JPH02285100A - 無散水消雪用鋼管の亜鉛電解剥離方法 - 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、道路等の路面上の降雪を融かすための無散水
消雪用鋼管の製造方法に係り、特に、無散水消雪用鋼管
の端部の外周のみの亜鉛被膜を電解剥離し、その端部を
ティグ溶接にて接合する無散水消雪用鋼管の亜鉛電解剥
離方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、無散水消雷用の放熱管としては１合成樹脂パイプ
および鋼管などが主として使用されていた。しかし、こ
れらの放熱管のうち合成樹脂パイプは熱伝導率および耐
荷重性に劣るため熱伝導性。

耐荷重性に優れた鋼管が前記放熱管として多く用いられ
ている。このように鋼管を前記放熱管として用いた場合
には熱伝導性に優れており、又耐荷重性にも優れている
ため積雪路面の比較的浅い部分に埋設することができ、
この鋼管内に地下水などの低温水を流すだけで路面に降
る雪を融かすことができる。しかしながら鋼管を用いて
路面に放熱管部を形成するには多数の鋼管を接続しなけ
ればならない。

近年このような無散水消雪用鋼管を接合する方法として
は無散水消雪用鋼管の端面を互いに当接し、その当接部
に絞り込まれた高エネルギー溶接ビームを照射し熔融す
るとともに該熔融部に冷却ガスを吹きつける熔接方法が
採用されている。この熔接方法によれば溶接部には凸部
が形成されず溶接継半部に極めて高い強度を持たすこと
ができ、曲げ加工にも充分耐えるものを得ることができ
る。

ところが、この熔接方法による溶接部の溶接を完全にし
、強度の高い無散水消雪用鋼管を製作するには前処理操
作としてタングステン電極による効果的な熔融を起こさ
せるために鋼管の表面を覆っている亜鉛被膜の完全除去
を行うことが必要である。

この亜鉛除去方法としては、鋼管の管端表面を機械的に
研削除去する方法や、鋼管の管端表面を塩酸によって化
学的に除去する方法、またＮａＨ，ＰＯ，・２Ｈ，Ｏに
よる電解法、　ＺｎＣｕ、とＮＨ４１，Ｑの混合液によ
る電解法のいずれかが行われてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、これらの亜鉛除去方法にあっては、次の
ような欠点を有している。

すなわち、機械的研削除去方法では均一な研削が難しく
亜鉛被膜の除去が不完全となり溶接部の熔融が完全にで
きないという欠点を有していた。

またこの機械的研削除去方法で完全に亜鉛を除去しよう
とすると母材の鋼管まで研削してしまい。

このような状態で溶接接続すると鋼管接合部の強度を低
下させるという欠点を有していた。

また、塩酸による化学的除去方法にあっては亜鉛被膜の
除去は完全に行うことができるが亜鉛被膜を塩凌によっ
て化学的に除去する際に発生する塩化水素ガスのために
周辺機器が腐食したり、母材の鋼管までも溶出させて材
質を脆化させるという欠点を有していた。また、この塩
酸による化学的除去方法にあっては亜鉛被膜の除去後、
中和処理、防錆処理が必要となるなど処理が繁雑となる
欠点を有していた。さらにこの塩酸による亜鉛被膜の化
学的除去方法にあっては、発生する塩化水素ガスを処理
工程で作業者が吸い込むといった危険性を有していた。

またＮａＨ，ＰＯｌ・２Ｈ２０による電解法では電解槽
を約４０℃に加熱しなければ亜鉛除去速度が極めて遅く
、費用が高価となるなどの欠点を有していた。

さらに、ＺｎＣｕ２．とＮＨ４Ｃｆ１の混合液による電
解法では、水素イオン濃度が弱酸性の５．０付近である
ため、亜鉛除去後の鋼管の端面が除々に空気酸化を受け
るので、これを防ぐために防錆処理が必要であった。ま
たＺｎＣρ２とＮＨ４Ｃｌ２の混合電解質溶液を使用し
た場合には、陰極板に亜鉛の結晶が析出して徐々に成長
し、中間部分に設けた陽極の鋼管に接して電解効率が悪
くなるので、これを防ぐために、常に陰極板上に生じた
結晶の除去作業が必要であった。さらにこのＺｎＣｕ２
．とＮＨ，Ｃｕ２の混合電解質溶液を長期間にわたって
使用すると電解液が劣化し、一部分の電解液の補充だけ
では電解能力が元通りに回復しないので、全量交換する
必要が生じて廃液が大量に生じていた。その上にこのＺ
ｎＣｆ１２とＮＨ４Ｃｌの混合電解質溶液の中には重金
属の亜鉛が多く含まれ、ここに鋼管の端面から溶は出し
た亜鉛も加わって、亜鉛の濃度がさらに高濃度となり、
環境保全の面で廃液処理には難しい問題が発生するなど
多くの欠点を有していた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、無
散水消雪用鋼管の管端部の外周面の亜鉛被膜を容易に電
解剥離して鋼管母材を損傷することなく、かつ無散水消
雷用に使用しても鋼管接合部母材の脆化を招くことなく
、シかも鋼管の曲げ加工性を向上することのできる無散
水消雪用鋼管の亜鉛電解剥離方法を提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の目的を達成するために、電解質溶液中
に陰極の金属板を配置し、Ｕ字状に形成した鋼管の管端
を陽極として該陽極鋼管の管端を前記電解質溶液内に直
立浸漬し、直流電流を供給して該鋼管管端部の表面を被
覆している亜鉛被膜を電解剥離する方法において、前記
電解質溶液には１０％〜１３％の硝酸アンモニウム溶液
を使用し、直流電圧３ｏボルト、電流値が最大で１０ア
ンペアで両端外表面のみの電解剥離を行った後に、該鋼
管の各端部を当接してティグ溶接にて接合することを特
徴とするものである。

