CN105537796A - 耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头 - Google Patents

Abstract

提供一种即使在各种船舶的腐蚀严酷的环境下使用，也能够发挥良好的耐腐蚀性优点的船舶用焊接接头。对于具有既定的成分组成的厚钢板进行对接焊而成，焊接金属的Cu和Cr的含量满足[Cu]b×0.5与0.10％之中大的一方≤[Cu]w≤[Cu]b×1.5，[Cr]b×0.5与0.01％之中大的一方≤[Cr]w≤[Cr]b×1.5这样的算式，此外，与被焊接的厚钢板的轧制面平行的板厚的1/2位置的截面中的焊接金属的最大宽度Wmax与最小宽度Wmin之差为5mm以下。

Description

耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头

技术领域

本发明涉及作为油轮、散装货轮、汽车运载船、集装箱船、LNG船、客船、军舰等各种船舶的结构构件使用的船舶用焊接接头，特别是涉及能够用于油船原油罐内、散货船货舱内等无涂装而使用的部位的耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头。

背景技术

作为油轮、散装货轮、汽车运载船、集装箱船、LNG船、客船、军舰等各种船舶的结构构件，多使用厚钢板，这些船舶是通过焊接厚钢板建造而成的。但是，油船原油罐内、散货船的船舱内等无涂装而使用的钢材也有很多，船舶结构构件的母材和焊接接头被曝露在严酷的环境下，如原油罐底的强酸带来的蚀坑生长、原油罐气相部的腐蚀性气体引起的全面腐蚀、装载煤碳等时的硫酸造成的散货船货舱的均匀腐蚀等。另外，因为船舶的结构构件还被曝露在来自海水的盐分和伴随昼夜的温度变化而来的结露这样严酷的腐蚀性环境下，所以需要实施某种的防腐。

作为船舶的防腐手段，一般是应用涂装和电气防腐，两者并用的情况也很多。例如，在曝露于海水的盐分和高温多湿环境下的压载箱内，适用由环氧树脂系涂料进行涂装的情况很多，与涂装并用而应用电气防腐(牺牲防腐)的情况也很多，即，使相对于钢作为卑金属的锌与钢材以短路的方式设置。

但是，防腐涂装因外部的损伤和经时老化等，存在涂膜从钢材剥离，露出的厚钢板的腐蚀损耗进行的情况。另外，电气防腐在浸渍于海水等电解质水溶液的状态下有效，但在像载货时的压载箱内等这样没有海水的状况下，则得不到电气防腐作用，因此有防腐性不充分的情况存在这样的问题。

厚钢板若腐蚀损耗进到一定程度，则作为结构构件的强度有可能不充分，特别是当腐蚀局部性地进行时，也要考虑到穿孔等造成泄漏事故的相关可能性。正因如此，实际情况是，对船舶定期的腐蚀状态的检查和涂装的修补等花费着极大的时间和费用。

基于船舶的安全性提高、长寿命化和削减维护成本等观点，在要求更有效的防腐手段的现状下，除了涂装和电气防腐的防腐性提高以外，现状是提高钢材自身的耐腐蚀性的期望依然强烈。关于钢材自身的耐腐蚀性提高，调整钢材的化学成分和组织等而抑制腐蚀的技术，例如，作为专利文献1提出。

另外，在焊接接头部，是通过所使用的厚钢板与焊接材料进行组合，由于两者的化学成分不同，所以在涂装剥离时，有可能发生显著的异种金属接触腐蚀，存在腐蚀损耗被促进到厚钢板的主体部分以上的情况。另外，因焊接时的凝固偏析，P和S等促进腐蚀的不可避免的杂质元素的浓缩部在焊接金属中形成，以这些浓缩部为起点的局部腐蚀发生，因此要求接头本身的耐腐蚀性提高。关于船舶的焊接接头的耐腐蚀性提高，例如，公知的是专利文献2和专利文献3的技术，但尽管如此，接头本身的耐腐蚀性仍不充分，期望开发出更有效的焊接接头的耐腐蚀性提高技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-1450号公报

专利文献2：日本特开2010-43342号公报

专利文献3：日本特开2012-117139号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明正是要解决上述现有的问题而形成的，其课题在于，提供一种耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头，其作为油轮、散装货轮、汽车运载船、集装箱船、LNG船、客船、军舰等各种船舶的结构构件自不必说，即使在多以无涂装状态使用的原油罐、散货船货舱等更严酷的腐蚀环境中使用，也能够发挥良好的耐腐蚀性。

用于解决课题的手段

本发明是一种耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头，其特征在于，是对于以质量％计含有C：0.04～0.30％、Si：0.05～1.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0.04％以下(不含0％)、S：0.04％以下(不含0％)、Al：0.010～0.10％、Cu：0.10～1.0％、Cr：0.01～0.5％、N：0.010％以下(不含0％)，余量由Fe和不可避免的杂质构成的厚钢板进行对接焊而成的船舶用焊接接头，焊接金属中的Cu和Cr的含量满足下式(1)和(2)，并且所述焊接金属中的Cu、Cr以外的化学成分含量以质量％计含有C：0.04～0.30％、Si：0.05～1.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0.04％以下(不含0％)、S：0.04％以下(不含0％)、Al：0.010～0.10％、N：0.010％以下(不含0％)，余量是Fe和不可避免的杂质，此外，与焊接的厚钢板的轧制面平行的板厚的1/2位置的截面中的所述焊接金属的最大宽度Wmax与最小宽度Wmin之差满足下式(3)。

[Cu]b×0.5与0.10％之中大的一方≤[Cu]w≤[Cu]b×1.5…式(1)

[Cr]b×0.5与0.01％之中大的一方≤[Cr]w≤[Cr]b×1.5…式(2)

