JP2671187B2 - 溶接部における遅れ破壊特性の優れるｐｃ鋼棒 - Google Patents
溶接部における遅れ破壊特性の優れるｐｃ鋼棒Info
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- Arc Welding In General (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、遅れ破壊特性の向上
を図った、スポット溶接を施したＰＣ鋼棒に関する。
を図った、スポット溶接を施したＰＣ鋼棒に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＣ鋼棒はプレストレストコンクリート
に用いられる高強度部材である。そして、このようなＰ
Ｃ鋼棒は、JISG3109「ＰＣ鋼棒」において、引張強さに
ついて1200N/mm2以上のものが規格されている等その機
械的特性が中心に規格化されており、特にそこに規格化
される引張強さ、降伏点、伸び、リラクセーション値は
その用途上重要な特性であるが、使用される環境によっ
ては耐遅れ破壊特性も重要な特性の一つとなる。すなわ
ち、ＰＣ鋼棒は一般にコンクリート中で使用されるた
め、一旦ＰＣ鋼棒がコンクリート中に配筋されれば、pH
12の環境中に存在するので遅れ破壊は起こり得ない。し
かし、使用上または施工上の不備によりコンクリート中
に塩分を含んだり、pHの低い水が常に供給されるように
なった場合には、ＰＣ鋼棒の遅れ破壊が発生する可能性
があるためである。
に用いられる高強度部材である。そして、このようなＰ
Ｃ鋼棒は、JISG3109「ＰＣ鋼棒」において、引張強さに
ついて1200N/mm2以上のものが規格されている等その機
械的特性が中心に規格化されており、特にそこに規格化
される引張強さ、降伏点、伸び、リラクセーション値は
その用途上重要な特性であるが、使用される環境によっ
ては耐遅れ破壊特性も重要な特性の一つとなる。すなわ
ち、ＰＣ鋼棒は一般にコンクリート中で使用されるた
め、一旦ＰＣ鋼棒がコンクリート中に配筋されれば、pH
12の環境中に存在するので遅れ破壊は起こり得ない。し
かし、使用上または施工上の不備によりコンクリート中
に塩分を含んだり、pHの低い水が常に供給されるように
なった場合には、ＰＣ鋼棒の遅れ破壊が発生する可能性
があるためである。
【０００３】このため、従来よりＰＣ鋼棒の遅れ破壊特
性の向上を目指して、特公昭５３−２４８９０号、特公
昭５４−２１８１０号等が提案され、また本発明者らも
特開平２−２４０２３６号、特開平２−２４０２３７
号、特開平２−２４０２３８号、特開平２−２４０２４
４号を提案している。
性の向上を目指して、特公昭５３−２４８９０号、特公
昭５４−２１８１０号等が提案され、また本発明者らも
特開平２−２４０２３６号、特開平２−２４０２３７
号、特開平２−２４０２３８号、特開平２−２４０２４
４号を提案している。
【０００４】ところで、ＰＣ鋼棒の製造は、鋼材の熱間
圧延後、ストレッチング、引き抜き、熱処理のうちいず
れかの方法、またはこれらの組み合わせによる方法によ
って行われるが、特に現在では高炭素鋼（Ｃ：0.8wt％
程度）の引き抜きおよび低中炭素鋼の焼き入れ焼き戻し
による方法が中心となっている。
圧延後、ストレッチング、引き抜き、熱処理のうちいず
れかの方法、またはこれらの組み合わせによる方法によ
って行われるが、特に現在では高炭素鋼（Ｃ：0.8wt％
程度）の引き抜きおよび低中炭素鋼の焼き入れ焼き戻し
による方法が中心となっている。
【０００５】このうち、前者の方法による高炭素鋼引抜
材のＰＣ鋼棒は、それを使ってＰＣパイル、ＰＣポール
等を製造する際、スポット溶接が不可能なため手結束し
て籠を編組することになり、能率上大きな問題を有して
いるが、後者の方法による低中炭素鋼焼入焼戻材のＰＣ
鋼棒を使用する場合は、スポット溶接が可能であり、補
助鉄筋との間でスポット溶接を施して籠を編組するの
で、前者のＰＣ鋼棒より作業性が良好となる。
材のＰＣ鋼棒は、それを使ってＰＣパイル、ＰＣポール
等を製造する際、スポット溶接が不可能なため手結束し
て籠を編組することになり、能率上大きな問題を有して
いるが、後者の方法による低中炭素鋼焼入焼戻材のＰＣ
鋼棒を使用する場合は、スポット溶接が可能であり、補
