CN102605286A

CN102605286A - 船舶上部结构物用耐腐蚀钢材

Info

Publication number: CN102605286A
Application number: CN2012100195231A
Authority: CN
Inventors: 阪下真司; 吉田诚司
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-07-25
Also published as: KR101367529B1; JP2012153920A; KR20120085674A; JP5774859B2

Abstract

提供一种船舶上部结构物用耐腐蚀钢材，其在船舶的甲板上这种严酷的大气腐蚀环境下发挥着良好的耐腐蚀性，并且具备船舶上部结构物所要求的机械特性、焊接性、热加工性等。一种船舶上部结构物用耐腐蚀钢材，满足C：0.01～0.30％(质量％的意思，下同)、Si：0.05～1.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0.005～0.04％、S：0.0005～0.01％、Al：0.005～0.10％、Cu：0.10～5.0％、Ni：0.10～5.0％、Cr：0.010～0.4％、Ti：0.005～0.06％和N：0.0030～0.008％，余量由铁和不可避免的杂质构成，并且，Ti的含量[Ti]和N的含量[N]的比([Ti]/[N])为1.5以上、17.0以下。

Description

船舶上部结构物用耐腐蚀钢材

技术领域

本发明涉及船舶上部结构物用耐腐蚀钢材，涉及在油轮、集装箱船、散装船等的货船、货客船、客船、军舰等的船舶中，被用于上甲板、船桥、舱盖、起重机、各种配管、阶梯、栏杆等这样的上部结构物的耐腐蚀性优异的钢材。

背景技术

在船舶的甲板上(船舶上部)，设有上甲板、船桥、舱盖、起重机、各种配管、阶梯、栏杆等各种钢结构物(以下称为“上部结构物”)。在这些上部结构物上，为了防止因腐蚀造成的劣化和适应其他的需求特性，一般会实施使用了多种多样的防腐涂料的防腐涂装。但是该防腐涂装随着经时劣化(具体来说，因紫外线造成的劣化，和因步行、装卸货物等机械的作用造成的劣化等)而受到损伤，钢材腐蚀容易在涂膜损伤部进展。因此，需要定期的进行防腐涂膜的维护。作为维护，也有在船坞时的定期检查时重漆防腐涂膜的情况，但在航海中船员通过刷涂等修补涂膜损伤部的情况也不少。

但是，船桥的上部等需要立足点的高处和结构上错综复杂的部位，由船员进行航海中的上述修补非常困难，因此在上述部位的涂膜损伤部，腐蚀容易进行，有可能发生穿孔等的问题。

因此，对于船舶的上部结构物，要求降低涂装维护的负荷和抑制涂膜损伤部的腐蚀。至今为止，作为实现涂装耐腐蚀性提高的技术，例如在专利文献1中，面向船舶的压载舱提出有一种技术，其通过成为含有W和Sb等的特殊元素的化学组成，使钢材自身的涂装耐腐蚀性(在涂布涂料而在表面形成涂膜的钢材中，使得从存在于其表面的涂膜缺陷部发生的涂膜膨胀降低的性能)提高。但是，因为在船舶的压载舱中被海水灌满，所以电气防腐(铅等的牺牲防腐蚀)法有效，相对于此，船舶的上部结构物基本上处于海上大气环境中，因此不能适用电防腐法，需要采取其他防腐手段。

在不能适用电防腐法的大气腐蚀环境中，作为使钢材的耐腐蚀性(耐候性)提高的技术，已知有所谓的耐候性钢，其通过含有Cu和Ni等而在钢材表面形成有保护性的锈层，抑制腐蚀的进展。但是，在船舶的甲板上这样高氯化物环境下，有保护性的锈层难以形成，因此得不到充分的耐腐蚀效果。作为在难以形成保护性锈的高氯化物环境中提高耐腐蚀性的钢材，例如在专利文献2中，提出有含有Sn等特殊元素的化学成分组成的钢材。但是船舶上部有海水直接降落到上面，而且由于行驶还会受到高速风的作用，是腐蚀环境非常显著的环境，因此这样的技术被认为难以实现充分的耐腐蚀性。

