JP6863356B2 - 内面被覆鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、給水用配管等として用いられる、鋼管の内面に樹脂層を被覆した内面被覆鋼管の製造方法に関し、特に、鋼管長手方向の温度ばらつきを低減することにより、全長均一な被覆膜厚を得ることができる、内面被覆鋼管の製造方法に関する。

防食などの目的で、鋼管の内面に樹脂層を被覆した内面被覆鋼管が各種用途で用いられている。前記樹脂層の体表的な形成方法としては粉体塗装が知られている（特許文献１）。

鋼管の内面に粉体塗装を行って樹脂層を形成する方法としては、必要に応じて鋼管（原管ともいう）に酸洗やめっきなどを施した後、内面のスケール除去、化成処理、プライマーの塗布・乾燥、および粉体塗装を順次行う方法が一般的に用いられている。

鋼管内面のスケール除去には、従来、内面酸洗装置が一般的に用いられてきた。内面酸洗装置では、鋼管の両管端をクランプし、加熱した酸洗液（塩酸）を鋼管内に流すことによって、管の内面のみを選択的に酸洗することができる。

また、プライマーの乾燥工程においては、従来、ガス燃焼式の加熱炉が一般的に用いられてきた。ガス燃焼式の加熱炉では、炉内に差し込まれたバーナーでガスを燃焼させることにより熱を発生させ、発生した熱を送風ファンによって炉内に対流させ、炉内を均一な温度とする。プライマーが塗布された鋼管を前記加熱炉内で加熱することにより、プライマー中の溶剤が揮発し、乾燥させられる。

国際公開第２０１３／０７６９７０号公報

しかし、鋼管内面のスケール除去を内面酸洗装置で行う場合には、酸洗液による装置配管などの腐食や、クランプ部からの酸洗液の漏洩による設備の腐食など、生産設備に対する負荷が高いという問題があった。加えて、使用済み酸洗液の処理のためのコスト増加の問題もあった。

また、プライマーの乾燥工程をガス燃焼式の加熱炉で行う場合には、製造開始前の昇熱準備時間を含め、常に炉を点火しておく必要があるため、エネルギー効率が低いという問題があった。

さらに、内面被覆鋼管には、樹脂層の接着力が高いことが要求される。例えば、日本水道協会（ＪＷＷＡ）による規定では、水道用ポリエチレン粉体ライニング鋼管における樹脂層の接着力が３０Ｎ／ｃｍ以上であることが条件とされている。ここで、前記接着力とは、鋼管内面に被覆した樹脂に１ｃｍ幅のスリット状の切れ込みを入れた後、スリット端を掴んだ状態で１８０°方向に引き剥がしたときの必要荷重を指す。このような高い接着力を得るためには、予め内面酸洗を行ってスケールを除去しておく必要があるが、内面酸洗には上述したような問題があった。

そこで、本発明者らは、上記問題を解決する方法として、下記（１）および（２）の新規技術を検討した。

（１）鋼管内面のスケール除去をブラスト処理によって行う。これにより、従来の内面酸洗を行う必要がなくなり、内面酸洗装置を用いた際の酸洗液による設備の腐食の問題がなくなる。

（２）プライマーの乾燥を誘導加熱によって行う。これにより、従来のガス燃焼式の加熱炉を用いた乾燥に比べて生産性及びエネルギー効率を向上させることができる。

上記（１）および（２）の技術を組み合わせることにより、内面被覆鋼管の製造プロセスにおける生産設備への負荷を低減するとともにエネルギー効率を向上させることができる。

しかし、さらに検討を行った結果、上記技術においても、鋼管の長手方向の一部において樹脂層の膜厚が不足する場合があることが分かった。そして、前記膜厚の不足を補うために粉体塗装の付着量を増加させると、使用する粉体塗料の量が増加するため、生産コストが増加するという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鋼管の長手方向にわたって均一な被覆膜厚を得ることができる、内面被覆鋼管の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために検討を行った結果、本発明者ら新たに次の知見を得た。

（Ａ）プライマーの乾燥を誘導加熱によって行う場合、誘導加熱の原理上、鋼管の端部における温度が十分に上がらず、鋼管の長手方向における温度が不均一となる。その状態で、さらに粉体塗装のための加熱を行った場合、温度は不均一なままとなる。したがって、鋼管の温度が不均一な状態で粉体塗装が行われることになる。

（Ｂ）粉体塗装における粉体の付着量は鋼管の温度が高いほど増加する。したがって、そのままでは、鋼管の端部における膜厚が不足することになる。

（Ｃ）端部における膜厚不足を補うために粉体塗装の量を増加させると、粉体塗料の使用量が増加し、製造コストが増加する。

（Ｄ）そこで、プライマーを乾燥させるための誘導加熱を行った後、一旦冷却を行うことにより鋼管長手方向における温度のばらつきを低減することができる。その後、再度加熱を行うことにより、温度が均一な状態で粉体塗装を行うことが可能となる。

