JP2002226948A

JP2002226948A - 融雪塩散布環境下における耐候性に優れた鋼材

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Publication number: JP2002226948A
Application number: JP2001024560A
Authority: JP
Inventors: Kimihiro Nishimura; 公宏西村; Kazuhiko Shiotani; 和彦塩谷
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP4639482B2

Abstract

(57)【要約】【課題】融雪塩として塩化カルシウムが散布される環
境下においても、優れた耐候性を示す鋼材を提供する。【解決手段】Ｃ：0.001 ％以上0.03％未満、Si：0.60
％以下、Mn：0.1 〜3.0％、Ｐ：0.005 〜0.030 ％、
Ｓ：0.01％以下、Al：0.10％以下、Cu：0.1 〜1.5％、N
i：1.0 〜6.0 ％を含み、残部Feおよび不可避的不純物
からなる組成とする。さらに、Mo、Nb、Ｖ、Ti、Ｂのう
ちから選ばれた１種または２種以上、および／またはRE
M を含有してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐候性鋼材に係
り、とくに、冬季に融雪塩として塩化カルシウムが散布
される環境下で使用可能な鋼材に関する。なお、本発明
における鋼材には、厚鋼板、薄鋼板、棒鋼、形鋼を含む
ものとする。

【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、船
舶、タンク等の鋼構造物や橋梁等の鋼建築物に広く使用
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錆と呼ばれる錆を数年で
形成し、その後の腐食を抑制している。このため、耐候
性鋼材は、防錆塗料の塗布が不要であり、いわゆる裸使
用が可能な安価な高耐食性材料である。また、この耐候
性鋼の安定錆は普通鋼に比べて暗褐色で景観にも調和す
るため、耐候性鋼材の使用が最近増えてきている。

【０００３】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
（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 3144に規定され
る溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材) は無塗装では使用で
きないことになっている。

【０００４】また、海からの飛来塩分が少ない山間部で
も、路面に凍結防止のための融雪塩を散布する場合があ
り、このような環境下では、従来の耐候性鋼材は著しい
腐食を生じ、安定さびが形成されない場合もあり問題と
なっていた。従来の耐候性鋼が前述した環境下で使用で
きないのは、融雪塩として散布される各種の塩が鋼板表
面に付着した状態で結露し、極めて厳しい腐食環境とな
るためと考えられている。さらに、橋梁の場合は、桁の
外側では降雨に晒されて、付着塩が洗い流されるが、内
桁ではその効果が少ないため、腐食が激しいという問題
がある。

【０００５】このような問題に対して、一般には、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、塗装の場合に
は、塗膜が傷んだ時点で再塗装が必要となり、メンテナ
ンス費用が多大となるという問題がある。特に山間部に
建設される橋梁では、再塗装作業も困難であり、無塗装
で使用できる鋼材が求められている。

【０００６】この要求に対し、特開平11-172370 号公報
には、海浜地区や融雪塩を散布する地区など、飛来海塩
粒子環境下で優れた耐候性を示す耐候性鋼が提案されて
いる。特開平11-172370 号公報に記載された耐候性鋼
は、Cu：0.30〜1.00％、Ni：1.0 〜5.5 ％を複合含有
し、Ｃ：0.03〜0.15％、Si：0.05〜0.55％、Mn：0.3 〜
2.0 ％、Al：0.010 〜0.090 ％、Ｎ：0.0010〜0.0070％
に調整したうえで、Cr、Ｐ、Ｓを低減した組成を有し、
高飛来海塩粒子環境下でも安定さびが形成されるとして
いる。

