JP2001220694A - 鋼材の重防食方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋼材の表面に防食材を配した重防食を工事現場
で水中溶接で行なう、鋼材の重防食方法を提供する。 【解決手段】鋼材の表面に防食材を配しその上に押さえ
材を配する。押さえ材側から押さえ材と防食材を貫通し
て鋼材の表面に達した後更に鋼材の表面に直径が１〜３
ｍｍの凹みを形成する孔を穿孔する。一端を頂角３０〜
１２０°の円錐状に形成した直径が４〜１０ｍｍのねじ
溝付き棒鋼を該穿孔した孔に挿入し、該一端の先端を該
凹みに当接せしめて、ねじ溝付き棒鋼を鋼材に電気抵抗
溶接する。ねじ溝付き棒鋼の他端にナットを配し、防食
材をナットと鋼材の表面で挟みつけて、鋼材の表面に配
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】例えば海水の干満帯は、鋼材
にとって極めて苛酷な腐食環境である。このため例えば
海洋構造物に用いる鋼材の干満帯には重防食被覆が施さ
れる。即ち例えば鋼材の表面に防食ペーストシートを貼
り付け、更に防食ペーストシートの表面を厚さが２〜６
ｍｍのポリエチレンシートで覆う防食方法が、重防食被
覆として広く用いられている。この際、防食ペーストシ
ートやポリエチレンシート等の防食材は、長期間に亘っ
て鋼材表面から剥離する事なく、長期間に亘って鋼材表
面を重防食する事が重要である。本発明は長期間に亘っ
ても、防食材が鋼材表面から剥離する事がない、鋼材の
重防食方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼材表面への防食材の止着けは工場で行
なう場合があるが、鋼構造物を構築した後で工事現場で
その干満帯に防食材を止着ける場合もある。従って防食
材の止め付けは水中でも実施できる事が好ましく、また
鋼構造物が構築された後でも実施できることが好まし
い。

【０００３】特願平１０−１８５５７３号は、防食材と
鋼材の双方を貫通するボルト挿通孔を穿孔し、有頭ボル
トを防食材がない側の鋼材面からボルト挿通孔に挿通
し、有頭ボルトの他端を防食材から突出せしめ、この他
端にナットを螺合ししめつける方法を記載している。し
かしながら鋼構造物を構築した後では、防食材がない側
の鋼材面は、土砂やセメントで充填されている場合が多
い。このため有頭ボルトを防食材がない側の鋼材面から
ボルト挿通孔に挿入するには、この土砂やセメントの除
去が必要で、工事が厄介になる。従って工事現場で簡易
に行なえる方法ではない。

【０００４】例えば干満帯に配した防食材には、波浪に
よる外力が繰り返し加わる。防食材の止着けが不確実な
場合は、この繰り返す波浪の外力により防食材は鋼材表
面から剥離する。特願平１０−１８５５７６号は、水中
でも用いる事ができる鋲打銃を用いて、防食材側から鋼
材面に向けて鋲を打ち込み、鋼材の表面に防食材を鋲で
止着ける方法を記載している。この方法によると、防食
材がない側の鋼材面が土砂やセメントで充填されてい
る、構築が完了した後の鋼構造物の干満帯にも防食材を
簡易に止着けることができる。しかし鋲による止着け
は、長期間使用し得る十分に確実な止着け方法ではな
い。

【０００５】工事現場で防食材を止着ける装置は、電源
容量、装置の輸送方法、設備費用等の面から過大な装置
は不適当で、簡易な装置である事が好ましい。図６は特
願平１０−１８５５７２の防食材止着け方法の説明図で
ある。即ち１または２以上の防食材４，５を鋼材２の表
面に層状に配し、最外層の防食材５の表面に局所的な押
え材６を配し、一端は鋼材２に連結され、防食材４，５
と押え材６を貫通して他端は押え材から突出したねじ溝
付き棒材１にナット３を螺合ししめつけて防食材４，５
を鋼材２と押え材６により挾みつけて鋼材２の表面に止
着ける方法である。図中８は例えば有機樹脂製のキャッ
プであり、８１は有機樹脂系接着剤である。

