JP4401838B2

JP4401838B2 - 保護具及び鋼管

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Publication number: JP4401838B2
Application number: JP2004089898A
Authority: JP
Inventors: 一也竹村; 博友冨永; 文昭大出; 正幸辻; 博西
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: JP2005271977A

Description

本発明は、鋼管用の保護具及びこの保護具を装着した鋼管に関するものである。

従来、図１０に示すような鋼管１０が油ガス田の坑井の掘削や仕上げ等において使用されている。鋼管１０は両管端に雄螺子１２をそれぞれ有する。一方の管端の雄螺子１２には内周面に雌螺子１６を有する鋼管継手１４を螺合させて装着してあり、複数の鋼管１０を連続してつなぎこむことを可能とする構成を有する。
かかる鋼管１０を輸送する場合、管端にある雄螺子１２や鋼管継手１４の雌螺子１６が搬送時に加えられる打撃等により損傷することを防止するとともに、雄螺子１２や雌螺子１６に錆が発生することを防止する必要がある。このため、鋼管１０の輸送時には、図１１に示す保護具２０を雄螺子１２や雌螺子１６に螺合させて装着している。

鋼管の保護具には、例えば、全体を鋼により形成したものがある（従来例１）。この鋼製の保護具は、鋼管の雄螺子や鋼管継手の雌螺子と螺合可能な螺子を有し、鋼管に装着可能となっている。
また、鋼管の保護具には、鋼と樹脂とを組み合わせて形成したものもある（従来例２）（例えば、特許文献１を参照）。鋼管の雄螺子を保護するための保護具は、鋼製筒状体の内側に樹脂製ライニング材を有し、樹脂製ライニング材に鋼管の雄螺子と螺合可能な雌螺子が形成されている。鋼管継手の雌螺子を保護するための保護具は、鋼製筒状体の外側に樹脂製ライニング材を有し、樹脂製ライニング材に鋼管継手の雌螺子と螺合可能な雄螺子が形成されている。

さらに、鋼管の保護具には全体を樹脂により形成したものもある（従来例３）（例えば、特許文献２を参照）。この樹脂製の保護具の一端が衝撃吸収部を形成しており、鋼管の雄螺子や鋼管継手の雌螺子に加わる衝撃をこの衝撃吸収部が変形して吸収する。
実開昭５３―３３０１１号公報米国特許ＵＳ６１９６２７０Ｂ１号明細書

しかしながら、従来例１の保護具にあっては、鋼管の雄螺子や鋼管継手の雌螺子に装着された保護具に衝撃力が加わった場合に、保護具の螺子と鋼管の雄螺子や鋼管継手の雌螺子との間で焼き付きを生じ、その取り外しが困難となるという不具合があった。また、この保護具は重量物であり加工や取り扱い等が容易ではないことに加えて、衝撃力を受けて損傷した保護具を廃棄処理する場合の負担が大きいという不具合もあった。

また、従来例２の保護具にあっては、保護具の螺子は硬質合成樹脂製ライニング材等によって形成されており、鋼製の保護具のように保護具の螺子と鋼管の雄螺子等との間で焼き付きを生じることはないものの、以下の不具合があった。すなわち、鋼と樹脂とを組み合わせているので、保護具の製造工程が複雑化し、製造コストが高くなってしまう。また、鋼製の筒状体が重量物であるので、保護具全体の重量も重くなってしまう。さらに、衝撃力を受けて損傷した保護具を廃棄処理する場合、鋼製部分と樹脂製部分の分別が困難であり、鋼や樹脂を再利用することが困難であり、また、焼却処理に付することもできず、地中に埋設処理せざるを得ず、環境公害の一因となっていた。

さらに、従来例３の保護具にあっては、保護具の螺子と鋼管の雄螺子等との間で焼き付きを生じることはなく、重量物ともならず、廃棄処理が容易となってはいるものの、以下の不具合があった。すなわち、樹脂製の保護具が鋼管の雄螺子等に装着されるのは、屋内等の温和な環境下においてであるが、油ガス田においては屋外で野積み状態にあった鋼管から保護具を取り外さなければならない。極寒の地の油ガス田では極低温の環境下で保護具を取り外すこととなるが、かかる環境下では保護具を形成する樹脂が収縮しているので、保護具の螺子と鋼管の雄螺子等との間でいわゆるかじりを生じ、保護具を取り外せないという不具合があった。

本発明は、上記した従来の技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、軽量で、衝撃吸収能力に優れ、使用後の処理負担を軽減でき、低温環境下でも容易に取り外し可能な保護具を提供するとともに、保護具を装着して輸送途上で管端の螺子に損傷や錆を生じることを防止可能とした鋼管を提供することである。

本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。
請求項１の発明に係る保護具は、鋼管の管端に装着される樹脂製の保護具であって、前記樹脂は、樹脂の全量１００質量部に対し、高密度ポリエチレンを５０〜９５質量部及び芳香族ポリアミド繊維を５〜５０質量部含有し、前記保護具は、芳香族ポリアミド繊維と高密度ポリエチレンとを含有するペレット、および高密度ポリエチレンのペレットを混合して形成され、芳香族ポリアミド繊維と高密度ポリエチレンとを含有する前記ペレットがその長さが５〜５０ｍｍであり、該ペレット内の芳香族ポリアミド繊維はペレットとほぼ同じ長さを有する。
請求項２の発明に係る保護具は、鋼管の管端に装着された鋼管継手に装着される樹脂製の保護具であって、前記樹脂が高密度ポリエチレンを５０〜９５質量部及び芳香族ポリアミド繊維を５〜５０質量部含有し、前記保護具は、芳香族ポリアミド繊維と高密度ポリエチレンとを含有するペレット、および高密度ポリエチレンのペレットを混合して形成され、芳香族ポリアミド繊維と高密度ポリエチレンとを含有する前記ペレットは、その長さが５〜５０ｍｍであり、該ペレット内の芳香族ポリアミド繊維はペレットとほぼ同じ長さを有する。

