JP5610715B2 - Pipe welding method and shielding gas filling foaming agent - Google Patents

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Description

この発明は、管材の溶接方法およびシールドガス充填用発泡剤に関し、さらに詳しくは、シールドガス保持性能および施工性を向上できる管材の溶接方法およびシールドガス充填用発泡剤に関する。   The present invention relates to a pipe welding method and a shielding gas filling foaming agent, and more particularly to a pipe welding method and a shielding gas filling foaming agent capable of improving shield gas retention performance and workability.

近年の管材の溶接方法では、例えば、鋼管、合金鋼管、ステンレス管、アルミニウム管などの溶接時にて、管材の内部に泡沫層を形成して管材の内部を封止し、この泡沫層により封止された空間にシールドガス（バックシールド）を充填して管材を溶接する方法が採用されている。また、この泡沫層の形成には、シールドガス充填用発泡剤が用いられている。そして、かかる溶接方法により、管材内部のシールドガス雰囲気が泡沫層により適正に保持されて、溶接の品質の向上が図られている。   In recent pipe material welding methods, for example, when welding steel pipes, alloy steel pipes, stainless steel pipes, aluminum pipes, etc., a foam layer is formed inside the pipe material and the inside of the pipe material is sealed, and the foam layer is sealed. A method is used in which the space is filled with a shielding gas (back shield) and the pipe material is welded. Moreover, the foaming agent for shielding gas filling is used for formation of this foam layer. And by this welding method, the shielding gas atmosphere inside a pipe material is appropriately hold | maintained with a foam layer, and the improvement of the quality of welding is aimed at.

かかる従来の管材の溶接方法には、特許文献１に記載される技術が知られている。また、シールドガス充填用発泡剤には、特許文献１〜特許文献３に記載される、飽和脂肪酸のアルカノールアミン塩および飽和脂肪酸のアルカノールアミドおよび溶媒として水およびアルコールを混合した薬剤を用いる技術が知られている。   The technique described in Patent Document 1 is known as such a conventional welding method for pipe materials. In addition, as a foaming agent for filling a shielding gas, a technique using a alkanolamine salt of a saturated fatty acid, an alkanolamide of a saturated fatty acid, and a chemical mixed with water and alcohol as a solvent, as described in Patent Documents 1 to 3, is known. It has been.

特公平６−７５７８８号公報Japanese Examined Patent Publication No. 6-75788 特公平８−２６３０１号公報Japanese Patent Publication No. 8-26301 特許第３２３３７４７号公報Japanese Patent No. 3233747

管材の溶接方法では、泡沫層の形成から管材の溶接までに長時間を要する場合があり、工事の都合上、数日間にわたる長期の保持性能が求められる場合がある。シールドガス充填用発泡剤においては，形成された泡沫層が長時間にわたり安定に保持できることが求められているが，従来技術においては、形成された泡沫層は２４時間以上の保持が可能とされているものの、複数日間以上の保持性能については明確でない。従って実工事に問題なく対応するためには、シールドガス保持性能の更なる向上が求められていた。また実際の工事では，部分補修など開先合せ後に隙間から泡沫を充填しなければならない場合があるが，従来技術では隙間からの泡沫の充填が困難であることから対応できないという問題があることから，シールドガス保持性能に加えて施工性の向上が望まれていた。   In the pipe material welding method, it may take a long time from the formation of the foam layer to the welding of the pipe material, and a long-term holding performance over several days may be required for the convenience of construction. In the foaming agent for filling a shielding gas, it is required that the formed foam layer can be stably held for a long time. However, in the prior art, the formed foam layer can be held for 24 hours or more. However, the retention performance for multiple days or more is not clear. Therefore, in order to cope with actual construction without any problem, further improvement in shielding gas retention performance has been demanded. Also, in actual construction, foam may need to be filled from the gap after groove alignment, such as partial repair, but the conventional technology has a problem that it cannot be handled because it is difficult to fill the foam from the gap. Therefore, improvement of workability in addition to shielding gas retention performance has been desired.

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、泡沫層のシールドガス保持性能および施工性を向上できる管材の溶接方法およびシールドガス充填用発泡剤を提供することを目的とする。   Then, this invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the welding method of a pipe material and the foaming agent for shielding gas filling which can improve the shield gas retention performance and workability of a foam layer.

上記目的を達成するため、この発明にかかる管材の溶接方法は、管材の内部に泡沫層を形成すると共に前記泡沫層により封止された空間にシールドガスを充填して前記管材を溶接する管材の溶接方法であって、前記泡沫層の形成にあたり、質量分率０．１［％］以上５［％］以下の濃度でケラチンタンパク質を含むシールドガス充填用発泡剤が用いられることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for welding pipes according to the present invention is a method for welding pipes by forming a foam layer inside the pipe and filling a space sealed by the foam layer with a shielding gas. In the welding method, a foaming agent for filling a shielding gas containing a keratin protein at a concentration of a mass fraction of 0.1 [%] to 5 [%] is used for forming the foam layer.

また、この発明にかかるシールドガス充填用発泡剤は、管路に噴射されて発泡することにより泡沫層を形成して前記管路を封止するシールド用発泡剤であって、質量分率０．１［％］以上５［％］以下の濃度でケラチンタンパク質を含むことを特徴とする。 The shield gas filling foam material according to the present invention is a shield for the blowing agent to seal the pipe to form a foam layer by foaming is injected into the conduit, the mass fraction 0. A keratin protein is contained at a concentration of 1% to 5%.

