JP3954479B2

JP3954479B2 - Anticorrosion panel structure and method for making anticorrosion structure for offshore structure

Info

Publication number: JP3954479B2
Application number: JP2002327900A
Authority: JP
Inventors: 常治森; 康生村井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP2004160481A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海洋上に建設される空港や橋梁等の海洋構造物における鋼矢板の様に、優れた耐食性が要求される部材の表面防食に使用される防食用パネル構造体、およびこうしたパネル構造体を用いて海洋構造物に防食構造体を作る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような海洋構造物においては常時厳しい腐食環境下に晒されており、特にこの海洋構造物の鋼矢板では、海面の干満差による変動によって海水と空気が交互に接触する領域が存在し、こうした領域では他の領域よりも更に優れた耐食性が要求される。
【０００３】
海洋構造物の耐食性を向上させるという観点から、これまでにも様々な技術が提案されており、その一つとして海洋構造物の鋼矢板表面をポリエチレンやウレタンエラストマーからなる防食層で被覆する技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、こうした技術では強度や耐久性の点で十分とは言えず、１０〜１５年程度で耐食性が劣化してしまい、その都度全面的な補集工事が必要になるという問題がある。こうしたことから、海洋構造物における鋼矢板の耐食性を更に向上させるための技術の確立が望まれているのが実情である。
【０００５】
一方、チタン材は優れた強度や耐食性を有することが知られており、こうした特性を生かして幅広い分野で利用されている。また、チタン材を海洋構造物の防食技術に応用するという観点からも検討されており、海洋構造物に防食層を形成する手段として、（１）鋼板表面にチタンを被覆したチタンクラッド鋼板を鋼管杭等に溶接（鋼材同士を溶接）することによってライニングする方法や、（２）鋼管杭等にチタン薄板を直接的にライニングする方法等が提示されている（非特許文献２）。
【０００６】
このうち上記（２）の方法では、施工現場で鋼矢板等の表面に直接的にチタン薄板をライニングするには施工上の問題がある。また上記（１）の方法でも、チタンクラッド鋼板を用いて防食構造体を構成するには、次に示すような解決すべき様々の問題があり、その適用は限られたものとなっており、（１）、（２）のいずれの方法でも既設物に対しては防食構造体を得るに至っていないのが実情である。
【０００７】
上記の様なチタンクラッド鋼板では、基材としての鋼材に被覆材としてのチタンを接合する手段として、（ａ）熱間圧接圧延法、（ｂ）爆着法、（ｃ）爆着圧延法等が代表的な方法として知られているが、いずれの方法を採用するにしても特殊な製造設備が必要となってくる。
【０００８】
チタンクラッド鋼板では管状のものも製造できるが、その形状が大型になると、一旦平板状のチタンクラッド鋼板を製造した後、曲げ加工して所定の曲率を有する構成部材（防食用部材）として作製することになる。しかしながら、こうした手順で防食用部材を作製すると、チタンが母材から剥離してしまうという問題がある。即ち、チタンクラッド鋼板では平面部分には比較的容易に溶接施工できるのであるが、鋼矢板等では所定の曲率を有する管状に形成されることが多く、こうした鋼矢板の曲面に防食層を形成するには制約があり、十分に対応できていないのが実情である。
【０００９】
また、上記の様なチタンクラッド鋼板では、高温になるとチタンが剥離してしまうことがあり、特にチタンクラッド鋼板を鋼矢板表面に溶接する際の熱によってその周縁部におけるチタンが剥離し、耐食性が劣化することがある。
【００１０】
更に、既存の海洋構造物の鋼矢板表面にチタンクラッド鋼板を溶接するには、水中溶接を施すことが余儀なくされるのであるが、そのままで溶接を行うと多量の気泡の発生によって、作業者が溶接部分を目視確認できず、溶接不良部分が発生して鋼板間（鋼矢板とチタンクラッド鋼板の間）に海水が浸入して耐食性が劣化するという問題もある。
【００１１】
【非特許文献１】
「防食技術セミナー」、社団法人鋼材倶楽部、平成６年３月発行、第２０頁
【非特許文献２】
「チタンとその合金の新展開」、日本金属学会、平成１2年７月発行、第３２頁
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の様な従来技術が有する問題を解決するためになされたものであって、その目的は、海洋構造物の鋼矢板表面に防食構造体を形成するための有用な防食用パネル構造体、およびこうしたパネル構造体を用いて海洋構造物の防食構造体を作る為の有用な方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成し得た本発明のパネル構造体とは、鋼板からなる基材表面に、当該基材の周縁部を残してチタン板またはチタン合金板をＭＩＧ溶接法によって接合したものである点に要旨を有するものである。また、このパネル構造体においては、前記周縁部の鋼板表面の内、水中溶接予定ラインに沿って凸条が形成されたものであることが好ましく、こうした構成を採用することによって水中溶接を容易に行うことができる。更に、本発明のパネル構造体においては、基材の中央部には、チタンまたはチタン合金板との接合部分を残して切欠が形成されたものとすることも有用である。
【００１４】