請求項１又は請求項２の発明によると、保護具を形成する樹脂が安価な高密度ポリエチレンを５０〜９５質量部含有しているので、保護具の製造コストが安価となる。また、高密度ポリエチレンは常温から極低温の広い温度範囲で優れた耐衝撃強度を有しており、耐薬品性にも優れるので、保護具には、常温から極低温の温度範囲において優れた耐衝撃強度が付与されるとともに、優れた耐薬品性も付与される。さらに、高密度ポリエチレンは結晶性が高いので、保護具の成型時に、速い固化速度が得られ、優れた成型性が得られる。

高密度ポリエチレンとしては、例えば、エチレン、又は、エチレンと少量のαオレフィンとの混合物を原料とし、有機金属触媒の存在下、３０気圧以下等の比較的低圧条件で重合され、密度が０．９４〜０．９７ｇ／ｃｍ³であるポリエチレンを挙げることができる。
保護具を形成する樹脂において、高密度ポリエチレンの含有量が５０質量部未満であると、保護具の耐衝撃強度、耐薬品性が高まらない。また、保護具の成型時に、速い固化速度を得ることができず、成型された保護具に反りが発生しやすくなり、保護具の表面がざらついたものとなりやすい。高密度ポリエチレンの含有量が９８質量部を超えると、低温環境下において、保護具の収縮率が高密度ポリエチレンの影響を大きく受けることとなり、保護具の収縮率を小さく抑制できない。したがって、高密度ポリエチレンの含有量を５０〜９５質量部とする。なお、高密度ポリエチレンの含有量を６０〜９５質量部とすることがより好ましく、高密度ポリエチレンの含有量を８０〜９５質量部とすることが一層好ましい。

芳香族ポリアミド繊維は、剛直な分子鎖が長手方向に配向しており、線膨張率が極めて低いので、保護具が芳香族ポリアミド繊維を含有すると、低温環境下における保護具の収縮率が小さくなる。また、芳香族ポリアミド繊維に延伸処理や熱処理を施しておくと、芳香族ポリアミド繊維の耐衝撃強度が向上し、かかる芳香族ポリアミド繊維を含有する保護具の耐衝撃強度も向上するので好ましい。

芳香族ポリアミド繊維として、例えば、パラフェニレンジアミンとテレフタル酸クロライドから合成されるポリパラフェニレンテレフタルアミド、メタフェニレンジアミンとイソフタル酸クロライドから合成されるポリメタフェニレンイソフタルアミド、パラフェニレンジアミンとテレフタル酸クロライドと３、４オキシジフェニレンジアミンとから合成されるコポリパラフェニレン３、４オキシジフェニレンテレフタルアミド等を挙げることができ、パラ系芳香族ポリアミド繊維、パラ系コポリマー芳香族ポリアミド繊維、メタ系芳香族ポリアミド繊維のいずれであってもよい。これらの芳香族ポリアミド繊維は、優れた耐熱性や耐衝撃強度を有し、保護具にも優れた耐熱性や耐衝撃強度を付与するので好ましい。また、保護具を形成する樹脂は一種類の芳香族ポリアミド繊維を含有するものであっても、複数種類の芳香族ポリアミド繊維を含有するものであってもよい。

保護具を形成する樹脂において、芳香族ポリアミド繊維の含有量が２質量部未満であると、低温環境下における保護具の収縮率を小さく抑制できない。また、芳香族ポリアミド繊維の含有量が５０質量部を超えると、成型加工が難しくなり、また、表面性状も悪くなる。したがって、芳香族ポリアミド繊維の含有量を５〜５０質量部とする。なお、芳香族ポリアミド繊維の含有量を５〜４０質量部とすることが好ましく、芳香族ポリアミド繊維の含有量を５〜２０質量部とすることが一層好ましい。

請求項３の発明に係る保護具は、請求項１又は請求項２に記載の保護具であって、前記樹脂の全量１００質量部に対し、０．００１〜５質量部の紫外線吸収剤及び０．００１〜５質量部の光安定剤が添加されている。
紫外線吸収剤を添加することにより、保護具が紫外線によって劣化することが防止される。紫外線吸収剤として、例えば、ベンゾトアリアゾール類やベンゾフェノン類を挙げることができる。

光安定剤を添加することにより、保護具が太陽光等を浴びて変質することが防止される。光安定剤として、例えば、ヒンダードアミン類を挙げることができる。
保護具を形成する樹脂において、紫外線吸収剤の含有量が０．００１質量部未満であると、保護具が紫外線によって劣化することを充分に防止できない。また、紫外線吸収剤の含有量が５質量部を超えると、強度が低下して好ましくない。したがって、紫外線吸収剤を添加する量を０．００１〜５質量部とする。

また、保護具を形成する樹脂において、光安定剤の含有量が０．００１質量部未満であると、保護具が太陽光等を浴びて変質することを充分に防止できない。また、光安定剤の含有量が５質量部を超えると、強度が低下して好ましくない。したがって、光安定剤を添加する量を０．００１〜５質量部とする。
さらに、本発明に係る保護具には、紫外線吸収剤及び光安定剤に加えて、例えば、各種樹脂、各種樹脂の重合体、紫外線吸収剤、光安定剤、相溶化剤、酸化防止剤、加工安定剤、着色剤、顔料、顔料、染料、滑剤、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、炭素粉、炭素繊維、金属繊維等を、添加剤として保護具を形成する樹脂に添加することができる。

各種樹脂や各種樹脂の重合体を添加することにより、耐候性を向上させたり、意匠性を向上させたり、強度を向上させたりすることができる。各種樹脂や各種樹脂の重合体として、例えば、ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン等のポリオレフィン類、オレフィン系やスチレン系の熱可塑性エストラマー、ナイロン、ポリエステルポリカーネート等のエンジニアリングプラスチックを挙げることができる。

相溶化剤を添加することにより、保護具中で高密度ポリエチレンの均一化が促進される。相溶化剤として、例えば、無水マレイン酸変性ポリエチレンを挙げることができる。
酸化防止剤を添加することにより、保護具が酸化して劣化することが防止される。酸化防止剤として、例えば、ヒンダードフェノール類やフォスファイト類を挙げることができる。

