JP2005213634A - Method for corrosion prevention of ocean rig, coastal structure, and ship - Google Patents

Method for corrosion prevention of ocean rig, coastal structure, and ship Download PDF

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尚男 北川
Hirotaka Tsukuda
洋孝 佃
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material having excellent wear resistance and corrosion preventiveness appropriate for structural members near the sea surface, such as ocean steel rigs and ships and an electrolytic protection method. <P>SOLUTION: The electrolytic protection method for stainless steel members comprises setting the surface roughness (Rz) of the stainless steel at 0.5 to 40 μm in the electrolytic protection method for the ocean rigs or ships using the stainless steel member as at least a part of the structural material. The stainless steel is preferably one kind selected from SUS 317, SUS 317L, SUS 836L, UNS S31254, SUS 329J4L, and JSL 310MoCu and is more preferably stainless clad steel. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、海洋構造物、沿岸構造物及び船舶等の防食方法に関し、より詳細には、海洋構造物、沿岸構造物及び船舶等の電気防食方法に関する。   The present invention relates to an anticorrosion method for offshore structures, coastal structures, ships, and the like, and more particularly to an anticorrosion method for offshore structures, coastal structures, ships, and the like.

船舶(普通船、砕氷船等)、海洋構造物(浮体式石油貯蔵船、石油掘削基地、浮防波堤、浮桟橋洋上ホテル等)、係留構造物(ドルフィン等)の構造材料には、海水に対する耐腐食性に優れた鋼板や鋼管等の鋼部材による構築部材が多く用いられている。しかしながら、特に海面に近い部分は、他の部分に比べて腐食性が厳しいため腐食速度が大きく、この部分の耐用年数によって海洋構造物の耐用年数が決まってしまい、長期にわたる耐用年数を確保すること困難となる。   The structural materials of ships (ordinary ships, icebreakers, etc.), offshore structures (floating oil storage ships, oil drilling bases, floating breakwaters, floating piers offshore hotels, etc.) and mooring structures (dolphins, etc.) are resistant to seawater. Construction members made of steel members such as steel plates and steel pipes having excellent corrosivity are often used. However, especially near the sea surface, the corrosiveness is severer than other parts, so the corrosion rate is large, and the useful life of the marine structure is determined by the useful life of this part, ensuring a long service life. It becomes difficult.

このため、通常、鋼材を使用した船舶の防食は、鋼材表面を塗装し、さらに電気防食を併用することによって防食している。塗装によって形成された塗膜は、鋼材表面を完全に被覆して外部の雰囲気を完全に遮断することにより防食している。   For this reason, the corrosion protection of a ship using steel materials is usually prevented by painting the steel material surface and further using electrocorrosion protection. The coating film formed by coating is anticorrosive by completely covering the steel surface and completely blocking the outside atmosphere.

一般の船舶では、係留の際に波の上下運動により係留構造物と擦れて塗装が剥離することがある。また、砕氷船や石油掘削基地は、氷海中での氷との接触から一般の塗料よりも硬質で厚い氷海塗料が塗装されているものの、経年劣化により塗装が剥離することがある。しかし、電気防食と併用することで剥離個所を防食している。   In general ships, when mooring, the coating may peel off by rubbing against the mooring structure due to the vertical movement of the waves. In addition, ice breakers and oil drilling bases are coated with ice paint that is harder and thicker than ordinary paint due to contact with ice in the ice sea, but the paint may peel off due to deterioration over time. However, by using it together with cathodic protection, the peeled area is protected.

鋼構造物では塗装の他、防食工法の一つとして有機ライニング(ポリエチレン、ポリウレタン、ペトロラタム、プラスチックカバー)やコンクリートライニングがある。
この他には金属ライニングがある。金属ライニングは、金属を普通鋼の表面に巻き付けて防食する方法であるが、他の方法に比べて、機械的強度が大きく、耐衝撃性、耐摩耗性に優れ、巻き付ける金属の耐食性が良ければ殆どメンテナンスフリーで長期の防食効果が確保できるという長所がある。金属ライニングには、耐食性金属(モネル、ステンレス、チタンクラッド)の薄板を巻く方法、厚板のクラッド鋼を用いる方法、溶融状態の金属を吹き付けて皮膜を作る溶射法がある。
In steel structures, there are organic lining (polyethylene, polyurethane, petrolatum, plastic cover) and concrete lining as one of the anticorrosion methods besides painting.
There are other metal linings. Metal lining is a method of wrapping metal around the surface of ordinary steel to prevent corrosion, but it has higher mechanical strength, impact resistance and wear resistance than other methods, and the wrapping metal has good corrosion resistance. It has the advantage of being almost maintenance-free and ensuring long-term corrosion protection. The metal lining includes a method of winding a thin plate of corrosion-resistant metal (monel, stainless steel, titanium clad), a method of using a thick plate of clad steel, and a thermal spraying method of spraying a molten metal to form a coating.

