JPS6388398A - 鋼管のライニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は鋼管の内面に耐摩耗性に優れたセラミックスの
小片をライニングする方法に関するものである。

〔従来の技術〕

各種の粉粒体や、微粒固形物を含有するスラリー等をド
ル送する管体は前記被搬送物が高流速で接触することか
ら激しい７耗作用を受け、短期間での取替を余（ｋなく
されている。かかる問題を解決するため従来より、例え
ば実開昭５９−９．１６９４号公報で示されるように管
内面に耐蝕性樹脂よりなる被覆を施し、さらにその内面
に分割された複数個のセラミック管を嵌合して連続した
流通路を形成する手段、或いは特開昭６０−１１５４３
２号公報で示されるように被ライニング管の内径と略等
しいかまたはそれよりやや大きい外径を有する弾性ゴム
リングの内周面に、周方向に複数個のセラミックスプレ
ートを固着し、これを被ライニング管に挿入する手段な
どが提案されている。

しかしながら前記従来手段ではセラミックスをライニン
グするために樹脂層やゴムリング等の特別の手段を講じ
なければならない上に、セラミックスの形状も複雑で、
且つ単位大きさも大きなものとなっていた。この結果、
ライニング施工所要時間が長くなると共にその費用もき
わめて高いものとなり、セラミックスとの接着強度も充
分なものとはなっていなかった。加えて前記従来手段を
、例えば口径が約１００ｍｍ程度以下の中径廿に適用す
ることはセラミックス単体の大きさ等より困難であり、
特に約８０１１程度以下の小径管やベンド管等に適用す
ることは到底できなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述したような激しい摩耗作用に対してセラミックスが
優れた効果を発揮することは従来より知られている。而
してこのセラミックスを予め小形片状、　例えば　１０
１露　×　１０　重重、　　２０１重　×　２０１諺、
１０１■×２０龍、等のサイズに成形したセラミックス
小片は、事前に大量に製造できることからその単価を引
下げることが可能であり、又その厚みも自在に選択でき
ることから耐摩耗部材として広く用いられるようになっ
ている。ところがこのようなセラミックス小片と金属体
との接着性には難点が多く、特に曲面形状の鋼管内面へ
の接着は極めて困難であり、施工後のライニング層は信
顛性に欠けるものであった。更に口径が約１００＋＋ｍ
程度以下の中小径管において前記セラミックスを予め小
形片状に成形したセラミックス小片を効率的に、しかも
経済的にライニングする方法はなかった。

本発明は斯かる問題点を解決し、前記セラミックス小片
の有するイ３れた特性を鋼管のライニング層として最大
限発揮させるためのライニング方法を提供するものであ
る。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は網管内面に加熱もしくは常温硬化型接着剤を介
してセラミックス小片を貼着したのち管端部を密封し、
次いで管内部に流体、又は粉粒体を圧入し、管内部を所
定圧力に維持しつつ接着固定することを特徴とするもの
である。

〔作　用〕

前述したようにセラミックスが耐摩耗性に優れた作用効
果を発揮することは周知であり、このセラミックスを予
め例えば１０ｍｍｘｌＱｍｎ、２０１１璽ｘ　２０　ｍ
貫、１０麺寓×２０１賞、等のサイズの小形状に成形し
たセラミックス小片は、耐摩耗部材として広く用いられ
るようになっている。ところがこのようなセラミックス
小片を被ライニング管の内面に貼付けしようとした場合
、個々のセラミックス小片を管内面に順番に配置し接着
することは手間と長時間を要し、又特別の治具に拠らな
いとそれを配置することが困難であった。特に中小径管
では作業者の手が管内部に入らないことから前記作業は
不可能に近いものであった。

このような問題を解決するために本出願人は、前記セラ
ミックス小片を、予め可撓性紙状体上に密接配置して仮
付けした後、前記紙状体を被ライニング管内周相当長に
裁断し、前記セラミックス小片の非仮付面が外側になる
ように丸めてリング状帯を成形しておき、このリング状
帯を非ライニング管内に順次挿入し、接着剤を介して管
内面に貼着するライニング方法を説明し、別に出１９１
　した。

本発明は係るライニング方法のさらに改良を図るもので
あって、）ｉｉ７述したように貼着されたセラミックス
小片を管内面に強固に固着せしめ、かつ平滑な流通路を
形成せしめることを可能とするものである。