一方、上記目的を達成することのできた本発明方法とは、上記の様な本発明のパネル構造体を施工現場に準備しておき、海洋構造物の鋼矢板表面に、前記基材の周縁部を溶接接合することによって、前記鋼矢板表面上にチタンまたはチタン合金板からなる防食層を形成する点に要旨を有するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者らは上記目的を達成するために、施工現場において鋼矢板表面にチタン材を被覆することができるパネル構造体の構成について様々な角度から検討した。その結果、鋼板からなる基材の表面に、当該基材の周縁部を残してチタンまたはチタン合金板をＭＩＧ溶接法（イナートガスメタルアーク溶接法）によって接合してパネル構造体としたものでは、上記目的が見事に達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００１６】
本発明者らは、チタン板と鋼板を接合する方法についてかねてより研究を進めており、その研究の一環として特開平１０−２７２５６０号の様な技術も提案している。この技術では、チタンまたはチタン合金材と鋼材とを、溶接ワイヤー（消耗電極）として銅合金を用いたＭＩＧ溶接法によって直接接合するものである。また本発明者らは、チタン板と鋼板とをＭＩＧスポット溶接によって接合する方法についても提案している（例えば、「Ｒ＆Ｄ神戸製鋼技報」、Vol.49,No.3,Dec.1999）。これらの溶接方法を適用することによって、本発明のパネル構造体を製造することができる。本発明のパネル構造体の構成を図面によって説明する。
【００１７】
図１は、本発明のパネル構造体の一構成例を示す概略説明図［（ａ）は部分断面図、（ｂ）は部分斜視図］であり、図中１は基材としての鋼板、２はチタンまたはチタン合金板（以下、「チタン板」で代表することがある）、３は溶接金属、４は鋼板１の表面に形成された凸条を夫々示す。このパネル構造体は、鋼板１の表面にその周縁部１ａを残してチタン板２が接合されたものであるが、チタン板２の接合に当たっては、銅合金を溶接ワイヤー（消耗電極）とするＭＩＧ溶接を適用し、チタン板２の周囲を隅肉溶接することによって銅合金からなる溶接金属３を形成する。
【００１８】
このようにして、鋼板１の表面にチタン板２を強固に接合することによって、本発明のパネル構造体が製造することができる。また、こうしたパネル構造体を鋼矢板表面に接合するには、前記周縁部１ａを溶接すればよいが、この周縁部１ａにチタン板２が存在しない状態であるので、こうした接合も何らの支障を生じることなく容易に行うことができる。
【００１９】
図１に示したパネル構造体においては、平板状の鋼板１表面に平板状のチタン板２を接合する場合を示したけれども、曲面を有するパネル構造体を製造するときには、鋼板１およびチタン板２をその形状に曲げ加工した後に両者を接合することによって、希望する形状を得ることができる。こうしたパネル構造体では、従来のチタンクラッド鋼板の様に接合した後に曲げ加工するものではないので、チタン板２が鋼板１から剥離するということもない。
【００２０】
図１に示したと凸条４は、前記周縁部１ａの鋼板１表面の内、水中溶接予定ラインに沿って形成されるものである。こうした凸条４を形成することによって、水中溶接を容易に行うことができる。即ち、本発明のパネル構造体を海洋構造物の鋼矢板表面に溶接するには、水中溶接を施すことが必要になるが、こうした凸条を形成しておくことによって、手探りの状態であっても希望する溶接予定ラインに沿って（目外れ状態にならずに）溶接を行うことができ、溶接不良部の発生を防止できる。尚、上記凸条を形成するには、前記周縁部１ａの鋼板１表面の内、溶接予定ラインに沿って、断面矩形の鋼棒材を溶接接合すれば良い。
【００２１】
図２は、本発明のパネル構造体の他の構成例を示す概略説明図［（ａ）は部分断面図、（ｂ）は部分斜視図］である。この構成では、図１に示した様なＭＩＧ溶接法による隅肉溶接（溶接金属３の形成）の代わりに、ＭＩＧスポット溶接によってチタン板２を鋼板１表面に接合する以外は基本的には前記図１に示した構成と類似するものであり、対応する部分には同一の参照符号を付すことによって重複説明を回避する。
【００２２】
図２に示した構成では、チタン板２に多数の孔５を形成しておき、この孔５に溶接トーチの先端部（即ち、銅合金からなる溶接ワイヤー）を挿入して鋼板１表面に押し付け、シールドガスを流しつつアークを発生させることによって、前記孔５内に銅合金６を充填しつつチタン板２と鋼板１を接合するものである。また、銅合金６を充填した上部は、チタン製カバー７を溶接することによって覆われる。尚、チタン製カバー７を溶接するには、チタン同士の接合になるので、ＴＩＧ溶接法（イナートガスタングステンアーク溶接法）や電子ビーム溶接法を適用できる。
【００２３】
上記図１、２に示したパネル構造体では、チタン板２を隅肉溶接またはスポット溶接の夫々によって鋼板１の表面に接合した構成を示したけれども、例えば図３に示す様に、これらを併用してチタン板２を鋼板１の表面に接合しても良い。こうした構成を採用することによって、チタン板２の鋼板１に対する接合強度を高めることができる。
【００２４】
図４は、本発明のパネル構造体の更に他の構成例を示す概略説明図［（ａ）は部分断面図、（ｂ）は部分斜視図］である。この構成では、基材である鋼板１の中央部に、チタン板２との接合部分を残して切欠８が形成されたものであり、他の構成は前記図１と同様であり、対応する部分には同一の参照符号が付してある。尚、図４に示した構成では、前記図１に示したパネル構造体に切欠８を形成した構成を示したけれども、図５に示す様に前記図２に示したパネル構造体に切欠８を形成した構成や、図６に示す様に前記図３に示したパネル構造体に切欠８を形成する様にしても良い。
【００２５】
