ダクタイル鋳鉄管

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ダクタイル鋳鉄管(ダクタイルちゅうてつかん、英語:Ductile iron pipe)は、材料としてダクタイル鋳鉄を使用した管のこと。ダクタイル鉄管ともいう。ダクタイル鋳鉄とは、従来鋳鉄の組織中に細長い片状に分布していた黒鉛を球状化させ、強度や延性を改良した鋳鉄である。従来の鋳鉄管に変わり、水道管をはじめ、下水道、ガスなど幅広い分野に使用されている。特に水道本管(導・送・配水管)においては、日本で最も多く使われている管材である。 [1]

用途

ダクタイル鋳鉄管は、主に以下のような用途に使用される。[2]

上水道
導水管、送水管、配水管、給水管
工業用水道
導水管、送水管、配水管
下水道
管きょ、ポンプ場内配管、処理場内配管
農業用水
かんがい用水管、樋管
ガス
本管、支管
その他
電話線および送電線保護管など

特性

  • ダクタイル鋳鉄管は、下記のような特性を持つ。[2][3]
    • 長所
      • 強度が大であり、強靭性に富み、衝撃に強い。
      • 耐久性がある。
      • 金属材料の中では腐食に強く、電気抵抗が高いため電食の影響を受けにくい。
      • 継手は、伸縮性・可とう性を持ち、地震時等の地盤の変動に順応できる。
      • 施工性が良い。
    • 短所
      • 重量が比較的重い。
      • 土壌が腐食性の場合には外面防食を必要とする。
      • 内外の防食面に損傷を受けると腐食しやすい。
      • 継手の種類によっては、異形管防護を必要とする。
      • 離脱防止機構を有さない継手は、地震時等の地盤の変動により伸縮(伸び)量が限界以上になれば離脱する。

歴史

  • ダクタイル鋳鉄管は、以下のような経緯で使用されるようになった。[2]
    • 1948年 - ダクタイル鋳鉄がアメリカで発明される。
    • 1953年 - 日本でダクタイル鋳鉄管の生産が開始される。
    • 1957年 - ダクタイル鋳鉄管の大量生産時代に入る。
    • 1961年 - ダクタイル鋳鉄管が日本水道協会規格となる。
    • 1974年 - ダクタイル鋳鉄管が日本工業規格となる(JIS G 5526, JIS G 5527)。

水道事業体における管路の更新と耐震化、アセットマネジメントについて

詳細は 水道管 を参照

※ 水道管に関してのアセットマネジメントは法定耐用年数から実耐用年数による計画が推奨されている。本ページにも記載されているとおり、管厚、継手形式、外面防食、内面防食に加え、継手のボルト構造やゴム輪など、耐用年数のファクターとなる項目は様々あるものの、それぞれの要因で耐用年数に差があると考えられる。しかしながら、耐震管という区分において厚労省の発行するアセットマネジメント「簡易支援ツール」の例は、離脱防止継手付きダクタイル鋳鉄管の実耐用年数例をまとめて「80年」としており、例とはいえ、未だ検証に時間がかかる種別の製品に、この数値を適用される危険性がある。実際、この数値を利用したメーカー広告には、事業体やコンサルタントに誤解を与えかねない試算も掲載されているため、運用にあたっては注意が必要と考えられる。

管厚

ダクタイル鋳鉄管の管厚は、下記のように分類化され、内圧(水圧)、外圧(土圧や路面荷重)、用途、継手形式によって使い分けられる。[4]

外面防食が劣化したとき、管外面から腐食・孔食が進むが、肉厚により一定期間の耐圧性能を保持できる。

種類記号適用呼び径備考
1種管D175～2600
2種管D2400～2600
3種管D375～2600
4種管D4600～2600
5種管D5600～2600下水道用
P種管DP700～1500PN形(CP方式)
PF種管DPF300～2600KF形,UF形
S種管DS50～1000GX形,NS形,S50形
E種管DE75～150NS形(E種管)
異形管DFJIS G 5527
A種管DA600～2600農業用水用
B種管DB300～2600農業用水用
C種管DC1600～2600農業用水用
D種管DD800～2600農業用水用
AL1種管AL1300～600農業用水用
AL2種管AL2300～600農業用水用

継手形式

ダクタイル鋳鉄管の継手形式は、下記のように分類化され、口径、用途、施工方法によって使い分けられる[5]。 近年は、大きな伸縮量と、離脱防止機構を有する耐震継手を持つ管(耐震管)が主流となっている[6]。