作为能够在严酷的腐蚀环境下使用的耐腐蚀材料，已知有大致含有Cr等合金元素13％以上的不锈钢和钛合金等。但是将其作为船舶上部结构物的材料使用时，例如存在的问题是，在焊接部与通常的钢材接触时容易发生异种金属接触腐蚀。另外焊接性和成本面等也有很多遗留课题。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特开2009-046750号公报

【专利文献2】特开2008-163374号公报

发明内容

本发明着眼于上述这样的情况而做，其目的在于提供一种船舶上部结构物用耐腐蚀钢材，其在船舶的甲板上这种严酷的大气腐蚀环境下发挥着良好的耐腐蚀性，并且具备船舶上部结构物所要求的机械特性、焊接性、热加工性等。

能够解决上述课题的本发明的船舶上部结构物用耐腐蚀钢材，具有如下特征，满足

C：0.01～0.30％(质量％的意思，下同)、

Si：0.05～1.0％、

Mn：0.1～2.0％、

P：0.005～0.04％、

S：0.0005～0.01％、

Al：0.005～0.10％、

Cu：0.10～5.0％、

Ni：0.10～5.0％、

Cr：0.010～0.4％、

Ti：0.005～0.06％和

N：0.0030～0.008％，

余量由铁和不可避免的杂质构成，并且，Ti的含量[Ti]和N的含量[N]的比([Ti]/[N])为1.5以上、17.0以下。

所述钢材也可以还含有从

Nb：0.001～0.1％、

Zr：0.001～0.1％、

V：0.001～0.1％和

B：0.0001～0.005％构成群中选出的一种以上的元素。

所述钢材也可以还含有从Mg：0.0003～0.005％和Ca：0.0003～0.005％构成的群中选出的一种以上的元素。

所述钢材若在其表面，具有从环氧树脂系涂膜、氯化橡胶系涂膜、丙烯酸树脂涂膜和聚氨酯树脂涂膜所构成的群中选出的一种以上的涂膜，则耐腐蚀性更高，因此优选。

在所述钢材表面和所述涂膜之间，优选形成有Zn浓度为90质量％以上，并且厚度为5～30μm的中间层。

在本发明中，也包括由所述钢材构成的船舶上部结构物。

根据本发明，通过严密地控制化学成分组成，能够实现耐腐蚀性优异的钢材，其能够适用于处在显著的腐蚀环境下的船舶上部结构物。另外，如果将本发明的钢材用于船舶上部结构物，则在通常与钢的接触部分(例如焊接部)也不会发生异种金属接触腐蚀。这样的本发明的耐腐蚀钢材，适合被用于油轮、集装箱船、散装船等的货船、货客船、客船、军舰等的船舶的上甲板、船桥、舱盖、起重机、各种配管、阶梯、栏杆等各种的钢结构物。

附图说明

图1是表示实施例中使用的试验片的外观形状的概略俯视图。

图2是用于说明实施例的腐蚀试验方向的概略剖面图。

图3是用于说明实施例的腐蚀试验中的测量部位的概略俯视图。

具体实施方式

如上述，船舶的甲板上，海水会直接降落到上面，而且由于行驶还会受到高速风的作用，因此处于非常严酷的腐蚀环境中。本发明者们从这样的船舶甲板上的钢材的腐蚀机理开始进行研究，得到出以下(I)(II)的见解。

(I)对于第一点见解进行阐述。船舶的速度，油轮为15海里(7.7m/s)左右，集装箱船为28海里(14.4m/s)左右，船舶行驶时，海水与上部结构部高速碰撞。因此在上部结构物上，会发生海水碰撞这样的机械的作用重叠在腐蚀作用上的腐蚀磨损现象，也就是所谓的侵蚀腐蚀。作为该侵蚀腐蚀的现象，即使是不直接侵蚀材料本身的程度极弱的机械的力，也会形成以下说明的这种氧浓差电池，发生腐蚀反应被加速的情况。钢材的情况下，约4m/s以上的侵蚀腐蚀的作用就可以称得上显著。因此，在以上述速度行驶的船舶中，很容易就可以设想其影响是非常巨大的。