【０００６】図６（Ａ）において、ねじ溝付き棒材１は
鋼材２に連結する。特願平１０−１８５５７２は、この
連結に溶着または接着手段を用いると記載している。接
着剤を用いる接着は簡易な連結手段ではあるが、十分な
連結強度を長期間に亘って保持せしめる事は難しい。ね
じ溝付き棒材１と鋼材２の連結を溶接により行なうと、
十分な連結を長期間に亘って保持せしめることができ
る。

【０００７】既に述べた如く、防食材の止着けは、水中
でも行なえる方法である事が好ましい。ねじ溝付き棒材
１と鋼材２を水中で溶接接合する方法としては、アーク
の発生が不必要な抵抗溶接法を用いる事が好ましい。し
かしながら抵抗溶接は、抵抗熱のみによるため、アーク
溶接に比較して数１０倍もの大電流を必要とする。また
溶接機の容量が不十分な場合は、接合部に欠陥が発生し
易い。また工場で用いるものと同程度の大容量の溶接機
を用いると健全な接合部が得られるが、工事現場では大
容量の溶接機の使用は馴染み難いという問題点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれ等の問題
点を解決するもので、即ち、本発明は図６のねじ溝付き
棒材１と鋼材２を、大容量の溶接機を用いることなく、
水中で溶接接合して、健全な接合部を得る方法の提供を
課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の方法の例
の説明図である。本発明では１又は２以上の防食材４、
５を鋼材２の表面に層状に配し、最外層の防食材の表面
に局所的な押え材６を配する。防食材４には例えばペト
ロラタムペーストなどの防食剤を含浸させた不織布を用
いる事ができる。また防食材５としてはポリエチレン樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂製の厚さが
２ｍｍ〜６ｍｍのシートを用いることができる。また押
え材６としては高分子樹脂製の形材等を用いることがで
きる。

【００１０】本発明では、防食材４，５と押え材６を鋼
材２の表面に止着けるが、その止着けは下記の如くに行
なう。即ち押え材６を配した後で、押え材６側から押え
材６と防食材４，５を貫通して鋼材２の表面に達した
後、更に鋼材２の表面に直径が１〜３ｍｍの凹み７を形
成する、ねじ溝付き棒鋼１の外径に見合った内径の挿通
孔１０を穿孔する。

【００１１】本発明においては、一端８を頂角３０〜１
２０度の円錐状に形成した、直径が４〜１０ｍｍの、図
１（Ｂ−１），（Ｂ−２）に図示したねじ溝付き棒鋼１
を用いる。尚ねじ溝付き棒鋼１の円筒部分の外面には周
方向のねじ溝が形成されている。本発明ではこのねじ溝
付き棒鋼１を該一端８が該凹み７に当接するように該挿
通孔１０に挿入し、抵抗溶接によりねじ溝付き棒鋼１の
一端を鋼材２に溶接接合する。

【００１２】本発明ではねじ溝付き棒鋼１の長さを所望
の長さに選定する事により、ねじ溝付き棒鋼１の他端は
押え材６から突出せしめる。また図１（Ｄ）の如くに突
出した該他端にナット３を螺合ししめつけて、防食材
４，５を、鋼材２と押え材６により挾みつけて鋼材２の
表面に止着ける。尚必要により、高分子樹脂製のあるい
は磁器性のキャップ８と、キャップ８に内蔵せしめた有
機接着剤等を用いて、ねじ溝付き棒鋼１の他端とナット
３を防食する。

