(57)【要約】【課題】基本的に必要とされる２つの特性であるライフサイクルコストの低減および耐食性の向上が図れ、かつ、水路に用いた場合の板厚の低減が図れる波型鋼板製水路部材を得ることを目的とする。【解決手段】波型鋼板製水路部材は、流路方向に沿った断面が波形に形成された波付け鋼材を用いた波型鋼板製水路部材であって、波付け鋼材は、ステンレスである。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路方向に沿った断面が波形に形成された波付け鋼材を用いた波型鋼板製水路部材であって、
前記波付け鋼材は、ステンレスである波型鋼板製水路部材。
【請求項２】
前記波付け鋼材は、前記ステンレスのうちフェライト系ステンレスである請求項１に記載の波型鋼板製水路部材。
【請求項３】
前記波付け鋼材は、前記フェライト系ステンレスのうちＳＵＳ４４３Ｊ１である請求項２に記載の波型鋼板製水路部材。
【請求項４】
取付物品を取り付ける溶接部を有した請求項３に記載の波型鋼板製水路部材。
【請求項５】
前記波型鋼板製水路部材は、コーナー部用であり、上流側部品と下流側部品とを有し、
前記上流側部品と前記下流側部品とを繋げる溶接部を有した請求項３に記載の波型鋼板製水路部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水路を構成するために鋼材を用いる波型鋼板製水路部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
水路の施工には、コンクリートによる施工が一般的に用いられる。しかし、近年、施工が容易な鋼板製水路部材を繋げて水路を構成する場合がある。特に軟弱な地盤に水路が施工される場合には、軽量で強度が得られる鋼板製水路部材を用いることが多い。
【０００３】
鋼板製水路部材では、水が水路に常時流れたり溜まったりする場合に、鋼材の腐食が早い。このため、鋼板製水路部材には、溶融亜鉛めっきを施しためっき鋼板が用いられる（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２１７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水路がコンクリートで施工される場合には、施工に時間と手間とがかかる。また、施工後も管理者が目地部あるいはひび入り部などの補修を定期的に実施し、維持管理する必要がある。
【０００６】
一方、水路がめっき鋼板を用いた鋼板製水路部材で施工される場合には、めっきが鋼材の腐食を遅延し、鋼板製水路部材の長寿命化の効果が得られる。しかし、めっき鋼板のめっきが全て溶解した後では、管理者が鋼材の腐食を補修しながら維持管理する必要がある。または、寿命を終えためっき鋼板を用いた鋼板製水路部材を新品に交換する必要がある。このように、維持管理コストあるいは新品交換コストがかかり、波型鋼板製水路部材のライフサイクルコストが高かった。
また、水路がめっき鋼板を用いた鋼板製水路部材で施工される場合には、耐蝕性が低かった。
加えて、水路がめっき鋼板を用いた鋼板製水路部材で施工される場合には、水圧の影響を考慮して板厚が厚かった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、基本的に必要とされる２つの特性であるライフサイクルコストの低減および耐食性の向上が図れ、かつ、水路に用いた場合の板厚の低減が図れる波型鋼板製水路部材を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の波型鋼板製水路部材は、流路方向に沿った断面が波形に形成された波付け鋼材を用いた波型鋼板製水路部材であって、前記波付け鋼材は、ステンレスであるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る波型鋼板製水路部材によれば、波付け鋼材は、ステンレスである。