JP3586358B2 - チタンクラッド鋼板被覆構造物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チタンクラッド鋼板で被覆した鋼製構造物に関するものであり、特に海洋構造物における脚柱のスプラッシュゾーン等をチタンクラッド鋼板で被覆した構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チタンは耐食性に優れているため、化学プラントや航空機部品などに使用され、その用途は拡大しつつあるが、高価であることが実用上の制約となっている。これを解決する手段として、母材を鋼とし、表面をチタンとしたチタンクラッド鋼板が表面耐食用として近時使用されつつあり、海洋構造物における脚柱もその一例である。
【０００３】
海洋構造物における鋼製の脚柱を例にとると、脚柱の海上部分、海中部分はそれぞれ耐食処理がほどこされるが、スプラッシュゾーンといわれる海水で濡れていながら大気に曝される部分は通常の耐食処理では腐食を十分に防ぐことができない。そこで、脚柱のスプラッシュゾーンにおいて脚柱の四周を取り囲むようにチタンクラッド鋼板をもって被覆し、腐食を防止する手段がとられている。
【０００４】
チタンクラッド鋼板のチタン合せ材は、チタンが高価な金属であることもあって通常は厚みが薄い。そのため、船舶がこの海洋構造物表面のチタンクラッド鋼板に直接接触した場合に簡単にチタン合せ材が破損し、その部分から海水が浸入して内部の鋼製構造物の腐食が進行することとなる。これを防止するためには、海洋構造物の周囲に防舷材を設置することが有効である。防舷材を海洋構造物の周囲に固定するためには、海洋構造物に防舷材固定用突起を設置するのが一般的ある。
【０００５】
表面はチタンクラッド鋼板のチタン合せ材で覆われていても、チタンクラッド鋼板の端面の溶接部等において海水が内部に浸入すると鋼板の内部から腐食が進行するため、特にチタンクラッド鋼板端面の溶接には注意が必要で、例えば特開平５−１８５２３７号公報に示されるような溶接構造が必要である。そのため、チタンクラッド鋼板で被覆されたスプラッシュゾーンの領域は構造が単純化され、チタンクラッド鋼板の内部に海水が浸入するもととなりやすい突起構造物が設置されることはなかった。突起構造物とチタンクラッド鋼板との接合部を溶接によって被覆しようとすると、チタンと鉄との異種接合となり、溶接金属中に鉄が大量に溶け込み、鉄、チタンの金属間化合物やＴｉＣあるいはＴｉＮ等の化合物が大量に生成され、これが溶接金属を脆化させるために溶接は不可能といってもよい。
【０００６】
従って従来はスプラッシュゾーンより上方のチタンクラッド鋼板で被覆されていない海上部に突起構造物を溶接し、この突起構造物から延長部をさらに接続してその延長部の先端に防舷材を固定する方法がとられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、チタンクラッド鋼板で被覆された部分には突起構造物を設けず、チタンクラッド鋼板で被覆されていない部分に突起構造物を設けて更に延長部を設けて防舷材を敷設する方法においては、延長部が存在するために防舷材にかかる外力が大きなモーメントとして突起構造物に作用するため、海洋構造物及び突起構造物を強固かつ大型に設計する必要があった。本発明は、チタンクラッド鋼板で被覆された部位に突起構造物を設け、さらにこの突起構造物の近傍に腐食しやすい鋼製の部分が露出せず、海水が浸入せず、脆弱層が存在しない構造の海洋構造物を提供し、これにより上記問題点を解決することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、
（１）表面の全部又は一部をチタンクラッド鋼板で被覆した鋼製構造物において、前記チタンクラッド鋼板で被覆した領域の一部に前記チタンクラッド鋼板を切除した領域を設け、該切除した領域において鋼製構造物に接続するようにステンレス鋼製突起構造物を配置し、該鋼製構造物とステンレス鋼製突起構造物とを溶接接合し、さらに切除したチタンクラッド鋼板の切除端面におけるチタンクラッド鋼板の鋼製母材、鋼製構造物及びステンレス鋼製突起構造物との３者で形成される切り欠き部をチタンクラッド鋼板のチタン合せ材に接触しないように肉盛溶接し、さらにチタンクラッド鋼板のチタン合せ材と鋼母材との異種接合部及びステンレス鋼製突起構造物と前記肉盛溶接部との接合境界を含んで前記肉盛溶接部を覆うように銀ろう付けしてなることを特徴とするチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【０００９】
（２）表面の全部又は一部をチタンクラッド鋼板で被覆した鋼製構造物において、鋼製構造物の表面の一部にベースプレートを溶接接続し、前記チタンクラッド鋼板被覆は前記ベースプレートの表面を被覆し、前記ベースプレートの表面上の一部に前記チタンクラッド鋼板を切除した領域を設け、前記切除した領域においては切除領域よりも小さな領域において前記ベースプレートに貫通する切除孔を設け、前記ベースプレートの前記切除孔に嵌合するようにステンレス鋼製突起構造物を配置し、前記ベースプレートと前記ステンレス鋼製突起構造物とを溶接接合し、さらに切除したチタンクラッド鋼板の切除端面におけるチタンクラッド鋼板の鋼製母材、ベースプレート及びステンレス鋼製突起構造物との３者で形成される切り欠き部をチタンクラッド鋼板のチタン合せ材に接触しないように肉盛溶接し、さらにチタンクラッド鋼板のチタン合せ材と鋼母材との異種接合部及びステンレス鋼製突起構造物と前記肉盛溶接部との接合境界を含んで前記肉盛溶接部を覆うように銀ろう付けしてなることを特徴とするチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【００１０】
