JPH0358816B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は積雪寒冷地の路面上に降る雪を融か
し、路面の凍結をも防ぐための無散水消雪用放熱
管の製造方法に係り、特に路面内に埋設した放熱
管の内部に温かい地下水や不凍液が円滑に流れ、
路面に均一に放熱してその上に降る雪を一様に融
かし、凍結をも防ぐための無散水消雪用放熱管の
製造方法に関する。

〔従来の技術〕 従来の無散水消雪用放熱管の製造方法は、白鋼
管を所定の長さに切断し、これをＵ字形に曲げ加
工をも、管端表面の亜鉛被膜を機械的に研削除去
した後、２本の鋼管の各端部を突き合わせ、その
突き合わせ部をガスバーナーで加熱熔融して２本
の鋼管を互いに逆方向に押し付けて一体化させ、
順次鋼管の突き合わせ、加熱熔融、押し付けを繰
り返し、多数の鋼管を接合して無散水消雪用放熱
管の製造を行つていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来の無散水消雪用放熱管
の製造方法では、Ｕ字形に曲加工をし、管端表面
の亜鉛被膜を機械的に研削除去した後に２本の鋼
管の端部を互いに突き合わせ、ガスバーナーで加
熱熔融し、互いに逆方向への押し付けを行う際に
熔融部が盛り上がつて接合され、放熱管の内面と
外面に突条や突起が生じ、流体が内部を円滑に流
れないので強力なポンプで圧送することが必要と
なり、運転費用が高くなるという欠点があつた。

また、前記突条や突起が生じた放熱管を路面内
に埋設すると、その凸部に応力集中が発生し、亀
裂や接合に緩みが生じて漏水したり、路面に亀裂
を生じさせる恐れがあつた。

また、鋼管の上記加熱熔融接合では長時間にわ
たつてガスを燃焼しつづけて加熱熔融する必要か
ら加工費用が高くなるという欠点を有していた。

さらに、路面内に放熱管を埋設する際には、放
熱管の間隔を一定にするために所定形状の網目を
もつた鉄網の上に放熱管を載せ、結束線で固定し
ながら放熱管の間隔を整えて施工しなければなら
ないから、熟練工が必要となり、工事期間も長く
なる欠点を有していた。

本発明は上記の多くの欠点を除くためになされ
たものであり、鋼管をＵ字形に曲げ、管端の亜鉛
を電解剥離し、交互に管端を当接してテイグ熔接
を行い、サポートを取り付けて無散水消雪用放熱
管を製造することにより、流体が管内を円滑に流
れて路面の上に降る雪を一様に融かすとともに、
凍結防止をも可能とする無散水消雪用放熱管の製
造方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するため、外径21.7
mm、内径16.1mmの配管用炭素鋼鋼管の白鋼管を路
面形状に合うように所定の長さに切断し、Ｕ字形
に曲加工する第１工程と、硝酸アンモニウムの10
％〜13％の電解質溶液中に陰極の金属板を配置
し、前記Ｕ字形鋼管の管端を陽極として該陽極鋼
管の管端を前記電解質溶液中に直立浸漬し、電圧
30Vで、電流値がＵ字状に形成した鋼管端部の電
解質溶液中への浸漬箇所１箇所あたり最大10Aの
直流電流を供給して該Ｕ字形鋼管端部の表面を被
覆している亜鉛被膜を電解剥離する第２工程と、
前記管端の亜鉛を除去したＵ字形鋼管の各端部を
交互にそれぞれ当接し、該当接部をアルゴンガス
で不活性雰囲気として、２％トリエテツドタング
ステン電極棒を使用してテイグ熔接をする第３工
程と、前記テイグ熔接により形成された蛇行形放
熱管に直径６mmの丸鋼を用いて予め所定間隔に保
持部を加工しておいた丸鋼製のサポートを取り付
けて放熱管の間隔を所定幅に保ち、塗装をする第
４工程とを連続して行う無散水消雪用放熱管の製
造方法である。