前記図４〜６に示した切欠８を形成することによって、パネル構造体の軽量化が図れることになる。しかも、こうしたパネル構造体を鋼矢板表面に溶接接合する際に、切欠８によって形成される空隙（即ち、鋼矢板表面とチタン板２裏面との間で形成される空隙）に樹脂、ゴム、セメント等を緩衝材として充填することができ、これによってパネル構造体の外力に対する強度を高めて耐久性を更に向上させることができるという効果も得られる。尚、図４〜６に示したパネル構造体は、上下逆で使用しても本発明の効果が得られるものである。
【００２６】
上記のようなパネル構造体を製造するときに使用する銅合金（溶接用ワイヤー）としては、Ｓｉを１〜４％、Ｍｎを０．３〜３％の範囲で含むＳｉ青銅系の銅合金が挙げられる。また、こうした銅合金からなる溶接ワイヤーは、安定したアークを得るという観点からして、その直径は０．８〜１．２ｍｍ程度であることが好ましい。
【００２７】
尚、本発明のパネル構造体で用いるチタン板（チタンまたはチタン合金板）の種類については、特に限定するものではなく、純チタンは勿論のこと、汎用されている各種チタン合金材（例えば、Ｔｉ−Ｐｄ合金、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金等）のいずれも使用できる。また本発明で用いるチタン材の厚さは、その種類によっても異なるが、加工性および溶接性の両特性を考慮すれば、０．３〜２ｍｍ程度が適当である。
【００２８】
一方、本発明のパネルで構造体の基材となる鋼板（前記凸条も含め）の種類についても特に限定されるものではなく、耐食性に優れた各種耐候性鋼は勿論のこと、例えば軟鋼、高張力鋼、ステンレス鋼等、様々な鋼材を使用することができる。また基材として用いる鋼板の厚みについては特に限定されるものではなく、２ｍｍ未満ではパネル製作時の溶接熱によりパネルが歪み易く、４ｍｍを超えると重量増加によって現地施工効率を低下させることを考慮すれば、２〜４ｍｍ程度が適当である。更に、前記凸条の突出高さは、５ｍｍ未満では海中溶接時のガイドの役目を果たせず、１５ｍｍを超えると重量増加により現地施工効率を低下させること等を考慮すれば、５〜１５ｍｍ程度が適当である。尚、チタンクラッド鋼でも上記凸条をパネル周囲に設けることにより、本発明と同様の海中溶接性の向上効果が得られる。
【００２９】
本発明のパネル構造体は、前記基材の周縁部を海洋構造物の鋼矢板表面に溶接接合することによって、鋼矢板表面上にチタンまたはチタン合金板からなる防食層を形成して海洋構造物の防食構造体を作ることができるが、この方法について図面を用いて説明する。
【００３０】
図７は、本発明方法の一実施形態を説明するための図であり、この図では円筒状の鋼矢板１０の表面に本発明の防食用パネル構造体１１を溶接接合することを示したものである。即ち、図７［図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）斜視図］に示す様に、鋼矢板１０は複数本並んだ状態で建設されているのであるが、こうした鋼矢板１０の表面に、一対の半割状パネル構造体１１［図７（ｃ）は斜視図、図７（ｄ）は断面図］を組み合わせて溶接接合することによって、鋼矢板１０の表面にチタンからなる防食層を形成する。
【００３１】
パネル構造体１１を溶接接合するに際しては、鋼材同士の溶接を行うものであるので、その方法はアーク溶接、抵抗溶接、レーザ溶接等の一般的な溶接方法を採用できる。また、鋼矢板１０の間では溶接作業が困難であることから、パネル構造体相互間が正面となるように溶接作業を行えば良い（このときの溶接部分を、図７中符号１２で示す）。尚、パネル構造体１１の鋼矢板１０表面への溶接接合（パネル構造体の上端部および下端部の溶接接合）は隅肉溶接で行い、パネル相互間は突合せ溶接を行えば良い。また、パネル構造体１１を鋼矢板１０の表面に溶接接合した後における鋼板１の露出部分（前記周縁部１ａ）については、その表面に樹脂層を形成することによって耐食性を維持する。
【００３２】
上記図７においては、鋼矢板１０相互間に何らの障害物がない場合について示したが、鋼矢板１０間には強度向上の観点からジョイントが配置されるのが一般的である。次に、こうしたジョイントが存在する場合の施工手順について説明する。
【００３３】
図８は、本発明方法の他の実施形態を説明するための平面図であり、この図では鋼矢板１０間にジョイント１３が存在する場合を想定したものである。この場合には、前記図７（ｃ）に示した様な半割状のパネル構造体１１を、ジョイント１３の領域を外して溶接１２（パネル構造体の上端部および下端部の溶接接合も行い）し、当該溶接１２の部分とジョイント１３を含めて樹脂１５で覆うものである。また、パネル構造体１１を鋼矢板１０の表面に溶接接合した後における鋼板１の露出部分（前記周縁部１ａ）については、その表面に樹脂層を形成することは、前記図７の場合と同様である。
【００３４】
図９は、本発明方法の更に他の実施形態を説明するための図であり［図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の要部拡大図］、その構成は基本的に前記図８に示した構成と同様であるが、この構成ではジョイント１３にスタッドボルト１４をたて、このスタッドボルト１４に保護板１８（例えば、チタン板）を固定し、溶接１２の部分とジョイント１３を含めてコンクリート１９を詰めるものである。こうした構成を採用することによって、耐食性が更に優れた防食構造体とすることができる。
【００３５】
前記図８、９に示した構成では、いずれもジョイント１３の近傍で溶接を行うものであるが、この様な構成では場所的に溶接作業において支障を来たすこともある。このような事態に対処するために、例えば図１０［図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は斜視図］に示す様な構成も採用できる。図１０に示した構成では、鋼矢板１０の１／４周分長さに相当する曲面を有するパネル構造体１１を準備しておき、その一方側（ジョイント側）に孔開き突縁１６を設けておき、ジョイント１３に設けたスタッドボルト１４によって前記突縁１６を固定するものである。また、孔開き突縁１６の反対側は、突合せ溶接１７を行うことによってパネル構造体１１相互間を固定する。尚、ジョイント１３の部分は樹脂１５で覆うことは、前記図８に示した構成と同様である。