本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は、次のとおりである。

１．鋼管の内面に樹脂層を被覆した内面被覆鋼管の製造方法であって、
前記鋼管の内面をブラスト処理するブラスト処理工程と、
ブラスト処理された前記内面を化成処理して化成処理層を形成する化成処理工程と、
前記化成処理層の表面にプライマーを塗布するプライマー塗布工程と、
前記鋼管を誘導加熱する第１誘導加熱工程と、
前記鋼管を、５０℃以下の温度まで冷却する第１冷却工程と、
前記鋼管を、粉体塗装に必要な加熱温度まで誘導加熱する第２誘導加熱工程と、
前記鋼管の内面に前記樹脂層を形成するための樹脂粉末を粉体塗装する粉体塗装工程と、
前記鋼管を１５０〜２５０℃の保熱温度に保持する保熱工程と、
前記鋼管を冷却する第２冷却工程とを有する、内面被覆鋼管の製造方法。

２．前記粉体塗装工程の開始時における前記鋼管の温度を２６０℃以上とする、上記１に記載の内面被覆鋼管の製造方法。

３．前記鋼管が鍛接鋼管である、上記１または２に記載の内面被覆鋼管の製造方法。

本発明によれば、鋼管長手方向の温度ばらつきを低減することにより、全長均一な被覆膜厚を得ることができる。また、本発明によれば、生産設備への負荷が大きい内面酸洗を行うことなく、かつ高いエネルギー効率で内面被覆鋼管を製造することができる。

本発明の一実施形態における吸引式ショットブラスト装置を示す模式図である。 本発明の一実施形態における誘導加熱装置を示す模式図である。 本発明の一実施形態におけるバッチ式誘導加熱装置を示す模式図である。 比較例１における鋼管の温度分布を示すグラフである。 比較例１における樹脂層の厚さを示すグラフである。 比較例２における鋼管の温度分布を示すグラフである。 比較例２における樹脂層の厚さを示すグラフである。 実施例における鋼管の温度分布を示すグラフである。 実施例における樹脂層の厚さを示すグラフである。

次に、本発明を実施する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施態様を示すものであり、本発明は以下の説明によって何ら限定されるものではない。

本発明の一実施形態においては、鋼管に対して下記（１）〜（９）の工程を順次施すことによって内面被覆鋼管が製造される。
（１）ブラスト処理工程
（２）化成処理工程
（３）プライマー塗布工程
（４）第１誘導加熱工程
（５）第１冷却工程
（６）第２誘導加熱工程
（７）粉体塗装工程
（８）保熱工程
（９）第２冷却工程

［鋼管］
上記鋼管（原管）としては、特に限定されることなく任意の鋼管を用いることができる。前記鋼管としては、例えば、鍛接鋼管や電気抵抗溶接鋼管（電縫鋼管）などが挙げられるが、樹脂層の接着力をより向上させるという観点からは鍛接鋼管を用いることが好ましい。これは、鍛接鋼管の表面粗度が電気抵抗溶接鋼管に比べて高く、アンカー効果により接着性が向上するためである。

［前処理］
後述するブラスト処理に先立って、鋼管に対して任意に前処理を施すことができる。前記前処理としては、特に限定されることなく任意の処理を行うことができる。

例えば、本発明では後述するブラスト処理工程において鋼管内面のスケールを除去するが、鋼管の外面にも製造時に生じたスケールが付着しているため、予め酸洗を行って鋼管外面のスケールを除去しておくことが好ましい。前記酸洗は、例えば、酸洗液中に鋼管を浸漬することによって行うことができる。その場合、鋼管の内面も同時に酸洗してもよいが、後述する外面めっきを施す場合には、内面を酸洗せずに外面のみを酸洗することが好ましい。外面のみを酸洗する方法としては、例えば、鋼管の両端部を密閉した状態で酸洗液に浸漬する方法が挙げられる。酸洗後には常法に従って水洗を行うことができる。

また、耐食性向上のために鋼管の外面にめっきを施してめっき層を形成することもできる。前記めっき層を構成する金属材料としては、任意のものを用いることができるが、犠牲防食効果を有する金属材料（金属または合金）を用いることが好ましく、中でも、亜鉛または亜鉛合金を用いることが好ましい。めっき方法についても限定されないが、溶融めっきを用いることが好ましい。なお、上述した酸洗の際に外面のみを酸洗した場合、内面にはスケールが付着したままとなっているため、溶融めっき浴に鋼管を浸漬しても内面にはめっきがほとんど付着せず、外面のみに選択的にめっき層を形成することができる。