Wmax-Wmin≤5mm…式(3)

其中，在式(1)中，[Cu]w是焊接金属中的Cu的含量(质量％)，[Cu]b是母材中的Cu的含量(质量％)，在式(2)中，[Cr]w是焊接金属中的Cr的含量(质量％)，[Cr]b是母材中的Cr的含量(质量％)。

优选所述厚钢板以质量％计还含有Co：0.01～1.0％、Ni：0.01～1.0％、Mo：0.01～1.0％、W：0.01～1.0％中的一种或两种以上。

另外，优选所述厚钢板以质量％计还含有Ti：0.001～0.05％、Zr：0.001～0.05％、Nb：0.001～0.05％中的一种或两种以上。

另外，优选所述厚钢板以质量％计还含有Mg：0.0003～0.005％、Ca：0.0003～0.005％中的一种或两种。

另外，优选所述厚钢板以质量％计还含有Sn：0.005～0.20％、Sb：0.005～0.20％、Se：0.005～0.20％中的一种或两种以上。

另外，优选所述厚钢板以质量％计还含有B：0.0001～0.005％、V：0.001～0.1％中的一种或两种。

发明效果

根据本发明的耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头，作为油轮、散装货轮、汽车运载船、集装箱船、LNG船、客船、军舰等各种船舶的结构构件自不必说，即使在多以无涂装状态使用的原油罐和散货船货舱等更严酷的腐蚀环境下使用，也能够发挥良好的耐腐蚀性。

另外，即使由于某种要因导致防腐涂装剥离，焊接接头部曝露在腐蚀环境下时，也能够抑制腐蚀造成的板厚损耗，能够延长包含焊接接头在内的结构构件更换的截止期间，即，能够延长作为结构物的寿命。

附图说明

图1是表示实施例中，从焊接接头提取试验片的位置和试验片的形状的说明图。

具体实施方式

本发明人为了得到即使在多以无涂装状态使用的原油罐和散货船货舱等严酷的腐蚀环境下使用，也能够发挥良好的耐腐蚀性的厚钢板的焊接接头，潜心反复实验、研究。其结果发现，除了适当地调整被进行对接焊的厚钢板的化学成分含量以外，根据母材的相同特定元素的含量而调整焊接金属的化学成分之中特定的元素的含量，此外，达成满足焊接金属的宽度的规定条件的宽度，则能够得到作为目标的耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头。

以下，基于实施方式详细地说明本发明。

<厚钢板>

用于本发明的焊接接头的制作的厚钢板，由于作为船舶的结构构件使用，所以除了耐腐蚀性优异以外，还需要满足作为结构构件所需要的机械特性，而且还需要满足焊接性。从这些观点出发，需要适当调整各种添加元素的含量。以下，对于这些各种添加元素的成分范围的限定理由进行说明。还有，单位全部记述为％，表示质量％。

(化学成分组成)

·C：0.04～0.30％

C是用于确保厚钢板的强度所需要的基本的添加元素。为了得到作为厚钢板通常所要求的强度特性，至少需要使之含有0.04％以上。但是，若使C过剩地含有，则除了耐腐蚀性劣化以外，韧性也劣化。为了避免由于C的过剩添加造成的这一不良影响发生，需要C的含量抑制在至多0.30％。由此，C的含量的范围为0.04～0.30％。还有，C的含量的优选的下限为0.045％，更优选为0.05％以上。另外，C的含量的优选的上限为0.29％，更优选为0.28％以下。

·Si：0.05～1.0％

Si也是用于脱氧和确保强度所需要的元素，若没有使之至少含有0.05％以上，则不能确保作为结构构件的最低强度。但是，若高于1.0％而使之过剩地含有，则焊接性劣化。还有，Si的含量的优选的下限为0.08％，更优选为0.10％以上。另外，Si的含量的优选的上限为0.95％，更优选为0.90％以下。

·Mn：0.1～2.0％

Mn与Si同样，也是用于脱氧和确保强度所需要的元素，若低于0.1％，则不能确保作为结构构件的最低强度。但是，若高于2.0％而过剩地使之含有，则韧性劣化。还有，Mn的含量的优选的下限为0.15％，更优选为0.2％以上。另外，Mn的含量的优选的上限为1.9％，更优选为1.8％以下。

·P：0.04％以下(不含0％)

P是若过剩地含有则使韧性和焊接性劣化的元素，P的允许含量的上限为0.04％。优选P的含量尽可能少，P的含量的更优选的上限为0.038％，可以进一步优选为0.035％以下。但是，工业上使厚钢板中的P达到0％有困难。

·S：0.04％以下(不含0％)

S与P同样，若含量变多，也会使韧性和焊接性劣化，除此之外，还是促进腐蚀的元素。S的允许含量的上限为0.04％。S的含量的更优选的上限为0.038％，可以进一步优选为0.035％以下。但是，在工业上使厚钢板中的S达到0％有困难。

·Al：0.010～0.10％

Al在表面形成氧化物皮膜而使耐腐蚀性提高，除此之外，与前述的Si、Mn同样，也是发挥着脱氧和强度确保这样的作用的元素。为了使这样的作用有效地发挥，需要使之含有0.010％以上。但是，若高于0.10％而使之含有，则损害焊接性，因此Al的含量的范围为0.010～0.10％。还有，Al的含量的优选的下限为0.011％，更优选为0.012％以上。另外，Al的含量的优选的上限为0.095％，更优选为0.090％以下。