一般継手

A形
呼び径75～1500
ゴム輪を押輪とボルトで締めつけて接合するメカニカルタイプ。最も初期に使用されたメカニカル継手の形式。その後、改良されたK形が開発され普及したことから現在は使用されない。
K形
呼び径75～2600
ゴム輪を押輪とボルトで締めつけて接合するメカニカルタイプ。作業が迅速かつ、継手の水密性が大きく、伸縮性および可とう性がある。A形を改良し水密性を高めた継手。
T形
呼び径75～2000(異形管は75～250)
受口の内面にゴム輪を装着し、テーパ状の挿し口を挿入するのみで、簡単に接合できるプッシュオンタイプ。作業が迅速であり、継手の水密性が高く、伸縮性および可とう性がある。
U形
呼び径800～2600
管の内面から接合を行うメカニカルタイプで、トンネル内配管や狭い開削溝での配管に適している。伸縮性および可とう性がある。
ALW形[7]
呼び系300～600
農業用水用、下水道用、その他(上水道用を除く)を対象とした継ぎ手。
従来のT形継ぎ手と受け口構造は同一であるが、設計水圧1.0MPa以下に限定し、管厚を減らすことで低コスト化されている。また管厚の薄肉化による影響や施工性を考慮してゴム輪が改良されている。
ALW形には曲管等の異形管がないため、K形継ぎ手の異形管と組み合わせて使用する。

離脱防止継手

KF形
呼び径300～900
ゴム輪を押輪とボルトで締めつけて接合するメカニカルタイプ。K形をFix(固定)したものという意味で、KF形という名称がついた。ロックリングを介して受け口、挿し口が一体化される離脱防止機構を有する。
UF形
呼び径800～2600
管の内面から接合を行うメカニカルタイプ。U形をFix(固定)したものという意味で、UF形という名称がついた。ロックリングを介して受け口、挿し口が一体化される離脱防止機構を有する。

耐震継手

S形
呼び径500～2600
大きな伸縮性と可とう性があり、離脱防止機構を有する。接合方式は、メカニカルタイプ。
後に改良されたNS形が開発され普及したため、現在はNS形が存在しない呼び径1100以上の製品のみ使用されている。
SⅡ形
呼び径75～450
大きな伸縮性と可とう性があり、離脱防止機構を有する。接合方式は、メカニカルタイプ。
後に改良されたNS形, GX形が開発され普及したため、現在は使用されていない。
NS形
呼び径75～1000
大きな伸縮性と可とう性があり、離脱防止機構を有する。接合方式は、プッシュオンタイプ(呼び径300～450の異形管継手と、呼び径500以上の継手はメカニカルタイプ)。
S形と同等の性能を有し、継手の接合を容易にしたもの。
NS形(E種管)
呼び径75～150[8]
大きな伸縮性と可とう性があり、離脱防止機構を有する。接合方式は、直管はプッシュオンタイプ、異形管はメカニカルタイプ。
離脱防止機構は、従来のNS形と異なり、指し口突部の形状等が変更され、低コスト化と施工性の向上が図られている。
また、管厚の薄肉化と内面塗装の変更により、軽量化と低コスト化を実現している。ただし設計水圧は1.3MPa以下に限定されている。[9]
GX形
呼び径75～400[10]
大きな伸縮性と可とう性があり、離脱防止機構を有する。接合方式は、プッシュオンタイプ(異形管は、メカニカルタイプ)。
従来のNS形と比較して、施工性が改善されている。
S50形
呼び径50
大きな伸縮性と可とう性があり、離脱防止機構を有する。接合方式は、メカニカルタイプ。
継手性能はGX形と同等である。[11]
US形
呼び径800～2600
伸縮性と可とう性があり、離脱防止機構を有する。
接合方式は、管の内面から接合を行うメカニカルタイプ。
ロックリングを締め付ける方法によってVT方式、SB方式、LS方式、R方式がある。[12][13]

パイプ・イン・パイプ工法用継手[14]