第１図は本発明の基本的な構成を説明するための鋼管（
以下、単に管とい・つ）の断面構造図であり、第２図は
前記第１図のＡ−Ａ断面図である。

図において２が鋼管等からなる被ライニング管であり、
３は後述する接着剤４を介して貼着されたセラミックス
小片である。接着剤４は金属とセラミックスとの接着強
度を高めるために、使用状況に応じてエポキシ樹脂系、
有機、あるいは無機系等の接着剤の中から適宜選択し用
いられる。例えば二液型エポキシあるいはシリコーン樹
脂等を用いたものは室温に所定時間放置するのみで硬化
する常温硬化型接着剤であり、−成型エポキシ樹脂等は
所定の温度に加熱し乾燥することによって硬化する加熱
硬化型接着剤であり、被ライニング管２の使用温度、被
搬送物の種別、物性等に応じてそれらの中から適宜選択
し、用いられる。

而して前記セラミ、／クス小片３を貼着する方法として
は、例えば第３図に示すように可撓性を有する紙状体５
上に前記セラミックス小片３を横方向に互いに密接配置
して接着用糊等を用いて仮付けした後、被ライニング管
２の内周に相当する長さ、つま２り被う・イニング管内
周相当長βに裁断し、第４図に示す如きリング状帯６を
成形して行えばよい。即ちこのような＋１ング状帯６を
予め用意した後、管内面及びリング状帯６のセラミック
ス小片３の非仮付面３ａ及び隣合・うセラミ７・クス小
片３の接合部３Ｃに前記接着剤４を塗布して、リング状
帯６を被ライニング管２内に順次挿入していくことによ
って管内面への貼着が行なえる。第５図は前記貼着状況
の一例を説明する構造図であり、被うイニング管２の内
側に中子に相当するガイド枠７を設け、このガイド枠７
と管の内面との隙間に前記リング状帯６を順次挿入する
ことによって迅速、かつ容易に挿入、貼着が可能となる
。尚、第５図において８はリング状帯６を前記隙間に挿
入させ、相前後するリング状帯６と密着させるための押
棒を示すものである。

又本発明は前述したような直管状の管のみでなく、第６
図に示すような屈曲部を有するベンド管２０にも適用す
ることが可能である。このようなベンド管２０にセラミ
ックス小片３を貼着するには前述した紙状体５にセラミ
ックス小片３を仮付けし、管内周相当長７！にａ断した
後、第７図に示すように屈曲部展開図ζこ相当する如く
切断加工して前述したリング状帯６を成形すればよい。

さて、前記リング状帯６に仮付けされたセラミックス小
片３は管内面に所定の配列で、しかも軸方向Ｘに互いに
密着して貼着される。しかしながらこの状態では径方向
ｙ（第５図）、つまり管内面への密着度は必ずと７も充
分ではなく、又接着剤４の塗布厚みのばらつき等によっ
て内側に形成される流通路に凹凸が生じることもある。

又貼着作業が終了すると被ライニング管は直ちに所定の
乾燥場所に移動され、乾燥工程に移行するが、このよう
な移動やその他の作業を前記接着剤４が乾燥していない
状態で行うと僅かな振動、衝撃によってセラミックス小
片が浮き上がったり、ずれを生じたり、極端な場合脱落
するなどの問題が生じる恐れがある。

このような問題を解決するために本発明においては前記
貼着作業が終了したら前記第１図に示すように管端部に
例えばパツキン９１を介装せしめて盲フランジ９２を取
付ける等して構成される密封装置９を取付けて密封し、
この密封された管内部１ａに流体、もしくは粉粒体を圧
入する。流体としては空気、窒素ガス、アルゴンガス等
の気体、あるいは水、油等の液体を用いることが可能で
ある。特にこのような流体を用いる場合には前記第１図
に示すように管内面に密着し、設定圧力に耐える可撓性
の袋体１１を介して圧入することが好ましい。即ち袋体
１１内に流体が圧入されることによって袋体１１が膨張
して管内面のセラミックス小片３を押圧する。この際に
セラミックス小片の接合部（目地）やセラミックス小片
と管内面との間に隙間等が生じていても流体は袋体１１
を介して押圧することから管内部全体のセラミックス小
片内面に均等な圧力で作用し、前記隙間等を解消するよ
うに機能する。更に液体によって接着剤４の乾燥効果や
物理的性質に悪影響を与えることも防止できるなど優れ
た多くの利点が確認された。

