JP2018028236A

JP2018028236A - 下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼及びそのステンレス鋼を用いた下水道管への内張り方法

Info

Publication number: JP2018028236A
Application number: JP2016161269A
Authority: JP
Inventors: 山崎　和信; Kazunobu Yamazaki; 和信山崎; 黒部　淳; Atsushi Kurobe; 淳黒部
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2018-02-22
Also published as: WO2018034044A1

Abstract

【課題】下水処理環境において、下水道管の基盤と接着した際の密着性や耐食性に優れた下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼を提供すること。【解決手段】本発明は、下水道管のケーシング材として用いられる下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼であって、前記ステンレス鋼の少なくとも片面の表面粗さがＪＩＳＢ０６０１で定められている算術平均粗さＲａに関して０．０２μｍ以上であることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は下水処理分野における下水道管の内張り向け金属パネル用材料として、下水道管の基盤との接着における密着性に優れた下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼と前記ステンレス鋼を用いた下水道管への内張り方法に関するものである。

下水処理場では沈砂池、沈殿池、汚泥処理槽、消毒槽などのセクションに分かれており、各セクションにおいて、汚泥を分別したり、汚水を撹拌したりする種々の下水処理機械機器がある。しかし、下水中には硫化物や塩素イオンをはじめとする腐食性イオン種が多量に存在するため、金属材料に対しては厳しい腐食環境となる。従来、下水処理機器の構成材料としては、主に重塗装を施した表面処理鋼が用いられている。

特開平１１−１８１５５５号公報

下水中では流路の底や下水の流速の低下している部分などに汚濁物が堆積し、その堆積物内では酸素の供給が断たれ、嫌気化することにより硫酸塩還元菌が活性化し、下水中に含有されている硫酸塩を還元して硫化水素が生成される。生成された硫化水素は下水中の鉄などの物質と反応し、沈降または下水中に溶解したり、一部は気相中に放出される。下水処理機器では臭気が逸散しないようにケーシングされるが、ケーシング材の内面気相部においては水蒸気が滞留し、結露する。
下水処理機器の外部環境へ臭気が漏れやすい下水道管においても、コンクリート等の基盤へ重塗装を施した金属パネルを接着させてケーシングしている。しかし、前記した結露水の中には、硫化水素が溶け込み、イオウ酸化菌の作用により硫酸が生成され、硫酸イオンが濃縮することにより、極めて厳しい腐食環境となる。

重塗装を施した鋼板といえども、こういった過酷な腐食環境においては塗膜が劣化したり、疵付き部や塗装面に存在するピンホールから腐食性イオンが浸透することにより、塗膜下腐食を生じる。腐食による強度低下や孔あきは下水道管のケーシング機能を損なうものである。
したがって、近年、下水道管処理分野に対してステンレス鋼の適用が検討されている。特許文献１には、ステンレス鋼を構成する成分の成分量範囲を規定して、孔食や隙間腐食の発生を抑制するステンレス鋼が提案されている。このステンレス鋼は、耐食性の面では優れているものの、コンクリート等の基盤との接着性については規定されていない。前記したように、下水道管にケーシングされる金属パネルとコンクリート等の基盤の間には結露水が発生するため、金属パネルの特許文献１のステンレス鋼を用いれば耐食性は向上するが、金属パネル用ステンレス鋼と基盤との接着性が強固でなければ、長期間使用した場合に結露水によって接着性が低下する場合があり、これによって金属パネルが剥離してケーシング材としての機能を果たすことができなくなる。そのため、接着性の機能を有する下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼が必要である。

これらの問題を解決するために、本発明は少なくとも片面の表面粗さがＪＩＳＢ０６０１で定められている算術平均粗さＲａに関して０．０２μｍ以上であることを特徴とする下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼である。
耐食性を向上させるために本発明の下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼は、Ｍｏを添加していることも特徴としている。

本発明の下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼を下水道管に内張りする方法としては、下水道管の基盤の内面形状に前記ステンレス鋼を加工した後、接着剤を前記ステンレス鋼の加工品の接着面に塗布して下水道管の基盤に接着することを特徴としている。
さらに、下水道管の基盤の内面形状に前記ステンレス鋼を加工した後に、前記ステンレス鋼の加工品と前記基盤との隙間に接着剤を流し込んで接着することも特徴である。

