(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の外面に一層または二層以上の有機質の防食層を形成し、該防食層の外面を更にチタン薄板で被覆する海洋鋼構造物の干満帯の防食方法において、チタン薄板は板厚が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍであり、チタン薄板相互の海水中での接合が、チタン薄板を重ね合わせ３〜２０ｋｇｆで重ね合わせ部の外側のチタン薄板を押圧しながら３／５０秒以下の間スポット溶接により長円状の溶接部を形成する工程と、該長円状の溶接部を形成した後１５／５０秒以上の間電極の通電を停止しその間に電極を既溶接した長円状の溶接部の長軸方向に長軸長の７５〜８０％走行させる工程とを交互に繰り返してなる断続電流を用いたシーム溶接である事を特徴とする、海洋鋼構造物の干満帯の防食方法。
【請求項２】
シーム溶接の電流Ｉ（アンペア）が接合するチタン薄板の板厚Ｔ（ｍｍ）に対して、８６００Ｔ−１１００＜Ｉ＜８６００Ｔ＋１１００の直流電流であり、アース電極は重ね合わせた内側のチタン薄板表面上で溶接部から９００ｍｍ以内の位置に配された溶接電極の５倍以上の接触面積を有するアース電極である事を特徴とする、請求項１の、海洋鋼構造物の干満帯の防食方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば桟橋などの海洋構造物に用いられる鋼管杭の、干満帯の防食方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海洋鋼構造物、例えば鋼管杭の潮の干満帯は腐食が顕著に進行する。このため鋼材の表面に有機質の防食剤を含浸せしめた防食テープを巻きあるいは更に合成樹脂製の保護層で被覆する補強方法が行われている。しかし防食テープや合成樹脂製の有機質の保護層は機械的強度が不十分であり、流木や小舟の衝突等により損壊し易い。
【０００３】
チタンは十分な機械的強度を有し、且つ海水に対して優れた耐食性を有する。従って鋼材の外面に一層または二層以上の有機質の防食層を形成し、この有機質の防食層の外面を更にチタン薄板で被覆する防食方法は、海洋鋼構造物の干満帯の防食方法として極めて好ましく、既に実施されている。尚この干満帯の防食方法は、海洋鋼構造物を構築した後で、工事現場において海水中で施工される場合が多い。
【０００４】
チタン薄板で被覆を行なう際には、チタン薄板を相互に接合し止めつける技術が必要となる。チタン薄板を相互に接合する方法としてアーク溶接が知られている。しかしチタンのアーク溶接は格別のシールドガスの雰囲気下で精密に行なうことが必要であり、海水中での施工は困難で、またアーク溶接の溶接熱により有機質の防食層が損傷する。従って工事現場での施工方法としては実施されていない。
【０００５】
防食テープや合成樹脂製の有機質の防食層は溶接熱により損傷するために、海洋鋼構造物の干満帯の補強においては他の溶接も用いられる事がなく、従来はチタン薄板は専ら機械的な方法により接合されていた。図３は実公昭５６−９７０２号公報の防食被覆である。即ち鋼管杭７の外面に防食剤含浸テープ８を配し、その外面に更に金属カバー９を配する。この金属カバー９の板の両端部には予め溶接等によりフランジ１１を形成しておき、ボルトナット１０を用いて突き合せたフランジ１１を締めつけて金属板を接合する。しかしこの方法のフランジ１１の形成は、施工のコストを上昇せしめる。またフランジ１１に設けた孔に多数のボルトナット１０を挿通して締め付ける方法は、能率的ではない。
【０００６】
図４は特開平７−１６６５６８号公報の防食構造体である。即ち鋼管杭７の外面に防食層８を配し、防食層８の外面にチタン薄板９を配する。この際チタン薄板９の両端部には予め外向きの折曲げ部６を形成しておき、接合に際してはＣ字形のチタン製嵌合部材１２を用い、接合するチタン薄板の折り曲げ部６を相互に突き合せ、嵌合部材１２中に一緒に挿通することによってチタン板９の両端部を接合する。しかしこの接続は止めつけが不確実であり、繋合が緩んだ場合にはチタン薄板の端部が嵌合部材から外れ易い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、鋼材の外面に一層または二層以上の有機質の防食層を形成し、この有機質の防食層の外面を更にチタン薄板で被覆する海洋鋼構造物の干満帯の防食方法において、チタン薄板の新たな接合方法の提供を課題としている。