［ブラスト処理工程］
任意に上記前処理を行った後、鋼管の内面をブラスト処理する。ブラスト処理によって鋼管内面に付着したスケールを除去することにより、従来の内面酸洗を行う必要がなくなり、内面酸洗装置を用いた際の酸洗液による設備の腐食の問題がなくなる。また、内面酸洗に用いた酸洗液の廃液処理を行う必要も無くなるため、製造コストを低減することができる。なお、上述したように事前に鋼管外面にめっきを施した場合、内面の一部に不要なめっきが付着してしまうことがあるが、その場合はブラスト処理によって内面に付着した不要なめっきも除去することができる。

前記ブラスト処理としては、ショットブラスト、グリットブラストなど、任意の方法を用いることができるが、スケール除去効果の面からはグリットブラストを用いることが好ましく、中でも研掃材としてスチールグリットを用いたショットブラストを用いることがより好ましい。スチールグリットは、十分なスケール除去力を有する一方で、グリットの中でも低硬度（４０〜５０ＨＲｃ）であるためブラスト処理装置の配管に穴が空くといったトラブルの発生を抑制することができる。また、一般的なスチールグリットはグリットメーカーに無償で引き取りが行われているため、廃棄物処理の費用も不要である。

前記ブラスト処理においては、鋼管内面の除錆度Ｓａが２．５以上となるまで処理を行うことが好ましい。Ｓａを２．５以上とすることにより、樹脂層の接着力をさらに向上させることができる。

ブラスト処理に用いる装置は特に限定されず、任意の装置を用いることができる。図１は、本発明の一実施形態において用いることができる吸引式ショットブラスト装置１０の例を示す模式図である。この吸引式ショットブラスト装置では、鋼管１の両端をクランプした状態で、研掃材タンク１１から鋼管１の一端にスチールグリット１２を供給する。その一方、鋼管１の他端側よりブロワー１３を用いて負圧吸引することにより、鋼管１の内面がショットブラストされる。

［化成処理工程］
次に、鋼管の内面に化成処理を施して化成処理層を形成する。前記化成処理には、任意の化成処理液を用いることができるが、中でもリン酸塩系化成処理液を用いて、リン酸塩系化成処理層を形成することが好ましい。なお、前記化成処理は、上述したブラスト処理を行った直後に行うことが好ましい。

［プライマー塗布工程］
次いで、前記化成処理層の表面にプライマーを塗布する。プライマーの塗布厚は特に限定されることなく、任意の値とすることができる。しかし、プライマーの塗布厚が薄すぎると樹脂層の接着性が不十分となる場合があるため、プライマーの塗布厚を１０μｍ以上とすることが好ましい。一方、塗布厚が４０μｍを超えると、乾燥に要する時間が長くなって生産性が低下するとともに、液だれが生じてムラとなり、外観が悪化する場合がある。そのため、プライマーの塗布厚は４０μｍ以下とすることが好ましい。なお、ここで「塗布厚」とは、塗布されたプライマーの乾燥前における厚みを指し、塗布したプライマーの体積と塗布面積から算出することができる。また、前記プライマーの乾燥後の厚さは、特に限定されないが、３〜１２μｍとすることが好ましい。

前記プライマーとしては、粉体塗装に用いる樹脂などに合わせて任意のものを用いることができる。前記プライマーとしては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、またはフェノール樹脂を含むプライマーが挙げられる。中でも、エポキシ樹脂、硬化剤、および溶剤を含有するエポキシプライマーが好適に用いられる。プライマーの塗布方法は特に限定されず、例えば、スプレー塗布など、任意の方法で行うことができる。

［第１誘導加熱工程］
次に、塗布されたプライマーを乾燥させるために、前記鋼管を誘導加熱する（第１誘導加熱工程）。誘導加熱では加熱を行う際にのみエネルギーを消費するため、従来使用されていたガス燃焼式の加熱炉のように常に高温を維持する必要がなく、したがってエネルギー効率が極めて高い。

ただし、先に述べたように、誘導加熱においては、原理上、鋼管の端部における温度が十分に上がらず、鋼管の長手方向における温度が不均一となる。したがって、本発明では、第１誘導加熱工程の後、第２誘導加熱工程の前に、冷却を行うことが重要となる。これにより、温度の不均一さの影響を受けることなく粉体塗装を行うことが可能となる。前記冷却（第１冷却工程）の詳細については後述する。

