WO2019087649A1 - 鋼管 - Google Patents

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WO2019087649A1
WO2019087649A1 PCT/JP2018/036735 JP2018036735W WO2019087649A1 WO 2019087649 A1 WO2019087649 A1 WO 2019087649A1 JP 2018036735 W JP2018036735 W JP 2018036735W WO 2019087649 A1 WO2019087649 A1 WO 2019087649A1
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steel
zinc
steel pipe
thickness
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岸田　貴司
佐名川　佳治
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L58/02—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
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    • F16L58/08—Coatings characterised by the materials used by metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/02—Rigid pipes of metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/30—Finishing tubes, e.g. sizing, burnishing

Definitions

  • the present invention relates to a steel pipe.
  • a plating layer containing zinc may be provided on the inner surface and the outer surface of the steel pipe.
  • hot water wrinkles for example, streaks
  • generation of appearance defects is caused by controlling the line speed in the so-called "dub pickled plating method" in which a steel sheet is immersed in a hot dip galvanizing bath to form a plating layer. A method of prevention is disclosed.
  • Patent No. 3011395 gazette
  • this invention is made
  • a steel pipe comprises a tubular steel layer, an iron-zinc alloy layer covering an outer surface of the steel layer and having a weir layer, and the iron-zinc alloy layer And a zinc layer covering the metal layer, wherein the thickness of the zinc layer is thinner than the thickness of the iron-zinc alloy layer.
  • the steel pipe in which the appearance defect was reduced can be provided, maintaining corrosion resistance of a steel pipe.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a steel pipe according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the steel pipe according to the embodiment, taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the steel pipe according to the embodiment in the broken line area of FIG.
  • FIG. 4 is a figure which shows the test result of a copper sulfate test in an alloy layer and a zinc layer.
  • FIG. 5 is a view showing the relationship between the thickness of the zinc layer and the appearance and corrosion resistance.
  • FIG. 6 is a cross-sectional SEM image which shows an example of the metal layer of the steel pipe which concerns on embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method of manufacturing a steel pipe according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic view schematically showing a method of manufacturing a steel pipe according to the embodiment.
  • each drawing is a schematic view, and is not necessarily illustrated exactly. Therefore, for example, the scale and the like do not necessarily match in each figure.
  • the X axis is a direction parallel to the extending direction of the steel pipe (in other words, the tube axis direction).
  • the Y-axis and the Z-axis are directions orthogonal to each other on a plane perpendicular to the X-axis.
  • a cross-sectional view means seeing the steel pipe cut
  • cross-sectional view means that the cross section is viewed from the X axis direction side.
  • the steel pipe according to the present embodiment is a steel pipe in which a signal line such as an optical fiber and / or an electric wire for supplying power to an electric device are passed through the pipe.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a steel pipe 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the steel pipe 10 according to the present embodiment, taken along line II-II in FIG.
  • the steel pipe 10 is a steel electric conduit having a substantially cylindrical shape and having a space 10 a in which a signal wire and / or an electric wire and the like are laid.
  • the steel pipe 10 is, for example, a conduit extending in the X-axis direction. Note that a plurality of signal lines and / or electrical lines are laid.
  • the size of the steel pipe 10 is not particularly limited, but as an example, the length in the X axis direction of the steel pipe 10 (in other words, the length in the pipe axial direction) is about 3.6 m, and the outer diameter is about 20 mm or more and 80 mm or less is there.
  • the size of the steel pipe 10 is appropriately determined depending on the conditions of the installation place, the signal lines to be laid, and / or the number of electric lines.
  • the steel pipe 10 includes a steel layer 11, a welding portion 12, a metal layer 13 and a resin layer 16.
  • the cross-sectional view shape of the steel pipe 10 has shown the example which is substantially circular in FIG. 2, the cross-sectional view shape is not limited to this.
  • the steel layer 11 is a steel long tubular base material.
  • the steel layer 11 is, for example, an underlayer on which the metal layer 13 and the resin layer 16 are disposed.
  • the steel layer 11 is formed to have a substantially constant thickness.
  • the thickness of the steel layer 11 is about 1 to 2 mm as an example.
  • the longitudinal direction of the steel layer 11 is a direction parallel to the X axis, and is a direction parallel to the axial direction of the steel pipe 10.
  • the steel layer 11 is provided with a plating layer from the viewpoint of corrosion resistance.
  • a plating layer from the viewpoint of corrosion resistance.
  • the metal layer 13 is provided on the outer surface of the steel layer 11 and the resin layer 16 is provided on the inner surface of the steel layer 11 is shown.
  • the steel layer 11 is formed by, for example, rounding a steel plate produced by rolling a steel piece or the like.
  • the welding portion 12 is disposed along the longitudinal direction of the steel layer 11 (that is, the axial direction of the steel pipe 10) and penetrates the steel layer 11 in the thickness direction, and joins the steel layer 11 in a tubular shape.
  • the weld portion 12 joins the butted end portions of the steel layer 11 along the longitudinal direction of the steel layer 11 curved in a tubular shape. That is, the butt portion of the steel layer 11 curved in a tubular shape is joined by welding.
  • the method of welding is not particularly limited, for example, resistance welding such as high frequency resistance welding may be performed.
  • the metal layer 13 is a plating layer disposed on the outer surface side of the steel layer 11 and provided to improve the corrosion resistance of the steel pipe 10.
  • the metal layer 13 covers the outer surface of the steel layer 11 and the outer surface of the weld 12.
  • the metal layer 13 is formed by, for example, directly laminating on the outer surface of the steel layer 11 so that the outer surface of the steel layer 11 and the outer surface of the welded portion 12 are not exposed.
  • the metal layer 13 is formed, for example, along the circumferential direction of the steel layer 11 without break. Note that "exposed" is intended to be in a state of direct air contact.
  • the metal layer 13 is formed of a layer made of a plurality of metals.
  • the metal layer 13 is a plating layer formed by molten metal plating.
  • the metal layer 13 is a galvanized layer formed by hot-dip galvanization. That is, the steel pipe 10 according to the present embodiment is a thick galvanized steel pipe. In the galvanized layer, flaws occur in the galvanized layer, and even if the steel layer 11 is exposed, zinc around the flaw dissolves earlier than the steel layer 11 (iron), and the steel layer 11 is electrochemically Can be protected. That is, since zinc plating acts as a self-corrosion effect (a sacrificial corrosion effect), rusting of the steel layer 11 can be further suppressed.
  • the metal layer 13 may be a zinc-based alloy plated layer containing a metal other than zinc.
  • the metal layer 13 may contain, for example, at least one of Al (aluminum), Mg (magnesium), Si (silicon), and Sn (tin).
  • the content of metals other than zinc is 1 wt% or more and 20 wt% or less with respect to zinc.
  • content is calculated in the weight of the sum total of multiple types of metal.
  • the resin layer 16 is a layer which is disposed on the inner surface side of the steel layer 11 and made of a resin material provided to improve the corrosion resistance of the steel pipe 10.
  • the resin layer 16 covers the inner surface of the steel layer 11 and the inner surface of the weld 12.
  • the resin layer 16 is formed by, for example, directly laminating on the inner surface of the steel layer 11 so that the inner surface of the steel layer 11 and the inner surface of the weld 12 are not exposed.
  • the resin layer 16 is formed, for example, along the circumferential direction of the steel layer 11 without break.
  • the resin layer 16 is formed of, for example, a resin material containing silicone or epoxy.
  • the resin layer 16 is formed, for example, by applying a resin paint containing silicone or epoxy.
  • the paint is, for example, a high corrosion resistant paint that can withstand salt spray test (for example, test based on JIS Z 2371 (salt spray test method)).
  • the resin layer 16 is, for example, a coated film formed by spraying a high corrosion resistant paint on the inner surface of the steel layer 11.
  • the resin layer 16 is not disposed on the outer surface side of the steel layer 11.
  • a salt spray test is not limited to the test based on JISZ2371.
  • the salt spray test may be, for example, a test based on another standard, or a test similar to JIS Z 2371 or another standard.
  • the thickness of the resin layer 16 is, for example, 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the thickness of the resin layer 16 is, for example, an average thickness obtained by averaging the thickness of the resin layer 16 along the circumferential direction of the steel layer 11.
  • the thickness of the resin layer 16 is not limited to this, and may be the maximum thickness, the minimum thickness, or an intermediate thickness between the maximum thickness and the minimum thickness.
  • FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the steel pipe 10 according to the present embodiment in a broken line region R of FIG. Specifically, (a) of FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the steel pipe 10 according to the present embodiment in the broken line region R of FIG. 2, and (b) of FIG. ) Is a partially enlarged cross-sectional view of the alloy layer 14. Although each layer is a curved surface as shown in FIG. 2, each layer is illustrated as a plane for convenience in (a) and (b) of FIG.