即ち、工事現場の海水中においても接合が可能であり、接合する端部にフランジ等を予め形成する必要がないために施工コストが安く、多数のボルトナット等を使用しないために能率的であり、且つチタン薄板は相互に確実に止めつけられて長期間使用しても外れる事がない、チタン薄板の新たな接合方法の提供を課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は（１）鋼材の外面に一層または二層以上の有機質の防食層を形成し、該防食層の外面を更にチタン薄板で被覆する海洋鋼構造物の干満帯の防食方法において、チタン薄板は板厚が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍであり、チタン薄板相互の海水中での接合が、チタン薄板を重ね合わせ３〜２０ｋｇｆで重ね合わせ部の外側のチタン薄板を押圧しながら３／５０秒以下の間スポット溶接により長円状の溶接部を形成する工程と、該長円状の溶接部を形成した後１５／５０秒以上の間電極の通電を停止しその間に電極を既溶接した長円状の溶接部の長軸方向に長軸長の７５〜８０％走行させる工程とを交互に繰り返してなる断続電流を用いたシーム溶接である事を特徴とする、海洋鋼構造物の干満帯の防食方法である。
【０００９】
また（２）シーム溶接の電流Ｉ（アンペア）が接合するチタン薄板の板厚Ｔ（ｍｍ）に対して、８６００Ｔ−１１００＜Ｉ＜８６００Ｔ＋１１００の直流電流であり、アース電極は重ね合わせた内側のチタン薄板表面上で溶接部から９００ｍｍ以内の位置に配された溶接電極の５倍以上の接触面積を有するアース電極である事を特徴とする、前記（１）の、海洋鋼構造物の干満帯の防食方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態および実施例】
海洋鋼構造物の干満帯の鋼材の外面には、重防食被覆として、通常一層または二層以上の有機質の防食層が形成される。即ち鋼材の表面には例えばペトロラタムペーストを含浸した不織布が配され、その上に更に例えば厚さが２〜６ｍｍのポリエチレンシートが配される。チタン薄板は、これ等の有機質の防食層を覆って配される。本発明では接合するチタン薄板の端部を重ね合わせ、重ね合わせ部を加圧しながら、抵抗溶接によりチタン薄板を相互に接合する。
【００１１】
通常のアーク溶接では、アーク熱により接合部の周囲が加熱され、重防食被覆を形成している有機質の防食層が変質し劣化する。一方抵抗溶接では、溶接熱は、チタン薄板の重ね合わせ面に集中して発生する。このために、重ね合わせ面以外の接合部の周囲は加熱され難く、従って、重防食被覆を形成している有機質の防食層も、アーク溶接時に比べて加熱され難い。
【００１２】
本発明では、板厚が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍのチタン薄板を使用する。板厚が０．３ｍｍ以下では強度が低く、重防食被覆を形成している有機質の防食層を十分に保護する事ができない。一方１．０ｍｍ超では、接合に際して溶接で発生する熱量が過大となり、有機質の防食層はこの溶接熱により加熱されて損傷され易い。
【００１３】
通常のチタン薄板の抵抗溶接では、図１（Ａ）の如くチタン薄板１とチタン薄板２を重ね合わせ、剛性の大きい通電電極３とアース電極４により重ね合わせ部を挾みつけ、１００ｋｇｆ以上の大きな加圧力で重ね合わせ部を加圧して溶接する。一方本発明では図１（Ｂ）の如くチタン薄板１とチタン薄板２を重ね合わせて３〜２０ｋｇｆの力で重ね合わせ部の外側のチタン薄板１を通電電極３により押圧しながら抵抗溶接する。尚アース電極４は本発明では図１（Ｂ）の如く、内側のチタン薄板２の表面上に配される。
【００１４】
本発明では、図１（Ｂ）で、内側のチタン薄板２の下方には有機質の防食層５がある。従ってチタン薄板２と防食層５との隙間にアース電極４を挿入する事は煩わしい。図１（Ｂ）の如くに、アース電極４を内側のチタン薄板２の表面上に配すると、溶接電流は通電電極３からチタン薄板の重ね合わせ部を経由し、アース電極４へ流れる。このため、チタン薄板の重ね合わせ部に、抵抗溶接に必要な電流を流す事ができる。
【００１５】
本発明では、シーム溶接で通常使用される円盤状の銅製の回転電極を通電電極３として用いる事ができる。本発明では外側のチタン薄板を押圧しながらスポット溶接するが、この押圧によりチタン薄板の重ね合わせ部は通電電極３の外周に沿った形になり、スポット溶接により長円状の溶接部が得られる。アース電極４は、電流を流れ易くするために、チタン薄板２と広い面積で接触する電極が好ましく、本発明者等の知見によると、溶接電極３の５倍以上の接触面積を有するものが好ましい。またチタン薄板の重ね合わせ部に多くの電流を流すために、アース電極４は溶接部の近傍に配する事が好ましく、本発明者等の知見によると、溶接部から９００ｍｍ以内の位置に配する事が好ましい。
【００１６】
既に述べた如く、本発明では、通常の抵抗溶接における１００ｋｇｆよりも顕著に小さい３〜２０ｋｇｆの力で重ね合わせ部を押圧しながら抵抗溶接する。押圧力が３ｋｇｆ未満ではチタン薄板どうしの密着性が不十分なために局所的に発熱し、外側のチタン薄板１が溶損する。本発明では、図１（Ｂ）の如く、チタン薄板の重ね合わせ部は通電電極３と有機質の防食層５によって加圧されている。押圧力を２０ｋｇｆ超にすると、有機質の防食層５は硬質ではないために、押圧力によるへこみ変形量が大きくなり、通電電極とチタン薄板の接触面積の変動が大きくなり、溶接が不安定になる。