助鉄筋との間でスポット溶接を施して籠を編組するの
で、前者のＰＣ鋼棒より作業性が良好となる。
【０００６】このように、ＰＣパイル、ＰＣポール等の
製造の際は、焼入焼戻しによる、スポット溶接を施した
ＰＣ鋼棒の方が作業効率が良好となるので、ＰＣ鋼棒に
おいては、スポット溶接性も重要な特性となり、このた
め、このスポット溶接性の向上を目指して特公昭５５−
１１７２６号等が提案されている。
製造の際は、焼入焼戻しによる、スポット溶接を施した
ＰＣ鋼棒の方が作業効率が良好となるので、ＰＣ鋼棒に
おいては、スポット溶接性も重要な特性となり、このた
め、このスポット溶接性の向上を目指して特公昭５５−
１１７２６号等が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一方、スポット溶接を
施したＰＣ鋼棒は、上述のような遅れ破壊発生のおそれ
のある環境下では、その溶接の熱影響で溶接部が硬化
し、遅れ破壊の発生の可能性がより顕著となる。このた
め、ＰＣ鋼棒を安全に使用するためには、溶接部の耐遅
れ破壊特性を少なくとも母材と同等のレベルに維持させ
ることが必要となる。
施したＰＣ鋼棒は、上述のような遅れ破壊発生のおそれ
のある環境下では、その溶接の熱影響で溶接部が硬化
し、遅れ破壊の発生の可能性がより顕著となる。このた
め、ＰＣ鋼棒を安全に使用するためには、溶接部の耐遅
れ破壊特性を少なくとも母材と同等のレベルに維持させ
ることが必要となる。
【０００８】しかしながら、従来からの上記技術におい
ては、溶接部の遅れ破壊特性を向上させるような技術
は、なんら提案されていないのが実情である。すなわ
ち、特公昭５３−２４８９０号、特公昭５４−２１８１
０号、特開平２−２４０２３６号、特開平２−２４０２
３７号、特開平２−２４０２３８号、特開平２−２４０
２４４号では、母材の遅れ破壊特性を向上させるにとど
まり、また特公昭５５−１１７２６号では、スポット溶
接性およびスポット溶接後の引張特性を向上させるにと
どまるもので、いずれの技術においても、ＰＣ鋼棒溶接
部の遅れ破壊特性についてはなんの考慮もなされていな
かったのである。
ては、溶接部の遅れ破壊特性を向上させるような技術
は、なんら提案されていないのが実情である。すなわ
ち、特公昭５３−２４８９０号、特公昭５４−２１８１
０号、特開平２−２４０２３６号、特開平２−２４０２
３７号、特開平２−２４０２３８号、特開平２−２４０
２４４号では、母材の遅れ破壊特性を向上させるにとど
まり、また特公昭５５−１１７２６号では、スポット溶
接性およびスポット溶接後の引張特性を向上させるにと
どまるもので、いずれの技術においても、ＰＣ鋼棒溶接
部の遅れ破壊特性についてはなんの考慮もなされていな
かったのである。
【０００９】この発明は、以上のような点に鑑み創案さ
れたもので、母材については従来のものと同様のリラク
セーション特性、機械的性質を維持させつつ、特にスポ
ット溶接部について、可能な限りの低コストで遅れ破壊
特性が何の問題もないレベルに達するＰＣ鋼棒を提供し
ようとするものである。
れたもので、母材については従来のものと同様のリラク
セーション特性、機械的性質を維持させつつ、特にスポ
ット溶接部について、可能な限りの低コストで遅れ破壊
特性が何の問題もないレベルに達するＰＣ鋼棒を提供し
ようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】まず、本発明者らはスポ
ット溶接部の遅れ破壊特性が良好となる基準を求めるべ
く種々試験を繰り返し、この結果遅れ破壊試験において
破断時間が20hr以上であれば溶接部の遅れ破壊特性に何
の問題もないことがわかった。
ット溶接部の遅れ破壊特性が良好となる基準を求めるべ
く種々試験を繰り返し、この結果遅れ破壊試験において
破断時間が20hr以上であれば溶接部の遅れ破壊特性に何
の問題もないことがわかった。
【００１１】そこでこのような知見を踏まえ、本発明者
らは、従来よりＣ量を増加させた鋼を、熱処理後に焼き
戻しを行い、マルテンサイト組織とした上で、特にスポ
ット溶接部の耐遅れ破壊特性に注意しつつ種々検討した
結果、ＰＣ鋼棒の母材の機械的特性・リラクセーション
特性を維持させ、かつ溶接部の遅れ破壊特性を向上させ
ることのできる成分系を見い出した。
らは、従来よりＣ量を増加させた鋼を、熱処理後に焼き