  • the metal layer 13 is directly laminated on the outer surface of the steel layer 11.
  • the metal layer 13 has an alloy layer 14 and a zinc layer 15. That is, in the steel pipe 10, the alloy layer 14 and the zinc layer 15 are laminated in this order on the outer surface of the steel layer 11.
  • the alloy layer 14 is provided in direct contact with the steel layer 11 and is a layer made of an alloy provided to improve the corrosion resistance of the steel pipe 10.
  • the alloy layer 14 covers the steel layer 11 along the circumferential direction of the steel layer 11. That is, the alloy layer 14 covers the outer surface of the steel layer 11 and the outer surface of the weld 12.
  • the alloy layer 14 is plated on the outer surface of the steel layer 11 and then subjected to a predetermined heat treatment, and an alloy of a metal material constituting the plating layer formed by the plating treatment and iron constituting the steel layer 11 It is formed by In the present embodiment, the plating layer is the zinc layer 15 containing zinc, so the alloy layer 14 is an alloy layer containing iron and zinc.
  • the alloy layer 14 is an example of an iron-zinc alloy layer.
  • the alloy layer 14 includes a ⁇ layer 14a including a ⁇ 1 phase, a wedge layer 14b including a wedge phase, and a mixed layer 14c in which zinc and a wedge phase are mixed. That is, the alloy layer 14 is composed of three metal layers. From the steel layer 11 to the zinc layer 15, the ⁇ layer 14a, the weir layer 14b, and the mixed layer 14c are directly laminated in order.
  • the ⁇ layer 14 a is disposed in contact with the outer surface of the steel layer 11 and is a fence-like layer made of ⁇ 1 phase.
  • the ⁇ layer 14 a covers the outer surface of the steel layer 11 and the outer surface of the weld 12.
  • the weir layer 14b is a columnar layer which is disposed in contact with the outer surface of the ⁇ layer 14a and is made of weir phase.
  • the weir layer 14b covers the outer surface of the ⁇ layer 14a.
  • the mixed layer 14c is a floating layer disposed in contact with the outer surface of the weir layer 14b.
  • the mixed layer 14c covers the outer surface of the wedge layer 14b.
  • the crucible layer 14 b has higher corrosion resistance than the zinc layer 15.
  • the steel pipe 10 has a layer (for example, a layer made of an alloy such as the crucible layer 14 b) having higher corrosion resistance than the zinc layer 15 between the zinc layer 15 and the steel layer 11.
  • the alloy layer 14 may have a layer made of an alloy other than the ⁇ layer 14 a, the weir layer 14 b, and the mixed layer 14 c.
  • the alloy layer 14 may have at least the crucible layer 14 b.
  • FIG. 3 shows an example in which the thickness of the weir layer 14b is the thickest among the ⁇ layer 14a, the weir layer 14b, and the mixed layer 14c.
  • the zinc layer 15 is a plating layer provided in direct contact with the alloy layer 14 and provided to improve the corrosion resistance of the steel pipe 10.
  • the zinc layer 15 is, for example, a pure zinc layer.
  • the thickness of the zinc layer 15 is thinner than the thickness of the alloy layer 14. Also, the zinc layer 15 does not contact the weld 12.
  • the alloy layer 14 and the zinc layer 15 are laminated in this order on the outer surface of the tubular steel layer 11 joined at the weld portion 12 along the tube axis direction. It is arranged and has a structure in which the thickness of the zinc layer 15 is thinner than the thickness of the alloy layer 14.
  • the thickness of the alloy layer 14 is, for example, an average thickness obtained by averaging the thickness of the alloy layer 14 along the circumferential direction of the steel layer 11.
  • the thickness of the zinc layer 15 is, for example, an average thickness obtained by averaging the thickness of the zinc layer 15 along the circumferential direction of the steel layer 11.
  • the thicknesses of the alloy layer 14 and the zinc layer 15 are not limited thereto, and may be the maximum thickness, the minimum thickness, or an intermediate thickness between the maximum thickness and the minimum thickness. .
  • FIG. 4 is a diagram showing test results of the copper sulfate test in the alloy layer 14 and the zinc layer 15. Specifically, FIG. 4 shows the result of comparison of the corrosion resistance of the zinc layer 15 and the base layer 14b. More specifically, a test piece consisting only of the zinc layer 15 and a test piece consisting only of the weir layer 14b are prepared, and the results of comparison of reduction in thickness when immersed in a predetermined aqueous solution of copper sulfate for a predetermined time It is.
  • the copper sulfate test is, for example, a test specified in BS EN 61386-1 (general requirements of conduit system: outer surface heavy protection).
  • a square marker is a result of measuring the reduction
  • a rhombus marker is a result of measuring the reduction amount of the thickness of the zinc layer 15, and a broken line is an approximation line which ties the said rhombus marker. As shown in FIG. 4, the copper sulfate test is performed four times.
  • the horizontal axis indicates the number of times of tests, and the number of times of immersion for a predetermined time is represented once. Further, the vertical axis indicates the amount of decrease in thickness, and indicates the amount of decrease in thickness based on the initial thickness (the number of times of the copper sulfate test in FIG. 4 being zero).
  • the thickness of the weir layer 14 b is reduced by about 3 ⁇ m every test. Therefore, it is understood that the thickness of the weir layer 14 b decreases by about 12 ⁇ m when it is tested four times. That is, in order for the weir layer 14b to withstand the copper sulfate test four times, the weir layer 14b needs to have a thickness of 12 ⁇ m or more.
  • the zinc layer 15 decreases in thickness by approximately 6 ⁇ m every test. Therefore, it can be understood that the thickness of the zinc layer 15 decreases by about 24 ⁇ m when it is tested four times. That is, in order for the zinc layer 15 to withstand the copper sulfate test 4 times, the zinc layer 15 needs to have a thickness of 24 ⁇ m or more.
  • the thickness reduction of the weir layer 14 b is smaller for the weir layer 14 b and the zinc layer 15. That is, it is understood that the corrosion resistance of the crucible layer 14 b is higher in the crucible layer 14 b and the zinc layer 15. Moreover, in order to have corrosion resistance which withstands the copper sulfate test 4 times of the steel pipe 10, the thickness of at least the weir layer 14b may be 12 ⁇ m or more.
  • FIG. 5 is a view showing the relationship between the thickness of the zinc layer and the appearance and corrosion resistance.
  • the plating thickness in the figure indicates the thickness of the zinc layer
  • the appearance result is the result of confirming the appearance of the zinc layer when the zinc layer having the thickness is formed on the outer surface of the steel layer.
  • the appearance result " ⁇ " indicates that the outer surface of the zinc layer has no stripes and has a metallic gloss
  • " ⁇ " indicates that a stripe pattern (zinc wrinkles) is generated on the outer surface of the zinc layer. It shows the state. In addition, with the state in which the stripe pattern is generated, for example, it is intended that the stripe pattern is visible in visual observation.
  • the state in which the stripe pattern is not generated is intended to include, for example, substantially no stripe pattern is generated and / or that the stripe pattern is not visible visually.
  • the copper sulfate test results were taken out after immersing the steel pipe in which the zinc layer of the plating thickness shown in FIG. 5 was formed in a copper sulfate aqueous solution having a predetermined concentration, and it was confirmed as to whether copper was deposited on the surface of the steel pipe It is. The case where copper is not precipitated is indicated by “o”, and the case where copper is precipitated is indicated by “x”.
  • the copper sulfate test is, for example, a test defined in BS EN 61386-1.
  • the thickness of the zinc layer is thick, streaks occur. Specifically, when the thickness of the zinc layer is 33 ⁇ m or more, streaks occur. From this, by setting the thickness of the zinc layer to 30 ⁇ m or less, it is possible to produce a steel pipe without a stripe pattern. That is, from the viewpoint of securing the appearance of the steel pipe, the thickness of the zinc layer is preferably 30 ⁇ m or less.
  • the thickness of the zinc layer is thin, copper is precipitated in the copper sulfate test. Specifically, copper is deposited when the thickness of the zinc layer is 30 ⁇ m or less. From this, the steel pipe which has desired corrosion resistance can be produced by the thickness of a zinc layer being 33 micrometers or more. That is, from the viewpoint of securing the corrosion resistance of the steel pipe, the thickness of the zinc layer is preferably 33 ⁇ m or more.
  • the steel pipe 10 according to the present embodiment can have desired appearance and corrosion resistance by providing the alloy layer 14 having the weir layer 14 b described above.
  • the steel pipe 10 can ensure corrosion resistance by providing the alloy layer 14 (specifically, the crucible layer 14 b) having higher corrosion resistance than the zinc layer 15.