（３）表面の全部又は一部をチタンクラッド鋼板で被覆した鋼製構造物において、鋼製構造物の表面の一部にベースプレートを溶接接続し、前記チタンクラッド鋼板被覆は前記ベースプレートの表面を被覆し、前記ベースプレートの表面上の一部に前記チタンクラッド鋼板を切除した領域を設け、該切除した領域においてベースプレートに接続するようにステンレス鋼製突起構造物を配置し、該ベースプレートとステンレス鋼製突起構造物とを溶接接合し、さらに切除したチタンクラッド鋼板の切除端面におけるチタンクラッド鋼板の鋼製母材、ベースプレート及びステンレス鋼製突起構造物との３者で形成される切り欠き部をチタンクラッド鋼板のチタン合せ材に接触しないように肉盛溶接し、さらにチタンクラッド鋼板のチタン合せ材と鋼母材との異種接合部及びステンレス鋼製突起構造物と前記肉盛溶接部との接合境界を含んで前記肉盛溶接部を覆うように銀ろう付けしてなることを特徴とするチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【００１１】
（４）銀ろう付けのかわりにペトロラタムペースト（ＪＩＳ Ｚ１９０３）を塗布してなることを特徴とする前記（１）乃至（３）記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【００１２】
（５）ステンレス鋼製突起構造物を介して接続した別の構造物によってペトロラタムペースト塗布部を被覆してなることを特徴とする前記（４）記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【００１３】
（６）ステンレス鋼製突起構造物の鋼製構造物との接続側の端部近傍に肩部を設け、この肩部の平面がチタンクラッド鋼板の表面と同一の平面上にあるように構成してなることを特徴とする前記（１）乃至（５）記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【００１４】
（７）ステンレス鋼製突起構造物がおねじを構成し、該おねじ部にステンレス鋼製ナットを接続することにより別の構造物を固定し、該ステンレス鋼製ナットを被覆するチタン製キャップを配置し、該キャップの内部を防食剤で充填してなることを特徴とする前記（１）乃至（６）記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
チタンは、チタン類似の金属とは溶接接続できるが、チタンと鋼のような異種金属同士の溶接は前述したとおり溶接金属を脆化させるため、チタン薄板を直接鋼製構造物の表面の被覆のために用いることができない。そこで、腐食雰囲気で使用される構造物については、その表面被覆にチタンクラッド鋼板が用いられている。チタンクラッド鋼板に使用するチタン合せ材はＪＩＳに規定されている１種〜３種いずれでもよい。チタンクラッド鋼板の母材は鋼であり、鋼製構造物の表面にチタンクラッド鋼板を被覆接合するに際しては、構造物とチタンクラッド鋼板の母材とを溶接接続することが可能である。これにより異種金属同士の溶接が回避できる。構造物とチタンクラッド鋼板母材との溶接部、チタンクラッド鋼板母材同士の溶接部は、腐食防止のためチタンで被覆する必要があり、溶接金属を脆化させずかつ海水の浸入を防ぐには例えば特開平５−１８５２３７号公報記載の方法が採用される。
【００１６】
鋼製構造物に突起状に設置される構造物（以下、突起構造物）は、鋼表面にチタン被覆が防食に必要なほど過酷な環境に曝されるため、鋼が表面に露出する構造を採用することはできない。また、この突起には防舷材の設置等が行われるため、チタンクラッド鋼板で被覆しても簡単にチタン被覆が損耗してしまい長期間の耐食性を維持できない。さらに、この突起は鋼製構造物との間が溶接接続によって強固に接合される必要があり、チタンあるいはチタン合金を用いることは異種接合の必要が生じるため用いることができない。このような制約から、この突起はステンレス鋼で製造することとした。これにより耐食性及び構造物との強固な接続とを可能とした。ステンレス鋼としてはＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌ等を用いることが可能である。
【００１７】
鋼製構造物においてステンレス鋼製突起構造物が接続されるべき部位の表面は、その部分だけ表面を被覆するチタンクラッド鋼板が切除される。チタンクラッド鋼板を予めその形状に切除して用いてもいいし、複数のチタンクラッド鋼板を組み合わせて表面を被覆するに際し、ステンレス鋼製突起構造物が接続されるべき部位だけチタンクラッド鋼板を配置しないことで対応することもできる。
【００１８】
図１に示す本発明の第一の実施態様においては、ステンレス鋼製突起構造物３は鋼製構造物１に溶接部５において直接溶接接続される。チタンクラッド鋼板の切除部分はステンレス鋼製突起構造物の断面よりやや大きくしておき、切除したチタンクラッド鋼の切除端面、鋼製構造物及びステンレス鋼製突起構造物との３者の間に切り欠き部８が形成される。この切り欠き部を埋めるように溶接部６が形成される。溶接部６は、チタンクラッド鋼板の切除端面においては、チタンクラッド鋼板の母材２１ 部のみと接合され、チタン合せ材２２部とは接合されない。チタンと鉄の異種金属同士の溶接接合を防ぐことにより溶接金属の脆化を防止するためである。この溶接部６の形成により、チタンクラッド鋼板の切除部端面においてチタンクラッド鋼板と鋼製構造物との接合が行われる。溶接部５及び溶接部６の形成については、ステンレス溶接材料Ｄ３１６Ｌ、Ｙ３１６Ｌ等を用い、被覆アーク溶接法、ＴＩＧ溶接法等の溶接法が採用できる。
【００１９】
