JPH10175076A - 金属基材表面への薄金属シート被覆方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐食性や防汚性を有する薄金属シートを簡便
な施工により金属基材の表面に被覆する。 【解決手段】 金属基材１の表面に直接溶接可能な０．
１mm以上１mm未満の厚みを有する薄金属シート２を置
き、薄金属シート２の外周端部３をインダイレクト抵抗
シーム溶接法により接合し密封シールすることにより、
金属基材の表面に薄金属シートを密着被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海洋構造物、橋
梁、各種プラント等の金属構造物の防食や海洋生物等の
付着防止のため、耐食性や防汚性の薄金属シートを金属
基材の表面に被覆する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、前記金属構造物の防食や防汚は有
機・無機塗料の塗装によるものが一般的であった。この
方法では数年で塗り直しが必要となるためメンテナンス
が煩雑であり、また塗り直し作業は危険を伴う作業であ
った。このため近年は腐食環境等の特に厳しいところに
設置される金属構造物の防食や防汚には、長期に渡って
耐食性や防汚性を有する金属、例えば銅、銅合金、ステ
ンレス、チタン、モネル等の特殊金属シート（以下金属
シートという）を単独または普通鋼とクラッドしたもの
を金属基材の表面に貼り付け被覆する金属シート被覆法
が用いられてきている。

【０００３】また、海水用熱交換器や化学薬品用タンク
等の化学プラントの中でも特に高耐食性を要求される機
器類には、普通鋼とチタン等の耐食性金属からなるクラ
ッド鋼を材料として用い、これを成形加工する方法や普
通鋼を加工した後、表面に耐食性金属を被覆し、線状或
いは点状に部分的に爆発接合する方法が用いられてい
る。また、屋根材には端部を被覆面と垂直になるように
折り曲げた２枚の被覆金属の立ち上がり部を対向するロ
ーラー電極により抵抗シーム溶接する方法（ＲＴ工法）
が用いられているものもある。これらの金属シート被覆
法は、メンテナンスが不要で長期にわたり高い防食性や
防汚性が期待できるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の金属シート被覆
法には以上の如く各種の方法があったが、それぞれ以下
の課題があった。 （１）単独の金属シートを金属基材に重ねて隅肉溶接に
より金属シートの外周を金属基材に接合する方法におい
ては、異種金属の溶接は難しく、溶接品質の確保が困難
であった。また、板厚が厚い金属基材に十分溶け込ませ
るためには溶接入熱を高くする必要があるが、反面、金
属シートの過溶融を防ぐためには板厚を１mm以上にしな
ければならなかった。このため高価な特殊金属シートの
材料コストが高価になるとともに、重くなり、取扱いが
不便であった。

【０００５】（２）また、金属シートにクラッド鋼を用
い、クラッド鋼の普通鋼の部分を金属基材（普通鋼）に
溶接したのち、被覆金属同士を溶接するという方法で
は、それぞれ同種金属の溶接となり溶接品質は確保でき
るが、前記と同様の理由で金属シートを薄くすることは
できず、クラッド鋼の製造コストの高価さ及び金属シー
トの取扱いの不便さを解消することはできなかった。さ
らに、これら金属シートに単独、クラッド鋼のいずれを
用いた場合も、金属基材の表面が曲線状に変化している
ような複雑な形状の構造物に被覆する場合は、金属シー
トが厚く剛性が高いため成形が難しく、金属基材表面と
金属シートの密着性が悪くなるという品質上の課題もあ
った。

【０００６】（３）また、クラッド鋼を材料として用
い、これらを成形加工して化学薬品用のタンクを製作す
る場合、曲げ加工や接合に高度な技術と大規模な装置が
必要であり、製作できるタンクの大きさにも制限があっ
た。さらに、普通鋼を加工した後、表面に耐食性金属を
被覆し、線状或いは点状に部分的に爆発接合する方法で
は、耐食性金属の厚さを爆発の衝撃で破損しないまでに
厚くしなければならず、材料コストが高価になるととも
に、金属シートが重くなり、取扱いが不便であった。ま
た、火薬類を取り扱うため特別な安全対策が必要であっ
た。

【０００７】（４）また、屋根材の加工に使われるＲＴ
工法では、被覆金属の端部を被覆面と垂直になるように
折り曲げているため、一定の幅毎に線状の突起ができる
ので美観が損なわれるとともに、その突起が他作業の障
害になるという課題があった。このため抵抗シーム溶接
後、突起をさらに折り曲げる工程が必要であった。

【０００８】（５）最近、粘着剤、接着剤の性能向上に
ともない金属シートを粘着剤や接着剤のみで金属基材の
表面に貼りつけ被覆する方法が提案されている。この方
法は溶接による金属シートの過溶融の問題がないため、
金属シートの厚さを薄くできる利点があるが、金属シー
トの外周部の粘着剤または接着剤が光、外気、水等に接
するため、この部分から劣化が進行し、金属シートが剥
離しやすくなるという課題があった。

