JPH09122919A - 金属被覆防食鋼材の製造方法 - Google Patents

金属被覆防食鋼材の製造方法

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JPH09122919A
JPH09122919A JP28394295A JP28394295A JPH09122919A JP H09122919 A JPH09122919 A JP H09122919A JP 28394295 A JP28394295 A JP 28394295A JP 28394295 A JP28394295 A JP 28394295A JP H09122919 A JPH09122919 A JP H09122919A
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steel pipe
corrosion
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pressure
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JP28394295A
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Taiji Hase
泰治 長谷
Isao Kaneuchi
勲 金内
Tadami Adachi
忠美 足立
Shinji Fukano
真司 深野
Kazumi Matsuoka
和巳 松岡
Nobuhiro Goto
信弘 後藤
Hisashi Kanai
久 金井
Masayoshi Akasaka
正芳 赤坂
Yasuo Takahashi
康雄 高橋
Kazuhiro Kinoshita
和宏 木下
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は高い耐食性を有するチタンなどの耐
食性金属を被覆した防食鋼材の製造方法を提供する。 【解決手段】 鋼材(例えば鋼管)と耐食性金属板(例
えばチタン)とを抵抗シーム溶接するに際し、上部、下
部電極ローラ間に200〜400kg/cm2 の圧力を加え
つつ通電し、溶接部板間に溶融金属をチリ状にして排出
しつつ溶接を行なうことを特徴とする。 【効果】 鋼材を耐食性金属板で確実かつ連続的に効率
良く被覆することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い耐食性を有す
るチタンなどの耐食性金属を被覆した防食鋼材の製造方
法に係わり、特に、海洋構造物として、海水干満水面で
の飛沫帯をチタン材で被覆した防食性に優れた鋼材の製
造方法に関する。なお、本明細書中、鋼材とは鋼板およ
び鋼管を含む概念である。
【0002】
【従来の技術】従来、海洋構造物の基礎として海中に設
立される鋼管杭は、海水に洗われる飛沫帯の腐食が大き
く進行するため、通常、この部分には塗装またはポリエ
チレン、ウレタン系重防食を施している。しかし、これ
らの鋼管杭の耐食性には限界があり、その寿命は塗装の
場合で15〜20年、重防食で40年といわれている。
一方、防食鋼管杭の耐食性を高めるため、杭本体をステ
ンレス鋼またはステンレス鋼等の耐食材と普通鋼とのク
ラッド鋼により製造することが提案されているが、かか
る杭は初期コストが高く、不利である。
【0003】このような不利を解消するために特開平2
−256713号公報には、防食処理を施した鋼管杭が
提案されている。すなわち、鋼管杭の外表面に通常の塗
装下地を施し、その上に耐食性および弾力性を有する接
着性樹脂を被覆し、さらにエンボス状凹凸を加工した耐
食性金属薄板を被覆した、具体的には締め付けながら巻
き付け、この薄板端部を折り込み、またはかしめて締結
した防食鋼管杭が開示されているが、かかる鋼管杭にあ
っては、被覆される鋼管杭の管径および被覆長さに対応
した幅や長さを有する耐食性金属薄板を準備しなければ
ならず、従って、生産性が高くない。また、大径で長い
帯域を被覆する場合には、被覆する耐食性金属薄板の鋼
管円周方向に継ぎ部が発生し、効率的な被覆が難しくな
る。
【0004】他方、実開昭62−44948号公報に
は、被覆する金属薄板として耐食性に優れたチタン板を
用いた防食施工法が開示されている。すなわち図8に示