したがって、基本的に必要とされる２つの特性であるライフサイクルコストの低減および耐食性の向上が図れ、かつ、水路に用いた場合の板厚の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る波型鋼板製水路部材の施工状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る波型鋼板製水路部材の施工状態の概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る波型鋼板製水路部材の概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る溶接部を有する波型鋼板製水路部材の概略構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るコーナー部用の波型鋼板製水路部材の概略構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る波型鋼板製水路部材の実施例および比較例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る波型鋼板製水路部材の実施の形態について説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
［波型鋼板製水路部材の施工状態］
図１は、本発明の実施の形態１に係る波型鋼板製水路部材１の施工状態を示す斜視図である。
図１に示すように、波型鋼板製水路部材１は、連結されて大地に下半体を埋設された状態となり、水路を構成する。このため、波型鋼板製水路部材１は、草あるいは虫などの生息環境である大地の土に接触し、バクテリア腐食の起き易い環境下に設置されている。
【００１３】
水路は、農業用水路、工業用水路、あるいは、土木工事用仮設水路などに用いられる。水路は、上方が開放された開水路であり、水が流れる。また、水路には、落ち葉あるいはゴミが流れ込む場合がある。また、水路には、泥が流れ込む場合がある。
【００１４】
［波型鋼板製水路部材１の施工状態の構成］
図２は、本発明の実施の形態１に係る波型鋼板製水路部材１の施工状態の概略構成を示す斜視図である。
図２に示すように、上流側の波型鋼板製水路部材１と下流側の波型鋼板製水路部材１とは、連結されている。上流側の波型鋼板製水路部材１の下流端部と下流側の波型鋼板製水路部材１の上流端部とは、それらの間に図示黒太線のシール材２を介在させて重ねられている。上流側の波型鋼板製水路部材１の下流端部が下流側の波型鋼板製水路部材１の上流端部よりも上側となるように重ねられる。これにより、水路を流れる泥などが水路の底に溜まることを抑制している。連結部分では、上流側の波型鋼板製水路部材１の下流端部と下流側の波型鋼板製水路部材１の上流端部とがボルト締めされて連結されている。
【００１５】
波型鋼板製水路部材１には、補強のために、側壁部の上方に突出する上端縁に腹起し３が配置されている。腹起し３は、Ｌ形鋼で構成され、波型鋼板製水路部材１の側壁部１ａ、１ｂの上端縁上に流路方向に沿って設けられている。腹起し３は、波型鋼板製水路部材１にボルト締めされて固定されている。
【００１６】
波型鋼板製水路部材１には、補強のために、流路方向に対して左右の両側壁部１ａ、１ｂの上方に突出する上端縁に固定された腹起しに橋渡しされて切梁４が配置されている。切梁４は、Ｌ形鋼で構成され、左右の両側壁部１ａ、１ｂの上端縁に固定された腹起し３に流路方向とは直交する幅方向にわたって設けられている。切梁４は、腹起し３にボルト締めされて固定されている。
【００１７】
［波型鋼板製水路部材１の構成例１］
図３は、本発明の実施の形態１に係る波型鋼板製水路部材１の概略構成を示す斜視図である。
図３に示すように、波型鋼板製水路部材１は、流路方向に沿った断面が波形を有する波付け鋼材からなる。波型鋼板製水路部材１は、流路方向である長手方向に山部と谷部とが交互に連続して流路方向に沿った断面が波形を有する波付け鋼材をＵ形溝に湾曲成形したものである。
【００１８】
波型鋼板製水路部材１は、Ｕ形溝となるように、左右の両側壁部１ａ、１ｂと、下部の底壁部１ｃと、を有している。波型鋼板製水路部材１は、底壁部１ｃから左右両端部にそれぞれの側壁部１ａ、１ｂが起立したものである。底壁部１ｃと側壁部１ａ、１ｂとは、湾曲成形されて角部をＲ曲線に成形されて繋がっている。
波型鋼板製水路部材１には、上流端部、下流端部および上縁に連結用の図示しないボルト孔が形成されている。
【００１９】
なお、波型鋼板製水路部材１は、Ｕ形溝の形状に限られない。波型鋼板製水路部材１は、流路方向に沿った断面が波形を有する波付け鋼材を曲げて形成できるものであれば、どのような形状でも良い。底壁部１ｃが全てＲ曲線で成形されても良い。また、波型鋼板製水路部材１は、両側壁部１ａ、１ｂの上縁部に左右それぞれの外側に突出し、流路方向に沿って設けられるフランジ部を有していても良い。
【００２０】