【０００７】また別の手段として、特開2000-34703号公
報には、融雪塩を含む路面水の飛沫のかかる部分を耐塩
性に優れた所定の成分組成の耐候性鋼材を使用した耐候
性鋼橋梁、および付着した融雪塩を含む路面水の飛沫の
かかる部分を洗浄する洗浄手段を設けた耐候性鋼橋梁、
また特開2000-34707号公報には融雪塩を含有する路面水
が道路面より漏水して橋桁にかかることを防止する遮蔽
手段、付着する塩類の洗浄手段を設けた耐候性鋼橋梁な
ど、橋梁の構造により腐食を防止する手段が提案されて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開2000-347
03号公報、特開2000-34707公報に記載された橋梁では、
製作費が通常の橋梁より余分にかかるという問題があっ
た。また、特開2000-34703号公報および特開平11-17237
0 公報に記載された鋼材では、海塩、あるいは塩化ナト
リウムが飛来または散布される環境下では確かに優れた
耐候性を示すが、塩化カルシウムが散布される環境下で
は必ずしも有効ではないという問題があった。すなわ
ち、海塩の場合、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムが
主体であるが、融雪塩の場合、塩化ナトリウム、塩化カ
リウム、塩化カルシウムが主体であるため、特に融雪塩
として、塩化カルシウムを使用する環境下では、従来の
耐候性鋼材では、安定さびが生成されにくいという問題
が明らかとなった。

【０００９】本発明は、上記した従来技術の問題に鑑
み、融雪塩として塩化カルシウムが散布され、鋼材表面
に塩化カルシウムが付着して、自然環境において結露す
るような環境下においても、安定さびを形成し、優れた
耐候性を示し、塗装、表面処理などを必要としない耐候
性鋼材を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を達成するために、鋼板表面上に塩化カルシウムを
付着させた状態で、特に橋梁の内桁を模擬した大気暴露
試験を実施し、耐候性に及ぼす鋼材成分の影響を鋭意検
討した。その結果、このような塩化カルシウムが存在す
る大気腐食環境下では、鋼材の腐食速度に対して、特に
Ｃ、Cu、Niの含有量の影響が大きいことを見いだした。

【００１１】本発明は、上記した知見に基づき、構成さ
れたものである。すなわち、本発明は、質量％で、Ｃ：
0.001 ％以上0.03％未満、Si：0.60％以下、Mn：0.1 〜
3.0 ％、Ｐ：0.005 〜0.030 ％、Ｓ：0.01％以下、Al：
0.10％以下、Cu：0.1 〜1.5 ％、Ni：1.0 〜6.0 ％を含
み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する
ことを特徴とする、融雪塩として塩化カルシウムが散布
される融雪塩散布環境下における耐候性に優れた鋼材で
あり、また、本発明では、前記組成に加えてさらに、質
量％で、Mo：0.005 〜0.5 ％、Nb：0.005 〜0.2 ％、
Ｖ：0.005 〜0.2 ％、Ti：0.005 〜0.20％、Ｂ：0.0001
〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種以上を含
有することが好ましく、また、本発明では、前記各組成
に加えてさらに、質量％で、REM ：0.02％以下を含有す
ることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明鋼材の組成限定の理
由について説明する。なお、以下、組成における質量％
は単に％と記す。Ｃ：0.001 ％以上0.03％未満Ｃは、鋼材の強度を増加させる元素であり、強度確保の
ため、本発明では、0.001 ％以上の含有を必要とする。
一方、0.03％以上含有すると、現在のところその理由は
明確となっていないが、塩化カルシウムが存在する環境
での耐食性が劣化する。このため本発明では、Ｃは0.03
％未満に限定した。好ましくは0.025 ％未満、より好ま
しくは0.02％未満である。

【００１３】Si：0.60％以下 Siは、脱酸剤として作用し、さらに固溶強化によって鋼
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。このため、本発明で
は、Siは0.60％以下に限定した。なお、好ましくは0.15
〜0.50％である。 Mn：0.1 〜3.0 ％ Mnは、鋼の強度および靱性の増加に大きく寄与する元素
であり、所望の強度を確保するために本発明では0.10％
以上の含有を必要とする。一方、3.0 ％を超えて多量に
含有すると靱性、溶接性に悪影響を及ぼす。このため、
Mnは0.10〜3.0％の範囲に限定した。なお、好ましくは
0.2 〜1.6 ％である。

【００１４】Ｐ：0.005 〜0.030 ％Ｐは、錆粒子を緻密化し耐候性を向上させる元素であ
り、0.005 ％以上の含有で、これらの効果が顕著とな
る。一方、0.030 ％を超える含有は、溶接性を劣化させ
る。このため、Ｐは0.005 〜0.030 ％の範囲に限定し
た。なお、好ましくは0.007 〜0.02％である。