すように、所望の幅と長さを与えられたシート状チタン
カバー本体30と、その両端にフランジ31を形成し、
相対するフランジ31,31間に絶縁材32を介装し、
前記フランジに絶縁性フランジ33を当接して防食性金
属ボルトで着脱自在に固定した既設杭の防食カバーが提
案されている。なお、ここで35は隙間充填材、36は
緩衝層、37は防食剤含浸層、38は止水板である。こ
の既設杭の防食カバー取り付けには、ネジ構造のため海
中での施工となり、ダイバーによる取り付けが必要とな
り、取り付けコストが極めて高くなるという欠点があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋼材と耐食
性金属板とを抵抗シーム溶接を利用して確実かつ効率良
く溶接を行なうことを可能とするものであり、特に、上
記したような従来のチタン板などの耐食性金属板を用い
た鋼管杭における防食構造を改良するものであって、鋼
管杭の海水での飛沫、干満帯域に被覆するチタン管を、
当該鋼管杭に簡易かつ確実に固定することができる防食
鋼管杭の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】一般に、鋼管(鉄)と耐
食性金属板(例えばチタン板)とをアーク溶接しようと
すると、接合部にTi3 FeやTiCなどの脆弱な析出
物または析出相が生成し、十分な接合ができなかった
が、本発明では抵抗シーム溶接を採用し、これを適当な
加圧下で行なうことにより、これらの問題の解決を図る
ことができた。
【0007】即ち、本発明は、鋼材と耐食性金属板とを
抵抗シーム溶接するに際し、上部、下部電極ローラ間に
好ましくは200〜400kg/cm2 の加圧力を加えつつ
通電し、溶接部板間に生成した溶融金属中の介在物をチ
リ状にして排出しつつ溶接を行なうことを特徴とする金
属被覆防食鋼材の製造方法を提供するものである。
【0008】また本発明は、鋼管の外周に耐食性金属板
のストリップをスパイラル状に連続的に巻き付けて被覆
してなる金属被覆防食鋼管の製造方法において、鋼管の
外周表面で、スパイラル状に巻き付けられた耐食性金属
板のストリップの端縁部を突合わせ、あるいは部分的に
重ね、かつ、200〜400kg/cm2 の加圧下で前記端
縁部と該鋼管とを抵抗シーム溶接し、溶接部板間に生成
した溶融金属中の介在物をチリ状にして排出するするこ
とを特徴とする金属被覆防食鋼管の製造方法を提供する
ものである。さらに本発明は、前記耐食性金属板がチタ
ン板であることを特徴とする金属被覆防食鋼管の製造方
法を提供するものである。
【0009】この抵抗シーム溶接での接合においては高
温滞留時間が少なく、さらに溶融した析出物などを適切
な圧力で加圧してチリとしてチタン材と鋼管の界面に排
出できるので高速接合が可能となり、かつ安定な優れた
接合特性を有する金属被覆防食鋼材を得ることができ
る。
【0010】一般に、鋼管とチタン材とのアーク溶接を
行なう場合、接合部にFeTi,Fe2 TiやTi3
eおよびTiCなどの脆弱な析出介在物または析出層が
生成されるが、抵抗シーム溶接での接合においては高温
で滞留する時間が少ないため、溶融金属中に生成するF
eTi,Fe2 TiやTi3 FeおよびTiC等の介在
物もアーク溶接ほど多くはないが、これらを高い加圧
(好ましくは200kg/cm2 以上)と高い溶接電流の負
荷により、チリ状にして排出することができるため、確
実なTi−Feの溶接が行なわれ、優れた接合特性を有
する溶接チタンクラッド鋼を得ることが可能となった。
さらに、本発明の方法によれば、大気中での作業が可能
なため、耐食性金属の接合時に雰囲気制御などの制約条
件が少なくて済む。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。図1は本発明の方法で得られる金属被
覆防食鋼管の斜視図、図2は図1のA−A線に沿う断面
図であって、鋼管1と耐食性金属板2が密着した例を示
し、図3は図1のA−A線に沿った他の例の断面図であ
って、鋼管1と耐食性金属板2との間に硬化性充填材3
が充填されている例であり、これは同図(b)にを示す
ように、耐食性金属板2の端縁2a,2bと鋼管1の間
に(裏当金の役割を果たす)スーペーサ9を設けてい
る。また図4は図1に示す本発明の金属被覆防食鋼管の