戻しを行い、マルテンサイト組織とした上で、特にスポ
ット溶接部の耐遅れ破壊特性に注意しつつ種々検討した
結果、ＰＣ鋼棒の母材の機械的特性・リラクセーション
特性を維持させ、かつ溶接部の遅れ破壊特性を向上させ
ることのできる成分系を見い出した。
【００１２】本発明は、このような経緯に基づき創案さ
れたもので、Ｃ：0.2〜0.6wt％、Si：0.2〜2.0wt％、M
n：0.2〜2.0wt％、Ｐ：0.020wt％以下、Ｓ：0.015wt％
以下、Ni：0.25〜0.8wt％未満を含有し、残部がFeおよ
び不可避不純物からなることを特徴とし、これを本願で
は請求項１の発明とする。
れたもので、Ｃ：0.2〜0.6wt％、Si：0.2〜2.0wt％、M
n：0.2〜2.0wt％、Ｐ：0.020wt％以下、Ｓ：0.015wt％
以下、Ni：0.25〜0.8wt％未満を含有し、残部がFeおよ
び不可避不純物からなることを特徴とし、これを本願で
は請求項１の発明とする。
【００１３】ここで、遅れ破壊特性をより向上させるた
め、Mo：0.1〜0.5wt％、Cu：0.05〜1.0wt％、Ｂ：0.000
3〜0.0050wt％、Ｗ：0.03〜0.50wt％の うち少なくとも
１種以上を含有させても良く、これを請求項２の発明と
する。
め、Mo：0.1〜0.5wt％、Cu：0.05〜1.0wt％、Ｂ：0.000
3〜0.0050wt％、Ｗ：0.03〜0.50wt％の うち少なくとも
１種以上を含有させても良く、これを請求項２の発明と
する。
【００１４】次に、本発明の成分限定理由を説明する。
【００１５】Ｃは、焼入性を高め強度を上げるために必
要な元素であり、ＰＣ鋼棒としての強度レベルを確保す
るためには0.2wt％以上必要である。そこで、0.2wt％を
下限とする。一方、0.6wt％を超えると点溶接性が低下
するので0.6wt％を上限とする。
要な元素であり、ＰＣ鋼棒としての強度レベルを確保す
るためには0.2wt％以上必要である。そこで、0.2wt％を
下限とする。一方、0.6wt％を超えると点溶接性が低下
するので0.6wt％を上限とする。
【００１６】Siは、脱酸剤として使用されるため、また
遅れ破壊特性およびリラクセーション特性に有効である
ため、0.2wt％以上必要である。そこで、0.2wt％を下限
とする。一方、2.0wt％を超えると鋼の靱性が低下する
ので2.0wt％を上限とする。
遅れ破壊特性およびリラクセーション特性に有効である
ため、0.2wt％以上必要である。そこで、0.2wt％を下限
とする。一方、2.0wt％を超えると鋼の靱性が低下する
ので2.0wt％を上限とする。
【００１７】Mnは、Siと同様に脱酸剤であるとともに、
Ｃと同様に焼入性を高め強度向上に必要な元素であるた
め、0.2wt％以上必要である。そこで、0.2wt％を下限と
する。一方、2.0wt％を超えると延性が低下するので、
2.0wt％を上限とする。
Ｃと同様に焼入性を高め強度向上に必要な元素であるた
め、0.2wt％以上必要である。そこで、0.2wt％を下限と
する。一方、2.0wt％を超えると延性が低下するので、
2.0wt％を上限とする。
【００１８】Ｐは、不純物元素として避けられない元素
であるが、遅れ破壊特性を低下させるため、0.020wt％
以下に抑えるものとする。
であるが、遅れ破壊特性を低下させるため、0.020wt％
以下に抑えるものとする。
【００１９】Ｓも、不純物元素として避けられない元素
であるが、遅れ破壊特性を低下させるため、0.015wt％
以下に抑えるものとする。
であるが、遅れ破壊特性を低下させるため、0.015wt％
以下に抑えるものとする。
【００２０】Ｎｉは、本発明における重要な元素で、溶
接部の遅れ破壊特性の向上に特に寄与し、０．２５ｗｔ
％以上添加することにより本発明の目的とする遅れ破壊
試験で破断時間２０ｈｒのレベルをクリアできる。そこ
で、０．２５ｗｔ％を下限とする。一方、Ｎｉの増加に
よって溶接部の遅れ破壊特性は上昇するが、本発明の目
的は、可能な限りの低コストで最低必要レベルの溶接部
の遅れ破壊特性を得ることにある。０．８ｗｔ％を超え
るＮｉ（７）添加は、溶接部の遅れ破壊試験における破
断時間が２０ｈｒレベルを優に超えてしまう一方、コス
ト的にも不利となる。このため、０．８ｗｔ％を上限と
する。
接部の遅れ破壊特性の向上に特に寄与し、０．２５ｗｔ
