JPH0428479A

JPH0428479A - 無散水消雪用放熱管の製造方法

Info

Publication number: JPH0428479A
Application number: JP13099790A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Abiko; 安孫子　政行
Original assignee: NIPPON CHIKASUI KAIHATSU CORP Ltd; Nihon Chikasui Kaihatsu KK
Current assignee: NIPPON CHIKASUI KAIHATSU CORP Ltd; Nihon Chikasui Kaihatsu KK
Priority date: 1990-05-21
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1992-01-31
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPH0669618B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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字形に曲げ加工をし、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
管の製造を行っていた。

〔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って接合され、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った。

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
った。

さらに、鋼管の上記加熱熔融接合では長時間にわたって
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し）た６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
してティグ熔接を行い、塗装をし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２１．７ｍｍ
、内径１６．１ｍ＋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％トリエテッドタングステン電極棒を使用
してティグ熔接をし、該熔接部に塗装をする第３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字形に曲加工を行った白鋼管の
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１ａ１１〜２ａ１を硝酸アンモニ
ウムの電解質溶液（濃度１０％〜１３％、ｐ　Ｈ７，５
〜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。長時間使用によって
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、ｐＨ
８，０付近で安定している。

このようにして得られた無散水消雷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
ヘッ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／ｌ）室にアルゴンガスを噴射しつづけ、もとも
とガス小室にあった空気を外に追い出し、不活性雰囲気
とする。ティグ熔接に先立って、２本の鋼管の熔接開始
位置を予信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半部は、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
となっているため極めて強度が高く、かつ靭性に優れ、
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％トリエテッドタングス
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
却する構成をとっ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雷用放熱
管の熔接部表面に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１６．１ａｍ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
よって鋼管を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１０１〜５Ｑ１の任意の曲
げ半径を選ぶことが可能であり、Ｕ字形に曲加工を行っ
た後のパイプの間隔は２０ａｍ〜１０国となる。

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ｐ
Ｈ８，０の弱アルカリ性に落ち着いて安定し、無散水消
雷用鋼管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って、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によって電解
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った
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雷用鋼管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Ｊ４Ｓ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の陽極が接続されている。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。

この装置によって直流電源に接続された鋼管の端部外表
面のわずか１〜２ａ１１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
置によって濾過し電解質溶液を常に清澄に保つ。

また、使用にともなっ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。本工程によって処理した鋼
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った・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１ｂ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１５１２〜２０ｊｌｔ／
分の流量で噴射しつづけて不活性雰囲気とし、２％トリ
エテッ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■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。

熔接にあたっては、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三段階に分け、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１．９ｒｍ／秒に設定し終了時まで一定速度に保
っている。

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番ｑ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って移動し熔接
する。

第二段階は、当接部が第一段階の熔接によって充分に加
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って移動し熔接する。

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秒間熔接液、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、すでに熔接を行った部分の長さの７〜８
閣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。

本工程によって行なったティグ熔接の際に、鋼管外表面
の１〜２ａｌｌ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ィグ熔接の際に、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、内面に残っ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の急冷によって、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６そして最後に、放熱管の熔接
部表面に塗装を行って第３工程を終了する。

本実施例により製造された無散水消雷用放熱管を路面に
埋設施工に際しては、第４図に示すように道路の形状に
合った施工ができ、特に道路の曲がり箇所では路面の形
状に合わせて扇形に調整して設置できるので、その路面
に均一な放熱ができ、−様に雪を融かすことができる等
の多くの効果がある。

〔発明の効果〕

上記のこの発明に係る無散水消雷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
解側層が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准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１ａ
１１〜２工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Ｍ酸アンモニウ
ム１０％〜１３％の濃度で容易に、かつ安定したＰ　Ｈ
７、’５〜８．５の電解質溶液が得られ、使用にともな
っ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ＨＩＩＩ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って
酸化されにくくなり、無散水滑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
できる不活性雰囲気の中で行うティグ熔接によって接合
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
鉛は残るのでティグ熔接を行う際に、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
に熔は込んで新しい合金の被膜をつくって内面を保護す
る。その上有毒ガスの発生が防止でき、熔接継半部が極
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
分耐え得る無散水渭雪眉放熱管を得ることができる。

また、このようにして製造した無散水消雪用放熱管には
パイプ間隔を保つための固定金具がないために運送時に
は間隔を狭めて小さくして運送ができ、さらに路面に埋
設施工に際しては道路の形状に合った施工ができ、特に
道路の曲がり箇所では路面の形状に合わせて扇形に調整
して設置でき、その路面に均一な放熱ができるので、−
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図はこの発明による無散水消雷用放熱管を道路の曲
がり角に埋設した際の一部破断乎面図である。１・・・１　ａ・１１　ｂ・・・ｌｃ　−吻・２・・・４・・・５・・・白鋼管、無散水滑雪用鋼管。Ｕ字形鋼管、無散水消雪用放熱管、テーブル、　　３・・・コマ、パイプホルダークランプ、　　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、１１・・・濾過装置、１３・・・絶縁台、１４・・・直流・電源、　　１５・・・陰極板、１６・
・・ガス４〜室、　１７・・・ガスホース１８・・・熔
接部、　　１９・・・道路。

Claims

【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
性雰囲気としてティグ熔接を行い、該熔接部表面に塗装
をする第３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％トリエテッ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って直流電流、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。