侵蚀腐蚀产生作用时，在发生如下现象的点上，与通常的腐蚀作用大不相同(因此，在进行最佳的耐腐蚀钢材设计/防腐设计时，需要充分地考虑该不同点)。即，在海水碰撞的部分，关系到腐蚀的阴极反应的溶存氧的供给被促进，因此只有该部分，氧的还原反应局部性地促进，电位升高。相对于此，其周边部(氧供给比较少的部位)与海水碰撞部相比，电位相对性地低，因此整体上形成局部电池(氧浓差电池)，产生海水碰撞周边部的腐蚀容易进行这样的现象。

因此，本发明者们就用于阻碍该氧浓差电池的形成而抑制腐蚀的手段反复锐意研究。其结果发现，特别是控制Ti和N的含量及其比率，使钛氮化物(以下表示为“TiN”)存在(优选为使微细的TiN分散)即可，从而完成了本发明。关于该作用效果还未充分查明，但考虑为如下。

一般来说，夹杂物电阻高，电流难以流动，因此对于腐蚀的电位化学反应不活跃，对腐蚀几乎没有影响，但TiN即使在氮化物之中电阻也很低，因此容易成为腐蚀的阴极反应点。但是认为，如果控制Ti和N的含量及其比率，使上述TiN充分形成，则能够利用容易成为腐蚀的阴极反应点的TiN，提高在海水碰撞部的溶存氧的还原反应所对应的氧过电位，能够抑制阴极反应。于是其结果被推测为，海水碰撞部的电位升高难以发生，上述氧浓差电池的形成受到阻碍，腐蚀得到抑制。

(II)其次对于第二点见解进行阐述。即，还可知本发明假定的船舶上部，在下述(i)、(ii)的点上与通常的高盐分环境不同。

(i)在通常的高盐分环境中，盐分会阻碍锈的稳定化。相对于此，在船舶上部，由于发生气穴现象(cavitation)导致锈的稳定化受到阻碍这一点上有所不同。所谓空穴现象是指，在高速流动的溶液环境中，溶液与材料表面的相对速度差变大，静压降低至溶液的蒸气压程度，由此发生局部性的沸腾而发生小的气泡。另外，由于该空穴现象而发生的溶液中的气泡消失时发生冲击压，而由该冲击压导致材料受到损伤则称为“穴蚀(cavitation erosion)”。其中，由于该冲击压导致材料表面的保护皮膜被破坏，腐蚀被加速的现象称为“气蚀(cavitation corrosion)”或“气蚀浸蚀(cavitation erosion corrosion)”

在船舶的甲板上，海水与上部结构物碰撞，在该气蚀作用下，作为腐蚀反应的保护皮膜发挥作用的钢铁表面的腐蚀生成物(锈)被破坏或被除去，产生腐蚀速度加速这样的问题。如此，因为锈层是在与高盐分环境不同的机理下被破坏，所以采取高盐分环境下的对策(高盐分环境中形成保护性高的锈层这样的成分设计)得不到充分的耐腐蚀效果。

(ii)其次，附着在船舶甲板上的结构物的盐分量格外多，这一点与通常的高盐分环境不同。例如，跨海大桥(兵库县A桥)的附着盐分量为200mg/m²(以NaCl换算)，另外距海岸的距离为150m的桥梁(长崎县B桥)的附着盐分量为110mg/m²(以NaCl换算)，相对于此，本发明者们测量时，船舶甲板上的结构物(钢材)的附着盐分量则不在一个数量级上，最大多达5000mg/m²(以NaCl换算)。船舶甲板上的钢材的附着盐分量如此多的理由，被认为除了由于直接冲刷海水以外，还由于船舶的行驶带来的盐分蓄积作用。这样的超高盐分环境下有保护性的锈层比在通常的高盐分环境更难形成。

还考虑到以上这样的气穴现象的发生和超高盐分环境，为了提高船舶甲板上的腐蚀环境中的耐腐蚀性而对于其手段进行了锐意研究，其结果发现，除了适当调整前述的Ti和N的含量以及其比率以外，再适当调整Cu、Ni、Cr、P、S的含量即可。

