JP4581742B2

JP4581742B2 - 耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管及びその製造方法

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Publication number: JP4581742B2
Application number: JP2005053825A
Authority: JP
Inventors: 泰宏原田; 志郎宮田; 彰彦古田; 信行石川; 慎一郎森
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-01
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2025-02-28
Also published as: JP2005280345A

Description

本発明は、耐震性と防食性がともに優れた樹脂被覆鋼管及びその製造方法に関する。

パイプライン等に用いられる鋼管は、土壌中や海水中等の湿潤環境で使用されたり、極寒地帯においてパイプラインに高温流送物が流される、といった厳しい使用環境に晒され、このためそれらの鋼管には高い防食性が求められる。そのような厳しい使用環境に耐え得る防食被覆として、粉体塗料を用いた厚膜型の単層樹脂被覆や、粉体塗料を用いたプライマー層とその上層のポリオレフィン樹脂層とからなる複層樹脂被覆が用いられている。

このような防食被覆のうち、粉体塗料を用いた厚膜型の単層樹脂被覆は、一般に静電粉体塗装法や流動浸漬法による粉体塗装によって形成される。静電粉体塗装法では、予熱した鋼管の表面に静電塗装機を用いて粉体塗料を吹き付け、鋼管の予熱温度で粉体塗料を溶融・熱硬化させることにより、樹脂被覆を形成する。また、流動浸漬法では、予熱した鋼管を粉体塗料が入れられた流動浸漬槽に浸漬して引き上げ、鋼管の予熱温度で粉体塗料を溶融・熱硬化させることにより、樹脂被覆を形成する。

また、粉体プライマーを用いた複層樹脂被覆は、単層樹脂被覆と同様に、予熱された鋼管の表面に静電粉体塗装法や流動浸漬法によって粉体塗料を付着させ、鋼管の予熱温度で粉体塗料を溶融・熱硬化させることでプライマー層を形成し、次いで、その上層に溶融状態のシート状ポリオレフィン樹脂を連続的に被覆することにより形成される（特許文献１，２）。
以上のような粉体塗料を用いた防食被覆に対して、液体塗料を用いた防食被覆も行われているが、この液体塗料による防食被覆は、粉体塗料を用いた防食被覆に比べて防食性能の持続性、耐陰極剥離性、温水二次密着性等が劣る欠点があり、高い防食性を得るためには粉体塗料を用いた防食被覆が好ましい。

ところで、パイプライン等として鋼管が設置された場所で大規模な地震が発生した場合、地震の揺れによって鋼管の長手方向において引張り方向及び圧縮方向での大きな力が繰り返し作用し、このため特に外径／管厚比がある程度大きい鋼管では局部座屈を起こしやすく、場合によっては円周方向の亀裂の発生や破断に至ることもある。このためパイプライン等に適用される鋼管には、上述した防食性に加えて優れた耐震性が要求される。しかし、従来、長期間に亘って高い防食性が得られ、且つ耐震性にも優れた樹脂被覆鋼管は知られていない。

鋼管の耐震性に関しては、鋼管の公称応力−公称歪み曲線の勾配を正とし、且つ一様伸びを５％以上、降伏比を８０％以下とすることにより、優れた耐震性能が得られることが、特許文献３に示されている。同特許文献には、この鋼管が優れた耐震性を有する理由として、（1）公称応力−公称歪み曲線の勾配が正となる鋼管は、勾配が０または負となる鋼管に較べて局部座屈を起こす限界の外径／管厚比が著しく大きく、このため局部座屈を起こしにくいこと、（2）圧縮応力により塑性変形した鋼管であっても、一様伸びが５％以上であれば脆性的な亀裂や破断が発生しにくく、且つ降伏比が８０％以下であれば引張りによる破断に対する抵抗が大きいこと、などが示されており、実際、この技術によれば鋼管の耐震性を大きく向上させることができる。

特開昭５０−１４８４８８号公報特開平９−７６３４５号公報特許第３３３６８４２号公報

以上のことから、上記のような耐震性鋼管に対して樹脂被覆によって高い防食性能を付与すれば、ラインパイプ等に好適な高度の耐震性と防食性を兼ね備えた鋼管を得ることができると考えられた。しかし、そのような防食被覆鋼管を実現するために本発明者らが実験を行ったところ、鋼管に高い防食性能を付与するために粉体塗料による樹脂被覆を施した場合、その鋼管本来の耐震性が大きく損なわれてしまうという事実が判明した。
したがって本発明の目的は、耐震性と防食性がともに優れた樹脂被覆鋼管及びその製造方法を提供することにある。