この発明にかかる管材の溶接方法およびシールドガス充填用発泡剤では、たんぱく質を含まないシールドガス充填用発泡剤およびコラーゲンタンパク質を含むシールドガス充填用発泡剤が用いられる構成と比較して、泡沫層の保持性・耐圧性が向上するため，シールドガス保持性能が向上する利点がある。また、ケラチンタンパク質が両親媒性を有することにより、泡剤の粘度が低下し，噴射時にノズル部で生じる圧力損失がより小さくなるため、より細長いノズルでの施工が可能となるなど施工性が向上する利点がある。   In the pipe material welding method and the shielding gas filling foaming agent according to the present invention, the foam layer has a foam layer in comparison with the configuration in which the shielding gas filling foaming agent not containing protein and the shielding gas filling foaming agent containing collagen protein are used. Since retention and pressure resistance are improved, there is an advantage that shield gas retention performance is improved. In addition, the keratin protein has amphipathic properties, which lowers the viscosity of the foam and lowers the pressure loss that occurs at the nozzle during spraying. There are advantages to doing.

図１は、この実施の形態にかかる管材の溶接方法を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a pipe welding method according to this embodiment. 図２は、この実施の形態にかかる管材の溶接方法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a pipe material welding method according to this embodiment. 図３は、この実施の形態にかかる管材の溶接方法を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a pipe welding method according to this embodiment. 図４は、この実施の形態にかかる管材の溶接方法を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a pipe welding method according to this embodiment. 図５は、この実施の形態にかかる管材の溶接方法を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a pipe welding method according to this embodiment. 図６は、図１〜図５に記載した管材の溶接方法に用いられるスプレー装置を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a spray device used in the pipe material welding method described in FIGS. 1 to 5. 図７−１は、泡沫層の保持性に関する性能試験の結果を示す表である。7-1 is a table | surface which shows the result of the performance test regarding the retainability of a foam layer. 図７−２は、泡沫層の保持性に関する性能試験の結果を示す表である。7-2 is a table | surface which shows the result of the performance test regarding the retainability of a foam layer. 図８は、泡沫層の保持性に関する性能試験の評価方法を示す表である。FIG. 8 is a table showing an evaluation method of a performance test related to the retention of the foam layer. 図９は、泡沫層の評価装置を示す構成図である。FIG. 9 is a block diagram showing a foam layer evaluation apparatus. 図１０は、泡沫層の耐圧性に関する性能試験の結果を示す表である。FIG. 10 is a table showing the results of a performance test regarding the pressure resistance of the foam layer. 図１１は、泡沫層の耐圧性に関する性能試験の評価方法を示す表である。FIG. 11 is a table showing an evaluation method of a performance test regarding the pressure resistance of the foam layer. 図１２は、泡沫層の移動距離に関する性能試験の試験方法を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a test method of a performance test regarding the moving distance of the foam layer. 図１３は、泡沫層の移動距離に関する性能試験の結果を示す表である。FIG. 13 is a table showing the results of a performance test regarding the moving distance of the foam layer.

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Further, the constituent elements of this embodiment include those that can be replaced while maintaining the identity of the invention and that are obvious for replacement. In addition, a plurality of modifications described in this embodiment can be arbitrarily combined within a range obvious to those skilled in the art.

［管材の溶接方法］
この管材の溶接方法は、例えば、鋼管、合金鋼管、ステンレス管、アルミニウム管などの溶接時にて、管材の内部に泡沫層を形成して管材の内部を封止し、この泡沫層により封止された空間にシールドガス（バックシールド）を充填して管材を溶接する管材の溶接方法に適用される。以下、この管材の溶接方法について図面を参照しつつ詳細に説明する（図１〜図６参照）。 [Pipe material welding method]
For example, when welding steel pipes, alloy steel pipes, stainless steel pipes, aluminum pipes, etc., this pipe material welding method forms a foam layer inside the pipe material and seals the inside of the pipe material, and is sealed by this foam layer. This method is applied to a pipe welding method in which a shield gas (back shield) is filled in a closed space to weld the pipe. Hereinafter, this pipe material welding method will be described in detail with reference to the drawings (see FIGS. 1 to 6).

この管材の溶接方法では、まず、溶接対象である一対の管材１、１が溶接部を突き合わせて配置される（図１参照）。例えば、この実施例では、長尺かつ細長な一対の円筒管１、１が端部を突き合わせて配置されている。   In this pipe material welding method, first, a pair of pipe materials 1 and 1 to be welded are arranged with their welds abutted against each other (see FIG. 1). For example, in this embodiment, a pair of long and narrow cylindrical tubes 1 and 1 are arranged with their end portions abutted against each other.

次に、管材１内の所定の位置に泡沫層Ｓが形成される（図２参照）。例えば、円筒管１、１の突き合わせ部から円筒管１の内部にスプレー装置２のノズル２２が挿入され、このノズル２２を介してシールドガス充填用発泡剤が管材１内に噴射される。そして、シールドガス充填用発泡剤が発泡することにより、泡沫状の泡沫層Ｓが管材１内の所定の位置に形成される。また、この泡沫層Ｓが、突き合わされた一対の管材１、１の双方にそれぞれ形成される（図３参照）。なお、このシールドガス充填用発泡剤については、後述する。   Next, a foam layer S is formed at a predetermined position in the tube material 1 (see FIG. 2). For example, the nozzle 22 of the spray device 2 is inserted into the cylindrical tube 1 from the abutting portion of the cylindrical tubes 1 and 1, and a foaming agent for filling a shielding gas is injected into the tube material 1 through the nozzle 22. And foaming foam layer S is formed in the predetermined position in the pipe material 1 by foaming the foaming agent for shielding gas filling. Moreover, this foam layer S is formed in both of the pair of pipe materials 1 and 1 which were faced | matched, respectively (refer FIG. 3). The shielding gas filling foaming agent will be described later.