PⅠ形
呼び径300～1350
伸縮性と可とう性を有する。パイプ・イン・パイプ工法に用いる。
後に改良されたPⅡ形, PN形が開発され普及したため、現在は使用されていない。
PⅡ形
呼び径300～1350
伸縮性と可とう性があり、離脱防止機構を有する。パイプ・イン・パイプ工法に用いる。
PN形
呼び径300～1500
伸縮性と可とう性があり、離脱防止機構を有する。パイプ・イン・パイプ工法に用いる。PⅡ形の離脱防止力をS形耐震継手と同等の3DkN(D:呼び径)に向上させた継手。
PN形(JP方式)
呼び径300～1500
伸縮性と可とう性があり、離脱防止機構を有する。パイプ・イン・パイプ工法に用いる。PN形と同等の継手性能を有し、施工性を改善した継手。[15]
PN形(CP方式)
呼び径700～1500
伸縮性と可とう性があり、離脱防止機構を有する。パイプ・イン・パイプ工法に用いる。PN形と同等の継手性能を有し、既設管内に持ち込んで内側から接合する方式。[15][16][17]

推進工法用継手[18]

T-D形
呼び径250～700
推進工法用のT型継手。推力伝達用のフランジが付けられている。継手部と管外径を同一にするためコンクリート外装を持つ。
U-D形
呼び径800～2600
推進工法用のU型継手。推力伝達用のフランジが付けられている。継手部と管外径を同一にするためコンクリート外装を持つ。
UF-D形
呼び径800～2600
推進工法用のUF型継手。推力はロックリングを介して伝達する。継手部と管外径を同一にするためコンクリート外装を持つ。
US-D形
呼び径800～2600
推進工法用のUS型継手。推力伝達用のフランジが付けられている。継手部と管外径を同一にするためコンクリート外装を持つ。

水管橋用継手[19]

FT形
呼び径75～350
T形継手にフランジとリブを設け、曲げ剛性を高めた継手。またフランジの間にテーパーリング使用して任意のキャンバを設けることができる。
FGX形
呼び径75～250
GX形継手にフランジとリブを設け、曲げ剛性を高めた継手。またフランジの間にテーパーリング使用して任意のキャンバを設けることができる。

耐震貯水槽用継手[20]

LUF形
呼び径1500,2000,2600
耐震貯水槽の本体となる管に使用する継手。離脱防止機構を有する。

その他

フランジ形
呼び径75～2600
フランジの合わせ面にガスケットをはさんでボルトで締め付ける。伸縮性・可とう性はない。

脚注

  1. ↑ 管路の耐震化に関する検討報告書(平成26年6月)平成25年度管路の耐震化に関する検討会
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 ダクタイル鉄管管路のてびき日本ダクタイル鉄管協会
  3. ↑ 日本水道協会 『水道施設設計指針2012』、462項
  4. ↑ ダクタイル鉄管管路 設計と施工日本ダクタイル鉄管協会
  5. ↑ 継手タイプ及び機能別用途一覧日本ダクタイル鉄管協会
  6. ↑ 2018年度 ダクタイル鉄管出荷実績 都道府県別耐震管出荷延長比率日本ダクタイル鉄管協会
  7. ↑ ALW形ダクタイル鉄管日本ダクタイル鉄管協会
  8. ↑ JDPA G 1042-2 NS形ダクタイル鋳鉄管(E種管)の改正日本ダクタイル鉄管協会
  9. ↑ NS形ダクタイル鉄管(E種管)のご紹介日本ダクタイル鉄管協会
  10. ↑ 日本ダクタイル鉄管協会　呼び径400GX形を追加日本水道新聞社(2014年3月10日)
  11. ↑ JDPA　S50形を規格化日本水道新聞社(2013年9月9日)
  12. ↑ JDPA G 1048 US形ダクタイル鋳鉄管(LS方式)の制定日本ダクタイル鉄管協会
  13. ↑ JDPA G 3002-2 US形ダクタイル鋳鉄管(R方式)の制定日本ダクタイル鉄管協会
  14. ↑ ダクタイル鉄管によるパイプ・イン・パイプ工法 設計と施工日本ダクタイル鉄管協会
  15. ↑ 15.0 15.1 ダクタイル鉄管によるパイプ・イン・パイプ工法 設計と施工(JP方式及びCP方式)日本ダクタイル鉄管協会
  16. ↑ JDPA G 1051「PN形ダクタイル鉄管(CP方式)」日本ダクタイル鉄管協会 規格ニュース(平成24年10月)
  17. ↑ 持込用PN形ダクタイル鉄管DXR工法研究会
  18. ↑ ダクタイル管による推進工法日本ダクタイル鉄管協会
  19. ↑ ダクタイル鉄管による水管橋の設計と施工日本ダクタイル鉄管協会
  20. ↑ ダクタイル鉄管による耐震貯水槽日本ダクタイル鉄管協会

関連項目

外部リンク

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