加工安定剤を添加することにより、保護具の成型性が向上する。加工安定剤として、例えば、フォスファイト系化合物等を挙げることができる。
着色剤、顔料、顔料又は染料を添加することにより、保護具の区別が容易となる。
滑剤を添加することにより、加工時の剥離性が改善される。
タルク、マイカ、炭酸カルシウム、炭素粉を添加することにより、保護具の収縮率が更に改善される。
炭素繊維、金属繊維を添加することにより、保護具の耐衝撃強度が向上する。

請求項４の発明に係る保護具は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の保護具であって、前記高密度ポリエチレンが、温度１９０℃、荷重２１．１８Ｎの測定条件下において、０．１〜２０．０ｇ／１０ｍｉｎのメルトマスフローレートを有する。
高密度ポリエチレンのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）が、ＪＩＳＫ６９２２−２：１９９７に規定される温度１９０℃、荷重２１．１８Ｎ（２．１６ｋｇｆ）の測定条件下において、０．１ｇ／１０ｍｉｎ未満となると、高密度ポリエチレンの分子量が大きくなりすぎ、溶融状態での流動性が低下し、保護具を射出成型等で成型するときに成型不良を生じやすくなる。なお、以下の説明において、ＭＦＲの値はすべて温度１９０℃、荷重２１．１８Ｎの測定条件下におけるものとする。高密度ポリエチレンのＭＦＲが、２０．０ｇ／１０ｍｉｎを超えると、高密度ポリエチレンの分子量が小さくなりすぎ、耐衝撃強度が低下する。したがって、高密度ポリエチレンのＭＦＲを０．１〜２０．０ｇ／１０ｍｉｎとする。

請求項５の発明に係る保護具は、請求項１、請求項３〜請求項４のいずれか１項に記載の保護具であって、前記鋼管の管端にある雄螺子と螺合可能な雌螺子を有する。
請求項５の発明によると、保護具が鋼管の管端の雄螺子と螺合すると、鋼管の管端の雄螺子は、優れた耐衝撃強度を有するとともに低温環境下における収縮率が小さな保護具によって覆われ保護される。

請求項６の発明に係る鋼管は、請求項１、請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の保護具が、前記鋼管の管端にある雄螺子に装着されている。
請求項６の発明によると、鋼管を搬送する際、鋼管の管端にある雄螺子は保護具により保護されており、輸送中の損傷は防止される。また、保護具の耐衝撃強度が優れているため、軽量化、コンパクト化が可能で、保護具を装着した鋼管全体が長大化することもない。さらに、保護具は樹脂製であり、再使用不可能となった保護具を容易に焼却などにより廃棄処理できる。また、低温環境下においても、鋼管の管端にある雄螺子から保護具を取り外す作業が容易に行われる。

請求項７の発明に係る保護具は、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の保護具であって、前記鋼管継手の雌螺子と螺合可能な雄螺子を有する。
請求項７の発明によると、保護具が鋼管に装着された鋼管継手の雌螺子と螺合すると、鋼管継手の雌螺子は保護具によって覆われ保護される。

請求項８の発明に係る鋼管は、請求項２〜請求項４、請求項７のいずれか１項に記載の保護具が、前記鋼管に装着された鋼管継手の雌螺子に装着されている。
請求項８の発明によると、一方の端部に鋼管継手を装着した鋼管において、鋼管継手の雌螺子は保護具により保護されており、輸送中の損傷は防止される。また、保護具の耐衝撃強度が優れているため、軽量化、コンパクト化が可能で、保護具を装着した鋼管全体が長大化することもない。さらに、保護具は樹脂製であり、再使用不可能となった保護具を容易に焼却などにより廃棄処理できる。また、低温環境下においても、鋼管の管端にある雄螺子から保護具を取り外す作業が容易に行われる。

本発明は、上記のような保護具及び保護具を装着した鋼管であるので、軽量で、耐衝撃強度に優れ、使用後の処理負担を軽減でき、低温環境下でも容易に取り外し可能な保護具を提供できるとともに、保護具を装着して輸送途上で管端の螺子に損傷や錆を生じることを防止可能とした鋼管を提供できるという効果がある。

本発明を実施するために最良の第１の実施の形態を図１から図３に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る保護具の長手方向断面図、図２は保護具製造の説明図、図３は保護具において衝撃吸収部が衝撃力を吸収して変形する状態説明図である。
図１に示す樹脂製の保護具２０は、鋼管１０の管端の雄螺子１２を保護する雄螺子用のものである。鋼管１０の構成は従来のものと同様である。

保護具２０は円筒形をなし、円筒の長手方向両端には環状をなす端面２２ａ、２２ｂがある。一方の端面２２ａ側の円筒内周は、鋼管１０の雄螺子１２と螺合可能に形成された雌螺子２８を有する。円筒内周面２４と雌螺子２８の境界には段部３１が形成されている。段部３１より端面２２ｂ側にある円筒部分が衝撃吸収部３８を形成している。段部３１を境として、衝撃吸収部３８における円筒内径は雌螺子２８での円筒内径よりも小さくなっている。また、衝撃吸収部３８での円筒内径は鋼管１０の内径より小さく、保護具２０の外径は鋼管１０の外径よりも大きくなっている。

保護具２０の端面２２ｂ上には一対の溝３２が円周方向に１８０°の間隔をおいて形成されており、保護具２０を鋼管１０に着脱させる際に、溝３２に係合させた工具により保護具２０を旋回させることが可能に構成されている。
端面２２ｂの外周側縁３４の稜は丸められており、端面２２ｂと円筒外周面２６とはなだらかな曲面によって連続している。この曲面は長手方向断面においてＲの曲率半径を有する。同様に、端面２２ｂの内周側縁３６の稜も長手方向断面において曲率半径Ｒを有する曲面により丸められている。この曲率半径Ｒの大きさは０．５〜４．０ｍｍとなっている。

