JP6969313B2 - パイプラインへのケーブルの接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス、石油、水道などの流体を輸送するパイプラインへケーブルを接続する方法に関する。

地中や海水中に設置されるパイプラインが腐食するのを防止するために、電気防食が行われている。電気防食は、カソード防食法とも呼ばれており、パイプラインに防食電流を供給してパイプラインの腐食を防止する。電気防食にあたって、防食電流の通電や計測等のためにパイプラインにケーブル（すなわち電線）を電気的に接続する必要がある。

パイプラインの敷設されている現場において簡便にケーブルが接続できるように、加熱剤ろう施工法が開発され、導入されている（特許文献１参照）。加熱剤ろう施工法では、パイプライン上に中空部を有するケースをセットし、ケースにケーブルを差し込み、ケースの中空部にろう材を入れる。ケースの壁には、発火材が充填されている。ケースの発火材に点火し、発火材を燃焼させると、ケースの中空部に入れたろう材が、ケーブルの銅線とパイプラインの鋼面を覆うように溶融する。冷却後、ケースを除去すると、パイプラインにろう材でろう付けされたケーブルが得られる。

実公昭４６−２９９５３号公報

しかしながら、従来の加熱剤ろう施工法にあっては、ろう材を溶融させるのに発火材を燃焼させていることから、天然ガス輸送パイプライン等、引火性の高い流体を輸送するようなパイプラインには使用できないという課題がある。

発火材の代わりに、半田ごてを用いてろう材を溶融させることも考えられる。しかしながら、パイプラインの鋼材からの放熱が著しく大きいので、半田ごてでは、ろう材の温度を融点以上に上げるのが困難である。たとえ外部から火炎等で強制的にろう材を溶融させても、溶融させたろう材とパイプラインの鋼材との濡れ性を確保できず、固化後のろう材とパイプラインの鋼材との密着性が確保できない。

そこで、本発明は、ろう材を用いてパイプラインにケーブルを接続できる新たな接続方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、天然ガス輸送パイプライン等の引火性がある流体を輸送するパイプライン上に発火材が充填されていないケースを設置し、前記ケースにケーブルを差し込み、前記ケースにろう材を入れ、ヒートガンによって前記ケース内の前記ろう材に熱風を直接的に吹き付けて前記ろう材を溶融させ、溶融させた前記ろう材を冷却して固まらせるパイプラインへのケーブルの接続方法である。

本発明によれば、ヒートガンによってケース内のろう材に熱風を吹き付けてろう材を溶融させる。ケース内に熱がこもり、パイプラインの鋼材も予熱される。このため、溶融させたろう材とパイプラインの鋼材との濡れ性を確保でき、冷却固化後のろう材とパイプラインの鋼材との密着力も確保できる。

本発明の一実施形態のパイプラインへのケーブルの接続方法の工程図である。 パイプラインの斜視図である。 パイプライン上にケースを設置した状態を示す斜視図である。 パイプライン上に粘土製のケースを設置した状態を示す斜視図である。 ケースにろう材を入れた状態を示す斜視図である。 ヒートガンでろう材を加熱している状態を示す斜視図である。 ターミナルの斜視図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態のパイプラインへのケーブルの接続方法を詳細に説明する。ただし、本発明のパイプラインへのケーブルの接続方法は種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。

図１は、本発明の一実施形態のパイプラインへのケーブルの接続方法の工程図を示す。本実施形態のパイプラインへのケーブルの接続方法は、塗覆装剥離・鋼面の研摩（Ｓ１）、フラックス塗布（Ｓ２）、ケースの設置、ケーブルの差込み（Ｓ３）、ろう材の挿入（Ｓ４）、ろう材の溶融（Ｓ５）、ろう材の冷却固化、ケース除去（Ｓ６）の工程を備える。以下にこれらの工程を順番に説明する。
（塗覆装剥離、鋼面の研摩）

パイプライン１の鋼管には、ポリエチレン等の塗覆装が被覆されている。図２に示すように、鋼管の表面（すなわち鋼面１ａ）を露出させるために、ケーブルを取り付ける部分の塗覆装を切り取り、鋼面１ａから剥離する。切り取る部分の大きさは、特に限定されるものではなく、例えば直径８０〜１００ｍｍの円形、一辺が８０〜１００ｍｍの四角形等である。パイプライン１は、新設で内部に流体が流れていないのものであっても、既に運用されていて内部に流体が流れているものでもよい。
（フラックス塗布）

露出した鋼面１ａをサンダー等の研摩装置で研摩し、面粗しする。面粗し後、ブラシ等で鋼面１ａを清掃し、石油系溶剤やアルコール等で脱脂し、鋼面１ａの汚れを拭き取る。そして、鋼面１ａ及びケーブルの銅線に、塩化亜鉛、塩酸、塩化アンモニウムを含有するフラックスを塗布する。フラックスを塗布することで、溶融したろう材の濡れ性を向上させることがきる。

なお、ろう材の濡れ性を向上させるために、ワセリンやパラフィンが添加されているペーストもあるが、これらは不純物として界面に残るので、固まったろう材と鋼材との密着性を確保することが困難である。
（ケースの設置、ケーブルの差込み）

図３に示すケース２を用意する。このケース２は、例えば上部及び下部が開口する箱状である。ケース２は、溶融したろう材が流れ出すのを防止するための型であり、ヒートガンによって加熱される温度以上の融点と必要な強度があればよい。この条件を満たせば、ケース２の材質、大きさ、板厚等は特に限定されるものではない。例えばケース２を樹脂製にすることもできる。図４は、粘土を箱状に形成したケース３を示す。