なお、スプレー装置２は、シールドガス充填用発泡剤を噴射するための装置であり、例えば、本体部２１と、ノズル２２と、ストッパー（ガイド）２３とを有する（図６参照）。本体部２１は、シールドガス充填用発泡剤を収容する容器である。ノズル２２は、本体部２１から引き出された長尺なチューブであり、シールドガス充填用発泡剤の噴射経路となる。このノズル２２は、管材１の内部に湾曲しつつ挿入できるように、可撓性材料（例えば、プラスチック、フッ素樹脂などの樹脂材料）から成る。例えば、この実施例では、ノズル２２がフッ素樹脂材料により構成されている。これにより、シールドガス充填用発泡剤の泡切れの良さ、および、ノズル２２の耐摩耗性が高められている。また、かかるフッ素樹脂から成るノズル２２は、管材１の内壁を傷つけないため、好ましい。なお、ノズル２２の先端形状は、例えば、開放端形状、ラッパ形状、噴射孔を側部に有する形状などにより構成される。ストッパー２３は、管材１に対するノズル２２の挿入長さを規制する部材であり、例えば、シリコンゴム材料から成る。このストッパー２３は、ノズル２２が管材１の端部から内部に挿入されたときに、管材１、１の突き合わせ部に当接する。これにより、管材１に対するノズル２２の挿入長さが規制されて、ノズル２２の端部が所定の位置（泡沫層Ｓを形成すべき位置）に配置される。ノズル２２の長さは，溶接時に発生する熱の影響を受けない程度に溶接部から十分離れた距離に泡沫を形成できる，３０［ｃｍ］〜５０［ｃｍ］の範囲に設定されている。   The spray device 2 is a device for injecting a shielding gas filling foaming agent, and has, for example, a main body 21, a nozzle 22, and a stopper (guide) 23 (see FIG. 6). The main body 21 is a container that contains a shielding gas filling foaming agent. The nozzle 22 is a long tube drawn from the main body 21 and serves as an injection path for the shielding gas filling foaming agent. The nozzle 22 is made of a flexible material (for example, a resin material such as plastic or fluororesin) so that the nozzle 22 can be inserted into the tube 1 while being curved. For example, in this embodiment, the nozzle 22 is made of a fluororesin material. As a result, the foamability of the foaming agent for filling the shielding gas and the wear resistance of the nozzle 22 are enhanced. Further, the nozzle 22 made of such a fluororesin is preferable because it does not damage the inner wall of the tube material 1. The tip shape of the nozzle 22 is configured by, for example, an open end shape, a trumpet shape, or a shape having an injection hole on a side portion. The stopper 23 is a member that regulates the insertion length of the nozzle 22 with respect to the tube material 1 and is made of, for example, a silicon rubber material. The stopper 23 comes into contact with the butted portion of the pipe materials 1 and 1 when the nozzle 22 is inserted into the pipe material 1 from the end thereof. Thereby, the insertion length of the nozzle 22 with respect to the pipe material 1 is regulated, and the end of the nozzle 22 is arranged at a predetermined position (position where the foam layer S should be formed). The length of the nozzle 22 is set in the range of 30 [cm] to 50 [cm], in which foam can be formed at a distance sufficiently away from the welded portion so as not to be affected by the heat generated during welding.

次に、管材１、１の突き合わせ部から管材１内にシールドガスＧが充填されて、泡沫層Ｓ、Ｓ間にシールドガス雰囲気が形成される（図４参照）。そして、管材１、１の端部が突き合わされた後、このシールドガス雰囲気下にて管材１、１の溶接が行われる。このとき、管材１内部のシールドガス雰囲気が泡沫層Ｓにより適正に保持されるので、内面の溶接金属の酸化が抑制され、溶接の品質が向上する。その後に、管材１の内部が水洗浄されて、泡沫層Ｓが除去される（図５参照）。このとき、泡沫層Ｓを形成する泡沫（シールドガス充填用発泡剤）が水溶性なので、泡沫層Ｓの水洗浄が容易に行われて、管材１内の残留異物が低減される。なお、シールドガスＧには、例えば、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスが用いられる。また、管材１の溶接には、例えば、アーク溶接機が用いられる。   Next, the shielding gas G is filled into the tubular material 1 from the butted portion of the tubular materials 1 and 1, and a shielding gas atmosphere is formed between the foam layers S and S (see FIG. 4). And after the edge part of the pipe materials 1 and 1 is faced | matched, the welding of the pipe materials 1 and 1 is performed in this shield gas atmosphere. At this time, since the shielding gas atmosphere inside the tube material 1 is appropriately maintained by the foam layer S, oxidation of the weld metal on the inner surface is suppressed, and the quality of welding is improved. Thereafter, the inside of the tube material 1 is washed with water, and the foam layer S is removed (see FIG. 5). At this time, since the foam (foaming agent for filling the shield gas) that forms the foam layer S is water-soluble, the foam layer S can be easily washed with water, and the residual foreign matter in the tube material 1 is reduced. For the shielding gas G, for example, an inert gas such as argon gas or helium gas is used. Moreover, for example, an arc welding machine is used for welding the pipe material 1.