特許文献３に示されるような耐震性に優れた鋼管に防食被覆を施しただけで、その鋼管本来の耐震性能が損なわれてしまうというのは、冶金学的には極めて特異な現象であり、本発明者らはその原因について詳細な検討を行った。原因としては、防食被覆そのものによる影響と防食被覆工程での影響が考えられるが、実験の結果では液体塗料を用いた防食被覆の場合には耐震性の低下は殆ど認められなかったことから、後者の影響について詳細な検討を加えた結果、防食被覆工程での鋼管の加熱温度が耐震性の低下に関係していることを突き止めた。

すなわち、樹脂被覆鋼管の連続製造ラインでは、設備上の制約（ライン長等）及び生産性の観点から塗料の焼付け時間（熱硬化時間）に実質的な上限があり、最大でも３分（通常１〜２分）以内に焼付けを完了させる必要がある。このため従来技術では、そのような焼付け時間の制約を前提として焼付け温度を設定し、塗装焼付が行われている。具体的には、鋼管を粉体塗装する場合には焼付け温度を２３０〜２５０℃程度に設定し、鋼管をその温度範囲に予熱した状態で粉体塗装が行われる。一方、鋼管に液体塗料を適用する場合には、塗料を塗布した後、１１０〜１６０℃程度で焼付けが行われる。本発明者らは、このような防食被覆時の鋼管加熱温度の違いに着目し、その影響について調査した。その結果、鋼管の加熱温度が２２０℃を超えた付近から鋼管の降伏比が上昇し、耐震性能の低下が顕著になることが判明した。この程度の加熱温度で鋼管の物性（降伏比）が大きく変化するという現象は従来の知見にはなく、また、その理由も明確ではないが、加熱による時効現象が原因である可能性がある。

以上の知見から、鋼管が本来有する耐震性能を損なわないためには防食被覆時の鋼管加熱温度を２２０℃以下とする必要があり、したがって、高度の防食性能を付与するために粉体塗装による防食被覆を施す場合においては、粉体塗料は２２０℃以下の温度域で所定時間内に完全硬化するものを用いる必要があることが判った。

本発明は、以上のような知見に基づきなされたもので、その特徴は以下のとおりである。
（1）軸方向の引張試験により得られる公称応力−公称歪み曲線の比例限から歪量５％までのいずれの歪量においても公称応力／公称歪みの勾配が正であり且つ一様伸びが５％以上、降伏比が８０％以下の鋼管の表面に、防食被覆の少なくとも一部として、１８０〜２２０℃の温度範囲で完全硬化するまでの時間が３分以下である粉体塗料による樹脂被覆層を有することを特徴とする耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管。
（2）上記（1）の樹脂被覆鋼管において、粉体塗料がエポキシ粉体塗料であることを特徴とする耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管。
（3）上記（1）又は（2）の樹脂被覆鋼管において、防食被覆が、粉体塗料による樹脂被覆層と、その上層に形成される１層以上のポリオレフィン樹脂被覆層からなることを特徴とする耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管。

（4）軸方向の引張試験により得られる公称応力−公称歪み曲線の比例限から歪量５％までのいずれの歪量においても公称応力／公称歪みの勾配が正であり且つ一様伸びが５％以上、降伏比が８０％以下の鋼管の表面に、１８０〜２２０℃の温度範囲で完全硬化するまでの時間が３分以下である粉体塗料を塗装して１８０〜２２０℃の温度で熱硬化させることにより、防食被覆の少なくとも一部となる樹脂被覆層を形成することを特徴とする耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管の製造方法。
（5）上記（4）の製造方法において、粉体塗料がエポキシ粉体塗料であることを特徴とする耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管の製造方法。
（6）上記（4）又は（5）の製造方法において、防食被覆として、粉体塗料による樹脂被覆層を形成した後、その上層に１層以上のポリオレフィン樹脂被覆層を形成することを特徴とする耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管の製造方法。

本発明の樹脂被覆鋼管は、母材鋼管が本来有している優れた耐震性能が損なわれることなくそのまま維持され、しかも粉体塗装による防食被覆によって高度な防食性能が付与されているため、優れた耐震性と防食性を兼ね備えたものとなる。