·Cu：0.10～1.0％

Cu在腐蚀剧烈的环境下，在厚钢板的表面形成致密的锈皮膜，具有使腐蚀反应减弱的作用，是耐腐蚀性提高所需要的元素。为了有效地发挥这样的作用，至少需要使之含有0.10％以上。但是，若使之过剩地含有，则使焊接性和热加工性劣化，因此Cu的含量需要为1.0％以下。Cu的含量的优选的下限为0.11％，更优选的下限为0.12％。另外，Cu的含量的优选的上限为0.95％，更优选的上限为0.90％。

·Cr：0.01～0.5％

Cr与Cu同样，在腐蚀剧烈的环境下，在厚钢板的表面形成致密的锈皮膜，具有减少腐蚀反应的作用，是耐腐蚀性提高所需要的元素。为了有效地发挥这样的作用，至少需要使之含有0.01％以上。但是，若过剩地使之含有，则招致腐蚀前端的pH降低，反而使耐腐蚀性劣化，而且还使焊接性和热加工性也劣化，因此Cr的含量需要在0.5％以下。Cr的含量的优选的下限为0.02％，更优选的下限为0.03％。另外，Cr的含量的优选的上限为0.48％，更优选的上限为0.46％。

·N：0.01％以下(不含0％)

N也与P和S同样，是若含量变多则使韧性和焊接性劣化的元素。N的允许含量的上限为0.01％。N的含量的更优选的上限为0.009％，可以进一步优选为0.008％以下。但是，工业上使厚钢板中的N达到0％有困难。

以上，是用于本发明的焊接接头的制作的厚钢板的必须添加元素的成分范围的限定理由，余量是Fe和不可避免的杂质。作为不可避免的杂质，能够列举O、H等，这些元素也可以在不妨碍厚钢板的诸特性的程度下含有。但是，这些不可避免的杂质的合计含量通过抑制在0.1％以下，优选为0.09％以下，能够使本发明的耐腐蚀性显现效果极大化。

另外，用于本发明的焊接接头的制作的厚钢板中，如果含有以下所示的元素，则更有效。以下，对于含有这些元素时的成分范围的限定理由进行说明。

·Co：0.01～1.0％、Ni：0.01～1.0％、Mo：0.01～1.0％、W：0.01～1.0％中的一种或两种以上

Co、Ni、Mo、W均使厚钢板表面所生成的锈的保护性提高，是具有耐腐蚀性提高作用的元素。这样的作用通过使Co、Ni、Mo、W的任意一个含有0.01％以上，便可以有效地发挥。但是，若Co、Ni、Mo、W无论哪一个高于1.0％而使之含有，则都会使焊接性和热加工性劣化。由此出发，使Co、Ni、Mo、W含有时，均在0.01～1.0％的范围。使Co、Ni、Mo、W含有时的更优选的下限分别为0.02％，进一步优选为0.03％以上。另一方面，使Co、Ni、Mo、W含有时的更优选的上限为分别为0.95％，进一步优选为0.9％以下。

·Ti：0.001～0.05％、Zr：0.001～0.05％、Nb：0.001～0.05％中的一种或两种以上

Ti、Zr、Nb使生成于厚钢板表面的锈微细化，具有耐腐蚀性提高作用。为了发挥这样的作用，需要使Ti、Zr、Nb的任意一个含有0.001％以上。但是，若Ti、Zr、Nb无论哪一个高于0.05％而使之含有，则使焊接性和热加工性劣化。由此出发，使Ti、Zr、Nb含有时，均为0.001～0.05％的范围。使Ti、Zr、Nb含有时的更优选的下限分别为0.003％，进一步优选为0.005％以上。另一方面，使Ti、Zr、Nb含有时的更优选的上限分别为0.045％，进一步优选为0.04％以下。

·Mg：0.0003～0.005％、Ca：0.0003～0.005％中的一种或两种

Mg、Ca具有使厚钢板的表面的pH上升的作用，其抑制阴极反应，对于使耐腐蚀性提高是有效的元素。为了发挥这样的作用，需要使Mg、Ca的任意一个含有0.0003％以上。但是，若Mg、Ca无论哪一个高于0.005％而使之含有，则使加工性和焊接性劣化。由此出发，使Mg、Ca含有时，均为0.0003～0.005％的范围。使Mg、Ca含有时的更优选的下限分别为0.0004％，进一步优选为0.0005％以上。另一方面，使Mg、Ca含有时的更优选的上限分别为0.0045％，进一步优选为0.004％以下。

·Sn：0.005～0.20％、Sb：0.005～0.20％、Se：0.005～0.20％中的一种或两种以上

Sn、Sb、Se抑制厚钢板的表面的pH局部性降低的部位的腐蚀反应，具有耐腐蚀性提高作用。为了发挥这样的作用，需要使Sn、Sb、Se的任意一个含有0.005％以上。但是，若Sn、Sb、Se无论哪个高于0.20％而使之含有，则焊接性和韧性劣化。由此出发，使Sn、Sb、Se含有时，均为0.005～0.20％的范围。使Sn、Sb、Se含有时的更优选的下限分别为0.006％，进一步优选为0.007％以上。另一方面，使Sn、Sb、Se含有时的更优选的上限分别为0.19％，更优选为0.18％以下。

·B：0.0001～0.005％、V：0.001～0.1％中的一种或两种

B、V对于厚钢板的强度提高是有效的元素。为了发挥这样的作用，需要使B含有0.0001％以上，使V含有0.001％以上。但是，若过剩地使之含有，则母材韧性劣化。由此出发，使B含有时需要在0.005％以下，使V含有时需要在0.1％以下。还有，使B含有时的更优选的下限为0.0002％，进一步优选为0.0003％以上。另外，使B含有时的更优选的上限为0.0045％，进一步优选为0.004％以下。另一方面，使V含有时的更优选的下限为0.002％，进一步优选为0.003％以上。另外，使V含有时的更优选的上限分别为0.095％，进一步优选为0.09％以下。