【００３６】
以下、本発明を実施例によって本発明のパネル構造体の構成をより具体的に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００３７】
【実施例】
実施例１
（曲率をもったパネルの製作性）
海洋構造物の防食構造体の施工法として、鋼管にチタン材を被覆する部材（パネル構造体）の作製を前提として、従来のチタンクラッド鋼板を曲げ加工してパネル構造体を作成する場合と、本発明のパネル構造体で作成する場合について、製作性について比較検討した。このとき用いたチタンクラッド鋼板（比較例）は、厚み：１ｍｍのチタン板と厚み：４ｍｍの鋼板を大気中圧延によって接合したものを用いた。また、本発明のパネル構造体としては、厚み：３ｍｍの鋼板の表面に１ｍｍのチタン板を溶接によって接合したもの（前記図１）を用いた。曲げ加工は、曲げ半径が４００ｍｍ、３００ｍｍ、２００ｍｍの夫々について行った。
【００３８】
その結果、従来のチタンクラッド鋼板を曲げ加工した場合には、曲げ半径が４００ｍで端部のチタンが一部剥離し、曲げ半径が３００ｍｍ、２００ｍｍでチタンが完全に剥離してしまいパネルが製作できなかった。
【００３９】
これに対して、本発明によるパネル構造体では、まず鋼板とチタン板を所定の曲げ半径に加工した後、チタン板を接合する方法であり、曲げ半径に対する制限が殆どないので、いずれの半径であっても良好なパネル構造体を作成できることが確認できた。
【００４０】
実施例２
従来のチタンクラッド鋼板（チタン板：１ｍｍ，鋼板：４ｍｍ，３００ｍｍ×５００ｍｍ、周囲は約３０ｍｍのカットバック）、および本発明のチタンライニングパネル［チタン板：１ｍｍ、鋼板：３ｍｍ、３００×５００ｍｍ、周囲は鋼材のみであり、且つ周縁部１５ｍｍは板厚７ｍｍに増厚（前記凸条４）したもの］を、軟鋼板（板厚：１４ｍｍ、幅：５００ｍｍ、長さ：７００ｍｍ）に夫々重ね合わせた上で、水槽（水深：２００ｍｍ）にセットし、チタンクラッド鋼板と本発明のパネル構造体の夫々の周縁部の鋼材と、軟鋼板を被覆アーク溶接法にて水中にて隅肉溶接で接合した。
【００４１】
得られた各パネルについて、軟鋼板裏面から軟鋼板を貫通する気密テスト用の空気導入孔を形成し、この導入孔から圧力（３ｋｇ／ｃｍ²）をかけて空気を供給し、隅肉溶接部から空気が漏れるか否かによって隅肉溶接部の健全性を調査した。
【００４２】
その結果、本発明のパネル構造体を使用したものでは、所定の圧力でも隅肉溶接分から空気の漏れは認められず、該溶接部における健全性が確認できた。これに対して、従来のチタンクラッド鋼板を用いたものでは、一部に隅肉溶接で所定の狙い位置から外れた目外れ状態となっており、僅かな圧力でも圧力でも漏れが発生していた。
【００４３】
実施例３
各種パネル構造体について、海水環境を想定した条件で浸漬試験を行い、腐食の程度について調査した。このとき試験片としては、チタンの周囲を溶接したサンプルを作成し、鋼板部および溶接部をマスクしてもの（実施例）と、チタンクラッド鋼において鋼材部と接合端面（合せ目）をマスクしたもの（比較例）を使用した。これらの試験片を、６％ＮａＣｌ溶液（ｐＨ８）に浸漬し、２５℃および８０℃の夫々にて１週間経過したときの腐食発生状況を目視によって確認した。その結果、本発明のパネル構造体は、従来のチタンクラッド鋼板と同様に、腐食の発生は認められず、良好な耐食性が確認できた。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されており、海洋構造物の鋼矢板表面に防食構造体を形成するための有用な防食用パネル構造体が実現でき、こうしたパネル構造体は海洋構造物の防食構造体を作る為の素材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパネル構造体の一構成例を示す概略説明図である。
【図２】本発明のパネル構造体の他の構成例を示す概略説明図である。
【図３】本発明のパネル構造体の他の構成例を示す概略説明図である。
【図４】本発明のパネル構造体の更に他の構成例を示す概略説明図である。
【図５】本発明のパネル構造体の他の構成例を示す概略説明図である。
【図６】本発明のパネル構造体の他の構成例を示す概略説明図である。
【図７】本発明方法の一実施形態を説明するための図である。
【図８】本発明方法の他の実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明方法の更に他の実施形態を説明するための図である。
【図１０】本発明方法の他の実施形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１鋼板
２チタン板
３溶接金属
４凸条
５孔
１０鋼矢板
１１パネル構造体
１２溶接
１３ジョイント
１４スタッドボルト
１５樹脂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an anticorrosion panel structure used for surface anticorrosion of members that require excellent corrosion resistance, such as steel sheet piles in offshore structures such as airports and bridges constructed on the ocean, and such a panel structure. The present invention relates to a method for making an anticorrosion structure on a marine structure using a body.
