JP2000212697A

JP2000212697A - 海岸用耐候性鋼材

Info

Publication number: JP2000212697A
Application number: JP11011016A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Shiotani; 和彦塩谷; Kimihiro Nishimura; 公宏西村; Fumimaru Kawabata; 文丸川端; Kenichi Amano; 虔一天野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】塗装、表面処理などを必要としない海岸耐
候性に優れた耐候性鋼材を提供すること。【解決手段】Ｃ：0.001 〜0.030 ％、Si：0.50％以
下、Mn：3.5 ％超10.0％以下、Ｓ：0.01％以下、Al：0.
10％以下、Ｂ：0.0002〜0.0050％を含み、残部Feおよび
不可避的不純物からなる海岸用耐候性鋼材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐候性鋼材に関
し、とくに、海岸地帯など塩分の多い環境で使用可能な
海岸耐候性に優れた鋼材に関する。本発明でいう海岸耐
候性とは、海岸地帯の大気中で使用した場合の耐候性を
いう。

【０００２】

【従来の技術】鋼中にＰ，Cu，Cr，Ni等の合金元素を添
加し、大気中における耐食性を向上させた耐候性鋼は、
橋梁等の構造物に広く利用されている。耐候性鋼は屋外
において、腐食の原因である酸素、水を通しにくい安定
さびと呼ばれるさびを数年で形成し、その後の腐食を抑
制している。このため耐候性鋼は防錆塗料の塗布が不要
であり、いわゆる裸使用が可能な高耐食性材料である。

【０００３】しかしながら、耐候性鋼では、海岸地帯で
使用すると、飛来する海塩粒子の作用により安定さびが
形成されにくく、腐食の抑制が認められないという問題
があった。このような問題に対し、例えば特開平６−13
6557号公報には、硫酸クロム水溶液あるいは硫酸銅水溶
液を塗布し、水分乾燥後さらに有機樹脂被覆を行う鋼材
の表面処理方法が提案されている。さらに、特開平８−
13158 号公報には、アルミニウムイオンを含む水溶液を
塗布し、水分乾燥後さらに有機樹脂被膜を形成する鋼材
の表面処理方法が提案されている。

【０００４】しかしながら、特開平６−136557号公報や
特開平８−13158 号公報に記載された技術では、安定さ
びが短時間で育成されるものの、工程が複雑であるうえ
使用する表面処理剤が高価であるなどの問題を残してお
り、表面処理を必要としない耐候性鋼材の開発が要望さ
れていた。また、特開昭63−255341号公報には、耐塩害
性に優れた溶接構造用耐食性鋼板が提案されている。こ
の鋼板は、Ｐ：0.04〜0.15wt％、Cu：0.1 〜0.5 wt％、
Cr：３〜10wt％、Al：0.02〜1.0 wt％を含有し、海塩粒
子が関与する腐食環境下でも無塗装使用に耐え得るとさ
れている。しかし、この鋼板はＰ含有量が高く靱性、溶
接性の劣化が大きいという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年、建設省か
ら耐候性鋼の適用指針（「耐候性鋼材の橋梁への適用に
関する共同研究報告書（XX）」，1993.3，建設省土木研
究所，（社）鋼材倶楽部，（社）日本橋梁建設協会発
行）が公表され、飛来塩分量が0.05mg/dm²/day以上の地
域、すなわち海岸地帯では、従来の耐候性鋼（JIS G 31
14：溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材）は使用できないこ
とになっている。

【０００６】したがって、海岸地帯などの塩分の多い環
境下では、普通鋼材にフタル酸樹脂、塩化ゴム、タール
エポキシ樹脂等の塗装を行って対処している。しかしな
がら、河口付近の海岸地帯に建設される橋梁は腐食が著
しく、再塗装の要求が高いが、長大橋が多く、しかも再
塗装作業が困難な場合が多い。このようなことから、依
然として無塗装で使用できる鋼材への要望が高い。

【０００７】本発明は、かかる要望に応えるべく、塗
装、表面処理などを必要としない海岸耐候性に優れた耐
候性鋼材を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは海岸耐候性
を向上させ得る方策を鋭意検討し、その結果、Mn含有量
を増加することにより海岸耐候性が飛躍的に向上するこ
とを見いだした。本発明は、この知見を基になされたも
のであり、その要旨とするところは、重量％で、Ｃ：0.
001 〜0.030 ％、Si：0.50％以下、Mn：3.5 ％超10.0％
以下、Ｓ：0.01％以下、Al：0.10％以下、Ｂ：0.0002〜
0.0050％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる
海岸用耐候性鋼材にある。