［シールドガス充填用発泡剤］
ここで、この管材の溶接方法では、泡沫層Ｓの形成にあたり、ケラチンタンパク質を含むシールドガス充填用発泡剤が用いられることが好ましい。かかる構成では、たんぱく質を含まないシールドガス充填用発泡剤およびコラーゲンタンパク質を含むシールドガス充填用発泡剤が用いられる構成と比較して、（１）泡沫層Ｓ（泡沫の泡性状）の保持性が向上し、また、（２）泡沫層Ｓの耐圧性が向上する利点がある。また、ケラチンタンパク質が両親媒性を有するので、（３）泡剤の粘度が低下する利点がある。 [Foaming agent for shielding gas filling]
Here, in this pipe material welding method, in forming the foam layer S, it is preferable to use a foaming agent for filling a shield gas containing keratin protein. In such a configuration, compared with the configuration in which the shielding gas filling foaming agent not containing protein and the shielding gas filling foaming agent containing collagen protein are used, (1) the retention property of the foam layer S (foam foam property) is higher. And (2) there is an advantage that the pressure resistance of the foam layer S is improved. Moreover, since keratin protein has amphipathic property, there exists an advantage which the viscosity of (3) foaming agents falls.

例えば、（１）泡沫層Ｓの保持性が向上すると、シールドガス雰囲気が長時間適正に保持される。管材溶接の施工現場では、全体工程の都合上，管材の溶接方法の泡沫層Ｓの形成から管材１の溶接までに一定の時間が設けられる場合がある。このため、泡沫層Ｓの保持可能時間が長いほど，泡沫層Ｓの形成から管材１の溶接までの時間を長く設定することが出来、管材の溶接方法と他の工程との調整が容易となり，工事の都合上好ましい。   For example, (1) When the retainability of the foam layer S is improved, the shield gas atmosphere is properly maintained for a long time. At the construction site of pipe welding, a certain period of time may be provided from the formation of the foam layer S of the pipe welding method to the welding of the pipe 1 for the convenience of the whole process. For this reason, the longer the time that the foam layer S can be held, the longer the time from the formation of the foam layer S to the welding of the pipe 1 can be set, and the adjustment of the welding method of the pipe and other processes becomes easier. It is preferable for the convenience of construction.

また、（２）泡沫層Ｓの耐圧性が向上すると、泡沫層ＳがシールドガスＧの圧力により流動することなく所定の位置に保持される。また、管材溶接の施工現場では、ユニット内の温度差により大気の比重差が生じて、管材内部に差圧が発生する場合がある。このとき、この差圧により泡沫層Ｓが管材内部を流動すると、シールドガス雰囲気が悪化するおそれがある。したがって、泡沫層Ｓの耐圧性が向上することにより、かかる事態が防止される。   Further, (2) when the pressure resistance of the foam layer S is improved, the foam layer S is held at a predetermined position without flowing due to the pressure of the shield gas G. In addition, at the construction site for pipe welding, a difference in the specific gravity of the atmosphere may occur due to a temperature difference in the unit, and a differential pressure may be generated inside the pipe. At this time, if the foam layer S flows inside the tube due to the differential pressure, the shielding gas atmosphere may be deteriorated. Therefore, this situation is prevented by improving the pressure resistance of the foam layer S.

また、（３）泡剤の粘度が低下すると、噴射される泡沫の粘度が低くなり、施工の自由度が広がるので好ましい。例えば、泡沫の粘度が低いほど、噴射時にノズル部で生じる圧力損失がより小さくなるため、より細長いノズル（例えば、内径２［ｍｍ］かつ長さ５００［ｍｍ］のノズル）２２を用いて泡沫層Ｓを形成できる。すると、管材１、１の突き合わせ部の狭い隙間からでもノズル２２を挿入できるので、開先合わせの前後で時期を選ばず泡沫層Ｓの形成が可能である。これにより、泡沫層Ｓの形成のために他の工程を調整する必要が無くなる。また，部分補修など開先合せ後に隙間から泡沫を充填しなければならない場合でも対応が可能である。なお、ＬＰＧの配合率は、１０［％］〜４０［％］の範囲にあることが好ましく、１５［％］〜３５［％］の範囲にあることがより好ましい。   Moreover, (3) When the viscosity of a foaming agent falls, since the viscosity of the foam injected becomes low and the freedom degree of construction spreads, it is preferable. For example, the lower the foam viscosity, the smaller the pressure loss that occurs at the nozzle during injection, so the foam layer is formed using a longer and narrower nozzle (for example, a nozzle having an inner diameter of 2 [mm] and a length of 500 [mm]) 22. S can be formed. Then, since the nozzle 22 can be inserted even from a narrow gap between the butted portions of the pipe materials 1 and 1, the foam layer S can be formed regardless of the timing before and after the groove alignment. Thereby, it is not necessary to adjust another process for forming the foam layer S. Moreover, it is possible to cope with the case where the foam needs to be filled from the gap after the groove alignment such as partial repair. The blending ratio of LPG is preferably in the range of 10 [%] to 40 [%], and more preferably in the range of 15 [%] to 35 [%].