以下，对于本发明的Ti、N的含量及其比率，以及Cu、Ni、Cr、P、S的含量进行详述。

[Ti：0.005～0.06％]

Ti在钢材中形成TiN，如上述，具有抑制氧浓差电池形成所造成的腐蚀的作用，是耐腐蚀性提高所需要的元素。在本发明中，为了发挥这样的效果而使Ti量为0.005％以上。优选为0.006％以上，更优选为0.007％以上。另一方面，若Ti量过剩，则焊接性和热加工性劣化，因此Ti量为0.06％以下。Ti量的优选上限为0.055％，更优选上限为0.05％。

[N：0.0030～0.008％]

N也与Ti一样，在钢材中形成TiN，具有抑制氧浓差电池形成所造成的腐蚀的作用，是耐腐蚀性提高所需要的元素。为了发挥这样的效果而使N量为0.0030％以上。优选为0.0032％以上，更优选为0.0034％以上。另一方面，若N量变得过剩，则固溶N量也容易增加，但该固溶N使耐腐蚀性降低，因此以极少为宜。另外，固溶N还给延展性和韧性带来不良影响。因此，使N量的上限为0.008％。N量优选的上限为0.0075％，更优选的上限为0.007％。

[Ti]/[N]：1.5以上、17.0以下

为了确实地显现上述TiN带来作用效果，并且特别抑制固溶N造成的耐腐蚀性降低，从而确保优异的耐腐蚀性，需要适当地调整Ti的含量[Ti]和N的含量[N]的比([Ti]/[N])。[Ti]/[N]低于1.5时，不仅不能确保充分量的TiN，而且由于固溶N的影响，反而导致耐腐蚀性降低。

因此在本发明中，使[Ti]/[N]为1.5以上。[Ti]/[N]优选为1.8以上，更优选为2.0以上。[Ti]/[N]进一步优选为3.4以上，更进一步优选为4.1以上。另一方面，若[Ti]/[N]超过17.0，Ti相对于N过剩地存在，则来自TiN的氧浓差电池形成的阻碍效果难以显现。因此[Ti]/[N]的上限为17.0。[Ti]/[N]优选为15以下，更优选为14以下。

[Cu：0.10～5.0％]

Cu在钢材表面形成致密的锈皮膜，具有使气蚀难以产生的作用，是耐腐蚀性提高所需要的元素。为了发挥这样的效果而使Cu量为0.10％以上。优选为0.15％以上，更优选为0.2％以上。进一步优选为0.30％以上，更进一步优选为0.40％以上，特别优选为0.50％以上。另一方面，若使Cu过剩地含有，则焊接性和热加工性劣化，因此为5.0％以下。Cu含量的优选上限为4.8％，更优选的上限为4.6％。

[Ni：0.10～5.0％]

Ni也在钢材表面形成致密的锈皮膜，具有使气蚀难以产生的作用，是耐腐蚀性提高所需要的元素。另外，Ni在母材的韧性提高上也是有效的元素。此外，Cu也是在防止红热脆性上所需要的元素。为了发挥这样的效果而使Ni量为0.10％以上。优选为0.12％以上，更优选为0.15％以上。进一步优选为0.20％以上，更进一步优选为0.25％以上，特别优选为0.30％以上。另一方面，若Ni量变得过剩，则焊接性和热加工性劣化，因此Ni量为5.0％以下。Ni量的优选上限为4.8％，更优选的上限为4.6％。

[Cr：0.010～0.4％]

Cr在耐候性钢被使用的程度的盐分环境下，被认为是对耐腐蚀性有害的元素，但在本发明的钢材被曝露的气穴现象和超高盐分发挥作用的环境下，却发挥出提高锈的保护性的作用，有助于耐腐蚀性提高。为了发挥这样的效果而使Cr量为0.010％以上。优选为0.015％以上，更优选为0.02％以上。另一方面，若Cr被过剩地含有，则焊接性和热加工性的劣化，因此Cr含量为0.4％以下。Cr含量的优选上限为0.38％，更优选上限为0.36％，进一步优选为0.10％。