ロシアやフィンランドの砕氷船には、氷と接触する部分に316クラスのクラッド鋼を用いて防食する手法が取られることがある。また、最近では薄板のステンレス鋼を鋼構造物にライニングする工法が適用されることがある。
例えば特許文献1には、氷海構造物において構造物本体が氷海と接触する部分を耐海水性、耐摩耗の高いクラッド鋼で構成することが記載されており、また、非特許文献1には、港湾・海洋鋼構造物に耐海水ステンレスを合わせ材とするクラッド鋼を用いることにより長期の耐食性を付与することが記載されている。
Russian and Finnish icebreakers may take a 316 class clad steel approach to contact the ice to prevent corrosion. Recently, a method of lining thin stainless steel to a steel structure may be applied.
For example, Patent Document 1 describes that a portion of the ice sea structure in which the structure main body comes into contact with the ice sea is composed of clad steel having high seawater resistance and high wear resistance. It is described that long-term corrosion resistance is imparted to a harbor / marine steel structure by using clad steel made of seawater-resistant stainless steel as a combination material.

係留構造物や氷との干渉により、塗装の剥離した部分は、海面よりも上になる場合がある。塗装の剥離した部分が海面よりも上であると周囲は気相となるため、海水を通して防食電流が流れず、電気防食の効果が得られない。そのため、塗装の剥離した部分を補修する必要があるものの、船のドックに入れて塗装の補修を行うことは非常にコストがかかる。   Due to interference with mooring structures and ice, the part where the paint is peeled off may be above the sea level. If the part where the paint is peeled is above the sea surface, the surroundings will be in the gas phase, so that the anticorrosion current does not flow through the seawater, and the effect of the anticorrosion cannot be obtained. Therefore, although it is necessary to repair the part where the paint has peeled off, it is very expensive to repair the paint by putting it in the ship dock.

ステンレス鋼を用いた場合、係留構造物や氷との干渉によりステンレス鋼の種類によっては表面から摩耗することがあった。代表的なオーステナイト系ステンレスであるSUS304等は繰り返し荷重を受けることで表面が加工硬化を起こし、表層が固くなり、疲労により金属片が表面から剥離するスポーリングと呼ばれる現象を起こす。
またライニングの場合には、氷との接触によりライニングが剥離することがあった。
When stainless steel is used, it may be worn from the surface depending on the type of stainless steel due to interference with mooring structures and ice. SUS304, which is a typical austenitic stainless steel, is subjected to repeated loads, and the surface undergoes work hardening, the surface layer becomes hard, and a phenomenon called spalling occurs in which metal pieces peel from the surface due to fatigue.
In the case of lining, the lining may peel off due to contact with ice.

特開昭62−244910号公報JP-A-62-244910 「耐海水ステンレスクラッド鋼管」日本鋼構造協会誌第50号(平成15年10月31日)19頁"Seawater resistant stainless clad steel pipe", Journal of Japan Steel Structure No. 50 (October 31, 2003), p. 19

本発明は、海洋構造物、船舶等の海面近傍の構造部材に適した優れた耐摩耗性及び防食性を備えた構造部材及び電気防食方法を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a structural member and an anticorrosion method having excellent wear resistance and corrosion resistance suitable for structural members near the sea surface such as marine structures and ships.

本発明者等は前記したような課題は、海洋鋼構造物及び船舶において、その全体、もしくは海面近傍に耐摩耗性および耐食性の優れたステンレス鋼もしくはステンレスクラッド鋼を用いる構造とすると共に、その表面粗度を特定の範囲とすることによって解決することができることを見出して本発明を完成した。
すなわち、本発明は次に記載するとおりの構成を有する。
In the marine steel structures and ships, the present inventors have a structure using stainless steel or stainless clad steel having excellent wear resistance and corrosion resistance in the whole or in the vicinity of the sea surface, and the surface thereof. The present invention has been completed by finding that it can be solved by setting the roughness within a specific range.
That is, the present invention has a configuration as described below.