(制造方法)

用于本发明的焊接接头制作的厚钢板的制造方法没有特别限定，但为了可靠地制造，例如，优选通过以下说明的方法进行制造。

首先，对于从转炉或电炉出钢到铸桶的钢液，使用RH真空脱气装置，调整至本发明所规定的厚钢板的成分组成，并且实施温度调整而进行二次精炼。其后，以连续铸造法、铸锭法等通常的铸造方法形成钢锭即可。还有，作为脱氧形式，基于机械特性和焊接性的观点，推荐优选使用镇静钢，更优选使用Al镇静钢。其次，将所得到的钢锭加热到1000～1300℃的温度区间后进行热轧，成为预期的尺寸形状。这时将热轧结束温度控制在650～850℃，将热轧结束后至500℃的冷却速度控制在0.1～15℃/秒的范围，由此能够得到既定的强度特性。

<焊接金属>

本发明是涉及对于所述厚钢板进行对接焊而形成的船舶用焊接接头的发明，在焊接接头部，是通过所使用的厚钢板与焊接材料进行组合，由于两者的化学成分不同，所以存在涂装剥离时发生显著的异种金属接触腐蚀的情况。异种金属接触腐蚀是由于焊接金属与母材(厚钢板)的电位差而产生的，为了达成不会发生异种金属接触腐蚀这种程度的电位差，需要调整对于电位影响大的Cu和Cr在焊接金属中的含量，使之满足式(1)和(2)。另外，为了满足焊接接头的机械特性，关于焊接金属中的C、Si、Mn、P、S、Al、N，也需要使之处于适当的成分范围。以下，包括焊接金属中的Cu和Cr的含量在内，对于各元素的成分范围的限定理由进行说明。还有，单位全部记述为％，表示质量％。

(化学成分组成)

·[Cu]b×0.5和0.10％之中大的一方≤[Cu]w≤[Cu]b×1.5…式(1)

(其中，[Cu]w是焊接金属中的Cu的含量，[Cu]b是母材中的Cu的含量)

焊接金属中所含有的Cu与在母材中的作用同样，在腐蚀环境中，在焊接金属表面形成致密的锈皮膜，具有减少腐蚀反应的作用，是耐腐蚀性提高所需要的元素。为了发挥这样的作用，需要在焊接金属中使Cu含有0.10％以上。但是，若焊接金属的Cu含量低于母材的Cu含量的1/2，则焊接金属相对于母材为卑金属，由于异种金属接触腐蚀导致焊接金属的腐蚀被促进。因此，焊接金属的Cu含量的下限，需要为母材的Cu含量的1/2或者0.10％之中大的一方的值以上。另外，若焊接金属的Cu含量高于母材的Cu含量的1.5倍，则焊接金属相对于母材为贵金属，由于异种金属接触腐蚀导致母材的腐蚀被促进。因此，焊接金属的Cu含量的上限需要为母材的Cu含量的1.5倍以下。

还有，焊接金属的Cu含量的更优选的下限为[Cu]b×0.55与0.11％之中大的一方，进一步优选的下限为[Cu]b×0.6与0.12％之中大的一方。另外，焊接金属的Cu含量的优选的上限为[Cu]b×1.45，进一步优选的上限为[Cu]b×1.4。

·[Cr]b×0.5与0.01％之中大的一方≤[Cr]w≤[Cr]b×1.5…式(2)

(其中，在式(2)中，[Cr]w是焊接金属中的Cr的含量，[Cr]b是母材中的Cr的含量)

焊接金属中所含有的Cr与在母材中的作用同样，在腐蚀环境中，在焊接金属表面形成致密的锈皮膜，具有减少腐蚀反应的作用，是耐腐蚀性提高所需要的元素。为了发挥这样的作用，需要在焊接金属中使之含有0.01％以上。但是，若焊接金属的Cr含量低于[Cr]b×0.5，则焊接金属相对于母材为卑金属，由于异种金属接触腐蚀导致焊接金属的腐蚀被促进。因此，焊接金属的Cr含量的下限需要为母材的Cr含量的1/2或0.01％之中大的一方的值以上。另外，若焊接金属的Cr含量高于[Cr]b×1.5％，则焊接金属相对于母材为贵金属，由于异种金属接触腐蚀导致母材的腐蚀被促进。因此，焊接金属的Cr含量的上限，需要为母材的Cr含量的1.5倍以下。

还有，焊接金属的Cr含量的更优选的下限为[Cr]b×0.55与0.02％的大的一方，进一步优选的下限为[Cr]b×0.6与0.03％的大的一方。另外，焊接金属的Cr含量的优选的上限为[Cr]b×1.45，进一步优选的上限为[Cr]b×1.4％。

·C：0.04～0.30％

C是为了确保焊接金属部的强度而需要的基本的添加元素。为了得到必要的强度特性，至少需要使之含有0.04％以上。但是，若使C过剩地含有，则除了耐腐蚀性劣化以外，裂纹敏感性还增大，韧性也劣化。为了避免这种因C的过剩添加造成的不良影响发生，C的含量需要抑制在至多0.30％。由此，C的含量的范围为0.04～0.30％。还有，C的含量的优选的下限为0.045％，更优选为0.05％以上。另外，C的含量的优选的上限为0.29％，更优选为0.28％以下。

·Si：0.05～1.0％

Si也是用于确保焊接金属部的强度所需要的元素，若没有至少使之含有0.05％以上，则不能确保作为结构构件的最低强度。但是，若高于1.0％而使之过剩地含有，则韧性劣化。还有，Si的含量的优选的下限为0.08％，更优选为0.10％以上。另外，Si的含量的优选的上限为0.95％，更优选为0.90％以下。