  • the steel pipe 10 can ensure desired corrosion resistance by providing the weir layer 14b with a thickness of 12 ⁇ m or more.
  • the steel pipe 10 can ensure corrosion resistance that can withstand the test specified in, for example, BS 61386-1. That is, since the corrosion resistance of the steel pipe 10 is ensured by the alloy layer 14, the thickness of the zinc layer 15 can be reduced.
  • the thickness of the zinc layer 15 is preferably 30 ⁇ m or less from the viewpoint of suppressing the occurrence of a stripe pattern.
  • FIG. 6 is a cross-sectional SEM image showing an example of the metal layer 13 of the steel pipe 10 according to the present embodiment.
  • the steel layer 11, the alloy layer 14, and the zinc layer 15 of the steel pipe 10 are shown.
  • the zinc layer 15 is thinner than the alloy layer 14.
  • the thickness t1 of the alloy layer 14 is, for example, 19 ⁇ m.
  • at least 12 ⁇ m of the 19 ⁇ m thickness of the alloy layer 14 is the weir layer 14 b.
  • the thickness t2 of the zinc layer 15 is, for example, 12 ⁇ m.
  • the thickness t1 is the average thickness of the alloy layer 14, and the thickness t2 is the average thickness of the zinc layer 15.
  • the steel pipe 10 which concerns on this Embodiment is an iron pipe produced by bending and welding a steel plate.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method of manufacturing the steel pipe 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic view schematically showing a method of manufacturing the steel pipe 10 according to the present embodiment.
  • the production line for producing the steel pipe 10 is a roll forming device M1, a welding device M2, a welding beat processing device M3, a coating device M4, an outer surface plating device M5, an alloying processing device M6, a sizing device M7. , An inspection device M8, a cutting device M9, and a coating device M10.
  • apparatuses other than the above may be included in the manufacturing line.
  • a steel plate preparation step (S11) of preparing a strip-like steel plate 20 is performed.
  • a steel plate 20 in which a metal layer such as a plating layer is not provided on both sides is prepared.
  • FIG. 8 the example which has prepared what wound the strip
  • the strip-like steel plate 20 is formed into a tubular shape, and by joining the butted end portions by welding, a tubular body forming step of forming the tubular steel plate 20 is performed (S12).
  • a tubular body forming step of forming the tubular steel plate 20 is performed (S12).
  • the strip-like steel plate 20 is rolled and formed into a tubular shape, and both ends of the butted steel plate 20 (in the present embodiment, both ends in the short direction of the steel plate 20, hereinafter also referred to as abutments) are welded
  • the tubular steel plate 20 is formed by bonding according to
  • the tubular body forming step is realized by the roll forming device M1, the welding device M2, and the welding beat processing device M3.
  • the strip-like steel plate 20 is continuously supplied to the roll forming device M1, and is continuously formed into a tubular shape by the roll forming device M1.
  • the strip-like steel plate 20 is formed into a tubular shape by being cold-formed by the roll forming device M1.
  • the steel plate 20 formed into a tubular shape is supplied to the welding device M2, and a butt portion (for example, a seam) of the steel plate 20 is continuously joined. That is, both ends in the short direction of the steel plate 20 are continuously joined by the welding device M2.
  • the welded portion 12 is formed to extend in the axial direction of the steel plate 20.
  • the steel plate 20 formed into a tubular shape is also described as a tubular body.
  • the tubular body is formed continuously.
  • Welding apparatus M2 joins both ends of steel plate 20, for example, by resistance welding such as high frequency resistance welding. That is, the steel pipe 10 according to the present embodiment is a seam welded steel pipe. The welding method is not limited to this.
  • the steel plate 20 welded by the welding device M2 is supplied to the welding beat processing device M3, and the welding beat formed by welding is processed.
  • the weld beat processing device M3 is, for example, a cutting device that removes the weld beat formed on the outer surface of the tubular body by continuously cutting it.
  • the cutting device has a cutting tool shaped along the outer surface of the tubular body, and scrapes off the welding beat formed on the outer surface. Thereby, a tubular body having a substantially smooth outer surface is formed. Moreover, thereby, the welding part 12 shown in FIG. 2 is formed.
  • the welding beat processing device M3 is not limited to such a cutting device.
  • the welding beat processing apparatus M3 may be, for example, an apparatus for processing the welding beat by other methods such as applying pressure to the welding beat and crushing it.
  • a resin layer forming step of forming resin layer 16 on the inner surface side of the tubular body is subsequently performed (S13).
  • the resin layer 16 is formed, for example, by application. Specifically, a resin paint containing a resin such as silicone or epoxy is sprayed onto the inner surface of the steel layer 11 and the inner surface of the weld 12 by a spray or the like, whereby the inner surface of the steel layer 11 and the weld A resin layer 16 covering the inner surface of 12 is formed.
  • the resin layer forming process is realized by the coating device M4.
  • the tubular body is continuously supplied to the coating device M4, and the resin material is continuously applied by the coating device M4.
  • the resin material is cured by the heat applied in the plating step, whereby the resin layer 16 covering the inner surface of the steel layer 11 and the inner surface of the welded portion 12 is formed. That is, the resin layer 16 covering the inner surface of the tubular body is formed. Since the resin layer 16 is formed after welding, the resin layer 16 covering the entire surface of the inner surface of the tubular body can be formed.
  • the heat applied in the plating step is the heat applied by at least one of the outer surface plating apparatus M5 and the alloying treatment apparatus M6.
  • the resin coating is not limited to being cured by the heat applied in the plating process.
  • a heat source for curing the resin material applied by the coating device M4 may be provided, and the applied resin material may be cured by the heat applied by the coating device M4.
  • a plating step of forming a hot-dip galvanized layer by hot-dip galvanizing the outer surface side of the tubular body is performed (S14). That is, in the plating step, a hot dip galvanized layer covering the outer surface of the tubular body is formed.
  • the hot-dip galvanized layer is formed on the outer surface of the steel layer 11. That is, in the plating step, a hot dip galvanized layer is formed to cover the outer surface of the steel layer 11 and the outer surface of the weld portion 12.
  • the hot-dip galvanized layer is an example of the metal layer 13 shown in FIG.
  • thermal spraying is not performed in which the melted metal and the solvent are sprayed and stacked on the target (for example, the steel layer 11).
  • the plating step is realized by the outer surface plating apparatus M5, the alloying treatment apparatus M6, and the sizing apparatus M7.
  • the outer surface plating apparatus M5 is, for example, a hot dip galvanizing apparatus that applies hot dip galvanization to the outer surface of a tubular body.
  • the outer surface plating apparatus M5 performs, for example, a hot-dip plating process by passing a tubular body through a molten metal (for example, molten zinc). By passing the tubular body into the molten metal, the tubular body is in a continuously immersed state. Thereby, a molten metal plating layer is formed on the entire outer surface of the tubular body.
  • a molten metal for example, molten zinc
  • a plurality of outer surface plating apparatuses M5 may be arranged in succession.
  • the alloying process is a heat treatment (for example, a thermal diffusion process).
  • the alloying treatment apparatus M6 performs heat treatment at a predetermined temperature on the plated tubular body to form an alloy layer 14 by causing interdiffusion between the zinc layer 15 and the steel layer 11.
  • temperatures below 500 ° C. are applied for several minutes.
  • the crucible layer 14 b is easily formed in the alloy layer 14. This can reduce the time in the alloying process.
  • the temperature at the time of heating is 370 ° C. or more, the heating time may be 3 minutes.
  • the above-described heat treatment may be performed, for example, in a nitrogen atmosphere containing at least nitrogen.
  • the temperature when heating the tubular body subjected to the plating treatment and the time during which the temperature is applied are not limited to the above, and any conditions may be adopted as long as the weir layer 14b is formed 12 ⁇ m or more .
  • the heat treatment includes a heating treatment and a cooling treatment.
  • At least one of the outer surface plating apparatus M5 and the alloying treatment apparatus M6 may perform a treatment to make the thickness of the molten metal plating layer uniform.
  • the sizing device M7 performs processing for setting the outer diameter to a prescribed size.
  • the sizing device M7 performs sizing processing such as cold roll processing, for example.
  • the plating step is performed after the tubular body forming step.
  • a heat treatment for alloying is performed after the plating treatment.
  • the alloy layer 14 including the crucible layer 14 b having higher corrosion resistance than the zinc layer 15 is formed between the steel layer 11 and the zinc layer 15.
  • an inspection step of inspecting the presence or absence of a flaw or the like is performed on the tubular body subjected to the sizing process (S15).
  • an appearance inspection such as whether or not the metal layer 13 and the resin layer 16 are scratched is performed.
  • an inspection such as whether or not the steel layer 11 or the welded portion 12 of the steel plate 20 is exposed is performed.
  • the inspection process is realized by the inspection device M8.