次に、ケース２の内面に剥離剤を塗布する。剥離剤は、例えばシリコンオイルである。剥離剤を塗布するのは、ケース２と固化後のろう材との剥離性を高めるためである。

次に、図３に示すように、ケース２を鋼面１ａ上に設置し、ケーブル４の被覆を剥いだ銅線４ａがケース２内に入るように、ケース２にケーブル４を差し込む。ここで、ケース２にケーブル４を差し込んだ後、鋼面１ａ上にケース２を設置することもできる。

次に、溶融したろう材の漏れ防止と固定のために、ケース２の周囲の下部をアルミテープ５で止める。図３には、アルミテープ５をドットで示す。アルミテープ５の代わりにケース２の周囲を粘土で覆うこともできるし、アルミテープ５の上を粘土で覆うこともできる。
（ろう材の挿入）

図５に示すように、ケース２にろう材７を入れる。ろう材７は、共晶半田（融点が１８３℃）よりも融点が低い、融点が５８℃以上１４４℃以下の半田である。例えばＳｎ、Ｂｉ、Ｐｄを含有する合金、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｉｎを含有する合金、Ｓｎ、Ｉｎを含有する合金、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｃｄを含有する合金、又はＢｉ、Ｃｄを含有する合金を使用することにより、低融点の半田が得られる。ろう材７の形状は、特に限定されるものではなく、円錐台状、円筒状、板状のいずれでもよい。
（ろう材の溶融）

図６に示すように、ヒートガン８によってろう材７に熱風を吹き付ける。ヒートガン８は、工業用ドライヤ又はヒーティングガンとも呼ばれ、２００℃以上の熱風を吹き出す。ヒートガン８の熱風によって、ろう材７が溶融し、ケース２内のパイプライン１の鋼材が予熱される。パイプライン１の鋼材が予熱されると、フラックスが適正に鋼材と反応し、余分なフラックスが蒸発する。ろう材７が溶融したら、鉄棒により溶融したろう材７を攪拌する。
（ろう材の冷却固化、ケース除去）

ろう材７が完全に溶融したら、ヒートガン８の電源を切る。ろう材７は自然冷却により固まる。ろう材７が固まったら、ケース２をろう材７から除去する。図７は、固化後のろう材７を示す。

ケース２を除去したら、ケーブル４を結束バンド等により固定する。そして、防食充填剤や防食テープ、熱収縮チューブ等を用いてろう材７、ケーブル４の塗覆装を行う。
（本実施形態の効果）

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
ヒートガン８によってケース２内のろう材７に熱風を吹き付けてろう材７を溶融させる。ケース２内に熱がこもり、パイプライン１の鋼材が予熱される。このため、溶融したろう材７とパイプライン１の鋼材との濡れ性を確保でき、冷却後のろう材７とパイプライン１の鋼材との密着性も確保できる。

パイプライン１の鋼材からの放熱があっても、ヒートガン８の熱供給で十分にろう材７の融点と鋼材の予熱温度に到達する。

ろう材７を溶融させるのにあたって、燃焼物や火炎が発生しないので、燃焼物や火炎の制限のあるパイプライン、例えば天然ガス輸送パイプラインなどの引火性の高い流体を輸送するパイプラインにも本実施形態を使用することができる。

直径約６００ｍｍの天然ガス輸送配管のパイプラインに電気防食計測用のＣＶ８ｍｍ^２のケーブルを接続した。パイプラインの塗覆装を剥離し、鋼面を研摩、清掃、脱脂した。鋼面に塩化亜鉛、塩酸、塩化アンモニウムを含有するフラックスを塗った。

パイプライン上にケースを置き、溶融したろう材の漏えい防止と固定のために、ケースの周囲の下側をアルミテープで止めた。

ケーブルをケースに差し込んだ後、ろう材として融点９６℃のＳｎ、Ｂｉ、Ｐｂを含む合金からなる半田をケースに入れた。

ヒートガンでろう材の上面から加熱を行うと、１０秒程度の加熱で速やかに溶融した。

ろう材は良好に完全溶融し、溶融ろう材はケース内の底部に溜まり、ケーブルの銅線と鋼面になじんでいた。冷却後、ケースを取り除いた。

ろう材は良好にケーブルの銅線と鋼面に溶融、密着し、ケーブルの銅線と鋼面とを電気的に接続できた。ケーブルを引っ張っても、ハンマーでターミナルを軽く叩いても、ケーブル、ターミナルは外れず、密着強度は良好であった。

導電性をテスターで確認した結果、極めて良好な導電性があることを確認した。電気防食用のケーブル接続として充分な性能であった。

１…パイプライン
１ａ…鋼面
２…ケース
４…ケーブル
４ａ…銅線
５…アルミテープ
７…ろう材
８…ヒートガン

Claims (3)

1. 天然ガス輸送パイプライン等の引火性がある流体を輸送するパイプライン上に発火材が充填されていないケースを設置し、前記ケースにケーブルを差し込み、前記ケースにろう材を入れ、
   ヒートガンによって前記ケース内の前記ろう材に熱風を直接的に吹き付けて前記ろう材を溶融させ、
   溶融させた前記ろう材を冷却して固まらせるパイプラインへのケーブルの接続方法。
2. 前記ろう材は、融点が５８℃以上１４４℃以下の低融点の半田であることを特徴とする請求項１に記載のパイプラインへのケーブルの接続方法。
3. 塩化亜鉛、塩酸及び塩化アンモニウムを含有するフラックスを前記パイプラインの表面に予め塗布しておき、溶融させた前記ろう材の濡れ性を向上させることを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプラインへのケーブルの接続方法。

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