前記第１の誘導加熱における昇温速度はとくに限定されない。なお、誘導加熱は、ガス燃焼式の加熱炉を用いた加熱などに比べて急速加熱に適した方法であるため、誘導加熱を用いる場合には、生産性向上などのために昇温速度を極めて大きく設定することが一般的である。しかし、過度に急激な加熱を行うとプライマー中の溶剤が揮発する際に気泡が生じる場合がある。したがって、本発明におけるプライマーの乾燥においては、昇温速度を３０℃／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。昇温速度が３０℃／ｓｅｃ以下であれば、気泡の発生とそれに起因する接着力の低下を抑制し、さらに接着性を向上させることができる。また、前記昇温速度の下限は特に限定されないが、過度に低くすると生産性の低下が問題となるため、前記昇温速度は２℃／ｓｅｃ以上とすることが好ましく、４℃／ｓｅｃ以上とすることがより好ましい。

上記第１誘導加熱工程における加熱温度はとくに限定されないが、鋼管を加熱温度１００〜２５０℃まで加熱することが好ましい。前記加熱温度が１００℃以上であれば、プライマーの乾燥が十分となり、樹脂層の接着力がさらに向上する。そのため、前記加熱温度は１００℃以上とすることが好ましい。一方、前記加熱温度を２５０℃より高くしてもそれ以上接着力が向上しないことに加えて、誘導加熱のために必要な電力や加熱時間が必要以上に増加する。そのため、エネルギー効率および生産性をさらに向上させるという観点からは、前記加熱温度を２５０℃以下とすることが好ましい。

上記第１の誘導加熱工程においては、鋼管を１本ずつ加熱してもよく、複数の鋼管を同時に加熱してもよい。生産性の観点からは２本以上の鋼管を同時に加熱することが好ましい。その場合、同時に加熱する鋼管の本数は、１０以上とすることが好ましく、２０以上とすることがより好ましく、４０以上とすることがさらに好ましい。一方、同時に加熱する鋼管が多すぎると、設備が過度に大型となることに加えて、誘導加熱に必要な電力も増加するため、同時に加熱する鋼管は８０本以下とすることが好ましく、５０本以下とすることがより好ましい。

なお、第１の誘導加熱において複数の鋼管を同時に加熱する場合、本発明は一層有効である。その理由は次の通りである。

誘導加熱において、加熱に必要な電力は被加熱物の重量に比例する。したがって、複数の鋼管を同時に加熱する場合、同時に加熱する鋼管の本数に比例して加熱に必要な電力が増加する。しかし、一般的に、誘導加熱装置の定格出力や設備上の制限から、同時に加熱する鋼管の本数を増加させるためには、昇温速度を低下させる必要がある。そして、昇温速度を低下させると、加熱開始から加熱終了までの時間が長くなることになり、加熱中の放冷による温度低下が顕著となる。すなわち、初期に加熱された部位（例えば、鋼管の先端）と、最後に加熱された部位（例えば、鋼管の後端）との温度差が増大する。

このように鋼管の長手方向に温度差が生じる場合においても、後述するように第１誘導加熱工程の後、第２誘導加熱工程の前に、冷却を行うことにより、前記温度差の影響を受けることなく粉体塗装を行うことが可能となる。

［誘導加熱装置］
上記第１誘導加熱工程における誘導加熱は、とくに限定されることなく任意の方法で行うことができる。例えば、鋼管の外周を囲むように環状の誘導コイルを配置し、前記誘導コイルに対して前記鋼管を相対的に移動させることにより、鋼管の全体を加熱することができる。誘導コイルに対して鋼管を相対的に移動させる方法としては、（１）誘導コイルを固定しておき鋼管を移動させる方法、（２）鋼管を固定しておき誘導コイルを移動させる方法、および（３）鋼管と誘導コイルの両者を移動させる方法のいずれも用いることができる。

図２は、本発明の一実施形態における誘導加熱装置２０を示す模式図である。本実施形態では、プライマーが塗布された鋼管１を矢印Ａの方向に搬送しながら、環状の誘導コイル２１の内部を通すことにより、鋼管１の先端から後端までの全体を誘導加熱する。図２に示したような誘導加熱装を用いることにより、インラインで鋼管を搬送しながら連続的に誘導加熱することができる（連続式誘導加熱）。

なお、図２に示した誘導加熱装置２０は、鋼管を１本ずつ加熱するよう構成されているが、誘導加熱装置２０を複数使用することにより複数の鋼管を同時に加熱することも可能である。上述したように、複数の鋼管を同時に誘導加熱する場合、温度の不均一さが増大する傾向があるため、本発明は一層有効である。