·Mn：0.1～2.0％

Mn也与Si同样，是用于提高焊接金属部的强度所需要的元素，若低于0.1％，则不能确保作为结构构件的最低强度。但是，若高于2.0％而使之过剩地含有，则韧性劣化。还有，Mn的含量的优选的下限为0.15％，更优选为0.2％以上。另外，Mn的含量的优选的上限为1.9％，更优选为1.8％以下。

·P：0.04％以下(不含0％)

P是使焊接金属部的韧性劣化的元素，P的允许含量的上限为0.04％。优选P的含量尽可能少，P的含量的更优选的上限为0.038％，进一步优选为0.035％以下。但是，使焊接金属部的P的含量达到0％有困难。

·S：0.04％以下(不含0％)

S也与P同样，若含量变多，则使焊接金属部的韧性劣化，而且还是促进腐蚀促进的元素。S的允许含量的上限为0.04％。S的含量的更优选的上限为0.038％，进一步优选为0.035％以下。但是，使焊接金属部的S的含量达到0％有困难。

·Al：0.010～0.10％

Al使氧化物皮膜形成于表面，除了使耐腐蚀性提高以外，与前述的Si、Mn同样，也是发挥着焊接金属部的强度提高作用的元素。为了使这样的作用有效地发挥，需要使之含有0.010％以上。但是，若高于0.10％而使之含有，则损害焊接性，因此Al的含量的范围为0.010～0.10％。还有，Al的含量的优选的下限为0.011％，更优选为0.012％以上。另外，A1的含量的优选的上限为0.095％，更优选为0.090％以下。

·N：0.01％以下(不含0％)

N也与P和S同样，是若含量变多，则使焊接金属部的韧性劣化的元素。N的允许含量的上限为0.01％。N的含量的更优选的上限为0.009％，进一步优选为0.008％以下。但是，使焊接金属部的N的含量达到0％有困难。

焊接金属的上述以外的化学成分是Fe和不可避免的杂质。不可避免的杂质的含量需要截止在不损害耐腐蚀性和机械特性的程度，具体的含量大致合计需要在1％以下。

另外，Cu、Cr、C、Si、Mn、P、S、Al、N各元素在焊接金属中的含量[X]w，能够使用母材(厚钢板)的所述各元素的含量[X]b、由所采用的焊接方法和焊接条件决定的稀释率a、焊接材料的所述各元素的含量[X]r，根据下式(4)求得。换言之，用于厚钢板的焊接的焊接材料的所述各元素的含量[X]r，能够使用母材(厚钢板)的所述各元素的含量[X]b、由所采用的焊接方法和焊接条件决定的稀释率a、还有溶解金属中作为目标的所述各元素的含量，通过计算而求得。

[X]w＝[X]b×a+[X]r×(1-a)…式(4)

还有，虽然稀释率a会根据焊接方法·焊接条件而有所变化，但是在各种焊接方法·焊接条件下，关于稀释率a会达到何种程度，一直以来进行了大量研究，例如，(社)焊接学会编：焊接手册(修订3版)，丸善(株)，p.494，和神钢焊接总目录(2013年度版)，p.257等都有所介绍。虽然是参考，但在下述的实施例所采用的埋弧焊法中，如果焊接条件为焊接速度70cm/min，焊接线能量110kJ/cm，则稀释率为50％。

还有，N在焊接时也会由大气以某种程度混入到焊接金属中，而这种情况下，使用从运用前式(4)计算出的[N]r值中再减量0.02％以上的焊接材料来制作焊接接头即可。

(焊接金属的宽度)

·Wmax-Wmin≤5mm…式(3)

焊接金属由于焊接时的凝固偏析，而发生P和S等促进腐蚀的不可避免的杂质元素的浓缩，有局部腐蚀被促进的情况。本发明人认识到，这样的凝固偏析在焊接时的线能量变动大时特别显著，并就其抑制对策进行了研究。研究的结果发现，在焊接时，根据焊接的线能量引起母材熔融，因此，虽然焊接金属的宽度变动，但是通过将此焊接金属的宽度的变动控制在某一规定值内，则能够得到呈现出优异的耐腐蚀性的焊接接头。

若与被焊接的厚钢板的轧制面平行的板厚的1/2位置的截面中的焊接金属的最大宽度Wmax和最小宽度Wmin之差(Wmax-Wmin)超过5mm，则由于焊接时的凝固偏析，P和S的浓缩部显著形成，焊接金属的局部腐蚀被促进。因此，必须将Wmax-Wmin抑制在5mm以下。Wmax-Wmin的更优选的上限为4mm，进一步优选为3mm以下。

关于将Wmax-Wmin抑制在所述规定值内的方法没有特别限定，作为其方法，例如能够列举连续监控焊接电流I、焊接电压E、焊接速度V，以总是保持恒定的方式来控制关系到线能量的E×I/V。另外，焊丝送给速度也会影响到焊接金属的宽度，因此通过高精度控制焊丝送给速度，能够使Wmax-Wmin降低。另外，使用用于焊接的交流电源时，通过使用高频的交流电源，焊接时的电弧稳定性提高，能够使Wmax-Wmin降低。作为交流电源的波形，相比通常的sin波，优选矩形波。

还有，根据历来进行的通常的焊接方法，焊接稳定时，结果也会使Wmax-Wmin为5mm以下。但是，仅仅使Wmax-Wmin为5mm以下，仍不能取得作为目标的耐腐蚀性优异的焊接接头。通过进一步使厚钢板和焊接金属的化学成分组成以所述方式合理化之后，才能够得到作为目标的耐腐蚀性优异的焊接接头。

