほぼ対応している。

支持手段７は、当業者にとっては通常のタイプであ
り、ノズル６の後端20に連結される。これらの支持手段
７は、一方では、前述したように壁４に関するノズル６
の半径方向位置及びスロット16と壁４との間の距離を固
定し、他方では、機械の静止支持部材101に関するノズ
ル６の位置を固定するように構成されている。

ライン８は、一方では、ノズル６の給送オリフィス14
へ連結され、他方では、ミキサ５の出口21へ連結され
る。

ノズル６に関してパイプ１を移動する手段は、一方で
は、パイプ１が調節可能な一定速度ｒでその軸と平行に
移動できるように構成され、他方では、パイプが同時又
はこの軸移動と共にその軸の周りを調節可能な一定速度
ωで回転できるように構成される。

ペースト状混合物３は、固形の充填剤及び液体を含む
被覆材を混合することによって得られる。

液体は、約1.43、より一般的には1.4から1.5の比重を
有し約40％の乾燥物を含むケイ酸カリウムの溶液であ
る。

固形の充填剤はケイ質砂、液体との反応によって化学
的に凝結する結合剤、可塑性補助剤、及びグラスファイ
バを含む。

固形の充填剤は、粒子のサイズが80μｍよりも小さく
約90質量％のフライアッシュ及び約10質量％のフューム
ドシリカから構成される約23質量％の化学結合剤を含
む。

更に、固形の充填剤は４種の可塑性補助剤を含む。第
１の可塑性補助剤は微細なシリカ（100μｍよりも小さ
い粒子サイズ及び10から25μｍの間の平均直径を有す
る）であり、これは固形の充填剤の約５質量％である。
第２の補助剤はトリポリリン酸塩であり、これは固形の
充填剤の約0.4質量％である。

双方で主な固形の充填剤の1.5質量％より少ない分量
の付加的な補助剤である第３及び第４の可塑性補助剤
は、それぞれネオペンチルグリコール及び酢酸銅からな
る。

固形の充填剤の残部は、少量の、典型的には0.5質量
％程度のグラスファイバが添加された、80μｍから800
μｍの粒子サイズを有するケイ質砂である。

固形の充填剤及び液体は、液体／結合剤の質量比率が
約40％、即ち、液体／固形の充填剤の質量比率が約0.09
になるようにミキサ５へ導入される。

固形の充填剤と液体は、ほぼ均一の混合物３を得るた
めに、数分間ミキサ５によって混合される。

続いて、混合物３が、ポンプ９によってライン８を通
してノズル６へ運ばれる。

この混合物３が、ノズル６を介する押し出しによって
壁４に付着される。

パイプ１を動かす手段は、パイプ１の軸に平行なパイ
プ移動とパイプ１の軸の周りのパイプ回転とを同時に与
え（第１図の矢印で概略的に示される）、従ってスロッ
ト16は、壁４から一定の距離を維持しながら、その長手
方向軸をパイプ４の軸と平行にして壁４に関して螺旋運
動を描く。

速度ｒ及びωを適切に調節して、スロット16と壁４を
相対移動させて相対位置を変化させ、壁４に混合物３の
付着物22を螺旋リボンの形状に形成する。

リボン22の厚さｅは、スロット16と壁４との間の距
離、従ってフランジ18の半径方向の寸法にほぼ対応す
る。それは、好ましくは1.5から15mmの間である。

速度ｒ及びωは、付着物22の相次ぐターン23が連続す
るように調節される。付着物22の内面24は、連続ターン
23の接合部に対応する螺旋溝25を有する。

前述したように混合物３を壁４に付着させた後、ノズ
ル６はパイプ１から引き出され、パイプ１を動かす手段
によって、パイプ１はその軸の周りに回転させられる。
この操作は、遠心力によって付着物22が圧縮され、表面
24が滑らかになるのを可能にし、特に溝25が消える。付
着物22は、好ましくは60gよりも大きな加速度、例えば
約100gの加速度で遠心力を加えられる。遠心力を加えて
いる間のパイプ１の回転速度は、混合物３が付着中のパ
イプ１の回転速度よりもはるかに大きい。

次に、パイプ１は、付着された混合物３の硬化を加速
するために、その長手方向の端部を封止され、パイプ４
はオーブンに入れられ、約30から110℃、好ましくは30
から50℃の温度で加熱される。この後者の温度範囲で
は、加熱に要する時間は約10時間に達し、それよりも高
い温度では、加熱に要する時間は約１時間に達する。