なお、ケラチンタンパク質は、動物の毛、皮膚外皮の角質、毛髪、爪などから抽出され、特に、ヒトの毛髪の８割以上を構成する。ケラチンタンパク質のアミノ酸組成は、他のタンパク質にほとんど存在しないシスチンを約１割含有する。シスチンは分子内にジスフィルド結合（Ｓ−Ｓ結合）を有することから，ケラチンたんぱく質のペプチド鎖はシスチンに由来するジスルフィド結合で網目状に結ばれ，その結果ケラチンたんぱく質が一定の機械的強度を有することが知られている。   The keratin protein is extracted from animal hair, skin keratin, hair, nails and the like, and particularly constitutes 80% or more of human hair. The amino acid composition of keratin protein contains about 10% of cystine which is hardly present in other proteins. Since cystine has a disulfide bond (SS bond) in the molecule, the peptide chain of keratin protein is networked by disulfide bonds derived from cystine, and as a result, keratin protein has a certain mechanical strength. It has been known.

なお、この管材の溶接方法では、シールドガス充填用発泡剤にかかるケラチンタンパク質の濃度が０．１［％］以上５［％］以下であることが好ましい。かかる構成では、シールドガス充填用発泡剤の泡沫の保持性・耐圧性・粘度が適正化されるので、シールドガス充填用発泡剤のシールドガス保持性能・施工性を両立できる利点がある。例えば、ケラチンタンパク質の濃度が５［％］を越えると、泡沫の粘性が過大となり、施工性が失われ好ましくない。また、ケラチンタンパク質の濃度が０．１［％］未満となると、ケラチンタンパク質添加による泡沫の保持性・耐圧性向上効果が十分に現れないため好ましくない。   In this pipe material welding method, it is preferable that the concentration of the keratin protein applied to the shielding gas filling foaming agent is 0.1 [%] or more and 5 [%] or less. In such a configuration, the foam retention property, pressure resistance, and viscosity of the shielding gas filling foaming agent are optimized, and thus there is an advantage that both the shielding gas retaining performance and workability of the shielding gas filling foaming agent can be achieved. For example, if the concentration of keratin protein exceeds 5%, the foam viscosity becomes excessive, and workability is lost. Further, if the concentration of keratin protein is less than 0.1 [%], the effect of improving foam retention and pressure resistance due to the addition of keratin protein does not appear sufficiently, which is not preferable.

この実施例では、相互に異なる成分を有するシールドガス充填用発泡剤について、泡沫層Ｓの保持性、耐圧性および移動距離に関する性能試験が行われた。以下、これらの性能試験について説明する。   In this example, performance tests on the retention property, pressure resistance, and travel distance of the foam layer S were performed on the foaming agents for filling the shielding gas having different components. Hereinafter, these performance tests will be described.

［泡沫層の保持性に関する性能試験］
泡沫層の保持性に関する性能試験では、まず、調製されたシールドガス充填用発泡剤と噴射剤であるＬＰＧ（Liquefied petroleum gas）とが重量比２：１（ＬＰＧの重量比３３．３［％］）の割合でスプレー缶２（図６参照）に充填される。次に、このシールドガス充填用発泡剤が円筒形状のアクリル管（内径５０［ｍｍ］かつ長さ３００［ｍｍ］）の内部に噴射されて、アクリル管の内部に泡沫層Ｓが形成される。そして、両端を解放したアクリル管が縦置き状態にて温度２０［℃］の条件下で放置される。その後に、所定時間の経過後における泡沫層Ｓの性状が目視にて観察されて、評価が行われる。評価は、◎、○、△および×の４段階にて行われ、◎側であるほど好ましい（図８参照）。 [Performance test on foam layer retention]
In the performance test regarding the retention of the foam layer, first, the prepared shielding gas filling foaming agent and LPG (Liquefied petroleum gas) as a propellant were in a weight ratio of 2: 1 (LPG weight ratio of 33.3 [%]). ) Is filled in the spray can 2 (see FIG. 6). Next, the foaming agent for filling the shielding gas is injected into the cylindrical acrylic tube (inner diameter 50 [mm] and length 300 [mm]), and the foam layer S is formed inside the acrylic tube. Then, the acrylic tube with both ends open is left standing under the condition of a temperature of 20 [° C.] in a vertical state. Thereafter, the properties of the foam layer S after the elapse of a predetermined time are visually observed and evaluated. The evaluation is performed in four stages of 、, ○, Δ, and ×, and the ◎ side is more preferable (see FIG. 8).

図７−１において、実施例１、比較例１および比較例２のシールドガス充填用発泡剤は、（ａ）ステアリン酸トリエタノールアミン塩、（ｂ）ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、（ｃ）アルコール、（ｄ）タンパク質、（ｅ）水により調製されている。（ａ）ステアリン酸トリエタノールアミン塩および（ｂ）ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミドは、微細気泡（泡沫）を安定化するための発泡剤として用いられる。（ｃ）アルコールは、溶媒および安定剤として用いられる。（ｄ）タンパク質は、主として泡沫の保水性および金属に対する密着性を確保するために用いられる。（ｅ）水は、溶媒として用いられる。なお、これらの成分の配合比は、当業者自明の範囲内にて最適化され得る。また、（ｄ）タンパク質を除く他の成分が共通となっている（図７−１参照）。この（ｄ）タンパク質について、実施例１では、ケラチンタンパク質（配合比５［％］）が用いられている。また、比較例１では、コラーゲンタンパク質が用いられ、比較例２では、ガゼインタンパク質が用いられている。一方、従来例のシールドガス充填用発泡剤は、市販品（商品名「サンフォームＰ−３０」）であり、ケラチンタンパク質が配合されていない。   In FIG. 7-1, the foaming agent for filling a shield gas of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is (a) stearic acid triethanolamine salt, (b) coconut oil fatty acid diethanolamide, (c) alcohol, (D) Protein, (e) Prepared with water. (A) Stearic acid triethanolamine salt and (b) coconut oil fatty acid diethanolamide are used as a foaming agent for stabilizing fine bubbles (foam). (C) Alcohol is used as a solvent and a stabilizer. (D) Protein is mainly used to ensure foam water retention and adhesion to metal. (E) Water is used as a solvent. In addition, the compounding ratio of these components can be optimized within the range obvious to those skilled in the art. Moreover, (d) Other components except protein are common (refer FIG. 7-1). Regarding this protein (d), in Example 1, keratin protein (blending ratio 5 [%]) is used. In Comparative Example 1, collagen protein is used, and in Comparative Example 2, casein protein is used. On the other hand, the conventional foaming agent for filling a shielding gas is a commercially available product (trade name “Sunfoam P-30”) and does not contain keratin protein.

