JP6258371B2 - 鋳鉄管外周面への溶射被覆の形成方法 - Google Patents

Description

この発明は、土中に埋設される上下水道等用鋳鉄管外周面に防食のために溶射被覆を形成する方法に関するものである。

鋳鉄管が土中に埋設されると、土中の湿気や内部を流れる流体による腐食に晒される。このため、鋳鉄管の外周面及び内周面には防食処理が施されるのが一般的である。
その鋳鉄管外周面の防食処理として、亜鉛−アルミニウムシリコン（Ｚｎ-ＡｌＳｉ）擬合金等の金属を加熱溶融させた溶射材を、溶射ガンから、その鋳鉄管の外周面に吹き付けて溶射被覆を形成する方法がある（特許文献１、段落００３０〜００３１、図１ｂ参照）。

特開２０１４−１３３９０８号公報

その従来の溶射被覆の形成方法は、例えば、本願図５を参照して説明すると、レール１上を走行する台車２に鋳鉄管Ｐが支持ローラ３を介してその軸心周りに回転自在に支持され、その鋳鉄管Ｐを回転しつつ軸方向に移動させ、溶射ガン（溶射機）Ｇから溶射材ｃを噴射し、その溶射材ｃを鋳鉄管Ｐの外周面に溶射被覆する。
この溶射被覆において、溶射材ｃの飛び散り量（飛散量）が多いと歩留まり（以下、適宜に「歩留」と記載する）が悪く、生産性に問題が生じる。このため、溶射ガンＧと鋳鉄管Ｐとの距離Ｓを小さくし（近づけ）、溶射パターン（図４のｃ’参照）を小さくする手段によって飛散防止を行うことが一般的である。
しかし、この手段は、それなりの効果は認められるが、前記距離Ｓを近づけすぎると、溶射パターンｃ’が小さくなって十分な溶射パターンが得られず、鋳鉄管Ｐの回転速度とその軸方向の移動速度の関係で溶射被覆に螺旋模様が生じる場合が多い。
このため、従来では、その螺旋模様が生じないように、上記距離Ｓを十分にとって溶射を行っているため、溶射材ｃの歩留まりが悪いという問題がある。今日の資源の枯渇化から、出来るだけ、歩留まりは高い方が好ましい。

この発明は、以上の実状の下、溶射材の歩留まりを高めることを課題とする。

上記課題を達成するため、この発明は、鋳鉄管Ｐの外周面に溶射被覆を行った後、その溶射被覆の上に、さらに再溶射被覆を行うこととしたのである。
通常、溶射被覆の前には、ブラスト処理等によって鋳鉄管の外周面は粗面とされるため、その粗面に溶射被覆が形成されると、前者の鋳鉄管表面の凹凸に加えて溶射被覆の凹凸が生じるため、再被覆時、溶射被覆へのアンカー効果が増す。
また、再溶射被覆は、再度の溶射によってその前溶射被覆（溶射表層）の一部が再溶融されて溶射中の粒子との溶着が促進されるため、溶射中の粒子が剥がれ難くなる。
以上から、溶射材の歩留まり率が高くなる。

因みに、溶射ガンＧを鋳鉄管Ｐの軸方向に往復させることも行っているが（特許文献１明細書段落００３０第６行、同図１（ｂ）参照）、僅かな範囲の往復動であって、この発明に言う、溶射被覆する範囲の全ての溶射被覆を行った後、その溶射被覆の上に、さらに再溶射被覆を行うものではない。

この発明の構成としては、鋳鉄管の外周面に溶射ガンから溶射材を噴射して溶射被覆を形成する方法において、同一溶射材により、前記鋳鉄管の一端から他端までの前記溶射被覆する範囲の溶射被覆をした後、その溶射被覆の上に、さらに溶射被覆（再溶射被覆）を行い、鋳鉄管の外周面に同一溶射材からなる複数の溶射被覆層を形成して前記同一溶射材の歩留まり率を高める構成を採用することができる。
なお、溶射被覆は、溶射ガンと鋳鉄管をその軸方向に相対的に移動させて行うが、その相対移動は、溶射ガンと鋳鉄管のいずれか一方を他方に対して前記軸方向に移動させれば良い。また、再溶射被覆は、その軸方向の一端から他端の間の往復移動で行ったり、鋳鉄管の一端から他端まで溶射した後、一端に戻ってその一端から他端に向かう溶射で行ったりする、すなわち、上記溶射被覆する範囲の他端から一端まで又は一端から他端までの溶射被覆をさらに行ったりすることができる。
さらに、溶射ガンの溶射速度（鋳鉄管への単位時間当たりの溶射量）は、溶射材の噴出量が一定の場合、鋳鉄管の軸方向の送り速度とその軸周りの回転速度（以下、適宜、単に「送り速度」、「回転速度」と言う。）によって決定されるため、その両速度を調整して前記溶射速度を決定する。このとき、回転速度を遅く（低速化）すれば、鋳鉄管表面の気流の影響が受けにくくなるため、歩留の点から好ましい。