【００１３】図２は本発明の他の方法の例の説明図であ
る。即ち押え材６を配した後で、押え材６側から押え材
６と防食材４，５を貫通して鋼材２の表面に達した後更
に鋼材２の表面に直径が１〜３ｍｍの凹みを形成する、
ねじ溝付き棒鋼の外径に見合った内径の挿通孔を２本穿
孔し、一端を頂角３０〜１２０度の円錐状に形成した直
径が４〜１０ｍｍの２本のねじ溝付き棒鋼１−１，１−
２のそれぞれを、該一端を該凹みに当接せしめてそれぞ
れの挿通孔に挿入し、一方のねじ溝付き棒鋼例えば１−
１を溶接電源の正極に連結し、他方のねじ溝付き棒鋼例
えば１−２を溶接電源の負極に連結して、２本のねじ溝
付き棒鋼１−１，１−２を鋼材２に同時に抵抗溶接する
方法である。この際には、溶接電流は点線矢印の如くに
流れ、ねじ溝付き棒鋼１−１，１−２はシリーズ溶接に
よって同時に溶接される。

【００１４】本発明はまた、防食剤４，５を鋼材２の表
面に止着ける重防食が、すでに例えば工場で行われた鋼
材が、使用の間に、防食材４，５が例えば消失しあるい
は剥離して重防食が損傷した際の損傷部の補修方法とし
て用いる事ができる。この際図１、図２の防食材４，５
は、止着けが不良となったために再度止着ける防食材で
あり、あるいは補修用の新たな防食材である。この際に
も押え材６を用いて本発明を行なうと、損傷部分には防
食材４，５が確実に止着けられて、鋼材２の表面には再
び重防食が施される。

【００１５】

【発明の実施の形態】電気抵抗溶接においては、被溶接
物の接点における電気抵抗により熱を発生させて被溶接
物を加熱し接合する。空中での電気抵抗溶接では抵抗熱
の逸散が少ないために、被溶接物は容易に加熱され接合
される。しかし水中では抵抗熱が逸散するために接合が
難しい。大容量の溶接電流を用いると大きな抵抗熱が得
られて接合が容易になるが、工事現場においては大容量
の溶接電流を用いる事は難しい。従って工事現場や水中
で電気抵抗溶接を行なうには格別の工夫が必要となる。

【００１６】本発明者当は、一次電源４０ＫＶＡ（１９
０Ｖ〜４４０Ｖ）、二次出力７７００Ａの市販の空中で
用いる直流簡易型抵抗溶接機を用いた。この程度の容量
の抵抗溶接機は、工事現場においても使用する事ができ
る。

【００１７】図３（Ａ）は有頭ボルトを抵抗溶接する際
に用いる従来の溶接ガンである。この際にはホルダーの
先端（右端）と鋼板でボルトヘッドを加圧して抵抗溶接
する。従って溶接電流はボルトの幹には流れないで主と
してホルダーの先端からボルトヘッドを経由して鋼板に
流れる。

【００１８】図３（Ｂ）は本発明の溶接ガンの例であ
る。後で詳述するが、本発明で用いるねじ溝付き棒鋼に
はボルトヘッドがない。従って本発明者等は図３（Ｂ）
のごとく、ねじ溝付き棒鋼の後端（左端）に溶接電流が
入り、ねじ溝付き棒鋼の幹を流れ、ねじ溝付き棒鋼の先
端（右端）から鋼板に流れるように溶接ガンを改造し
た。また通常の有頭ボルトとは異なり、本発明のねじ溝
付き棒鋼には、外周に、後でナットを螺合するためのね
じ溝が設けられている。抵抗溶接に際しこのねじ溝が損
傷する事を防止するために、溶接ガンの装着孔の内面に
は絶縁体を配した。

