JP5414232B2 - 配管漏洩の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、配管漏洩の補修方法に関し、特にガス配管などのような容易に設備停止ができない配管から内部流体の漏れが生じた場合に、設備を停止する必要がなく、また溶接、ディスクサンダー等の火気を使用することなしに効果的に漏洩箇所の補修を行おうとするものである。

従来、配管の漏洩を補修するには、配管の外側から鉄板等を溶接する方法、配管の内部に可撓性の内管を挿入する方法（例えば特許文献１，２）および配管を交換する方法などが一般的であった。
特許第3413633号公報 特開2002-166224号公報

しかしながら、ガス配管や液体燃料配管を代表とする引火性の流体（以下、ガスを代表例として表記する）を移送する配管の補修に際し、ガスを緊急で空気等の非引火性ガスに置換できない場合には、ガスの引火を防止する観点から、溶接などの火気を使用する補修手段を使用することはできない。
また、配管の内部に可撓性の内管を挿入する方法や配管を交換する方法では、ガスの供給を一時停止しなければならないという問題がある。

このため、無火気での簡易補修として、樹脂パテやＦＲＰシートなどによる簡易補修が広く実施されている。

上述したとおり、火気を使用できない緊急的な漏洩補修においては、従来、樹脂パテやＦＲＰなど硬化型の補修材を用いて配管外面より開口部を閉塞する処置が行われていた。
樹脂パテやＦＲＰシートを用いる場合、樹脂パテやＦＲＰが付着、硬化するまでの間、ガスの噴出を抑える必要がある。
しかしながら、上記の方法では、小径で漏洩孔が小さい場合はともかく、高圧で大口径の配管からのガス漏洩については補修することができなかった。

また、樹脂パテやＦＲＰ等の補修材を用いて配管の補修を行う場合、通常、配管表面（鉄皮）には錆、スケール等が付着しているため、補修材と配管表面との密着性を向上させるために配管表面（鉄皮）の錆、スケール等を除去する工程（ケレン）が必要であった。また、配管によっては、防錆塗装を施してある場合もあり、同じように補修を行う場合には、古い塗膜を除去する必要があった。
しかしながら、ケレンは、ワイヤブラシやディスクサンダーを用いて行うため、作業中に火花が発生してガスに引火するおそれがあることから、十分なケレンは望み難く、結果として補修材と配管との十分な密着性を確保することが難しかった。

本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、高圧で大口径の配管からガス漏洩が生じた場合であっても、火気を使用することなく、迅速かつ簡便にガス漏洩を補修することができる配管漏洩の有利な補修方法を提案することを目的とする。
また、本発明は、補修に際し、補修材と配管との間に十分な密着性を確保することができる配管漏洩の有利な補修方法を提案することを目的とする。

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．流体を搬送する配管に開孔が生じた場合に、該開孔からの内部流体の漏洩を該配管の外周側から補修する方法であって、
該開孔を中心としてその周りの配管表面に、ＦＲＰシートを、下面に該ＦＲＰシートを該開孔に押圧するための凸部を有するシート押え板により押し付けて固定し、その状態で該ＦＲＰシートを硬化させて配管表面に固着させることを特徴とする配管漏洩の補修方法。

２．前記開孔の上方から、シート押え板を介して前記ＦＲＰシートを押圧するためのセンターロッドを設け、該センターロッドでＦＲＰシートを押圧して該開孔からの内部流体の漏洩を一時的に停止させ、しかるのちシート押え板によりＦＲＰシートを押し付けることを特徴とする上記１に記載の配管漏洩の補修方法。

３．前記ＦＲＰシートが、光硬化型ＦＲＰシートおよび熱硬化型ＦＲＰシートのいずれか一種または二種の併用であることを特徴とする上記１または２に記載の配管漏洩の補修方法。

４．前記ＦＲＰシートの貼着に先立ち、配管の少なくともシート貼着領域に、下地処理としてプライマー塗布処理を施すことを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の配管漏洩の補修方法。

５．前記プライマーが、浸透型エポキシ樹脂であることを特徴とする上記４に記載の配管漏洩の補修方法。

６．前記プライマー塗布処理後、さらにプライマーとＦＲＰシートの双方に対し密着性に富む中塗りを施し、下地被覆を複数層としたことを特徴とする上記４または５に記載の配管漏洩の補修方法。