[0002]
[Prior art]
The marine structure as described above is always exposed to severe corrosive environment, especially in the steel sheet pile of this marine structure, there is a region where seawater and air contact alternately due to fluctuation due to sea level difference, In these areas, even better corrosion resistance is required than in other areas.
[0003]
From the viewpoint of improving the corrosion resistance of offshore structures, various techniques have been proposed so far, and one of them is a technique of coating the steel sheet pile surface of offshore structures with a corrosion protection layer made of polyethylene or urethane elastomer. It has been proposed (see Non-Patent Document 1, for example).
[0004]
However, such a technique is not sufficient in terms of strength and durability, and the corrosion resistance deteriorates in about 10 to 15 years, and there is a problem that full collection work is required each time. For these reasons, the establishment of a technique for further improving the corrosion resistance of steel sheet piles in offshore structures is desired.
[0005]
On the other hand, titanium materials are known to have excellent strength and corrosion resistance, and are utilized in a wide range of fields by taking advantage of these properties. In addition, it has also been studied from the viewpoint of applying titanium materials to anticorrosion technology for offshore structures. As a means for forming anticorrosion layers on offshore structures, (1) a titanium clad steel plate coated with titanium on the steel plate surface is used as a steel pipe. A method of lining by welding (welding steel materials) to a pile or the like, and (2) a method of directly lining a titanium thin plate to a steel pipe pile or the like are presented (Non-Patent Document 2).
[0006]
Among them, the method (2) has a construction problem in order to line a titanium thin plate directly on the surface of a steel sheet pile or the like at a construction site. Moreover, even in the method (1), there are various problems to be solved as shown below in order to configure the anticorrosion structure using the titanium clad steel plate, and its application is limited. In fact, neither of the methods (1) and (2) has produced an anticorrosion structure for existing objects.
[0007]
In the titanium clad steel plate as described above, (a) hot press rolling method, (b) explosive method, (c) explosive rolling method, etc. as means for joining titanium as a covering material to steel material as a base material Is known as a typical method, but any manufacturing method requires special manufacturing equipment.
[0008]
A titanium-clad steel plate can be manufactured in a tubular shape, but once its shape becomes large, a plate-shaped titanium-clad steel plate is once manufactured and then bent to produce a component member (corrosion-preventing member) having a predetermined curvature. It will be. However, when the anticorrosion member is produced by such a procedure, there is a problem that titanium is peeled off from the base material. That is, in a titanium clad steel plate, it can be welded relatively easily on a flat surface portion, but in steel sheet piles and the like, it is often formed in a tubular shape having a predetermined curvature, and a corrosion prevention layer is formed on the curved surface of such a steel sheet pile. In fact, there is a limitation, and the situation is not enough.
[0009]
In addition, in the titanium clad steel plate as described above, titanium may be peeled off at a high temperature. In particular, the titanium at the peripheral edge peels off due to the heat generated when the titanium clad steel plate is welded to the steel sheet pile surface, resulting in corrosion resistance. May deteriorate.
[0010]
Furthermore, in order to weld a titanium clad steel sheet to the steel sheet pile surface of an existing offshore structure, it is necessary to perform underwater welding. There is also a problem that the welded portion cannot be visually confirmed, a poorly welded portion is generated, and seawater enters between the steel plates (between the steel sheet pile and the titanium clad steel plate) to deteriorate the corrosion resistance.
[0011]
[Non-Patent Document 1]
"Corrosion Prevention Technology Seminar", Steel Club, issued in March 1994, page 20 [Non-patent Document 2]
"New developments in titanium and its alloys", The Japan Institute of Metals, July 2012, page 32 [0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to provide a useful anticorrosion panel structure for forming an anticorrosion structure on the steel sheet pile surface of an offshore structure. It is an object of the present invention to provide a useful method for making an anti-corrosion structure for offshore structures using such a panel structure.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The panel structure of the present invention that can achieve the above-mentioned object is obtained by bonding a titanium plate or a titanium alloy plate to a substrate surface made of a steel plate by a MIG welding method while leaving the peripheral portion of the substrate. It has a gist. Moreover, in this panel structure, it is preferable that a protrusion is formed along the underwater welding planned line in the steel plate surface of the peripheral portion, and by adopting such a configuration, underwater welding can be easily performed. It can be carried out. Furthermore, in the panel structure of the present invention, it is also useful that a notch is formed in the central portion of the base material, leaving a joint portion with titanium or a titanium alloy plate.
[0014]
On the other hand, the method of the present invention that has achieved the above-mentioned object is that the panel structure of the present invention as described above is prepared at the construction site, and the peripheral portion of the base material is formed on the steel sheet pile surface of the marine structure. Is formed by forming a corrosion prevention layer made of titanium or a titanium alloy plate on the surface of the steel sheet pile.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to achieve the above object, the present inventors have studied the structure of a panel structure that can coat the surface of a steel sheet pile with a titanium material at various construction angles from various angles. As a result, on the surface of the base material made of a steel plate, a titanium or titanium alloy plate is joined by the MIG welding method (inert gas metal arc welding method) leaving the peripheral edge of the base material to obtain a panel structure. The inventors have found that the object can be achieved brilliantly and have completed the present invention.