端面２２ｂは円筒の長手方向に垂直な面に対して傾斜し、外周側縁３４から内周側縁３６に向かって窪んでおり、端面２２ｂの傾斜角度θは、１〜３０°の範囲内にある。
そして、保護具２０が鋼管１０の雄螺子１２と螺合して雄螺子１２を覆っており、鋼管１０の管端より衝撃吸収部３８が長手方向外側へ突出している。
また、保護具２０を形成する樹脂は、樹脂全量１００質量部に対し、ＭＦＲが０．１〜２０．０ｇ／１０ｍｉｎの高密度ポリエチレンＡを８０〜９７質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂを３〜２０質量部、紫外線吸収剤Ｃを０．００１〜５質量部、光安定剤Ｄを０．００１〜５質量部含有している。

次に、保護具２０の成型について説明する。
図２に示すように、芳香族ポリアミド繊維Ｂによって強化された高密度ポリエチレンＡのペレットＰ１と、高密度ポリエチレンＡのペレットＰ２とを、タンブラーを用いて混合し、成型原料混合物Ｍを得、成型原料混合物Ｍから保護具２０が成型される。なお、ペレットＰ２には紫外線吸収剤Ｃ及び光安定剤Ｄが添加されている。成型原料混合物Ｍから保護具２０を成型するにあたっては、射出成型、射出圧縮成型、押出成型等の方法を用いる。

ペレットＰ１は長さが５〜５０ｍｍ程度の略円柱状をなしており、ペレットＰ１中において、芳香族ポリアミド繊維ＢがペレットＰ１の長手方向に略平行に並んでおり、芳香族ポリアミド繊維Ｂ同士の間に高密度ポリエチレンＡが充填された構造となっている。この芳香族ポリアミド繊維ＢはペレットＰ１とほぼ同じ長さを有している。以下、ペレットＰ１とほぼ同じ長さの芳香族ポリアミド繊維Ｂのことを長繊維と称することとする。

ペレットＰ２は長さが５〜５０ｍｍ程度の略円柱状をなしている。
混合するペレットＰ１、Ｐ２の各量、ペレットＰ１中における高密度ポリエチレンＡ及び芳香族ポリアミド繊維Ｂの各含有量、ペレットＰ２中における紫外線吸収剤Ｃ及び光安定剤Ｄの各含有量は、成型原料混合物Ｍ全体中において、樹脂全量１００質量部に対し、高密度ポリエチレンＡが８０〜９７質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂが３〜２０質量部、紫外線吸収剤Ｃが０．００１〜５質量部、光安定剤Ｄが０．００１〜５質量部含有されるような値とされている。

また、ペレットＰ１は以下の方法によって製造される。高密度ポリエチレンＡの融点以上、且つ、芳香族ポリアミド繊維Ｂの融点未満の温度まで加熱した含浸ダイに、溶融した高密度ポリエチレンＡと、紡糸後に延伸処理を施されて高い耐衝撃強度を有するアラミド繊維Ｂの連続繊維とを導入し、アラミド繊維Ｂ同士の間に高密度ポリエチレンＡを含浸させ、アラミド繊維Ｂを含浸ダイから冷却しながら引き取り、引き取ったアラミド繊維Ｂを５〜５０ｍｍ程度の長さに切断する。

加熱される含浸ダイの温度は特に限定されるものではないが、アラミド繊維Ｂに対する高密度ポリエチレンＡの含浸性を確保し、高密度ポリエチレンＡの熱分解を防止するために、１４０〜３５０℃とすることが好ましい。なお、含浸ダイの温度を１８０〜３００℃とすることがより好ましく、２００〜２８０℃とすることがより一層好ましい。

次に保護具２０の作用について説明する。
保護具２０を成型するにあたっては、ペレットＰ１、Ｐ２の高密度ポリエチレンＡは固化速度が速いので、保護具２０は優れた成型性を有する。高密度ポリエチレンＡのＭＦＲが０．１〜２０．０ｇ／１０ｍｉｎであるので、成型時の溶融状態における流動性が充分に高く、成型不良を生じるおそれがない。ペレットＰ１、Ｐ２を混合して成型原料混合物Ｍとし、成型原料混合物Ｍから保護具２０を成型しているので、保護具２０中にアラミド繊維Ｂを多く含有させることが容易である。成型原料混合物Ｍは、高密度ポリエチレンＡを８０〜９７質量部含有しているので、成型後の保護具２０に反りが生じたりすることはなく、保護具２０の表面にざらつきが生じることもない。また、保護具２０を一体射出成型により製造する場合、その製造工程は簡便なものとなり、製造コストが安くなる。さらに、保護具２０は樹脂製であるので、重量も軽量化されてその取り扱いが容易となっている。

鋼管１０の輸送にあたっては、船舶、列車、トラックにより輸送することが一般的であり、これらの輸送手段への積み下ろしにはクレーンがよく用いられる。クレーンを用いた鋼管１０の積み下ろしでは、横揺れが頻繁に発生し、船倉や荷台の柱や壁等に鋼管１０の端部が当たる場合が多い。そして、柱や壁等に鋼管１０の端部が衝突した場合、鋼管１０の管端に装着した保護具２０に衝撃力が働く。また、油ガス田の掘削現場においても、クレーンを用いて鋼管１０の搬送が行われ、鋼管１０の端部は様々な物と衝突し、鋼管１０の管端に装着した保護具２０に衝撃力が働く。

保護具２０は、樹脂全量１００質量部に対し、高密度ポリエチレンＡを５０〜９５質量部、芳香族ポリアミド樹脂Ｂを５〜５０質量部含有しているので、高い耐衝撃強度を有し
ている。また、保護具２０に含有されている芳香族ポリアミドＢは長繊維となっているので、保護具２０の耐衝撃強度はより高まっている。したがって、保護具２０の衝撃力が働いても、保護具２０はその衝撃力に耐え得る。