７．前記下地処理に先立ち、配管表面に研摩処理を施すことを特徴とする上記４〜６のいずれかに記載の配管漏洩の補修方法。

８．前記研摩処理が、３〜４種の軽度のケレンであることを特徴とする上記７に記載の配管漏洩の補修方法。

本発明によれば、高圧で大口径の配管からガスの漏洩が生じた場合であっても、火気を使用することなく、迅速かつ簡便にガス漏洩を補修することができる。
また、本発明によれば、補修材と配管との密着性を十分に確保して、容易に現場施工を行うことができる。

以下、本発明を具体的に説明する。
図１および図２に、本発明の実施に用いて好適な補修装置を平面および正面で示す。
図中、符号１は配管であり、この例では鉄管を用いている。２はこの配管１に生じた漏洩孔（腐食孔）である。また、３はＦＲＰシート、４はこのＦＲＰシート３の押え板、５は押え板４の押圧手段、６はＦＲＰシート３の硬化手段であり、これら全体で装置本体７を構成する。そして、８がこの装置本体７を配管１に固定するための固定手段であり、この例では永久磁石を用いている。なお、９は、漏洩孔２の上からＦＲＰシート３を押圧するためのセンターロッドである。

次に、図１，２に示した補修装置を用いて実際に補修を行う手順について説明する。
(1) 腐食孔２の補修に際しては、まず腐食孔２およびその周りをＦＲＰシート３で覆う必要があるが、このとき、ＦＲＰシート３のほぼ中央部が腐食孔２の上に来るように位置合わせを行ったのち、固定手段８で装置本体７を配管１に固定する。
(2) 次に、ＦＲＰシート３を貼り付けた押え板４を、押圧手段５の下部に、この例で磁石10により取り付ける。
(3) 次に、この例で、圧縮バネ11の介在下に締め付けナット12を用いて、ＦＲＰシート３を貼り合わせた押え板４を配管１の表面に当接させる。
(4) さらに、押圧手段５により、押え板４を配管１の曲面に沿うまで押し付け、ＦＲＰシート３を配管１の曲面に沿って貼り付ける。なお、押え板４の押圧に際しては、配管１に対し面圧が均一になるようにすることが有利である。
(5) 次に、ＦＲＰシート３を配管１の補修領域に押圧した状態で、硬化手段６によりＦＲＰシート３を硬化させる。
(6) そして、ＦＲＰシート３が完全に硬化したら、固定手段８を解除して装置本体７を配管１から切り離す。

かくして、本発明に従う配管漏洩の補修は終了し、腐食孔２からのガスの噴出を完全に阻止することができるのである。

本発明において、ＦＲＰシート３の押え板４としては、通常図３(a)に示すような平板状のものが用いられるが、かかる押え板４の下面中央部に、図３(b)に示すような凸部４ａを設けたものを用いることは有利である。というのは、押え板４を介してＦＲＰシート３を配管外面に押圧するに際し、かかる凸部４ａを腐食孔２と一致させることにより、効果的にＦＲＰシート３を漏洩孔２に押圧することが可能になるからである。

さらに、腐食孔２に対するＦＲＰシート３の押し込みという観点からは、加圧治具として前記したセンターロッド９を利用することが、一層有利である。
このセンターロッド９を利用する場合には、上記(3)工程において、ＦＲＰシート３を貼り合わせた押え板４を配管１の表面に当接させたのち、センターロッド９により押え板４を介してＦＲＰシート３を押圧することによって、腐食孔２からのガスの噴出を一時的に停止させ、しかるのち押圧手段５により押え板４全体を配管１の曲面に沿うまで押し付けるのである。
かくすることにより、配管の内圧が高い場合であっても、より効果的にＦＲＰシート３を漏洩孔２に押し込むことが可能となり、腐食孔２からのガス漏洩防止効果が向上する。
なお、かかるセンターロッドとしては、その先端が尖った形状にすることが望ましく、これによりガスの漏洩をより効果的に防止することができる。
また、このセンターロッドの加圧手段については、特に制限はなく、人力であっても、バネを利用するものであっても、ネジを利用するものであってもいずれでもよい。

