(57)【要約】【課題】内面に耐食性に優れた硫黄−骨材混合物からなる防食被覆層を効率よくかつ均一に形成することができる内面防食被覆鋼管の製造方法等を提供する。【解決手段】本発明の内面防食被覆鋼管の製造方法は、溶融硫黄−骨材混合物を生成する工程と、この溶融硫黄混合物を、回転させた鋼管内に所定膜厚になるまで注入する工程と、流動しない温度にまで冷却・固化したときに前記鋼管の回転を停止させる工程とを有する。本発明の内面防食被覆鋼管の製造装置１は、鋼管Ｔを回転可能に支持する手段２と、硫黄含有物を溶融させて骨材と混練した溶融硫黄−骨材混合物を溶融状態で貯留する貯留手段３と、貯留手段３から溶融硫黄−骨材混合物を、鋼管内面に移動させるための駆動手段４と、該駆動手段４により移動させた溶融硫黄−骨材混合物を、鋼管内面に注入するための注入手段５とを具える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄含有物を溶融させて骨材と混練して溶融硫黄−骨材混合物を生成する工程と、
生成した溶融硫黄−骨材混合物を、回転させた鋼管内に所定膜厚になるまで注入する工程と、
注入した溶融硫黄−骨材混合物を、流動しない温度にまで冷却・固化したときに前記鋼管の回転を停止させて鋼管内面に、硫黄−骨材混合物からなる防食被覆層を形成する工程と
を具えることを特徴とする内面防食被覆鋼管の製造方法。
【請求項２】
硫黄含有物は硫黄単体である請求項１記載の内面防食被覆鋼管の製造方法。
【請求項３】
硫黄含有物は、ジシクロペンタジエンおよび／またはそのオリゴマーをさらに含有する請求項１または２記載の内面防食被覆鋼管の製造方法。
【請求項４】
硫黄含有物は、ヒドロ芳香族炭化水素化合物をさらに含有する請求項３記載の内面防食被覆鋼管の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の方法により製造した内面防食被覆鋼管。
【請求項６】
鋼管を回転可能に支持する手段と、
硫黄含有物を溶融させて骨材と混練した溶融硫黄−骨材混合物を溶融状態で貯留する貯留手段と、
貯留手段から溶融硫黄−骨材混合物を、鋼管内面に移動させるための駆動手段と、
該駆動手段により移動させた溶融硫黄−骨材混合物を、鋼管内面に注入するための注入手段と
を具えることを特徴とする内面防食被覆鋼管の製造装置。
【請求項７】
前記鋼管の両端に、注入した溶融硫黄−骨材混合物が鋼管から漏れるのを防止する手段をさらに具える請求項６記載の内面防食被覆鋼管の製造装置。
【請求項８】
前記注入手段は、鋼管の軸線方向に対し移動可能に構成される請求項６または７記載の内面防食被覆鋼管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管の内面に、耐食性、特に耐酸性に優れた硫黄−骨材混合物からなる防食被覆層を効率よくかつ均一に形成することができる内面防食被覆鋼管の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水道用の配管として、コンクリートからなるヒューム管や鋳鉄管が広く利用されている。
【０００３】
しかしながら、下水道は、嫌気性雰囲気になりやすいため、嫌気性細菌が作用して硫酸が生成することで酸性環境となる場合が多く、ヒューム管や鋳鉄管では耐食性が十分ではない。
【０００４】
ところで、硫黄化合物は、有機被覆に比べて耐候性や、硬度が高いことによる
耐傷つき性などに優れ、防食被覆として注目されている。
【０００５】
硫黄化合物を用いたものとしては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているように、石油類の水素化脱硫工程で回収され、供給過剰気味であって処分が問題になっている単体硫黄を各種の骨材と混合して成形物を製造し、この成形物を土木・建築用資材として使用する例が挙げられる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２記載の土木・建築用資材は、いずれもコンクリート等を単体で利用するものであって、下水道用の配管に使用したものではない。