衝撃吸収部３８の変形によるエネルギー吸収機構を図３を参照しつつ説明する。なお、図３では、押しつぶされて変形する前の保護具２０の形状を一点鎖線で示した。
まず、保護具２０に、長手方向の衝撃力が加わると、最初、衝撃力は端面２２ｂの外周側縁３４上の２つの位置Ｘ、Ｙに働く。保護具２０の端面２２ｂが傾斜角度θで内側に向かって窪んでいるため、傾斜角度θに応じて円筒の径方向外側へ衝撃力の分力が位置Ｘ、Ｙに働く。その結果、位置Ｘ、Ｙ近傍の衝撃吸収部３８が径方向外側へ変形して径方向外側へ撓む。衝撃吸収部３８の位置Ｘ、Ｙが外側へ撓むために、他の位置Ｚ、Ｗの衝撃吸収部３８が位置Ｘあるいは位置Ｙの方向へ引っ張られて径方向内側へ変形して撓む。すなわち、保護具２０において、衝撃力が加わった位置（位置Ｘ、Ｙ）以外の衝撃吸収部３８も変形し、このときの変形抗力が、径方向外側へ衝撃力の分力を吸収する。
したがって、保護具２０において、衝撃力のエネルギーの一部が、衝撃力が加えられた位置以外の衝撃吸収部３８を変形させるために消費され、衝撃力のうち長手方向に沿って作用する力が軽減される。その結果、衝撃吸収部３８の長手方向の変形量は小さくなり、鋼管１０の管端部の保護効果は向上する。

また、鋼管１０を船舶等により輸送するとき等、鋼管１０の端部が船倉や荷台の柱や壁等と衝突し、鋼管１０の長手方向に対して傾斜する方向の衝撃力が鋼管１０の端部に加わる場合もある。鋼管１０の管端に装着した保護具２０の端面２２ｂは、径方向外側の外周側縁３４から径方向内側の内周側縁３６にかけて傾斜して窪んでいるので、衝撃力は衝撃吸収部３８の外周側縁３４にまず働く。衝撃吸収部３８において衝撃力を受けて変形可能な容積は、外周側縁３４近傍の方が内周側縁３６近傍よりも大きい。この衝撃力は、大きな変形量が衝撃吸収部３８の外周側縁３４において発生することによって直ちに吸収される。したがって、鋼管１０はその長手方向に対して傾斜する方向の衝撃力からも保護具２０によって保護されている。

さらに、保護具２０は、端面２２ｂの外周側縁３４及び内周側縁３６はなだらかな曲面によって形成されているので、シャープな縁を有する場合に比べて衝撃力が一点に集中することは避けられており、応力集中による割れが発生しにくい。
したがって、保護具２０は高い耐衝撃性を有して損傷しにくくなっており、また、保護具２０が損傷してしまった場合でも、樹脂製品として簡単に廃棄処理できる。

鋼管１０は、輸送中や材料ヤードでの保管中に、野積み状態とされていることが多く、また、油ガス田の掘削現場でも野積み状態とされ、太陽光線にさらされることが多い。鋼管１０の管端に装着した保護具２０も太陽光線にさらされるが、保護具２０を形成する樹脂中には紫外線吸収剤Ｃ及び光安定剤Ｄが含有されているので、保護具２０が太陽光線によって劣化したり変質することは防止されている。

鋼管１０が野積み状態とされる油ガス田の掘削現場が極寒地である場合、保護具２０を形成する樹脂中には芳香族ポリアミド繊維Ｂが３〜２０質量部含有されているので、保護具２０の収縮率は小さく抑制され、保護具２０の雌螺子２８と鋼管１０の雄螺子１２との間でかじりを生じることは防止され、作業員が保護具２０を鋼管１０から容易に取り外すことができる。
また、保護具２０を形成する樹脂中には、樹脂全量１００質量部に対し、高密度ポリエチレンＡが８０〜９７質量部含有されているので、保護具２０は耐薬品性を有し、鋼管１０の雄螺子１２に塗布される薬剤によって保護具２０が変質等することも防止されている。

次に、本発明を実施するために最良の第２の実施の形態を図４に基づいて説明する。なお、第１の実施の形態の構成と同様の構成については、同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
図４に示す樹脂製の保護具は、鋼管１０の管端の雄螺子１２に装着される鋼管継手１４の雌螺子１６を保護する雌螺子用の保護具２０である。鋼管１０及び鋼管継手１４の構成は従来のものと同様である。

保護具２０の構成は以下の点を除いて、第１の実施の形態における保護具の構成と同様である。すなわち、端面２２ａ側の円筒外周は鋼管継手１４の雌螺子１６と螺合可能に形成された雄螺子３０を有する。雄螺子３０と外周面２６の境界には段部３１が形成されている。段部３１より端面２２ｂ側にある円筒部分が衝撃吸収部３８を形成している。段部３１を境として、衝撃吸収部３８における円筒外径は、雄螺子３０での円筒外径よりも大きくなっている。また、衝撃吸収部３８における円筒外径は鋼管継手１４の外径よりも大きい。

そして、鋼管１０の一方の管端に鋼管継手１４が装着されており、鋼管継手１４の雌螺子１６と保護具２０の雄螺子３０とが螺合して雌螺子１６は保護具２０により覆われ、鋼管継手１４の端部より保護具２０の衝撃吸収部３８が長手方向外側へ突出している。
保護具２０を形成する樹脂は、第１の実施の形態における樹脂と同様であり、保護具２０の成型も、第１の実施の形態における保護具の成型と同様である。

次に保護具２０の作用について説明する。
保護具２０を成型するにあたって、ペレットＰ１、Ｐ２が奏する作用、保護具２０を形成する樹脂が奏する作用は、第１の実施の形態のものと同様である。
鋼管１０に装着された鋼管継手１４の端部に衝撃力が加わる場合、保護具２０が奏する作用は、第１の実施の形態のものと同様である。
野積み状態とされ太陽光線にさらされる鋼管１０において、保護具２０が奏する作用は、第１の実施の形態のものと同様である。
鋼管１０が極寒地で野積み状態とされている場合、保護具２０が奏する作用は、第１の実施の形態のものと同様である。
保護具２０を形成する樹脂が奏するその他の作用は、第１の実施の形態のものと同様である。

なお、図１に示す第１の実施の形態に係る保護具２０及び図４に示す第２の実施の形態に係る保護具２０は、本発明に係る保護具の一例を示したものであり、図１又は図４に示す保護具に限定されるものではないことは勿論である。
例えば、図１の保護具の衝撃吸収部をなす円筒の内側にカバー４０を設けて塞いだ構成とし、保護具を装着した鋼管内に水等の進入を防止することが可能である（図５の変形例１を参照）。

