(57)【要約】【課題】作業性と強度を兼ね備えた、建築設備用配管として用いられる炭素鋼鋼管を提供する。【解決手段】外径Ｄ（ｍｍ）および肉厚ｔ（ｍｍ）から下記（１）式により求められるαの値が０．５３以上０．７５以下である、建築設備用配管として用いられる炭素鋼鋼管。α＝ｔ／Ｄ０．３５３５  …（１）【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径Ｄ（ｍｍ）および肉厚ｔ（ｍｍ）から下記（１）式により求められるαの値が０．５３以上０．７５以下である、建築設備用配管として用いられる炭素鋼鋼管。
α＝ｔ／Ｄ０．３５３５  …（１）
【請求項２】
請求項１に記載の炭素鋼鋼管を用いた軽量化配管システムであって、
前記炭素鋼鋼管が、転造ねじ接続、管端つば出し継手、ハウジング継手、およびメカニカル継手からなる群より選択される１または２以上により接続されている、軽量化配管システム。
【請求項３】
請求項１に記載の炭素鋼鋼管を用いた軽量化配管システムであって、
消防設備用の軽量化配管システムであり、
前記炭素鋼鋼管の内外面に溶融亜鉛めっき被膜を備え、
前記炭素鋼鋼管が、ハウジング継手で接続されている、軽量化配管システム。
【請求項４】
請求項１に記載の炭素鋼鋼管を用いた軽量化配管システムであって、
給水設備用の軽量化配管システムであり、
前記炭素鋼鋼管の内面にポリエチレン粉体ライニングを備え、
前記炭素鋼鋼管の外面に塗装、溶融亜鉛めっき被膜、および樹脂被覆からなる群より選択される少なくとも１つを備え、
前記炭素鋼鋼管が、端部に転造ねじ加工を施され、管端防食継手で接続されている、軽量化配管システム。
【請求項５】
請求項１に記載の炭素鋼鋼管を用いた軽量化配管システムであって、
空調設備用の軽量化配管システムであり、
前記炭素鋼鋼管の内外面に溶融亜鉛めっき被膜を備え、
前記炭素鋼鋼管が、管端つば出し継手により接続されている、軽量化配管システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築設備用配管として用いられる炭素鋼鋼管に関する。また、本発明は、前記炭素鋼鋼管を用いた軽量化配管システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素鋼鋼管は、消防設備、給水設備、空調設備などの建設設備用配管として、幅広く用いられている。そして、これら建設設備用配管としては、内外面に溶融亜鉛めっき被膜を有する溶融亜鉛めっき鋼管（特許文献１）や、内面に樹脂ライニングを有するライニング鋼管（特許文献２）などが、用途に応じて用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２０９７９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９６７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような建設設備用配管の中で、使用圧力の比較的低い（１．０ＭＰａ以下）の配管用鋼管の規格は、ＪＩＳ  Ｇ３４５２（配管用炭素鋼鋼管）等で定められている。ＪＩＳ  Ｇ３４５２が適用される建設設備用配管はすべて前記規格で定められた外径および肉厚を有している。また、現在の建築設備用の配管システムにおいて用いられる継手（ねじ継手やメカニカル継手など）は、通常、前記ＪＩＳ規格の鋼管をベースに設計されている。
【０００５】
しかし、前記規格で定められた肉厚を有する炭素鋼鋼管は、ある程度の重量を有しているため、施工の際のハンドリングが困難であるという問題があった。その結果、近年、より軽量なステンレス鋼管や樹脂管への転換が進み、鋼管の需要低下につながる事態となっている。
【０００６】
そのため、建築設備用配管として用いられる炭素鋼鋼管の軽量化が求められている。また同時に、軽量化した配管と、該配管に適した接続方法（継手）とを組み合わせた配管システムが求められている。