この構成において、上記鋳鉄管の溶射被覆する範囲の一端から他端までの全外周面の溶射被覆と、その後の前記溶射被覆する範囲の他端から一端まで又は同一端から他端までの全外周面の溶射被覆とにおいて、上記溶射ガンに対する送り速度と、回転速度を異ならせることができる。このとき、その前者の溶射被覆における送り速度と回転速度を、後者の再溶射被覆における送り速度と回転速度に対し速くする、すなわち、先の溶射速度に対し次の溶射速度を遅くすることが好ましい。
このように、先の溶射被覆の溶射速度に対し次の溶射被覆の速度を遅くするのは、後（次）の溶射被覆で仕上げをするため、その仕上げに十分な時間を担保する必要があるのに対し、先の溶射被覆は下地を作るためであって粗くてもよいからである。

なお、溶射材の噴出量を変更して仕上げ度を担保することも考えられるが、その場合、通常、溶射ガン（溶射機）を最大能力以下（例えば、中程度の能力）として溶射材の噴出量を減少させるため、仕上げ度が担保された所要厚の溶射被覆層を得るためには作業時間が長くなる。これに対し、上記のように、先の溶射速度に対して後の溶射速度を遅くする溶射であると、溶射ガンの能力を最大限にし、溶射速度の調整によって前記所要厚の溶射被覆層を得ることができるため、２度の溶射被覆作業を行っても、結果的には作業時間が短くすることができる。このため、効率的で作業時間の短縮になる。

この発明は、以上のように構成したので、溶射材の歩留まり率を高くすることができる。

この発明に係る鋳鉄管外周面への溶射被覆の形成方法の一実施形態の概略図 同他の実施形態の概略図 さらに同他の実施形態の概略図 溶射パターン図 従来例の概略図

この発明に係る鋳鉄管外周面への溶射被覆装置の一実施形態を図１に示す。この実施形態は、従来と同様に、レール１上を走行する台車２に鋳鉄管Ｐが支持ローラ３を介してその軸心周りに回転自在に支持されている。その移動する鋳鉄管Ｐには固定の溶射ガンＧが対向している。台車２上の鋳鉄管Ｐはブラスト処理等によってその外周面が粗面とされたものである。

この溶射被覆装置は、図１に示すように、軸心周りに回転する鋳鉄管Ｐが台車２によって左右方向に移動されるとともに、溶射ガンＧから上記亜鉛等の金属を加熱溶融させた溶射材ｃが噴出される。このため、鋳鉄管Ｐにはその一端（同図において右端）から他端（同左端）に向かってその全外周面に溶射被覆がなされる（図１（ａ）→同（ｂ）→同（ｃ））。
その溶射被覆が行われ、図１（ｃ）に示すように、その溶射被覆が鋳鉄管Ｐの他端に至ると（溶射ガンＧが鋳鉄管Ｐの他端に対向すると）、台車２は反転して逆方向に移動する。このため、鋳鉄管Ｐにはその他端から一端に向かってその全外周面に溶射被覆がなされる（図１（ｃ）→同（ｄ）→（同ｅ））。

鋳鉄管Ｐの一端まで溶射被覆が行われると（図１（ｅ）の状態）、すなわち、溶射ガンＧに対して鋳鉄管Ｐが往復移動して同一溶射材ｃからなる２層の溶射被覆が行われると、溶射ガンＧからの溶射材ｃの噴出は停止され、鋳鉄管Ｐの溶射被覆作業は終了する。以後、台車２は次工程に移動し、新たなブラスト処理済みの鋳鉄管Ｐがこの溶射被覆装置に送り込まれ、上記作用によって溶射被覆が行われる。