【０００７】
また、特許文献３には、耐海水性に優れた海洋構造部材として、鋼管と、鋼管の外面に形成された硫黄固化層とで構成された硫黄鋼管杭が開示されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献３記載の硫黄鋼管杭は、その使用形態上、鋼管外面にのみ硫黄固化層を形成したものであって、下水道用の配管に使用したものではない。
【特許文献１】特開平８−５９３２６号公報
【特許文献２】特許第３４３６７３６号公報
【特許文献３】特開２００６−５２６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、特に石油類の水素化脱硫工程で回収され、供給過剰気味であって処分が問題になっている単体硫黄を用い、内面に耐食性、特に耐酸性に優れた硫黄−骨材混合物からなる防食被覆層を効率よくかつ均一に形成することができる内面防食被覆鋼管の製造方法および製造装置ならびにこの製造方法によって製造された内面防食被覆鋼管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）硫黄含有物を溶融させて骨材と混練して溶融硫黄−骨材混合物を生成する工程と、生成した溶融硫黄−骨材混合物を、回転させた鋼管内に所定膜厚になるまで注入する工程と、注入した溶融硫黄−骨材混合物を、流動しない温度にまで冷却・固化したときに前記鋼管の回転を停止させて鋼管内面に、硫黄−骨材混合物からなる防食被覆層を形成する工程とを具えることを特徴とする内面防食被覆鋼管の製造方法。
【００１１】
（２）硫黄含有物は硫黄単体である上記（１）記載の内面防食被覆鋼管の製造方法。
【００１２】
（３）硫黄含有物は、ジシクロペンタジエンおよび／またはそのオリゴマーをさらに含有する上記（１）または（２）記載の内面防食被覆鋼管の製造方法。
【００１３】
（４）硫黄含有物は、ヒドロ芳香族炭化水素化合物をさらに含有する上記（３）記載の内面防食被覆鋼管の製造方法。
【００１４】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１項記載の方法により製造した内面防食被覆鋼管。
【００１５】
（６）鋼管を回転可能に支持する手段と、硫黄含有物を溶融させて骨材と混練した溶融硫黄−骨材混合物を溶融状態で貯留する貯留手段と、貯留手段から溶融硫黄−骨材混合物を、鋼管内面に移動させるための駆動手段と、該駆動手段により移動させた溶融硫黄−骨材混合物を、鋼管内面に注入するための注入手段とを具えることを特徴とする内面防食被覆鋼管の製造装置。
【００１６】
（７）前記鋼管の両端に、注入した溶融硫黄−骨材混合物が鋼管から漏れるのを防止する手段をさらに具える上記（６）記載の内面防食被覆鋼管の製造装置。
【００１７】
（８）前記注入手段は、鋼管の軸線方向に対し移動可能に構成される上記（６）または（７）記載の内面防食被覆鋼管の製造装置。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、特に石油類の水素化脱硫工程で回収され、供給過剰気味であって処分が問題になっている単体硫黄を用い、内面に耐食性、特に耐酸性に優れた硫黄−骨材混合物からなる防食被覆層を効率よくかつ均一に形成することができる内面防食被覆鋼管の製造方法および製造装置ならびにこの製造方法によって製造された内面防食被覆鋼管の提供が可能になった。