[0016]
The inventors of the present invention have been further researching on a method of joining a titanium plate and a steel plate, and a technique such as Japanese Patent Laid-Open No. 10-272560 has been proposed as part of the research. In this technique, titanium or a titanium alloy material and a steel material are directly joined by a MIG welding method using a copper alloy as a welding wire (consumable electrode). The present inventors have also proposed a method of joining a titanium plate and a steel plate by MIG spot welding (for example, “R & D Kobe Steel Engineering Reports”, Vol. 49, No. 3, Dec. 1999). By applying these welding methods, the panel structure of the present invention can be manufactured. The structure of the panel structure of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a schematic explanatory view [(a) is a partial cross-sectional view, and (b) is a partial perspective view] showing one configuration example of the panel structure of the present invention, in which 1 is a steel plate as a substrate, 2 Is a titanium or titanium alloy plate (hereinafter may be represented by “titanium plate”), 3 is a weld metal, and 4 is a protrusion formed on the surface of the steel plate 1. In this panel structure, a titanium plate 2 is bonded to the surface of the steel plate 1 leaving the peripheral edge 1a. When the titanium plate 2 is bonded, a copper alloy is used as a welding wire (consumable electrode). Welding is applied and fillet welding is performed around the titanium plate 2 to form a weld metal 3 made of a copper alloy.
[0018]
Thus, the panel structure of the present invention can be manufactured by firmly joining the titanium plate 2 to the surface of the steel plate 1. Further, in order to join such a panel structure to the steel sheet pile surface, the peripheral edge portion 1a may be welded. However, since the titanium plate 2 is not present at the peripheral edge portion 1a, this joining also has no trouble. It can be done easily without any occurrence.
[0019]
In the panel structure shown in FIG. 1, the case where the plate-like titanium plate 2 is joined to the surface of the plate-like steel plate 1 is shown. However, when manufacturing a panel structure having a curved surface, the steel plate 1 and the titanium plate 2. The desired shape can be obtained by bonding the two after bending into a shape. In such a panel structure, the titanium plate 2 is not peeled off from the steel plate 1 because it is not bent after being joined like a conventional titanium clad steel plate.
[0020]
As shown in FIG. 1, the ridges 4 are formed along the underwater welding planned line in the surface of the steel plate 1 of the peripheral edge 1a. By forming such ridges 4, underwater welding can be easily performed. That is, in order to weld the panel structure of the present invention to the steel sheet pile surface of an offshore structure, it is necessary to perform underwater welding. In addition, welding can be performed along a desired welding schedule line (without being out of sight), and the occurrence of defective welds can be prevented. In addition, what is necessary is just to weld-join the steel bar of a cross-sectional rectangle along the scheduled welding line among the steel plate 1 surface of the said peripheral part 1a, in order to form the said protruding item | line.
[0021]
2A and 2B are schematic explanatory views showing another configuration example of the panel structure of the present invention [(a) is a partial cross-sectional view, and (b) is a partial perspective view]. In this configuration, basically, the titanium plate 2 is joined to the surface of the steel plate 1 by MIG spot welding instead of fillet welding (formation of the weld metal 3) by the MIG welding method as shown in FIG. The configuration is similar to that shown in FIG. 1, and redundant description is avoided by assigning the same reference numerals to corresponding portions.
[0022]
In the configuration shown in FIG. 2, a number of holes 5 are formed in the titanium plate 2, and the tip of the welding torch (that is, a welding wire made of a copper alloy) is inserted into the hole 5 and pressed against the surface of the steel plate 1. The titanium plate 2 and the steel plate 1 are joined while filling the copper alloy 6 in the hole 5 by generating an arc while flowing a shielding gas. The upper part filled with the copper alloy 6 is covered by welding a titanium cover 7. In order to weld the titanium cover 7, since titanium is bonded to each other, a TIG welding method (inert gas tungsten arc welding method) or an electron beam welding method can be applied.
[0023]
The panel structure shown in FIGS. 1 and 2 shows a structure in which the titanium plate 2 is joined to the surface of the steel plate 1 by fillet welding or spot welding. For example, as shown in FIG. Then, the titanium plate 2 may be bonded to the surface of the steel plate 1. By employ | adopting such a structure, the joining strength with respect to the steel plate 1 of the titanium plate 2 can be raised.
[0024]
4A and 4B are schematic explanatory views showing still another configuration example of the panel structure of the present invention [(a) is a partial cross-sectional view, and (b) is a partial perspective view]. In this configuration, a notch 8 is formed in the central portion of the steel plate 1 as a base material, leaving a joint portion with the titanium plate 2, and the other configuration is the same as in FIG. Are denoted by the same reference symbols. 4 shows a configuration in which the notch 8 is formed in the panel structure shown in FIG. 1, but the notch 8 is provided in the panel structure shown in FIG. 2 as shown in FIG. The notch 8 may be formed in the formed structure or the panel structure shown in FIG. 3 as shown in FIG.
[0025]
By forming the notch 8 shown in FIGS. 4 to 6, the panel structure can be reduced in weight. Moreover, when such a panel structure is welded and joined to the steel sheet pile surface, a resin, rubber, or cement is formed in the gap formed by the notch 8 (that is, the gap formed between the steel sheet pile surface and the back surface of the titanium plate 2). Etc. can be filled as a cushioning material, whereby the strength against the external force of the panel structure can be increased and the durability can be further improved. The panel structure shown in FIGS. 4 to 6 can obtain the effects of the present invention even when used upside down.
[0026]
As a copper alloy (welding wire) used when manufacturing the panel structure as described above, a Si bronze copper alloy containing Si in a range of 1 to 4% and Mn in a range of 0.3 to 3% is used. Can be mentioned. Moreover, it is preferable that the diameter of the welding wire which consists of such a copper alloy is about 0.8-1.2 mm from a viewpoint of obtaining the stable arc.