【００１７】
本発明では重ね合わせ部の外側のチタン薄板を押圧しながら３／５０秒以下の間スポット溶接により長円状の溶接部を形成する工程と、該長円状の溶接部を形成した後１５／５０秒以上の間電極の通電を停止しその間に電極を走行させる工程とを繰り返してなる断続電流を用いたシーム溶接により、重ね合わせ部のチタン薄板を相互に接続する。
【００１８】
本発明者等は、海水中に板厚が６ｍｍのポリエチレンシートを配し、その上に板厚が０．５ｍｍの２枚のチタン薄板を重ねて配した。この重ね合わせた２枚のチタン薄板を、回転電極を用いて下記の要領によりシーム溶接した。図２はその説明図で、（Ａ）は溶接方法の説明図、（Ｂ）は形成した溶接金属の説明図である。即ち通電電極（回転電極）３にｔ1秒間通電しスポット溶接により長軸長がＬの長円状の溶接部を形成する。次にｔ2秒間通電を停止しその間に回転電極３を距離Ｄ走行させて位置Ｉから位置IIに移動させる。次に位置IIにおいて電極の走行を停止し再びｔ1秒間通電して再び長軸長さがＬの長円状の溶接部を形成する。これを繰り返すことで任意の長さのシーム溶接を行う事ができる。本発明者等は、ｔ1及びｔ2を変えて上記の要領を繰り返すシーム溶接試験を行なった。
【００１９】
各シーム溶接試験後、ポリエチレンシートのチタン薄板の溶接線に相応する位置を目視観察し、ポリエチレンシートの変質の有無を調べた。表１はその結果で、○はポリエチレンシートの表面に変質の痕跡がない場合、△はポリエチレンシートの表面に変質の痕跡が観察された場合である。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１にみられる如く、ｔ1が３／５０秒超の場合には、ポリエチレンシートには変質の痕跡が認められる。またｔ2が１５／５０秒未満の場合にもポリエチレンシートには変質の痕跡が認められる。ｔ1が３／５０秒以下で、ｔ2が１５／５０秒以上の場合には、ポリエチレンシートには変質の痕跡が全く認められない。本発明者等は、表１と同様の試験を板厚が０．３ｍｍのチタン薄板についても、また板厚が１．０ｍｍのチタン薄板についても行なったが、表１とほぼ同様の結果が得られた。
【００２２】
これ等の試験結果に基づき、本発明においては有機質の防食層であるポリエチレンシートの変質を防止するために通電溶接時間が３／５０秒以下で、通電停止時間が１５／５０秒以上の断継電流を用いたシーム溶接を行なう。尚通電時間（ｔ1）が３／５０秒超の場合は、入熱量が大きくなり過ぎて、有機質の防食層５は損傷したと想考される。また通電停止時間（ｔ2）が１５／５０秒未満では、放熱時間が不足し放熱が不十分となり、蓄熱により有機質の防食層５は損傷したと想考される。
【００２３】
本発明者等は板厚Ｔが異なるチタン薄板を上記の方法で海水中でシーム溶接した。この際、溶接には直流電流を用いて溶接電流Ｉを変え、また図２の電極の走行距離Ｄを変えてシーム溶接を行った。この際電極の走行距離Ｄを長円状の溶接部の長軸長さＬよりも小さくすると、スポット溶接部どうしがｄだけ重なりあった溶接が得られる。このシーム溶接で接合されたチタン薄板の溶接部を観察したが、接合する２枚のチタン薄板のそれぞれの板厚Ｔ（ｍｍ）に対して直流溶接電流Ｉ（アンペア）を、８６００Ｔ−１１００＜Ｉ＜８６００＋１１００の範囲に選定する事により、健全なシーム溶接部が安定して得られる事を知得した。また電極の走行距離Ｄを長円状の溶接部の長軸長さＬの７５〜８０％にする事により連続した健全な溶接接合が得られる事を知得した。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の方法によると、チタン薄板の接合を工事現場の海水中で行なうことが可能になる。またチタン薄板の接合する端部にフランジ等を予め形成する必要がないためにチタン薄板の被覆施工コトスが安く、また接合に際して多数のボルトナットを使用しないためにチタン薄板の接合が能率的であり、且つチタン薄板は相互にシーム溶接により確実に止めつけられるために、長期間使用しても接合が外れることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のシーム溶接と、通常のシーム溶接の相違を示す図。
【図２】  本発明のシーム溶接を説明する図。
【図３】  従来のチタン薄板の接合方法の例を示す図。
【図４】  従来のチタン薄板の他の接合方法の例を示す図。
【符号の説明】
１：チタン薄板、  ２：チタン薄板、  ３：通電電極、  ４：アース電極、５：ポリエチレンシート、  ６：折り曲げ部、  ７：鋼管杭、  ８：防食層、  ９：金属カバー、チタン薄板カバー、  １０：ボルトナット、  １１：フランジ、１２：チタン製嵌合部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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