关于Wmax-Wmin，事先以前述焊接方法制作焊接线的长度为200～300mm左右的试验片，可以确认满足规定范围。

(焊接方法)

作为用于得到本发明的焊接接头的焊接方法，能够使用自动保护金属极电弧焊法、MAG焊接法、TIG焊接法、自保护焊法、埋弧焊法、电渣焊法、气电电弧焊法等各种焊接法。

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限制，在能够符合前、后述的主旨的范围内当然也可以适当加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。

[供试材的制作]

用真空熔炉熔炼表1、2所示的各种化学成分组成的钢材，成为100kg的钢锭。将得到的钢锭加热到1150℃后进行热轧，作为板厚20mm的厚钢板，再切下由500mm×100mm×20mm大小的厚钢板构成的钢原材。

使用表3、4所示的化学成分组成的焊接材料，对于切下的500mm×100mm×20mm的2张钢原材的500mm的边彼此，以埋弧焊法进行对接焊，制作表5、6的焊接接头。全部的焊接接头在焊接时的坡口形状，均为坡口角度50°的V形，焊接速度为70cm/min，焊接线能量为110kJ/cm。还有，除No.6的焊接接头以外，为了使焊接金属的宽度稳定化，用于焊接的交流电源为频率100Hz的矩形波，连续监控焊接时的电流、电压、焊丝送给速度、焊接速度，以总是保持恒定的方式控制这些影响焊接金属的宽度的参数。另外，在No.6的焊接中，采用使用了频率50Hz的sin波交流电源的现有焊接方法。

如图1所示，从得到的焊接接头上，分别切下10片60mm×25mm×5mm大小的试验片用原材。还有，其切割下来的方式为，使这些试验片用原材的一面必须成为与所焊接的厚钢板(钢原材)的轧制面平行的板厚的1/2位置的截面。此外，对于切下的试验片用原材的整个表面，用砂纸进行湿式研磨至#600，作为试验片(TP)。

[焊接金属的宽度的测量]

对于如前述这样从厚钢板上切来下的TP的表面，用氯化铜铵(塩化銅アンモニウム)水溶液进行浸蚀，用电子卡尺计测相当于板厚的1/2位置的截面的面的焊接金属的宽度。针对从各个焊接接头提取的10片TP，分别求得焊接金属的最大宽度和最小宽度，在所得到的10个最大宽度之中，取最大值作为Wmax，取最小宽度之中的最小值作为Wmin，求得各个焊接接头的Wmax-Wmin。

[腐蚀试验]

在油船原油罐底板的蚀坑内、或运载煤碳和铁矿石的散装货轮的船舱内，可以推定有很强的酸导致腐蚀被促进。因此，作为用于评价船舶用的结构构件所用的各焊接接头的耐腐蚀性的腐蚀试验，在调整到pH1的HCl水溶液中实施浸渍腐蚀试验，根据腐蚀减量、局部腐蚀状况、异种金属接触腐蚀状况评价耐腐蚀性。溶液温度使用水浴恒定控制在30℃，浸渍时间为72小时。所使用的TP是用于前述焊接金属宽度的测量的TP，对于每个焊接接头，分别取各10片供腐蚀试验。TP均在焊接金属的宽度测量之后，再次用砂纸进行湿式研磨至#600，进行水洗和丙酮清洗，使之干燥后用于腐蚀试验。

将TP在试验溶液中浸渍72小时后，从试验溶液中取出、水洗，并在丙酮中进行超声波清洗，干燥后实施TP的质量测量，针对各个TP，根据试验前后的质量变化求得腐蚀的减量值，以10枚片平均值作为腐蚀减量。

另外，对于所述质量测量后的TP，用放大镜进行外观观察，调查有无点蚀等局部腐蚀。其后，进行TP截面的树脂包埋，调查母材和焊接金属有无异种金属接触腐蚀。还有，关于异种金属接触腐蚀，从截面观看时的母材与焊接金属的高差在30μm以下的情况判断为无异种金属接触腐蚀，高差大于30μm的情况判断为有异种金属接触腐蚀。

根据以上的腐蚀减量、局部腐蚀的有无、异种金属接触腐蚀的有无，综合评价焊接接头的耐腐蚀性。其评价标准如下，◎◎、◎、○～◎、○评价为合格，×评价为不合格。

◎◎：腐蚀减量低于20，且无局部腐蚀，且焊接金属与母材之间无接触腐蚀

◎：腐蚀减量低于40，且无局部腐蚀，且焊接金属与母材之间无接触腐蚀

○～◎：腐蚀减量低于60，且无局部腐蚀，且焊接金属与母材之间无接触腐蚀

○：腐蚀减量低于80，且无局部腐蚀，且焊接金属与母材之间无接触腐蚀

×：腐蚀减量为80以上，或有局部腐蚀，或焊接金属与母材之间有接触腐蚀

[试验结果]

pH1的HCl水溶液中的浸渍腐蚀试验造成的腐蚀减量、局部腐蚀状况、异种金属接触腐蚀状况的结果和焊接接头的耐腐蚀性的综合评价结果如表5、6所示。“腐蚀减量”以将No.1的焊接接头TP的腐蚀减量(10片TP的平均值)作为100时的相对值表示。另外，对于“局部腐蚀”而言，10片TP全部未确认到局部腐蚀的由○表示，任何1片确认有局部腐蚀都作为×。还有，×(b)表示在母材侧发生局部腐蚀，×(w)表示在焊接金属侧发生局部腐蚀。另外，对于“接触腐蚀”而言，10片TP全部未确认到异种金属接触腐蚀的由○表示，任意1片确认有异种金属接触腐蚀都作为×。还有，×(b)表示母材侧的腐蚀被加速得比焊接金属快，×(w)表示焊接金属侧被加速得比母材快。