【０００７】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、作業性と強度を兼ね備えた、建築設備用配管として用いられる炭素鋼鋼管、および前記炭素鋼鋼管を用いた軽量化配管システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、炭素鋼鋼管の外径および肉厚が所定の関係を満たす場合に、配管の軽量化と強度確保とを両立できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明の要旨構成は次のとおりである。
【０００９】
１．外径Ｄ（ｍｍ）および肉厚ｔ（ｍｍ）から下記（１）式により求められるαの値が０．５３以上０．７５以下である、建築設備用配管として用いられる炭素鋼鋼管。
α＝ｔ／Ｄ０．３５３５  …（１）
【００１０】
２．上記１に記載の炭素鋼鋼管を用いた軽量化配管システムであって、
前記炭素鋼鋼管が、転造ねじ接続、管端つば出し継手、ハウジング継手、およびメカニカル継手からなる群より選択される１または２以上により接続されている、軽量化配管システム。
【００１１】
３．上記１に記載の炭素鋼鋼管を用いた軽量化配管システムであって、
消防設備用の軽量化配管システムであり、
前記炭素鋼鋼管の内外面に溶融亜鉛めっき被膜を備え、
前記炭素鋼鋼管が、ハウジング継手で接続されている、軽量化配管システム。
【００１２】
４．上記１に記載の炭素鋼鋼管を用いた軽量化配管システムであって、
給水設備用の軽量化配管システムであり、
前記炭素鋼鋼管の内面にポリエチレン粉体ライニングを備え、
前記炭素鋼鋼管の外面に塗装、溶融亜鉛めっき被膜、および樹脂被覆からなる群より選択される少なくとも１つを備え、
前記炭素鋼鋼管が、端部に転造ねじ加工を施され、管端防食継手で接続されている、軽量化配管システム。
【００１３】
５．上記１に記載の炭素鋼鋼管を用いた軽量化配管システムであって、
空調設備用の軽量化配管システムであり、
前記炭素鋼鋼管の内外面に溶融亜鉛めっき被膜を備え、
前記炭素鋼鋼管が、管端つば出し継手により接続されている、軽量化配管システム。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、配管システムの強度を確保しつつ配管を軽量化し、作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態における炭素鋼鋼管は、建築設備用配管として用いられる炭素鋼鋼管である。以下、前記炭素鋼鋼管について説明する。なお、以下の説明において、配管として使用される前記炭素鋼鋼管を「軽量化配管」または単に「配管」という場合がある。
【００１６】
［建築設備用配管］
本発明における炭素鋼鋼管は、建築設備用配管として用いられる。前記建築設備用配管とは、建築設備に用いられる配管全般を指す。前記建築設備としては、例えば、給水、給湯、消火、空調、衛生、排水など、各種の設備が挙げられる。
【００１７】
［炭素鋼鋼管］
前記炭素鋼鋼管としては、特に限定されることなく任意の炭素鋼からなる鋼管を用いることができる。前記炭素鋼鋼管の製造方法についても特に限定されず、任意の方法で製造された炭素鋼鋼管を用いることができる。例えば、前記炭素鋼鋼管は、鍛接鋼管または電気抵抗溶接鋼管（電縫鋼管）とすることができる。
【００１８】
α：０．５３〜０．７５
本発明においては、前記炭素鋼鋼管の外径をＤ（ｍｍ）、肉厚をｔ（ｍｍ）としたとき、下記（１）式で定義されるαの値を０．５３以上０．７５以下とすることが重要である。
α＝ｔ／Ｄ０．３５３５  …（１）
【００１９】
αを０．７５以下とすることにより、十分な軽量化効果を得ることができ、施工時の作業性を効果的に向上させることができる。一方、αを過度に小さくすると、管径に対する肉厚の比が小さくなりすぎる結果、建築設備用配管として必要な強度を確保することができない。そのため、αを０．５３以上とする。αを０．５３〜０．７５とすることにより、強度と作業性を両立させることができる。