[P：0.005～0.04％]

P在钢材表面生成磷酸盐，使盐分造成的腐蚀的速度降低，是有助于确保耐腐蚀性的元素。为了得到这样的效果而使P量为0.005％以上。P量优选为0.006％以上，更优选为0.007％以上。但是，若P过剩地含有，则韧性和焊接性劣化。因此P含量的上限为0.04％。P量的优选上限为0.038％，更优选的上限为0.035％，进一步优选的上限为0.020％，更进一步优选的上限为0.015％。

[S：0.0005～0.01％]

S在钢材表面生成硫酸盐，使盐分造成的腐蚀的速度降低，是有助于确保耐腐蚀性的元素。为了得到这样的效果而使S量为0.005％以上。S量优选为0.0006％以上，更优选为0.0008％以上。但是，若S过剩地含有，则韧性和焊接性劣化。因此S含量的上限为0.01％。S量的优选上限为0.009％，更优选的上限为0.008％，进一步优选的上限为0.005％。

通过采用上述成分组成，即使不使用从环境负荷方面不太推荐的Sb和Sn等元素，也能够提高船舶上部结构物的耐腐蚀性。

此外，为了使之含有作为结构材料所需要的机械特性和焊接性，除了上述元素以外，还需要适当地调整C、Si、Mn、Al的含量。以下对于这些元素进行说明。

[C：0.01～0.30％]

C具有的效果是，通过渗碳体的生成而使材料的机械特性提高，是用于强度确保所需要的元素。为了得到这样的效果而使C量含有0.01％以上。C量优选为0.02％以上，更优选为0.03％以上。但是，若过剩地含有C，则作为阴极点起作用的渗碳体的生成量变多，耐腐蚀性劣化。因此C含量为0.30％以下。C量的优选上限为0.29％，更优选上限为0.28％。

[Si：0.05～1.0％]

Si是用于脱氧和强度确保所需要的元素。在本发明中，为了确保作为结构构件的最低强度而使Si量为0.05％以上。Si量优选为0.08％以上，更优选为0.10％以上，进一步优选为0.15％以上。但是，若超过1.0％而过剩地含有，则焊接性劣化，因此在本发明中，Si量的上限为1.0％。Si量的优选上限为0.95％，更优选的上限为0.90％。

[Mn：0.1～2.0％]

Mn与Si同样，是用于脱氧和强度确保所需要的元素。在本发明中，为了确保作为结构构件的最低强度而使Mn量为0.1％以上。Mn量优选为0.15％以上，更优选为0.20％以上。但是若超过2.0％而过剩地含有，则韧性劣化，因此在本发明中使Mn量的上限为2.0％。Mn量的优选上限为1.9％以下，更优选的上限为1.8％，进一步优选的上限为1.4％，更进一步优选的上限为1.25％。

[Al：0.005～0.10％]

Al也与Si和Mn一样，是用于脱氧和强度确保所需要的元素。为了发挥这样的效果而使Al量为0.005％以上。Al含量优选为0.008％以上，更优选为0.010％以上。但是，若Al量含有超过0.10％，则焊接性劣化，因此在本发明中使Al量的上限为0.10％。Al量的优选上限为0.09％，更优选的上限为0.08％，进一步优选的上限为0.05％。

本发明钢材的成分如上所述，余量由铁和不可避免的杂质构成。不可避免的杂质也可以在不损害钢材的诸特性的程度下被含有，合计抑制在0.1％左右以下，优选抑制在0.09％左右以下，由此能够充分发挥本发明的耐腐蚀性显现效果。

另外，除了上述元素以外，如下述所示，通过适量含有Nb、Zr、V、B、Mg、Ca，能够进一步提高耐腐蚀性。以下，对于这些元素进行详述。

[从Nb：0.001～0.1％、Zr：0.001～0.1％、V：0.001～0.1％和B：0.0001～0.005％构成群中选出的一种以上的元素]