【００１９】本発明では、一端を頂角３０〜１２０度に
円錐状に形成した直径が４〜１０ｍｍのねじ溝付き棒鋼
を用いる。本発明者等は板厚が２８ｍｍの炭素鋼鋼板の
表面に頂角が９０度のドリルを用いて、直径が４ｍｍの
凹みを形成した。この凹みに頂角が異なる直径７ｍｍの
溝付き棒鋼を大気中で抵抗溶接した。表１はその結果の
例である。本発明者等は、抵抗溶接を行なった後のねじ
溝付き棒鋼をペンチで挾み、これに人力で曲げ応力を付
与した。表中○は人力で曲げ応力をかけても折損しなか
った場合で、×は折損した例である。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１にみられる如く、一端を頂角３０〜１
２０度の円錐状とする事によって、ねじ溝付き棒鋼は強
固に鋼板に溶接接合されている。この理由は必ずしも詳
かではないが、円錐状の細い端部に溶接熱が集中し、溶
接部の温度が効率よく上昇した事によると思われる。従
って本発明のねじ溝付き棒鋼の一端は、頂角３０〜１２
０度の円錐状に形成する。

【００２２】尚本発明では直径が４〜１０ｍｍのねじ溝
付き棒鋼を用いる。直径が４ｍｍ未満では防食材を止着
ける強度が不十分である。しかし直径は１０ｍｍあれば
十分である。重防食を施すに際しては、ねじ溝付き棒鋼
の直径を１０ｍｍ超にするよりも、止付け個所を増やす
方が、止付けは安定しかつ溶接電流が小さくなるために
好ましい。

【００２３】鋼材とねじ溝付き棒鋼を抵抗溶接する際に
は、溶接を施す部分の鋼材の表面にはスケールや異物が
なく美麗である事が好ましい。研磨その他によってスケ
ールや異物を鋼材の表面から除去する事も考えられる
が、本発明においては図１（Ｂ−１），（Ｂ−２）に示
す如く、押え材側から例えばドリルを用いて押え材と防
食材を穿孔し、貫通してドリルの先端が鋼材の表面に達
した後更に鋼材の表面に直径が１〜３ｍｍの凹みを形成
する。

【００２４】本発明者等は、鋼板の表面に直径が異なる
凹みを形成し、直径が７ｍｍで先端の頂角が６０度のね
じ溝付き棒鋼を、３％の食塩水中で、その先端をこの凹
みに当接させて抵抗溶接により鋼材に溶接接合した。図
４はその結果の例である。即ち凹みの径が小さいほど低
入熱量で高強度の接合部が得られる。凹みの部分は小面
積であるが、本発明の、先端が円錐状のねじ溝付き棒鋼
を凹みに頭接させて抵抗溶接すると、凹みの近傍のスケ
ールや有機物は抵抗溶接に際して押しのけられて、強固
な接合部となる。尚凹みの直径が１ｍｍ未満では、抵抗
溶接に際してねじ溝付き棒鋼の先端部の位置決めが不確
実になり易い。しかし凹みの直径が３ｍｍ超で過大にな
ると、図４にみられる如く、低入熱量の溶接で溶接部の
引張強度は低くなる。

【００２５】この凹み部分にも、海水中ではスケールが
発生する。本発明者等は鋼板に凹みを形成し、海水中に
放置し、その後溶接を行なった。図５は、この放置時間
と溶接強度の関係を示す図である。図５にみられる如
く、凹みを形成し、海水中に１２０分放置しその後溶接
を行なっても、溶接部の引張り強度には大きな低下はな
い。尚１２０分は工事現場における重防食施工において
も実施できる十分な時間である。

【００２６】図２においいて、通常の抵抗溶接において
は一本のねじ溝付き棒鋼（例えば１−１）を用い、溶接
器の負極は鋼材２にアースクランプする。しかし電気抵
抗による発熱は電流の方向に依存する事がない。従って
溶接器の負極を鋼材２に連結しないで他のねじ溝付き棒
鋼（例えば１−２）に連結する事により、１−１による
抵抗溶接と１−２による抵抗溶接を同時に行なう事がで
きる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によると、大容量の溶接機を用い
ることなく、ねじ溝付き棒鋼を、水中で、鋼材に溶接接
合し、十分な強度を有する安定な接合部を得る事ができ
る。従ってこのねじ溝付き棒鋼にナットを螺合ししめつ
けることにより、鋼板の表面に防食材は安定且つ確実に
止め着けされて、長期に亘る使用の間にも防食材が剥離
する事がない重防食鋼材が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の方法の例の説明図。