【０００９】本発明では、必要に応じてさらに、重量％
で、Ｐ：0.005 〜0.15％、Cu：0.005 〜1.0 ％、Ni：0.
005 〜1.0 ％、Mo：0.005 〜1.0 ％のうちから選ばれる
１種または２種以上を含有してもよく、又、Cr：0.005
〜1.0 ％を含有してもよく、又、Nb：0.005 〜0.20％、
Ti：0.005 〜0.20％、Ｖ：0.005 〜0.20％のうちから選
ばれる１種または２種以上を含有してもよく、又、Ca：
0.02％以下、REM ：0.02％以下のうちから選ばれる１種
または２種を含有してもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、本発明鋼材の必須成分限定
理由について説明する。Ｃ：0.001 〜0.030 ％………Ｃは、鋼の強度を増加させ
る元素であり、所望の強度を得るためには0.001 ％以上
の含有を必要とするが、0.030 ％を超えて多量に含有す
ると靱性が劣化するため、本発明では0.001 〜0.030 ％
に限定した。なお、好ましくは0.005 〜0.030 ％であ
る。

【００１１】Si：0.50％以下………Siは、脱酸剤として
作用し、さらに鋼の強度を増加させる元素であるが、多
量に含有すると靱性および溶接性を劣化させるため、0.
50％以下に限定した。なお、好ましくは0.15〜0.50％で
ある。 Mn：3.5 ％超10.0％以下………Mnは、鋼の強度、靱性の
向上に寄与する元素であり、さらに耐候性をも向上させ
る元素であり、本発明では重要な元素である。所望の耐
候性を確保するためには3.5 ％超の含有を必要とする。
しかし、10.0％を超えて多量に含有しても耐候性は飽和
する。このため 3.5％超10.0％以下の範囲に限定した。
なお、Mnが耐候性を向上させる機構の詳細は明確でない
が、地鉄自身の電位を貴化させ、アノード溶解速度を抑
制しているものと考えられる。

【００１２】Ｓ：0.01％以下………Ｓは、耐候性を劣化
させ、さらに溶接性、靱性を劣化させるため、0.01％以
下に限定した。 Al：0.10％以下………Alは、脱酸剤として作用するが、
0.10％を超えて含有すると溶接性に悪影響を及ぼすた
め、0.10％を上限とした。Ｂ：0.0002〜0.0050％………Ｂは、焼入性を向上させ、
さらに耐候性を向上させる元素である。このような効果
は0.0002％以上の含有で認められるが、0.0050％を超え
て含有しても含有量に見合う効果は期待できない。この
ため、Ｂは0.0002〜0.0050％の範囲に限定した。好まし
くは、0.0003〜0.0030％の範囲である。

【００１３】次に、必要に応じて本発明鋼材に付加でき
る成分について説明する。Ｐ：0.005 〜0.15％………Ｐは、地鉄の腐食初期におけ
るアノード溶解を促進し、防食皮膜としての緻密なさび
層を早期に形成させる能力を有するため、適宜添加する
ことができる。ただし、Ｐ含有量が0.005 ％未満では、
これらの効果が認められない。また、0.15％を超えると
耐候性向上効果も飽和しさらに溶接性が劣化する。この
ため、Ｐは0.005 〜0.15％の範囲が好ましい。より好ま
しくは0.010 〜0.060 ％である。なお、従来技術の項で
Ｐ：0.04〜0.15％では靱性、溶接性の劣化が大きいと述
べたが、Mn含有量を高めた本発明ではこの劣化は小さ
い。

【００１４】Cu，Ni，Mo：0.005 〜1.0 ％………Cu，N
i，MoもＰと同様の効果を有する。すなわち、さび粒子
を緻密化させる。そのため、Cu，Ni，Moは、Ｐに代えて
又はＰと共に、１種または２種以上を適宜添加すること
ができる。ただし、いずれも0.005 ％未満ではその効果
が小さい。一方、それぞれ1.0 ％を超える含有は経済的
に不利をもたらす。そのため、Cu，Ni，Moは、0.005 〜
1.0 ％が好ましい。

【００１５】Cr：0.005 〜1.0 ％………Crは0.005 〜1.
0 ％の範囲に限っては靱性を向上させる効果を有するの
で、適宜この範囲で添加するのが好ましい。 Nb：0.005 〜0.20％、Ti：0.005 〜0.20％、Ｖ：0.005
〜0.20％………Nb，Ｖ，Tiはいずれも鋼の強度を増加さ
せる元素であり、適宜１種または２種以上を添加でき
る。ただし、いずれも0.005 ％以上で効果が認められ、
0.20％を超えると効果が飽和するため、0.005 〜0.20％
の範囲で添加するのがよい。