[0027]
The type of the titanium plate (titanium or titanium alloy plate) used in the panel structure of the present invention is not particularly limited, and various titanium alloy materials (for example, Ti, which are widely used as well as pure titanium). -Pd alloy, Ti-6Al-4V alloy, etc.) can be used. Further, the thickness of the titanium material used in the present invention varies depending on the type thereof, but considering both the workability and weldability characteristics, about 0.3 to 2 mm is appropriate.
[0028]
On the other hand, the type of the steel plate (including the ridges) as the base material of the structure in the panel of the present invention is not particularly limited, and various weather-resistant steels having excellent corrosion resistance are, of course, for example, mild steel, Various steel materials such as high-strength steel and stainless steel can be used. In addition, the thickness of the steel sheet used as the base material is not particularly limited. If the thickness is less than 2 mm, the panel is likely to be distorted by welding heat during panel manufacture. For example, about 2 to 4 mm is appropriate. Furthermore, if the protrusion height of the ridge is less than 5 mm, it does not serve as a guide during undersea welding, and if it exceeds 15 mm, considering that the site construction efficiency is reduced due to an increase in weight, etc., it is about 5 to 15 mm. Is appropriate. In addition, even if titanium clad steel is provided with the above-mentioned ridges around the panel, the same effect of improving the underwater weldability as in the present invention is obtained.
[0029]
In the panel structure of the present invention, the peripheral portion of the base material is welded and joined to the steel sheet pile surface of the marine structure to form an anticorrosion layer made of titanium or a titanium alloy plate on the steel sheet pile surface. This method will be described with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 7 is a view for explaining an embodiment of the method of the present invention. In this figure, the anticorrosion panel structure 11 of the present invention is welded and joined to the surface of a cylindrical steel sheet pile 10. It is. That is, as shown in FIG. 7 [FIG. 7 (a) is a plan view, FIG. 7 (b) perspective view], a plurality of steel sheet piles 10 are constructed side by side. Corrosion protection made of titanium on the surface of the steel sheet pile 10 by welding and joining a pair of halved panel structures 11 [FIG. 7 (c) is a perspective view, FIG. 7 (d) is a cross-sectional view]. Form a layer.
[0031]
When the panel structure 11 is welded and joined, the steel materials are welded to each other. Therefore, a general welding method such as arc welding, resistance welding, or laser welding can be employed. Moreover, since welding work is difficult between the steel sheet piles 10, the welding work may be performed so that the panel structures are in front of each other (the welded portion at this time is indicated by reference numeral 12 in FIG. 7). . In addition, the welding joining (welding joining of the upper end part and lower end part of a panel structure body) to the steel sheet pile 10 surface of the panel structure body 11 may be performed by fillet welding, and butt welding may be performed between panels. Moreover, about the exposed part (the said peripheral part 1a) of the steel plate 1 after welding the panel structure 11 to the surface of the steel sheet pile 10, corrosion resistance is maintained by forming the resin layer in the surface.
[0032]
Although FIG. 7 shows the case where there is no obstacle between the steel sheet piles 10, a joint is generally arranged between the steel sheet piles 10 from the viewpoint of improving the strength. Next, the construction procedure when such a joint exists will be described.
[0033]
FIG. 8 is a plan view for explaining another embodiment of the method of the present invention. In this figure, it is assumed that a joint 13 exists between the steel sheet piles 10. In this case, the halved panel structure 11 as shown in FIG. 7C is removed from the joint 13 area and welded 12 (weld joining of the upper and lower ends of the panel structure is also performed. The resin 15 including the weld 12 and the joint 13 is covered with the resin 15. Moreover, about the exposed part (the said peripheral part 1a) of the steel plate 1 after welding the panel structure 11 to the surface of the steel sheet pile 10, forming the resin layer on the surface is the same as the case of the said FIG. It is.
[0034]
FIG. 9 is a view for explaining still another embodiment of the method of the present invention [FIG. 9 (a) is a plan view, FIG. 9 (b) is an enlarged view of a main part of FIG. 9 (a)], The configuration is basically the same as the configuration shown in FIG. 8, but in this configuration, a stud bolt 14 is set on the joint 13, a protective plate 18 (for example, a titanium plate) is fixed to the stud bolt 14, and welding is performed. The concrete 19 including the portion 12 and the joint 13 is filled. By employ | adopting such a structure, it can be set as the anti-corrosion structure which was further excellent in corrosion resistance.
[0035]
In the configurations shown in FIGS. 8 and 9, the welding is performed in the vicinity of the joint 13. However, in such a configuration, there may be a problem in the welding operation in some places. In order to cope with such a situation, for example, a configuration as shown in FIG. 10 [FIG. 10 (a) is a plan view and FIG. 10 (b) is a perspective view] can be adopted. In the configuration shown in FIG. 10, a panel structure 11 having a curved surface corresponding to a quarter circumference of the steel sheet pile 10 is prepared, and a perforated edge 16 is provided on one side (joint side). The protruding edge 16 is fixed by a stud bolt 14 provided on the joint 13. Moreover, the opposite side of the perforated protrusion 16 is fixed between the panel structures 11 by performing butt welding 17. The joint 13 is covered with the resin 15 in the same manner as the configuration shown in FIG.
[0036]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples of the structure of the panel structure of the present invention. However, the following examples are not of a nature limiting the present invention, and the design changes are made in accordance with the gist of the preceding and following descriptions. Anything to do is included in the technical scope of the present invention.