溶接部６は軟鋼で希釈されたステンレス鋼で形成されておりその表面は耐食性を有しない。従って、チタンあるいはステンレス鋼と同等の耐食性を有する被覆が必要となる。本実施態様においては銀ろう付けによる被覆７が用いられる。銀ろう付けは、溶材としてＡｇまたはＡｇ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｃｄ系ろうが用いられ、トーチろう付けまたは抵抗ろう付けの方法で被覆が行われる。銀ろう付けは溶融温度１１００℃以下で行われるため、被溶接物は溶融せず、従ってチタンと鉄の異種金属が接しているものの溶接部の脆化の問題は発生しない。また、この銀ろう付け部は表面を被覆することを目的としており何ら構造的強度を担っていないので、ろう付け接合において十分な接合強度を確保することができる。
【００２０】
図２に示す本発明の第２の実施態様においては、ステンレス鋼製突起構造物３の接続にベースプレート４を用いる。鋼製構造物１は、例えば海洋構造物の橋脚であれば橋脚としての強度を確保するべく板厚等が選択されるが、ステンレス鋼製突起構造物にかかる外力によって発生するモーメントを支えるに十分な強度を有していない場合がある。このような場合、前記モーメントを支えるのに十分な厚みを有するベースプレート４を配置し、ステンレス鋼製突起構造物３はこのベースプレートと溶接接合し、鋼製構造物との間はベースプレートの端部に設けた溶接部１１で接合することにより、鋼製構造物にかかる局部的モーメントを軽減することができる。
【００２１】
この場合、平板のベースプレートにステンレス鋼製突起構造物を載置してコーナー部をすみ肉溶接で接続してもいいし、図２に示すようにベースプレートに貫通孔を設け、この貫通孔にステンレス鋼製突起構造物を貫通させた上で両者を溶接接続してもいい。後者においてはベースプレートに開先９を設けることにより、図１の溶接部５のようなビードの盛りが切り欠き部８の中に形成されないので、溶接部６及び銀ろう付け部７の形成に悪影響を及ぼさないという効果を有する。また、溶接部１０を形成することにより、ベースプレートとステンレス鋼製突起構造物との接合強度をさらに向上させることができる。
【００２２】
ベースプレートの設置により、鋼製構造物の上に段差が生じる。チタンクラッド鋼板は、鋼製構造物とベースプレートを共に覆い、海水の浸入を防ぐ構造が必要である。図２に示すように、段差部のチタンクラッド鋼板の間にチタン板１２を架け渡し、チタン板１２とチタンクラッド鋼板のチタン合せ材２２とをＴＩＧ溶接法で接合することによって所要のチタン被覆を実現することができる。
【００２３】
溶接部６の被覆は、銀ろう付けのかわりにペトロラタムペースト（ＪＩＳ Ｚ１９０３）を塗布することで行なうこともできる。ペトロラタムペーストは原油から減圧蒸留により分離された石油ワックスの一種であるペトロラタムを主成分として腐食抑制剤等を添加したペースト状の物質であり、そのはっ水性により水の侵入を防止し、かつ酸素の透過を抑制することにより防食機能を発揮する。塗布は、作業者が適量を塗布部分に手で塗り付ける方法で施工可能である。防舷材などの構造物を接続するにあたり、当該構造物でペトロラタムペースト塗布部を覆うように配置すれば、ペトロラタムペースト部の耐久性を向上することができる。
【００２４】
ステンレス鋼製構造物をボルト状とし、これにステンレス鋼製ナットを介して硬質ゴム製防舷材を接続する場合、ステンレス鋼製ナットの腐食が進展することがある。このようなナットの腐食を防止するためには、ナット部をチタン製のキャップで覆い、その中をペトロラタムペースト等の防食剤で充填することが有効である。
【００２５】
ステンレス鋼製突起構造物の形状は、図３に示すようにずん胴でもいいが、図１、図２に示すように鋼製構造物との接続側の端部近傍に肩部を設け、この肩部の平面がチタンクラッド鋼板の表面と同一の平面上にあるように構成してもいい。肩部の平面を設けることにより、ステンレス鋼製突起構造物の突起部にそって溶接金属を肉盛りし、その上をろう付けする作業の作業性を向上し、確実な施工を容易にする。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
１２ｍｍの板厚の一般構造用鋼材を用いて四角柱の形状に海洋構造物の脚柱を構成し、この脚柱のスプラッシュゾーンに該当する部分の四周をチタンクラッド鋼板で被覆した。チタンクラッド鋼板２は、チタン合せ材２２の厚みが１．０ｍｍ、母材２１を含めた全体厚みが５ｍｍであった。このチタンクラッド鋼板の被覆部の一部に、防舷材を取り付けるためのステンレス鋼製のボルト様突起物３を接続した。接続部断面は図２に示した通りである。ステンレス鋼材質としてはＳＵＳ３１６Ｌを用いた。突起物は長さが１２０ｍｍ、基部の幅は６０ｍｍ、ボルト部の直径は４０ｍｍとした。突起物には肩部を設け、チタンクラッド鋼板の表面と肩部の平面とが同一平面を構成するようにした。ベースプレートとして厚み２５ｍｍの一般構造用鋼材を用い、ベースプレートに貫通孔及び上下面に開先を設けてステンレス鋼製ボルト様突起物を嵌合して接続した。接続にはスタッドと母材間にアークを発生させるフィリップス式アークスタッド溶接法を採用し、ステンレス鋼製突起構造物を接続したベースプレートの四周を溶接部として鋼製構造物に溶接した。
【００２７】
鋼製構造物１の表面及びベースプレート４の表面にチタンクラッド鋼板２を接合した。鋼製構造物上のチタンクラッド鋼板とベースプレート上のチタンクラッド鋼板との段差部分には、チタン薄板１２を架橋し、チタン薄板とチタンクラッド鋼板のチタン合せ材とを溶材を使用しないＴＩＧ溶接法で溶接接合し、密閉構造を実現した。
【００２８】