【００２０】
なお、上記（１）式の条件は、外径Ｄに対する肉厚ｔの比（ｔ／Ｄ）の範囲を規定するものであり、下記（２）式のように表すこともできる。
ｔ／Ｄ＝α・Ｄ−０．６４６５  …（２）
【００２１】
前記炭素鋼鋼管の外径Ｄは、特に限定されることなく、上記（１）式の関係を満たす限り任意の値とすることができるが、２０ｍｍ以上６００ｍｍ以下とすることが好ましく、２１ｍｍ以上５１０ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００２２】
［防食］
前記炭素鋼鋼管は、その内面および外面の一方または両方に、防食を目的とした層（防食層）を備えることができる。前記防食層としては、特に限定されることなく任意の層を用いることができる。前記防食層としては、例えば、めっき被膜、塗装（塗膜）、樹脂被覆、および樹脂ライニングからなる群より選択される１または２以上を施すことができる。前記防食層は、内面と外面で同じであっても異なっていてもよい。また、１つの面に１つの防食を施してもよく、また、複数の防食を施してもよい。
【００２３】
前記めっき被膜としては、溶融めっき被膜を用いることが好ましく、溶融亜鉛系めっき被膜を用いることがより好ましく、溶融亜鉛めっき被膜を用いることがさらに好ましい。
【００２４】
また、前記樹脂被覆としては、ポリエチレン被覆を用いることが好ましい。前記樹脂被覆は、例えば、粉体塗装や押出被覆で形成することができる。特に、管の内面に樹脂被覆（樹脂ライニング）を設ける場合は、前記樹脂ライニングとしてポリエチレン粉体ライニングを用いることが好ましい。ポリエチレン粉体ライニングは、膜厚が薄くともピンホールが発生せず、鋼管に対する密着性にも優れている。前記ポリエチレン粉体ライニングの厚さは特に限定されないが、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることが好ましく、０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００２５】
なお、樹脂ライニングとして他の樹脂、例えば、ポリ塩化ビニルなどを用いた場合、後述する転造ねじ加工の変形に耐えられないといった問題や、被覆厚を大きくする必要があるため、管端防食継手などの継手と嵌合させることができなくなるといった問題がある。
【００２６】
［軽量化配管システム］
また、本発明の他の実施形態における軽量化配管システムは、上記炭素鋼鋼管を用いた軽量化配管システムであって、前記炭素鋼鋼管が、転造ねじ接続、管端つば出し継手、ハウジング継手、およびメカニカル継手からなる群より選択される１または２以上により接続されている。
【００２７】
さらに、本発明の軽量化配管システムにおいては、その用途に応じてコーティングや継手の組み合わせを選択することが望ましい。以下、消防設備、給水設備、および空調設備のそれぞれに用いる場合についての好適な態様を、第１〜第３の実施形態として説明する。ただし、以下の実施形態は本発明の好適な例を示すものであって、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における軽量化配管システムは、消防設備用の軽量化配管システムである。本軽量化配管システムにおいては、炭素鋼鋼管が、その内外面に溶融亜鉛めっき被膜を備えており、さらに、該炭素鋼鋼管がハウジング継手で接続されている。
【００２９】
前記溶融亜鉛めっき被膜は、特に限定されることなく、任意の方法で形成することができるが、ＪＩＳ  Ｈ  ８６４１（溶融亜鉛めっき）に規定された方法で行うことが好ましい。また、前記溶融亜鉛めっき被膜は、ＪＩＳ  Ｈ  ０４０１（溶融亜鉛めっき試験方法）で規定される均一性試験方法（硫酸銅試験）において、試験片表面に銅の析出が生じる終止点までの回数が５回以上のめっき被膜とすることが好ましい。
【００３０】