根据表5、6，不满足本发明的某项规定的No.1～8的比较例，腐蚀减量相对大，发生局部腐蚀和异种金属接触腐蚀之中至少一种腐蚀，其结果是，焊接接头的耐腐蚀性不充分。No.1、2、3是母材的Al、Cu、Cr的某一个不满足规定的成分范围的比较例。其虽然均未确认到异种金属接触腐蚀，但在母材侧发生局部腐蚀，焊接接头全体的腐蚀减量也比较大。No.4、5因为焊接金属的Cu或Cr相对于母材来说过少，所以由于异种金属接触腐蚀，焊接金属的腐蚀被促进，另外，也发生了局部腐蚀。No.7、8因为焊接金属的Cu或Cr相对于母材来说过多，所以由于异种金属接触腐蚀，母材的腐蚀被促进。利用了现有通常的焊接方法的No.6的焊接金属的宽度比较不稳定，其结果是，Wmax-Wmin高于规定，由于焊接时的凝固偏析，在焊接金属中形成有P和S等促进腐蚀的不可避免的杂质元素的浓缩部，发生了以这些浓缩部为起点的局部腐蚀。

相对于此，满足本发明全部规定的No.9～62的焊接接头，腐蚀减量均低于80，且未确认到局部腐蚀和异种金属接触腐蚀，为耐腐蚀性优异的结果。其耐腐蚀性是凭借如下方式获得的，即，适量添加Al、Cu、Cr等而得到的致密的锈皮膜；使母材和焊接金属的Cu和Cr量合理化来抑制异种金属接触腐蚀；以及抑制P和S等浓缩，从而抑制局部腐蚀。如上，本发明的焊接接头在严酷的酸条件中的耐腐蚀性都很优异，适合作为多以无涂装状态使用的油船的原油罐和散货船货舱等的焊接接头。

还有，即使在涂装规格下使用厚钢板的压载箱等的腐蚀环境中，以下这样的情况还是很多，由于某种要因导致防腐涂装剥离，焊接接头部曝露在腐蚀环境中，腐蚀仍会进行。因此，本发明的焊接接头即使是在表面实施涂装而使用时，也对涂装剥离时的腐蚀抑制有效，因此不论有无涂装，都能够有效地作为船舶用焊接接头使用。

【表1】

【表2】

【表3】

No.	C	Si	Mn	P	S	Al	Cu	Cr	N
										W1	0.09	0.17	1.36	0.017	0.005	0.027	0.02	0.02	0.0017
W2	0.09	0.17	1.30	0.015	0.006	0.012	0.13	0.05	0.0018
										W3	0.10	0.17	1.26	0.015	0.003	0.012	0.04	0.02	0.0030
W4	0.16	0.20	1.28	0.016	0.004	0.015	0.00	0.12	0.0019
										W5	0.10	0.26	1.24	0.019	0.005	0.015	0.08	0.00	0.0015
W6	0.05	0.19	1.65	0.016	0.007	0.015	0.08	0.09	0.0002
										W7	0.10	0.22	1.29	0.010	0.006	0.007	0.22	0.07	0.0008
W8	0.12	0.18	1.34	0.016	0.006	0.010	0.10	0.26	0.0016
										W9	0.20	0.18	1.26	0.014	0.006	0.006	0.10	0.12	0.0016
W10	0.10	0.41	1.22	0.011	0.005	0.006	0.10	0.10	0.0031
										W11	0.07	0.15	1.75	0.020	0.003	0.002	0.00	0.11	0.0022
W12	0.10	0.22	1.28	0.018	0.002	0.054	0.18	0.09	0.0035
										W13	0.50	0.20	1.24	0.018	0.004	0.004	0.40	0.14	0.0041
W14	0.12	0.20	1.20	0.011	0.004	0.004	0.09	0.10	0.0052
										W15	0.06	0.21	1.20	0.012	0.006	0.004	0.08	0.10	0.0085
W16	0.11	0.18	1.22	0.008	0.002	0.005	0.08	0.12	0.0035
										W17	0.08	0.21	1.23	0.012	0.007	0.009	0.08	0.14	0.0032
W18	0.12	0.18	1.23	0.014	0.008	0.006	0.08	0.08	0.0026
										W19	0.12	0.18	1.22	0.018	0.008	0.004	0.40	0.10	0.0041
W20	0.08	0.32	1.31	0.016	0.008	0.003	0.12	0.17	0.0035
										W21	0.12	0.41	1.05	0.017	0.006	0.003	0.12	0.09	0.0022
W22	0.16	0.33	1.24	0.014	0.008	0.003	0.17	0.12	0.0060
										W23	0.09	0.20	1.08	0.012	0.008	0.003	0.01	0.14	0.0033
W24	0.08	0.20	1.09	0.020	0.012	0.002	0.13	0.14	0.0075
										W25	0.08	0.20	1.07	0.019	0.012	0.000	0.10	0.20	0.0051
W26	0.06	0.23	1.09	0.013	0.015	0.009	0.10	0.10	0.0002
										W27	0.08	0.23	1.08	0.017	0.014	0.010	0.10	0.12	0.0042
W28	0.10	0.23	1.09	0.010	0.014	0.010	0.08	0.14	0.0021
										W29	0.10	0.23	0.04	0.017	0.012	0.010	0.08	0.16	0.0032
W30	0.10	0.19	1.08	0.017	0.012	0.007	0.16	0.12	0.0033
										W31	0.14	0.22	1.03	0.019	0.011	0.005	0.15	0.14	0.0045
W32	0.09	0.23	1.02	0.019	0.012	0.025	0.17	0.10	0.0033
										W33	0.12	0.00	1.02	0.017	0.012	0.025	0.15	0.16	0.0021
W34	0.10	0.18	1.03	0.018	0.008	0.022	0.15	0.18	0.0032