【００１５】Ｓ：0.01％以下Ｓは、耐候性を劣化させ、さらに靱性、溶接性を劣化さ
せるため、本発明ではできるだけ低減することが好まし
いが、0.01％までは許容できるため、Ｓは0.01％以下と
した。なお、好ましくは0.005 ％以下である。 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。このため、Alは0.10％
以下に限定した。なお、好ましくは0.05％以下である。

【００１６】Cu：0.1 〜1.5 ％ Cuは、従来から知られているように錆粒子を緻密化し耐
候性を向上させる作用を有し、本発明では、0.1 ％以上
の含有を必要とする。一方、1.5 ％を超える含有は、熱
間加工性を阻害するとともに、耐候性向上効果も飽和
し、含有量に見合う効果を期待できず、経済的に不利と
なる。このため、Cuは0.1 〜1.5 ％の範囲に限定した。
なお、好ましくは0.2 〜1.0 ％である。

【００１７】Ni：1.0 〜6.0 ％ Niは、錆粒子を緻密化し、塩化カルシウムが存在する腐
食環境での耐候性を著しく向上させる。このような効果
は、1.0 ％以上の含有で認められる。一方、6.0 ％を超
えて含有しても効果が飽和し、含有量に見合う効果を期
待できず、経済的に不利となる。このため、Niは1.0 〜
6.0 ％の範囲に限定した。塩化カルシウム散布量が多い
場合には、Niが多い方が好ましいが、経済性をも考慮す
ると、1.4 〜3.5 ％の範囲が好ましく、さらに好ましく
は2.5 〜3.0 ％である。

【００１８】さらに、本発明鋼材は、Mo：0.005 〜0.5
％、Nb：0.005 〜0.20％、Ｖ：0.005 〜0.20％、Ti：0.
005 〜0.20％、Ｂ：0.0001〜0.0050％のうちから選ばれ
た１種または２種以上、および／またはREM ：0.02％以
下を含有することができる。Mo：0.005 〜0.5 ％、Nb：
0.005 〜0.20％、Ｖ：0.005 〜0.20％、Ti：0.005〜0.2
0％、Ｂ：0.0001〜0.0050％のうちから選ばれた１種ま
たは２種以上 Mo、Nb、Ｖ、Ti、Ｂは、いずれも鋼材の強度を増加させ
る元素であり、必要に応じて選択して含有できる。この
ような効果は、Mo：0.005 ％以上、Nb：0.005％以上、
Ｖ：0.005 ％以上、Ti：0.005 ％以上、Ｂ：0.0001％以
上の含有で認められる。一方、Mo：0.5 ％、Nb：0.2
％、Ｖ：0.2 ％、Ti：0.2 ％を超えて含有しても効果が
飽和し、また、Ｂ：0.0050％を超えて含有すると、靱性
の劣化を招く。このため、Moは0.005 〜0.5 ％、Nbは0.
005 〜0.20％、Ｖは0.005 〜0.20％、Tiは0.005 〜0.20
％、Ｂは0.0001〜0.0050％の範囲に限定するのが好まし
い。

【００１９】REM ：0.02％以下 REM は、介在物の形態制御により延性を向上させるとと
もに、溶接性を向上させる作用を有する元素であり、必
要に応じて含有できる。このような効果は、0.001 ％以
上の含有で顕著に認められ、0.001 ％以上含有するのが
好ましい。一方、0.02％を超える多量の含有は鋼材の清
浄度を低下させる。このため、REM は0.02％以下に限定
するのが好ましい。

【００２０】上記した成分以外の残部は、Feおよび不可
避的不純物である。なお、不可避的不純物として、Cr：
0.05％以下、Ｎ：0. 010％以下、Ｏ：0. 010％以下が許
容できる。Crは、耐候性を向上させる元素であると言わ
れている。しかし、塩化カルシウムが存在する環境下で
の耐候性には逆に有害であり、本発明ではあえて添加し
ないが、0.05％までは許容できる。

