ダクタイル鋳鉄管

ダクタイル鋳鉄管(ダクタイルちゅうてつかん、英語:Ductile iron pipe)は、材料としてダクタイル鋳鉄を使用した管のこと。ダクタイル鉄管ともいう。ダクタイル鋳鉄とは、従来鋳鉄の組織中に細長い片状に分布していた黒鉛を球状化させ、強度や延性を改良した鋳鉄である。従来の鋳鉄管に変わり、水道管をはじめ、下水道、ガスなど幅広い分野に使用されている。特に水道本管(導・送・配水管)においては、日本で最も多く使われている管材である。
用途.
ダクタイル鋳鉄管は、主に以下のような用途に使用される。
水道事業体における管路の更新と耐震化、アセットマネジメントについて.
※ 水道管に関してのアセットマネジメントは法定耐用年数から実耐用年数による計画が推奨されている。本ページにも記載されているとおり、管厚、継手形式、外面防食、内面防食に加え、継手のボルト構造やゴム輪など、耐用年数のファクターとなる項目は様々あるものの、それぞれの要因で耐用年数には差が出る。しかしながら、耐震管という区分において厚生労働省の発行するアセットマネジメント「簡易支援ツール」の例では、令和2年3月までのバージョンでは離脱防止継手付きダクタイル鋳鉄管の実耐用年数例をまとめて「80年」としており、例とはいえ、未だ検証に時間がかかる種別の製品に、この数値を適用されている事例が多数確認できる（事業体の公開する複数のアセットマネジメントにおいて）。実際、この数値を利用したメーカー広告においても、事業体やコンサルタントに誤解を与えかねない試算が掲載されている。（追記）これに関しては令和2年3月、厚生労働省発行のアセットマネジメント「簡易支援ツール」が改訂がなされ、参考資料にある前記の記載は削除された。その代わり、新しく参考資料として、ダクタイル鋳鉄管については「GX形」に限定して100年の耐用年数が出展を明記し掲載されている。
管厚.
ダクタイル鋳鉄管の管厚は、下記のように分類化され、内圧(水圧)、外圧(土圧や路面荷重)、用途、継手形式によって使い分けられる。
外面防食が劣化したとき、管外面から腐食・孔食が進むが、肉厚により一定期間の耐圧性能を保持できる。
継手形式.
ダクタイル鋳鉄管の継手形式は、下記のように分類化され、口径、用途、施工方法によって使い分けられる。
近年は、大きな伸縮量と、離脱防止機構を有する耐震継手を持つ管(耐震管)が主流となっている。
外面防食.
ほとんどの鉄材料と同様に、ダクタイル鋳鉄は自然界における酸化作用により腐食の影響を受ける。ダクタイル鋳鉄管では、腐食を軽減するため、下記のような外面防食が施される。
外面塗装.
外面塗装は、管体の表面に塗膜を形成することによって、防食保護を行うものである。
ダクタイル鋳鉄管の塗装として、古くはコールタールやタールエポキシ樹脂塗装が用いられたが、タールの衛生性が問題となったため、1988年からタールを含まない合成樹脂塗装が採用されている。
塗料には一液性エポキシ樹脂塗料、アクリル樹脂塗料、二液性エポキシ樹脂塗料などが用いられ、機械塗り又は手塗りによって塗装される。また直管の呼び径250以下には、下塗りとして亜鉛系プライマが施される。
外面特殊塗装.
ダクタイル鋳鉄管は一般的に埋設管として使用するが、地上に露出配管したり、水中配管する場合には、より高い防食性を持たせるため、または管路の美観を目的として、特別な塗装が施されることがある。
この塗装については、JDPA Z 2009-2002(ダクタイル鋳鉄外面特殊塗装)として規格化されており、用途によってAA,BB,CC,DDの4種類から選定することとなっている。
外面耐食塗装.
GX形の管外面には、通常と管と異なる外面耐食塗装が施されている。この外面耐食塗装は、亜鉛系合金溶射、封孔処理、合成樹脂塗装から構成される。この塗装により、GX形管は、一般的な埋設環境(山地を除く国土の95%)においてポリエチレンスリーブを装着せずに、耐食皮膜の寿命が70年以上、鉄部の寿命が30年以上とし、計100年の寿命が期待できるとされている。
また、この塗装は、2013年にJDPA規格に制定されたS50形ダクタイル鋳鉄管においても採用されている。
ポリエチレンスリーブ法.
ダクタイル鋳鉄管を埋設する土壌が腐食性である場合など、高い防食性が求められる場合、埋設時にポリエチレンスリーブで管を被膜して防食するのが一般的である。
ポリエチレンスリーブ法は、下記のような防食効果がある。
内面防食.
ダクタイル鋳鉄管の内面は、長期間水と接触するため、管の防錆を行い、また水質に悪影響を与えないようにライニングが施される。直管ではモルタルライニング、異形管ではエポキシ樹脂粉体塗装が主に採用されるが、最近は小口径の直管にもエポキシ樹脂粉体塗装が採用されることが増えている。
モルタルライニング.
モルタルライニングは、管の内面に質量配合比(セメント:細骨材) 1:1.5～1:3.5のモルタルを遠心力方法等により成形し、養生後にアクリル系樹脂などによりシールコートの塗装を行うものである。
鉄管の内面にモルタルライニングを施すと、セメント中のカルシウム分によるアルカリ性が鉄面を不動態化して防食する効果がある。また、シールコートは、通水後の水のpH上昇防止、ライニングの耐久性向上のために行われる。JIS A 5314 として規格化されている。
1950年代に開発され、直管のライニングとして広く用いられるようになり、赤水・出水不良などの給水障害発生件数は激減した。
エポキシ樹脂粉体塗装.
エポキシ樹脂粉体塗装は、エポキシ樹脂、硬化剤、顔料、添加剤などからなる溶剤を含まない粉体塗料を、管内に付着させ、加熱溶融させることによって塗膜を形成するものである。
高分子のエポキシ樹脂を用いるため高い防食性、耐久性を持ち、溶剤を含まない焼付型塗料であるため水質衛生性にも優れる。JIS G 5528 として規格化されている。
エポキシ樹脂粉体塗装は、小口径異形管の内面塗装として1973年頃から採用され始め、1978年頃から小口径の直管にも採用が拡大された。
平成21年10月時点で、異形管生産量(呼び径75～700)の97%以上(質量比)が粉体塗装であり、平成30年度の直管(呼び径1000以下)の総出荷延長の82.5%が粉体塗装となっている。
その他の内面塗装.
大口径管においてエポキシ樹脂粉体塗装を適用することが困難な場合、液状エポキシ樹脂塗装が用いられる。また、一部のダクタイル鋳鉄異形管及びその接合部品には、合成樹脂塗料が使用されている。
また、ALW形ダクタイル鉄管等には、エポキシ樹脂粉体塗料に二酸化ケイ素を主体とした無機材料を質量比で1:1～1:2の割合で混合した塗装が使用されている。