Nb、Zr、V和B具有的作用是，形成氮化物，助长钛氮化物抑制氧浓差电池造成的腐蚀的作用。另外，在钢材的强度提高上也是有效的元素。为了发挥这些效果，Nb、Zr、V的情况是，优选含量可以分别为0.001％以上(更优选为0.002％以上，进一步优选为0.003％以上)。另外，使B含有时，优选为0.0001％以上，更优选为0.0002％以上，进一步优选为0.0003％以上。

另一方面，若这些元素被过剩地含有，则母材韧性劣化。因此Nb、Zr、V的任意一种的情况，含量的上限均优选为0.1％，更优选的上限为0.095％，进一步优选的上限为0.09％。另外B的情况下，优选使上限为0.005％，更优选的上限为0.0045％，进一步优选的上限为0.004％。

[从Mg：0.0003～0.005％和Ca：0.0003～0.005％构成的群中选出的一种以上的元素]

Mg和Ca抑制海水碰撞部的阴极反应，在提高耐腐蚀性上是有效的元素。为了有效地发挥这样的作用，Mg、Ca任意一种情况下，均优选为0.0003％以上(更优选为0.0004％以上，进一步优选为0.0005％以上)。

另一方面，若这些元素过剩地被含有，则加工性和焊接性劣化。因此，任意一种的情况，含量的上限均优选为0.005％。更优选的上限均为0.0045％，进一步优选的上限均为0.004％。

本发明的钢材，例如能够由以下的方法制造。首先，使用RH真空脱气装置，对于从转炉或电气炉出钢到铸桶中的熔钢进行包括成分调整/温度调整的二次精炼(优RH真空脱气装置，在熔钢温度1550℃以上进行成分调整，由此能够使TiN微细地分散)。其后，通过连续铸造法、铸锭法等通常的铸造方法使其成为钢锭。还有，作为脱氧形式，从机械特性和焊接性的观点出发，推荐优选采用镇静钢，更优选为Al镇静钢。

其次，优选将得到的钢锭加热到1000～1300℃的温度域后进行热轧，从而成为预期的形状。从确保母材的机械特性的观点出发，推荐将这时的热轧结束温度控制在650～850℃，从热轧结束后至500℃的冷却速度控制在0.1～15℃/秒的范围。

本发明的船舶用钢材，即使基本上不实施涂装，仍发挥着钢材自身优异的耐腐蚀性，但根据需要，也可以与其他防腐法并用，即，在钢材表面，形成从环氧树脂系涂膜、氯化橡胶系涂膜、丙烯酸树脂涂膜和聚氨酯树脂涂膜所构成的群中选出的一种以上的涂膜，作为防腐膜等等。

作为上述环氧树脂系涂膜的形成用涂料，如果是作为防腐涂料使用的，则没有特别限定，含有环氧树脂作为调漆剂(vehicle)即可。例如，可列举环氧树脂涂料、改性环氧树脂涂料、沥青环氧树脂涂料等。氯化橡胶系涂膜也是使用以是氯化橡胶和氯化聚烯烃等的氯化物树脂为主原料而成的涂料形成的涂膜即可，没有特别限定。另外，作为丙烯酸树脂涂膜，通常能够使用的是，采用如下涂料而形成的涂膜：通常的丙烯酸树脂涂料、丙烯酸乳液树脂涂料、丙烯酸聚氨酯乳液涂料、丙烯酸有机硅乳液涂料、丙烯酸漆等。作为聚氨酯树脂涂膜，能够使用的是采用如下涂料形成的涂膜：例如聚亚安酯树脂涂料、聚酯型聚氨酯树脂涂料、湿固化聚氨酯树脂涂料、环氧聚氨酯涂料、改性环氧聚氨酯树脂涂料等。

这些树脂涂膜以干燥膜厚度计，可列举例如为100～400μm的厚度。

另外，根据需要，也可以在所述钢材表面和所述涂膜之间，形成Zn浓度为90质量％以上，并且厚度为5～30μm的中间层。在该中间层中，可列举实施了含有高浓度的锌粉末的富锌涂料的被覆层(以锌粉末、烷基硅酸盐或环氧树脂、颜料和溶剂为主要原料的富锌底漆。作为JIS K5552：2002所规定的富锌底漆，可列举有机富锌底漆。)，此外还可列举熔融镀锌层、电镀锌层、蒸镀锌层、合金化镀锌层等。