本発明の内面防食被覆鋼管は、特に、下水等の酸性環境で使用される配管に使用するのに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に従う内面防食被覆鋼管の製造装置について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の代表的な内面防食被覆鋼管の製造装置を示す概略図である。
図１の製造装置１は、鋼管Ｔを回転可能に支持する手段２と、硫黄含有物を溶融させて骨材と混練した溶融硫黄−骨材混合物を溶融状態で貯留する貯留手段３と、貯留手段３から溶融硫黄−骨材混合物を、鋼管内面に移動させるための駆動手段４と、該駆動手段４により移動させた溶融硫黄−骨材混合物を、鋼管内面に注入するための注入手段５とを具えている。
【００２１】
鋼管Ｔを回転可能に支持する手段２としては、地面Ｇに対する水平状態を維持したまま、鋼管Ｔを回転可能に支持できる構成であればよく、特に限定はしないが、例えば、図１では、鋼管Ｔの軸線方向Ｌに間隔をおいて配設され、図示しない電動モータ等の駆動手段によって回転可能であり、鋼管Ｔの外周面と接触する、対をなす回転ローラ２（図１では片方のみしか見えない。）を用いた場合を示す。
【００２２】
貯留手段３は、硫黄含有物を溶融させて骨材と混練した溶融硫黄−骨材混合物を溶融状態で貯留できればよく、特に限定はしないが、具体的には、120℃以上の温度で維持できる構成にする必要がある。この構成としては、例えば、電熱線ヒーターやスチームなどにより保温可能な構造にすることが好ましい。
【００２３】
駆動手段４は、貯留手段３から溶融硫黄−骨材混合物を、鋼管内面に移動させることが可能であればよく、特に限定はしないが、例えば、図１では、電動モータ６と、貯留手段３から溶融硫黄−骨材混合物を、鋼管内面に送り出すポンプ７とで構成した場合を示してある。
【００２４】
注入手段５は、鋼管内面に注入できる構成であればよく、特に限定はされないが、例えば、図１では、ポンプ７から送り出された溶融硫黄−骨材混合物を、鋼管内の注入位置まで移動させる配管８と、配管８の先端に、溶融硫黄−骨材混合物を噴出させるノズル９とで構成した場合を示す。また、注入手段５の配管８は、両矢印方向Ｄに沿って、すなわち、鋼管Ｔの軸線方向Ｌに沿って移動可能に構成してもよい。
【００２５】
また、前記鋼管Ｔの両端に、注入した溶融硫黄−骨材混合物が鋼管Ｔから漏れるのを防止する手段10をさらに具えることが好ましい。前記手段は、図１では、前記鋼管Ｔの両端に被せたエンドプレート10である場合を示してある。
【００２６】
次に、本発明に従う内面防食被覆鋼管の製造方法の一例を以下で説明する。
本発明の製造方法は、まず、硫黄含有物を溶融させて骨材と混練して溶融硫黄−骨材混合物を生成する（混練工程）。
【００２７】
硫黄含有物は、硫黄単体またはこの化合物を含むが、この発明では、通常の硫黄単体、特に天然産（硫黄の鉱床から回収された硫黄）または石油や天然ガスの脱硫工程で回収され、供給過剰気味であって処分が問題になっている硫黄単体を用いることが、コストの点からも好ましい。
【００２８】
また、硫黄含有物は、機械的強度、耐燃焼性、耐生分解性（耐硫黄酸化菌）が劣るので、これらを向上させるため、本発明では、硫黄含有物と骨材からなる防食被覆層を形成する。
【００２９】
骨材としては、特に限定されるものではないが、例えば、鉄鋼スラグ、タルクやマイカなどの無機系酸化物、粘土鉱物、砂、砂利、石炭灰、フライアッシュ、ごみ焼却灰、活性炭などや、グラスファイバー、カーボンファイバー、ＦＲＰ廃材などでも良い。
【００３０】
溶融硫黄−骨材混合物中の骨材の配合割合は、硫黄と混合・固化させた際に必要な機械的強度、耐燃焼性、耐生分解性（耐硫黄酸化菌）が発現されればよく、その範囲としては、硫黄含有物および骨材の合計量に対して50〜90質量％の範囲とすることが好ましい。
【００３１】