［バッチ式誘導加熱］
上記第１誘導加熱工程における誘導加熱は、昇温速度を低く保ちつつ、かつ生産性を向上させるという観点からは、バッチ式誘導加熱により行うことが好ましい。前記バッチ式誘導加熱では、プライマーが塗布された前記鋼管を略平行に複数本並べて鋼管群とし、前記鋼管群の周囲を囲むように配した環状の誘導コイルを前記鋼管群の長手方向に移動させながら誘導加熱することが好ましい。前記誘導コイルの数は、１つとすることもできるが、２以上とすることもできる。例えば、１つの誘導コイルを用いる場合には、鋼管の長手方向の一端から他端へ誘導コイルを移動させながら加熱を行うことができる。また、２つの誘導コイルを用いる場合、２つの誘導コイルを、それぞれ前記鋼管群の長手方向中央から両端部へ向けて移動させながら誘導加熱することが好ましい。

図３は、前記バッチ式誘導加熱を行うために用いることができるバッチ式誘導加熱装置３０の例を示す模式図である。図３に示したバッチ式誘導加熱装置３０では、複数本の鋼管１を平行に並べて鋼管群２とし、前記鋼管群２の周囲を囲むように配置された２つの環状の誘導コイル３１を用いて鋼管群２を構成する鋼管１を同時に加熱する。加熱の際には、一方の誘導コイル３１ａを鋼管群２の長手方向中央から一端側（矢印Ａの方向）へ、他方の誘導コイル３１ｂを鋼管群２の長手方向中央から他端側（矢印Ｂの方向）へ、それぞれ移動させる。

上記のようにバッチ式誘導加熱を行って複数の鋼管を同時に加熱することにより、昇温速度を抑えつつ、かつ高い生産効率を維持することができる。なお、図３に示した例では、鋼管群２は１１本の鋼管１で構成されているが、同時に加熱する鋼管の本数（鋼管群を構成する鋼管の数）はこれに限定されず、上述したように、２以上の任意の数とすることができる。また、上記バッチ式誘導加熱においては、長さの異なる複数の鋼管を同時に加熱することもできる。

このようなバッチ式誘導加熱においては複数本の鋼管を同時に加熱することができるが、誘導加熱装置の出力などの関係上、１本の鋼管を加熱する場合に比べて加熱により長い時間がかかる。そのため、鋼管の長手方向において、最初に誘導加熱を行った位置と最後に誘導加熱を行った位置との間での温度差が増大する傾向がある。本発明によれば、後述する第１冷却工程において前記温度差を解消することができるため、複数本の鋼管をバッチ式誘導加熱装置で加熱する場合に、本発明は特に有効である。

［第１冷却工程］
次に、上記第１誘導加熱工程の後の鋼管を冷却する（第１冷却工程）。冷却においては、温度が高い部分の方が、温度が低い部分よりも早く温度が低下する。したがって、第１誘導加熱後に一旦冷却を行うことにより、該第１誘導加熱で生じた鋼管長手方向における温度のばらつきを低減することができる。そして、その後、再度加熱を行うことにより、温度が均一な状態で粉体塗装を行うことが可能となる。

第１冷却工程においては、鋼管を５０℃以下の温度（冷却温度）まで冷却する。鋼管温度の均一性をより向上させるという観点からは、前記冷却温度は、４０℃以下とすることが好ましく、室温とすることがより好ましい。

前記冷却を行う方法はとくに限定されないが、例えば、空冷で行えばよい。また、前記冷却は、オフラインで行うこともできるが、生産性の観点からは、製造ライン中（インライン）で行うことが好ましく、特に、搬送しながら行うことが好ましい。

［第２誘導加熱工程］
上記第１冷却工程の後、次の粉体塗装に必要な加熱温度まで鋼管を誘導加熱する（第２誘導加熱工程）。

前記第２誘導加熱工程における加熱温度は、粉体塗装に用いる樹脂などに応じて選択すればよく、特に限定されないが、３２０℃以下とすることが好ましい。前記加熱温度が３２０℃を超えると、高温によりプライマーが黒色に変色し、接着力が低下する場合がある。前記加熱温度が３２０℃以下であれば、プライマーの劣化による接着力の低下を防止し、接着力をさらに向上させることができる。一方、前記加熱温度の下限についても限定されないが、次の粉体塗装工程に必要な温度を確保するという観点からは、２６０℃以上とすることが好ましい。

前記第２誘導加熱工程における誘導加熱は任意の方法で行うことができるが、連続式誘導加熱で行うことが好ましい。前記連続式誘導加熱では、個々の鋼管を長手方向に移動させながら環状の誘導コイルの中を通すことにより誘導加熱する。この方法によれば、バッチ式誘導加熱に比べ、より短時間で鋼管全体をより均一に加熱することができるため、粉体塗装の均一性をさらに向上させることができる。前記連続式誘導加熱には、例えば、図２に示した誘導加熱装置２０を用いることができる。