本発明の樹脂被覆鋼管を構成する母材鋼管は、軸方向の引張試験により得られる公称応力−公称歪み曲線の比例限から歪量５％までのいずれの歪量においても公称応力／公称歪みの勾配が正であり且つ一様伸びが５％以上、降伏比が８０％以下の鋼管であり、上述したようにこの鋼管は優れた耐震性能を有する。軸方向の引張試験により得られる公称応力−公称歪み曲線の比例限から歪量５％までのいずれの歪量においても公称応力／公称歪みの勾配が正（以下、単に「公称応力−公称歪み曲線の勾配が正」と略記する）とは、引張試験の歪量５％以下の塑性変形域では連続的に加工硬化することを意味している。不連続降伏する、すなわち降伏伸びが生じる場合には前記の勾配が０又は負となる。一般に、鋼管の耐震性は軸圧縮試験又は曲げ試験などで得られる、限界座屈歪又は限界座屈曲げ角度等で評価されるが、公称応力−公称歪みの曲線の勾配が正となる鋼管は、勾配が０または負となる鋼管に較べて局部座屈を起こす限界の外径／管厚比が著しく大きいため、局部座屈を起こしにくく、しかも、鋼管管軸方向の降伏比が小さいほど、また一様伸びが大きいほど、限界座屈歪又は限界曲げ角度が高くなり、特に一様伸び：５％以上、降伏比：８０以下においてその傾向が顕著になる。このため樹脂被覆鋼管の母材鋼管として上記物性を有する鋼管を用いることにより、高度の耐震性を確保することができる。

本発明で用いられる母材鋼管の種類や寸法などに特に制限はなく、鋼管の種類としては、例えば、電縫鋼管、スパイラル鋼管、ＵＯＥ鋼管、プレスベンド鋼管等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、この母材鋼管の好ましい化学成分や製造方法については後に詳述する。
また、母材鋼管としては、クロメート処理、燐酸塩処理等の下地処理やその他の前処理を施したものが含まれる。一般の樹脂被覆鋼管では、素管表面に対して塗装下地としてクロメート処理や燐酸塩処理が施される。

本発明の樹脂被覆鋼管は、防食被覆が管外面又は内面のいずれか若しくは両方に形成されたものであるが、一般的な樹脂被覆鋼管は、少なくとも管外面に防食被覆を有する。
本発明の樹脂被覆鋼管は、鋼管（母材鋼管）の表面に、１８０〜２２０℃の温度範囲で完全硬化するまでの時間が３分以下である粉体塗料（ｘ）による樹脂被覆層を有する。ここで、粉体塗料が「完全硬化」するとは、カナダ規格ＣＳＡ−Ｚ２４５．２０−０２に準拠して示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって硬化した塗膜を測定した際に、発熱の反応ピークが検出されない状態であって、且つ１回目の走査と２回目の走査間でのガラス転移温度（Ｔｇ）の差が−２℃〜＋３℃の範囲に入っている状態を指す。

この粉体塗料（ｘ）による樹脂被覆層は、防食被覆の少なくとも一部として形成されるものであり、したがって、防食被覆は粉体塗料（ｘ）による樹脂被覆層のみからなる単層樹脂被覆であってもよいし、粉体塗料（ｘ）による樹脂被覆層が防食被覆の一部を構成するような複層樹脂被覆であってもよい。後者の好ましい形態としては、粉体塗料（ｘ）による樹脂被覆層（プライマー層）と、その上層に形成される１層以上のポリオレフィン樹脂被覆層からなる複層樹脂被覆が挙げられる。

先に述べたように、樹脂被覆鋼管の連続製造ラインでは、設備上の制約（ライン長等）及び生産性の観点から塗料の焼付け時間（加熱硬化時間）に実質的な上限があり、最大でも３分以内、好ましくは２分以内に焼付けが完了する必要がある。また、粉体塗料を焼付けする際の鋼管予熱温度が２２０℃を超えると、鋼管の降伏比が上昇して耐震性が劣化し、一方、１８０℃未満では粉体塗料を完全硬化させることは困難となる。このため粉体塗料としては、１８０〜２２０℃の温度範囲で完全硬化するまでの時間が３分以下、好ましくは２分以下の粉体塗料（ｘ）を用いる必要がある。

