JP6593728B1 - 二重鋼管を用いた信号柱または標識柱などの交通安全施設およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二重鋼管１の円周状の間隙を改善し、円周状の間隙への溶融メッキの浸入・浸出を容易にし、かつ二重鋼管の組立性を良好にする。【解決手段】内側の芯鋼管２と外側の外鋼管３とからなり、芯鋼管２の下部にメッキ工程において滞留する空気を抜くための空気抜き孔７を形成し、この空気抜き孔７よりも上部において外側の外鋼管３の上端部と芯鋼管２とを円周状に溶接固定する。外鋼管３の下端部と芯鋼管２との間に円周状の開口５ａを形成すると共に、この開口５ａを保持するために開口保持材を設置する。これにより、溶融メッキの開口５ａへの浸入・浸出を容易にする。開口保持材として、円周状の開口５ａに３個以上のスペーサを間隔をおいて介在させ、そのうちの複数個を外鋼管３の内周面に溶接し、芯鋼管２を外鋼管３に挿入した後、残りのスペーサ８ｄを開口５ａに介在させるため、芯鋼管２と外鋼管３の挿入組立作業を良好にする。【選択図】図３

Description

本発明は、二重鋼管を用いた信号柱または標識柱などの交通安全施設およびその製造方法に関する。

従来、信号柱や標識柱に用いられる胴巻き二重鋼管１０１の第１の例として、外径１６５．２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ９ｍの内側の芯鋼管１０２と、外径１７７．８ｍｍ、厚さ４．５ｍｍ、長さ２．５ｍの外側の外鋼管１０３とから胴巻き二重鋼管１０１が構成され、外鋼管１０３と芯鋼管１０２との間に１．２ｍｍの円周間隙５を開けた状態で外鋼管１０３の上下部を芯鋼管１０２に密封溶接１０４し、芯鋼管と外鋼管との間の内部空間において、芯鋼管１０２の上下部にそれぞれ空気抜き孔１０７，１０８を形成し、メッキ工程において、芯鋼管１０２と外鋼管１０３との間の円周間隙１０５にメッキを流入・流出するよう循環させ、その表面にメッキ層を形成するようにしていた。しかし、上記のような円周間隙（１．２ｍｍ）では、ほとんど隙間１０５がなく、メッキ層が十分形成されない難点がある。

胴巻き二重鋼管１０１の第２の例として、外径１９０．７ｍｍ、厚さ５．３ｍｍ、長さ９ｍの内側の芯鋼管１０２と、外径２１６．３ｍｍ、厚さ４．５ｍｍ、長さ２．５ｍの外側の外鋼管１０３とから胴巻き二重鋼管１０１が構成され、外鋼管１０３と芯鋼管１０２との間に８．２ｍｍの円周間隙１０５を開けた状態で外鋼管１０３の上下部を芯鋼管１０２に密封溶接し、芯鋼管１０２と外鋼管１０３との間の内部空間において、芯鋼管の上下部にそれぞれ空気抜き孔１０７，１０８を形成し、溶融メッキが上下の空気抜き孔１０７，１０８を循環しながら円周間隙１０５の表面にメッキ層を形成する二重鋼管１０１も知られている。

さらに、特許文献１には、信号柱や標識柱ではないが、上部構造物の基礎杭として用いられる二重鋼管が開示されている。この二重鋼管は、地盤に設けられる外鋼管と、外鋼管の内側に設けられる内鋼管とを備え、内鋼管の内部空間を中空状として、内鋼管と外鋼管との間に経時硬化性材を充填した状態で、外鋼管及び前記内鋼管の上方に上部構造物を構築し、前記内鋼管は、孔開き鋼板を外面に取り付けることによって、外鋼管の内面と所定の間隔を確保する間隔保持部材を設け、周辺の地盤に比べて外鋼管及び内鋼管に発生する応力を小さくすることが可能な二重鋼管が開示されている。