  • the inspection device M8 is a flaw detection device that detects flaws in the steel plate 20 by, for example, applying ultrasonic waves or the like. Thereby, the relevant part can be repelled so that the part where the flaw is generated does not become the product (that is, the steel pipe 10).
  • the inspection device M8 is not limited to the flaw detection device as long as inspection of scratches and the like can be performed.
  • a cutting step of cutting the tubular body subjected to the inspection into a predetermined length (length in the Y-axis direction) is performed (S16).
  • the tubular body is cut continuously to a length of about 3.6 m.
  • the portion where a flaw is generated in the inspection step is cut so as not to be included in the product.
  • the cutting process is realized by the cutting device M9.
  • the cutting device M9 cuts the tubular body into a predetermined length.
  • a painting process is performed to coat at least one of the outer surface and the inner surface of the cut tubular body (S17).
  • the painting step for example, painting for improving the corrosion resistance is performed.
  • a protective coating of resin or the like is formed on at least one of the outer surface and the inner surface of the cut tubular body.
  • the painting process is realized by the painting apparatus M10.
  • the coating apparatus M10 performs coating for providing a desired function, such as improving corrosion resistance, on at least one of the outer surface and the inner surface of the tubular body cut into a predetermined length. Thereby, the steel pipe 10 according to the present embodiment is manufactured.
  • the paint film formed in the paint process is not shown.
  • a series of processes from the tubular body forming process to the coating process are continuously performed.
  • the tubular body forming step, the resin layer forming step, and the plating step are continuously performed. That is, the steel pipe 10 is produced by in-line.
  • the steel pipe 10 is, for example, consistently produced from the steel plate 20. Thereby, it is possible to shorten the period which produces steel pipe 10.
  • the steel pipe 10 includes the tubular steel layer 11, the alloy layer 14 that covers the outer surface of the steel layer 11, and the crucible layer 14b, and the zinc layer 15 that covers the alloy layer 14. And.
  • the thickness of the zinc layer 15 is thinner than the thickness of the alloy layer 14.
  • the steel pipe 10 can reduce appearance defects while maintaining corrosion resistance.
  • the thickness of the weir layer 14b is 12 ⁇ m or more.
  • the corrosion resistance of the steel pipe 10 can be further improved. Therefore, even when the zinc layer 15 is thinner than the alloy layer 14, the corrosion resistance can be further easily maintained.
  • the thickness of the zinc layer 15 is 30 micrometers or less.
  • the steel layer 11, the alloy layer 14 and the zinc layer 15 are disposed in contact in this order.
  • the steel pipe 10 according to the present embodiment can be formed by a simple method of forming the zinc layer 15 by plating on the outer surface of the steel layer 11 and performing an alloying process.
  • the steel pipe 10 may be, for example, a rectangular steel pipe having a substantially polygonal cross-sectional shape, a deformed steel pipe having a substantially sector shape, or the like, or may have another shape.
  • the alloy layer 14 may have at least the crucible layer 14 b.
  • the alloy layer 14 may be made of, for example, only the wedge layer 14 b or may have a layer made of an alloy other than the ⁇ layer 14 a and the mixed layer 14 c.
  • the said embodiment demonstrated the example in which the thickness of the wedge layer 14b is the thickest in the delta layer 14a, the wedge layer 14b, and the mixed layer 14c, it is not limited to this.
  • the thickness of the alloy layer 14 is not particularly limited as long as the thickness of the wedge layer 14 b is 12 ⁇ m or more.
  • a metal layer (for example, a pre-plated layer) may be formed between the steel layer 11 and the resin layer 16.
  • the layer provided in the inner surface of the steel layer 11 demonstrated the example which is the resin layer 16 in the said embodiment, it is not limited to this.
  • the inner surface of the steel layer 11 is not limited to the resin layer 16 as long as it can ensure the desired corrosion resistance.
  • a metal layer made of a metal material may be provided on the inner surface of the steel layer 11, or a metal layer and a resin layer may be provided in a stacked manner.