【表4】

No.	C	Si	Mn	P	S	Al	Cu	Cr	N
										W35	0.12	0.18	1.02	0.016	0.005	0.029	0.50	0.14	0.0003
W36	0.11	0.22	1.10	0.015	0.009	0.029	0.15	0.15	0.0003
										W37	0.09	0.24	0.99	0.016	0.009	0.033	0.19	0.15	0.0045
W38	0.13	0.22	1.00	0.016	0.014	0.043	0.05	0.14	0.0046
										W39	0.08	0.23	1.00	0.014	0.008	0.027	0.05	0.12	0.0045
W40	0.10	0.23	1.05	0.063	0.008	0.023	0.21	0.14	0.0024
										W41	0.08	0.23	1.01	0.017	0.074	0.023	0.25	0.16	0.0041
W42	0.07	0.23	1.02	0.021	0.006	0.024	0.25	0.11	0.0145
										W43	0.13	0.22	0.97	0.019	0.010	0.027	0.23	0.11	0.0007
W44	0.13	0.22	1.05	0.017	0.006	0.018	0.25	0.10	0.0029
										W45	0.05	0.23	1.15	0.016	0.005	0.020	0.25	0.12	0.0041
W46	0.20	0.17	1.27	0.009	0.008	0.022	0.25	0.12	0.0019
										W47	0.13	0.22	1.30	0.009	0.001	0.020	0.66	0.00	0.0020
W48	0.14	0.19	1.25	0.017	0.008	0.023	0.19	0.14	0.0022
										W49	0.14	1.77	1.25	0.017	0.007	0.019	0.25	0.09	0.0044
W50	0.12	0.24	1.28	0.014	0.007	0.020	0.25	0.24	0.0043
										W51	0.10	0.17	2.80	0.015	0.008	0.022	0.21	0.11	0.0040
W52	0.14	0.20	1.25	0.015	0.007	0.022	0.15	0.20	0.0024
										W53	0.14	0.18	1.20	0.005	0.008	0.130	0.25	0.15	0.0030
W54	0.01	0.20	1.20	0.017	0.008	0.041	0.23	0.12	0.0046
										W55	0.12	0.20	1.22	0.017	0.009	0.024	0.23	0.11	0.0047
W56	0.14	0.20	1.23	0.017	0.000	0.005	0.45	0.30	0.0018
										W57	0.12	0.11	1.35	0.015	0.007	0.029	0.01	0.64	0.0012
W58	0.18	0.10	1.62	0.017	0.010	0.025	0.36	0.21	0.0023
										W59	0.10	0.12	1.35	0.015	0.006	0.042	0.01	0.21	0.0056
W60	0.08	0.22	1.06	0.002	0.006	0.030	0.77	0.28	0.0081
										W61	0.08	0.19	1.05	0.009	0.009	0.032	0.26	0.13	0.0075
W62	0.08	0.23	1.05	0.015	0.006	0.028	0.20	0.20	0.0057

【表5】

【表6】

Claims (6)

1.一种耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头，其特征在于，是对于以质量％计含有C：0.04～0.30％、Si：0.05～1.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0.04％以下且不含0％、S：0.04％以下且不含0％、Al：0.010～0.10％、Cu0.10～1.0％、Cr：0.01～0.5％、N：0.010％以下且不含0％，余量由Fe和不可避免的杂质构成的厚钢板进行对接焊而成的船舶用焊接接头，

焊接金属中的Cu和Cr的含量满足下式(1)和(2)，并且所述焊接金属中的Cu、Cr以外的化学成分含量以质量％计含有C：0.04～0.30％、Si：0.05～1.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0.04％以下且不含0％、S：0.04％以下且不含0％、Al：0.010～0.10％、N：0.010％以下且不含0％，余量是Fe和不可避免的杂质，

并且，与所焊接的厚钢板的轧制面平行的板厚的1/2位置的截面中的所述焊接金属的最大宽度Wmax与最小宽度Wmin之差满足下式(3)，

[Cu]b×0.5与0.10％之中大的一方≤[Cu]w≤[Cu]b×1.5…式(1)

[Cr]b×0.5与0.01％之中大的一方≤[Cr]w≤[Cr]b×1.5…式(2)

Wmax-Wmin≤5mm…式(3)

其中，在式(1)中，[Cu]w是焊接金属中的Cu的质量百分比含量，[Cu]b是母材中的Cu的质量百分比含量，在式(2)中，[Cr]w是焊接金属中的Cr的质量百分比含量，[Cr]b是母材中的Cr的质量百分比含量。

2.根据权利要求1所述的耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头，其中，所述厚钢板以质量％计还含有Co：0.01～1.0％、Ni：0.01～1.0％、Mo：0.01～1.0％、W：0.01～1.0％中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1或2所述的耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头，其中，所述厚钢板以质量％计还含有Ti：0.001～0.05％、Zr：0.001～0.05％、Nb：0.001～0.05％中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头，其中，所述厚钢板以质量％计还含有Mg：0.0003～0.005％、Ca：0.0003～0.005％中的一种或两种。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头，其中，所述厚钢板以质量％计还含有Sn：0.005～0.20％、Sb：0.005～0.20％、Se：0.005～0.20％中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的耐腐蚀性优异的船舶用焊接接头，其中，所述厚钢板以质量％计还含有B：0.0001～0.005％、V：0.001～0.1％中的一种或两种。