第２誘導加熱工程においては、さらに鋼管の温度を均一化するための制御を行うことが好ましい。例えば、上記連続式誘導加熱において、鋼管が誘導コイルを通過する速度（鋼管の搬送速度）を制御することができる。例えば、鋼管の端部が誘導コイルを通過する際の速度を、端部以外の部分（中央部など）が誘導コイルを通過する際の速度よりも遅くすることができる。ここで、速度を遅くするとは、速度をゼロとする（一旦停止させる）場合を包含するものとする。

なお、連続式誘導加熱では、通常、１つの環状の誘導コイルの中を鋼管が１本ずつ搬送されながら加熱されるが、複数の誘導コイルを用意し、それぞれに鋼管を通しながら誘導加熱すればさらに生産性を向上させることができる。

［粉体塗装工程］
上記第２誘導加熱工程によって加熱された鋼管の内面に、樹脂層を形成するための樹脂粉末を粉体塗装する（粉体塗装工程）。その際、先の第２誘導加熱工程において鋼管が加熱されているため、樹脂粉末は鋼管の表面に付着することができる。前記樹脂としては、内面被覆鋼管の用途などに応じて任意の樹脂を用いることができるが、ポリオレフィン樹脂を用いることが好ましく、なかでもポリエチレン樹脂を用いることが好ましい。粉体塗装の方法は特に限定されず、常法に従って行うことができる。前記粉体塗装方法としては、例えば、静電粉体吹付け法、流動浸漬法などが挙げられる。

上記粉体塗装工程の開始時における前記鋼管の温度を２６０℃以上とすることが好ましい。粉体塗装においては、鋼管温度が高いほど膜厚が増加する。そのため、第２誘導加熱工程の開始時における温度を２６０℃以上とすることにより、より確実に十分な膜厚の樹脂被覆層を設けることができる。ここで、鋼管の温度が２６０℃以上であるとは、鋼管全体の温度が２６０℃以上であることを意味するものとする。なお、誘導加熱によって加熱された鋼管の温度は、肉厚方向においてはほぼ均一である。したがって、鋼管の外周表面における温度が、該鋼管の長手方向の両端部と中央部において２６０℃以上であれば、鋼管全体の温度が２６０℃以上であると見なすことができる。

［保熱工程］
保熱温度：１５０〜２５０℃
粉体塗装完了後、鋼管を１５０〜２５０℃の保熱温度に保持する（保熱工程）。これにより、鋼管の表面に付着している樹脂粉末を溶融させ、均一な樹脂層を形成することができる。なお、前記保熱温度に保持する時間（保熱時間）は特に限定されないが、５〜３０分とすることが好ましい。また、前記保熱の方法は特に限定されないが、例えば、前記保熱温度に保持された炉内で鋼管を保持すればよい。

なお、最終的に得られる樹脂層の厚さは特に限定されず、任意の膜厚とすることができるが、ピンホールの発生防止や強度確保の観点からは、３００μｍ以上とすることが好ましく、３５０μｍ以上とすることがより好ましく、４００μｍ以上とすることがさらに好ましい。一方、過度に膜厚を大きくしてもそれ以上効果が向上しないため、生産性やコストの観点からは膜厚を１．０ｍｍ以下とすることが好ましく、８００μｍ以下とすることがより好ましく、７００μｍ以下とすることがさらに好ましい。

なお、樹脂層の厚さは、鋼管の長手方向全体にわたって上記条件を満たすことが好ましい。具体的には、鋼管の長手方向における一端を１点目、他端を９点目とする、等間隔の９点（実施例を参照）における厚さが、上記条件を満たすことが好ましい。樹脂層の厚さは、電磁微厚計を用いて測定することができる。なお、鋼管の長手方向に垂直な断面における円周上に９０°間隔となるよう任意に選択した４点で樹脂層の厚さを測定した場合、前記４点における平均値が上述した条件を満たすことがより好ましく、前記４点における樹脂層の厚さすべてが上述した条件を満たすことがさらに好ましい。

［冷却工程］
保熱工程後は、鋼管を冷却する。前記冷却の方法は特に限定されず、任意の方法とすることができ、例えば、空冷であってよい。

本発明の効果を確認するために、以下の実験を行った。

（比較例１）
まず、比較のために、プライマー塗布後の乾燥を誘導加熱ではなくガス加熱炉を用いて行い、かつ、前記ガス加熱炉による加熱（プライマーの乾燥）後に第１冷却工程を実施しないプロセスで、内面被覆鋼管を製造した。具体的な製造手順は次の通りとした。