本発明において、腐食孔を中心としてその周りを覆うＦＲＰシートとしては、光硬化型のＦＲＰシートおよび熱硬化型のＦＲＰシートのいずれもが使用可能であるが、光硬化型ＦＲＰシートがとりわけ有利である。というのは、光硬化型ＦＲＰは、硬化時間が短く（数分から数十分）、また小さな電圧（３〜５Ｖ程度）、少ない消費電力で容易に防爆対応が可能だからである。

ここで、光硬化および光硬化型ＦＲＰシートについて説明すると次のとおりである。
光エネルギーの作用で液状から固体に変化させることを「光硬化」と呼び、硬化する合成有機材料を光硬化性樹脂という。硬化作用の光としては、紫外線が一般に広く用いられているが、最近では可視光領域で硬化する可視光硬化型樹脂も開発されている。
かような光硬化性樹脂をＦＲＰシートとにする場合、ガラス繊維や有機繊維のクロスやチョップドストランドマットを補強繊維として、これにポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂、アクリル樹脂などのモノポリマーやオリゴマーに光重合開始剤を配合した光硬化性樹脂を含浸させてＢステージ化（半硬質状態）し、両面に被覆フィルムを貼り付けてシート状材料とする。
このようにして、紫外線硬化ＦＲＰシートや可視光硬化ＦＲＰシート等の光硬化型ＦＲＰシートを作製することができる。これらは、光を照射することで硬化するシートであり、硬化後に、噴出ガス圧に耐えるだけの引張強度や曲げ強度、接着力を有するものである。

かような光硬化型ＦＲＰシートを硬化させる硬化手段としては、紫外線ＬＥＤや波長が380nm〜780nmの可視光ＬＥＤなどを光源として利用することが好ましい。使用するＬＥＤは、比較的出力の大きなＬＥＤモジュールとし、平面もしくは曲面上に複数個集積させて取り付け、かつ光硬化型ＦＲＰシートが硬化に必要な照射エネルギーを確保できる適切な距離で配置する。これにより、広い照射面積を確保することができ、硬化時間を短縮することが可能となる。

一方、熱硬化型ＦＲＰシートとしては、熱重合開始剤を配合した熱硬化性プリプレグシートなどが好適であり、またかかる熱硬化型ＦＲＰシートを硬化させる手段としては、Ｃ繊維ＦＲＰシートヒータ等が好適である。
なお、本発明のＦＲＰシートとしては、上記した光硬化型ＦＲＰシートや熱硬化型ＦＲＰシートを単独で用いるだけでなく、これらを併用することもできる。
その際、硬化手段としては、光硬化型ＦＲＰシートの硬化手段のみで十分である。というのは、光硬化型ＦＲＰシートは硬化する際に熱を発するため、その熱で熱硬化型ＦＲＰシートも同時に硬化させることができるからである。

また、ＦＲＰシートとして光硬化型ＦＲＰシートを用いる場合、かかるシートを保持する押え板としては、ＬＥＤを透過させる必要上、透明なものとする必要がある。特に可撓性も加味すると透明プラスチック板が好適である。かかる透明プラスチック板としては、透明アクリル板や透明塩化ビニル板、透明ポリカードネート板、透明ＰＥＴ板が有利に適合する。

同様に、漏洩孔の上から光硬化型ＦＲＰシートを押圧するセンターロッドについても、ＬＥＤを透過させるために、透明な樹脂製やガラス製とすることが好適である。
また、このセンターロッドは、ねじ切りロッドや横方向に設置した回転シャフトハンドルの回転運動を垂直方向のロッドの直線運動に変更する仕組みとすることにより、より効果的にＦＲＰシートを押圧することができる。
さらに、このセンターロッドの先端部は尖った形状にすることが、ガスの漏洩を防止する上で一層有利である。

なお、装置本体を固定する手段としては、配管の材質に応じて、種々の手段を適用することができるが、配管が鉄製または鋼鉄製である場合には、固定手段として、永久磁石や電磁石などの磁力を利用することが有利である。
この磁力の利用に際しては、永久磁石や電磁石の単独使用としても、また両者の併用としてもいずれでもよい。
永久磁石としては、ネオジウム磁石やフェライト磁石などの強力な磁石が有利であり、また永久磁石の場合は、磁力のオンオフが可能なマグネットを利用することは有利である。かかる磁石は、配管の外面曲率に沿うような取り付けが可能なように関節構造とすることが好ましい。
なお、装置本体の材質は特に限定されるものではないが、ハンディタイプとして使用することを考慮すると、アルミ合金製やアルミ製、ＣＦＲＰ製、ＦＲＰ製など軽量のものが有利に適合する。