製造方法を説明するものである。鋼管1にスパイラル状
に巻回される耐食性金属板2としては、商用の純チタン
が主に用いられ、それらは板厚が0.3〜1.6mm、幅
が1000〜1200mmのものが通常である。その他場
合によってはチタン合金、ステンレス、アルミニウム、
亜鉛溶融メッキ鋼板、アルミニウム溶融メッキ鋼板など
を用いることができる。以下では、耐食性金属板2とし
てチタン板或いはチタンストリップを用いた例で説明す
る。また、硬化性充填材3としては、アクリル系、エポ
キシ系、ブチル系、ポリオレフィン系、ビニール系の合
成樹脂などの有機充填材、モルタル、コンクリートなど
の無機充填材を用いることができる。
【0012】海洋構造物の基礎として海中に杭として設
立される鋼管1としては、例えば直径600〜2000
mm、厚さ9〜25mmのものが用いられる。本発明での鋼
管1は図4に示すように回転巻付けロール4により回転
されながらチタン板2がスパイラル状に巻き付けられ
る。
【0013】この巻き付けに際しては、巻き付けロール
4を介して鋼管1との間に適当な張力、例えば10kg/
cm2 以上の張力で引っ張りながらチタン板2をスパイラ
ル状に巻き付け、かつ、チタン板2の端縁部2a,2b
を重合あるいは突合わせて、上下に配置した電極ローラ
5a,5b間で加圧しつつ鋼管1と抵抗シーム溶接機6
で接合して複合鋼管とする。この際加圧力は200〜4
00kg/cm2 とする必要がある。200kg/cm2 以下だ
と、溶接部板間に生成した溶融金属中の介在物をチリ状
に排出できず、又400kg/cm2 以上だと、溶融部が押
しつぶされ、良好な接合部が得られない。6aは抵抗シ
ーム溶接機のブームウェルダーであり、先端圧力保持ロ
ーラ6bを装着している。図5は電極ローラ5a,5b
に挟圧されてチタン板2と鋼管1とを溶接している状態
であり、溶融金属よりチリ8が飛散している状況を示し
ている。
【0014】図6はチタン板2の端縁部2a,2bを重
合して接合された接合構造を示すものであって、抵抗シ
ーム溶接の結果、接合部7がチタン板2の端縁2a,2
bから鋼管1の外周表面に亘って形成されている。また
図7は、この図6に示す接合部のA部分を拡大して示す
もので、図示のように、チタン板2aと鋼管1の接合部
7周りの界面に、金属間化合物のチリ8が分散してい
る。
【0015】図8は本発明の他の実施例に係わる溶接チ
タン複合(クラッド)鋼管を製造する方法を説明する斜
視図であって、鋼コイル21を用い、これを回転ロール
27a,27bを介してスパイラル状に巻きながら、鋼
コイル21の端部21aと端部21bとの突合わせ溶接
がサブマージアーク溶接装置24で行なわれ、これによ
り鋼管22が製造される。スパイラル接合した後の鋼管
22の表面に、チタンストリップ23が巻き付きロール
28を介してスパイラル状に巻き付けられて密着し、上
部電極ローラ25aとブームウエルダー29に支持され
る下部電極ローラ25bとで、前記した範囲で加圧され
ながらチタン−鋼同士の溶接が抵抗シーム溶接装置25
で行なわれ溶接チタンクラッド鋼管26が製造される。
図中30はブームウエルダー29の先端圧力支持ローラ
である。
【0016】このように本装置においては、先端に電極
ローラを支持したブームウエルダー29の先端下部に圧
力保持ローラ30を設置することにより、電極ローラ間
で高い加圧力を安定して加えることができ、またトラン
スと給電ローラの二次側ケーブルが短くなり電流低減が
少なくて済み良好な溶接を行なうことができる。溶接は
図5、図6と同様Ti−Feの抵抗溶接であり、従って
溶融接合部に生成される脆弱なTiFe,TiFe3
TiC等の析出物は高温滞留時間を極小とする抵抗シー
ム溶接機を採用しているので、これらの析出物はチリと
して排出される。
【0017】本発明はこのようにチタン等の耐食性金属
を鋼管等の鋼材表面に抵抗シーム溶接で強固に接合し、
海洋構造物として長寿命の優れた防食機能を保有する。
なお、鋼管とチタン板との間隙がある場合には、鋼管に
注入孔を設け、鋼管内側から間隙に防食樹脂等を注入充
填でき、これにより防食機能が一層向上する。このよう
にして得られたチタンシーム溶接部の引張り試験を行な
った結果、引張り強さは150〜200kgf/mm2 であ
り、十分な接合強度が確認された。また、Ti−Fe溶
接部も引張り強さは50〜60kgf/mm2 であり、十分な