(1)構造材の少なくとも一部としてステンレス鋼部材を用いた海洋鋼構造物又は船舶の電気防食方法において、該ステンレス鋼の表面粗度(Rz)を0.5〜40μmとしたことを特徴とするステンレス鋼部材の電気防食方法。
(2)上記ステンレス鋼が耐摩耗性および耐食性の優れたステンレス鋼である上記(1)のステンレス鋼部材の電気防食方法。
(3)上記ステンレス鋼が耐摩耗性および耐食性の優れたステンレスクラッド鋼である上記(1)のステンレス鋼部材の電気防食方法。
(4)上記ステンレス鋼が耐摩耗性及び耐食性に優れる、SUS317、SUS317L、SUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuから選ばれた一種である上記(1)〜(3)のステンレス鋼部材の電気防食方法。
(5)上記ステンレス鋼が耐摩耗性及び耐食性に優れる、SUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuから選ばれた一種である上記(1)〜(3)のステンレス鋼部材の電気防食方法。
(6)上記電気防食方法が外部電極を用い、プローブを用いて所定の位置での電流や電位を計測し、その測定値を用いて電源電圧を制御し、所定の防食電流を流す上記(1)〜(5)のステンレス鋼部材の電気防食方法
(7)海洋構造物、沿岸構造物又は船体を構成する構造部材の少なくとも一部として用いられたステンレス鋼部材であって、該ステンレス鋼部材の表面粗度(Rz)が0.5〜40μmであり、かつその材質がSUS317、SUS317L、SUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuから選ばれた一種であることを特徴とするステンレス鋼構造部材。
(8)海洋構造物、沿岸構造物又は船体を構成する構造部材の少なくとも一部として用いられたステンレス鋼部材であって、該ステンレス鋼部材の表面粗度(Rz)が0.5〜40μmであり、かつその材質がSUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuから選ばれた一種であることを特徴とする海洋構造物や沿岸構造物又は船体に使用されるステンレス鋼又はステンレスクラッド鋼構造部材。
(1) In the marine steel structure using the stainless steel member as at least a part of the structural material or the cathodic protection method of the ship, the surface roughness (Rz) of the stainless steel is 0.5 to 40 μm, To prevent corrosion of stainless steel members.
(2) The method for preventing corrosion of a stainless steel member according to (1) above, wherein the stainless steel is stainless steel having excellent wear resistance and corrosion resistance.
(3) The method of cathodic protection of a stainless steel member according to (1), wherein the stainless steel is a stainless clad steel having excellent wear resistance and corrosion resistance.
(4) The above-described stainless steel member electrocorrosion protection method according to (1) to (3), wherein the stainless steel is excellent in wear resistance and corrosion resistance, and is a type selected from SUS317, SUS317L, SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu. .
(5) The cathodic protection method for stainless steel members according to (1) to (3) above, wherein the stainless steel is a kind selected from SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu, which is excellent in wear resistance and corrosion resistance.
(6) The electrocorrosion method uses an external electrode, measures a current and potential at a predetermined position using a probe, controls a power supply voltage using the measured value, and causes a predetermined anticorrosion current to flow (1 ) To (5) a method of cathodic protection of a stainless steel member. (7) A stainless steel member used as at least a part of a structural member constituting an offshore structure, a coastal structure or a hull. A stainless steel structural member having a surface roughness (Rz) of 0.5 to 40 μm and a material selected from SUS317, SUS317L, SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu.
(8) A stainless steel member used as at least part of a structural member constituting an offshore structure, a coastal structure, or a hull, and the surface roughness (Rz) of the stainless steel member is 0.5 to 40 μm. A stainless steel or stainless clad steel structural member used for an offshore structure, a coastal structure, or a hull, characterized in that the material is one selected from SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu.

本発明によれば、係留構造物や氷との干渉、流木等の衝突により、従来問題であった海面より上の摩耗と、塗膜の剥離による腐食の問題を解決することができる。また、海中部のステンレス鋼以外の部分に炭素鋼を用いた場合にも電気防食を併用することによって炭素鋼の腐食を防止することができる。更に、外部電源を用いた場合、プローブを用いて電位や電流を測定し、その測定値により外部電源を制御することにより、過不足のない電気防食を可能にすることができる。   According to the present invention, it is possible to solve the problems of wear above the sea surface and corrosion due to peeling of the coating film, which were problems in the past due to interference with mooring structures and ice, collision with driftwood, and the like. Further, when carbon steel is used for a portion other than stainless steel in the sea, corrosion of the carbon steel can be prevented by using electrocorrosion together. Furthermore, when an external power source is used, electric potential and current can be measured using a probe, and the external power source can be controlled based on the measured value, thereby enabling cathodic protection without excess or deficiency.

本発明においては、船舶や海洋構造物等の耐食性が要求される部分の構造材として耐摩耗性及び耐食性に優れたステンレス鋼又はステンレスクラッド鋼を用いるが、ステンレスクラッド鋼を用いることがより好ましい。
ステンレスクラッド鋼は炭素鋼と合わせ材であるステンレス鋼とからなるが、炭素鋼とステンレス鋼とは、そもそも材料的に相性がよい金属同士であり、それを重ねて用いる場合、クラッド鋼とすることは合理性がある。特に熱間圧延法により製造したクラッド鋼は、両材料間の密着性が非常に高く、力学的に一体化した挙動をとる。
In the present invention, stainless steel or stainless clad steel excellent in wear resistance and corrosion resistance is used as a structural material of a part requiring corrosion resistance such as a ship or an offshore structure, but stainless clad steel is more preferably used.
Stainless steel clad steel is composed of carbon steel and stainless steel, which is a laminated material, but carbon steel and stainless steel are metal materials that are compatible with each other in the first place. Is reasonable. In particular, clad steel produced by a hot rolling method has very high adhesion between the two materials and behaves as a mechanically integrated piece.