ベースプレート上のチタンクラッド鋼板の切除部の端面はステンレス鋼製突起構造物との間に幅７ｍｍの切り欠き部８を構成するように配置した。この切り欠き部をステンレス溶接材料Ｙ３１６Ｌを溶材としてＴＩＧ溶接法で肉盛６を行なった。肉盛高さは４ｍｍとし、チタンクラッド鋼板のチタン合せ材と母材との間の異材溶接が発生しないようにした。この肉盛溶接部の表面を被覆するように銀ろう付け７を行なった。銀ろう付けはＡｇ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｃｄ系ろう材を用い、トーチろう付けの方法で行なった。その結果、チタンクラッド鋼板のチタン合せ材からステンレス鋼製突起構造物の間が銀ろうで密封され、内部の溶接部への海水浸入を防止することができた。
【００２９】
（実施例２）
図５に示す海洋構造物の橋脚のスプラッシュゾーンをチタンクラッド鋼板で被覆する構造物において、図６に示すようにスプラッシュゾーン内に防舷材の取り付けを行った。防舷材を取り付けるためのステンレス鋼製突起構造物の詳細構造を図４に示す。ステンレス鋼製突起構造物を取り付ける主要な構成は実施例１と同一であり、銀ろう付けのみをペトロラタムペースト塗布１３に置換した。ペトロラタムペースト塗布は適量を手にとり塗布部分に手で塗り付ける方法で行なった。ボルト状ステンレス鋼製突起構造物３にステンレス鋼製ナット１４を介して防舷材１５を固定した。ペトロラタムペースト塗布部１３は、密閉性は銀ろう付け同様十分であり、内部への海水浸入を防止することができた。また、塗布部１３を防舷材１５で保護する配置としているので塗布部の耐久性はさらに向上し、銀ろう付け同様十分な耐久性が得られた。
【００３０】
防舷材１５は硬質ゴムで製造した。ステンレス鋼製ナット１４の腐食を防止するため、ナット１４とステンレス鋼製突起構造物３を覆うようにチタン製キャップ１６を設置し、キャップの内部１７にペトロラタムペーストを充填した。これにより、ステンレス鋼で製造されたナット１４の腐食を防止することができた。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、チタンクラッド鋼板で被覆された鋼製構造物の表面に簡単に施工でき、かつコンパクトなステンレス鋼製の突起構造物により、耐食性を確保した上で、防舷材の設置が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチタンクラッド鋼板被覆構造物にステンレス鋼製突起構造物を接続した部分の断面図である。
【図２】本発明のチタンクラッド鋼板被覆構造物にステンレス鋼製突起構造物を接続した部分の断面図である。
【図３】図２において、ステンレス鋼製突起構造物に肩部を設けない場合の断面図である。
【図４】本発明のチタンクラッド鋼板被覆構造物にステンレス鋼製突起構造物を接続し、さらに防舷材を接続した部分の断面図である。
【図５】本発明の海洋構造物の全体図である。
【図６】本発明の防舷材の取り付け部の全体断面図である。
【符号の説明】
１ 鋼製構造物
２ チタンクラッド鋼板
３ ステンレス鋼製突起構造物
４ ベースプレート
５ 鋼製構造物とステンレス鋼製突起構造物相互の溶接部
６ 肉盛溶接部
７ 銀ろう付け部
８ 切り欠き部
９ ベースプレートとステンレス鋼製突起構造物相互の溶接部
１０ 同上
１１ 鋼製構造物とベースプレート相互の溶接部
１２ 段差のあるチタンクラッド鋼板相互に架橋するチタン板
１３ ペトロラタムペースト塗布部
１４ ステンレス鋼製ナット
１５ 防舷材
１６ チタン製キャップ
１７ 防食剤充填部
１８ 座金
１９ チタンクラッド鋼板の鋼製母材
２０ チタンクラッド鋼板のチタン合せ材
３１ 橋脚
３２ 海上部
３３ スプラッシュゾーン（チタンクラッド鋼板被覆）
３４ 海中部
【発明の属する技術分野】
本発明は、チタンクラッド鋼板で被覆した鋼製構造物に関するものであり、特に海洋構造物における脚柱のスプラッシュゾーン等をチタンクラッド鋼板で被覆した構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チタンは耐食性に優れているため、化学プラントや航空機部品などに使用され、その用途は拡大しつつあるが、高価であることが実用上の制約となっている。これを解決する手段として、母材を鋼とし、表面をチタンとしたチタンクラッド鋼板が表面耐食用として近時使用されつつあり、海洋構造物における脚柱もその一例である。
【０００３】
海洋構造物における鋼製の脚柱を例にとると、脚柱の海上部分、海中部分はそれぞれ耐食処理がほどこされるが、スプラッシュゾーンといわれる海水で濡れていながら大気に曝される部分は通常の耐食処理では腐食を十分に防ぐことができない。そこで、脚柱のスプラッシュゾーンにおいて脚柱の四周を取り囲むようにチタンクラッド鋼板をもって被覆し、腐食を防止する手段がとられている。
【０００４】
チタンクラッド鋼板のチタン合せ材は、チタンが高価な金属であることもあって通常は厚みが薄い。そのため、船舶がこの海洋構造物表面のチタンクラッド鋼板に直接接触した場合に簡単にチタン合せ材が破損し、その部分から海水が浸入して内部の鋼製構造物の腐食が進行することとなる。これを防止するためには、海洋構造物の周囲に防舷材を設置することが有効である。防舷材を海洋構造物の周囲に固定するためには、海洋構造物に防舷材固定用突起を設置するのが一般的ある。
【０００５】