［波型鋼板製水路部材１の構成例２］
図４は、本発明の実施の形態１に係る溶接部５を有する波型鋼板製水路部材１の概略構成を示す斜視図である。なお、波型鋼板製水路部材１の構成例２では、上述した波型鋼板製水路部材１の構成例１と同様な構成の説明は省略し、特徴部分のみ説明する。
【００２１】
図４に示すように、波型鋼板製水路部材１には、側壁部１ａの内側に、水路を流れる水の水深を検出する水深計６が取り付けられている。このため、波型鋼板製水路部材１は、水深計６を取り付ける取付部として図示黒色領域の溶接部５を有している。
なお、水深計６を取り付ける波型鋼板製水路部材１として、図３に示す直線部用の波型鋼板製水路部材１を例に挙げる。
また、溶接部５によって取り付けられる取付物品は、水深計に限られない。取付物品は、たとえば、水温計、気温計などの計器類、水位監視カメラ、周囲監視カメラ、情報通信端末あるいはそれらの複合機器などでも良い。
【００２２】
溶接部５は、たとえば、ＴＩＧ突合せ溶接などを用いている。ＴＩＧ突合せ溶接では、母材同士を突合せ、非消耗性の電極と母材との間にアークを発生させる。そして、ＴＩＧ突合せ溶接では、このアークを熱源とし、溶加棒および母材を溶融し、その溶融部の周辺に不活性ガスを流す。これにより、ＴＩＧ突合せ溶接では、溶接部を周囲空気からシールドしつつ溶接する。
【００２３】
なお、溶接部５に対する溶接は、ＴＩＧ突合せ溶接に限られない。たとえば、被覆アーク溶接、ＴＩＧ溶接、ミグ溶接、マグ溶接などを用いても良い。
【００２４】
［波型鋼板製水路部材１の構成例３］
図５は、本発明の実施の形態１に係るコーナー部用の波型鋼板製水路部材１の概略構成を示す斜視図である。なお、波型鋼板製水路部材１の構成例３では、上述した波型鋼板製水路部材１の構成例１、２と同様な構成の説明は省略し、特徴部分のみ説明する。
【００２５】
図５に示す波型鋼板製水路部材１は、コーナー部用である。コーナー部用の波型鋼板製水路部材１は、上流側部品１ｄと下流側部品１ｅとを有している。コーナー部用の波型鋼板製水路部材１は、上流側部品１ｄと下流側部品１ｅとを繋げるように溶接した溶接部５を有している。つまり、上流側部品１ｄと下流側部品１ｅとを繋げる溶接部５は、波型鋼板製水路部材１の流路方向に対して両側壁部１ａ、１ｂおよび底壁部１ｃにわたって両上端部まで長く溶接された溶接領域を有している。
【００２６】
上流側部品１ｄには、図３に示す直線部用の波型鋼板製水路部材１の状態で、下流側部品１ｅと繋がる溶接部５となる部分に罫書き入れが行われる。また、下流側部品１ｅには、図３に示す直線部用の波型鋼板製水路部材１の状態で、上流側部品１ｄと繋がる溶接部５となる部分に罫書き入れが行われる。
上流側部品１ｄは、罫書き入れが行われた罫書き線に沿って切断され、切断面がサンダー掛けされて表面がならされる。また、下流側部品１ｅは、罫書き入れが行われた罫書き線に沿って切断され、切断面がサンダー掛けされて表面がならされる。
そして、上流側部品１ｄと下流側部品１ｅとは、上流側部品１ｄと下流側部品１ｅとを繋げる状態で、鋼板の波の形状を合わせるため打撃などで微調整される。その後、上流側部品１ｄと下流側部品１ｅとにおいて、両者の切断面を仮止め溶接で仮固定し、仮固定した両者の切断面をＴＩＧ突合せ溶接である本溶接で繋げる。
【００２７】
［波型鋼板製水路部材１の成分組成］
波型鋼板製水路部材１の鋼材は、ステンレスである。また、鋼材は、ステンレスのうちフェライト系ステンレスであると好ましい。特に、鋼材は、フェライト系ステンレスのうちＳＵＳ４４３Ｊ１（ＪＩＳ規格）であると最も好ましい。
【００２８】
ここで、ＳＵＳ４４３Ｊ１とは、ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．１％以下、Ｃｒ：２０．５％以上、２２．５％以下、Ｃｕ：０．３％以上、０．８％以下、Ｎｉ：１．０％以下、Ｔｉ：4×（Ｃ％＋Ｎ％）以上、０．３５％以下、Ｎｂ：０．０１％以下、Ｎ：０．０３％以下、Ｃ＋Ｎ：０．０５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、下記式（１）を満たす。
［式（１）］２４０＋３５×（Ｃｒ％−２０．５）＋２８０×｛Ｔｉ％−４×（Ｃ％＋Ｎ％）｝≧２８０
ここで、Ｃ％、Ｎ％、Ｃｒ％、Ｔｉ％は、それぞれＣ、Ｎ、Ｃｒ、Ｔｉの含有量（ｍａｓｓ％）を表す。
【００２９】
［実施例と比較例との対比］
図６は、本発明の実施の形態１に係る波型鋼板製水路部材１の実施例および比較例を示す図である。
