(57)【要約】【課題】    既に海洋環境また河川等に設置された鋼管部材の防食保護層を現場で効率よく形成する方法、又は水面下から水面上にわたって設置された鋼管部材に現場で効率よく形成可能な防食被覆構造を提供する。【解決手段】    鋼管部材１の外周面に密着するように形成された防食層１１の外側に熱可塑性樹脂からなるシートを巻き付け、端部を重ね合わせて溶着により接合するものとし、水面上の部分３１は、重ね合わせた端部１２ａの双方にわたって、溶融した熱可塑性樹脂を押し出して密着させる押出溶着法によって接合し、水面下の部分３２は、重ね合わせた端部１２ａの接触面１２ｂを超音波によって加熱し溶着する超音波溶着法によって接合する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面下から水面上にわたって設けられた鋼管部材の外周面を被覆する防食保護層の形成方法であって、
前記鋼管部材の外周面に密着するように形成された防食層の外側に熱可塑性樹脂からなるシートを巻き付け、端部を重ね合わせて溶着により接合するものとし、
水面上の部分は、重ね合わせた端部の双方にわたって、溶融した熱可塑性樹脂を押し出して密着させる押出溶着法によって接合し、
水面下の部分は、重ね合わせた端部の接触面を超音波によって加熱し溶着する超音波溶着法によって接合することを特徴とする防食保護層の形成方法。
【請求項２】
既存の鋼管部材の表面に下地処理を行い、該表面に防食材料の塗布または接着によって防食層を形成し、その外側に熱可塑性樹脂からなるシートを巻き付けることを特徴とする請求項１に記載の防食保護層の形成方法。
【請求項３】
前記シートの溶着による接合は、干潮時に水面上の部分の押出溶着による接合を行い、その後に、押出溶着された範囲の下端部と連続するように水面下の部分の超音波溶着による接合を行うことを特徴とする請求項１に記載の防食保護層の形成方法。
【請求項４】
水面下から水面上にわたって設けられた鋼管部材の防食被覆構造であって、
該鋼管部材の外周面に密着するように形成された防食層と、
前記防食層の外側に熱可塑性樹脂からなるシートを巻き付けた保護層とを有し、
前記シートの該鋼管部材の周囲に巻き付けた端部が、
水面上の部分は、重ね合わせた端部の双方にわたって、溶融した熱可塑性樹脂を押し出して密着させる押出溶着法によって接合されており、
水面下の部分は、重ね合わせた端部の接触面を超音波によって加熱し溶着する超音波溶着法によって接合されていることを特徴とする防食被覆構造。
【請求項５】
前記シートは、明度の高い色（白色を含む）の層と、明度の低い色（黒色を含む）の層とを積層したものであることを特徴とする請求項４に記載の防食被覆構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、沿岸部又は河川に既に設置され、水面下から水面上に突出した部分を有する鋼管部材に防食保護層を形成する方法及びこのような鋼管部材に適した防食被覆構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、港湾構造物に用いられる鋼構造部材、例えば鋼管杭、鋼矢板などを対象とした防食方法には、主として海水中を対象とする電気防食と、主として海上大気部と飛沫帯と干満帯を対象とした塗覆装とがある。塗覆装は鋼材表面に防食層を形成するものであり、塗装工法、有機ライニング工法、水中施工形ライニング工法、ペトロラタムライニング工法等がある。
【０００３】
塗装工法は、フッ素系樹脂などの塗料を鋼材に塗布するものである。有機ライニング工法は、ポリエチレンやウレタンエラストマーを工場で鋼材表面に被覆施工するものであり、品質が安定し、長期耐久性も期待できる。水中施工形ライニング工法は、水中硬化型塗料を鋼材に塗布するものである。水中部での施工もできる為、既設鋼構造部材の防食補修に用いられている。ペトロラタムライニング工法は、石油から作られるペトロラタムを主成分とする被覆層を設けるものである。
【０００４】
上記ペトロラタムライニング工法では、外部の環境によってぺトロラタムの層が損傷を受けやすいため、ＦＲＰや金属による保護カバーが設けられる。また、塗装工法や有機ライニング工法等による防食層も、鋼管部材に外周面に接触する部材がある場合には、防食層の外側に保護層が必要となることがある。例えば浮き桟橋の係留杭として鋼管部材が用いられているときには、浮き桟橋の位置を拘束する部材が鋼管部材の外周面に当接され、防食層のみでは損傷を受けやすくなる。