発明者らは、各表面粗さのステンレス鋼とコンクリート基盤を接着させた場合における硫化物および塩素イオンの単独あるいは共存する環境下での密着性について調査し、ステンレス鋼の表面粗さを検討した。また、耐食性についても調査した。その結果、この環境での密着性は、ＪＩＳＢ０６０１で定められている算術平均粗さＲａで０．０２μｍ以上の表面粗さにすることが効果的であり、さらに耐食性に関しては、Ｍｏ添加が有効であることを見出した。

本発明により、硫化水素や塩素イオンの存在する下水処理環境下において、下水道管の内張り向け金属パネルとして、接着剤との密着性や耐食性を向上させたステンレス鋼の提供が可能となり、長期間使用してもケーシング材としての機能を維持することができる。

本発明の下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼としては、少なくとも片面の表面粗さがＪＩＳＢ０６０１で定められている算術平均粗さＲａで０．０２μｍ以上であることやＭｏを添加すること以外は、特に限定しないが、以下に示す成分範囲が好ましい。

Ｃ：Ｃはオーステナイト生成元素であり、耐隙間腐食性には大きな影響を与えないが、溶接部などでの粒界腐食感受性を高める。フェライト系鋼においては、過剰に添加すると加工性を損ない、溶接部の耐粒界腐食性を低下させるために、極低下が望ましいが、製造
コストが上がるためにその上限を０．０５％とした方が好ましい。一方、オーステナイト系および二相鋼においても、過剰に存在すると鋭敏化を起こし、溶接部などでの粒界腐食感受性を高めるため、その上限を０．０５％とした方が好ましい。

Ｍｎ：ＭｎもＣと同様にオーステナイト生成元素であり、鋼の脱硫、脱酸作用および熱間加工性改善効果がある。また、孔食や隙間腐食の防止に有効なＮの固溶度を上げる元素で積極的に添加する必要がある。しかし、過剰な添加は、腐食の起点となりやすい硫化物
を形成しやすくするために、上限を２．０％とした方が好ましい。

Ｐ：本発明鋼では金属組織にかかわらず、Ｐの過剰な添加は耐食性を低下させるとともに、鋼を硬質にして成形性および溶接部の靱性を損ねる。しかし、ステンレス鋼などのＣｒ含有鋼を脱Ｐすることは困難であり、極低下することは製造コストの上昇を招く。０．０４％までは耐食性や加工性の低下は認められないことから、０．０４％を上限とした方が好ましい。

Ｓ：本発明鋼では金属組織にかかわらず、Ｓの過剰な添加は鋼中のＭｎと硫化物を形成し、耐隙間腐食性や耐孔食性に有害である。したがって、製造コストが上がらない範囲で出来る限り低い方がよい。通常は、その上限を０．０１％とした方が好ましい。

Ｓｉ：Ｓｉは金属組織にかかわらず、製鋼時に脱酸剤として添加される。鋼中に過剰に存在すると、鋼を硬質にし、溶接部の靱性などを低下させるので、上限を４．００％とした方が好ましい。また、Ｓｉは硫酸などへの耐酸性を向上させるために有効な元素であるため、０．１％以上の添加が必要である。

Ｃｒ：Ｃｒはステンレス鋼においては必要不可欠元素であり、塩素イオンの存在する下水環境では耐孔食性の観点から１６％以上必要である。Ｃｒ量が多ければ多いほど耐食性は向上するが、添加量にともないコストは高くなる。通常は、フェライト系ステンレス鋼では上限を３５％とした方が好ましい。また、オーステナイト系および二相鋼においては、Ｃｒ量を増やすと、オーステナイト相を維持するためのＮｉ等の添加量を増やす必要があり、また製造性や加工性が損なわれるので上限を２５％とした方が好ましい。

Ｍｏ：Ｍｏは硫化物および塩化物の存在する環境下における耐隙間腐食性や耐孔食性の改善に極めて有効な元素である。その効果を発現するためには０．５％以上添加する必要がある。しかし、過剰に添加すると加工性を損なうとともに製造コストが上がるため、上
限を４．０％とした方が好ましい。

Ｎ：Ｎは強力なオーステナイト生成元素である。フェライト系鋼においては、過剰に添加すると加工性を損ない、溶接部の耐粒界腐食性を低下させるために、上限を０．０５％とした方が好ましい。一方、オーステナイト系および二相鋼においては、孔食や隙間腐食を防止するのに有効な元素であり、製鋼上の問題から上限を０．３％とした方が好ましい。