〔作用〕

次に、本発明の作用について説明すると、電圧３ｏボル
ト、電流が最大１０アンペアの直流電流に接続された鋼
管の端部１〜２■を硝酸アンモニウムの１０〜１３％で
、水素イオン濃度７．５〜８．５の電解質溶液中に約７
分間直立浸漬すると。

鋼管端部外表面のイオン化傾向の大きな亜鉛被膜が上記
電解質溶液中にイオンとして溶出して亜鉛被膜が電解剥
離され、鋼管端部内面の亜鉛被膜は除去されずにそのま
ま残る。この溶出した亜鉛は陰極の金属板表面に溶出し
た亜鉛イオンと当量の金属亜鉛が析出して電解質溶液中
に沈澱する。そして硝酸アンモニウム１０％〜１３％の
電解質溶液を調整した直後の水素イオン濃度は弱酸性の
４．５付近であるが、１！解質溶液として使用すると間
もなく水素イオン濃度８．０の弱アルカリ性に落ち着い
て安定し、電解液の劣化の際は新しい硝酸アンモニウム
溶液を追加補充すれば電解液の電解能力がすぐに回復し
、水素イオン濃度８．０付近で安定している。このよう
にして得られた無散水消雪用鋼管の各端部を当接してテ
ィグ溶接にて接合して無散水消雪用鋼管を製造する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図には、本発明の一実施例が示されている。

図において、浴槽１内には硝酸アンモニウム（Ｎｏ４Ｎ
ｏｚ　）の電解質溶液７が満たされ、この電解質溶液７
は硝酸アンモニウムが１０％〜１３％濃度で、溶液調整
直後は水素イオン濃度が４．５付近であるが、使用を始
めると間もなく水素イオン濃度８．０の弱アルカリ性に
落ち着いて安定し、鋼管端部の外表面だけの亜鉛剥離に
最もふされしくなるから、硝酸アンモニウムを用いるこ
とによって、容易に水素イオン濃度が７．５〜８．５の
弱アルカリ性に維持でき、この電解質溶液は通常の温度
（５℃〜２５℃）で充分亜鉛被膜の電解剥離効果があり
、特に、加熱する必要はない。

この浴槽１の底部には、排出口１１が設けられており、
この排出口には管路９が接続されている。

この管路９にはケミカルポンプ４を介して濾過装置５が
接続されている。この濾過装置５は電解質溶液７中に析
出した亜鉛を濾過した電解質溶液７を常に清澄に保つた
めのものである。この濾過装置５には管路１０が接続さ
れ、この管路１０は浴槽１に接続されている。このよう
に浴槽１より管路９を介してケミカルポンプ４によって
電解液７が排出され、濾過装置５で濾過され、管路１０
を介して浴槽１に再び供給される還流経路が構成されて
いる。

また、浴槽１内には電解液７の表面より所定位置下がっ
た位置に絶縁台６が設けられている。この絶縁台６上に
Ｕ字状に形成された無散水消雪用鋼管３を垂直状態に直
立させて、複数本の管端部が電解液７内に浸漬されてい
る。この鋼管３はＪＩＳ規格Ｇ−３４５２で規定された
化学組成を有する亜鉛メツキ鋼管であり、この鋼管３に
直流電源２の陽極が接続されている。また、浴槽１内の
絶縁台６の両方の側面に陰極板８が設けられており、こ
の陰極板８には直流ｓｇ２の陰極が接続されている。

このように構成されるものであるから、いま、直流型ｇ
２に接続された鋼管３の端部を電解液７内に浸すと鋼管
３の端部外表面のわずか１〜２ａｎの外表面のみのイオ
ン化傾向の大きな亜鉛被膜が電解液７中にイオンとして
溶出し亜鉛被膜が電解剥離され、内面の亜鉛は除去され
ずに残る。この溶出した亜鉛は陰極板８の表面に溶出し
た亜鉛イオンと当量の金属亜鉛が析出して浮遊し沈殿す
る。