さらに、押え板の押圧手段についても特に制限はないが、プラスチック製のねじ切りロッドを用い、これらを押え板の周囲に配置し、ねじ込むことにより、シート押え板を配管表面に押し付ける構造のものが好適である。

なお、本発明では、図１，２に符号13で示すようにハンドルも設けることが有利である。
すなわち、本発明の補修装置は、極めてコンパクトハンディタイプなので、片手でのハンドル操作により極めて容易に現場施工を行うことができる。

ところで、現場施工を行う場内、配管表面（鉄皮）には通常、錆やスケールが付着しているため、そのままでは、上記のような手順で補修を行っても、必ずしも腐食孔からのガス漏洩を防止できるとは限らない。
従って、表面の錆やスケールにより、ＦＲＰシートの十分な固着が懸念される場合には、ＦＲＰシートの貼り付けに先立ち、配管表面に下地処理としてプライマー塗布処理を施す。

このプライマー塗布処理は、プライマーを錆中に浸透させて、ＦＲＰシートとの密着性の向上を図るものである。
また、ＦＲＰシートおよび下塗り材は、有機溶剤であるスチレンモノマーを含有しているため、細管に防錆塗装が施されている場合は、既設塗膜の上から直接、ＦＲＰシートを貼り付けると、旧塗膜がスチレンモノマーによってリフティング現象（素地と旧塗膜間の剥離）を起こし、剥がれてしまうことになる。
従って、かようなプライマーには、次のような性質が求められる。
ａ）金属、合成樹脂等に際して付着性のよいこと。
ｂ）錆のケレンは３種程度で対応でき、錆中に浸透している錆を固定化できること。
ｃ）旧塗膜を侵さず、また旧塗膜に対して付着性がよいこと。
ｄ）樹脂パテやＦＲＰ等の補修材に含まれるスチレン等の溶剤に侵されず、また樹脂パテやＦＲＰとの付着性がよいこと。
ｅ）耐熱性がよいこと。

かような、プライマーとしては、浸透型エポキシ樹脂プライマーや２液性アクリル樹脂プライマー等が挙げられるが、浸透型エポキシ樹脂プライマーはとりわけ有利に適合する。
ここで、浸透型エポキシ樹脂の特徴について説明すると、次のとおりである。
１）エポキシ樹脂がベースであり、特に金属、合成樹脂塗料等に対する付着性に優れている。
２）毛細管効果により、錆および旧塗膜の微細クラックや端部より染みこんで、錆や旧塗膜を固定化する。
３）無溶剤型であり、収縮ひずみが小さいため付着性に優れており、旧塗膜を侵すことがない。
４）耐溶剤性を有しており、樹脂パテやＦＲＰシートに含有されるスチレン等に侵されることがない。
５）補修材に含まれるスチレン等の有機溶剤を遮断し、旧塗膜がスチレン等の有機溶剤によって侵されるリフティング現象を防止できる。
６）耐熱性が良好である。
従って、配管表面の下地処理に用いるプライマーとしては、浸透型エポキシ樹脂がとりわけ好適とされるのである。

また、上記したプライマーの上に重ねてプライマーとＦＲＰシートの双方に対し密着性に富む中塗りを施すことは、密着性の向上の点で一層有利である。
かような中塗り塗料としては、光硬化型樹脂ペースト等が有利に適合する。光硬化型樹脂ペーストとは、ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂等のモノポリマーおよびオリゴマーに光重合開始剤や各種添加材を配合し、ペースト状にしたものである。
かかる光硬化型樹脂ペーストを中塗りしてから光硬化型ＦＲＰシートを貼り付け、ＦＲＰシートの上からシート押え板を押し付けることによって、下地とシート間に巻き込まれた空気を押し出し、ＦＲＰシートの密着性を向上させることができる。