【００１６】Ca：0.02％以下、REM ：0.02％以下………
REM,Caは溶接性を向上させるため適宜添加できる。ただ
し、0.02％を超えると鋼材の清浄度を劣化させるため、
0.02％以下の範囲が望ましい。なお、REM,Caの溶接性改
善効果はいずれも0.0005％以上で目立ってくるので、0.
0005％以上含有するのがよい。その他、本発明鋼材は、残部Feおよび不可避的不純物か
らなるが、不可避的不純物として、Ｎ：0.010 ％以下、
Ｏ：0.010 ％以下が許容できる。

【００１７】次に、本発明鋼材の製造方法について説明
する。本発明鋼材は、転炉法、電気炉法等通常公知の溶
製方法で溶製され、連続鋳造法あるいは造塊法により鋼
素材とされる。また、溶製工程では真空脱ガス精錬等を
実施してもよい。次いで、これら鋼素材は、加熱炉等で
加熱され、あるいは加熱なしで直接、熱間圧延により所
望の形状に圧延される。なお、本発明の鋼材には、厚鋼
板、薄鋼板、棒鋼、形鋼などが含まれる。

【００１８】

【実施例】表１に示す化学成分の鋼を転炉で溶製し、連
続鋳造法でスラブとし、これらのスラブを加熱したのち
熱間圧延により25mm厚×2500mm幅の鋼板とした。これら
の鋼板から、５mm×50mm×100mm の腐食試験片を採取し
た。これらの試験片はショットブラスト後、大気暴露試
験に供した。大気暴露試験は飛来塩分量0.8mg/dm²/day
の海岸地帯を選定し、それぞれの試験片を海側に向け、
地面から30°の角度で設置し１年間暴露した。暴露試験
後、地鉄表面に形成されたさび層を除去し、試験片の重
量減少量を測定し、板厚減少量に換算した。

【００１９】また、これらの鋼板の引張特性および衝撃
特性を調査した。また、溶接性として、入熱100kJ/cm溶
接熱影響部１mm相当の再現熱サイクルを付与し、-5℃に
おけるシャルピー衝撃試験の吸収エネルギー_VＥ_-5を求
めた。これらの結果を表２に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】表２より、発明鋼(1〜11) は、板厚減少量
が20〜70μm であり、これは比較鋼(14;市販耐候性鋼)
の143 μm よりも格段に小さい。また、靱性、溶接性と
も優れている。一方、Mn含有量が本発明範囲を下回る比
較鋼(12)は板厚減少量133 μm で比較鋼(14)と大差な
い。また、Mn含有量が本発明範囲を上回る比較鋼(13)は
板厚減少量が18μm で発明鋼(3) の20μm と略同等であ
り、Mn添加の効果が飽和している。

【００２３】

【発明の効果】かくして本発明によれば、海岸耐候性に
優れた耐候性鋼材を提供することができる。これらの鋼
材を橋梁などの構造物へ使用すると、塗装、表面処理等
の省略が可能となり、保守費用の削減という経済的効果
も期待でき、産業上格段の効果を奏する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川端文丸岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者天野虔一岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.001 〜0.030 ％、Si：
0.50％以下、Mn：3.5 ％超10.0％以下、Ｓ：0.01％以
下、Al：0.10％以下、Ｂ：0.0002〜0.0050％を含み、残
部Feおよび不可避的不純物からなる海岸用耐候性鋼材。
【請求項２】さらに、重量％で、Ｐ：0.005 〜0.15
％、Cu：0.005 〜1.0％、Ni：0.005 〜1.0 ％、Mo：0.0
05 〜1.0 ％のうちから選ばれる１種または２種以上を
含有する請求項１記載の海岸用耐候性鋼材。
【請求項３】さらに、重量％で、Cr：0.005 〜1.0 ％
を含有する請求項１又は２に記載の海岸用耐候性鋼材。
【請求項４】さらに、重量％で、Nb：0.005 〜0.20
％、Ti：0.005 〜0.20％、Ｖ：0.005 〜0.20％のうちか
ら選ばれる１種または２種以上を含有する請求項１〜３
のいずれかに記載の海岸用耐候性鋼材。
【請求項５】さらに、重量％で、Ca：0.02％以下、RE
M ：0.02％以下のうちから選ばれる１種または２種を含
有する請求項１〜４のいずれかに記載の海岸用耐候性鋼
材。