また、ステンレスクラッド鋼を用いると、合わせ材であるステンレス鋼が耐食性や耐摩耗性などの機能を発揮し、母材の炭素鋼が高い強度と溶接性を確保する。そのため、高価な耐食合金の量を最小にすることができる。また、母材鋼種を選定することで板厚を薄くでき、機器重量を軽減できる。このため、無垢のステンレス鋼を用いるよりも安価な製品を作ることができる。
更に、クラッド鋼はステンレス薄板のライニング(厚さ0.4〜2mm程度のステンレス薄板の四周を下地の鋼材に溶接したもの)と異なり、全体が下地の炭素鋼と一体化している。このため、ステンレスライニングと比較して機械的損傷に対して強い。
When stainless steel clad steel is used, stainless steel as a laminated material exhibits functions such as corrosion resistance and wear resistance, and carbon steel as a base material ensures high strength and weldability. Therefore, the amount of expensive corrosion resistant alloy can be minimized. Also, by selecting the base steel grade, the plate thickness can be reduced and the equipment weight can be reduced. For this reason, a cheaper product can be made than using pure stainless steel.
Furthermore, unlike clad steel lining of stainless steel thin plate (a stainless steel thin plate having a thickness of about 0.4 to 2 mm is welded to the base steel material), the whole is integrated with the base carbon steel. For this reason, it is strong against mechanical damage as compared with the stainless steel lining.

ステンレス鋼としては、耐摩耗性と耐食性に優れるものが必要であり、特に耐食性は、耐食性に寄与するクロム、モリブデン、窒素の含有量(wt%)に係数を掛けたPI値(Pitting Index= Cr+3.3Mo+16N)が27以上(SUS317L相当)であることが必要である。この様な材料としては、SUS317、SUS317L、SUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuを挙げることができる。
より好ましいのは、耐発錆性においても優れるSUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuであり、特に耐摩耗性が要求される場合には、好ましいのは、PI値が38以上であるSUS329J4Lである。また、耐食性が要求される場合には、SUS836L、UNSS31254、JSL310MoCuが良い。
Stainless steel is required to have excellent wear resistance and corrosion resistance. In particular, the corrosion resistance is a PI value (Pitting Index = Cr + 3) obtained by multiplying the content (wt%) of chromium, molybdenum, and nitrogen that contribute to corrosion resistance by a coefficient. .3Mo + 16N) is 27 or more (equivalent to SUS317L). Examples of such a material include SUS317, SUS317L, SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu.
More preferable are SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu, which are also excellent in rust resistance. Especially when wear resistance is required, SUS329J4L having a PI value of 38 or more is preferable. Further, when corrosion resistance is required, SUS836L, UNSS31254, and JSL310MoCu are preferable.

炭素鋼やステンレス鋼に電気防食を適用すると、表面にエレクトロコートが生成する。このエレクトロコートは、防食電流を軽減させる働きがあり、また表面をアルカリ性に保持して、素地を防食する作用を発揮する。   When the anticorrosion is applied to carbon steel or stainless steel, an electrocoat is formed on the surface. This electrocoat has a function of reducing the anticorrosion current, and also exhibits an effect of preventing the base material by keeping the surface alkaline.

しかしながら、ステンレス鋼は、炭素鋼と比較して表面が不活性であるため、表面に凹凸を付与しなければ、エレクトロコートが付着しにくい。塗装でも鋼材表面をブラスト処理し、凹凸をつけてから行うのが一般である。   However, since the surface of stainless steel is inactive compared to carbon steel, the electrocoat is less likely to adhere unless the surface is uneven. In general, the surface of the steel material is also blasted to provide unevenness.

一方、防食の点からは、表面に凹凸があると、そこに付着した海水が乾燥することで塩分濃度が上昇し、発錆が起こることがあるため、凹凸は小さい方が良い。
そこで、エレクトロコート付着の面からは表面粗度を大きく、防食の面からは表面粗度を小さくする必要があるため、表面粗度を適当な値に制御する必要がある。
このため、本発明においては、ステンレス鋼又はステンレスクラッド鋼の表面粗度を0.5〜40μmとし、好ましくは0.5〜30μmとする。
なお、本発明における粗度(Rz)とは、JISに定められた10点平均粗さをいう。
On the other hand, from the viewpoint of anticorrosion, if the surface has irregularities, the seawater adhering to the surface is dried to increase the salt concentration and rusting may occur.
Therefore, it is necessary to increase the surface roughness from the surface of electrocoat adhesion and to reduce the surface roughness from the surface of anticorrosion. Therefore, it is necessary to control the surface roughness to an appropriate value.
For this reason, in the present invention, the surface roughness of stainless steel or stainless clad steel is 0.5 to 40 μm, preferably 0.5 to 30 μm.
In addition, the roughness (Rz) in this invention means the 10-point average roughness defined by JIS.