【０００５】
保護カバーとして上記のようなＦＲＰや金属製のものが広く用いられているが、これらの保護カバーは端部にフランジを設け、これらをボルトとナットとで接合するものとなっている。このため、フランジが鋼管部材の表面より外側に大きく突出することになり、上記のような浮き桟橋の係留杭では支障が生じることがある。また、保護カバーを固定するボルトが腐食して保護カバーが脱落することも考えられる。
【０００６】
このような事情から、特許文献１及び特許文献２には、鋼管部材の外側に合成樹脂のシートを巻き付けて保護層とすることが提案されている。
【特許文献１】特公平２−４５７３２号公報
【特許文献２】実公平４−２２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献に記載されている技術では、次のような改良が望まれる課題がある。
上記特許文献に記載の技術では、合成樹脂のシートを鋼管部材の周囲に巻き付け、その端部を重ね合わせて接合するものとしているが、接合は、電気抵抗による発熱線で接合面を加熱し、溶着するものとしている。つまり、接合面付近に発熱線を予め配置しておき、現場でシートを巻き付けた後、上記電熱線の電流を流し、合成樹脂を加熱して溶着するものである。このため、合成樹脂シートの接合面付近に発熱線を配置するのに多くの費用を要することになる。また、海水中で接合する部分では、電熱線間で短絡が生じないように耐熱性の被覆を行う必要があり、慎重な施工が要求される。
【０００８】
本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、既に海洋環境また河川等に設置された鋼管部材の防食保護層を現場で効率よく形成する方法、又は水面下から水面上にわたって設置された鋼管部材に現場で効率よく形成可能な防食被覆構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、  水面下から水面上にわたって設けられた鋼管部材の外周面を被覆する防食保護層の形成方法であって、
前記鋼管部材の外周面に密着するように形成された防食層の外側に熱可塑性樹脂からなるシートを巻き付け、端部を重ね合わせて溶着により接合するものとし、
水面上の部分は、重ね合わせた端部の双方にわたって、溶融した熱可塑性樹脂を押し出して密着させる押出溶着法によって接合し、  水面下の部分は、重ね合わせた端部の接触面を超音波によって加熱し溶着する超音波溶着法によって接合することを特徴とする防食保護層の形成方法を提供する。
【００１０】
この方法では、水面上の気中部については押出溶着法を用いることによって短時間で熱可塑性シートの接合が可能となる。そして、水面より下の部分では押出溶着法は用いることができないが、超音波溶着法を用いることにより、接合するために重ね合わせた部分の接合面を水中でも急速に加熱することができ、接合面付近のみが溶融して接合される。また、超音波溶着法は小型の機器によって行うことができ、防水措置を施すことによって水中でも容易に実施することが可能となる。したがって、超音波溶着法と押出溶着法とをそれぞれ水面より下の部分と水面上の気中部とに分けて採用し、これらの方法を組み合わせることによって、水中部を含む範囲について合成樹脂シートを接合する時間の短縮、費用の低減が可能となる。
【００１１】
また、この方法では簡単な装置で熱可塑性樹脂シートの接合が可能であり、鋼管部材の周面に当接する部材、近接して配置される部材等があっても、これらの条件に大きく影響されることなく防食保護層の形成が効率よく可能となる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の防食保護層の形成方法において、  既存の鋼管部材の表面に下地処理を行い、該表面に防食材料の塗布または接着によって防食層を形成し、その外側に熱可塑性樹脂からなるシートを巻き付けるものとする。
【００１３】
この方法では、鋼管部材の外周面に密着する防食層を形成した後に、これらを外側から被覆するように防食保護層を容易に形成することができる。そして、先に形成されている防食層を損傷することもない。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の防食保護層の形成方法において、  前記シートの溶着による接合は、干潮時に水面上の部分の押出溶着による接合を行い、その後に、押出溶着された範囲の下端部と連続するように水面下の部分の超音波溶着による接合を行うものとする。