凝結及び硬化反応は、一方では液体のケイ酸カリウム
を包含し、他方では、固形の充填剤（特に結合剤）のア
ルミノケイ酸塩及びシリカを包含する発熱化学反応であ
る。従って、本質的にSiO₄及びAlO₄四面体の三次元格子
から構成されるガラスが形成される。K⁺イオンが格子の
空間に見出され、これによって、ガラスの電気的平衡が
得られる。

付着物22を硬化することによって得られた被覆26（第
３図）は均一であり、壁４への非常に良好な接着性、特
に、セメント・ベースのモルタルを硬化することによっ
て得られた被覆よりも良好な接着性を示す。更に、この
被覆26は楕円形変化及び衝撃に対して非常に良好な耐性
を示し、その有孔率はセメント・ベースのモルタルを硬
化することによって得られる被覆のものよりも低い。被
覆26の有孔率は、前述したように、特に付着物22の遠心
力処理によって減少する。得られた被覆26の厚さは、付
着物22の厚さｅにほぼ対応する。

更に、この被覆26は酸性媒体の腐食に対して非常に良
好な耐性を示す。

得られる混合物３について言えば、それは良好な処理
特性を示す。即ち、この混合物を処理することのできる
持続時間は約４時間である。言い換えれば、被覆材の固
形の充填剤及び液体が混合され始めてから、得られた混
合物が攪拌されながら、被覆される壁へ塗布されるまで
の約４時間の間、その混合物は、流動可能である。更
に、付着物22は被覆される壁４への良好な接着性を示
し、従って大きな曲率の壁、特に40から2000mmの間の内
部直径を有するパイプの内壁に対して工業的に使用する
ことができる。

より一般的には、混合物３を得るために使用される被
覆材の固形の充填剤は、２から７質量％の微細シリカ、
0.4から0.6質量％のトリポリリン酸塩、１質量％までの
ネオペンチルグリコール、0.5質量％までの酢酸銅、及
び20から30質量％の結合剤を含むことができ、固形の充
填剤の残部は主としてケイ質砂及び少量のグラスファイ
バから構成される。

混合物３を得るための液体／結合剤の比率は、好まし
くは0.35から0.45の間である。

もちろん、ノズル６とパイプ１との相対的な螺旋移動
は、例えば伸縮式アームを使用して、パイプ１をその軸
の周りに回転させ、ノズル６をパイプ１の軸と平行に動
かすことによって得ることができる。

更に、混合物３をタービンを使用して壁４に付着させ
ることができる。

第４図は、球状黒鉛鋳鉄27から構成されたパイプを含
み、その内壁４が従来のように高アルミナ・セメントを
ベースとするモルタルを硬化することによって得られた
中間被覆28で前もって被覆された、パイプライン・コン
ポーネント１への内部被覆材の使用を示す。第１図に関
して説明されたプロセスと類似のプロセスを使用して、
被覆材から得られた混合物３が、中間被覆28を有する高
曲率の内壁29に付着され、この付着された混合物３の硬
化によって、中間被覆28を内部的に覆う主被覆30が形成
された。

主被覆30の厚さは、好ましくは約1.5から8mmの間であ
る。

被覆30は中間被覆28への良好な接着性、良好な耐衝撃
強度、及び低い有孔率を示し、中間被覆28とともに、楕
円形変化に対する良好な耐性及び酸性腐食に対する非常
に良好な耐性を示す。