表面はチタンクラッド鋼板のチタン合せ材で覆われていても、チタンクラッド鋼板の端面の溶接部等において海水が内部に浸入すると鋼板の内部から腐食が進行するため、特にチタンクラッド鋼板端面の溶接には注意が必要で、例えば特開平５−１８５２３７号公報に示されるような溶接構造が必要である。そのため、チタンクラッド鋼板で被覆されたスプラッシュゾーンの領域は構造が単純化され、チタンクラッド鋼板の内部に海水が浸入するもととなりやすい突起構造物が設置されることはなかった。突起構造物とチタンクラッド鋼板との接合部を溶接によって被覆しようとすると、チタンと鉄との異種接合となり、溶接金属中に鉄が大量に溶け込み、鉄、チタンの金属間化合物やＴｉＣあるいはＴｉＮ等の化合物が大量に生成され、これが溶接金属を脆化させるために溶接は不可能といってもよい。
【０００６】
従って従来はスプラッシュゾーンより上方のチタンクラッド鋼板で被覆されていない海上部に突起構造物を溶接し、この突起構造物から延長部をさらに接続してその延長部の先端に防舷材を固定する方法がとられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、チタンクラッド鋼板で被覆された部分には突起構造物を設けず、チタンクラッド鋼板で被覆されていない部分に突起構造物を設けて更に延長部を設けて防舷材を敷設する方法においては、延長部が存在するために防舷材にかかる外力が大きなモーメントとして突起構造物に作用するため、海洋構造物及び突起構造物を強固かつ大型に設計する必要があった。本発明は、チタンクラッド鋼板で被覆された部位に突起構造物を設け、さらにこの突起構造物の近傍に腐食しやすい鋼製の部分が露出せず、海水が浸入せず、脆弱層が存在しない構造の海洋構造物を提供し、これにより上記問題点を解決することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、
（１）表面の全部又は一部をチタンクラッド鋼板で被覆した鋼製構造物において、前記チタンクラッド鋼板で被覆した領域の一部に前記チタンクラッド鋼板を切除した領域を設け、該切除した領域において鋼製構造物に接続するようにステンレス鋼製突起構造物を配置し、該鋼製構造物とステンレス鋼製突起構造物とを溶接接合し、さらに切除したチタンクラッド鋼板の切除端面におけるチタンクラッド鋼板の鋼製母材、鋼製構造物及びステンレス鋼製突起構造物との３者で形成される切り欠き部をチタンクラッド鋼板のチタン合せ材に接触しないように肉盛溶接し、さらにチタンクラッド鋼板のチタン合せ材と鋼母材との異種接合部及びステンレス鋼製突起構造物と前記肉盛溶接部との接合境界を含んで前記肉盛溶接部を覆うように銀ろう付けしてなることを特徴とするチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【０００９】
（２）表面の全部又は一部をチタンクラッド鋼板で被覆した鋼製構造物において、鋼製構造物の表面の一部にベースプレートを溶接接続し、前記チタンクラッド鋼板被覆は前記ベースプレートの表面を被覆し、前記ベースプレートの表面上の一部に前記チタンクラッド鋼板を切除した領域を設け、前記切除した領域においては切除領域よりも小さな領域において前記ベースプレートに貫通する切除孔を設け、前記ベースプレートの前記切除孔に嵌合するようにステンレス鋼製突起構造物を配置し、前記ベースプレートと前記ステンレス鋼製突起構造物とを溶接接合し、さらに切除したチタンクラッド鋼板の切除端面におけるチタンクラッド鋼板の鋼製母材、ベースプレート及びステンレス鋼製突起構造物との３者で形成される切り欠き部をチタンクラッド鋼板のチタン合せ材に接触しないように肉盛溶接し、さらにチタンクラッド鋼板のチタン合せ材と鋼母材との異種接合部及びステンレス鋼製突起構造物と前記肉盛溶接部との接合境界を含んで前記肉盛溶接部を覆うように銀ろう付けしてなることを特徴とするチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【００１０】
（３）表面の全部又は一部をチタンクラッド鋼板で被覆した鋼製構造物において、鋼製構造物の表面の一部にベースプレートを溶接接続し、前記チタンクラッド鋼板被覆は前記ベースプレートの表面を被覆し、前記ベースプレートの表面上の一部に前記チタンクラッド鋼板を切除した領域を設け、該切除した領域においてベースプレートに接続するようにステンレス鋼製突起構造物を配置し、該ベースプレートとステンレス鋼製突起構造物とを溶接接合し、さらに切除したチタンクラッド鋼板の切除端面におけるチタンクラッド鋼板の鋼製母材、ベースプレート及びステンレス鋼製突起構造物との３者で形成される切り欠き部をチタンクラッド鋼板のチタン合せ材に接触しないように肉盛溶接し、さらにチタンクラッド鋼板のチタン合せ材と鋼母材との異種接合部及びステンレス鋼製突起構造物と前記肉盛溶接部との接合境界を含んで前記肉盛溶接部を覆うように銀ろう付けしてなることを特徴とするチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【００１１】
（４）銀ろう付けのかわりにペトロラタムペースト（ＪＩＳ Ｚ１９０３）を塗布してなることを特徴とする前記（１）乃至（３）記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【００１２】
（５）ステンレス鋼製突起構造物を介して接続した別の構造物によってペトロラタムペースト塗布部を被覆してなることを特徴とする前記（４）記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【００１３】
（６）ステンレス鋼製突起構造物の鋼製構造物との接続側の端部近傍に肩部を設け、この肩部の平面がチタンクラッド鋼板の表面と同一の平面上にあるように構成してなることを特徴とする前記（１）乃至（５）記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。
【００１４】