【００１５】
この方法では、干潮時に水面上の部分を押出溶着によってできるだけ広い範囲を接合することにより、効率良く作業を行うことができる。そして、その後に押出溶着で接合された部分と連続するように超音波溶着法で水面下の部分を接合することにより、可能な範囲つまり不確定な範囲で押出溶着が終了している端部に連続して超音波溶着を行うことができる。したがって、溶着部が連続となるため海洋や河川の水が防食保護層の内側に入り込むのが防止される完全な施工を容易に行うことが可能となる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、  水面下から水面上にわたって設けられた鋼管部材の防食被覆構造であって、  該鋼管部材の外周面に密着するように形成された防食層と、  前記防食層の外側に熱可塑性樹脂からなるシートを巻き付けた保護層とを有し、  前記シートの該鋼管部材の周囲に巻き付けた端部が、  水面上の部分は、重ね合わせた端部の双方にわたって、溶融した熱可塑性樹脂を押し出して密着させる押出溶着法によって接合されており、  水面下の部分は、重ね合わせた端部の接触面を超音波によって加熱し溶着する超音波溶着法によって接合されていることを特徴とする防食被覆構造を提供するものである。
【００１７】
この防食被覆構造では、既に沿岸部や河川に設置されている鋼管部材の水面下の部分から水面上の部分にわたる範囲を被覆し、有効に防食層を保護する防食保護層とすることができる。そして、熱可塑性シートは押出溶着法と超音波溶着法とによって、効率よく接合されるものであり、少ない費用で外観も良好に形成することができる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の防食被覆構造において、  前記シートは、白色層と、明度の小さい濃色層とを積層したものであり、  前記白色層を外側にして巻き付けられているものとする。
【００１９】
この防食被覆構造では、防食保護層が白色層と濃色層との二層構造であるため、防食保護層の表面が磨耗したり、損傷が生じたときに、濃色層が露出することにより、表面の状態を容易に認識することができる。したがって、補修が必要な時期を的確に判断することができる。そして、防食保護層の損傷がシートを貫通するまでに補修を行なえば、防食保護層の下側に形成されている防食層の損傷はないので、防食保護層を取りかえるだけでよく、補修が容易となる。また、二層構造の外側を白色層とすることにより、遮光効果が高く、耐侯性が向上する。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本願発明の方法によれば、既に沿岸部や河川に設置されている鋼管部材の水面下の部分から水面上の部分にわたって効率よく防食保護層を形成することができる。そして、防食被覆の補修が必要となった鋼管部材にも、少ない費用で外観も良好に形成することができる。
また、本願発明に係る防食被覆構造では、既に沿岸部や河川に設置されている鋼管部材の水面下の部分から水面上の部分までを被覆して防食層を有効に保護する防食保護層とすることができ、施工費用も低減されたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の一実施形態である防食被覆構造が施された鋼管部材であって、浮き桟橋の係留杭として使用される鋼管部材の概略側面図である。また、図２は上記鋼管部材の立断面図、図３は平断面図である。
この鋼管部材１は、外径が５００ｍｍであって下端部を海底下に埋め込んで立設され、上部が海面上に突き出している。浮き桟橋４に取り付けられたローラー５は、この鋼管部材１の側面に当接され、浮き桟橋４の水平方向の移動を拘束するものとなっている。そして、干満による海面１０の上下にともなって浮き桟橋４は上下に移動し、鋼管部材１の側面に当接されたローラー５が転動するものである。
この鋼管部材１の、干潮時水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）より１ｍ低い位置から頂部までの範囲（４ｍ）に防食被覆２が形成されている。