そこで、浴槽１内の電解質溶液７の濃度を均一にするた
めケミカルポンプ４を作動し、電解質溶液７中に浮遊し
た亜鉛を濾過装置５によって濾過し電解質溶液７を常に
清澄に保つ、また使用に伴って電解質溶液が劣化しても
少量の補充で電解能力が回復する。

このようにして得られた鋼管の各管端を互いに当接して
ティグ溶接を行ない無散水消雪用鋼管を製造する。

本実施例によって処理した鋼管の管端外表面は、亜鉛が
完全に除去されていることが定性試験の結果明らかであ
り、その部分は酸化されにくく、テイブ溶接の際に前記
鋼管外表面１〜２ａｆｆの亜鉛メツキを除去した端部だ
けが熔融し良好に接合され。

しかも有毒ガスの発生が防止できる。また管端内面の亜
鉛被膜は電解剥離されずティグ溶接の際に、互いに当接
した管端を外部から急速に１０００℃〜３０００℃に加
熱して熔融接合すると、内面に残っていた亜鉛被膜が一
旦気化して管内に充満し、冷却ガスによる熔接部の急冷
によってこの気化した亜鉛蒸気が鉄と化合して新しい合
金をつくり。

この合金が互いに熔接した管端接合部の内面に新しい被
膜を形成して内面を保護することになる。

また鋼管の表面内面ともに凸部を生じておらず熔接部は
母材以上の強度を持つことが明らかであった。

したがって１本実施例による放熱管は路上を通過する重
量車両によっても損傷を受けることがなく、地下水の長
期通水によっても脆化を招くこともない。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば亜鉛の電解剥離を
溶解度が大きくかつ金属酸化物を溶かす性質のある硝酸
アンモニウムの電解質溶液中に短時間だけ直立浸漬して
行なうので端部外表面のわずか１〜２ａｌだけに限定で
き、しかも硝酸アンモニウムの１０％〜１３％の濃度で
容易に、かつ安定した水素イオン濃度７．５〜８．５の
（特に８．０付近で安定した）電解質溶液が得られ、使
用に伴って電解質溶液が劣化しても新しい硝酸アンモニ
ウム溶液を少量補充するだけで電解能力が回復する。こ
のため電解質溶液を全量交換するのと異なり、少量の廃
液だけを処理すれば良く、この電解質溶液中では亜鉛被
膜の電解剥離に際して電解質溶液を加熱する必要がなく
、母材の鋼管を損傷せずに、短時間で安価に、かつ完全
に亜鉛被膜を電解剥離することが可能である。

また、亜鉛被膜の電解剥離後は鋼管母材が熔接によって
酸化されにくくなり、無散水消雪用鋼管の端面を互いに
当接して、その当接部を遮蔽用の不活性ガスを流してで
きる不活性雰囲気中で行なうティグ溶接によって接合す
るので、前記の亜鉛メツキを電解剥離した端部だけが加
熱熔融され良質の接合ができる。

また、特にこの発明の無散水消雪用鋼管の亜鉛電解剥離
方法では管端の外表面の亜鉛だけを電解剥離し、内面の
亜鉛は残るのでティグ溶接を行う際に、内面に残した亜
鉛が加熱により一旦気化するがその亜鉛の蒸気が鉄に熔
は込んで新しい合金の被膜を造って内面を保護する。そ
の上有毒ガスの発生が防止でき、溶接継半部が極めて高
い強度を有し、しかも熔接部の内周に凸部が形成されず
。

熔接ムラがないので内部を流れる地下水などの流体が抵
抗なく流れ、曲げ加工にも充分耐える無散水滑雪用鋼管
を得ることができる効果を奏するものである。

このように本発明によれば、無散水滑雪用鋼管の亜鉛電
解剥離方法による放熱管は熔接部が母材以上の強度を持
つから路上を通過する重量車両によっても損傷されるこ
ともなく、地下水の長期通水によっても脆化を招くこと
もない効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図である。 １・・・浴槽、　　　２・・・直流電源。 ３・・・鋼管、　　　４・・・ケミカルポンプ。 ５・・・濾過装置、　６・・・絶縁台。 ７・・・電解液、　　８・・・陰極板。 ９．１０・・・管路、　　１１・・・排出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解質溶接中に陰極の金属板を配置し、Ｕ字状に
   形成した鋼管の管端を陽極として該陽極鋼管の管端を前
   記電解質溶液中に直立浸漬し、直流電流を供給して該鋼
   管端部の表面を被覆している亜鉛被膜を電解剥離する方
   法において、前記電解質溶液には１０％〜１３％の硝酸
   アンモニウム溶液を使用し、直流電圧３０ボルト、電流
   値が最大で１０アンペアで両端外表面のみの電解剥離を
   行った後に、該鋼管の各端部を当接してティグ熔接にて
   接合することを特徴とする無散水消雪用鋼管の亜鉛電解
   剥離方法。