使用される粉体塗料（ｘ）は熱硬化性樹脂からなる粉体状の塗料であり、樹脂種としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられるが、防食性の面からはエポキシ樹脂を主成分とする粉体塗料が好ましい。さらに、その中でも、フェノール硬化系、ジシアンジアミド又はその変性体による硬化系エポキシ粉体塗料が特に好ましい。
粉体塗料（ｘ）により樹脂被覆層を形成するには、鋼管を１８０〜２２０℃の温度範囲に予熱し、その表面に静電粉体塗装法や流動浸漬法により粉体塗料を付着させ、鋼管の予熱温度で粉体塗料を溶融・熱硬化（完全硬化）させる。

粉体塗料（ｘ）による単層樹脂被覆を形成する場合、その膜厚は４００〜７５０μｍ程度とすることが好ましい。
また、粉体塗料（ｘ）による樹脂被覆層（プライマー層）とその上層のポリオレフィン樹脂層からなる複層樹脂被覆を形成する場合、通常、ポリオレフィン樹脂層は下層側の接着樹脂層と上層側の防食樹脂層からなり、さらに防食樹脂層はそれ自体が多層からなる場合もある。プライマー層の膜厚は２００〜５００μｍ程度、ポリオレフィン樹脂層の膜厚は２〜５ｍｍ程度とすることが好ましい。

次に、本発明による樹脂被覆鋼管の製造方法について説明する。
本発明の製造方法では、公称応力−公称歪み曲線の勾配が正で且つ一様伸びが５％以上、降伏比が８０％以下の鋼管の表面に、１８０〜２２０℃の温度範囲で完全硬化するまでの時間が３分以下である粉体塗料（ｘ）を塗装して１８０〜２２０℃の温度で溶融・熱硬化させることにより、防食被覆層の少なくとも一部となる樹脂被覆層を形成する。通常、粉体塗料（ｘ）を上記温度で溶融・熱硬化させるために、鋼管は１８０〜２２０℃の温度範囲に予熱され、この予熱された鋼管に対して粉体塗料（ｘ）の塗装が行われる。

一般に、粉体塗装に先立って鋼管表面にアルカリ脱脂・酸洗処理又はブラスト処理などの除錆処理を施して表面を清浄化し、さらに、鋼管の表面に優れた防食性を付与するために、クロメート処理、燐酸塩処理などの下地処理（防錆処理）を施す。
鋼管を加熱（予熱）する際の加熱手段に特別な制限はなく、誘導加熱やバーナーによる直火加熱等の任意の手段を用いることができるが、加熱の迅速性、温度制御性などの点で誘導加熱装置、特に高周波誘導加熱装置が好ましい。
粉体塗料の塗装は、一般に静電粉体塗装法や流動浸漬法により行われる。静電粉体塗装法では、予熱した鋼管の表面に静電塗装機を用いて粉体塗料を吹き付け、鋼管の予熱温度で粉体塗料を溶融・熱硬化させることにより樹脂被覆を形成する。また、流動浸漬法では、予熱した鋼管を粉体塗料が入れられた流動浸漬槽に浸漬して引き上げ、鋼管の予熱温度で粉体塗料を溶融・熱硬化させることにより樹脂被覆を形成する。

単層樹脂被覆の場合には、基本的に上記粉体塗料（ｘ）の塗装により樹脂被覆層が形成されることで、樹脂被覆鋼管が得られる。
また、複層樹脂被覆の場合には、上記粉体塗料（ｘ）の塗装によりプライマー層が形成され、引き続き、その上層にポリオレフィンなどの樹脂層が少なくとも１層被覆されることで、樹脂被覆鋼管が得られる。この上層の樹脂層は、プライマー塗装後の昇温状態にある鋼管に、溶融押出樹脂シートを被覆する等の方法により形成される。通常、この樹脂層の樹脂としてはポリオレフィン系樹脂が用いられ、一般にこのポリオレフィン系樹脂層は下層側の接着樹脂層と上層側の防食樹脂層からなり、さらに防食樹脂層はそれ自体が多層からなる場合もある。また、樹脂層の被覆方法は、Ｔダイ法、丸ダイ法が一般的であるが、これらに限定されるものではない。Ｔダイ法においては、下層側の接着樹脂層と上層側の防食樹脂層をそれぞれ単独で押出被覆してもよい。
なお、本発明は、防食被覆の少なくとも一部として、上記粉体塗料（ｘ）による樹脂被覆層が形成される任意の樹脂被覆鋼管及びその製造方法に適用することができる。