特許６２８６８８２号公報

ところで、二重鋼管において、上述の第１の例に示すように、円周間隙５（１．２ｍｍ）が狭く、かつ空気抜き孔の孔径が小さいと、脱脂、水洗、酸洗、水洗、フラックス処理、溶融亜鉛メッキ浴浸せきを経るメッキ工程において、脱脂からフラックス処理までの水溶液による処理や、温度が４５０℃前後（４３５℃〜４６５℃）のメッキ浴浸せき工程において、水溶液や溶融亜鉛メッキが芯鋼管の上下部の空気抜き孔から円周間隙に浸入・浸出することが難しくなる。特に、酸洗工程における酸洗スケール残存物が残りやすくなり、メッキ工程で円周間隙の内部表面においてメッキ不良となる。

また、第２の例に示すように、二重鋼管の円周間隙（８．２ｍｍ）が広くても、空気抜き孔は芯鋼管の強度上、あまり大きくできないので、メッキ工程全般において、水溶液や溶融亜鉛メッキが空気抜き孔から円周間隙に浸入・浸出することが難しくなる。特に、酸洗工程における酸洗スケール残存物が残りやすくなり、円周間隙の内部表面がメッキ不良となることは上記第１の例とほぼ同じである。しかも、高温（４５０℃前後）の溶融亜鉛メッキ浴浸せき工程において、二重鋼管の円周間隙に入り込んでいる空気が空気抜き孔から抜けにくくなり、水蒸気爆発が起こりやすくなる。そのため、外鋼管に亀裂Ｄが発生し、製品不良となるおそれがある。また、水蒸気爆発によるメッキ作業の危険性が危惧される。

ところで、この種の二重鋼管を信号柱や標識柱として柱下部を地中に埋設した場合、図７に示すように、風や振動等により柱Ｓ（芯鋼管２）が揺れ、その負荷が外鋼管１０３と芯鋼管１０２との溶接部に応力集中し、溶接部付近から外鋼管１０３に亀裂が入るおそれがあった。特に、外鋼管１０３を電縫鋼管で形成している場合、電縫部付近の脆弱部に最も亀裂が入る確率が高くなる。そのため、風雨に晒されている信号柱Ｓや標識柱では外鋼管１０３と芯鋼管１０２との円周間隙１０５に雨水が浸入し、メッキ工程が良好でない場合、鋼管表面が酸化し錆等が発生して二重鋼管の強度が低下するおそれがあった。

本発明は、上記に鑑み、二重鋼管の円周状の間隙を改善し、かつ外鋼管と芯鋼管との間の密閉空間を廃止して空気抜きがしやすい構造とすることで、メッキ工程における安全性を向上させ得る二重鋼管およびその製造方法の提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、内側の芯鋼管と外側の外鋼管とからなる二重鋼管を用いた信号柱または標識柱などの交通安全施設の製造方法において、前記芯鋼管の下部にメッキ工程において滞留する空気を抜くための空気抜き孔を形成し、前記芯鋼管を前記外鋼管に内嵌挿入して、前記空気抜き孔よりも上部において前記外鋼管の上端部と前記芯鋼管とを円周状に溶接固定し、かつ前記外鋼管の下端部と芯鋼管との間に溶融メッキが浸入・浸出するのに十分な円周状の開口を形成し、この開口を保持するために複数の開口保持材を設置し、次いで、前記二重鋼管を溶融メッキ浴に浸せきし、円周状の前記開口および前記空気抜き孔を通して前記芯鋼管と前記外鋼管との間の円周状の間隙に溶融メッキを浸入させ、その円周状の間隙の内側の鋼管表面にメッキ層を形成する。これにより、円周状の間隙の鋼管表面のメッキが良好に行える。

また、前記複数の開口保持材として、前記芯鋼管と前記外鋼管との間の円周状の前記開口において、３個以上のスペーサを周方向に間隔をおいて設定し、これらのスペーサのうち少なくとも１個のスペーサを除いて複数のスペーサを予め前記外鋼管の内周面又は前記芯鋼管の外周面に溶接固定し、次に、前記芯鋼管を前記外鋼管に内嵌挿入した後、残りのスペーサを前記芯鋼管の外周面又は前記外鋼管の内周面に溶接することにより、前記外鋼管の下端部と前記芯鋼管との間の開口に開口保持材を設置する。これにより、外鋼管に余分な応力が集中し、亀裂が入るのを防止することができる。