上述中间层的膜厚优选为5μm以上，更优选为10μm以上，优选为30μm以下，更优选为25μm以下。

本发明的耐腐蚀钢材，作为其形态，可列举例如钢板、钢管、棒钢、线材、型钢等，例如在油轮、集装箱船、散装船等的货船、货客船、客船、军舰等的船舶中，适合被用于例如上甲板、船桥、舱盖、起重机、各种配管、阶梯、栏杆等各种的上部钢结构物。

【实施例】

以下列举实施例更具体地说明本发明，但本发明当然不受下述实施例的限制，在能够适合前·后述的宗旨的范围内当然可以适当地加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。

[供试材的制作]

由真空熔炉熔炼表1和表2所示的各种成分组成的钢材，制成50kg的钢锭。将所得到的钢锭加热到1150℃后进行热轧，成为板厚10mm的钢原材。这时的热轧结束温度为650～850℃的范围，从热轧结束后至500℃的冷却速度在0.1～15℃/秒以下的范围内进行适宜调整。从上述钢原材上切下大小为100×30×5(mm)的试验片。全部的试验片，对其整个表面实施砂喷，进行水洗和丙酮清洗后，在试验面(100×30(mm)的单面)实施以下的涂装。

首先，作为涂装A，涂装氯化橡胶系涂料(中国涂料(公司)制，“ラバックス”(注册商标))，使干燥膜厚为150μm。另外，作为涂装B，涂装富锌底漆(中国涂料(公司)制，“セラボンド(注册商标)2000”)，使平均干燥膜厚为15μm，在其上涂装改性环氧树脂系涂料(中国涂料(公司)制，“ノバ2000”)，使干燥膜厚为200μm。涂装后，试验面以外的面由特氟隆(注册商标)带被覆。在涂装在试验面的涂膜上，形成达到钢材基体的长度50mm、宽2mm的切割伤(图1)。

【表1】

【表2】

[腐蚀试验方法]

作为高盐分环境下的耐腐蚀评价方法，盐水喷雾试验和给予盐分的状态下的干湿反复试验(复合循环试验)等公知，但在这些试验中，因为没有加入海水的碰撞，所以不能确切地模拟船舶上部的环境。因此，作为模拟船舶上部环境的腐蚀试验，设计实施向试验片喷吹人造海水而使之腐蚀的腐蚀促进试验。具体来说如下。

即，试验溶液的人造海水温度35℃，碰撞的人造海水的流速为10m/s。喷吹人造海水的喷嘴的孔径为2mmφ。从喷嘴前端至涂膜表面的距离为5mm。如图2(模式剖面图)所示，重复如下循环：喷雾状地喷吹人造海水10分钟，使之遍及切割伤整体，之后放置50分钟(气氛为温度30℃的大气)。试验期为3个月。

然后，3个月的试验结束后，测量伤部的涂膜膨胀幅度的最大值和伤部的钢材的最大腐蚀深度，评价涂装耐腐蚀性。还有，伤部的涂膜膨胀幅度的最大值，如图3所示，测量膨胀发生部分距切割伤的端面的最大距离。另外，伤部的钢材的最大腐蚀深度由焦点深度法测量。在腐蚀试验中，分别使用表1和表2所示的No.1～47的钢材的试验片各3枚。然后，涂膜膨胀幅度的最大值和伤部的钢材的最大腐蚀深度，为上述3枚试验片之中的最大值。

表3中显示试验结果。还有，在表3中，涂膜膨胀幅度的最大值和伤部的钢材的最大腐蚀深度的值，由将No.1的钢材(现有钢)的值作为100时的相对值表示。另外，表3中的耐腐蚀性的评价基于下述标准。