次に、本発明で母材鋼管として用いられる耐震性鋼管の好ましい化学成分及び製造条件について説明する。
パイプライン等の用途に用いられる鋼管（ＵＯＥ鋼管、スパイラル鋼管、電縫鋼管、プレスベンド鋼管等）の多くは、熱延鋼板を素材とし、冷間成形と溶接による製管工程を経ることにより製造されるが、上述した耐震性鋼管を得るために、鋼管の素材となる熱延鋼板を以下のような化学成分及び製造条件で製造することが好ましい。

すなわち、この熱延鋼板の製造方法では、Ｃ：０．０３〜０．１５mass％、Ｓｉ：０．０１〜１．０mass％、Ｍｎ：０．５〜２．０mass％を含有し、さらに必要に応じて、Ｃｕ：０．０５〜０．５mass％、Ｎｉ：０．０５〜０．５mass％、Ｃｒ：０．０５〜０．５mass％及びＭｏ：０．０５〜０．５mass％の中から選ばれる１種または２種以上の元素、Ｎｂ：０．００５〜０．１mass％、Ｖ：０．００５〜０．１mass％及びＴｉ：０．００５〜０．１mass％の中から選ばれる１種または２種以上の元素を含有する鋼を、１０００〜１２００℃に加熱して熱間圧延し、この鋼板を（Ａｒ_３＋４０）〜（Ａｒ_３−８０）℃の温度域から２５０〜５５０℃の温度域までを５℃／ｓｅｃ以上の平均冷却速度で冷却し、その後放冷することにより、金属組織がフェライトとベイナイトの２相組織からなる熱延鋼板を得る。このような熱延鋼板を冷間成形と溶接により製管することにより、高強度・高靭性で優れた耐震性を有する鋼管が得られる。

以下、上記化学成分及び製造条件の限定理由について説明する。
（A）化学成分
・Ｃ：０．０３〜０．１５mass％
Ｃは鋼材の強度を確保するとともに、ベイナイト相の生成を促進するために必要な元素である。Ｃが０．０３mass％未満ではベイナイトの生成量が不足し、一方、０．１５mass％を超えて添加すると溶接性を劣化させるので、０．０３〜０．１５mass％とする。
・Ｓｉ：０．０１〜１．０mass％
Ｓｉは強度を高めるため、また、製鋼工程における脱酸剤として添加する。Ｓｉが０．０１mass％未満ではその効果が十分でなく、一方、１．０mass％を超えて添加すると溶接部の靭性が劣化するので、０．０１〜１．０mass％とする。
・Ｍｎ：０．５〜２．０mass％
Ｍｎは強度を高めるために添加する。Ｍｎが０．５mass％未満では強度が不足し、一方、２．０mass％を超えて添加すると母材と溶接部の靭性及び溶接性が劣化するので、０．５〜２．０mass％とする。

・Ｃｕ：０．０５〜０．５mass％、Ｎｉ：０．０５〜０．５mass％、Ｃｒ：０．０５〜０．５mass％、Ｍｏ：０．０５〜０．５mass％
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏは選択的添加元素であり、強度を高める場合にそれらの１種又は２種以上を添加する。これら各元素の添加量が０．０５mass％未満では添加による効果が十分でなく、一方、０．５mass％を超えると溶接性が劣化するので、０．０５mass％〜０．５mass％とする。
・Ｎｂ：０．００５〜０．１mass％、Ｖ：０．００５〜０．１mass％、Ｔｉ：０．００５〜０．１mass％
Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉも選択的添加元素であり、靭性及び強度を高める場合にそれらの１種又は２種以上を添加する。これら各元素の添加量が０．００５mass％未満では添加による効果が十分でなく、一方、０．１mass％を超えると溶接部の靭性を劣化させるので、０．００５〜０．１mass％とする。
鋼の化学成分は、以上に規定された元素を含有していれば所望の効果が得られ、したがって、不純物元素としてのＰ，Ｓ、脱酸剤として添加されるＡｌ、その他の微量元素を含んでいてもよい。