〔作 用〕

次に本発明の作用について説明すると、路面の
形状に一致するように切断してＵ字形に曲加工を
行つた白鋼管の管端外表面の亜鉛被膜を電解質溶
液中で除去を行う。この際電圧30V、電流が最大
10Aの直流電流に接続されたＵ字形鋼管の端部１
cm〜２cmを硝酸アンモニウムの電解質溶液（濃度
10％〜13％、PH7.5〜8.5）の中に約７分間直立浸
漬すると鋼管端部外表面のイオン化傾向の大きな
亜鉛被膜が前記電解質溶液中にイオンとして溶出
し、亜鉛被膜が電解剥離されるが、鋼管端部内面
の亜鉛被膜は除去されずにそのまま残る。この溶
出した亜鉛は陰極の金属板表面に溶出した亜鉛イ
オンと当量の金属亜鉛が析出して電解質溶液中に
沈殿する。この際10％〜13％の硝酸アンモニウム
電解質溶液を調整した直後のPHは弱酸性の4.5付
近であるが、電解質溶液として使用すると間もな
くPH8.0の弱アルカリ性に落ち着いて安定する。
長時間使用によつて電解液が劣化した際には新し
い硝酸アンモニウム溶液を追加補充すれば電解液
の電解能力がすぐに回復し、PH8.0付近で安定し
ている。

このようにして得られた無散水消雪用鋼管の各
端部を交互に当接して、自動ガスタングステンア
ーク熔接の熔接ヘツドの中に設けたガス小室の中
に固定する。続いてこのガス小室にアルゴンガス
を噴射しつづけ、もともとガス小室にあつた空気
を外に追い出し、不活性雰囲気とする。テイグ熔
接に先立つて、２本の鋼管の熔接開始位置を予備
的に加熱してから熔接を始めるが、熔接はタング
ステン電極棒が２本の鋼管の当接部の周面に対し
て、一定距離を保ちながらアーク放電して一周し
熔接を終了する。

このようにして出来た熔接継手部は、その熱影
響部の結晶組織が熔接金属から順次マルテンサイ
ト、マルテンサイトと微細パーライトの混合組
織、及び微細パーライトとなつているため極めて
強度が高く、かつ靱性に優れ、繰り返し曲荷重に
も十分耐えることが出来る。

また、本熔接方法において、２％トリエテツド
タングステン製の電極棒の先端を鋭利な構造にし
てアーク放電するため熔接部の熔融部分を極めて
狭い範囲に収めることができ、かつその熔接部に
アルゴンガスを吹き付けて冷却する構成をとつて
いるため熔接金属が盛り上がることなく、直ちに
凝固するとともに、熱影響部も急冷され前記の好
ましい結晶組織となるものである。

このようにして順次熔接して得られた無散水消
雪用放熱管の間隔を一定幅に保つために、予じめ
所定間隔に凹形の保持部を加工しておいた丸鋼製
のサポートで前記放熱管を上下から挾み込んで固
定し、路面の形状に一致するように形を整え、塗
装をして錆を防ぐものである。

〔実施例〕

次に、本発明に係る製造方法の実施例を第１図
乃至第４図の図面を参照して説明する。

まず第１工程は数区画に分けた路面の形状に適
合するように、内径16.1mmの白鋼管１を切断し、
第１図に示す如くその鋼管の中心部をパイプベン
ダーのテーブル２の上で、コマ３と共に回転する
パイプホルダー４とクランプ５で白鋼管１を挾み
付けて固定し、コマの回転によつて鋼管をＵ字形
に曲加工を行う。この曲加工の半径はコマを交換
することにより10cm〜５cmの任意の曲げ半径を選
ぶことが可能であり、Ｕ字形に曲加工を行つた後
のパイプの間隔は20cm〜10cmとなる。