  • the metal layer may be, for example, a galvanized layer containing at least zinc.
  • the metal layer provided on the inner surface of the steel layer 11 may have, for example, an alloy layer having a weir layer, like the metal layer 13. In this case, the thickness of the weir layer may be 12 ⁇ m or more.
  • the said embodiment demonstrated the example in which the metal layer 13 (specifically, the alloy layer 14) is arrange
  • a formation layer formed of a material different from the steel layer 11 and the metal layer 13 may be provided.
  • the formation layer may cover the outer surface of the steel layer 11, and the metal layer 13 may cover the outer surface of the formation layer.
  • a strip-like steel plate 20 provided with a plating layer (for example, a pre-plating layer) containing at least zinc on at least one surface may be prepared.
  • the steel plate 20 may be prepared by producing the steel plate 20 in which the pre-plated layer is formed on the steel layer 11.
  • the pre-plating layer may be formed by a method other than dip plating. For example, it may be formed by electroplating.
  • the steel pipe 10 has been described as an example in which the steps from the tubular body forming step to the coating step are continuously performed in a series of steps, but the present invention is not limited thereto. If the resin layer formation step and the plating step are performed after the tubular formation step, the steel pipe 10 may not be continuously manufactured in a series of steps.
  • the order of the plurality of steps in the method of manufacturing a steel pipe described in the above embodiment is an example, and the order may be changed as long as the plating step is performed between the tubular body forming step and the cutting step. Some steps may not be performed.
  • each process in the manufacturing method of the steel pipe demonstrated in the said embodiment may be implemented in one process, and may be implemented in a separate process.
  • to be performed in one step means that each step is performed using one device, each step is performed sequentially, or that each step is performed in the same place. It is. Also, separate steps may be performed using different devices, each step may be performed at different times (eg, different days), or each step may be performed at different places. It is an intention to include.

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Abstract

鋼管（１０）は、管状の鋼層（１１）と、鋼層（１１）の外表面を覆い、ζ層（１４ｂ）を有する合金層（１４）と、合金層（１４）を覆う亜鉛層（１５）と、を備える。そして、亜鉛層（１５）の厚みは、合金層（１４）の厚みより薄い。

Description

鋼管
　本発明は、鋼管に関する。
　従来、鋼管の耐食性を確保するために、鋼管の内表面及び外表面に亜鉛を含むめっき層が設けられることがある。耐食性を向上させためにめっき層の厚みを厚くすると、めっき層の表面に湯じわ（例えば、縞模様）などが発生することがある。そこで、特許文献１には、鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬させてめっき層を形成する、いわゆる「どぶ漬けめっき工法」において、ラインスピードを制御することで湯じわなどの外観不良の発生を防止する方法が開示されている。
特許第３０１１３９５号公報
　しかしながら、鋼板から鋼管を連続して生産する場合、めっき層を形成するときのラインスピードのみを変更することは難しく、工程全体に影響をきたす。例えば、ラインスピードを速くするとめっき層の外観（表面性状）は改善できるが、他の工程のラインスピードも速くなるので溶接又は塗装などの工程における品質が低下することがある。また、めっき層を薄くするとめっき層の外観は改善するが、鋼管の耐食性が低下する。
　そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、鋼管の耐食性を維持しつつ、外観不良が低減された鋼管を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る鋼管は、管状の鋼層と、前記鋼層の外表面を覆い、ζ層を有する鉄－亜鉛合金層と、前記鉄－亜鉛合金層を覆う亜鉛層と、を備え、前記亜鉛層の厚みは、前記鉄－亜鉛合金層の厚みより薄い。
　本発明によれば、鋼管の耐食性を維持しつつ、外観不良が低減された鋼管を提供することができる。
図１は、実施の形態に係る鋼管の外観を示す斜視図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における、実施の形態に係る鋼管の断面図である。 図３は、図２の破線領域における、実施の形態に係る鋼管の部分拡大断面図である。 図４は、合金層及び亜鉛層における、硫酸銅試験の試験結果を示す図である。 図５は、亜鉛層の厚みと外観及び耐食性との関係を示す図である。 図６は、実施の形態に係る鋼管の金属層の一例を示す断面ＳＥＭ像である。 図７は、実施の形態に係る鋼管の製造方法を示すフローチャートである。 図８は、実施の形態に係る鋼管の製造方法を模式的に示す概略図である。
　以下では、本発明の実施の形態に係る鋼管について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。
　また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。Ｘ軸は鋼管の延びる方向（言い換えると、管軸方向）と平行な方向である。また、Ｙ軸及びＺ軸は、Ｘ軸に垂直な平面上において、互いに直交する方向である。また、「断面視」とは、切断線を含む面で切断された鋼管を切断された面に対して垂直方向側から見ることを意味している。例えば、Ｙ軸とＺ軸とで規定された平面（切断線で切断された面の一例）で切断された場合、断面視とは当該断面をＸ軸方向側から見ることを意味している。
　また、「略＊＊」との記載は実質的に＊＊と認められるものを含む意図であり、例えば「略円筒形」を例に挙げて説明すると、完全な円筒形はもとより、実質的に円筒形と認められるものを含む意図である。つまり、本明細書において、「略」とは、製造誤差や寸法公差を含むという意味である。また、「約」についても同様である。
　（実施の形態）
　以下、図１～図８を用いて、本実施の形態について説明する。
　［１.鋼管の構造］
　まず、本実施の形態に係る鋼管について、図１～図３を参照しながら説明する。本実施の形態に係る鋼管は、管内部に光ファイバなどの信号線、及び／又は、電気機器への電力供給用の電気線などが通される鋼管である。
　図１は、本実施の形態に係る鋼管１０の外観を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における、本実施の形態に係る鋼管１０の断面図である。
　図１に示すように、鋼管１０は、略円筒形を有し、内部に信号線及び／又は電気線などが敷設される空間１０ａを有する鋼製の電線管である。鋼管１０は、例えば、Ｘ軸方向に延びる電線管である。なお、信号線、及び／又は、電気線などは、複数本敷設される。