試験結果に示すように、実施例１では、噴射直後および２４時間放置後の泡性状が「◎：硬く安定した泡」のまま維持されており、比較例１および比較例２よりも好ましい（図７−１および図８参照）。また、４８時間放置後の泡性状が「○：比較的硬い泡（泡の緻密さが低下）」に留まっており、「△：泡の緻密さが喪失」した従来例よりも好ましい。このように、シールドガス充填用発泡剤がケラチンタンパク質を含むことにより、泡沫層Ｓの保持性が向上することが分かる。   As shown in the test results, in Example 1, the foam properties immediately after injection and after being left for 24 hours are maintained as “「: hard and stable foam ”, which is preferable to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 (FIG. 7-1 and FIG. 8). Further, the foam properties after standing for 48 hours remain at “◯: relatively hard foam (decrease in bubble density)”, which is more preferable than the conventional example in which “Δ: loss of foam density”. Thus, it turns out that the retainability of foam layer S improves because the foaming agent for shielding gas filling contains keratin protein.

また、図７−２において、実施例６、実施例７および比較例３のシールドガス充填用発泡剤は、（ａ）ステアリン酸トリエタノールアミン塩、（ｂ）ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、（ｃ）アルコール、（ｄ）ケラチンタンパク質、（ｅ）水により調製されている。また、（ｄ）ケラチンタンパク質の配合比が０．５［％］、０．１［％］および０．０［％］から選択されており、これに応じて（ｅ）水の配合比が調整されている。   Moreover, in FIG. 7-2, the foaming agent for shielding gas filling of Example 6, Example 7 and Comparative Example 3 is (a) stearic acid triethanolamine salt, (b) coconut oil fatty acid diethanolamide, (c) It is prepared with alcohol, (d) keratin protein, and (e) water. In addition, (d) the ratio of keratin protein is selected from 0.5 [%], 0.1 [%] and 0.0 [%], and (e) the ratio of water is adjusted accordingly. Has been.

試験結果に示すように、実施例６および実施例７では、噴射直後および４８時間放置後の泡性状が「○：比較的硬い泡」に維持されており、比較例３よりも好ましい（図７−２および図８参照）。このように、シールドガス充填用発泡剤がケラチンタンパク質を含むことにより、泡沫層Ｓの保持性が向上することが分かる。特に、実施例７のように少量（０．１［％］）のケラチンタンパク質が配合された場合であっても、ケラチンタンパク質が配合されていない比較例３よりも好ましい試験結果が得られている。また、実施例６と実施例７とを比較すると、０．５［％］の配合比を有する実施例６は、１週間経過後における泡性状が「△：泡の緻密さが喪失」に留まっており、０．１［％］の配合比を有する実施例７よりも好ましい。したがって、ケラチンタンパク質の配合比が適正化されることにより、泡沫層Ｓの保持性が向上することが分かる。   As shown in the test results, in Examples 6 and 7, the foam properties immediately after injection and after standing for 48 hours are maintained as “◯: relatively hard foam”, which is preferable to Comparative Example 3 (FIG. 7). -2 and Figure 8). Thus, it turns out that the retainability of foam layer S improves because the foaming agent for shielding gas filling contains keratin protein. In particular, even when a small amount (0.1 [%]) of keratin protein is blended as in Example 7, a preferable test result is obtained over Comparative Example 3 in which no keratin protein is blended. . Further, when Example 6 and Example 7 are compared, Example 6 having a blending ratio of 0.5 [%] has a foam property of “Δ: loss of bubble density” after one week. And more preferable than Example 7 having a blending ratio of 0.1 [%]. Therefore, it can be seen that the retention of the foam layer S is improved by optimizing the blending ratio of the keratin proteins.