【００２２】
この防食被覆２は、既に防食層が形成されていたものが剥離等の損傷を受け、これを補修するために設けられたものであって、図２及び図３に示すように、鋼管部材１の外周面に密着するように形成されたペトロラタムを主要材料とする防食層１１と、この外側を覆うように形成されたポリエチレンシートからなる保護層１２が形成されたものである。
【００２３】
防食層１１は、鋼管部材１が海水や空気と接触しないように被覆するものであり、ペトロラタムペーストを不織布に含浸させてテープ状にしたペトロラタムペーストテープを巻きつけた層と、ペトロラタムを主成分とするコンパウンドを不織布に含浸させてテープ状にしたペトロラタム防食テープを巻きつけた層とを積層して構成され、これらの層厚が２．０〜５．０ｍｍとなっている。
【００２４】
保護層１２は、防食層の外側を覆うことによって、鋼管部材１の側面に他の部材が当接されることによる防食層１１の損傷及び磨耗等を有効に防止するものである。
この保護層１２は、ポリエチレンのシートからなるものであり、外側の０．２ｍｍの白色層と内側の１．３ｍｍの黒色層とを合わせて厚さを１．５ｍｍとした二層構造となっている。このポリエチレンシートを所定寸法（１．６５ｍ×４．０ｍ）に裁断し、図３及び図４に示すように、周方向に巻き付けて周方向の両端部を重ね合わせて接合したものである。重ね合わせた部分１２ａは周方向に８０ｍｍで、鋼管部材１の軸線方向に連続して溶着により接合され、海水が内側に浸入しないようになっている。
【００２５】
この鋼管部材１の頂部にはキャップが３設けられ、図２に示すように、このキャップ３と保護層１２との間がエポキシ樹脂２１によってシールされ、保護層１２と鋼管部材１の外周面との間に雨水等が浸入しないようになっている。
また、保護層１２が設けられた範囲の下端部には、鋼管部材の外周面に山形鋼からなる落下防止金具１３が溶接によって取り付けられ、ポリエチレンシートからなる保護層１２が下方にずり落ちないように支持されている。この下端部も水中硬化型のエポキシ樹脂２２によってシールされ、保護層１２と鋼管部材１の外周面との間に海水等が浸入しないようになっている。
【００２６】
次に、上記防食被覆構造を形成する工程について説明する。
まず、鋼管部材１の表面に付着している浮き錆や海洋生物等を、手工具あるいは動力工具等を用いて除去する。そして、鋼管部材１の外周面の下地処理（ＩＳＯ  Ｓａ２  １／２）を行う。これにより防食層の密着性を高める。
【００２７】
次に防食層１１を以下のように形成する。下地処理が終了した鋼管部材１の周面に、ペトロラタムペーストテープを１０％ラップで螺旋状に巻きつけ、所定の範囲の全周を覆う。さらに、その上にペトロラタム防食テープを５０％ラップで螺旋状に巻きつけ、所定の範囲の全周を覆う。
なお、１０％ラップ、５０％ラップとは、螺旋状に巻いたテープの先の周回で巻き付けたテープの幅の１０％、５０％に重ね合わされるように次の周回のテープを巻き付けることである。
【００２８】
次に保護層１２を形成する。所定寸法に裁断しておいたポリエチレンシートを、鋼管部材１の全周を覆うように巻きつける。そして、先に形成した防食層１１と密着するように巻き付けた状態でポリエステルバンドを巻き回し、締め付けて仮止めする。このとき、ポリエチレンシートの周方向の両端部は約８０ｍｍが重ね合わされる。このラップ部１２ａの溶着による接合は、水面より上部つまり気中部３１と水面より下部の水中部３２とに分けて下記のように施工する。
【００２９】
気中部３１では押出溶着法によりポリエチレンシートの接合を行なう。図４に示すように、シートを構成するものとほぼ同じ成分のポリエチレンからなる溶接棒１４を加熱溶融し、シートの端部に沿って、接合する双方の部分に跨るように溶融したポリエチレンを付着させる。加熱されたポリエチレンの溶接棒１４はシートと接触してその一部を溶融させ、一体となって硬化する。これにより付着された溶接棒１４によって鋼管部材１に巻き回されたシートの両端部が接合される。
【００３０】