前記溶融亜鉛めっき被膜は、亜鉛以外の不純物を含むことが許容されるが、JIS H2107に規定されている蒸留亜鉛１種以上の亜鉛地金をもちいた溶融亜鉛めっき被膜とすることが好ましい。
【００３１】
前記炭素鋼鋼管は、亜鉛めっき被膜の上にさらに樹脂被覆を備えることもできる。前記樹脂被覆としては、ポリ塩化ビニル樹脂被覆を用いることが好ましい。
【００３２】
前記ハウジング継手としては、特に限定されることなく任意のハウジング継手を用いることができるが、具体的には、日本金属継手協会規格  ＪＰＦ  ＭＰ００６に規定された継手とすることが好ましい。
【００３３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態における軽量化配管システムは、給水設備用の軽量化配管システムである。本実施形態では、前記炭素鋼鋼管の内面にポリエチレン粉体ライニングを備え、前記炭素鋼鋼管の外面に塗装、溶融亜鉛めっき被膜、および樹脂被覆からなる群より選択される少なくとも１つを備える。また、前記炭素鋼鋼管は、端部に転造ねじ加工を施され、管端防食継手で接続されている。
【００３４】
また、前記転造ねじ加工は、任意の方法で行うことができる。管端へのねじ加工を、切削ねじ加工で行った場合、余ねじ部の肉厚が減少するため強度が低下するが、前記転造ねじ加工で行うことにより、強度の低下を防止できる。そのため、本発明の炭素鋼鋼管と転造ねじ加工とを組み合わせて用いることにより、強度の確保と軽量化とを極めて高い水準で両立させることができる。ねじ部の形状は、ＪＩＳ  Ｂ０２０３  管用テーパねじ  付属書２「耐密性の向上を目的としたねじ」に規定される形状とすることが好ましい。
【００３５】
前記管端防食継手としては、特に限定されることなく任意のものを用いることができる。具体的には、日本金属継手協会規格  ＪＰＦ  ＭＰ００３に規定された継手とすることが好ましい。
【００３６】
配管の内面に設ける樹脂被覆（ライニング）としては、ポリエチレン粉体ライニングを用いる。先にも述べたように、ポリ塩化ビニルなどのライニングを用いた場合、転造ねじ加工の変形に耐えられないといった問題や、被覆厚を大きくする必要があるため、管端防食継手などの継手と嵌合させることができなくなるといった問題がある。そのため、本実施形態においては、ポリエチレン粉体ライニングを用いることが重要である。前記ポリエチレン粉体ライニングの厚さは特に限定されないが、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることが好ましく、０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００３７】
本実施形態においては、炭素鋼鋼管の外面に塗膜、溶融亜鉛めっき被膜、および樹脂被覆からなる群より選択される少なくとも１つを備える。
【００３８】
前記塗膜としては、塗装によって形成される皮膜であれば任意のものを用いることができる。前記塗膜を形成するための塗料としては、例えば、アクリル系塗料、フタル酸系塗料、アルキド樹脂系塗料、油性エナメル塗料、油性さび止めペイント、調合ペイント、エポキシ樹脂系塗料、ウレタン樹脂系塗料、シリコン系塗料、ジンクリッチ系塗料、およびエッチングプライマーからなる群より選択される１または２以上を用いることができる。また、前記樹脂被覆としては、例えば、ポリエチレン樹脂被覆を用いることができる。
【００３９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における軽量化配管システムは、空調設備用の軽量化配管システムであり、前記炭素鋼鋼管の内外面に溶融亜鉛めっき被膜を備え、前記炭素鋼鋼管が、管端つば出し継手により接続されている。
【００４０】
前記溶融亜鉛めっき被膜は、特に限定されることなく、任意の方法で形成することができるが、ＪＩＳ  Ｈ  ８６４１（溶融亜鉛めっき）に規定された方法で行うことが好ましい。また、前記溶融亜鉛めっき被膜は、ＪＩＳ  Ｈ  ０４０１（溶融亜鉛めっき試験方法）で規定される均一性試験方法（硫酸銅試験）において、試験片表面に銅の析出が生じる終止点までの回数が５回以上のめっき被膜とすることが好ましい。