下限を0.5μmとしたのは、エレクトロコートが付着する最低の値で、これを下回るとエレクトロコートが付着しないためである。また、上限を40μmとしたのは、40μmを超えると最も耐食性の低いSUS317Lでは表面に小さなすき間構造ができ発錆を生じるためである。また、30μm以下とすると最も耐食性の低いSUS317Lでも発錆の程度が軽減される。
粗度を調製する方法としては研磨、ブラスト、研削などの方法を採用することができる。 研磨は研磨剤(炭化珪素、二酸化珪素、ガーネットなど)の粒子を紙に固定した研磨紙や研磨剤を接着剤で固めたディスクを用いたグラインダを用いるか、ステンレス製のブラシで表面を磨くことによって行うことができる。ブラストは、研磨剤を圧縮空気と共に吹き付けて表面に凹凸を作る方法である。また、研削法としては、表面を薄く工具や研磨剤を接着剤で固めたディスクを用いたグラインダで削る方法がある。
The reason why the lower limit is set to 0.5 μm is that the minimum value to which the electrocoat is attached is below the electrocoat. Further, the upper limit is set to 40 μm because, when exceeding 40 μm, SUS317L having the lowest corrosion resistance forms a small gap structure on the surface and causes rusting. If the thickness is 30 μm or less, the degree of rusting is reduced even with SUS317L having the lowest corrosion resistance.
As a method for adjusting the roughness, methods such as polishing, blasting and grinding can be employed. For polishing, use a grinder that uses abrasive paper with abrasive particles (silicon carbide, silicon dioxide, garnet, etc.) fixed to the paper, or a disc with abrasives hardened with an adhesive, or polish the surface with a stainless steel brush. Can be done by. Blasting is a method of creating irregularities on the surface by spraying an abrasive together with compressed air. As a grinding method, there is a method of grinding with a grinder using a disk whose surface is thin and a tool or an abrasive is hardened with an adhesive.

次に電気防食方法について述べる。
電気防食には、アルミニウム合金や亜鉛などの犠牲陽極を、防食対象の海水に触れる部位に溶接等により電気的に接続して犠牲陽極と鋼材間の電位差により発生する電流を、防食電流として鋼材を防食状態に保つ流電陽極法と、不溶性電極を海中に浸し、外部電源を介して防食対象鋼材と電気的に接続して、鋼材が防食電位に保たれるように外部電源により強制的に電流を流す外部電源法がある。
Next, the method of cathodic protection is described.
For corrosion protection, a sacrificial anode such as an aluminum alloy or zinc is electrically connected to the part that touches the seawater to be protected by welding, etc. The galvanic anode method that keeps the anticorrosion state, and the insoluble electrode is immersed in the sea and electrically connected to the steel material to be anticorrosion via the external power supply. There is an external power supply method.

電気防食においては、一般に流電陽極として、Mg,Zn,Alから成る合金が使われる。しかし、海洋中では、単位重量当たりの有効発生電流量の多いアルミニウム合金が主として用いられている。流電陽極方式の場合、施工が容易で比較的短期間で施工が可能である。しかし、防食期間が長期にわたる場合、施工費は外部電源方式と比較して流電陽極方式の方が高くなる傾向にある。   In cathodic protection, an alloy composed of Mg, Zn, and Al is generally used as a galvanic anode. However, in the ocean, aluminum alloys having a large amount of effective generated current per unit weight are mainly used. In the case of the galvanic anode method, construction is easy, and construction is possible in a relatively short period of time. However, when the anticorrosion period is long, the construction cost tends to be higher in the galvanic anode method than in the external power supply method.

外部電源方式で用いられる陽極材料としては、珪素鋳鉄や磁性酸化鉄(Fe3O4),鋳鉄,炭素鋼,鉛,鉛合金,銀,銀合金,白金,白金メッキチタン,黒鉛などがある。
外部電源方式では電位管理が容易に行えるため、構造物の一部を外部電源方式、残りを流電陽極方式とすることも可能である。
Examples of the anode material used in the external power system include silicon cast iron, magnetic iron oxide (Fe3O4), cast iron, carbon steel, lead, lead alloy, silver, silver alloy, platinum, platinum-plated titanium, and graphite.
Since the potential control can be easily performed in the external power supply method, a part of the structure can be the external power supply method and the rest can be the galvanic anode method.

外部電源を用いた場合、照合電極により電位をフィードバック信号とし、制御装置により陽極から出る電流出力の制御を行う。なお、この電流制御は経年的な被覆の剥離による防食電流の増加や、溶存酸素の増加や水温上昇にもとなう防食電流の急激な変化にも対応できる。   When an external power supply is used, the potential is fed back by the reference electrode and the current output from the anode is controlled by the control device. This current control can cope with an increase in the anticorrosion current due to the peeling of the coating over time, and a sudden change in the anticorrosion current that causes an increase in dissolved oxygen and a rise in the water temperature.

一般の船舶の防食被覆に使用する材料は、エポキシ系(タールエポキシや超厚膜エポキシ、無溶剤エポキシ等)やウレタン系(タールウレタン等)などが用いられる。氷海域では、氷海塗料と呼ばれる主に無溶剤型エポキシから成る塗料が用いられる。   As materials used for anti-corrosion coatings for general ships, epoxy (tar epoxy, ultra-thick film epoxy, solventless epoxy, etc.), urethane (tar urethane, etc.) and the like are used. In the ice sea area, a paint composed mainly of solvent-free epoxy called ice sea paint is used.