【００２１】つぎに、本発明鋼材の製造方法について説
明する。上記した組成の溶鋼を、転炉、電気炉等通常公
知の溶製方法で溶製し、連続鋳造法あるいは造塊法等の
鋳造方法により鋼素材とする。ついで、これら鋼素材
を、加熱炉等で加熱し、あるいは加熱なしで直接、熱間
圧延により所望の形状・寸法の鋼材とし、製品とされ
る。本発明鋼材の製造においては、所望の形状・寸法の
製品に圧延できればよく、熱間圧延条件はとくに限定す
る必要はない。なお、本発明の鋼材は、厚鋼板、薄鋼
板、形鋼、棒鋼等を含むことはいうまでもない。

【００２２】

【実施例】表１に示す組成の溶鋼を転炉で溶製し、連続
鋳造法によって鋼素材（スラブ）とし、これらスラブを
加熱した後、熱間圧延を施して、15mm厚×幅2500mmの厚
鋼板とした。これら厚鋼板から、５mm×50mm×100mm の
試験片を採取し、大気暴露試験に供し、耐候性を調査し
た。大気暴露試験は、これら試験片にショットブラスト
処理を施した後、塩化カルシウムを付着させ大気中に暴
露する、塩化カルシウム付着暴露試験とした。

【００２３】つぎに、塩化カルシウム付着暴露試験の要
領を説明する。暴露地は、瀬戸内海部の海岸から内陸側
に10km入った地点で、飛来塩分量は0.02mdd （JIS Z 23
81 ガーゼ法により測定）であった。なお、試験片は、
裏面と端面をタールエポキシ樹脂により塗装し、防食し
た。これら試験片を、雨がかりのない状態で、試験面を
上にして水平に設置した。試験片上には１週間に１回
0.1 ％塩化カルシウム溶液を0.01ml/cm²滴下した。１年
間、この塩化カルシウム付着暴露試験を行った後、裏面
と端面のタールエポキシ樹脂と地鉄表面のさびを除去
し、試験片重量を測定した。試験前後の試験片の重量変
化（減少）から板厚減少量に換算し、耐候性を評価し
た。

【００２４】その結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】本発明例（鋼板No.1〜No.10 、No.18 〜N
o.20 ）は、いずれも塩化カルシウム付着暴露試験にお
ける板厚減少量が少なく、塩化カルシウムを散布する腐
食環境下でも優れた耐候性を有することがわかる。本発
明例の板厚減少量は、25〜61μm と少なく、従来の耐候
性鋼（鋼板No.16）の158 μm に比べ、著しく減少して
いる。一方、Ni量が本発明の範囲を外れる比較例（鋼板
No.11 、12）、Cu量が本発明の範囲を外れる比較例（鋼
板No.13 、No.14 ）、Ｓ量が本発明の範囲を外れる比較
例（鋼板No.15 ）、Ｃ量が本発明の範囲を外れる比較例
（鋼板No.17 ）では、板厚減少量が本発明例に比較して
大きく、耐候性が劣化している。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、融雪塩として塩化カル
シウムが散布される環境下においても優れた耐候性を有
する鋼材が提供できる。本発明鋼材を橋梁等の構造物へ
適用することにより、融雪塩として塩化カルシウムが散
布される厳しい腐食環境下でも、塗装、表面処理等の省
略が可能となり、初期費用のみならず保守費用の削減と
いう経済的効果も期待でき、産業上格段の効果を奏す
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量％で、Ｃ：0.001 ％以上0.03％未満、 Si：0.60％以下、 Mn：0.1 〜3.0 ％、Ｐ：0.005 〜0.030
％、Ｓ：0.01％以下、 Al：0.10％以下、 Cu：0.1 〜1.5 ％、 Ni：1.0 〜6.0 ％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有
することを特徴とする、融雪塩として塩化カルシウムが
散布される融雪塩散布環境下における耐候性に優れた鋼
材。
【請求項２】前記組成に加えてさらに、質量％で、M
o：0.005 〜0.5 ％、Nb：0.005 〜0.2 ％、Ｖ：0.005
〜0.2 ％、Ti：0.005 〜0.20％、Ｂ：0.0001〜0.0050％
のうちから選ばれた１種または２種以上を含有すること
を特徴とする請求項１に記載の鋼材。
【請求項３】前記組成に加えてさらに、質量％で、RE
M ：0.02％以下を含有することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の鋼材。