この溶射被覆作業において、その溶射範囲Ｌは、図１（ａ）に示すように、鋳鉄管Ｐの全長であったり、鋳鉄管Ｐの一部を除いたりする。後者は、例えば、図２に示すように、挿し口部分Ｌ’を６０〜７０ｍｍ程度残し（溶射被覆せず）、その挿し口部分Ｌ’にはジンクリッチ塗装などを行う。

この溶射被覆装置によって、片道溶射（図５）及び往復溶射（図１）の両者ともに、鋳鉄管Ｐの送り速度と同回転速度を同じにした「溶射歩留（歩留まり）」を表１に示す。このとき、呼び径：１００ｍｍの３０本のダクタイル鋳鉄管Ｐについて試験を行い、溶射被覆厚が同じ値となるように、溶射ガンＧからの溶射量を調整し、「溶射歩留」は、図１（ｃ）鎖線で示すように、片面サンドブラスト板片Ｔ（例えば、１．６ｍｍ厚×１５０ｍｍ×５０ｍｍ）をマグネット等によって溶射被覆前の鋳鉄管Ｐに固定し、溶射被覆後、その板片Ｔを取り外し、その板片Ｔ表面の溶射被覆重量を、板片Ｔの表面に噴出された（使用された）溶射材ｃの重量で割って算出した。また、溶射ガンＧの噴出口と鋳鉄管Ｐの外面との距離Ｓ（図１（ａ）、図５参照）は、溶射ガンＧの高さは固定のため、直部は１５０ｍｍ、受口部は１２０ｍｍとなった。

この表１から、片道溶射に比べて往復溶射は約３％の溶射歩留の向上が認められることから、往復溶射は「溶射歩留」の点において優れていることが理解できる。

つぎに、往復溶射において、表１の実施例を「ベンチマーク（ＢＭ）」とし、そのＢＭを基準点として、往路と復路において、鋳鉄管Ｐの送り速度と回転速度を前後（早い遅い）に異ならせた場合における「溶射歩留」を下記表２、３に示す。この試験においても、上記と同様に、鋳鉄管Ｐは、呼び径：１００ｍｍのダクタイル鋳鉄製を使用し、「溶射歩留」も上記板片Ｔによる算出とし、溶射ガンＧの噴出口と鋳鉄管Ｐの外面との距離Ｓも、同様に、溶射ガンＧの高さは固定とし、直部は１５０ｍｍ又は１５５ｍｍ、受口部は１２０ｍｍ又は１２５ｍｍとした。なお、ＢＭにおいて、表２と表３で「溶射歩留」が異なるのは、溶射ガンＧの噴出口と鋳鉄管Ｐの外面との距離Ｓが、表２：１５０ｍｍ、表３：１５５ｍｍとして僅かに異なったためである。

この表２の条件１と同２との対比から、回転速度を低くすると、溶射材ｃの飛散が減少したことにより「歩留」が向上することが分かる。
また、同条件３と同４との対比から、鋳鉄管Ｐの送り速度（台車２の速度）は、往路に対し復路を遅くすると、「歩留」が向上することが分かる。
さらに、表３の各条件７〜１３の対比から、復路における溶射被覆における鋳鉄管Ｐの送り速度とその回転速度から決定される溶射速度を、往路の溶射被覆における送り速度とその回転速度から決定される溶射速度に対し遅くすると、「溶射歩留」が向上することが分かる。しかし、条件８と同９、同１２と同１３の対比から、単に、鋳鉄管Ｐの回転速度のみを低くしても、鋳鉄管Ｐの同送り速度との関係で必ずしも「歩留」が向上しないことが分かる。このことから、鋳鉄管Ｐの回転速度と送り速度に付、有効な溶射速度となって「最適な歩留」が得られるように実験・実操業のデータ集積によって適宜に決定することが好ましいことが理解できる。