第２工程は第２図に示す浴槽６内には硝酸アン
モニウムの電解質溶液７が満たされており、この
電解質溶液は硝酸アンモニウム10％〜13％濃度
で、溶液調整直後はPHが4.5付近であるが、使用
を始めると間もなくPH8.0の弱アルカリ性に落ち
着いて安定し、無散水消雪用鋼管１ａ端部の外表
面だけの亜鉛剥離に最も適している。このように
硝酸アンモニウムを用いることによつて、容易に
PHが7.5〜8.5の弱アルカリ性に維持でき、この電
解質溶液は通常の温度（５℃〜25℃）で充分亜鉛
被膜の電解剥離効果があり特に加熱する必要はな
い。

この浴槽６の底部には、排出口８が設けられて
おり、この排出口には管路９が接続されている。
この管路にはケミカルポンプ１０を介して濾過装
置１１が接続されている。この濾過装置は電解質
溶液中に析出した亜鉛を濾過し、電解質溶液を常
に清澄に保つためのものである。この濾過装置に
は濾過後の電解質溶液を浴槽６へ導く管路１２が
接続されている。このように浴槽６より管路９を
介してケミカルポンプ１０によつて電解液が排出
され、濾過装置１１で濾過され、管路１２を介し
て浴槽６に再び供給される還流経路が形成されて
いる。

また、浴槽６内には電解液の表面より所定位置
下がつた位置に絶縁台１３が設けられている。こ
の絶縁台上にＵ字形に形成された無散水消雪用鋼
管１ａを垂直状態に直立させて、複数本の管端部
が電解質溶液内に浸漬される。この鋼管はJIS規
格Ｇ−3452で規定された化学組成を有する亜鉛メ
ツキ鋼管であり、この鋼管に直流電源１４の陽極
が持続されている。また、浴槽内の絶縁台の両方
の側面に陰極板１５が設けられており、この陰極
板には直流電源の陰極が接続されている。

この装置によつて直流電源に接続された鋼管の
端部外表面のわずか１〜２cmの外表面のみのイオ
ン化傾向の大きな亜鉛被膜が電解質溶液中にイオ
ンとして溶出し亜鉛被膜が電解剥離されるが、内
面の亜鉛は除去されずに残る。この溶出した亜鉛
は陰極板の表面に溶出した亜鉛イオンと当量の金
属亜鉛が析出して沈殿する。

そこで、浴槽内の電解質溶液の濃度を均一にす
るためにケミカルポンプを作動し、電解質溶液中
の亜鉛を濾過装置によつて濾過し電解質溶液を常
に清澄に保つ。

また、使用にともなつて電解質溶液が劣化して
も少量の補充で電解能力が回復する。本工程によ
つて処理した鋼管の管端外表面は、亜鉛が完全に
除去されていることが定性試験の結果明らかであ
つた。

第３工程は第３図に示す如く、第２工程におい
て管端外表面の亜鉛被膜を除去したＵ字形鋼管１
ｂの２本の端部を図示しない自動ガスタングステ
ンアーク熔接装置のガス小室１６の中で当接し、
このガス小室の中にガスホース１７を通じてアル
ゴンガスを15〜20／分の流量で噴射しつづけ
て不活性雰囲気とし、２％トリエテツドタングス
テン電極棒の先端部と鋼管当接部との距離を1.0
mmに保持して熔接する。

熔接を開始する前に当接部の最上部の熔接開始
位置を予備加熱する必要があるので、118Aの高
電流を0.3秒、49Aの低電流を0.1秒、それぞれ交
互に数回繰り返し流してアーク放電し、合計４秒
間で当接部の熔接開始位置を十分に予備加熱した
後に熔接を開始する。なお、この切り替え時間は
熔接終了まで一定である。

熔接にあたつては、熔接部全体を均一の品質と
するため熔接開始から終了までを五段階に分け、
電流値と電圧とを下記のように段階毎に変えてい
る。また電極棒の移動速度は1.9mm／秒に設定し
終了時まで一定速度に保つている。

熔接の第一段階は、電極棒が鋼管当接部の最上
部の位置から動き始め、高電流値が118Aで0.3
秒、低電流値が49Aで0.1秒流し、この高電流と
低電流をそれぞれの所定時間だけ交互に数回繰り
返して流し、合計10秒間だけ電極棒が当接部の周
面に沿つて移動し熔接する。