　鋼管１０のサイズは特に限定されないが、一例として、鋼管１０のＸ軸方向の長さ（言い換えると、管軸方向の長さ）は約３．６ｍであり、外径は約２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。鋼管１０のサイズは、設置場所の条件、敷設する信号線、及び／又は、電気線の本数などにより、適宜決定される。
　図２に示すように、鋼管１０は、鋼層１１、溶接部１２、金属層１３及び樹脂層１６を備える。なお、図２では、鋼管１０の断面視形状は略円形である例を示しているが、断面視形状はこれに限定されない。
　鋼層１１は、鋼製の長尺管状の基材である。鋼層１１は、例えば、金属層１３及び樹脂層１６が配置される下地層である。鋼層１１は、厚みが略一定に形成される。鋼層１１の厚みは、一例として約１～２ｍｍである。なお、鋼層１１の長尺方向は、Ｘ軸と平行な方向であり、鋼管１０の管軸方向と平行な方向である。
　鋼層１１には、耐食性の観点から、めっき層が設けられる。本実施の形態では、鋼層１１の外表面に金属層１３、及び、鋼層１１の内表面に樹脂層１６が設けられている例を示している。
　鋼層１１は、例えば、鋼片を圧延することなどにより作製された鋼板を丸めて形成される。
　溶接部１２は、鋼層１１の長尺方向（つまり、鋼管１０の管軸方向）に沿い、かつ鋼層１１を厚み方向に貫通して配置され、鋼層１１を管状に接合する。溶接部１２は、管状に湾曲された鋼層１１の長尺方向に沿って、鋼層１１の突き合った端部同士を接合する。すなわち、溶接により、管状に湾曲された鋼層１１の突合部が接合される。なお、溶接の方法は特に限定されないが、例えば、高周波抵抗溶接などの抵抗溶接により行われてもよい。
　金属層１３は、鋼層１１の外表面側に配置され、鋼管１０の耐食性を向上させるために設けられるめっき層である。金属層１３は、鋼層１１の外表面及び溶接部１２の外表面を覆う。金属層１３は、例えば、鋼層１１の外表面及び溶接部１２の外表面が露出しないように鋼層１１の外表面に直接積層して形成されている。金属層１３は、例えば、鋼層１１の周方向に沿って、切れ間なく形成されている。なお、露出するとは、直接空気に触れる状態となることを意図する。また、詳細は後述するが、金属層１３は複数の金属からなる層により形成されている。
　金属層１３は、溶融金属めっきにより形成されるめっき層である。例えば、金属層１３は、溶融亜鉛めっきにより形成される亜鉛めっき層である。つまり、本実施の形態に係る鋼管１０は、厚目付亜鉛めっき鋼管である。亜鉛めっき層は、亜鉛めっき層にキズが発生し、鋼層１１が露出しても、キズの周囲の亜鉛が鋼層１１（鉄）より先に溶け出して、電気化学的に鋼層１１を保護することができる。つまり、亜鉛めっきは自己防食作用（犠牲防食作用）が働くので、鋼層１１が錆びることをより抑制することができる。
　なお、金属層１３は、亜鉛以外の金属を含んだ亜鉛系合金めっき層であってもよい。金属層１３は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｓｉ（シリコン）及びＳｎ（錫）の少なくとも一つを含んでいてもよい。例えば、亜鉛以外の金属の含有量は、亜鉛に対して１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下である。なお、亜鉛以外の金属が複数種類含まれている場合、複数種類の金属の合計の重量において、含有量が算出される。
　樹脂層１６は、鋼層１１の内表面側に配置され、鋼管１０の耐食性を向上させるために設けられる樹脂材料からなる層である。樹脂層１６は、鋼層１１の内表面及び溶接部１２の内表面を覆う。樹脂層１６は、例えば、鋼層１１の内表面及び溶接部１２の内表面が露出しないように鋼層１１の内表面に直接積層して形成されている。樹脂層１６は、例えば、鋼層１１の周方向に沿って、切れ間なく形成されている。
　樹脂層１６は、例えば、シリコーン又はエポキシを含む樹脂材料から形成される。樹脂層１６は、例えば、シリコーン又はエポキシを含む樹脂塗料を塗布することで形成される。塗料とは、例えば、塩水噴霧試験（例えば、ＪＩＳ　Ｚ　２３７１（塩水噴霧試験方法）に基づく試験）に耐えられる高耐食塗料である。樹脂層１６は、例えば、高耐食塗料を鋼層１１の内表面に吹き付けることによって形成された塗装膜である。なお、樹脂層１６は、鋼層１１の外表面側には配置されていない。なお、塩水噴霧試験は、ＪＩＳ　Ｚ　２３７１に基づく試験に限定されない。塩水噴霧試験は、例えば、他の規格に基づく試験であってもよいし、ＪＩＳ　Ｚ　２３７１又は他の規格に類似する試験であってもよい。
　樹脂層１６の厚みは、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下である。樹脂層１６の厚みとは、例えば、鋼層１１の周方向に沿って樹脂層１６の厚みを平均化した平均厚みである。なお、樹脂層１６の厚みはこれに限定されず、最大厚みであってもよいし、最小厚みであってもよいし、最大厚み及び最小厚みの中間の厚みであってもよい。
　続いて、金属層１３の構成について、さらに図３を参照しながら説明する。
　図３は、図２の破線領域Ｒにおける、本実施の形態に係る鋼管１０の部分拡大断面図である。具体的には、図３の（ａ）は、図２の破線領域Ｒにおける、本実施の形態に係る鋼管１０の部分拡大断面図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）における合金層１４の部分拡大断面図である。なお、図２に示すように各層は曲面であるが、図３の（ａ）及び（ｂ）では、便宜上、各層を平面として図示している。
　図３の（ａ）に示すように、鋼層１１の外表面に直接金属層１３が積層されている。そして、金属層１３は、合金層１４及び亜鉛層１５を有する。つまり、鋼管１０は、鋼層１１の外表面に合金層１４及び亜鉛層１５がこの順に積層されている。
　合金層１４は、鋼層１１に直接接触して設けられ、鋼管１０の耐食性を向上させるために設けられる合金からなる層である。合金層１４は、鋼層１１の周方向に沿って鋼層１１を覆う。つまり、合金層１４は、鋼層１１の外表面及び溶接部１２の外表面を覆う。
　合金層１４は、鋼層１１の外表面にめっき処理がされた後に所定の熱処理が行われ、めっき処理により形成されためっき層を構成する金属材料と、鋼層１１を構成する鉄とが合金化することで形成される。本実施の形態では、めっき層は亜鉛を含む亜鉛層１５であるので、合金層１４は、鉄及び亜鉛を含む合金層である。なお、合金層１４は、鉄－亜鉛合金層の一例である。
　図３の（ｂ）に示すように、合金層１４は、δ１相を含むδ層１４ａ、ζ相を含むζ層１４ｂ、及び、亜鉛及びζ相が混在した混在層１４ｃを含む。つまり、合金層１４は、３つの金属層から構成される。鋼層１１から亜鉛層１５に向けて、δ層１４ａ、ζ層１４ｂ、及び、混在層１４ｃの順に直接積層して形成されている。
　δ層１４ａは、鋼層１１の外表面に接触して配置され、δ１相からなる柵状層である。δ層１４ａは、鋼層１１の外表面及び溶接部１２の外表面を覆う。ζ層１４ｂは、δ層１４ａの外表面に接触して配置され、ζ相からなる柱状層である。ζ層１４ｂは、δ層１４ａの外表面を覆う。混在層１４ｃは、ζ層１４ｂの外表面に接触して配置される浮遊層である。混在層１４ｃは、ζ層１４ｂの外表面を覆う。
　詳細は後述するが、ζ層１４ｂは、亜鉛層１５より耐食性が高い。鋼管１０は、亜鉛層１５と鋼層１１との間に、亜鉛層１５より耐食性が高い層（例えば、ζ層１４ｂなどの合金からなる層）を有する。なお、合金層１４は、δ層１４ａ、ζ層１４ｂ、及び混在層１４ｃ以外の合金からなる層を有していてもよい。合金層１４は、少なくともζ層１４ｂを有していればよい。
　図３の（ｂ）では、δ層１４ａ、ζ層１４ｂ及び混在層１４ｃのうち、ζ層１４ｂの厚みが最も厚い例を示している。
　図３の（ａ）を再び参照して、亜鉛層１５は、合金層１４に直接接触して設けられ、鋼管１０の耐食性を向上させるために設けられるめっき層である。亜鉛層１５は、例えば、純亜鉛層である。亜鉛層１５の厚みは、合金層１４の厚みより薄く形成される。また、亜鉛層１５は、溶接部１２とは接触しない。
　上記したように、本実施の形態に係る鋼管１０は、管軸方向に沿う溶接部１２で接合された管状の鋼層１１の外表面に、合金層１４及び亜鉛層１５がこの順に積層して配置され、かつ亜鉛層１５の厚みが合金層１４の厚みより薄い構造を有する。なお、合金層１４の厚みとは、例えば、鋼層１１の周方向に沿って合金層１４の厚みを平均化した平均厚みである。また、亜鉛層１５の厚みとは、例えば、鋼層１１の周方向に沿って亜鉛層１５の厚みを平均化した平均厚みである。なお、合金層１４及び亜鉛層１５の厚みはこれに限定されず、最大厚みであってもよいし、最小厚みであってもよいし、最大厚み及び最小厚みの中間の厚みであってもよい。
　［２.ζ層及び亜鉛層の厚み］
　次に、合金層１４が有するζ層１４ｂと亜鉛層１５の厚みについて、図４～図６を参照しながら説明する。
　まず、合金層１４が有するζ層１４ｂの厚みについて、図４を参照しながら説明する。
　図４は、合金層１４及び亜鉛層１５における、硫酸銅試験の試験結果を示す図である。具体的には、図４は、亜鉛層１５とζ層１４ｂとの耐食性の比較を行った結果である。より具体的には、亜鉛層１５のみからなる試験片とζ層１４ｂのみからなる試験片とを準備し、所定の硫酸銅水溶液に所定の時間浸漬させたときの厚みの減少量を比較した結果である。なお、硫酸銅試験とは、例えば、ＢＳ　ＥＮ　６１３８６－１（電線管システムの一般的な要件：外面ヘビー保護）に規定されている試験である。
　また、図４において、四角マーカーは、ζ層１４ｂの厚みの減少量を測定した結果であり、実線は当該四角マーカーを結ぶ近似線を示している。また、菱形マーカーは、亜鉛層１５の厚みの減少量を測定した結果であり、破線は当該菱形マーカーを結ぶ近似線である。図４に示すように、硫酸銅試験を４回行っている。
　図４では、横軸に試験回数を示しており、所定の時間浸漬させたことを１回として回数を表示している。また、縦軸は、厚みの減少量を示しており、初期（図４における硫酸銅試験回数０回）での厚みを基準としたときの厚みの減少量を示している。
　図４の四角マーカー及び実線から、ζ層１４ｂは、試験回数１回ごとにおよそ３μｍ厚みが減少している。そのため、ζ層１４ｂは、４回試験を行うと、およそ１２μｍ厚みが減少することがわかる。つまり、ζ層１４ｂが硫酸銅試験４回に耐えるには、ζ層１４ｂは１２μｍ以上の厚みが必要である。