［泡沫層の耐圧性に関する性能試験］
泡沫層の耐圧性に関する性能試験では、調製されたシールドガス充填用発泡剤と噴射剤であるＬＰＧとが重量比２：１（ＬＰＧの重量比３３．３［％］）の割合でスプレー缶２（図６参照）に充填される。次に、このシールドガス充填用発泡剤が円筒形状のアクリル管１０（内径５０［ｍｍ］かつ長さ３００［ｍｍ］）の内部に噴射されて、アクリル管１０の内部に泡沫層Ｓが形成される。次に、両端を解放したアクリル管１０が縦置き状態にて温度２０［℃］の条件下で放置される。次に、所定時間の放置後に、評価装置３が用いられてアクリル管１０に内圧が付加される。そして、内圧が５［ｍｍＨ２０／ｍｉｎ］の速度で加圧され、内圧の上昇が停止（泡沫層Ｓが崩壊）したときの内圧が計測されて、評価が行われる（図９参照）。評価は、◎、○、△および×の４段階にて行われ、◎側であるほど泡が崩壊し難く好ましい（図８参照）。 [Performance test on pressure resistance of foam layer]
In the performance test relating to the pressure resistance of the foam layer, the spray can 2 was prepared at a ratio of 2: 1 (weight ratio 33.3 [%] of LPG) of the prepared shielding gas filling foaming agent and LPG propellant. (See FIG. 6). Next, the foaming agent for filling the shielding gas is injected into the cylindrical acrylic tube 10 (inner diameter 50 [mm] and length 300 [mm]), and a foam layer S is formed inside the acrylic tube 10. The Next, the acrylic tube 10 whose both ends are opened is left in a vertically placed state at a temperature of 20 [° C.]. Next, after leaving for a predetermined time, the evaluation apparatus 3 is used to apply an internal pressure to the acrylic tube 10. Then, the internal pressure is increased at a rate of 5 [mmH20 / min], and the internal pressure when the increase in the internal pressure stops (the foam layer S collapses) is measured and evaluated (see FIG. 9). The evaluation is performed in four stages of ◎, ◯, Δ, and ×, and the bubble is less likely to collapse as it is on the ◎ side (see FIG. 8).

なお、評価装置３は、圧力調整用アクリル管３１と、流量計３２と、マノメータ３３と、圧力調整用バルブ（流量可変バルブ）３４と、内圧開放用バルブ３５とを備える（図９参照）。また、圧力調整用アクリル管３１と泡沫層Ｓが形成されたアクリル管１０とが接続管３６を介して接続される。この評価装置３では、圧縮空気が流量計３２を介して圧力調整用アクリル管３１に導入される。そして、マノメータ３３および圧力調整用バルブ３４が用いられて、圧力調整用アクリル管３１内の空気圧が調整される。これにより、アクリル管１０内の空気圧が調整される。   The evaluation device 3 includes a pressure adjusting acrylic tube 31, a flow meter 32, a manometer 33, a pressure adjusting valve (flow variable valve) 34, and an internal pressure releasing valve 35 (see FIG. 9). Further, the pressure-adjusting acrylic tube 31 and the acrylic tube 10 on which the foam layer S is formed are connected via a connecting tube 36. In this evaluation device 3, the compressed air is introduced into the pressure adjusting acrylic tube 31 via the flow meter 32. The manometer 33 and the pressure adjusting valve 34 are used to adjust the air pressure in the pressure adjusting acrylic tube 31. Thereby, the air pressure in the acrylic tube 10 is adjusted.

図１０において、実施例２〜実施例５のシールドガス充填用発泡剤は、（ａ）ステアリン酸トリエタノールアミン塩、（ｂ）ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、（ｃ）アルコール、（ｄ）ケラチンタンパク質、（ｅ）水により調製されており、共通の成分を有している。ただし、（ｄ）ケラチンタンパク質の配合比が３．０［％］、４．０［％］および５．０［％］から選択されており、これに応じて他の成分（ａ）〜（ｃ）および（ｅ）が調整されている。一方、従来例のシールドガス充填用発泡剤は、市販品（商品名「サンフォームＰ−３０」）であり、ケラチンタンパク質が配合されていない。   In FIG. 10, the foaming agents for filling the shield gas of Examples 2 to 5 are (a) stearic acid triethanolamine salt, (b) coconut oil fatty acid diethanolamide, (c) alcohol, (d) keratin protein, (E) It is prepared with water and has common components. However, the blending ratio of (d) keratin protein is selected from 3.0 [%], 4.0 [%] and 5.0 [%], and other components (a) to (c) are selected accordingly. ) And (e) are adjusted. On the other hand, the conventional foaming agent for filling a shielding gas is a commercially available product (trade name “Sunfoam P-30”) and does not contain keratin protein.

試験結果に示すように、実施例２〜実施例５では、噴射直後における泡沫層Ｓの耐圧性が「◎：２０［ｍｍＨ２０／ｍｉｎ］」の水準にあり、「△：５［ｍｍＨ２０／ｍｉｎ］」である従来例よりも好ましい（図１０および図１１参照）。このように、シールドガス充填用発泡剤がケラチンタンパク質を含むことにより、泡沫層Ｓの耐圧性が向上することが分かる。さらに、実施例２および実施例３では、１週間放置後における泡沫層Ｓの耐圧性が「○：１０［ｍｍＨ２０／ｍｉｎ］」の水準にあり、実施例４および実施例５よりも好ましい。このように、（ｄ）ケラチンタンパク質の比率が適正化されることにより、泡沫層Ｓの耐圧性が向上することが分かる。   As shown in the test results, in Examples 2 to 5, the pressure resistance of the foam layer S immediately after injection is at the level of “◎: 20 [mmH20 / min]”, and “Δ: 5 [mmH20 / min]”. Is more preferable than the conventional example (see FIGS. 10 and 11). Thus, it turns out that the pressure resistance of foam layer S improves because the foaming agent for shielding gas filling contains keratin protein. Furthermore, in Example 2 and Example 3, the pressure resistance of the foam layer S after standing for 1 week is at the level of “◯: 10 [mmH20 / min]”, which is more preferable than Example 4 and Example 5. Thus, it turns out that the pressure resistance of the foam layer S improves by optimizing the ratio of (d) keratin protein.