第二段階は、当接部が第一段階の熔接によつて
充分に加熱されているため高電流値が113Aで0.3
秒、低電流値が49Aで0.1秒を交互に数回繰り返
し合計10秒間、電極棒が当接部の周面に沿つて移
動し熔接する。

同様の方法で第三段階は、108Aで0.3秒、49A
で0.1秒を数回繰り返し、合計10秒間熔接し、第
四段階は95Aで0.3秒、49Aで0.1秒を繰り返し合
計9.2秒間熔接し、当接部をほぼ一周して第四段
階の終了時点では電極棒が当接部の周上のほぼ熔
接開始位置に戻る。

第五段階では、すでに熔接を行つた部分の長さ
の７〜８mmをオーバーラツプして熔接し、高電流
値、低電流値共に徐々に下げてOAで停止する
が、アルゴンガスの噴射はしばらくの間続け、不
活性雰囲気のままで熔接金属の養生を充分に行
い、所定時間の後にアルゴンガスの噴射を停止す
る。

本工程によつて行なつたテイグ熔接の際に、鋼
管外表面の１〜２cmの亜鉛被膜を除去した端部だ
けが熔融し良好に接合され、しかも亜鉛蒸気のよ
うな有毒ガスの発生が防止できる。

また、管端内面の亜鉛被膜は第二工程の電解剥
離工程では除去されず残るのでテイグ熔接の際
に、互いに当接した管端を外部から急速に1000℃
〜3000℃に加熱して熔融接合すると、内面に残つ
ていた亜鉛被膜が一旦気化して管内に充満し、ア
ルゴンガスの冷却による熔接部１８の急冷によつ
て、この気化した亜鉛蒸気が鉄と化合して新しい
合金をつくり、この合金が互いに熔接した管端接
合部の内面に新しい被膜を形成して内面を保護す
ることになる。また鋼管の表面、内面ともに突
条、あるいは凸部を生じておらず、熔接部は母材
以上の強度を持つことが実証されている。

第４工程は第４図に示す如く、第３工程で多数
のＵ字管の端部を順次テイグ熔接で接合し、蛇行
した屈曲形とした後に、無散水消雪用放熱管１ｃ
の間隔を一定幅に保つために、放熱管の間隔と一
致するようにあらかじめ所定間隔に凹形の保持部
の加工をしておいた直径６mmの丸鋼製のサポート
１９で、前記放熱管を上下から挾み込んで所定間
隔に固定して路面にそのまま設置できるように形
を整え、放熱管の熔接部とサポートに塗装を行う
無散水消雪用放熱管の製造方法である。

〔発明の効果〕

上記のこの発明に係る無散水消雪用放熱管の製
造方法は次の効果を有する。

この発明は、最初直管の白鋼管をその中心部分
からＵ字形に曲加工を行うために、次の工程で行
う管端の亜鉛電解剥離がＵ字形パイプの両端の亜
鉛を同時に剥離することができる。

また、亜鉛の電解剥離を溶解度が大きく、かつ
金属酸化物を融かす性質のある硝酸アンモニウム
の電解質溶液中に直立浸漬して行なうので鋼管端
部外表面のわずか１cm〜２cmだけに限定できるの
で、Ｕ字形鋼管を短時間で完全に電解剥離が可能
となり、しかも硝酸アンモニウム10％〜13％の濃
度で容易に、かつ安定したPH7.5〜8.5の電解質溶
液が得られ、使用にともなつて電解質溶液が劣化
しても新しい硝酸アンモニウム溶液を少量補充す
るだけで電解能力が回復する。このため電解質溶
液を全量交換する必要がなく、少量の廃液だけを
処理すればよく、この電解質溶液中では亜鉛被膜
の電解剥離に際して電解質溶液を加熱する必要も
なく、母材の鋼管を損傷せずに短時間で安価に、
かつ完全に亜鉛被膜を電解剥離することが可能で
ある。