　図４の菱形マーカー及び破線から、亜鉛層１５は、試験回数１回ごとにおよそ６μｍ厚みが減少している。そのため、亜鉛層１５は、４回試験を行うと、およそ２４μｍ厚みが減少することがわかる。つまり、亜鉛層１５が硫酸銅試験４回に耐えるには、亜鉛層１５は２４μｍ以上の厚みが必要である。
　また、上記の結果から、ζ層１４ｂと亜鉛層１５とでは、ζ層１４ｂの方が厚みの減少が小さいことがわかる。つまり、ζ層１４ｂと亜鉛層１５とでは、ζ層１４ｂの方が耐食性が高いことがわかる。また、鋼管１０が硫酸銅試験４回に耐える耐食性を有するには、少なくともζ層１４ｂの厚みを１２μｍ以上とすればよい。
　次に、亜鉛層の厚みと外観との関係について、図５を参照しながら説明する。
　図５は、亜鉛層の厚みと外観及び耐食性との関係を示す図である。図中のめっき厚みは、亜鉛層の厚みを示しており、外観結果は鋼層の外表面に当該厚みの亜鉛層を形成したときの亜鉛層の外観を確認した結果である。外観結果の「○」は、亜鉛層の外表面に縞模様がなく、かつ金属光沢がある状態を示し、「×」は、亜鉛層の外表面に縞模様（亜鉛しわ）が発生している状態を示している。なお、縞模様が発生している状態とは、例えば、目視上で縞模様が顕著に見えることを意図する。また、縞模様が発生していない状態とは、例えば、実質的に縞模様が発生していない、及び／又は、目視上で縞模様が顕著に見えないことを含む意図である。硫酸銅試験結果は、図５に示すめっき厚みの亜鉛層が形成された鋼管を所定濃度の硫酸銅水溶液に浸漬させた後に取り出し、鋼管の表面に銅が析出しているか否かを確認した結果である。銅が析出していない場合を「○」で示し、銅が析出した場合を「×」で示している。なお、硫酸銅試験とは、例えば、ＢＳ　ＥＮ　６１３８６－１に規定されている試験である。
　図５に示すように、外観において、亜鉛層の厚みが厚いと縞模様が発生している。具体的には、亜鉛層の厚みが３３μｍ以上のときに、縞模様が発生している。このことから、亜鉛層の厚みを３０μｍ以下とすることで、縞模様がない鋼管を作製することができる。つまり、鋼管の外観を確保する観点から、亜鉛層の厚みは３０μｍ以下であるとよい。
　一方、硫酸銅試験において、亜鉛層の厚みが薄いと硫酸銅試験において銅が析出している。具体的には、亜鉛層の厚みが３０μｍ以下のときに、銅が析出している。このことから、亜鉛層の厚みを３３μｍ以上とすることで、所望の耐食性を有する鋼管を作製することができる。つまり、鋼管の耐食性を確保する観点から、亜鉛層の厚みは３３μｍ以上であるとよい。
　図５に示す結果より、鋼層の外表面に亜鉛層のみが形成されている場合、亜鉛層の厚みを変化させることで外観及び耐食性の両方を備える鋼管を作製することは困難であった。
　本実施の形態に係る鋼管１０は、上記で説明したζ層１４ｂを有する合金層１４を備えることで、所望の外観及び耐食性を有することが可能となる。鋼管１０は亜鉛層１５より耐食性の高い合金層１４（具体的には、ζ層１４ｂ）を備えることで、耐食性を確保できる。具体的には、鋼管１０は、１２μｍ以上の厚みのζ層１４ｂを備えることで、所望の耐食性を確保できる。鋼管１０は、例えば、ＢＳ６１３８６－１に規定されている試験に耐えることができる耐食性を確保できる。つまり、合金層１４により鋼管１０の耐食性が確保されるので、亜鉛層１５の厚みを薄くすることができる。亜鉛層１５の厚みは、縞模様の発生を抑制する観点から、３０μｍ以下であるとよい。
　ここで、合金層１４及び亜鉛層１５の厚みの一例について、図６を参照しながら説明する。
　図６は、本実施の形態に係る鋼管１０の金属層１３の一例を示す断面ＳＥＭ像である。図６では、鋼管１０のうち、鋼層１１、合金層１４及び亜鉛層１５を示している。
　図６に示すように、亜鉛層１５は、合金層１４より薄い。合金層１４の厚みｔ１は、例えば、１９μｍである。また、図示していないが、合金層１４の厚み１９μｍのうち少なくとも１２μｍはζ層１４ｂである。これにより、鋼管１０の耐食性を確保できる。また、亜鉛層１５の厚みｔ２は、例えば、１２μｍである。これにより、縞模様がなく金属光沢のある亜鉛層１５が形成できる。なお、厚みｔ１は合金層１４の平均厚みであり、厚みｔ２は亜鉛層１５の平均厚みである。
　［３.鋼管の製造方法］
　次に、上記で説明した鋼管１０の製造方法について、図７及び図８を参照しながら説明する。以下に示すように、本実施の形態に係る鋼管１０は、鋼板を曲げて溶接して作製される鉄パイプである。
　図７は、本実施の形態に係る鋼管１０の製造方法を示すフローチャートである。図８は、本実施の形態に係る鋼管１０の製造方法を模式的に示す概略図である。
　図７に示すように、鋼管１０を作製する製造ラインは、ロール成形装置Ｍ１、溶接装置Ｍ２、溶接ビート処理装置Ｍ３、塗布装置Ｍ４、外表面めっき装置Ｍ５、合金化処理装置Ｍ６、サイジング装置Ｍ７、検査装置Ｍ８、切断装置Ｍ９、及び、塗装装置Ｍ１０から構成される。なお、製造ラインには、上記以外の装置が含まれていてもよい。
　図７に示すように、まず、帯状の鋼板２０を準備する鋼板準備工程（Ｓ１１）が行われる。鋼板準備工程では、例えば、両面にめっき層などの金属層が設けられていない鋼板２０が準備される。また、図８では、帯状の鋼板２０をコイル状に巻回したものを準備している例を示している。
　続いて、帯状の鋼板２０を管状に成形し、突き合わせた両端部を溶接により接合することで、管状の鋼板２０を形成する管状体形成工程が行われる（Ｓ１２）。例えば、帯状の鋼板２０を丸めて管状に成形し、突き合わせた鋼板２０の両端部（本実施の形態では、鋼板２０の短手方向の両端部であり、以降では突合部とも記載する）を溶接により接合することで、管状の鋼板２０が形成される。
　図８に示すように、管状体形成工程は、ロール成形装置Ｍ１、溶接装置Ｍ２、及び、溶接ビート処理装置Ｍ３により実現される。帯状の鋼板２０は、連続的にロール成形装置Ｍ１に供給され、ロール成形装置Ｍ１により連続的に管状に成形される。帯状の鋼板２０は、ロール成形装置Ｍ１により冷間成形されることで、管状に形成される。管状に成形された鋼板２０は、溶接装置Ｍ２に供給され、鋼板２０の突合部（例えば、継目）が連続的に接合される。つまり、溶接装置Ｍ２により鋼板２０の短手方向における両端部が連続的に接合される。これにより、溶接部１２は、鋼板２０の管軸方向に延びて形成される。なお、以降において、管状に成形された鋼板２０を管状体とも記載する。管状体は連続的に形成される。
　溶接装置Ｍ２は、例えば、高周波抵抗溶接などの抵抗溶接により、鋼板２０の両端部を接合する。つまり、本実施の形態に係る鋼管１０は、電縫鋼管である。なお、溶接方法はこれに限定されない。
　溶接装置Ｍ２により溶接された鋼板２０は、溶接ビート処理装置Ｍ３に供給され、溶接により形成された溶接ビートに対する処理が行われる。溶接ビート処理装置Ｍ３は、例えば、管状体の外面に形成された溶接ビートを連続的に切削することで除去する切削装置である。例えば、切削装置は、管状体の外表面に沿う形状の刃物を有しており、外表面に形成された溶接ビートを削り落とす。これにより、外表面が略滑らかな管状体が形成される。また、これにより、図２に示す溶接部１２が形成される。
　なお、溶接ビート処理装置Ｍ３は、このような切削装置に限定されない。溶接ビート処理装置Ｍ３は、例えば、溶接ビートに対して圧力を加え押し潰すなど、その他の方法により溶接ビートを処理する装置であってもよい。
　図７を再び参照して、続いて、管状体の内表面側に樹脂層１６を形成する樹脂層形成工程が行われる（Ｓ１３）。樹脂層形成工程では、管状形成工程で溶接された後に、例えば、塗布により樹脂層１６が形成される。具体的には、鋼層１１の内表面、及び、溶接部１２の内表面に、シリコーン又はエポキシなどの樹脂を含む樹脂塗料がスプレーなどにより吹き付けられることにより、鋼層１１の内表面及び溶接部１２の内表面を覆う樹脂層１６が形成される。
　図８に示すように、樹脂層形成工程は、塗布装置Ｍ４により実現される。管状体は、連続的に塗布装置Ｍ４に供給され、塗布装置Ｍ４により連続的に樹脂材料が塗布される。そして、めっき工程で加えられる熱により樹脂材料が硬化されることで、鋼層１１の内表面、及び、溶接部１２の内表面を覆う樹脂層１６が形成される。すなわち、管状体の内表面を覆う樹脂層１６が形成される。溶接した後に樹脂層１６が形成されるので、管状体の内表面の全面を覆う樹脂層１６を形成することができる。なお、めっき工程で加えられる熱とは、外表面めっき装置Ｍ５及び合金化処理装置Ｍ６の少なくとも一方の装置により加えられる熱である。
　なお、樹脂塗料はめっき工程で加えられる熱により硬化されることに限定されない。例えば、塗布装置Ｍ４が塗布した樹脂材料を硬化させるための熱源を有しており、塗布装置Ｍ４によって加えられる熱により塗布された樹脂材料が硬化されてもよい。
　図７を再び参照して、続いて、管状体の外表面側に溶融亜鉛めっきを施すことで溶融亜鉛めっき層を形成するめっき工程が行われる（Ｓ１４）。つまり、めっき工程では、管状体の外表面を覆う溶融亜鉛めっき層が形成される。本実施の形態では、溶融亜鉛めっき層は鋼層１１の外表面に形成される。すなわち、めっき工程では、鋼層１１の外表面及び溶接部１２の外表面を覆う溶融亜鉛めっき層が形成される。なお、溶融亜鉛めっき層は、図２に示す金属層１３の一例である。また、めっき工程では、溶けた金属と溶媒とを対象物（例えば、鋼層１１）に吹き付けて積層させる溶射は行われていない。
　図８に示すように、めっき工程は、外表面めっき装置Ｍ５、合金化処理装置Ｍ６、及び、サイジング装置Ｍ７により実現される。外表面めっき装置Ｍ５は、例えば、管状体の外表面に溶融亜鉛めっきを施す溶融亜鉛めっき装置である。外表面めっき装置Ｍ５は、例えば、溶融金属（例えば、溶融した亜鉛）中に管状体を通過させて溶融めっき処理を行う。管状体を溶融金属中に通過させることで、管状体が連続的に浸漬されている状態となる。これにより、管状体の外表面全体に溶融金属めっき層が形成される。
　なお、外表面めっき装置Ｍ５は、複数台が連続して配置されていてもよい。