Ｎｉ：Ｎｉはオーステナイト相を保持するための主要元素である。フェライト系鋼の場合にはとくに添加する必要はないが、オーステナイト系鋼あるいは二相鋼の場合には耐隙間腐食性などを考慮して、６％は必要である。１５％を超えるとコスト的に不利となるの
で上限を１５％とした方が好ましい。

Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ：Ｎｂ、Ｔｉは共に本発明で規制したＣｒ量のフェライト系ステンレス鋼において粒界腐食を防止する。本発明のフェライト系ステンレス鋼はＮｂ、Ｔｉ、Ａｌの１種または２種以上を任意成分として含んでもよい。ＴｉとＡｌはＮｂと共に複合添加する時、酸洗によってステンレス鋼表面に形成される不動態皮膜に占めるＭｏの割合を高くする。その結果、硫化物や塩素イオンの存在する環境でも優れた耐食性が得られる。

Ｎｂは本発明で規制したＣ量レベルのフェライト系ステンレス鋼において粒界腐食を防止する。この作用を得るため、0.1％以上のＮｂ含有量が必要である。しかし、過剰のＮｂ添加によって溶接部の靱性を阻害する。そのため、上限を1.0％にした方が好ましい。

Ｔｉは不動態皮膜を強固にし、比較的低いＣｒ量およびＭｏ量の組成であっても優れた耐食性が得られる。また、粒界腐食を抑制し、Ｃ，Ｎを固定する作用も有する。このような効果を得るためには0.005％以上のＴｉを含有することが必要である。しかし、過剰に添加すると、表面品質を低下させ、局部的な腐食を強める傾向がみられる。そのため、上限を0.3％にした方が好ましい。

Ａｌは脱酸剤として添加される成分であるが、不動態皮膜を緻密化する作用も有する。このような効果を得るためには0.01％以上のＡｌを含有することが必要である。しかし、過剰に添加すると、表面品質を低下させ、かつ溶接性が低下する。そのため、上限を0.5
％にした方が好ましい。

本発明のステンレス鋼を下水道管に内張りする方法としては、前記ステンレス鋼を下水道管の基盤の内面形状に加工した後、前記ステンレス鋼の加工品の接着面に接着剤を塗布するなどの方法で、前記ステンレス鋼の加工品と前記基盤との間に隙間がないように接着する。
用いる接着剤は特に限定する必要はなく、熱硬化型接着剤などを使用することができる。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。

表面粗さを算術平均粗さＲａで種々変更したステンレス鋼（板厚１ｍｍ）を用い、前記ステンレス鋼とコンクリート基盤をエポキシ系接着剤で接着したサンプルを、硫化物イオンおよび塩素イオンの存在する環境で促進試験を行い、密着性と耐食性を検討した。試験液には2,000ppmCl- の上水を用い、Ｈ２Ｓガスを吹き込むことによりHS- 濃度を200ppmに調整した。試験液に１時間浸漬後、60℃で３時間乾燥することを１サイクルとして、200サイクル後の腐食状態を調査した。表１に供試材の化学成分と表面粗さおよび試験結果を示す。

表１に示したように、ステンレス鋼の表面粗さを算術平均粗さＲａで０．０２μｍ以上とすることで接着剤との密着性を向上することができ、剥離発生を防止することができた。これにより、硫化水素によるステンレス鋼と接着剤間の隙間腐食を防止することができる。また、ステンレス鋼にＭｏを添加することでステンレス鋼表面の腐食の発生を防止することが可能であった。

Claims

下水道管のケーシング材として用いられる下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼であって、前記ステンレス鋼の少なくとも片面の表面粗さがＪＩＳＢ０６０１で定められている算術平均粗さＲａに関して０．０２μｍ以上であることを特徴とする下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼。
前記ステンレス鋼として、Ｍｏを添加していることを特徴とする請求項１に記載の下水道管内張り向け金属パネル用ステンレス鋼。
下水道管の基盤に前記ステンレス鋼を内張りする方法であり、前記ステンレス鋼を下水道管の基盤の内面形状に加工した後、前記ステンレス鋼の加工品の接着面に接着剤を塗布して前記基盤に接着することを特徴とする下水道管の金属パネル内張り方法。