また、亜鉛被膜を電解剥離後は鋼管母材が熔接
によつて酸化されにくくなり、無散水消雪用鋼管
の端面を互いに当接して、その当接部を遮蔽用の
アルゴンガスを流してでできる不活性雰囲気の中
で行うテイグ熔接によつて接合するので、管端の
亜鉛メツキを電解剥離した端部だけが加熱熔融さ
れ良質の接合ができる。

また、管端の外表面の亜鉛だけを電解剥離し、
内面の亜鉛は残るのでテイグ熔接を行う際に、内
面に残した亜鉛が加熱により一旦気化し、この亜
鉛の蒸気が高温の内面に熔け込んで新しい合金の
被膜をつくつて内面を保護する。その上有毒ガス
の発生が防止でき、熔接継手部が極めて高い強度
を有し、しかも熔接部の内部に突条、あるいは突
起が形成されず、熔接ムラが無いので内部を流れ
る地下水などの流体が抵抗なく流れ、路面に埋設
後も充分耐え得る無散水消雪用放熱管を得ること
ができる。

また、無散水消雪用放熱管には間隔を一定にす
るためにサポートを取り付けてあるため施工にあ
たつては所定位置に置くだけで放熱管の間隔が正
確に設置でき、その路面に均一な放熱ができるの
で、一様に雪を融かすことができる等の多くの効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１工程の一実施例を示す
斜視図、第２図はこの発明の第２工程の一実施例
を示す斜視図、第３図はこの発明の第３工程の一
実施例を示す斜視図、第４図はこの発明の第４工
程の一実施例を示す斜視図である。 １…白鋼管、１ａ…無散水消雪用鋼管、１ｂ…
Ｕ字形鋼管、１ｃ…無散水消雪用放熱管、２…テ
ーブル、３…コマ、４…パイプホルダー、５…ク
ランプ、６…浴槽、７…電解質溶液、８…排出
口、９，１２…管路、１０…ケミカルポンプ、１
１…濾過装置、１３…絶縁台、１４…直流電源、
１５…陰極板、１６…ガス小室、１７…ガスホー
ス、１８…熔接部、１９…サポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼管を所定の長さに切断し、Ｕ字形に曲加工
   をする第１工程と、電解質溶液中に陰極の金属板
   を配置し、前記Ｕ字形鋼管の管端を陽極として該
   陽極鋼管の管端を前記電解質溶液中に直立浸漬
   し、直流電流を供給して該Ｕ字形鋼管端部の表面
   を被覆している亜鉛被膜を電解剥離する第２工程
   と、前記の管端の亜鉛を除去したＵ字形鋼管の各
   端部を交互にそれぞれ当接し、該当接部を不活性
   雰囲気としてテイグ熔接をする第３工程と、前記
   テイグ熔接により形成された蛇行形放熱管にサポ
   ートを取り付けて放熱管の間隔を所定幅に保ち、
   塗装をする第４工程とを連続して行うことを特徴
   とする無散水消雪用放熱管の製造方法。 ２ 鋼管として外径21.7mm、内径16.1mmの配管用
   炭素鋼鋼管の白鋼管を使用することを特徴とする
   請求項第１項記載の無散水消雪用放熱管の製造方
   法。 ３ 電解質溶液に10％〜13％の硝酸アンモニウム
   溶液を使用し、直流電圧30V、電流値がＵ字形に
   形成した鋼管端部の電解質溶液中への浸漬箇所１
   箇所あたり最大10Aで管端の外表面のみの亜鉛電
   解剥離させることを特徴とする請求項第１項記載
   の無散水消雪用放熱管の製造方法。 ４ 不活性雰囲気とするためにアルゴンガスを使
   用し、電極に２％トリエテツドタングステン電極
   棒を使用し、前記電極棒が鋼管当接部周面に沿つ
   て直流電流、電圧を変化させてアーク放電しなが
   ら一定速度で移動する請求項第１項記載の無散水
   消雪用放熱管の製造方法。 ５ 所定間隔に保持部を設けた直径６mmの丸鋼を
   用いて放熱管を上下から挾持し所定幅に保持する
   ことを特徴とする請求項第１項記載の無散水消雪
   用放熱管の製造方法。