また、変形例１と同様に、図４の保護具の衝撃吸収部をなす円筒の内側や雄螺子を形成した部分の円筒の内側にカバー等を設けて塞いだ構成とし、保護具を装着した鋼管内に水等の進入を防止することも可能である。

また、第１の実施の形態において、保護具２０は円筒内周に雌螺子２８を有するが、代わりに、保護具２０の円筒内周の構成を図７の変形例２に示すものとすることが可能である。すなわち、保護具２０の円筒内周に雌螺子を形成せず、円筒内周を平滑な面とする。保護具２０を鋼管１０の雄螺子１２に装着すると、雄螺子１２が保護具２０の円筒内周面に噛み込み、保護具２０が雄螺子１２から外れることは防止される。

同様に、第２の実施の形態において、保護具２０は円筒外周に雄螺子３０を有するが、代わりに、保護具２０の円筒外周の構成を図８の変形例３に示す構成とすることが可能である。すなわち、保護具２０の円筒外周に雄螺子を形成せず、円筒内周を平滑な面とすることも可能である。保護具２０を鋼管継手１４の雌螺子１６に装着すると、雌螺子１６が保護具２０の円筒外周面に噛み込み、保護具２０が雌螺子１６から外れることは防止される。

（実施例）
次に、本発明に係る保護具の効果を検証すべく、以下の実施例１〜１０の保護具に対して以下の試験を行った。各実施例１〜１０の保護具は、第２の実施の形態において説明した保護具２０である。
実施例１の保護具２０は、７．３ｃｍ（２−７／８インチ）径の鋼管１０に装着される鋼管継手１４の雌螺子１６に対応したサイズを有する。保護具２０は、ペレットＰ１とペレットＰ２とを混合して成型原料混合物Ｍとし、成型原料混合物Ｍから成型したものである。ペレットＰ１とペレットＰ２は、それぞれ、１１ｍｍの長さを有し、以下の表１に示す組成を有する。ペレットＰ１は、高密度ポリエチレンＡ１（三井化学社製、ＭＦＲ：０．３ｇ／１０ｍｉｎ）を５０質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂ１（ダイセル化学社製コポリパラフェニレン３、４オキシジフェニレンテレフタルアミド、平均繊維径：１２μｍ）の長繊維を５０質量部含有する。ペレットＰ２は、高密度ポリエチレンＡ１からなる。なお、これらのペレットＰ１、Ｐ２には、紫外線吸収剤Ｃ及び光安定剤Ｄが添加されていない。１ｋｇのペレットＰ１と９ｋｇのペレットＰ２とをタンブラーで混合して成型原料混合物Ｍとし、成型原料混合物Ｍから保護具２０を射出成型した。射出成型に用いた射出成型機のシリンダー温度は１７０℃である。製造された保護具２０は、樹脂全量１００質量部に対し高密度ポリエチレンＡ１を９５質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂ１を５質量部含有している（表２を参照）。

実施例２の保護具は、以下の点を除いて、実施例１のものと同じである（表１及び表２を参照）。すなわち、ペレットＰ１を２０質量部、ペレットＰ２を８０質量部用いて製造された保護具２０は、樹脂全量１００質量部に対し高密度ポリエチレンＡ１を９０質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂ１を１０質量部含有している。

実施例３の保護具２０は、以下の点を除いて、実施例１のものと同じものである（表１及び表２を参照）。すなわち、ペレットＰ１を５０質量部、ペレットＰ２を５０質量部用いて製造された保護具２０は、樹脂全量１００質量部に対し高密度ポリエチレンＡ１を７５質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂ１を２５質量部含有している。
実施例４の保護具２０は、以下の点を除いて、実施例１のものと同じものである（表１及び表２を参照）。すなわち、ペレットＰ１のみを１００質量部用いて製造された保護具
２０は、樹脂全量１００質量部に対し高密度ポリエチレンＡ１を５０質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂ１を５０質量部含有している。

実施例５の保護具２０は、以下の点を除いて、実施例１のものと同じものである（表１及び表２を参照）。すなわち、ペレットＰ１及びペレットＰ２は、それぞれ、高密度ポリエチレンＡ２（三井化学社製、ＭＦＲ:５．０ｇ／１０ｍｉｎ）を含有し、製造された保護具２０は、樹脂全量１００質量部に対し高密度ポリエチレンＡ２を９５質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂ１を５質量部含有している。

実施例６の保護具２０は、以下の点を除いて、実施例１のものと同じものである（表１及び表２を参照）。すなわち、ペレットＰ１及びペレットＰ２は、それぞれ、高密度ポリエチレンＡ３（三井化学社製、ＭＦＲ:７．０ｇ／１０ｍｉｎ）を含有し、製造された保護具２０は、樹脂全量１００質量部に対し高密度ポリエチレンＡ３を９５質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂ１を５質量部含有している。

実施例７の保護具２０は、以下の点を除いて、実施例１のものと同じものである（表１及び表２を参照）。すなわち、ペレットＰ１及びペレットＰ２は、それぞれ、高密度ポリエチレンＡ４（三井化学社製、ＭＦＲ:１８．０ｇ／１０ｍｉｎ）を含有し、製造された保護具２０は、樹脂全量１００質量部に対し高密度ポリエチレンＡ４を９５質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂ１を５質量部含有している。

実施例８の保護具２０は、以下の点を除いて、実施例１のものと同じものである（表１及び表２を参照）。すなわち、成型原料混合物Ｍとして、１ｋｇのペレットＰ１と、９ｋｇのペレットＰ２と、１０ｇの紫外線吸収剤（旭電化工業（株）製紫外線吸収剤アデカスタブ１４１３）と、１５ｇの光安定剤（旭電化工業（株）製光安定剤アデカスタブＬＡ−７７Ｙ）との混合物を用いた。そして、製造された保護具２０は、樹脂全量１００質量部
に対し高密度ポリエチレンＡ１を９５質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂ１を５質量部含有し、紫外線吸収剤が０．１質量部、光安定剤が０．１５質量部添加されている。