（７）ステンレス鋼製突起構造物がおねじを構成し、該おねじ部にステンレス鋼製ナットを接続することにより別の構造物を固定し、該ステンレス鋼製ナットを被覆するチタン製キャップを配置し、該キャップの内部を防食剤で充填してなることを特徴とする前記（１）乃至（６）記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
チタンは、チタン類似の金属とは溶接接続できるが、チタンと鋼のような異種金属同士の溶接は前述したとおり溶接金属を脆化させるため、チタン薄板を直接鋼製構造物の表面の被覆のために用いることができない。そこで、腐食雰囲気で使用される構造物については、その表面被覆にチタンクラッド鋼板が用いられている。チタンクラッド鋼板に使用するチタン合せ材はＪＩＳに規定されている１種〜３種いずれでもよい。チタンクラッド鋼板の母材は鋼であり、鋼製構造物の表面にチタンクラッド鋼板を被覆接合するに際しては、構造物とチタンクラッド鋼板の母材とを溶接接続することが可能である。これにより異種金属同士の溶接が回避できる。構造物とチタンクラッド鋼板母材との溶接部、チタンクラッド鋼板母材同士の溶接部は、腐食防止のためチタンで被覆する必要があり、溶接金属を脆化させずかつ海水の浸入を防ぐには例えば特開平５−１８５２３７号公報記載の方法が採用される。
【００１６】
鋼製構造物に突起状に設置される構造物（以下、突起構造物）は、鋼表面にチタン被覆が防食に必要なほど過酷な環境に曝されるため、鋼が表面に露出する構造を採用することはできない。また、この突起には防舷材の設置等が行われるため、チタンクラッド鋼板で被覆しても簡単にチタン被覆が損耗してしまい長期間の耐食性を維持できない。さらに、この突起は鋼製構造物との間が溶接接続によって強固に接合される必要があり、チタンあるいはチタン合金を用いることは異種接合の必要が生じるため用いることができない。このような制約から、この突起はステンレス鋼で製造することとした。これにより耐食性及び構造物との強固な接続とを可能とした。ステンレス鋼としてはＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌ等を用いることが可能である。
【００１７】
鋼製構造物においてステンレス鋼製突起構造物が接続されるべき部位の表面は、その部分だけ表面を被覆するチタンクラッド鋼板が切除される。チタンクラッド鋼板を予めその形状に切除して用いてもいいし、複数のチタンクラッド鋼板を組み合わせて表面を被覆するに際し、ステンレス鋼製突起構造物が接続されるべき部位だけチタンクラッド鋼板を配置しないことで対応することもできる。
【００１８】
図１に示す本発明の第一の実施態様においては、ステンレス鋼製突起構造物３は鋼製構造物１に溶接部５において直接溶接接続される。チタンクラッド鋼板の切除部分はステンレス鋼製突起構造物の断面よりやや大きくしておき、切除したチタンクラッド鋼の切除端面、鋼製構造物及びステンレス鋼製突起構造物との３者の間に切り欠き部８が形成される。この切り欠き部を埋めるように溶接部６が形成される。溶接部６は、チタンクラッド鋼板の切除端面においては、チタンクラッド鋼板の母材２１ 部のみと接合され、チタン合せ材２２部とは接合されない。チタンと鉄の異種金属同士の溶接接合を防ぐことにより溶接金属の脆化を防止するためである。この溶接部６の形成により、チタンクラッド鋼板の切除部端面においてチタンクラッド鋼板と鋼製構造物との接合が行われる。溶接部５及び溶接部６の形成については、ステンレス溶接材料Ｄ３１６Ｌ、Ｙ３１６Ｌ等を用い、被覆アーク溶接法、ＴＩＧ溶接法等の溶接法が採用できる。
【００１９】
溶接部６は軟鋼で希釈されたステンレス鋼で形成されておりその表面は耐食性を有しない。従って、チタンあるいはステンレス鋼と同等の耐食性を有する被覆が必要となる。本実施態様においては銀ろう付けによる被覆７が用いられる。銀ろう付けは、溶材としてＡｇまたはＡｇ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｃｄ系ろうが用いられ、トーチろう付けまたは抵抗ろう付けの方法で被覆が行われる。銀ろう付けは溶融温度１１００℃以下で行われるため、被溶接物は溶融せず、従ってチタンと鉄の異種金属が接しているものの溶接部の脆化の問題は発生しない。また、この銀ろう付け部は表面を被覆することを目的としており何ら構造的強度を担っていないので、ろう付け接合において十分な接合強度を確保することができる。
【００２０】
図２に示す本発明の第２の実施態様においては、ステンレス鋼製突起構造物３の接続にベースプレート４を用いる。鋼製構造物１は、例えば海洋構造物の橋脚であれば橋脚としての強度を確保するべく板厚等が選択されるが、ステンレス鋼製突起構造物にかかる外力によって発生するモーメントを支えるに十分な強度を有していない場合がある。このような場合、前記モーメントを支えるのに十分な厚みを有するベースプレート４を配置し、ステンレス鋼製突起構造物３はこのベースプレートと溶接接合し、鋼製構造物との間はベースプレートの端部に設けた溶接部１１で接合することにより、鋼製構造物にかかる局部的モーメントを軽減することができる。
【００２１】
この場合、平板のベースプレートにステンレス鋼製突起構造物を載置してコーナー部をすみ肉溶接で接続してもいいし、図２に示すようにベースプレートに貫通孔を設け、この貫通孔にステンレス鋼製突起構造物を貫通させた上で両者を溶接接続してもいい。後者においてはベースプレートに開先９を設けることにより、図１の溶接部５のようなビードの盛りが切り欠き部８の中に形成されないので、溶接部６及び銀ろう付け部７の形成に悪影響を及ぼさないという効果を有する。また、溶接部１０を形成することにより、ベースプレートとステンレス鋼製突起構造物との接合強度をさらに向上させることができる。