（B）熱延鋼板の製造条件
・スラブ加熱温度：１０００〜１２００℃
加熱温度が１０００℃未満ではＮｂ等の炭窒化物形成元素が十分固溶せず、圧延中に析出する炭窒化物が少なくなり、十分な強度が得られない。一方、加熱温度が１２００℃を超えると組織が粗大化し、靭性が劣化するとともに、スケール疵が生じやすくなるため、スラブ加熱温度は１０００〜１２００℃とする。
・冷却開始温度：（Ａｒ_３＋４０）〜（Ａｒ_３−８０）℃
冷却開始温度が（Ａｒ_３＋４０）℃より高い場合、冷却前のフェライトの析出量が少なく、ベイナイトの生成量が十分に確保できない。一方、冷却開始温度が（Ａｒ_３−８０）℃より低くなるとパーライトが生成するようになり、ベイナイトが得られなくなる。このため冷却開始温度は（Ａｒ_３＋４０）〜（Ａｒ_３−８０）℃とする。

・平均冷却速度：５℃／ｓｅｃ以上
平均冷却速度は、冷却前後での鋼板表面温度の低下量を△Ｔ（℃）、冷却時間を△ｔ（ｓｅｃ）とした場合、△Ｔ／△ｔ（℃／ｓｅｃ）で求めるが、上記冷却開始温度からの平均冷却速度が５℃／ｓｅｃ未満では、必要な金属組織（フェライト・ベイナイトの２相組織）と十分な強度を得られず、このため平均冷却速度を５℃／ｓｅｃ以上とする。
・冷却停止温度：２５０〜５５０℃
上記平均冷却速度での冷却の冷却停止温度は、ベイナイトの生成量を確保し、低降伏比と高ｎ値を得るために５５０℃以下とする。しかし、冷却停止温度が２５０℃未満では、耐震性が低下するため、その下限を２５０℃とする。その後の冷却条件は特に限定する必要はなく、常法に従い冷却すればよい。
以上のようにして得られた熱延鋼板を冷間成形と溶接によって製管し、鋼管とする。成形方法は、ＵＯＥプロセス、スパイラルプロセス、プレスベンド等、冷管成形であればいかなる方法でもよい。

［実施例１］
Ｃ：０．０４mass％、Ｓｉ：０．１５mass％、Ｍｎ：１．５mass％、Ｃｕ：０．２５mass％、Ｎｉ：０．２mass％、Ｍｏ：０．１mass％、Ｎｂ：０．０１mass％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる化学成分のスラブを１１００℃に加熱して熱間圧延した後、７２０℃から３８０℃までを５℃／ｓｅｃの平均冷却速度で冷却し、その後、放冷し、板厚３０ｍｍの熱延鋼板（Ａｒ_３：７５４℃）を製造した。この熱延鋼板をＯＤ２４ｉｎｃｈ×３０ｍｍＷＴのＵＯＥ鋼管に製管した。
この鋼管の外面に対して、グリットブラストによる前処理（粗さＲｚ：５０〜７０μｍ、清浄度Ｓａ：２．５以上）を施した後、クロメート処理（乾燥温度：８０℃）を施し、次いで、下記粉体塗料（A）,（B）のいずれかを用いた塗装を施して鋼管表面に防食被覆を形成し、その後、水冷により鋼管を常温まで冷却し、樹脂被覆鋼管を得た。

ここで、粉体塗装の場合には、鋼管をインダクションヒーターで所定の焼付け温度に予熱した後、静電粉体塗装法により粉体塗料の塗装を行い、鋼管予熱温度による焼付時間を３分とした。
・粉体塗料（A）：２２０℃で完全硬化するまでの時間が約１１０秒のフェノール硬化系エポキシ粉体塗料（密度：１．４０、粉体粒径：２５０μｍ以下、Ｔｇ：１０５±５℃）
・粉体塗料（B）：２２０℃で完全硬化するまでの時間が約２１０秒のジシアンジアミド硬化系エポキシ粉体塗料（密度：１．４４、粉体粒径：２００μｍ以下、Ｔｇ：１０８±３℃）