本発明によると、内側の芯鋼管と外側の外鋼管とからなる二重鋼管において、図７〜図９に示すように、外鋼管の上下両端部を密封するのではなく、外鋼管の下端部と芯鋼管との間に円周状の開口を形成し、これを保持するための開口保持材を設置し、円周状の開口および空気抜き孔を通して芯鋼管と外鋼管との間の円周状の間隙に溶融メッキを浸入させ、その円周状の間隙の内側の鋼管表面にメッキ層を良好に形成することができる。

また、芯鋼管を外鋼管に挿入する際、複数の開口保持材を外鋼管又は芯鋼管に溶接し、残りの少なくとも１個のスペーサを後付けするようにしているので、芯鋼管を外鋼管に挿入する際の両鋼管の中心軸を一致させ易くなり、芯鋼管の挿入作業を容易に行うことができる。

本発明に係る二重鋼管を信号柱に使用した例を示す概略図である。 本発明の二重鋼管をメッキ浴に浸せきしたときの状態を示す断面図で、（ａ）は溶融メッキの浸入状態を、（ｂ）は同じく溶融メッキの浸出状態を示す。 本発明の二重鋼管の組立工程を示す斜視図で、（ａ）は外鋼管のスペーサ溶接状態を、（ｂ）は芯鋼管に外鋼管を外嵌し芯鋼管側に第４のスペーサを溶接固定した状態を示す。 二重鋼管の下部側を示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は断面図である。 二重鋼管の製造工程を示すフローチャートである。 図５のメッキ工程を示すフローチャートである。 従来の二重鋼管を信号柱に使用した例を示す概略図である。 同じく従来の二重鋼管の一部を示す概略斜視図である。 従来の二重鋼管をメッキ浴に浸漬したときの状態を示す断面図で、（ａ）は溶融メッキの浸入状態を、（ｂ）は同じく溶融メッキの浸出状態を示す。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、二重鋼管１の構成について説明する。本実施形態の二重鋼管１は、内側の芯鋼管２と外側の外鋼管３とからなり、例えば、図１に示すように信号Ｓ１を有する信号柱Ｓや図示しない標識柱に使用される。二重鋼管１は、信号柱Ｓ等の下部側であって、地中埋設部分及び地上から露出する露出部のうち、下側１/３程度を外鋼管３によって覆ったものである。

内側の芯鋼管２は、例えば、外径１９０．７ｍｍ、厚さ５．３ｍｍ、長さ９ｍの一般・建築構造用炭素鋼鋼管を使用する。外側の外鋼管３は、外径２１６．３ｍｍ、内径２０６．９ｍｍ、厚さ４．５ｍｍ、長さ２．５ｍの鋼管を使用する。外鋼管３は、外側表面には梨地のエンボス加工が施され、貼り紙防止機能が付与されている。外鋼管３の設置高さは、貼り紙防止機能を発揮でるように、例えば、地中埋設部分を０．５ｍ、地上露出長さを２．０ｍに設定することができるが、これに限定されるものではない。

上記の芯鋼管２と外鋼管３とからなる胴巻き二重鋼管１においては、外鋼管３の上端部と芯鋼管２とが円周状に溶接Ｗされて固定される。この際、外鋼管３の上端部は芯鋼管２側に絞り加工４が施され、外鋼管３の上端部の内周縁が芯鋼管２の外表面に接する程度にされている。これにより、外鋼管３の上端部と芯鋼管２とを強固に溶接固定することができる。

上述の芯鋼管２と外鋼管３を使用すれば、両者の間は半径方向で８．１ｍｍの円周状の間隙５が開けられることになる。この円周状の間隙５は、溶融亜鉛メッキが浸入・浸出するのに十分な間隙であり、円周状の間隙５に面する芯鋼管２の外表面及び外鋼管３の内周面に十分メッキ層６が施されることになる。

芯鋼管２の下部には、溶融メッキ浴浸せき時に芯鋼管２の内部と外鋼管３の内側との間で溶融メッキを浸入・浸出することができる複数の空気抜き孔７が同じ高さに形成されている。この空気抜き孔７は、芯鋼管２と外鋼管３との接合部位である円周状の溶接部Ｗの直下位置に形成される。空気抜き孔７の孔径は、本例では、空気抜きが可能な直径３２ｍｍ程度とされる。これにより、高温の溶融メッキ浴に浸せきしても、円周状の間隙５に滞留する空気は十分芯鋼管２側に排出される。