まず、呼び径５０Ａ、長さ４０００ｍｍの鋼管の内面をブラスト処理してスケールを除去した。前記ブラスト処理にはスチールグリットを用い、処理後の除錆度Ｓａを２．５とした。ブラスト処理終了後、直ちに化成処理を行って、鋼管内面にリン酸塩系化成処理層を形成した。次いで、前記化成処理層の表面にエポキシ系プライマー液を吹き付けて塗布厚２０μｍとなるように塗布した。その後、プライマーが塗布された鋼管をガス加熱炉にて、２００℃で１０分間加熱し、プライマーを乾燥した。乾燥後の厚さは６μｍであった。

次いで、前記ガス加熱炉による加熱の後、第１冷却工程を行うことなく、鋼管を、粉体塗装に必要な加熱温度まで誘導加熱した。なお、本比較例のプロセスは第１誘導加熱工程を含まないが、便宜的に前記誘導加熱を第２誘導加熱工程と称する。前記第２誘導加熱工程の後、ポリエチレン樹脂粉末を用いた粉体塗装を行い、次いで、２００℃で１０分間保熱して樹脂層を形成し、放冷した。

上記プロセスにおける鋼管温度および樹脂層の厚さの均一性を評価するために、製造途中における鋼管の長手方向の温度分布と、最終的に得られた内面被覆鋼管における樹脂層の厚さの分布を測定した。測定方法は以下の通りとした。

（温度分布）
上記プロセスの途中の、以下の４つの時点における鋼管の長手方向における温度分布を測定した。各時点における測定条件を併記する。

（ａ）ガス加熱炉による加熱完了直後
長手範囲：０〜４０００ｍｍ
測定間隔：５００ｍｍピッチ、計９点
測定方法：接触温度計

（ｂ）第２誘導加熱工程の直前
長手範囲：０〜４０００ｍｍ
測定間隔：５００ｍｍピッチ、計９点
測定方法：接触温度計

（ｃ）第２誘導加熱工程の直後
長手範囲：０〜４０００ｍｍ
測定間隔：５００ｍｍピッチ、計９点
測定方法：接触温度計

（ｄ）粉体塗装工程の直前
長手範囲：０〜１０００および３０００〜４０００ｍｍ
測定間隔：５００ｍｍピッチ、計９点
測定方法：接触温度計

上記温度測定の結果を図４に示す。図中（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ上記（ａ）〜（ｄ）の各時点における温度分布である。

（樹脂層の厚さ）
（ｅ）最終的に得られた内面被覆鋼管における樹脂層の厚さの分布を測定した。前記測定は、鋼管内面に形成された樹脂層に電磁微厚計を押し当てることにより計測した。電磁微厚計の届かない中央部は、鋼管を切断してから測定を行った。また、前記測定は、鋼管の長手方向における一端から他端まで、等間隔（５００ｍｍ間隔）の合計９点で行った。測定結果を図５に示す。なお、各長手方向位置における測定値は、円周上に９０°間隔となるよう任意に選択した４点における平均値である。

なお、図４、５における横軸は、鋼管の一端を原点とした、前記限定からの長手方向における距離（ｍｍ）である。誘導加熱は、原点と反対側の端部から開始した。後述する図６〜９においても同様である。

図４、５に示した結果から分かるように、比較例１のプロセスによれば、製造過程における鋼管長手方向の温度のばらつきはそれほど大きくないため、最終的に得られる樹脂層の膜厚分布にも問題は生じていない。しかし、比較例１のプロセスでは、プライマーの乾燥に加熱炉を用いているため、製造開始前の昇熱準備時間を含め、常に炉を点火しておく必要があるため、エネルギー効率が低いという問題がある。

（比較例２）
次に、さらに比較のために、上記比較例１におけるガス加熱炉を用いた加熱に代えて誘導加熱（第１誘導加熱工程）を用いたプロセスで、内面被覆鋼管を製造した。本比較例２では、比較例１と同様、前記第１誘導加熱工程後の第１冷却工程を実施しなかった。

前記第１誘導加熱工程では、図２に示すような誘導加熱装置を用いて、昇温速度１０℃／ｓｅｃで鋼管を加熱した。

比較例２においても、上記比較例１と同様の方法で、製造途中における鋼管の長手方向の温度分布と、最終的に得られた内面被覆鋼管における樹脂層の厚さの分布を測定した。ただし、比較例２ではガス加熱炉に代えて誘導加熱装置を用いてプライマーの乾燥を行ったため、（ａ）の温度測定は、第１誘導加熱工程の完了直後に行った。測定結果を図６、７に示す。