水中部３２では、超音波溶着法によりポリエチレンシートを接合する。超音波を出力する超音波溶着機は水中での使用が可能となるように防水処理が施されたものを使用する。この超音波溶着機６は、図６に示すように、振動子６ａで生成された高周波振動（例えば２０ｋＨｚ）をホーン６ｂと称される共鳴体を介して溶着する部材に伝達するものであり、溶着する部材とホーン６ｂとの当接面では極わずかしか発熱せず、溶着しようとする部材に振動エネルギーが伝達される。そして、部材内を伝達された振動エネルギーは、溶着するために重ね合わされた部材の境界面１２ｂで、相互間に摩擦を生じさせ、発熱して双方の部材を溶融する。これにより双方の部材は溶着接合される。
【００３１】
上記超音波溶着機６のホーン６ｂは、本実施例では部材との接触面が１cm×５cm程度の矩形状となったものを用いており、ポリエチレンシートの重ね合わされた部分１２ａに押し当てることにより、この押し当てられた範囲の境界面１２ｂが１０秒程度以内で溶着される。このような超音波溶着機６を用い、図６に示すように押出溶着で接合された部分と連続するように順次ホーン６ｂを押し当て、溶着範囲をラップさせながら鋼管部材の軸線方向に２列の溶着線１２ｃを形成する。これにより、鋼管部材１に巻き付けたポリエチレンシートの端部が接合され、押出溶着で接合された部分と連続して海水がポリエチレンシートと鋼管部材１の外周面との間に浸入するのが防止される。
【００３２】
保護層となるポリエチレンシートの接合が終了すると、ポリエステルバンドを撤去する。そして、水中硬化型エポキシ樹脂により防食被覆２の上端部のシール２１及び下端部のシール２２を施して、雨水や海水がポリエチレンシートと鋼管部材１の外周面との間に入るのを防止する。また、ポリエチレンシートの位置がずれるのを防止するために、このシートの上端部と下端部とにステンレスバンドを巻き回し、締め付けて固定する。
【００３３】
このように防食保護層を形成することにより、気中部は、押出溶着法によって短時間に容易にポリエチレンシートを接合することができる。そして、水中部はダイバーが水中で超音波溶着作業を行うことになるが、この超音波溶着を行う範囲は水面下の限定された範囲となるので、短期間の作業で接合を完了することができる。したがって、超音波溶着法と押出溶着法とを組み合わせ、気中部と水中部とを含む範囲を短時間で、かつ低費用でポリエチレンシートを接合し、防食保護層とすることができる。
また、新たなポリエチレンシート巻き付けるので、外観を良好に仕上げることができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態では、防食層はペトロラタムペーストテープ及びペトロラタム防食テープを巻き付けることによって形成したが、水中硬化型エポキシ樹脂を塗布することによって防食層を形成するものであってもよい。この場合には、エポキシ樹脂が塗布後充分に硬化する時間（例えば１２時間程度）が経過してから、ポリエチレンシートを巻き付ける作業を行うのがよい。
また、この他にも、防食層は水中でも形成することができるものであれば採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本願発明の一実施形態である防食被覆構造が施された鋼管部材であって、浮き桟橋の係留杭として使用される鋼管部材の概略側面図である。
【図２】図１に示す鋼管部材の立断面図である。
【図３】図１に示す鋼管部材の平断面図である。
【図４】図１に示す鋼管部材に形成された保護層の接合部を示す拡大断面図である。
【図５】図１に示す鋼管部材に形成された保護層の接合状態を示す部分側面図である。
【図６】図１に示す鋼管部材に形成された保護層を超音波溶着法によって接合する状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１：鋼管部材、    ２：防食被覆、    ３：キャップ、    ４：浮き桟橋、    ５：ローラー、    ６：超音波溶着機、    ６ａ：振動子、    ６ｂ：ホーン、    
１１：防食層、    １２：保護層、    １２ａ：保護層を構成するポリエチレンシートが重ね合わされた部分、    １２ｂ：ポリエチレンシートの境界面、    １２ｃ：溶着線、    １３：落下防止金具、  １４：溶接棒、
２１、２２：シール（エポキシ樹脂）、    ３１：気中部（気中で溶着を行う範囲）、    ３２：水中部（水中で溶着を行う範囲）
【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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