製造された樹脂被覆鋼管について、鋼管の耐震性の指標である公称応力−公称歪み曲線の勾配、降伏比及び一様伸びを測定し、また、防食性を陰極剥離試験により評価した。それらの結果を、樹脂被覆鋼管の製造条件とともに表１に示す。
（１）耐震性（公称応力−公称歪み曲線の勾配、降伏比、一様伸び）
鋼管の耐震性の指標である公称応力−公称歪み曲線の勾配、降伏比及び一様伸びを、樹脂被覆鋼管の管軸方向から採取した全厚引張試験片を用いて評価した。試験条件を以下に示す。なお、公称応力−公称歪み曲線の勾配は、比例限から歪量５％までのいずれの歪量においても公称応力／公称歪みの勾配が正となっているものを“正”とし、いずれかの歪量で負となっているものを“負”として示した。一様伸びが５％未満の場合には、一様伸び以下の歪量の範囲で勾配を評価した。
・引張り速度：５ｍｍ／ｍｉｎ

（２）防食性
ＡＳＴＭＧ８に準拠して、以下に示す条件で行った陰極剥離試験により防食性を評価した。初期孔端からの剥離距離が１０ｍｍ以下のものを“○”、１０ｍｍ超のものを“×”とした。
・初期孔：６ｍｍφ
・電圧：−１．５Ｖ
ＶＳＳＣＥ
・電解質：３％食塩水
・温度：８０℃
・期間：３０日

［実施例２］
実施例１と同様の鋼管（前処理、クロメート処理も同様）に、下記粉体塗料（A）,（B）、液体塗料（C）のいずれかを用いた塗装を施して鋼管表面にプライマー層を形成した。
・粉体塗料（A）：２２０℃で完全硬化するまでの時間が約１１０秒のフェノール硬化系エポキシ粉体塗料（密度：１．４、粉体粒径：２５０μｍ以下、Ｔｇ：１０５±５℃）
・粉体塗料（B）：２２０℃で完全硬化するまでの時間が約２１０秒のジシアンジアミド硬化系エポキシ粉体塗料（密度：１．４４、粉体粒径：２００μｍ以下、Ｔｇ：１０８±３℃）
・液体塗料（C）：１６０℃で完全硬化するまでの時間が約６０秒のエポキシ液体塗料（ジャパンエポキシレジン（株）製、主剤：エピコート８２８＋はじき止め処方剤、硬化剤：エポメートＢ００２、主剤と硬化剤の配合比率２：１）

引き続きこのプライマー層の上層に、下記（ｉ）又は（ii）の防食被覆層（ポリオレフィン樹脂層）を形成し、その後、水冷により常温まで鋼管を冷却し、樹脂被覆鋼管を得た。
（ｉ）変性ポリエチレン樹脂接着層（無水マレイン酸変性ポリエチレン、融点１２１℃、ＭＦＲ１．０、膜厚０．２〜０．５ｍｍ）とポリエチレン樹脂層（高密度ポリエチレン、密度０．９４３、融点１２４℃、ＭＦＲ０．２４、膜厚３．０ｍｍ）からなる２層溶融押出樹脂シートを螺旋状に鋼管に巻き付けて防食被覆層を形成した。
（ii）変性ポリプロピレン樹脂接着層（無水マレイン酸変性ポリプロピレン、融点１６０℃、ＭＦＲ０．９（２３０℃，２．１６ｋｇ）、膜厚０．２〜０．５ｍｍ）とポリプロピレン樹脂層（ブロックタイプポリプロピレン、密度０．９、融点１４０℃、ＭＦＲ１０（２３０℃，２．１６ｋｇ）、膜厚３．０ｍｍ）からなる２層溶融押出樹脂シートを螺旋状に鋼管に巻き付けて防食被覆層を形成した。

なお、上記プライマー塗装に関しては、粉体塗装の場合には、鋼管をインダクションヒーターで所定の焼付け温度に予熱した後、静電粉体塗装法により粉体塗料の塗装を行い、鋼管予熱温度による焼付時間を３分とした。また、液体塗料の塗装の場合には、予め主剤と硬化剤をそれぞれ８０℃に加温しておき、エアスプレーガンのガン先で所定配合比率で混合し、スプレー塗装することにより塗料を鋼管表面に塗布した後、インダクションヒーターで６分焼付処理した。
製造された樹脂被覆鋼管について、実施例１と同様の方法で、公称応力−公称歪み曲線の勾配、降伏比及び一様伸びの測定を行った。また、防食性は、ポリエチレン樹脂による防食被覆層（上記（ｉ）の防食被覆層）を有する発明例１〜６及び比較例１〜５については、実施例１と同様の方法・基準で評価し、ポリプロピレン樹脂による防食被覆層（上記（ii）の防食被覆層）を有する発明例７については、下記の方法・基準で評価した。それらの結果を、樹脂被覆鋼管の製造条件とともに表２に示す。