実施例１〜８に示す保護具２０に対して、以下に説明する落重衝撃試験及び取り外し容易性試験を行った。
落重衝撃試験で使用した試験装置は、図９に示す構成を有する落重衝撃試験装置５０である。落重衝撃試験装置５０は、長さ１５ｃｍ、直径３．８ｃｍの鋼製棒５４を有し、鋼製棒５４が錘５２の下部に取り付けられており、落重衝撃試験装置５０内で錘５２とともに鋼製棒５４を鋼管１０の鋼管継手１４に装着された保護具２０の衝撃吸収部３８上に落下させて衝撃力を与えることができる。錘５２の質量と落下高さは変更可能であり、保護具２０に加えられる衝撃力のエネルギー量を調整可能となっている。なお、図９は、鋼製棒５４の長手方向から見たものである。

実施例１〜８の各保護具２０に対して、落重衝撃試験装置５０を用いて落重衝撃試験を行った。落重衝撃試験では、落重衝撃試験装置５０内で鋼管１０を垂直に立てて、鋼管１０の長手方向の衝撃力を鋼管１０に装着した各保護具に加えた（図９参照）。各試験における錘５２の落下高さは鋼製棒５４の下端から保護具２０の上端までの垂直距離として、その落下高さを６１ｃｍとし、室温と−４６℃の２つの試験温度の条件下で各試験を行った。

そして、保護具２０により保護された鋼管継手１４の端面や雌螺子１６に損傷が生じなかった場合において、錘５２の質量及び鋼製棒５４の質量の合計値の最大値と、落下高さとから、保護具２０に加えられた衝撃力のエネルギー量の最大値を算出した。なお、以下の説明において、保護具２０に加えられた衝撃力のエネルギー量の最大値を最大吸収エネルギーという。
−４６℃の条件下で落重衝撃試験を行うにあたっては、各保護具２０の衝撃吸収部３８に熱電対を埋め、ドライアイスで保護具２０を−７５℃に冷却してから室温の落重衝撃試験装置５０内にセットした。そして、熱電対で保護具２０の温度をモニタし、その温度が−４６℃まで上昇した時点で直ちに錘５２と鋼製棒５４を落下させた。

また、実施例１〜８の各保護具２０に対して、取り外し容易性試験を行った。取り外し容易性試験では、−４６℃の条件下で落重衝撃試験を行った場合と同様に、衝撃吸収部３８に熱電対を埋めた各保護具２０を、室温で鋼管継手１４の雌螺子１６に装着した。装着時に各保護具２０に加えた締め付けトルクは３０Ｎｍとした。そして、保護具２０を−３０℃よりも低温状態にあるコンテナ内に３時間放置してから室温で放置し、熱電対で保護具２０の温度をモニタし、その温度が−３０℃まで上昇した時点で、鋼管継手１４から保護具２０を取り外し、保護具２０を取り外すために必要であったトルクを取り外しトルクとして測定した。取り外しトルクが１００Ｎｍ以下であれば、取り外し可能と判断した。

なお、比較のため、以下の比較例１〜５に示す各保護具に対しても、実施例１〜８と同
様に落重衝撃試験及び取り外し容易性試験を行った。
比較例１〜４の各保護具は、以下の点を除いて、実施例１の保護具２０と同じものである。
比較例１の保護具は、ペレットＰ２のみから射出成型したものであり、ペレットＰ２は高密度ポリエチレンＡ１のみからなる（表１及び表２を参照）。
比較例２の保護具は、ペレットＰ２のみから射出成型したものであり、ペレットＰ２は、高密度ポリエチレンＡ２のみからなる（表１及び表２を参照）。
比較例３の保護具も、ペレットＰ２のみから射出成型したものであり、ペレットＰ２は、高密度ポリエチレンＡ３のみからなる（表１及び表２を参照）。
比較例４の保護具も、ペレットＰ２のみから射出成型したものであり、ペレットＰ２は、以下の表３に試験結果を示す。

比較例５の保護具は、以下の点を除いて、実施例１のものと同じものである（表１及び表２を参照）。すなわち、保護具は、芳香族ポリアミド繊維の長繊維を含んだペレットＰ１の代わりに図６に示すペレットＰ３から成型して製造されたものである。ペレットＰ３は１１ｍｍの長さを有し、９．５ｋｇの高密度ポリエチレンＡ１と０．５ｋｇの芳香族ポリアミド繊維Ｂ２（帝人社製コポリパラニン３、４オキシジフェニレンテレフタルアミド、平均繊維径：１２μｍ、平均繊維長：３ｍｍ）の短繊維とを２軸押出機で溶融混練してペレットとしたものであり、高密度ポリエチレンＡ１を９５質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂ２を５質量部含有する。そして、製造された保護具２０は、樹脂全量１００質量部に対し高密度ポリエチレンＡ１を９５質量部、芳香族ポリアミド繊維Ｂ２を５質量部含有している。なお、平均繊維長が数ｍｍ程度で、且つ、平均繊維長がペレットよりも短い芳香族ポリアミド繊維のことを短繊維と称する。

最初に、落重衝撃試験の結果を表３を参照しつつ説明する。
ＭＦＲが０．３ｇ／１０ｍｉｎである高密度ポリエチレンＡ１を用いた実施例１〜４及び比較例１を比較する。芳香族ポリアミド繊維Ｂ１の含有量が、樹脂全量１００質量部に対し５〜１０質量部である実施例１、２の場合、室温での最大吸収エネルギーが１０４７Ｊである。芳香族ポリアミド繊維Ｂ１の含有量が、樹脂全量１００質量部に対し２５〜５０質量部である実施例３及び４の場合、室温での最大吸収エネルギーが１２７０Ｊである。芳香族ポリアミド繊維を含有していない比較例１の場合、室温での最大吸収エネルギーが１０４７Ｊである。したがって、芳香族ポリアミド繊維を含有することによって、耐衝撃性が向上することが確認された。