［泡沫層の移動距離に関する性能試験］
泡沫層の移動距離に関する性能試験では、調製されたシールドガス充填用発泡剤と噴射剤であるＬＰＧとが重量比２：１（ＬＰＧの重量比３３．３［％］）の割合でスプレー缶２（図６参照）に充填される。次に、このシールドガス充填用発泡剤が円筒形状のステンレス管２０（内径５０［ｍｍ］かつ長さ６００［ｍｍ］）の内部に噴射されて、ステンレス管２０の内部に泡沫層Ｓが形成される。次に、評価装置３（図９参照）が用いられてステンレス管２０に内圧５［ｍｍＨ２０］が付加される。そして、ステンレス管２０を縦置きにして温度２０［℃］の条件下で放置する（図１２参照）。次に、所定時間の放置後に、泡沫層Ｓの長さおよび移動距離が測定される。そして、この測定結果に基づいて評価が行われる。 [Performance test on moving distance of foam layer]
In the performance test relating to the movement distance of the foam layer, the spray can 2 was prepared at a ratio of 2: 1 by weight (the LPG weight ratio of 33.3 [%]) to the prepared shielding gas filling foaming agent and the propellant LPG. (See FIG. 6). Next, the foaming agent for filling the shielding gas is injected into the cylindrical stainless steel tube 20 (inner diameter 50 [mm] and length 600 [mm]), and a foam layer S is formed inside the stainless steel tube 20. The Next, the internal pressure 5 [mmH20] is applied to the stainless steel tube 20 by using the evaluation device 3 (see FIG. 9). Then, the stainless steel tube 20 is placed vertically and left under the condition of a temperature of 20 [° C.] (see FIG. 12). Next, after leaving for a predetermined time, the length and the moving distance of the foam layer S are measured. And evaluation is performed based on this measurement result.

この性能試験では、ケラチンタンパク質を含む実施例１のシールドガス充填用発泡剤（図７−１参照）と、従来例のシールドガス充填用発泡剤とが比較される。   In the performance test, the shielding gas filling foaming agent of Example 1 containing keratin protein (see FIG. 7-1) and the conventional shielding gas filling foaming agent are compared.

試験結果に示すように、実施例１のシールドガス充填用発泡剤では、従来例のシールドガス充填用発泡剤と比較して、経過時間に対する泡沫層の移動距離が短い（図１３参照）。すなわち、実施例１のシールドガス充填用発泡剤では、工事現場でユニット内の温度差による大気の比重差などにより管材１内部に差圧が発生した場合にも泡沫層Ｓが移動し難いので、従来例に比べてシールドガス雰囲気がより適正に確保される。したがって、シールドガス充填用発泡剤がケラチンタンパク質を含むことにより、差圧条件下におけるシールドガス保持性能が向上することが分かる。   As shown in the test results, the foaming agent for filling a shielding gas of Example 1 has a shorter moving distance of the foam layer with respect to the elapsed time than the foaming agent for filling a shielding gas of the conventional example (see FIG. 13). That is, in the foaming agent for filling a shielding gas of Example 1, the foam layer S is difficult to move even when a differential pressure is generated inside the pipe material 1 due to a difference in the specific gravity of the atmosphere due to a temperature difference in the unit at the construction site. Compared to the conventional example, the shielding gas atmosphere is more appropriately secured. Therefore, it can be seen that when the shielding gas filling foaming agent contains keratin protein, the shielding gas retention performance under the differential pressure condition is improved.

以上のように、この発明にかかる管材の溶接方法およびシールドガス充填用発泡剤は、シールドガス保持性能および施工性を向上できる点で有用である。   As described above, the pipe welding method and shielding gas filling foaming agent according to the present invention are useful in that the shielding gas retention performance and workability can be improved.

１ 管材
２ スプレー装置（スプレー缶）
２１ 本体部
２２ ノズル
２３ ストッパー
３ 評価装置
３１ 圧力調整用アクリル管
３２ 流量計
３３ マノメータ
３４ 圧力調整用バルブ
３５ 内圧開放用バルブ
３６ 接続管
１０ アクリル管
２０ ステンレス管
Ｇ シールドガス
Ｓ 泡沫層 1 Pipe material 2 Spray device (spray can)
21 Main body 22 Nozzle 23 Stopper 3 Evaluation device 31 Pressure adjusting acrylic tube 32 Flow meter 33 Manometer 34 Pressure adjusting valve 35 Internal pressure release valve 36 Connecting tube 10 Acrylic tube 20 Stainless steel tube G Shielding gas S Foam layer

Claims (2)

管材の内部に泡沫層を形成すると共に前記泡沫層により封止された空間にシールドガスを充填して前記管材を溶接する管材の溶接方法であって、
前記泡沫層の形成にあたり、質量分率０．１［％］以上５［％］以下の濃度でケラチンタンパク質を含むシールドガス充填用発泡剤が用いられることを特徴とする管材の溶接方法。 A method of welding a pipe material, wherein a foam layer is formed inside the pipe material and a space sealed by the foam layer is filled with a shielding gas to weld the pipe material,
In forming the foam layer, a foaming agent for filling a shielding gas containing a keratin protein at a concentration of a mass fraction of 0.1 [%] to 5 [%] is used. 管路に噴射されて発泡することにより泡沫層を形成して前記管路を封止するシールド用発泡剤であって、
質量分率０．１［％］以上５［％］以下の濃度でケラチンタンパク質を含むことを特徴とするシールドガス充填用発泡剤。 A foaming agent for shielding that seals the pipeline by forming a foam layer by being injected and foamed into the pipeline,
A foaming agent for filling a shielding gas, comprising keratin protein at a mass fraction of 0.1 [%] to 5 [%].
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