また、溶融硫黄−骨材混合物中の硫黄の配合割合は、５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは、10〜40質量％である。硫黄の配合割合が５質量％未満だと、骨材を十分に結合することができず、固化体の形成が難しくなる傾向があるからである。
【００３２】
一般に、硫黄は、その融点近い120℃以上に加熱すると溶融し、その後、常温付近まで冷却すると、まず単斜晶系の硫黄となるが、その後、時間経過と共に斜方晶系に変化する。その際、体積収縮を伴うので、欠陥が生じやすくもろくなりやすい。
【００３３】
このため、かかる欠陥の発生を抑制する必要がある場合には、  硫黄含有物は、ジシクロペンタジエンおよび／またはそのオリゴマー（以下、単に「ジシクロペンタジエン」という。）をさらに含有することが好ましい。ジシクロペンタジエンは、硫黄と重合し、高分子化合物が生成するため、硫黄単体の場合に生じる固化後の結晶形態変化による体積収縮を防ぐことができ、結果として、上記欠陥の発生を抑制することができるのである。
【００３４】
ジシクロペンタジエンの添加量は、硫黄とジシクロペンタジエンの合計量に対して、２〜20質量％の範囲であることが好ましい。２質量％未満では、固化物に欠陥の発生を抑制する効果が顕著ではなくなるからであり、20質量％より多く添加しても、効果の向上は求められないからである。
【００３５】
なお、硫黄含有物中にジシクロペンタジエンを添加する場合、硫黄とジシクロペンタジエンの重合反応は発熱反応であり、急激に反応が進行すると、粘度が急上昇するため、鋼管の内面に、均一な防食被覆層を形成するのが難しくなる場合がある。
【００３６】
このような場合には、硫黄含有物は、ヒドロ芳香族炭化水素化合物をさらに含有することが好ましい。
【００３７】
ヒドロ芳香族炭化水素化合物の添加量は、ジシクロペンタジエン100質量部に対して10〜1000質量部である。ヒドロ芳香族炭化水素化合物の添加量が10質量部未満だと、重合反応の抑制効果が十分に発揮されないからであり、1000質量部より多く添加してもその効果は変わらないからである。
【００３８】
前記混練工程での硫黄含有物の溶融温度は120〜160℃であることが好ましい。120℃未満だと、硫黄化合物が溶融しにくくなる傾向があり、160℃超えの温度にしても、加熱に必要なエネルギーが無駄に消費されるだけになる傾向があるからである。
【００３９】
前記混練工程の後、生成した溶融硫黄混合物を、回転させた鋼管Ｔ内に所定膜厚、好適には管の内径や用途にもよるが、２〜40mmの膜厚になるまで注入する（注入工程）。
【００４０】
本発明の内面防食被覆鋼管に用いる鋼管Ｔとしては、特に限定はされない。例えば、JIS-STKなどの建材用でも構わないが、JIS-SGP、STPGなどの配管用のものを用いることが好ましい。また、鋳鉄管等のほか、炭素鋼や低合金鋼やステンレス鋼などからなる鋼管を使用してもよい。加えて、鋼管内面の下地処理についても必要に応じて適宜行なうことはできる。下地処理としては、例えばブラスト、酸洗などを実施しても良いし、さらにりん酸処理、クロメート処理などの表面処理やプライマ−などを塗布しても良い。
【００４１】
前記注入方法は、図１に示すように配管８の先端に設けたノズル９を、鋼管Ｔの軸線方向Ｌに沿って鋼管の全長にわたって、繰返し往復移動させながら、少量の溶融硫黄−骨材混合物を噴霧する方法が好ましいが、特に限定されるものではない。
【００４２】
前記注入工程後、注入した溶融硫黄−骨材混合物を、流動しない温度にまで冷却・固化したときに前記鋼管の回転を停止させて鋼管内面に、硫黄−骨材混合物からなる防食被覆層を形成する（冷却・固化工程）。
【００４３】
前記鋼管の回転を停止させるときの溶融硫黄−骨材混合物の流動しない温度としては、100℃以下であることが好ましく、完全に固化する70℃以下であればより好適である。冷却方法は、特に限定されるものではなく、徐冷させてもよいし、場合により、冷風や水冷により強制冷却しても構わない。