外鋼管３の下端部と芯鋼管２との間には、円周状の間隙５に連続して溶融亜鉛メッキが浸入・浸出するのに十分な円周状の開口５ａが形成される。この開口５ａを保持するための開口保持材８として複数のスペーサ８ａ〜８ｄが設置される。本例においては、開口保持材８として、芯鋼管２と外鋼管３との間の円周開口５に４箇所のスペーサ８ａ〜８ｄを等間隔に介在する。このとき、隣り合う第１〜第３の３個のスペーサ８ａ〜８ｃは、外鋼管３の内周面に溶接固定される。残りの１個である第４のスペーサ８ｄは芯鋼管２の外周面に溶接し、芯鋼管２と外鋼管３との間に生じる鋼管の中心軸周りの捩れに対して対応するようにする。スペーサ８ａ〜８ｄの厚みは円周状の開口５ａとほぼ同じとし、長さ２５ｍｍ程度、円周方向の幅２０ｍｍ程度とすることにより、スペーサ８ａ〜８ｄ間の開口５ａに十分溶融メッキが入るように設定される。

次に、図５及び図６に基づいて、二重鋼管１の製造方法を説明する。まず、図５に示すように、外鋼管３の上端を芯鋼管２に溶接できるように絞り加工４を施す。次に、外鋼管３の下部内周面に第１〜第３のスペーサ８ａ〜８ｃを溶接する。次に、芯鋼管２の下部に空気抜き孔７を孔加工する。そして、芯鋼管２を外鋼管３の内部に挿入し、外鋼管３の上端部を芯鋼管２に円周状に溶接Ｗする。芯鋼管２を外鋼管３に挿入する際、両者の中心軸が合致するように挿入されるのが望ましい。本例では、芯鋼管２を外鋼管３に挿入する際、開口保持材８として外鋼管３の３箇所のスペーサ８ａ〜８ｃを溶接したのみであり、残り１個のスペーサ８ｄは後付けするため、芯鋼管２と外鋼管３に挿入する際に、挿入を容易にすると共に、後付けの第４のスペーサ８ｄにより、両鋼管２，３の中心軸を一致させる作業は容易に行うことができる。

次に、第４のスペーサ８ｄを芯鋼管２側に溶接すると、芯鋼管２と外鋼管３の中心軸が一致すると共に、芯鋼管２と外鋼管３の下端部とは互いに円周方向で規制されていないので、両鋼管２，３の中心軸回りの捩り変形にも対応することができる。

二重鋼管１の組立後には、芯鋼管２と外鋼管３とをメッキ処理する。図６はメッキ工程を示すフローチャートである。まず、付着している油脂類を除去するため加温したアルカリ脱脂液に製品を浸せきする。その後、清浄な水の中に浸せきし、鋼管の表面に付着しているアルカリ分を除去する。そして、所定の濃度の塩酸に浸せきし、錆や黒皮を除去する。

酸洗後に、清浄な水の中に製品を浸せきし、表面に付着している酸分を除去する。その後、加温した塩化アンモニウム溶液に浸せきし、被メッキ面を清浄にし、メッキ処理までの錆の発生を防止するフラックス処理を行う。フラックス処理後は、製品を溶融亜鉛メッキ浴に浸せきし、メッキ処理を行う。メッキ処理は、通常、高温の処理液に浸せきするので、場合によっては歪発生のおそれがあり、これを回避するため、冷却して安定したメッキ被膜を形成させる。

このような内側の芯鋼管２と外側の外鋼管３とからなる二重鋼管１において、外鋼管３の上下両端部を密封するのではなく、外鋼管３の下端部と芯鋼管２との間に円周状の開口５ａを形成し、これを保持するための開口保持材８としてスペーサ８ａ〜８ｄを設置するようにしているので、円周状の開口５ａから溶融メッキを浸入・浸出させ、内側の芯鋼管２と外側の外鋼管３の間の鋼管表面に溶融メッキ層６を良好に形成することができる。しかも、円周状の開口５ａおよび空気抜き孔７を通して溶融メッキが芯鋼管２の内部と外側の外鋼管３の内部とを循環するので、従来のような閉鎖空間により水蒸気爆発を起こす危険性も少なく、安全性に優れている。