【０００９】本発明者らは、これらの課題の一部を解決
する手段として先に、特開平７−１５５９６１号公報お
よび特開平７−２０４８６８号公報に記載の手段を提案
している。これは図５に示すように、金属シート１１を
粘着剤や接着剤５で金属基材１の表面に貼りつけた後、
端部に局部真空装置１２を装着して金属シートの外周部
３を爆発接合により密封シールする方法である。

【００１０】また、特開平８−７１７６３号公報には図
６に示すように、金属基材１にこれと溶接可能な厚さの
金属シート枠９を溶接固着し、それに同材質の薄金属シ
ート２を重ね、ラップ部分をインダイレクト抵抗シーム
溶接により密封シールする方法を提案している。この方
法はチタンを普通鋼に被覆する場合のような直接溶接不
可能な金属の組合せを対象としている。この場合、金属
シート枠９には普通鋼に溶接可能なチタンクラッド鋼を
使用し、そのチタンクラッド鋼に薄金属シート２に相当
するチタンシートを重ね、ラップ部分をインダイレクト
抵抗シーム溶接により密封シールすることになる。

【００１１】これらの手段を用いると高価な金属シート
を薄くできるため材料コストを低減し、かつ金属シート
の外周部およびラップ部を確実に密封シールし、メンテ
ナンスフリーで長期にわたって防食、防汚性能を維持す
ることができる。しかし、前者では爆発接合を用いてい
るため安全対策を要し、後者の場合は薄金属シートの接
合箇所に金属シート枠を設けておく必要があり、作業が
繁雑である、等の問題点があった。

【００１２】本発明は、前述の課題を解決し、特別な安
全対策が不要で、かつ取り扱いの容易な抵抗溶接法を用
い、金属基材に経済的な薄金属シートを被覆する方法を
提供することを目的としたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の要旨は以下の通りである。即ち、金属基材の
表面に、金属基材に直接溶接可能な、耐食性または防汚
性を有する０．１mm〜１mm未満の薄金属シートを置き、
周囲をインダイレクト抵抗シーム溶接法により接合し密
封シールすることを特徴とする金属基材表面への金属シ
ート被覆方法である。また、本発明においては、薄金属
シートは同様手段で周囲のみならず、中間部も格子状に
金属基材に接合することもできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に用いる薄金属シートの材
質は、金属基材に直接溶接可能であるものから選択する
必要がある。金属基材が普通鋼の場合、防食を目的とす
るならば耐食性に優れ、普通鋼に溶接可能な金属である
モネル、ステンレス鋼等から選択する。また、防汚を目
的とするならば銅合金等から選択する。薄金属シートの
厚さは防食機能或いは防汚機能を発揮し、かつ強度を保
持するとともに施工性を考慮して０．１〜１mm未満と
し、好ましくは０．３〜０．５mmの範囲とする。これら
の金属は特殊金属のため材料価格が高く、１mm以上にな
ると材料コストの面で不利になる。

【００１５】本発明では接合手段にインダイレクト抵抗
シーム溶接法を適用することにより、極めて薄い金属シ
ートの被覆溶接が可能で、かつ厚さ１mm未満の薄金属シ
ートを使用するので材料コストを低減することができ、
材料の成形性、ハンドリング性も向上させることができ
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明により金属基材の表面に薄金属シ
ートを被覆する手段を示す断面図、図２（ａ）は薄金属
シートの中間部を格子状にインダイレクト抵抗シーム溶
接した状況を示す平面図、図２（ｂ）は（ａ）の溶接部
の断面図、図３は海中に設置した桟橋、海洋構造物の干
満帯・飛沫帯の鋼管に本発明の方法で薄金属シートを被
覆した例をそれぞれ示す。

【００１７】図１に示すように、金属基材１の表面にそ
の金属基材１に直接溶接可能な薄金属シート２を、被覆
する目的の部分に重ねて置き、その外周端部３をインダ
イレクト抵抗シーム溶接法により密封シールする。ま
た、薄金属シート２の外周端部３を除く中間部４は、そ
のままにしておいてもよいが、図２（ａ）に示すよう
に、外周端部３を除く中間部４をインダイレクトシーム
溶接により格子状に溶接することにより、薄金属シート
２の密着性が向上し、また、薄金属シート２が外的衝撃
等により破損した場合でも、シーム溶接線が格子状にブ
ロック分けされているため、金属基材１と薄金属シート
２の界面への水分、酸素などの腐食因子の侵入を小さな
範囲に止めることが可能となる。

【００１８】なお、薄金属シート２は、外周端部を除く
中間部４に粘着剤や接着剤を塗布した後に被覆すること
もできる。この場合、金属基材１と薄金属シート２を全
面にわたって接着でき、薄金属シート２の浮き上がり等
が生じることなく、さらに内部に湿気を含んだ空気を存
在させないため、防食面でより有利になるとともに、耐
衝撃性が向上し、薄金属シート２の一部が破損しても粘
着剤、接着剤で保護できる利点がある。

【００１９】金属基材１上に薄金属シート２の外周端部
３をインダイレクト抵抗シーム溶接するには、図１の右
側面に示すように、一対のローラー電極を有する抵抗溶
接機の一方のローラー電極６を薄金属シート２の外周端
部３上に配置し、他方のローラー電極６を金属基材１上
に接触させて通電しながら溶接方向に移動させる。ま
た、薄金属シート２の外周端部３上に両方のローラー電
極６を接触させて通電しながら抵抗シーム溶接をするこ
とにより、金属基材１と薄金属シート２とを２箇所同時
に連続的に溶接することも可能である。