　次に、めっき処理が行われた管状体に対して、合金化処理装置Ｍ６により合金化処理が行われる。合金化処理とは、熱処理（例えば、熱拡散処理）である。合金化処理装置Ｍ６は、めっき処理を行った管状体に、所定の温度で熱処理を行い、亜鉛層１５と鋼層１１との間に相互拡散を行わせることにより、合金層１４を形成する。合金化処理では、例えば、５００℃より低い温度が数分間加えられる。合金化処理で加えられる温度が５００℃より低いことで、合金層１４においてζ層１４ｂが形成されやすくなる。これにより、合金化処理における時間を短縮できる。一例として、合金化処理において、加熱するときの温度が３７０℃以上であれば、加熱する時間は３分間でもよい。また、上記の熱処理は、例えば、少なくとも窒素を含む窒素雰囲気中で行われてもよい。
　なお、合金化処理において、めっき処理が行われた管状体を加熱するときの温度及び当該温度が加えられる時間は、上記に限定されず、ζ層１４ｂが１２μｍ以上形成される条件であればよい。また、熱処理とは、温める処理及び冷やす処理を含む。
　なお、外表面めっき装置Ｍ５及び合金化処理装置Ｍ６の少なくとも一方は、溶融金属めっき層の厚みを均一化する処理を行ってもよい。
　そして、サイジング装置Ｍ７により外径を規定寸法とするための加工が行われる。サイジング装置Ｍ７は、例えば冷間ロール加工等のサイジング加工を行う。
　上記したように、本実施の形態では、管状体形成工程の後にめっき工程が行われる。めっき工程では、めっき処理を行った後、合金化を行う熱処理が行われる。これにより、亜鉛層１５より耐食性が高いζ層１４ｂを含む合金層１４が、鋼層１１と亜鉛層１５との間に形成される。
　図７を再び参照して、続いて、サイジング加工が行われた管状体に対して、傷などの有無を検査する検査工程が行われる（Ｓ１５）。検査工程では、例えば、金属層１３及び樹脂層１６にキズなどが生じていないかなどの外観検査が行われる。検査工程では、例えば、鋼板２０の鋼層１１又は溶接部１２が露出していないかなどの検査が行われる。
　図８に示すように、検査工程は、検査装置Ｍ８により実現される。検査装置Ｍ８は、例えば超音波などをあてて鋼板２０中のキズを探知する探傷装置である。これにより、キズが発生している部分が製品（つまり、鋼管１０）とならないように、該当部分をはじくことができる。なお、検査装置Ｍ８は、キズなどの検査が行うことができれば探傷装置に限定されない。
　図７を再び参照して、続いて、検査が行われた管状体を所定の長さ（Ｙ軸方向の長さ）に切断する切断工程が行われる（Ｓ１６）。切断工程では、例えば、管状体を約３．６ｍの長さに連続して切断する。切断工程では、例えば、検査工程でキズが発生している部分が製品に含まれないように切断する。
　図８に示すように、切断工程は、切断装置Ｍ９により実現される。切断装置Ｍ９は、管状体を所定の長さに切断する。
　図７を再び参照して、続いて、切断された管状体の外表面及び内表面の少なくとも一方に塗装を行う塗装工程が行われる（Ｓ１７）。塗装工程では、例えば、耐食性を向上させるための塗装などが行われる。塗装工程では、例えば、切断された管状体の外表面及び内表面の少なくとも一方の面に、樹脂等による保護皮膜が形成される。
　図８に示すように、塗装工程は、塗装装置Ｍ１０により実現される。塗装装置Ｍ１０は、所定の長さに切断された管状体の外表面及び内表面の少なくとも一方に耐食性を向上させるなど、所望の機能を持たせるための塗装を行う。これにより、本実施の形態に係る鋼管１０が作製される。なお、図２において、塗装工程において形成された塗装膜は図示を省略している。
　上記のように、本実施の形態に係る鋼管１０の製造方法は、管状体形成工程～塗装工程までの一連の工程が連続して行われる。例えば、管状体形成工程、樹脂層形成工程、及び、めっき工程が連続して行われる。すなわち、鋼管１０は、インラインにより作製される。鋼管１０は、例えば、鋼板２０から一貫生産される。これにより、鋼管１０を作製する期間を短縮することが可能である。
　［４.効果］
　以上のように、本実施の形態に係る鋼管１０は、管状の鋼層１１と、鋼層１１の外表面を覆い、ζ層１４ｂを有する合金層１４と、合金層１４を覆う亜鉛層１５と、を備える。そして、亜鉛層１５の厚みは、合金層１４の厚みより薄い。
　これにより、合金層１４が亜鉛層１５より耐食性の高いζ層１４ｂを有することで、亜鉛層１５が薄くても鋼管１０の耐食性を維持することができる。また、亜鉛層１５が合金層１４より薄い、つまり亜鉛層１５が薄く形成されることで、亜鉛層１５表面の縞模様の発生を抑制することができる。よって、本実施の形態に係る鋼管１０は、耐食性を維持しつつ、かつ外観不良を低減することができる。
　また、ζ層１４ｂの厚みは、１２μｍ以上である。
　これにより、鋼管１０の耐食性をさらに向上させることができる。よって、亜鉛層１５が合金層１４より薄い場合でも、さらに耐食性を維持しやすくなる。
　また、亜鉛層１５の厚みは、３０μｍ以下である。
　これにより、亜鉛層１５の外表面に形成される縞模様の発生をさらに抑制することができる。よって、鋼管１０の外観不良の発生をさらに抑制することができる。
　また、鋼層１１、合金層１４及び亜鉛層１５が、この順に接触して配置されている。
　これにより、鋼層１１の外表面にめっきにより亜鉛層１５を形成し、合金化処理を行うことといった簡易な方法で、本実施の形態に係る鋼管１０を形成することができる。
　（他の実施の形態）
　以上、鋼管について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの及び異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
　例えば、上記実施の形態では、断面視において、略円形である丸形鋼管について説明したが、鋼管１０の断面視形状はこれに限定されない。鋼管１０は、例えば、断面視形状が略多角形である角形鋼管、略扇形などの異形鋼管などであってもよいし、その他の形状であってもよい。
　また、上記実施の形態では、合金層１４は、δ層１４ａ、ζ層１４ｂ及び混在層１４ｃとからなる例について説明したが、これに限定されない。合金層１４は、少なくともζ層１４ｂを有していればよい。合金層１４は、例えば、ζ層１４ｂのみから構成されてもよいし、δ層１４ａ及び混在層１４ｃ以外の合金からなる層を有していてもよい。
　また、上記実施の形態では、δ層１４ａ、ζ層１４ｂ及び混在層１４ｃにおいてζ層１４ｂの厚みが最も厚い例について説明したが、これに限定されない。合金層１４は、ζ層１４ｂの厚みが１２μｍ以上であれば、その他の層の厚みは特に限定されない。
　また、上記実施の形態では、鋼層１１の内表面に樹脂層１６が直接積層されている例について説明したが、これに限定されない。鋼層１１と樹脂層１６との間に、金属層（例えば、プレめっき層）が形成されていてもよい。
　また、上記実施の形態では、鋼層１１の内表面に設けられる層は、樹脂層１６である例について説明したが、これに限定されない。鋼層１１の内表面において、所望の耐食性を確保できる層であれば、樹脂層１６に限られない。例えば、鋼層１１の内表面には、金属材料からなる金属層が設けられていてもよいし、金属層及び樹脂層が積層して設けられていてもよい。金属層は、例えば、少なくとも亜鉛を含む亜鉛めっき層であってもよい。鋼層１１の内表面に設けられる金属層は、例えば、金属層１３と同様に、ζ層を有する合金層を有していてもよい。この場合、ζ層の厚みは、１２μｍ以上であるとよい。これにより、鋼層１１の内表面を覆う金属層においても、亜鉛層の厚みを薄くできるので、金属層の内表面における縞模様の発生を抑制することができる。
　また、上記実施の形態では、鋼層１１の外表面に直接金属層１３（具体的には、合金層１４）が接触して配置されている例について説明したが、これに限定されない。鋼層１１の外表面と金属層１３との間には、鋼層１１及び金属層１３と異なる材料から形成された形成層が設けられていてもよい。鋼管１０は、例えば、形成層が鋼層１１の外表面を覆い、金属層１３が形成層の外表面を覆う構成であってもよい。
　また、上記実施の形態では、鋼板準備工程において、めっき層が形成されていない帯状の鋼板２０を準備する例について説明したが、これに限定されない。例えば、鋼板準備工程では、少なくとも一方の表面に少なくとも亜鉛を含むめっき層（例えば、プレめっき層）が設けられた帯状の鋼板２０を準備してもよい。例えば、鋼板準備工程では、鋼層１１にプレめっき層を形成した鋼板２０を作製することで、鋼板２０を準備してもよい。なお、この場合、プレめっき層は、プレめっき層表面を滑らかな面とする観点から、どぶ漬けめっき以外の工法で形成されるとよい。例えば、電気めっきにより形成されてもよい。
　また、上記実施の形態では、鋼管１０は管状体形成工程～塗装工程までが一連の工程で連続して行われる例について説明したが、これに限定されない。管状形成工程の後に、樹脂層形成工程及びめっき工程が行われていれば、鋼管１０は、一連の工程で連続して作製されなくてもよい。
　また、上記実施の形態で説明した鋼管の製造方法における複数の工程の順序は一例であり、管状体形成工程から切断工程まで間にめっき工程が行われていれば順序は変更されてもよいし、一部の工程は行われなくてもよい。
　また、上記実施の形態で説明した鋼管の製造方法における各工程は、１つの工程で実施されてもよいし、別々の工程で実施されてもよい。なお、１つの工程で実施されるとは、各工程が１つの装置を用いて実施される、各工程が連続して実施される、又は、各工程が同じ場所で実施されることを含む意図である。また、別々の工程とは、各工程が別々の装置を用いて実施される、各工程が異なる時間（例えば、異なる日）に実施される、又は、各工程が異なる場所で実施されることを含む意図である。
　１０　　鋼管
　１１　　鋼層
　１４　　合金層（鉄―亜鉛合金層）
　１４ｂ　　ζ層
　１５　　亜鉛層

Claims (4)

  1. 　管状の鋼層と、
    　前記鋼層の外表面を覆い、ζ層を有する鉄－亜鉛合金層と、
    　前記鉄－亜鉛合金層を覆う亜鉛層と、を備え、
    　前記亜鉛層の厚みは、前記鉄－亜鉛合金層の厚みより薄い、
    　鋼管。
  2. 　前記ζ層の厚みは、１２μｍ以上である、
    　請求項１に記載の鋼管。
  3. 　前記亜鉛層の厚みは、３０μｍ以下である、
    　請求項１又は２に記載の鋼管。
  4. 　前記鋼層、前記鉄－亜鉛合金層及び前記亜鉛層が、この順に接触して配置されている、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の鋼管。
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