◎◎…涂膜膨胀幅度的最大值均低于30以下，并且最大腐蚀深度均低于50以下时

◎…涂膜膨胀幅度的最大值均低于50以下，并且最大腐蚀深度均低于60以下时

○～◎…涂膜膨胀幅度的最大值均低于60以下，并且最大腐蚀深度均低于70以下时

○…涂膜膨胀幅度的最大值均低于75以下，并且最大腐蚀深度均低于75以下时

△…涂膜膨胀幅度的最大值均低于95以下，并且最大腐蚀深度均低于75以下时

×…全部为100(No.1)

【表3】

由这些结果能进行如下考察。首先，No.11～47的钢材，成分组成满足本发明的规定，因此涂膜膨胀宽度放最大腐蚀深度均抑扬在No.1的钢材(不含有本发明中规定的Cu、Ni、Cr和Ti的现有钢)的80％以下，耐腐蚀性优异。这样优异的耐腐蚀性被认为是通过Ti量、N量和[Ti]/[N]的控制以及其他成分的控制，使得氧浓差电池形成的阻碍作用得到充分地显现。可知该耐腐蚀性是通过还含有从Nb、Zr、V和B之中选出的一种以上的元素，以规定量含有从Mg和Ca中选出的一种以上的元素而进一步提高。

相对于此，No.2～10虽然含有Cu、Ni、Cr和Ti，但是其含量等脱离本发明规定的范围，因此涂膜膨胀幅度和最大腐蚀深度是现有钢(No.1)的80～95％左右，腐蚀抑制不充分。

具体来说，No.2、3和4被认为分别由于Cu、Ni和Cr的含量过少，所以腐蚀抑制效果不充分。

No.5被认为由于Ti量和[Ti]/[N]脱离规定范围，所以得不到本发明的耐腐蚀性提高效果。

No.6被认为由于N量过少，所以TiN的生成量少，得不到充分的耐腐蚀性。

No.7被认为由于N量过多，所以固溶N量也过剩，得不到腐蚀抑制效果。

No.8和9被认为虽然Ti和N的含量满足规定，但是[Ti]/[N]脱离规定范围，因此固溶N阻碍耐腐蚀性，得不到腐蚀抑制效果。

No.10被认为虽然Ti和N的含量满足规定，但是[Ti]/[N]超过规定的上限值，因此得不到腐蚀抑制效果。

Claims

1.一种船舶上部结构物用耐腐蚀钢材，其特征在于，以质量％计满足C：0.01～0.30％、Si：0.05～1.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0.005～0.04％、S：0.0005～0.01％、Al：0.005～0.10％、Cu：0.10～5.0％、Ni：0.10～5.0％、Cr：0.010～0.4％、Ti：0.005～0.06％和N：0.0030～0.008％，余量是铁和不可避免的杂质，并且，Ti的含量[Ti]和N的含量[N]的比[Ti]/[N]为1.5以上17.0以下。

2.根据权利要求1所述的船舶上部结构物用耐腐蚀钢材，其中，以质量％计还含有以下的(a)、(b)群的至少一群：

(a)从Nb：0.001～0.1％、Zr：0.001～0.1％、V：0.001～0.1％和B：0.0001～0.005％构成的群中选出的一种以上的元素；

(b)从Mg：0.0003～0.005％和Ca：0.0003～0.005％构成的群中选出的一种以上的元素。

3.根据权利要求1所述的船舶上部结构物用耐腐蚀钢材，其中，在所述钢材表面上具有从环氧树脂系涂膜、氯化橡胶系涂膜、丙烯酸树脂涂膜和聚氨酯树脂涂膜所构成的群中选出的一种以上的涂膜。

4.根据权利要求2所述的船舶上部结构物用耐腐蚀钢材，其中，在所述钢材表面上具有从环氧树脂系涂膜、氯化橡胶系涂膜、丙烯酸树脂涂膜和聚氨酯树脂涂膜所构成的群中选出的一种以上的涂膜。

5.根据权利要求3或4所述的船舶上部结构物用耐腐蚀钢材，其中，在所述钢材表面和所述涂膜之间，形成有Zn浓度为90质量％以上，并且厚度为5～30μm的中间层。

6.一种船舶上部结构物，其特征在于，由权利要求1～4中任一项所述的钢材构成。

7.一种船舶上部结构物，其特征在于，由权利要求5所述的钢材构成。