一方、砂や、アルミナ粉等の粉粒体を用いることも可能
である。このような粉粒体を用いる場合は、気体や液体
等の流体を用いる場合よりそのシール性に対する要求は
厳しくない。従って前記密封装置９としてもパツキン９
１を介装させることなく、盲フランジ９２を取りつける
とか、あるいは第６図のベンド管の例に示すように片側
の管端部に盲板９４ａを取付け、管内部に１１重以下の
粒度に調整された砂１２を突棒等を用いて密に充填しつ
つ圧入する。この圧入が終了したら他端の管端部に盲板
９４ｂを取付ける程度の比較的間車な構成でよい。粉粒
体としては、適当な流動性を有し、それらがセラミック
ス小片の表面全体に均等に押圧力を作用させ得るもので
あれば特に限定するものではないが、本発明者らの経験
では２〜４龍、好ましくはｌ　ｘｍ以下の粒度に調整さ
れたものが好適である。つまりこのような粉粒体を片側
の端部を密封した管の内部に、開放した端部より挿入し
つつ例えば突き棒等により所定密度になるように充填す
ればよい。

前述したように流体、もしくは粉粒体を所定圧で圧入す
ることによって未乾燥状態のセラミノクス小片３は管内
全体にわたって均等な圧力で軸方向ｙに押付けられ、管
内面に密着する。又内側に形成される流通路表面も平滑
な面となる。

前記加圧状態は乾燥が終了するまで維持される。

つまり前記所定圧を維持しつつ乾燥することによってセ
ラミックス小片３は管内面に密着し、しかも平滑な内表
面を形成して固着される。

次に加熱硬化型接着剤を用いて鋼管をライニングする本
発明の別の実施態様について説明する。

本発明者らはセラミックス小片と金属体である鋼管との
接着性を高めるために種々の接着剤について実験を行っ
た。第８図は加熱硬化型接着剤としての代表的な一液性
のエポキシ樹脂と常温硬化型接着剤としての代表的な二
液性エポキシ樹脂との接着強度を比較して表したもので
ある。本実験では２０ｍｍＸ２０ｍ曹のセラミックス小
片を鉄板上に前記接着剤を介して接着した後、その剪断
強度を雰囲気温度を変えて調査した。　第８図において
横軸が雰囲気温度であり、縦軸が剪断強度を表す。又セ
ラミックス小片はアルミナの含有率９０％以上のセラミ
ックスを前記２ＱｍｍＸ２Ｑｍｍの大きさで、かつ３−
真の厚さに成形したままのもの（以下、無処理セラミッ
クス小片という）と前記無処理セラミックス小片の裏面
に酸化銅と硅酸及びスクリーンオイルを一定比率で混合
したペーストを塗布した後酸化雰囲気中で加熱後、急冷
してメタライズ層を形成したもの（以下メタライズセラ
ミックス小片という）とを用いた。加熱硬化型接着剤は
セラミックス小片を接着した後、約１５０℃の温度で、
約３０分間の加熱乾燥を行った。

この第８図から加熱硬化型接着剤を用いたものは接着強
度が高く、その中でもメタライズセラミックス小片がさ
らに優れていることが判る。

そこで本発明者らは鋼管内面に前記セラミックス小片を
加熱硬化型接着剤によって貼着した後、前述したように
加熱乾燥した。ところがこの加熱乾燥工程において貼着
したセラミックス小片がずれを生じたり、浮き上がった
り、極端な場合脱落したりする事態がしばしば発生した
。従ってさらに研究を進めた結果前記加熱硬化型接着剤
は接着後加熱して温度を徐々に高めると１００℃前後に
おいて一旦粘性が低下し、その温度を超えると次第に硬
化していくことが判った。つまりセラミックス小片を貼
着し加熱乾燥を行うと管内の温度が１００℃前後になっ
た時、接着剤の粘性が低下し、接着強度が低下すること
から管上部や側壁に貼着されたセラミックス小片はその
自重で下方へずれたり、浮き上がったり、脱落する等の
現象の生じることが知見された。

かかる知見に基づいて更に実験研究を進めた結果、前述
した如（鋼管の内面にセラミックス小片を貼着しライニ
ング層を形成した後管端部を密封し、この密封された管
内部に、さきに述べた如く例えば空気、窒素ガス、アル
ゴンガス等の気体、あるいは水、油等の液体等の流体、
もしくは砂や、アルミナ粉等の粉粒体を圧力して、管内
を所定圧力に維持した状態で加熱乾燥することによって
前記問題点を解決することが可能となった。