また、開口保持材８として、芯鋼管２側に溶接する第４のスペーサ８ｄと外鋼管３側に溶接する第１〜第３のスペーサ８ａ〜８ｃとは、それぞれ相対する他方の鋼管に溶接されているわけではないので、両者の中心軸周りの捩れを許容し、この二重鋼管１を信号柱Ｓや標識柱に使用した場合、風や振動等により柱が揺れたとしても、外鋼管３に余分な応力が集中するのを回避して、外鋼管３に亀裂が入るのを防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。

例えば、上記実施形態では、開口保持材８として外鋼管３の内周面の３箇所にスペーサ８ａ〜８ｃを溶接し、残り１個のスペーサ８ｄを芯鋼管２側に溶接した例を示したが、これとは逆に、芯鋼管２の外周面の３箇所にスペーサ８ａ〜８ｃを溶接固定し、残り１個のスペーサ８ｄを外鋼管３側に溶接固定する態様であってもよい。さらに、各スペーサ８ａ〜８ｄの溶接は、芯鋼管２及び外鋼管３のいずれか一つまたは両方に溶接する態様であってもよい。

さらに、開口保持材８の個数は、本実施形態のように４個に限らず、３個以上ならば特に限定されるものではない。すなわち、開口保持材８は、３個以上のスペーサを周方向に間隔をおいて設定し、これらのスペーサのうち少なくとも１個のスペーサを除いて複数のスペーサを予め外鋼管の内周面又は芯鋼管の外周面に溶接固定する態様であればよい。この際、事前に溶接しない残りのスペーサが個数は、１個に限らず２個以上であってもよい。さらに、スペーサの配置間隔は等間隔に限るものではなく、状況に応じて適宜間隔を設定することができる。

１ 二重鋼管
２ 芯鋼管
３ 外鋼管
４ 絞り加工
５ 円周状の間隙
５ａ 円周状の開口
６ メッキ層
７ 空気抜き孔
８ 開口保持材
８ａ〜８ｄ スペーサ
Ｓ 信号柱
Ｓ１ 信号
Ｗ 溶接

Claims (3)

1. 内側の芯鋼管と外側の外鋼管とからなる二重鋼管の下部を地中に埋設して使用する信号柱または標識柱などの交通安全施設の製造方法において、前記芯鋼管の下部にメッキ工程において滞留する空気を抜くための空気抜き孔を形成し、前記芯鋼管を前記外鋼管に内嵌挿入して、前記空気抜き孔よりも上部において前記外鋼管の上端部と前記芯鋼管とを円周状に溶接固定し、かつ下部を地中に埋設して使用する前記外鋼管の下端部と芯鋼管との間に溶融メッキが浸入・浸出するのに十分な円周状の開口を形成し、この開口を保持するために複数の開口保持材を設置し、次いで、前記二重鋼管を溶融メッキ浴に浸せきし、円周状の前記開口および前記空気抜き孔を通して前記芯鋼管と前記外鋼管との間の円周状の間隙に溶融メッキを浸入させ、その円周状の間隙の内側の鋼管表面にメッキ層を形成する、この際、前記複数の開口保持材として、前記芯鋼管と前記外鋼管との間の円周状の前記開口において、３個以上のスペーサを周方向に間隔をおいて設定し、これらのスペーサのうち少なくとも１個のスペーサを除いて複数のスペーサを予め前記外鋼管の内周面又は前記芯鋼管の外周面に溶接固定し、次に、前記芯鋼管を前記外鋼管に内嵌挿入した後、残りのスペーサを前記芯鋼管の外周面又は前記外鋼管の内周面に溶接することにより、前記外鋼管の下端部と前記芯鋼管との間の開口に開口保持材を設置することを特徴とする二重鋼管を用いた信号柱または標識柱などの交通安全施設の製造方法。
2. 前記芯鋼管と前記外鋼管との間の円周状の前記開口は、溶融亜鉛メッキが浸入・浸出するのに十分な半径方向に少なくとも８．１ｍｍ有する、請求項１に記載の信号柱または標識柱などの交通安全施設の製造方法。
3. 前記二重鋼管の芯鋼管及び外鋼管の夫々は、信号柱または標識柱の下部側であって、地中埋設部分及び地上から露出する露出部とを有する、請求項１または２に記載の信号柱または標識柱などの交通安全施設の製造方法。

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