【００２０】また、既接合の薄金属シート２にオーバー
ラップして接合する場合、図１の左側電極のようにオー
バーラップした薄金属シート２の外周端表面と既接合薄
金属シートの表面にローラー電極６を接触させて通電移
動させる。

【００２１】中間部の薄金属シートと金属基材の接合
は、図２（ｂ）に示すように薄金属シート表面に一対の
ローラー電極６を通電しながら接触移動させるのみで２
本のシーム接合線が得られる。したがって、これを直交
させることにより格子状のシーム溶接ができる。

【００２２】溶接電流、電流印加・冷却時間、ローラー
電極の加圧力等の溶接条件は、薄金属シートの材質、板
厚に応じて、適当な値を選ぶ必要がある。表１は厚さ
０．５mmのＳＵＳ３１６Ｌ鋼の薄金属シートを普通鋼金
属基材にインダイレクト抵抗溶接する場合の溶接条件例
を示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】薄金属シートの被覆範囲は規定寸法の薄金
属シート１枚分の幅とするか、または、複数枚の薄金属
シートどうしをラップさせて広くすることもできる。そ
の場合、薄金属シートを金属基材に被覆する前に、薄金
属シートのラップ部を対向するローラー電極を使用した
抵抗シーム溶接によりあらかじめ接合しておくか、また
は複数枚の薄金属シートを金属基材に貼りつけた後、薄
金属シートのラップ部を平行するローラー電極を用いた
インダイレクトシーム溶接により接合してもよい。

【００２５】薄金属シートのラップ部端部では、ラップ
部に直交する方向の密封シールをするインダイレクトシ
ーム溶接が不連続になる恐れがあるので、図４に示すよ
うに、金属基材１と薄金属シート２と二箇所の抵抗溶接
部７間を、アーク溶接或いはレーザ、プラズマ等の高エ
ネルギー溶接によりシール溶接８を行うことが好まし
い。以上のような手順で金属基材上に薄金属シートを被
覆することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、金属基材表面に薄金属シート
を操作が容易で品質が確保できる抵抗シーム溶接で密封
シールする金属シート被覆法である。従って、従来の金
属シート被覆法のように、金属基材の被覆範囲全面にわ
たり金属シートを隅肉溶接するものと比較して、薄い金
属シートを使用することができるため、金属シートの材
料コストを低減し、成形が容易で金属基材への密着性が
よく、材料のハンドリング性を向上することができる。
また、クラッド鋼を加工する場合と比較して、装置的な
制限がないため、より大きなものの製作が可能となる。
さらに、屋根材の加工に使われるＲＴ工法と比較して、
突起のない、美観上優れた金属被覆面を得ることができ
る。

【００２７】また、金属シートの外周端部を抵抗シーム
溶接して密封シールするため、金属基材は光、外気、水
等から完全に遮断され、完全な防食が期待できる。さら
に、端部以外の重ね合わせ部に粘着剤、接着剤を用いた
場合には端部を光、外気、水等から完全に遮断できるた
め、粘着剤、接着剤に劣化が生じることがなく、長期に
わたりメンテナンスフリーで防食や防汚性能を維持でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄金属シートを被覆する例を示す
断面図。

【図２】（ａ）は本発明の薄金属シートを格子状に溶接
した状況を示す図。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。

【図３】本発明による鋼管への薄金属シートの被覆状態
を示す図。

【図４】薄金属シートラップ部端部の処置方法を示す
図。

【図５】爆発接合による薄金属シートの被覆方法例を示
す図。

【図６】金属シート枠による薄金属シートの被覆方法例
を示す図。

【符号の説明】

１ 金属基材 ２ 薄金属シート ３ 外周端部 ４ 中間部（外周端部を除く重ね部分） ５ 粘着剤または接着剤 ６ ローラー電極 ７ 抵抗溶接部 ７ａ 抵抗溶接部 ８ シール溶接部 ９ 金属シート枠 １０ 隅肉溶接部 １１ 金属シート １２ 局部真空装置 Ａ 緩衝材 Ｂ 火薬類 Ｃ ***

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 耕太郎 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 舘野 豊 東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵溶 接工業株式会社内 (72)発明者 金内 勲 東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵溶 接工業株式会社内 (72)発明者 吉田 隆 東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵溶 接工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属基材の表面に、金属基材に直接溶接
   可能な、耐食性または防汚性を有する０．１mm以上１mm
   未満の薄金属シートを置き、周囲をインダイレクト抵抗
   シーム溶接法により接合し密封シールすることを特徴と
   する金属基材表面への薄金属シート被覆方法。
2. 【請求項２】 周囲を金属基材に貼り付けた薄金属シー
   トの中間部をインダイレクト抵抗シーム溶接により格子
   状に接合したことを特徴とする請求項１記載の金属基材
   表面への薄金属シート被覆方法。