尚、気体を圧力して加熱乾燥すると管内の気体が膨張し
、圧力が高くなり過ぎる恐れがある。このため第１図に
示すように一端の密封装置９に圧力調整弁９３を装着し
ておくことが好ましい。又このような加熱乾燥に圧力気
体を用いる場合には加熱乾燥過程における安全性及び経
済性の点から窒素ガスが優れている。

〔実施例〕

本発明を第１図に示す如き内径５Ｑｍｍ、長さ１０００
ｍｍの直鋼管に対して実施した。

本実施例においては、アルミナの含有率９０％以上のも
のを１０ｍｍＸＩＱｎ＋の大きさで、かつ３ｎの厚さに
成形されたセラミックス小片を用いた。

前記セラミックス小片には鋼管との接着強度をより高め
るために、その裏面に酸化銅と珪酸及びスクリーンオイ
ルを一定比率で混合したペーストを彷布した後酸化雰囲
気中で加熱接着後、急冷してメタライズ層を形成して用
いた。このセラミックス小片を予め紙質粘若テープを用
いて仮付けし、前記メタライズ層が外側になるようにし
て前記第４図に示す如きリング状帯を成形して前述した
方法に基づいて管内面に貼着した。

本実施例においては一液エポキシ系樹脂の加熱硬化型接
着剤４を用いた。前記貼着作業が終わった時点で第１図
に示すように管内に袋体１１を挿入すると共に管端部に
密封装置９を取付け、前記袋体１１に窒素ガスを５〜１
０ｋｇ／ｃａｌの圧力で圧入した。この状態で管を乾燥
炉へ装入し、前記圧力を維持しつつ１５０℃の温度で、
約３０分間加熱乾燥した。この加熱乾燥過程においてセ
ラミックス小片３は管内面に所定圧力で押圧された状態
を維持しているため仮に接着剤の接着強度が一時的に低
下してもセラミックス小片は、ずれたり、浮き上がるよ
うなことが全くなかった。かくして十分な接着強度が得
られた。

以上のようにしてセラミックス小片をライニングした結
果、その管内面への接着強度は極めて高いものとなり、
またその内表面、つまり流通路の表面は滑らかとなった
。

〔発明の効果〕

本発明の実施により、鋼管、特に中小径管においてセラ
ミックス小片を効率的にライニングすることができ、そ
の結果僅かな加工費用で鋼管の耐摩耗性を著しく高める
ことができる。加えて貼着作業が終わり、接着剤が未乾
燥の状態でもセラミックス小片の浮き上がりや脱落等を
生じることなく管の移動やその他の取扱いを容易に行な
えるようになり、また特に加熱硬化型接着剤を用いた場
合に、加熱乾燥を行う過程での接着剤の粘性の低下に起
因するセラミックス小片の下方へのずれ、浮き上がり、
脱落等の現象を回避することが出来るので、生産性並び
に歩留りの向上を図りうるという顕著な効果が奏される
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の実施例を示すもので、第１図
は本発明の基本的な構成を説明するための中小径管断面
構造図、第２図は前記第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は
セラミックス小片の仮付は状況を示す構造図、第４図は
リング状帯の一例を示す断面図、第５図はリング状帯の
被ライニング管への挿入状況を示す断面構造図、第６図
は本発明の他の実施例に基づくベンド管の断面図、第７
図は前記第６図のベンド管に貼着するために予め加工さ
れたセラミックス小片を示す平面図である。 第８図は加熱硬化型接着剤と常温硬化型接着剤の接着強
度を示す図である。 １ａ：管内部、２，２０：被ライニング管、３：セラミ
ックス小片、４：接着剤、５：紙状体、６：リング状帯
、７：ガイド枠、８：押棒、９：密封装置、９Ｉ：パソ
キン、９１：Ｗフランジ、９３：圧力調整弁、１１：袋
体、１２：砂、９４ａ、９４ｂ：盲板。 第５図　　　第６図 第７図 ヨ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内面にセラミックス小片を貼着する鋼管のライニング方
   法において、管内面に加熱もしくは常温硬化型接着剤を
   介してセラミックス小片を貼着したのち管端部を密封し
   、次いで管内部に流体、又は粉粒体を圧入し、管内部を
   所定圧力に維持しつつ接着固定することを特徴とする鋼
   管のライニング方法。