本発明者らは、波型鋼板製水路部材１の鋼材がＳＵＳ４４３Ｊ１である実施例１−３、他のステンレスを含む鋼材である実施例４、ＳＵＳ４３０である実施例５およびＳＵＳ３０４である実施例６の本発明例と、比較例１−３と、を対比する検証を行った。
実施例１−３は、鋼材がＳＵＳ４４３Ｊ１の組成を満たす鋼材である。
実施例４は、鋼材がＳＵＳ４４３Ｊ１ではないステンレスである。実施例５は、鋼材がＳＵＳ４３０である。実施例６は、鋼材がＳＵＳ３０４である。比較例１は、鋼材が亜鉛めっき鋼板ＨＤＺ４５である。比較例２は、鋼材が亜鉛めっき鋼板ＨＤＺ５５である。比較例３は、鋼材が熱延鋼板である。
【００３０】
図６において、各試験および検証の判定基準は、以下の通りである。
【００３１】
（１）平板材における塩水噴霧試験：２ｍｍ×７０ｍｍ×１５０ｍｍの試験体をＪＩＳ  Ｋ  ５６００−７−１に準拠し、５％ＮａＣｌを３５℃の槽内でスプレー噴霧する方法で５０００時間試験を行った。試験後赤錆発生面率が１０％未満であると◎（合格）、１０％以上３０％未満であると○（可）、３０％以上５０％未満であると△（不適）、５０％以上であると×（不合格）と判定した。
【００３２】
（２）溶接部を有する溶接材における塩水噴霧サイクル試験：２ｍｍ×３５ｍｍ×１５０ｍｍの試験体の２枚を長手方向にＴＩＧ溶接した。溶接部表面を＃６００表面研磨した後、試験に供した。５％ＮａＣｌを２時間噴霧（３５℃）→乾燥（６０℃、ＲＨ３０％）を４時間→湿潤（５０℃、ＲＨ９５％）を２時間を１サイクルとする試験を、３０サイクル試験した。溶接部での赤錆発生面積率が１０％未満であると◎（合格）、１０％以上３０％未満であると○（可）、３０％以上５０％未満であると△（不適）、５０％以上であると×（不合格）と判定した。
【００３３】
（３）磁性：通常のフェライト磁石１５ｍｍφを近づけ、吸着力があると○（可）、吸着力がないと×（不合格）と判定した。
【００３４】
（４）初期導入コスト：購入費用として従来の亜鉛めっき鋼板ＨＤＺ４５に対して、費用が同等以下であると◎（合格）、１倍超え１．７５倍以下であると○（可）、１．７５倍超え３倍以下であると△（不適）、３倍超えを×（不合格）と判定した。
【００３５】
（５）ライフサイクルコスト（ＬＣＣ）：設置の初期費用を含め、補修、維持管理費を含めた更新までの一般的な期間４０年間のトータル費用が従来の亜鉛めっき鋼板ＨＤＺ４５に対して１／３以下であると◎（合格）、１／３超え０．８倍未満であると○（可）、０．８倍超え１倍未満であると△（不適）、１倍以上であると×（不合格）と判定した。
【００３６】
図６に示すように、本発明の実施例１−３である本発明例では、波型鋼板製水路部材１の低廉な初期導入コスト、屋外暴露における耐食性の向上および水暴露下の部分的に行われる溶接部５での耐食性の向上が認められた。これらの効果により、相乗効果として基本的に必要とされる２つの特性である波型鋼板製水路部材１のライフサイクルコストがより顕著に低減できると共に、長期の耐久性に顕著に優れる。したがって、今後の水路設備に必要とされる特性の全てが向上できることが分かる。
【００３７】
［実施の形態１の効果］
実施の形態１によれば、波型鋼板製水路部材１は、流路方向に沿った断面が波形に形成された波付け鋼材を用いたものである。波付け鋼材は、ステンレスである。
この構成によれば、波型鋼板製水路部材１の波付け鋼材がステンレスであるので、波型鋼板製水路部材１が大幅に長寿命化できる。また、波型鋼板製水路部材１は、従来の水路部材あるいはコンクリート製水路構造物で必須だった補修による維持管理が大幅に削減できる。その結果、波型鋼板製水路部材１のライフサイクルコストが低減できる。
また、波型鋼板製水路部材１の波付け鋼材がステンレスであるので、平板材の試験で証明されたように耐食性が向上できる。
したがって、基本的に必要とされる２つの特性であるライフサイクルコストの低減および耐食性の向上が図れる。
加えて、波型鋼板製水路部材１の波付け鋼材がステンレスであるので、素材強度が向上し、水圧がかかる水路に用いた場合に、めっき鋼板に比して板厚の低減が図れる。また、コンクリート製水路構造物などに比して波型鋼板製水路部材１が飛躍的に軽量化できる。その結果、軽量化された波型鋼板製水路部材１は、軟弱地盤への施工性が向上でき、輸送コストおよびハンドリング性も向上できる。
【００３８】
実施の形態１によれば、波付け鋼材は、ステンレスのうちフェライト系ステンレスである。