[0037]
【Example】
Example 1
(Manufacturability of panels with curvature)
As a construction method of the anticorrosion structure of the marine structure, assuming the production of a member (panel structure) that coats the titanium material on the steel pipe, bending the conventional titanium clad steel plate and creating the panel structure, In the case of making the panel structure of the present invention, the manufacturability was compared and examined. As the titanium clad steel plate (comparative example) used at this time, a titanium plate having a thickness of 1 mm and a steel plate having a thickness of 4 mm were joined by rolling in the air. Further, as the panel structure of the present invention, a 1 mm titanium plate joined to the surface of a 3 mm thick steel plate by welding (FIG. 1) was used. The bending process was performed for each of the bending radii of 400 mm, 300 mm, and 200 mm.
[0038]
As a result, when a conventional titanium clad steel plate is bent, a part of titanium is peeled off at a bending radius of 400 m, and the titanium is completely peeled off at a bending radius of 300 mm or 200 mm, so that a panel can be manufactured. There wasn't.
[0039]
In contrast, the panel structure according to the present invention is a method in which a steel plate and a titanium plate are first processed to a predetermined bending radius, and then the titanium plate is joined. Even if it exists, it has confirmed that a favorable panel structure could be created.
[0040]
Example 2
Conventional titanium clad steel plate (titanium plate: 1 mm, steel plate: 4 mm, 300 mm × 500 mm, surrounding is cut back of about 30 mm), and titanium lining panel of the present invention [titanium plate: 1 mm, steel plate: 3 mm, 300 × 500 mm, circumference Is a steel material only, and the peripheral part 15 mm is thickened to a plate thickness of 7 mm (the ridge 4), and is superposed on a mild steel plate (plate thickness: 14 mm, width: 500 mm, length: 700 mm). Above, it set to a water tank (water depth: 200 mm), and the steel material of each peripheral part of a titanium clad steel plate and the panel structure of the present invention, and a mild steel plate were joined by fillet welding in water by the covering arc welding method. .
[0041]
About each obtained panel, the air introduction hole for an airtight test which penetrates a mild steel plate from the back surface of a mild steel plate is formed, air is supplied from this introduction hole by applying pressure (3 kg / cm ² ), and a fillet welded part The soundness of fillet welds was investigated depending on whether or not air leaked out.
[0042]
As a result, in the case of using the panel structure of the present invention, no leakage of air was observed from the fillet weld even at a predetermined pressure, and the soundness in the welded portion could be confirmed. In contrast, in the case of using a conventional titanium clad steel plate, it was partly out of the predetermined target position by fillet welding, and leakage occurred even at a slight pressure or pressure. .
[0043]
Example 3
The various panel structures were subjected to immersion tests under conditions that assumed a seawater environment, and the degree of corrosion was investigated. At this time, as a test piece, a sample in which the periphery of titanium was welded was prepared, and the steel plate portion and the weld end face (joint) were masked in the titanium clad steel even when the steel plate portion and the weld portion were masked (Example). A thing (comparative example) was used. These test pieces were immersed in a 6% NaCl solution (pH 8), and the occurrence of corrosion was visually confirmed after 1 week at 25 ° C. and 80 ° C., respectively. As a result, the panel structure of the present invention was confirmed to have good corrosion resistance without occurrence of corrosion as in the case of the conventional titanium clad steel plate.
[0044]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and a useful anticorrosion panel structure for forming an anticorrosion structure on the surface of a steel sheet pile of an offshore structure can be realized. Such a panel structure is an anticorrosion structure of an offshore structure. It is useful as a material for making the body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a configuration example of a panel structure according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing another configuration example of the panel structure according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing another configuration example of the panel structure according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing still another configuration example of the panel structure according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing another configuration example of the panel structure according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic explanatory view showing another configuration example of the panel structure according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment of the method of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining another embodiment of the method of the present invention.
FIG. 9 is a view for explaining still another embodiment of the method of the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining another embodiment of the method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel plate 2 Titanium plate 3 Weld metal 4 Projection 5 Hole 10 Steel sheet pile 11 Panel structure 12 Welding 13 Joint 14 Stud bolt 15 Resin

Claims

鋼板からなる基材表面に、当該基材の周縁部を残してチタン板またはチタン合金板をＭＩＧ溶接法によって接合したものであり、前記周縁部の鋼板表面の内、水中溶接予定ラインに沿って凸条が形成されたものであることを特徴とする防食用パネル構造体。The substrate surface made of steel plate state, and are not joined titanium plate or a titanium alloy plate, leaving a peripheral portion of the substrate by MIG welding method, among the steel sheet surface of the peripheral edge portion, along the underwater welding planned line anticorrosion panel structure characterized der Rukoto which projections are formed Te.

基材の中央部には、チタンまたはチタン合金板との接合部分を残して切欠が形成されたものである請求項１に記載のパネル構造体。The panel structure according to claim 1, wherein a cutout is formed in a central portion of the base material, leaving a joint portion with titanium or a titanium alloy plate.

請求項１または２に記載のパネル構造体を施工現場に準備しておき、海洋構造物の鋼矢板表面に、前記基材の周縁部を溶接接合することによって、前記鋼矢板表面上にチタンまたはチタン合金板からなる防食層を形成することを特徴とする海洋構造物の防食構造体を作る方法。The panel structure according to claim 1 or 2 is prepared at a construction site, and the steel sheet pile surface of the marine structure is welded and joined to the peripheral edge portion of the base material. A method for producing an anticorrosion structure for an offshore structure, comprising forming an anticorrosion layer made of a titanium alloy plate.