【００４４】
本発明では、上述した工程を行なうことにより、内面に耐食性、特に耐酸性に優れた硫黄−骨材混合物からなる防食被覆層を効率よくかつ均一に形成した内面防食被覆鋼管を製造することができる。
【実施例】
【００４５】
以下に、本発明の製造装置を用い、本発明の製造方法によって内面防食被覆鋼管を実際に製造したときの実施例を説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。
【００４６】
30質量部の硫黄単体を溶融させ、この溶融物中に、１質量部のジシクロペンタジエンと、50質量部の高炉スラグである骨材とを混練して溶融硫黄−骨材混合物を生成し、貯留槽３内で150℃にて加熱・保持した。また、内面防食被覆鋼管に用いられる鋼管Ｔは、スチールグリッドブラストにより、内面を十点平均粗さで50μｍ程度にしたSPG300A鋼管を誘導加熱炉により150℃に予熱し、鋼管Ｔを回転させるための回転ローラ２上に載せた。その後、鋼管Ｔを600rpmの速度で回転させながら、貯留槽３内の溶融硫黄混合物を、配管８内を通ってノズル９から、配管８を鋼管Ｔの軸線方向Ｌに沿って移動させながら、鋼管Ｔの全長にわたって鋼管内面に10ｍｍの膜厚の被覆層が形成されるまで噴霧し、噴霧停止後も、空冷により、被覆層が70℃の温度に冷却されるまで鋼管Ｔを回転し続け、その後、鋼管Ｔの回転を停止させることにより、鋼管内面に、硫黄−骨材混合物からなる防食被覆層を形成し、本発明の内面防食被覆鋼管を得た。
【００４７】
本発明の方法により製造した内面防食被覆鋼管２０について、内面防食性を評価した。内面防食性は、図２に示すように、１０質量％塩酸水溶液２１を保持容器２２内に入れ、この保持容器２２を内面防食被覆鋼管２０の内面下部である防食被覆層２３上に固定し、防食被覆層２３の表面を前記塩酸水溶液２１に、室温にて１ヶ月間にわたって曝露した。比較のため、鋳鉄管についても同様の評価を行った。その結果、本発明の内面防食被覆鋼管は、鋼管２４の腐食や被覆の劣化は確認されなかった。一方、鋳鉄管は著しく腐食されていた。
【００４８】
このように、本発明の製造方法は、内面に耐食性、特に耐酸性に優れた硫黄−骨材混合物からなる防食被覆層を効率よくかつ均一に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
この発明によれば、特に石油類の水素化脱硫工程で回収され、供給過剰気味であって処分が問題になっている単体硫黄を用い、内面に耐食性、特に耐酸性に優れた硫黄−骨材混合物からなる防食被覆層を効率よくかつ均一に形成することができる内面防食被覆鋼管の製造方法および製造装置ならびにこの製造方法によって製造された内面防食被覆鋼管の提供が可能になった。
本発明の内面防食被覆鋼管は、特に、下水等の酸性環境で使用される配管に使用するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に従う内面防食被覆鋼管の製造装置の概略図である。
【図２】内面防食性の評価方法を説明するための図であって、(a)が内面防食被覆鋼管の径方向断面図、(b) が内面防食被覆鋼管の長手方向断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  内面防食被覆鋼管の製造装置
２  鋼管支持手段（または回転ローラ）
３  貯留手段
４  駆動手段
５  注入手段
６  電動モータ
７  ポンプ
８  配管
９  ノズル
１０  漏れ防止手段（またはエンドプレート）
２０  内面防食被覆鋼管
２１  塩酸水溶液
２２  保持容器
２３  防食被覆層
２４  鋼管
【図１】
2008240113.tif 000003
【図２】
2008240113.tif 000004