この構成によれば、波付け鋼材がフェライト系ステンレスであるので、波型鋼板製水路部材１が磁性を有する。このため、波型鋼板製水路部材１がたとえばリフティングマグネット作業車などの電磁石重機を用いて磁力の作用で引き付けて移動あるいは設置できる。その結果、波型鋼板製水路部材１が水路に施工される作業のハンドリング性が向上できる。そのため、今後若い作業者の人数が少なくなるなかで、作業者が少人数、高齢者あるいは女性などである場合でも、波型鋼板製水路部材１の施工作業が容易に行え、昨今の人手不足に適合した特性が得られる。
また、波型鋼板製水路部材１が水路の大規模改修などでコンクリートあるいは樹脂部材などと混ざって廃棄される場合に、磁性を有する波型鋼板製水路部材１は、電磁石などを用いた分別器で磁力の作用で引き付けて簡単に分別できる。その結果、波型鋼板製水路部材１が他の物と分別してリサイクルでき、環境対応（分別廃棄リサイクル）に適合した特性が得られる。
【００３９】
実施の形態１によれば、波付け鋼材は、フェライト系ステンレスのうちＳＵＳ４４３Ｊ１である。
この構成によれば、波付け鋼材がＳＵＳ４４３Ｊ１であるので、高価なＭｏなどが添加されておらず、材料の価格が安定しており、初期導入コストが比較的低廉である。また、波型鋼板製水路部材１が屋外暴露における耐食性に優れる。また、波型鋼板製水路部材１が部分的に行われる溶接部５での耐食性に優れる。その結果、波型鋼板製水路部材１の低廉な初期導入コスト、屋外暴露における耐食性の向上および溶接部５での耐食性の向上により、相乗効果として基本的に必要とされる２つの特性である波型鋼板製水路部材１のライフサイクルコストがより顕著に低減できると共に、長期の耐久性に顕著に優れる。したがって、今後の水路設備に必要とされる特性の全てが向上できる。
【００４０】
実施の形態１によれば、波型鋼板製水路部材１は、取付物品を取り付ける溶接部５を有している。
この構成によれば、波型鋼板製水路部材１は、たとえば水深計などの取付物品を取り付ける取付部に溶接が施され、溶接部５を有している。ここで、めっき鋼板の場合には、溶接部が薄いめっき状態となり、腐食し易い傾向がある。また、鋼材がたとえばＳＵＳ４３０などのステンレスである場合には、溶接時に６００℃〜８００℃に加熱された溶接部にＣｒ炭化物が生成され、Ｃｒの含有率が１２％を下回る欠乏層が生じ、応力腐食割れへの感受性が強くなる鋭敏化が発生する。このため、鋭敏化した溶接部が非溶接部よりも耐久性が劣化する傾向がある。一方、波付け鋼材がＳＵＳ４４３Ｊ１であると、波型鋼板製水路部材１がＳＵＳ４４３Ｊ１の成分としてＴｉを含有するので、溶接時においてもＣｒの含有率が１２％を下回る欠乏層が生じ難く溶接部５の鋭敏化が抑制できる。その結果、波型鋼板製水路部材１が溶接部５での耐食性に優れ、長期の耐久性に優れる。
【００４１】
実施の形態１によれば、波型鋼板製水路部材１は、コーナー部用である。波型鋼板製水路部材１は、上流側部品１ｄと下流側部品１ｅとを有している。波型鋼板製水路部材１は、上流側部品１ｄと下流側部品１ｅとを繋げる溶接部５を有している。
この構成によれば、上流側部品１ｄと下流側部品１ｅとを繋げる溶接部５は、波型鋼板製水路部材１の流路方向に対して両側壁部１ａ、１ｂおよび底壁部１ｃにわたって両上端部まで長く溶接された溶接領域を有している。そして、上流側部品１ｄと下流側部品１ｅとを繋げる溶接部５は、コーナー部用の波型鋼板製水路部材１を流れる水に直接接触する水暴露下で腐食し易い部分である。これに対し、コーナー部用の波型鋼板製水路部材１がＳＵＳ４４３Ｊ１の成分としてＴｉを含有するので、上流側部品１ｄと下流側部品１ｅとを繋げる溶接部５の鋭敏化が抑制できる。よって、溶接部５として長い溶接領域を有するコーナー部用の波型鋼板製水路部材１が水暴露下の溶接部５での耐食性に優れ、長期の耐久性に優れ、コーナー部用の波型鋼板製水路部材１のライフサイクルコストがより低減できる。
【００４２】
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１  波型鋼板製水路部材、１ａ  側壁部、１ｂ  側壁部、１ｃ  底壁部、１ｄ  上流側部品、１ｅ  下流側部品、２  シール材、３  腹起し、４  切梁、５  溶接部、６  水深計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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