次に、取り外し容易性試験の結果を表３を参照しつつ説明する。
−３０℃の環境下で、実施例１〜実施例８の各保護具２０を鋼管継手１４の雌螺子１６から取り外すために必要であった取り外しトルクは４５Ｎｍ以下であり、保護具２０と鋼管継手１４との間でかじりを生じることなく、容易に取り外し可能であった。
長繊維の芳香族ポリアミド繊維を含有する実施例１〜８の各保護具２０においては、保護具２０中の芳香族ポリアミド繊維の含有量と取り外しトルクとの間に相関性が見られる。すなわち、芳香族ポリアミド繊維の含有量が増加するにしたがって、取り外しトルクが減少している。芳香族ポリアミド繊維の含有量が樹脂全量１００質量部に対し２５質量部以上である実施例３及び実施例４の各保護具２０では、取り外しトルクが４０Ｎｍと最も小さい。芳香族ポリアミド繊維の含有量が樹脂全量１００質量部に対し５〜１０質量部である実施例１、実施例２、実施例５及び実施例６の各保護具２０では、取り外しトルクが４５Ｎｍとなっている。

また、短繊維の芳香族ポリアミド繊維を含有する比較例５の保護具においては、取り外しトルクが５５Ｎｍとなっている。これに対して、実施例１の保護具２０は、芳香族ポリアミド繊維の含有量、高密度ポリエチレンのＭＦＲが、比較例５の保護具２０と同じ値となっているが、取り外しトルクが４５Ｎｍとなっている。これは、実施例１の保護具２０中の芳香族ポリアミド繊維が長繊維であるからと考えられる。すなわち、実施例１の保護具２０において、１本当たりの芳香族ポリアミド繊維の長繊維によって収縮を妨げられる高密度ポリエチレンの体積が、比較例５の保護具２０において、１本当たりの芳香族ポリアミド繊維の短繊維によって収縮を妨げられる高密度ポリエチレンの体積よりも大きいからである。

さらに、光安定剤及び紫外線吸収剤を含有する実施例８の保護具２０と、光安定剤及び紫外線吸収剤を含有しない実施例１の保護具２０とを比較すると、実施例８の保護具２０の最大吸収エネルギーが室温で１０４７Ｊ、−４６℃で１２７０Ｊ、取り外しトルクが４５Ｎｍであり、実施例１の保護具２０の最大吸収エネルギー及び取り外しトルクと同じ値である。したがって、光安定剤及び紫外線吸収剤を添加しても、本発明の効果が損なわれないことが確認された。
他方、芳香族ポリアミド繊維を含有していない比較例１〜比較例４の各保護具においては、各保護具と鋼管継手１４の雌螺子１６との間にかじりを生じ、１００Ｎｍ以上のトルクを保護具にかけても、保護具を雌螺子１６から取り外すことはできなかった。

第１の実施の形態に係る保護具の長手方向断面図である。保護具製造の説明図である。保護具において衝撃吸収部が衝撃力を吸収して変形する状態説明図である。第２の実施の形態に係る保護具の長手方向断面図である。変形例１に係る保護具の長手方向断面図である。比較例５に係るペレットの構造図である。変形例２に係る保護具の長手方向断面図である。変形例３に係る保護具の長手方向断面図である。落重衝撃試験における試験装置の構成図である。従来の鋼管の側面図である。従来の保護具を装着した鋼管の側面図である。

符号の説明

１０鋼管
１２鋼管の雄螺子
１４鋼管継手
１６鋼管継手の雌螺子
２０保護具
２２ａ、２２ｂ端面
２４円筒内周面
２６円筒外周面
２８保護具の雌螺子
３０保護具の雄螺子
３１段部
３２溝
３４外周側縁
３６内周側縁
３８衝撃吸収部
４０カバー
５０落重衝撃試験装置
５２錘
５４鋼製棒
Ａ高密度ポリエチレン
Ｂ芳香族ポリアミド繊維
Ｍ成型原料混合物
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ペレット

Claims

鋼管の管端に装着される樹脂製の保護具であって、前記樹脂は、樹脂の全量１００質量部に対し、高密度ポリエチレンを５０〜９５質量部及び芳香族ポリアミド繊維を５〜５０質量部含有し、前記保護具は、芳香族ポリアミド繊維と高密度ポリエチレンとを含有するペレット、および高密度ポリエチレンのペレットを混合して形成され、芳香族ポリアミド繊維と高密度ポリエチレンとを含有する前記ペレットがその長さが５〜５０ｍｍであり、該ペレット内の芳香族ポリアミド繊維はペレットとほぼ同じ長さを有することを特徴とする保護具。
鋼管の管端に装着された鋼管継手に装着される樹脂製の保護具であって、前記樹脂が高密度ポリエチレンを５０〜９５質量部及び芳香族ポリアミド繊維を５〜５０質量部含有し、前記保護具は、芳香族ポリアミド繊維と高密度ポリエチレンとを含有するペレット、および高密度ポリエチレンのペレットを混合して形成され、芳香族ポリアミド繊維と高密度ポリエチレンとを含有する前記ペレットは、その長さが５〜５０ｍｍであり、該ペレット内の芳香族ポリアミド繊維はペレットとほぼ同じ長さを有することを特徴とする保護具。
０．００１〜５質量部の紫外線吸収剤及び０．００１〜５質量部の光安定剤が添加されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の保護具。
前記高密度ポリエチレンが、温度１９０℃、荷重２１．１８Ｎの測定条件下において、０．１〜２０．０ｇ／１０ｍｉｎのメルトマスフローレートを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護具。
前記鋼管の管端にある雄螺子と螺合可能な雌螺子を有することを特徴とする請求項１、請求項３〜請求項４のいずれか１項に記載の保護具。
請求項１、請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の保護具が、前記鋼管の管端にある雄螺子に装着されていることを特徴とする鋼管。
前記鋼管継手の雌螺子と螺合可能な雄螺子を有することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の保護具。
請求項２〜請求項４、請求項７のいずれか１項に記載の保護具が、前記鋼管に装着された鋼管継手の雌螺子に装着されていることを特徴とする鋼管。