比較例２のプロセスではプライマーの乾燥にガス加熱炉ではなく誘導加熱装置を用いたため、ガス加熱炉を用いるプロセスに比べてエネルギー効率が著しく優れていた。しかし、図６（ａ）に示した結果から分かるように、誘導加熱の原理上の理由から、第１誘導加熱工程において鋼管の両端部の温度が、中央部よりも低くなっていた。具体的には、鋼管の長手方向中央における温度が２００℃であったのに対して、端部の温度は１５０℃であり、長手方向における温度のばらつきが大きかった。

この状態でさらに第２誘導加熱を行った結果、図６（ｄ）に示したように、粉体塗装を行う時点においても温度のばらつきが大きいままであり、したがって、図７に示したように、樹脂層の厚さのばらつきが大きかった。なお、日本水道協会の規格で定められた呼び径５０Ａの内面被覆鋼管における樹脂層の厚さの下限値は３５０μｍである。そこで、このプロセスにおいて、鋼管全体における樹脂層の厚さを３５０μｍ以上とするためには、図７に示したように長手方向中央部における膜厚を基準よりも大幅に大きくする必要がある。したがって、多量の粉体塗料を使用することとなり、製造コストが増加してしまう。反対に、長手方向中央部における膜厚を基準ぎりぎりとしてしまうと、端部における膜厚が不足することとなり、やはり問題がある。

また、比較例２のプロセスでは、プライマーの劣化を避けるために加熱温度を下げると、図６（ｄ）に示すように鋼管端部の温度が低くなるため、端部の膜厚を確保することが難しくなる。

（実施例）
最後に、本発明のプロセスにより内面被覆鋼管を製造した。具体的には、上記比較例２における第１誘導加熱工程の後、第２誘導加熱工程の前に、第１冷却工程を実施した点以外は、上記比較例２と同様の条件とした。前記第１冷却工程では、鋼管を搬送しながら室温（３０℃）まで空冷した。

本実施例においても、上記比較例２と同様の方法で、製造途中における鋼管の長手方向の温度分布と、最終的に得られた内面被覆鋼管における樹脂層の厚さの分布を測定した。測定結果を図８、９に示す。

本実施例のプロセスでは、第１誘導加熱工程の後に一旦鋼管を冷却しているため、鋼管の温度が平均化され、図８（ｂ）に示すように鋼管の長手方向の温度分布が均一化されている。これは、温度が高い部分ほど冷却速度が速くなるためである。

そして、その結果、温度分布が均一な状態で粉体塗装を行うことができ、したがって、樹脂層の厚さを均一とすることができる。そのため、最低膜厚を確保するために不必要に膜厚を増加させる必要がなく、製造コストを低減することができる。

また、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように鋼管温度のばらつきが小さいため、加熱温度の管理が容易である。具体的には、鋼管の長手方向全体の温度を、プライマーの劣化が生じる温度以下、かつ、最低膜厚を確保可能な温度以上に、容易に制御することができる。

以上のように、本発明の方法によれば、鋼管の長手方向にわたって均一な被覆膜厚を得ることができる。また、内面酸洗を行う必要がないため、ランニングコストを約１／４、設備トラブルによるライン停止時間を約１／２程度に低減することができる。また、プライマーの焼き付けのための加熱を誘導加熱で行うため、従来に比べエネルギー使用量を約２／３程度とすることができる。本発明の方法で製造される内面被覆鋼管は、水道用を初めとする各種用途で好適に用いることができる。

１ 鋼管
１０ 吸引式ショットブラスト装置
１１ 研掃材タンク
１２ 研掃材
１３ ブロアー
２０ 誘導加熱装置
２１ 誘導コイル
３０ バッチ式誘導加熱装置
３１ 誘導コイル

Claims (3)

1. 鋼管の内面に樹脂層を被覆した内面被覆鋼管の製造方法であって、
   前記鋼管の内面をブラスト処理するブラスト処理工程と、
   ブラスト処理された前記内面を化成処理して化成処理層を形成する化成処理工程と、
   前記化成処理層の表面にプライマーを塗布するプライマー塗布工程と、
   前記鋼管を誘導加熱する第１誘導加熱工程と、
   前記鋼管を、５０℃以下の温度まで冷却する第１冷却工程と、
   前記鋼管を、粉体塗装に必要な加熱温度まで誘導加熱する第２誘導加熱工程と、
   前記鋼管の内面に前記樹脂層を形成するための樹脂粉末を粉体塗装する粉体塗装工程と、
   前記鋼管を１５０〜２５０℃の保熱温度に保持する保熱工程と、
   前記鋼管を冷却する第２冷却工程とを有する、内面被覆鋼管の製造方法。
2. 前記粉体塗装工程の開始時における前記鋼管の温度を２６０℃以上とする、請求項１に記載の内面被覆鋼管の製造方法。
3. 前記鋼管が鍛接鋼管である、請求項１または２に記載の内面被覆鋼管の製造方法。

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