海洋環境用には、耐海水ステンレス鋼として、SUS329J4LやSUS836L、UNS S31254などの高級ステンレスが市販されている。しかし、これらの鋼種はニッケルやクロム、モリブデンなどの添加元素を多く含むため高価である。そこで、表面の発錆が許容される部分ではSUS316やSUS316Lなどの鋼種も用いられることがある。   For the marine environment, high-grade stainless steels such as SUS329J4L, SUS836L, and UNS S31254 are commercially available as seawater resistant stainless steel. However, these steel types are expensive because they contain many additive elements such as nickel, chromium and molybdenum. Therefore, a steel type such as SUS316 or SUS316L may be used in a portion where surface rusting is allowed.

図1は本発明を海洋構造物に適用した場合の一例を概念的に示したものであり、杭材1は海面付近をステンレスクラッド鋼管3から構成され、その他の部分は一般鋼管2から構成されている。なお、図においては犠牲電極等については図示を省略している。   FIG. 1 conceptually shows an example in which the present invention is applied to an offshore structure. A pile material 1 is composed of a stainless steel clad steel pipe 3 near the sea surface, and the other part is composed of a general steel pipe 2. ing. In the figure, the sacrificial electrode and the like are not shown.

以下では、実施例に基づいて本発明を説明する。
まず、実施例において用いた試験方法について説明する。
<摩耗試験>
試験片の形状は図2に示す円筒形で、いずれも棒状素材から機械加工によって採取した。 試験実施前にアセトンで脱脂して秤量した。
試験装置としては西原式摩耗試験機を用いた。試験装置の概要を図3に示す。
試験面は、円筒の側面であり、二つの円筒を円周対面方向に回転させ、上下の試験片で回転数を変えて滑りを与えた。回転数は高速側は800rpm、低速側は560rpmとした。
Below, this invention is demonstrated based on an Example.
First, the test methods used in the examples will be described.
<Abrasion test>
The shape of the test piece was a cylindrical shape shown in FIG. 2, and all were collected from a rod-shaped material by machining. Prior to the test, the sample was degreased with acetone and weighed.
A Nishihara type abrasion tester was used as a test apparatus. An outline of the test apparatus is shown in FIG.
The test surface was a side surface of a cylinder, and two cylinders were rotated in the circumferential direction, and slip was given by changing the number of rotations between the upper and lower test pieces. The number of rotations was 800 rpm on the high speed side and 560 rpm on the low speed side.

<耐食試験>
250×300×6mmtの試験片を筏に取り付け暴露試験を行った。暴露位置は海面よりも200mm上とした。2年間暴露した試験片を回収し、写真撮影した後、JIS Z2371の腐食面積率とレイティングナンバー(RN)の関係に従って評価を行った。
<Corrosion resistance test>
A 250 × 300 × 6 mmt test piece was attached to the ridge and an exposure test was conducted. The exposure position was 200 mm above the sea level. The test pieces exposed for 2 years were collected and photographed, and then evaluated according to the relationship between the corrosion area ratio of JIS Z2371 and the rating number (RN).

[摩耗性試験]
表1に示す各種鋼について摩耗試験を行った。各鋼種の組成を表1に示す。
摩耗試験は、高速側にSUS329J4Lを用い、低速側にSUS304、SUS316、SUS316L、SUS317、SUS317L、SUS329J4L、SUS836L、UNS S31254、SUS310S、JSL310MoCuを用いて行った。実験結果を表2に示す。
[Abrasion test]
A wear test was performed on various steels shown in Table 1. Table 1 shows the composition of each steel type.
The wear test was performed using SUS329J4L on the high speed side and SUS304, SUS316, SUS316L, SUS317, SUS317L, SUS329J4L, SUS836L, UNS S31254, SUS310S, JSL310MoCu on the low speed side. The experimental results are shown in Table 2.

Figure 2005213634
Figure 2005213634

Figure 2005213634
Figure 2005213634

図4(a)〜(c)はそれぞれ、試験後の試験片の外観(a)、試験片から剥離した剥離片(b)、断面ミクロ組織(c)を示す図である。
SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316Lを用いた実験では、図4(b)に示すような剥離片が生じた。特にSUS304やSUS304Lは摩耗量が大きい。次に摩耗量が大きいのがSUS316Lで、その次がSUS316であった。
それ以外の鋼種では剥離片は生じなかった。
FIGS. 4A to 4C are views showing the appearance (a) of the test piece after the test, the peeled piece (b) peeled from the test piece, and the cross-sectional microstructure (c), respectively.
In an experiment using SUS304, SUS304L, SUS316, and SUS316L, peeled pieces as shown in FIG. In particular, SUS304 and SUS304L have a large amount of wear. Next, SUS316L had the largest wear amount, and SUS316 was the next.
No exfoliation pieces were produced in other steel types.