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湾曲した内壁（4;29）を有するパイプライ
   ン・コンポーネント（１）の内部を被覆するための被覆
   材であって、固形の充填剤と液体を含み、液体はアルカ
   リ金属ケイ酸塩の溶液であり、固形の充填剤は砂、液体
   との反応によって化学的に凝結する20から30質量％の結
   合剤、及び４から10質量％の可塑性補助剤を含み、固形
   の充填剤及び液体は、液体／結合剤の質量比率が0.35か
   ら0.45になるように混合されるべく意図されることを特
   徴とする、パイプライン・コンポーネントの内部被覆
   材。
2. 【請求項２】パイプライン・コンポーネントが円形基底
   部を有する円筒の形状であり、その内部直径が40から20
   00mmであることを特徴とする、請求項１に記載の被覆
   材。
3. 【請求項３】固形の充填剤が、可塑性補助剤として、２
   から７質量％の微細シリカを含むことを特徴とする、請
   求項１又は２に記載の被覆材。
4. 【請求項４】固形の充填剤が、可塑性補助剤として、0.
   4から0.6質量％のトリポリリン酸塩を含むことを特徴と
   する、請求項１から３のいずれか一項に記載の被覆材。
5. 【請求項５】固形の充填剤が、可塑性補助剤として、１
   質量％よりも少ないネオペンチルグリコール及び／又は
   0.5質量％よりも少ない酢酸銅を含むことを特徴とす
   る、請求項１から４のいずれか一項に記載の被覆材。
6. 【請求項６】結合剤が実質的に10質量％のフュームドシ
   リカ及び実質的に90質量％のフライアッシュを含み、液
   体がケイ酸カリウムの溶液であることを特徴とする、請
   求項１から５のいずれか一項に記載の被覆材。
7. 【請求項７】湾曲した内壁（4;29）を有するパイプライ
   ン・コンポーネント（１）の内部を、請求項１から６の
   いずれか一項に記載の被覆材で被覆するプロセスであっ
   て、 − ほぼ均一のペースト状混合物（３）を得るために、
   被覆材の固形の充填剤と液体が、液体／固形の充填材の
   結合剤の質量比率が0.35から0.45となるように、混合さ
   れ、 − 得られた混合物が、前記パイプライン・コンポーネ
   ント（１）の内壁（4;29）にほぼ均一に付着され、 − 付着された混合物（３）が、主内部被覆（27;30）
   を形成するために硬化されることを特徴とする、パイプ
   ライン・コンポーネント（１）の内部被覆プロセス。
8. 【請求項８】パイプライン・コンポーネントが円形基底
   部を有する円筒の形状であり、その内部直径が40から20
   00mmであることを特徴とする、請求項７に記載のプロセ
   ス。
9. 【請求項９】パイプライン・コンポーネント（１）が円
   形基底部を有するほぼ円筒の形状であり、遠心力によっ
   て付着物（22）を圧縮するため、パイプライン・コンポ
   ーネント（１）がその軸の周りに回転させられることを
   特徴とする、請求項７又は８に記載のプロセス。
10. 【請求項１０】混合物の前記付着が前記内壁（4;29）上
    でなされた後に、遠心力による前記圧縮が実行されるこ
    とを特徴とする、請求項９に記載のプロセス。
11. 【請求項１１】パイプライン・コンポーネント（１）が
    円形基底部を有するほぼ円筒の形状であり、前記内壁
    （4;29）に混合物（３）の螺旋状付着物（22）を形成す
    るために、得られた混合物が、ノズル（６）を使用する
    押し出し及び内壁（4;29）に関してノズル（６）を螺旋
    状に相対移動させてパイプライン・コンポーネントの内
    壁（4;29）に付着されることを特徴とする、請求項７か
    ら10のいずれか一項に記載のプロセス。
12. 【請求項１２】遠心力による圧縮中のパイプ（１）の回
    転速度が、混合物（３）の付着中のパイプ（１）の回転
    速度よりも大きいことを特徴とする、請求項11に記載の
    プロセス。
13. 【請求項１３】請求項７から12のいずれか一項に記載の
    プロセスによって得られた内部被覆（26）で内部を被覆
    された、湾曲した内壁（４）を有するパイプライン・コ
    ンポーネントであって、内部主被覆の厚さが1.5から15m
    mであることを特徴とするパイプライン・コンポーネン
    ト。
14. 【請求項１４】湾曲した内壁（29）の範囲を定めるモル
    タルを硬化することによって得られた中間被覆（28）で
    内部を被覆され、前記内壁（29）が請求項７から12のい
    ずれか一項に記載のプロセスによって得られた内部主被
    覆（30）で被覆されたパイプ（27）を含むパイプライン
    ・コンポーネントであって、主被覆（30）の厚さが1.5
    から8mmであることを特徴とする、パイプライン・コン
    ポーネント。
15. 【請求項１５】パイプライン・コンポーネントが円形基
    底部を有する円筒の形状であり、その内部直径が40から
    2000mmであることを特徴とする、請求項13又は14に記載
    のパイプライン・コンポーネント。