［防食性］
ＡＳＴＭＧ８に準拠して、以下に示す条件で行った陰極剥離試験により防食性を評価した。初期孔端からの剥離距離が７ｍｍ以下のものを“○”、７ｍｍ超のものを“×”とした。
・初期孔：６ｍｍφ
・電圧：−１．５Ｖ
ＶＳＳＣＥ
・電解質：３％食塩水
・温度：１００℃
・期間：３０日

［実施例３］
Ｃ：０．０５mass％、Ｓｉ：０．１５mass％、Ｍｎ：１．５３mass％、Ｃｕ：０．０１mass％、Ｎｉ：０．０１mass％、Ｃｒ：０．０３mass％、Ｍｏ：０．１５mass％、Ｎｂ：０．０２９mass％、Ｖ：０．０３mass％、Ｔｉ：０．０１０mass％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる化学成分のスラブを１１００℃に加熱して熱間圧延（未再結晶温度域での圧下率：６５％）した後、７００℃から３５０℃までを４０℃／ｓｅｃの平均冷却速度で冷却し、その後、空冷により室温まで冷却し、板厚１４．３ｍｍの熱延鋼板を製造した。この熱延鋼板をＵＯＥプロセスにより外径６１０ｍｍの鋼管に製管した。

この鋼管に実施例１と同様の前処理及びクロメート処理を施し、次いで、実施例２で用いた粉体塗料（A）による塗装を施して鋼管表面にプライマー層を形成し、引き続きその上層に、実施例２で用いた（ｉ）の防食被覆層（ポリオレフィン樹脂層）を形成し、その後、水冷により常温まで鋼管を冷却し、樹脂被覆鋼管を得た。
製造された樹脂被覆鋼管について、実施例１と同様の方法で、公称応力−公称歪み曲線の勾配、降伏比及び一様伸びの測定と防食性の評価を行い、さらに、軸圧縮試験による限界座屈歪の測定を行った。この軸圧縮試験では、長さ１８００ｍｍの供試鋼管の両端に耐圧版を取り付けた後、大型圧縮試験装置によって軸方向圧縮を加え、圧縮荷重が最大となる点を限界座屈歪とした。また、参考例として、樹脂被覆前の鋼管（素管）についても、公称応力−公称歪み曲線の勾配、降伏比、一様伸び及び限界座屈歪の測定を、上記と同様の方法で行った。以上の結果を、樹脂被覆鋼管の製造条件とともに表３に示す。

Claims

軸方向の引張試験により得られる公称応力−公称歪み曲線の比例限から歪量５％までのいずれの歪量においても公称応力／公称歪みの勾配が正であり且つ一様伸びが５％以上、降伏比が８０％以下の鋼管の表面に、防食被覆の少なくとも一部として、１８０〜２２０℃の温度範囲で完全硬化するまでの時間が３分以下である粉体塗料による樹脂被覆層を有することを特徴とする耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管。
粉体塗料がエポキシ粉体塗料であることを特徴とする請求項１に記載の耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管。
防食被覆が、粉体塗料による樹脂被覆層と、その上層に形成される１層以上のポリオレフィン樹脂被覆層からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管。
軸方向の引張試験により得られる公称応力−公称歪み曲線の比例限から歪量５％までのいずれの歪量においても公称応力／公称歪みの勾配が正であり且つ一様伸びが５％以上、降伏比が８０％以下の鋼管の表面に、１８０〜２２０℃の温度範囲で完全硬化するまでの時間が３分以下である粉体塗料を塗装して１８０〜２２０℃の温度で熱硬化させることにより、防食被覆の少なくとも一部となる樹脂被覆層を形成することを特徴とする耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管の製造方法。
粉体塗料がエポキシ粉体塗料であることを特徴とする請求項４に記載の耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管の製造方法。
防食被覆として、粉体塗料による樹脂被覆層を形成した後、その上層に１層以上のポリオレフィン樹脂被覆層を形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の耐震性及び防食性に優れた樹脂被覆鋼管の製造方法。