[耐食性試験]
表1に示した各鋼種の試験片を筏に取り付け暴露試験をおこなった。暴露位置は海面よりも200mm上とした。2年間暴露した試験片を回収し、写真撮影した後、JIS Z2371の腐食面積率とレイティングナンバー(RN)の関係に従って評価を行った。結果を図5に示す。RNが大きい程、腐食面積率が小さい。
[Corrosion resistance test]
An exposure test was conducted by attaching test pieces of each steel type shown in Table 1 to a cage. The exposure position was 200 mm above the sea level. The test pieces exposed for 2 years were collected and photographed, and then evaluated according to the relationship between the corrosion area ratio of JIS Z2371 and the rating number (RN). The results are shown in FIG. The larger the RN, the smaller the corrosion area rate.

Figure 2005213634
Figure 2005213634

これらの結果から、SUS304、SUS304L、SUS310Sは激しく発錆した。SUS316、SUS316L、SUS317、SUS317Lは多少の発錆が認められる。SUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuは発錆は無かった。   From these results, SUS304, SUS304L, and SUS310S rusted severely. SUS316, SUS316L, SUS317, and SUS317L have some rusting. SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu did not rust.

[防食電流計測試験]
表1に示した各種の鋼種のうちSUS317L、SUS836Lを選び、表面粗度を変えて防食電流の計測実験を行った。実験は海水中で、30℃に保ち、2m/secの流速下で基準電極として飽和カロメロ電極(SCE)を用いて−1000mVに保ち、試験片に流れる電流の計測を行った。測定した電流を表面積で除して電流密度を計算した。
6×20×50mmの鋼板を所定の表面粗度に調整した後、アセトンで脱脂して実験に供した。表面粗度の調整は、0.5μm以下は研磨紙を用いて研磨し、10μm以上はブラスト処理を行った。
試験の結果を表4に示す。
実験開始当初は、表面にエレクトロコートの付着が無いため多くの電流が流れるものの、エレクトロコートが付着すると大幅に電流が減少する。そこで、電流の計測値は実験開始から1ヶ月後の値を示す。
[Anti-corrosion current measurement test]
Of various steel types shown in Table 1, SUS317L and SUS836L were selected, and the corrosion resistance current measurement experiment was performed by changing the surface roughness. The experiment was carried out in seawater at 30 ° C., kept at −1000 mV using a saturated calomel electrode (SCE) as a reference electrode at a flow rate of 2 m / sec, and the current flowing through the test piece was measured. The current density was calculated by dividing the measured current by the surface area.
A 6 × 20 × 50 mm steel plate was adjusted to a predetermined surface roughness, and then degreased with acetone for use in experiments. The surface roughness was adjusted by polishing with abrasive paper for 0.5 μm or less and blasting for 10 μm or more.
Table 4 shows the test results.
At the beginning of the experiment, a large amount of current flows because the electrocoat does not adhere to the surface, but when the electrocoat adheres, the current significantly decreases. Therefore, the measured current value is a value one month after the start of the experiment.

Figure 2005213634
Figure 2005213634

電流密度は、0.5μm以上の表面粗度では0.2mA/m以下となっている。表面粗度が小さいと付着したエレクトロコートが流速の影響で剥離するため、電流密度が大きい。このように電流が減少すると、流電陽極法では単位時間に溶解する犠牲陽極の量が減少するため、長期間防食可能となる。外部電源方式では、アノードからの電流が減少することで電力費をコストダウンすることができる。
この結果から電気防食した海洋鋼構造物や船舶に使用するステンレス鋼の表面粗度は、0.5μm以上であることが望ましい。
The current density is 0.2 mA / m 2 or less for a surface roughness of 0.5 μm or more. If the surface roughness is small, the attached electrocoat peels off due to the influence of the flow velocity, and thus the current density is large. When the current decreases in this way, the amount of the sacrificial anode that dissolves per unit time is reduced in the galvanic anode method, and thus corrosion protection can be achieved for a long period of time. In the external power supply method, the power cost can be reduced by reducing the current from the anode.
From this result, it is desirable that the surface roughness of the stainless steel used for the marine steel structure and the ship which are cathodic protected is 0.5 μm or more.

以上のことから、耐摩耗性と耐食性を兼ね備えたステンレス鋼として、SUS317、SUS317L、SUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuが挙げられる。更にSUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuを用いることが耐食性の面から好ましい。   From the above, as stainless steel having both wear resistance and corrosion resistance, SUS317, SUS317L, SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu can be cited. Furthermore, it is preferable to use SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu from the viewpoint of corrosion resistance.

なお、本発明は船舶に限らず、流木や船と接触したり、氷海域で氷と接触する着底式の海洋構造物や鋼矢板、鋼管矢板、また、浮体構造物に適用できることはいうまでもない。   The present invention is not limited to ships, but can be applied to bottomed marine structures, steel sheet piles, steel pipe sheet piles, and floating structures that come into contact with driftwood and ships, or in the ice sea area. Nor.