【００４１】
前記管端つば出し継手による接続は、配管の端部に管端つば出し加工（フレア加工）を施し、ガスケットを介して遊合形フランジ、または割りフランジを用いてボルト・ナットで締め付けることによって行うことができる。前記管端つば出し加工は、任意の方法で行うことができるが、日本水道鋼管協会（ＷＳＰ）  ＷＳＰ０７１（管端つば出し鋼管継手加工・接合基準）に準拠した方法で行うことが好ましい。
【００４２】
なお、本発明の他の実施形態においては、上述したような軽量化配管システムを施工するための軽量化ブレハブ配管システムの形態とすることもできる。前記軽量化プレハブ配管システムは、用途に応じた管端加工（鍛造ねじ加工、グルービング加工、管端つば出し加工など）が施された炭素鋼鋼管と、該管端加工に対応する継手（管端防食継手、ハウジング継手、管端つば出し継手など）とを少なくとも含むものとすることができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の効果を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４４】
以下の手順で原管に防食層を施して炭素鋼鋼管を製造し、得られた炭素鋼鋼管を接続して配管システムを作成した。
【００４５】
原管としては、ＪＩＳ  Ｇ  ３４４２で規定された呼び径で、１５Ａ〜５００Ａに相当する外径（２７．２ｍｍ〜５０８．０ｍｍ）を有する炭素鋼鋼管を用いた。呼び径が１００Ａ以下のものは鍛接鋼管とし、呼び径が１２５Ａ以上のものは電気抵抗溶接鋼管とした。使用した原管の製法、外径、および肉厚、ならびに前記外径と肉厚から（１）式によって算出されるαの値を表１に示す。
【００４６】
次に、上記原管の表面に、下記ＡおよびＢのいずれかの防食層を形成して、炭素鋼鋼管を得た。表１には、使用した防食層をＡまたはＢの記号で示した。
【００４７】
防食層Ａ
原管の内外面に、ＪＩＳ  Ｇ  ３４５２に規定される白管に相当する溶融亜鉛めっきを施した。なお、得られた溶融亜鉛めっき層については、ＪＩＳ  Ｈ  ０４０１（溶融亜鉛めっき試験方法）で規定される均一性試験方法（硫酸銅試験）において、試験片表面に銅の析出が生じる終止点までの回数が５回以上であることを確認した。
【００４８】
防食層Ｂ
原管の内面に、日本水道鋼管協会規格  ＪＷＷＡ  Ｋ１３２（水道用ポリエチレン粉体ライニング鋼管）の規定に準拠したポリエチレン粉体塗装を施し、ポリエチレン粉体ライニングを形成した。前記ポリエチレン粉体塗装の膜厚は、略一定（０．５〜１．０ｍｍ）とした。一方、原管の外面には、ＪＩＳ  Ｇ  ３４５２に規定される白管に相当する溶融亜鉛めっきを施した。
【００４９】
次に、得られた炭素鋼鋼管を、表１に示した接続法で接続し、配管システムを作成した。
【００５０】
前記炭素鋼鋼管および配管システムのそれぞれについて、以下の評価を行った。
【００５１】
（漏れ試験）
配管システムの水圧試験として、配管システムに１．５ＭＰａの水圧をかけて３０分保持した。漏れが発生した場合を「×」、漏れが発生しなかった場合を「○」とした。
【００５２】
（作業性）
炭素鋼鋼管の作業性を評価するために、前記炭素鋼鋼管を２０人の作業者に実際に施工してもらい、ハンドリング時の炭素鋼鋼管の重さ、接続時の施工の容易さ等、作業性に関する意見をヒアリングし、作業性に優れるものを「○」、作業性に劣るものを「×」とした。
【００５３】
評価結果は、表１に示したとおりであった。αが本発明の条件を満たす発明例の炭素鋼鋼管は、いずれも作業性に優れているとともに、漏れも発生しなかった。この結果より、本発明の炭素鋼鋼管は、軽量であるとともに必要な強度を備えていることが分かる。
【００５４】
【表１】
2019090471.tif 000002