【００２２】
ベースプレートの設置により、鋼製構造物の上に段差が生じる。チタンクラッド鋼板は、鋼製構造物とベースプレートを共に覆い、海水の浸入を防ぐ構造が必要である。図２に示すように、段差部のチタンクラッド鋼板の間にチタン板１２を架け渡し、チタン板１２とチタンクラッド鋼板のチタン合せ材２２とをＴＩＧ溶接法で接合することによって所要のチタン被覆を実現することができる。
【００２３】
溶接部６の被覆は、銀ろう付けのかわりにペトロラタムペースト（ＪＩＳ Ｚ１９０３）を塗布することで行なうこともできる。ペトロラタムペーストは原油から減圧蒸留により分離された石油ワックスの一種であるペトロラタムを主成分として腐食抑制剤等を添加したペースト状の物質であり、そのはっ水性により水の侵入を防止し、かつ酸素の透過を抑制することにより防食機能を発揮する。塗布は、作業者が適量を塗布部分に手で塗り付ける方法で施工可能である。防舷材などの構造物を接続するにあたり、当該構造物でペトロラタムペースト塗布部を覆うように配置すれば、ペトロラタムペースト部の耐久性を向上することができる。
【００２４】
ステンレス鋼製構造物をボルト状とし、これにステンレス鋼製ナットを介して硬質ゴム製防舷材を接続する場合、ステンレス鋼製ナットの腐食が進展することがある。このようなナットの腐食を防止するためには、ナット部をチタン製のキャップで覆い、その中をペトロラタムペースト等の防食剤で充填することが有効である。
【００２５】
ステンレス鋼製突起構造物の形状は、図３に示すようにずん胴でもいいが、図１、図２に示すように鋼製構造物との接続側の端部近傍に肩部を設け、この肩部の平面がチタンクラッド鋼板の表面と同一の平面上にあるように構成してもいい。肩部の平面を設けることにより、ステンレス鋼製突起構造物の突起部にそって溶接金属を肉盛りし、その上をろう付けする作業の作業性を向上し、確実な施工を容易にする。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
１２ｍｍの板厚の一般構造用鋼材を用いて四角柱の形状に海洋構造物の脚柱を構成し、この脚柱のスプラッシュゾーンに該当する部分の四周をチタンクラッド鋼板で被覆した。チタンクラッド鋼板２は、チタン合せ材２２の厚みが１．０ｍｍ、母材２１を含めた全体厚みが５ｍｍであった。このチタンクラッド鋼板の被覆部の一部に、防舷材を取り付けるためのステンレス鋼製のボルト様突起物３を接続した。接続部断面は図２に示した通りである。ステンレス鋼材質としてはＳＵＳ３１６Ｌを用いた。突起物は長さが１２０ｍｍ、基部の幅は６０ｍｍ、ボルト部の直径は４０ｍｍとした。突起物には肩部を設け、チタンクラッド鋼板の表面と肩部の平面とが同一平面を構成するようにした。ベースプレートとして厚み２５ｍｍの一般構造用鋼材を用い、ベースプレートに貫通孔及び上下面に開先を設けてステンレス鋼製ボルト様突起物を嵌合して接続した。接続にはスタッドと母材間にアークを発生させるフィリップス式アークスタッド溶接法を採用し、ステンレス鋼製突起構造物を接続したベースプレートの四周を溶接部として鋼製構造物に溶接した。
【００２７】
鋼製構造物１の表面及びベースプレート４の表面にチタンクラッド鋼板２を接合した。鋼製構造物上のチタンクラッド鋼板とベースプレート上のチタンクラッド鋼板との段差部分には、チタン薄板１２を架橋し、チタン薄板とチタンクラッド鋼板のチタン合せ材とを溶材を使用しないＴＩＧ溶接法で溶接接合し、密閉構造を実現した。
【００２８】
ベースプレート上のチタンクラッド鋼板の切除部の端面はステンレス鋼製突起構造物との間に幅７ｍｍの切り欠き部８を構成するように配置した。この切り欠き部をステンレス溶接材料Ｙ３１６Ｌを溶材としてＴＩＧ溶接法で肉盛６を行なった。肉盛高さは４ｍｍとし、チタンクラッド鋼板のチタン合せ材と母材との間の異材溶接が発生しないようにした。この肉盛溶接部の表面を被覆するように銀ろう付け７を行なった。銀ろう付けはＡｇ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｃｄ系ろう材を用い、トーチろう付けの方法で行なった。その結果、チタンクラッド鋼板のチタン合せ材からステンレス鋼製突起構造物の間が銀ろうで密封され、内部の溶接部への海水浸入を防止することができた。
【００２９】
（実施例２）
図５に示す海洋構造物の橋脚のスプラッシュゾーンをチタンクラッド鋼板で被覆する構造物において、図６に示すようにスプラッシュゾーン内に防舷材の取り付けを行った。防舷材を取り付けるためのステンレス鋼製突起構造物の詳細構造を図４に示す。ステンレス鋼製突起構造物を取り付ける主要な構成は実施例１と同一であり、銀ろう付けのみをペトロラタムペースト塗布１３に置換した。ペトロラタムペースト塗布は適量を手にとり塗布部分に手で塗り付ける方法で行なった。ボルト状ステンレス鋼製突起構造物３にステンレス鋼製ナット１４を介して防舷材１５を固定した。ペトロラタムペースト塗布部１３は、密閉性は銀ろう付け同様十分であり、内部への海水浸入を防止することができた。また、塗布部１３を防舷材１５で保護する配置としているので塗布部の耐久性はさらに向上し、銀ろう付け同様十分な耐久性が得られた。
【００３０】
防舷材１５は硬質ゴムで製造した。ステンレス鋼製ナット１４の腐食を防止するため、ナット１４とステンレス鋼製突起構造物３を覆うようにチタン製キャップ１６を設置し、キャップの内部１７にペトロラタムペーストを充填した。これにより、ステンレス鋼で製造されたナット１４の腐食を防止することができた。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、チタンクラッド鋼板で被覆された鋼製構造物の表面に簡単に施工でき、かつコンパクトなステンレス鋼製の突起構造物により、耐食性を確保した上で、防舷材の設置が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチタンクラッド鋼板被覆構造物にステンレス鋼製突起構造物を接続した部分の断面図である。