本発明の電気防食方法は、海洋構造物、沿岸構造物又は船体における摩耗及び腐食を受けやすい部分の防食方法として適用できる。
また、本発明の構造部材は、海洋構造物、沿岸構造物又は船体における摩耗及び腐食を受けやすい部分の耐摩耗性、耐食性の構造材料として適用できる。
The cathodic protection method of the present invention can be applied as an anticorrosion method for portions that are susceptible to wear and corrosion in offshore structures, coastal structures, or hulls.
In addition, the structural member of the present invention can be applied as a wear-resistant and corrosion-resistant structural material in a marine structure, a coastal structure, or a ship body that is susceptible to wear and corrosion.

本発明を海洋構造物に適用した例を示す図である。It is a figure which shows the example which applied this invention to the offshore structure. 実施例で用いた試験片の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the test piece used in the Example. 実施例で用いた摩耗試験機の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the abrasion tester used in the Example. 試験後の試験片の外観、剥離片、断面ミクロ組織のを示す図である。It is a figure which shows the external appearance of a test piece after a test, a peeling piece, and a cross-sectional microstructure. レイティングナンバーと錆発生面積率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a rating number and a rust generation | occurence | production area ratio.

Claims (8)

構造材の少なくとも一部としてステンレス鋼部材を用いた海洋鋼構造物又は船舶の電気防食方法において、該ステンレス鋼の表面粗度(Rz)を0.5〜40μmとしたことを特徴とするステンレス鋼部材の電気防食方法。   In a marine steel structure or marine vessel anti-corrosion method using a stainless steel member as at least a part of a structural material, the stainless steel has a surface roughness (Rz) of 0.5 to 40 μm. Electrocorrosion protection method for members. 上記ステンレス鋼が耐摩耗性および耐食性の優れたステンレス鋼であることを特徴とする請求項1記載のステンレス鋼部材の電気防食方法。   2. The method of cathodic protection of a stainless steel member according to claim 1, wherein the stainless steel is stainless steel having excellent wear resistance and corrosion resistance. 上記ステンレス鋼が耐摩耗性および耐食性の優れたステンレスクラッド鋼であることを特徴とする請求項1記載のステンレス鋼部材の電気防食方法。   2. The method of cathodic protection of a stainless steel member according to claim 1, wherein the stainless steel is stainless clad steel having excellent wear resistance and corrosion resistance. 上記ステンレス鋼が耐摩耗性及び耐食性に優れる、SUS317、SUS317L、SUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuから選ばれた一種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のステンレス鋼部材の電気防食方法。   The stainless steel member according to any one of claims 1 to 3, wherein the stainless steel is one type selected from SUS317, SUS317L, SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu, which is excellent in wear resistance and corrosion resistance. Galvanic protection method. 上記ステンレス鋼が耐摩耗性及び耐食性に優れる、SUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuから選ばれた一種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のステンレス鋼部材の電気防食方法。   The stainless steel member electrocorrosion protection method according to any one of claims 1 to 3, wherein the stainless steel is a kind selected from SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu, which is excellent in wear resistance and corrosion resistance. . 上記電気防食方法が外部電極を用い、プローブを用いて所定の位置での電流や電位を計測し、その測定値を用いて電源電圧を制御し、所定の防食電流を流すことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のステンレス鋼部材の電気防食方法   The above-mentioned cathodic protection method uses an external electrode, measures a current or potential at a predetermined position using a probe, controls a power supply voltage using the measured value, and flows a predetermined anticorrosive current. Item 6. Electrocorrosion protection method for stainless steel member according to any one of items 1 to 5 海洋構造物、沿岸構造物又は船体を構成する構造部材の少なくとも一部として用いられたステンレス鋼部材であって、該ステンレス鋼部材の表面粗度(Rz)が0.5〜40μmであり、かつその材質がSUS317、SUS317L、SUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuから選ばれた一種であることを特徴とするステンレス鋼構造部材。   A stainless steel member used as at least a part of a structural member constituting an offshore structure, a coastal structure or a hull, and the surface roughness (Rz) of the stainless steel member is 0.5 to 40 μm; A stainless steel structural member characterized in that the material is a kind selected from SUS317, SUS317L, SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu. 海洋構造物、沿岸構造物又は船体を構成する構造部材の少なくとも一部として用いられたステンレス鋼部材であって、該ステンレス鋼部材の表面粗度(Rz)が0.5〜40μmであり、かつその材質がSUS836L、UNS S31254、SUS329J4L、JSL310MoCuから選ばれた一種であることを特徴とする海洋構造物や沿岸構造物又は船体に使用されるステンレス鋼又はステンレスクラッド鋼構造部材。   A stainless steel member used as at least a part of a structural member constituting an offshore structure, a coastal structure or a hull, and the surface roughness (Rz) of the stainless steel member is 0.5 to 40 μm; A stainless steel or stainless clad steel structural member used for an offshore structure, a coastal structure, or a hull, characterized in that the material is one selected from SUS836L, UNS S31254, SUS329J4L, and JSL310MoCu.
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JP2015131328A (en) * 2014-01-14 2015-07-23 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 Manufacturing method of stainless clad steel material

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