さらに、配管表面における錆の状態が著しい場合には、下地処理に先立って、配管表面に研摩処理を施すことが有利である。
かような研摩処理としては、従来から周知のケレンを適用することができる。
しかしながら、前述したとおり、ケレンは、ワイヤブラシやディスクサンダーを用いることから、作業中に火花が発生しガスに引火するおそれがある。従って、かかるケレンを施すとしても、その程度は、３〜４種ケレン程度の軽度のケレンとすることが好ましい。

鋼製の圧力容器の端面板（平面）に、直径：10mmの貫通孔を開け、空気圧によって0.5 MPaまで加圧できる試験装置を用いて、実験を行った。補修装置としては、図１，２に示した装置を用いた。
表面処理として、端面板表面をワイヤブラシにて錆をケレンし、溶剤にて脱脂洗浄後、浸透型エポキシ樹脂プライマーを塗布した。
ついで、圧力容器を圧縮空気により0.2 MPaまで加圧し、開孔部から空気が吹き出している状態で、補修装置をマグネットにより取り付けた。
ついで、厚みが１mmの光硬化型ＦＲＰシートを、透明アクリル製の押え板に両面テープで取り付けたのち、被覆フィルムを剥がし、その上に光硬化型樹脂ペーストを塗布してから、塗布面を下向きにして押え板を補修装置の下部に磁石により取り付けた。ついで、マグネットの締め付けナットを回して補修装置全体を下方に下げ、光硬化型ＦＲＰシートを空気が吹き出している端面板の開孔部に密着させてから、センターロッドを降下させ押え板の真上から開孔部を押さえ付けて、空気の噴出を一時的に停止させ、ついで押え板全体を押し付け固定した。
この状態で、ＬＥＤ（ブルー色）照射装置により、45分間にわたって可視光照射を行うことにより、ＦＲＰシートを硬化させた。
ＦＲＰシートが硬化後、補修装置を取り外して、開孔部を観察したところ、空気の噴出が完全に止まっていることが確認された。

本発明に従う補修装置の平面図である。 本発明に従う補修装置の正面図である。 本発明に用いて好適な押え板を示す正面図である。

符号の説明

１ 鉄製の配管
２ 漏洩孔（腐食孔）
３ ＦＲＰシート
４ 押え板
４ａ 凸部
５ 押圧手段
６ 硬化手段
７ 装置本体
８ 固定手段
９ センターロッド
10 磁石
11 圧縮バネ
12 締め付けナット
13 ハンドル

Claims (8)

1. 流体を搬送する配管に開孔が生じた場合に、該開孔からの内部流体の漏洩を該配管の外周側から補修する方法であって、
   該開孔を中心としてその周りの配管表面に、ＦＲＰシートを、下面に該ＦＲＰシートを該開孔に押圧するための凸部を有するシート押え板により押し付けて固定し、その状態で該ＦＲＰシートを硬化させて配管表面に固着させることを特徴とする配管漏洩の補修方法。
2. 前記開孔の上方から、シート押え板を介して前記ＦＲＰシートを押圧するためのセンターロッドを設け、該センターロッドでＦＲＰシートを押圧して該開孔からの内部流体の漏洩を一時的に停止させ、しかるのちシート押え板によりＦＲＰシートを押し付けることを特徴とする請求項１に記載の配管漏洩の補修方法。
3. 前記ＦＲＰシートが、光硬化型ＦＲＰシートおよび熱硬化型ＦＲＰシートのいずれか一種または二種の併用であることを特徴とする請求項１または２に記載の配管漏洩の補修方法。
4. 前記ＦＲＰシートの貼着に先立ち、配管の少なくともシート貼着領域に、下地処理としてプライマー塗布処理を施すことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配管漏洩の補修方法。
5. 前記プライマーが、浸透型エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項４に記載の配管漏洩の補修方法。
6. 前記プライマー塗布処理後、さらにプライマーとＦＲＰシートの双方に対し密着性に富む中塗りを施し、下地被覆を複数層としたことを特徴とする請求項４または５に記載の配管漏洩の補修方法。
7. 前記下地処理に先立ち、配管表面に研摩処理を施すことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の配管漏洩の補修方法。
8. 前記研摩処理が、３〜４種の軽度のケレンであることを特徴とする請求項７に記載の配管漏洩の補修方法。

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