【図２】本発明のチタンクラッド鋼板被覆構造物にステンレス鋼製突起構造物を接続した部分の断面図である。
【図３】図２において、ステンレス鋼製突起構造物に肩部を設けない場合の断面図である。
【図４】本発明のチタンクラッド鋼板被覆構造物にステンレス鋼製突起構造物を接続し、さらに防舷材を接続した部分の断面図である。
【図５】本発明の海洋構造物の全体図である。
【図６】本発明の防舷材の取り付け部の全体断面図である。
【符号の説明】
１ 鋼製構造物
２ チタンクラッド鋼板
３ ステンレス鋼製突起構造物
４ ベースプレート
５ 鋼製構造物とステンレス鋼製突起構造物相互の溶接部
６ 肉盛溶接部
７ 銀ろう付け部
８ 切り欠き部
９ ベースプレートとステンレス鋼製突起構造物相互の溶接部
１０ 同上
１１ 鋼製構造物とベースプレート相互の溶接部
１２ 段差のあるチタンクラッド鋼板相互に架橋するチタン板
１３ ペトロラタムペースト塗布部
１４ ステンレス鋼製ナット
１５ 防舷材
１６ チタン製キャップ
１７ 防食剤充填部
１８ 座金
１９ チタンクラッド鋼板の鋼製母材
２０ チタンクラッド鋼板のチタン合せ材
３１ 橋脚
３２ 海上部
３３ スプラッシュゾーン（チタンクラッド鋼板被覆）
３４ 海中部
Claims (7)
- 鋼製構造物の表面の全部又は一部をチタンクラッド鋼板で被覆した構造物において、前記チタンクラッド鋼板で被覆した領域の一部に前記チタンクラッド鋼板を切除した領域を設け、該切除した領域において鋼製構造物に接続するようにステンレス鋼製突起構造物を配置し、該鋼製構造物とステンレス鋼製突起構造物とを溶接接合し、さらに切除したチタンクラッド鋼板の切除端面におけるチタンクラッド鋼板の鋼製母材、鋼製構造物及びステンレス鋼製突起構造物との３者で形成される切り欠き部をチタンクラッド鋼板のチタン合せ材に接触しないように肉盛溶接し、さらにチタンクラッド鋼板のチタン合せ材と鋼母材との異種接合部及びステンレス鋼製突起構造物と前記肉盛溶接部との接合境界を含んで前記肉盛溶接部を覆うように銀ろう付けしてなることを特徴とするチタンクラッド鋼板被覆構造物。
- 表面の全部又は一部をチタンクラッド鋼板で被覆した鋼製構造物において、鋼製構造物の表面の一部にベースプレートを溶接接続し、前記チタンクラッド鋼板被覆は前記ベースプレートの表面を被覆し、前記ベースプレートの表面上の一部に前記チタンクラッド鋼板を切除した領域を設け、前記切除した領域においては切除領域よりも小さな領域において前記ベースプレートに貫通する切除孔を設け、前記ベースプレートの前記切除孔に嵌合するようにステンレス鋼製突起構造物を配置し、前記ベースプレートと前記ステンレス鋼製突起構造物とを溶接接合し、さらに切除したチタンクラッド鋼板の切除端面におけるチタンクラッド鋼板の鋼製母材、ベースプレート及びステンレス鋼製突起構造物との３者で形成される切り欠き部をチタンクラッド鋼板のチタン合せ材に接触しないように肉盛溶接し、さらにチタンクラッド鋼板のチタン合せ材と鋼母材との異種接合部及びステンレス鋼製突起構造物と前記肉盛溶接部との接合境界を含んで前記肉盛溶接部を覆うように銀ろう付けしてなることを特徴とするチタンクラッド鋼板被覆構造物。
- 表面の全部又は一部をチタンクラッド鋼板で被覆した鋼製構造物において、鋼製構造物の表面の一部にベースプレートを溶接接続し、前記チタンクラッド鋼板被覆は前記ベースプレートの表面を被覆し、前記ベースプレートの表面上の一部に前記チタンクラッド鋼板を切除した領域を設け、該切除した領域においてベースプレートに接続するようにステンレス鋼製突起構造物を配置し、該ベースプレートとステンレス鋼製突起構造物とを溶接接合し、さらに切除したチタンクラッド鋼板の切除端面におけるチタンクラッド鋼板の鋼製母材、ベースプレート及びステンレス鋼製突起構造物との３者で形成される切り欠き部をチタンクラッド鋼板のチタン合せ材に接触しないように肉盛溶接し、さらにチタンクラッド鋼板のチタン合せ材と鋼母材との異種接合部及びステンレス鋼製突起構造物と前記肉盛溶接部との接合境界を含んで前記肉盛溶接部を覆うように銀ろう付けしてなることを特徴とするチタンクラッド鋼板被覆構造物。
- 銀ろう付けのかわりにペトロラタムペーストを塗布してなることを特徴とする請求項１乃至３記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。
- ステンレス鋼製突起構造物を介して接続した別の構造物によってペトロラタムペースト塗布部を被覆してなることを特徴とする請求項４記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。
- ステンレス鋼製突起構造物の鋼製構造物との接続側の端部近傍に肩部を設け、この肩部の平面がチタンクラッド鋼板の表面と同一の平面上にあるように構成してなることを特徴とする請求項１乃至５記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。
- ステンレス鋼製突起構造物がおねじを構成し、該おねじ部にステンレス鋼製ナットを接続することにより別の構造物を固定し、該ステンレス鋼製ナットを被覆するチタン製キャップを配置し、該キャップの内部を防食剤で充填してなることを特徴とする請求項１乃至６記載のチタンクラッド鋼板被覆構造物。
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