上記実施形態は、溶射ガンＧに対し、台車２により鋳鉄管Ｐをその軸方向に移動させたが、鋳鉄管Ｐをその両端（挿口、受け口）を把持して回転・往復移動したり、図２に示すように、溶射ガンＧを鋳鉄管Ｐに対して往復移動させたりしても良い。この場合、台車２は鋳鉄管Ｐを支持ローラ３を介してその軸心周りに回転自在に支持し前後工程への搬送のみの作用となる。また、往復移動で溶射被覆したが、鋳鉄管（溶射範囲Ｌ）の一端から他端まで溶射した後、同一端に戻ってその一端から他端に向かう溶射で行うこともできる（図１（ａ）→同（ｂ）→同（ｃ）及び同（ａ）→同（ｂ）→同（ｃ））。

さらに、図３に示すように、２台等の複数の溶射ガンＧ、Ｇで鋳鉄管Ｐの軸方向の前後を溶射被覆するようにすれば、１溶射ガンＧ当たりの軸方向の溶射距離が短くなることによる作業時間の短縮が図れるとともに、例えば、直部と受口部における溶射条件が異なる場合、その条件を異ならせて行うことができる。その異なる場合は、直部と受口部の溶射材ｃの噴出量や距離Ｓが異なる等である。
なお、上記各実施形態において、先の溶射被覆時とつぎの溶射被覆時の鋳鉄管Ｐの回転方向を異ならせることもできる。また、溶射ガンＧと鋳鉄管Ｐとの間（距離Ｓ）は、鋳鉄管Ｐの送り速度や回転速度との関係において、上記螺旋模様が生じないように、実験・実操業などに基づいて適宜な距離Ｓに決定することは勿論である。

因みに、実操業や各種の試験において、溶射被覆膜厚は、２極式の膜厚計等を使用して測定し、鋳鉄管Ｐの長さ方向の中間と両端等の３個所以上とする。また、溶射被覆の付着性の適否はクロスカット法等によって評価する。
また、溶射被覆はその範囲Ｌの往復等のみならず、さらに被覆する等と、３層以上の複数層とすることもできる。また、溶射範囲Ｌにおいて、小刻みに往復溶射し（例えば、１／５×Ｌづつ往復溶射被覆し）ながら移動して全範囲Ｌを複数層の溶射被覆とすることもできる。

１ レール
２ 走行台車
３ 鋳鉄管支持ローラ
Ｇ 溶射ガン
Ｌ 溶射範囲
Ｐ 鋳鉄管
ｃ 溶射材
ｃ’ 溶射パターン

Claims (2)

1. 鋳鉄管（Ｐ）の外周面に溶射ガン（Ｇ）から溶射材（ｃ）を噴射して溶射被覆を形成する方法において、同一溶射材（ｃ）により、前記鋳鉄管（Ｐ）の前記溶射被覆する範囲（Ｌ）の一端から他端までの前記全外周面の溶射被覆をした後、その溶射被覆の上に、鋳鉄管（Ｐ）の前記溶射被覆する範囲（Ｌ）の他端から一端まで又は一端から他端までの前記全外周面の溶射被覆をさらに行い、前記鋳鉄管（Ｐ）の外周面に同一溶射材（ｃ）からなる複数の溶射被覆層を形成する鋳鉄管への溶射被覆方法であって、
   上記鋳鉄管（Ｐ）の溶射被覆する範囲（Ｌ）の一端から他端までの全外周面の溶射被覆と、その後の前記溶射被覆する範囲（Ｌ）の他端から一端まで又は同一端から他端までの全外周面の溶射被覆とにおいて、上記溶射ガン（Ｇ）に対する鋳鉄管（Ｐ）の軸方向の送り速度と、その鋳鉄管の軸周りの回転速度を異ならせて、上記同一溶射材（ｃ）の歩留まり率を高めることを特徴とする鋳鉄管への溶射被覆方法。
2. 上記鋳鉄管（Ｐ）の溶射被覆する範囲（Ｌ）の一端から他端までの全外周面の溶射被覆と、その後の前記溶射被覆する範囲（Ｌ）の他端から一端まで又は同一端から他端までの全外周面の溶射被覆とにおいて、前者の溶射被覆における鋳鉄管（Ｐ）の軸方向の送り速度とその軸周りの回転速度とで決定される溶射速度を、後者の再溶射被覆における鋳鉄管（Ｐ）の軸方向の送り速度とその軸周りの回転速度とで決定される溶射速度に対し、速くすることを特徴とする請求項１記載の鋳鉄管への溶射被覆方法。

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