【図２】は本発明の他の方法の例の説明図。

【図３】は本発明で小する溶接ガンの例の説明図。

【図４】は本発明で形成する凹みの効果の説明図。

【図５】は凹み形成から溶接までの経過時間と溶接強度
の関係を示す図。

【図６】は従来の重防食法の例の説明図。

【符号の説明】

１：ねじ溝付き棒鋼（スタッドボルト）、 ２：鋼材、
３：ナット、 ４：防食材、 ５：防食材、 ６：押
え材、 ７：凹み、 ８：ねじ溝付き棒鋼の一端（先
端）、 ９：溶接金属、 １０：挿通孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 明宏 東京都千代田区岩本町二丁目11番９号 日 鉄防蝕株式会社内 Ｆターム(参考） 4K062 AA05 BC01 EA01 EA04 FA01 FA12 GA03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１又は２以上の防食材を鋼材の表面に層状
   に配し、最外層の防食材の表面に局所的な押え材を配
   し、一端は鋼材に連結され防食材と押え材を貫通して他
   端は押え材から突出したねじ溝付き棒鋼にナットを螺合
   ししめつけて防食材を鋼材と押え材により挾みつけて鋼
   材の表面に配する鋼材の重防食方法において、ねじ溝付
   き棒鋼と鋼材の連結が、押え材を配した後で押え材側か
   ら押え材と防食材を貫通して鋼材の表面に達した後更に
   鋼材の表面に直径が１〜３ｍｍの凹みを形成するねじ溝
   付き棒鋼の外径に見合った内径の挿通孔を穿孔し、一端
   を頂角３０〜１２０度の円錐状に形成した直径が４〜１
   ０ｍｍのねじ溝付き棒鋼を該一端の先端を該凹みに当接
   せしめて該挿通孔に挿入し、ねじ溝付き棒鋼を鋼材に電
   気抵抗溶接するねじ溝付き棒鋼の鋼材への連結方法であ
   る事を特徴とする、鋼材の重防食方法。
2. 【請求項２】請求項１の鋼材の重防食方法において、ね
   じ溝付き棒鋼の鋼材への連結が、押え材を配した後で押
   え材側から押え材と防食材を貫通して鋼材の表面に達し
   た後更に鋼材の表面に直径が１〜３ｍｍの凹みを形成す
   るねじ溝付き棒鋼の外径に見合った内径の挿通孔を２本
   穿孔し、一端を頂角３０〜１２０度の円錐状に形成した
   直径が４〜１０ｍｍのねじ溝付き棒鋼２本のそれぞれ
   を、該一端の先端を該凹みに当接せしめてそれぞれの挿
   通孔に挿入し、一方のねじ溝付き棒鋼を溶接電源の正極
   に連結し他方のねじ溝付き棒鋼を該電源の負極に連結し
   て、２本のねじ溝付き棒鋼を同時に鋼材に電気抵抗溶接
   するねじ溝付き棒鋼の鋼材への連結方法である事を特徴
   とする、請求項１の鋼材の重防食方法。
3. 【請求項３】防食材が、鋼材の表面に接して配されたペ
   トロラタムペーストを含浸せしめた不織布よりなる防食
   ペーストシートと、該防食ペーストシートの表面を覆っ
   て配された防食ポリエチレンシートの２枚の防食材であ
   る事を特徴とする、請求項１〜２の何れかに記載の鋼材
   の重防食方法。
4. 【請求項４】鋼材の重防食方法が、重防食がすでに施さ
   れた後使用の間に重防食部が損傷した鋼材の該損傷部を
   補修する鋼材の重防食方法である事を特徴とする、請求
   項１〜３の何れかに記載の鋼材の重防食方法。
5. 【請求項５】鋼材の重防食方法が、水中または海水中で
   行われる鋼材の重防食方法である事を特徴とする、請求
   項１〜４の何れかに記載の鋼材の重防食方法。