接合強度が確認された。
【0018】なお、本発明は上記実施例に限らず、その
他この発明の要旨を変更しない範囲で種々変更しうるこ
と勿論である。
【0019】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明の金属被覆防
食鋼材の製造方法によれば、鋼管等の鋼材をチタン板で
確実かつ連続的に効率良く被覆することができ、長寿命
の被覆防食鋼材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例に係わる金属被覆防食鋼管の
斜視図。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図。
【図3】(a)は図1のA−A線に沿う他の例の断面
図、(b)は軸方向の部分断面図。
【図4】(a)は図1に示す本発明の金属被覆防食鋼管
の製造方法を説明する斜視図、(b)はその側面図。
【図5】抵抗シーム溶接部の構造を説明する断面図。
【図6】抵抗シーム溶接部の他の構造を説明する断面
図。
【図7】図6のBの部分を拡大して示す断面図。
【図8】(a)は本発明の他の実施例に係わる溶接チタ
ンクラッド鋼管製造方法を説明する斜視図、(b)はそ
の側面図。
【符号の説明】
1…鋼管 2…耐食性金属板 2a,2b…耐食性金属板端縁 3…樹脂充填材 4…巻き付けロール 5a,5b…上、下ローラ電極 6…抵抗シーム溶接機 6a…ブームウェルダー 6b…先端圧力保持ローラ 7…接合部 8…チリ 9…スペーサー 21…鋼コイル 23…耐食性金属板(チタン) 23a,23b…端縁 24…サブマージアーク溶接装置 25…抵抗シーム溶接装置 26…溶接チタンクラッド鋼管 28a,28b…巻き付けロール 29…ブームウエルダー 30…ブームウエルダー先端圧力保持ローラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 足立 忠美 東京都中央区築地三丁目5番4号 日鐵溶 接工業株式会社内 (72)発明者 深野 真司 東京都中央区築地三丁目5番4号 日鐵溶 接工業株式会社内 (72)発明者 松岡 和巳 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 後藤 信弘 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 金井 久 東京都千代田区大手町2−6−3 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 赤坂 正芳 東京都千代田区大手町2−6−3 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 高橋 康雄 東京都千代田区大手町2−6−3 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 木下 和宏 東京都千代田区大手町2−6−3 新日本 製鐵株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼材と耐食性金属板とを抵抗シーム溶接
    するに際し、上部、下部電極ローラ間に200〜400
    kg/cm2 の圧力を加えつつ通電し、溶接部板間に生成し
    た溶融金属中の介在物をチリ状にして排出する溶接を行
    なうことを特徴とする金属被覆防食鋼材の製造方法。
  2. 【請求項2】 該鋼管の外周に耐食性金属板のストリッ
    プをスパイラル状に連続的に巻き付けて被覆してなる金
    属被覆防食鋼管の製造方法において、鋼管の外周表面
    で、スパイラル状に巻き付けられた耐食性金属板のスト
    リップの端縁部を突合わせ、あるいは部分的に重ね、2
    00〜400kg/cm2 の加圧下で前記端縁部を該鋼管と
    抵抗シーム溶接し、溶接部板間に生成した溶融金属中の
    介在物をチリ状にして排出するすることを特徴とする金
    属被覆防食鋼管の製造方法。
  3. 【請求項3】 耐食性金属板がチタン板であることを特
    徴とする請求項1或いは請求項2記載の金属被覆防食鋼
    管の製造方法。
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