％以上添加することにより本発明の目的とする遅れ破壊
試験で破断時間２０ｈｒのレベルをクリアできる。そこ
で、０．２５ｗｔ％を下限とする。一方、Ｎｉの増加に
よって溶接部の遅れ破壊特性は上昇するが、本発明の目
的は、可能な限りの低コストで最低必要レベルの溶接部
の遅れ破壊特性を得ることにある。０．８ｗｔ％を超え
るＮｉ（７）添加は、溶接部の遅れ破壊試験における破
断時間が２０ｈｒレベルを優に超えてしまう一方、コス
ト的にも不利となる。このため、０．８ｗｔ％を上限と
する。
【００２１】Moは、焼入性を高め遅れ破壊特性を向上さ
せるための元素であり、添加量が0.1wt％未満であると
あまり遅れ破壊特性の向上に効果がないため、0.1wt％
を下限とする。一方、0.5wt％を超える添加は、経済的
に不利になるので、0.5wt％を上限とする。
せるための元素であり、添加量が0.1wt％未満であると
あまり遅れ破壊特性の向上に効果がないため、0.1wt％
を下限とする。一方、0.5wt％を超える添加は、経済的
に不利になるので、0.5wt％を上限とする。
【００２２】Cu、Ｗは、遅れ破壊特性を向上させる元素
であるが、多量に添加すると経済的に不利である。この
ため、Cuは下限を0.05wt％、上限を1.0wt％とし、Ｗは
下限を0.03wt％、上限を0.5wt％とする。
であるが、多量に添加すると経済的に不利である。この
ため、Cuは下限を0.05wt％、上限を1.0wt％とし、Ｗは
下限を0.03wt％、上限を0.5wt％とする。
【００２３】Ｂは、焼入性を向上させるとともに遅れ破
壊特性を向上させる元素であり、0.0003wt％未満ではそ
の効果が明らかでなく、一方0.0050wt％を超えて添加す
るとかえって焼入性を低下させるので、添加する際は、
下限を0.0003wt％、上限を0.0050wt％とする。
壊特性を向上させる元素であり、0.0003wt％未満ではそ
の効果が明らかでなく、一方0.0050wt％を超えて添加す
るとかえって焼入性を低下させるので、添加する際は、
下限を0.0003wt％、上限を0.0050wt％とする。
【００２４】なお、Ｂを添加する場合、通常Tiを添加す
るが、これは鋼中のＮを固定するためであり、本発明に
おいてＢを添加する場合も、上記範囲の含有量に対して
0.020wt％前後のTiを添加するのが好ましい。また、Ti
と同様の作用を有するZr、Nbのうち１種以上添加するの
も有効である。
るが、これは鋼中のＮを固定するためであり、本発明に
おいてＢを添加する場合も、上記範囲の含有量に対して
0.020wt％前後のTiを添加するのが好ましい。また、Ti
と同様の作用を有するZr、Nbのうち１種以上添加するの
も有効である。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例について説明す
る。
る。
【００２６】本発明者らは、表１に示す成分組成の本発
明鋼No１〜23、比較鋼No24〜26を供試鋼として、直径８
mmの丸棒に圧延し、直径7.4mmの異形丸棒に引き抜き、
その後高周波加熱による焼き入れ焼き戻しを行った。こ
こで、焼き入れは920〜1020℃で、焼き戻しは引張強さ1
420N/mm2以上を目標として最適温度で行った。なお、熱
処理は、高周波加熱にのみ限定されるものでないことは
明かである。
明鋼No１〜23、比較鋼No24〜26を供試鋼として、直径８
mmの丸棒に圧延し、直径7.4mmの異形丸棒に引き抜き、
その後高周波加熱による焼き入れ焼き戻しを行った。こ
こで、焼き入れは920〜1020℃で、焼き戻しは引張強さ1
420N/mm2以上を目標として最適温度で行った。なお、熱
処理は、高周波加熱にのみ限定されるものでないことは
明かである。
【００２７】
【表１】
【００２８】この後、次に示す溶接条件でスポット溶接
を行い、溶接部における遅れ破壊試験および引張試験に
供した。また、引張試験、リラクセーション試験も行っ
た。これらの結果は、すべて表２に示す。 溶接条件：溶接電流 ３０００Ａ 通電サイクル数 ２ 加圧力 ４１０Ｎ ラセン筋 ＳＷＲＭ８の3.2mmの丸棒
を行い、溶接部における遅れ破壊試験および引張試験に
供した。また、引張試験、リラクセーション試験も行っ
た。これらの結果は、すべて表２に示す。 溶接条件：溶接電流 ３０００Ａ 通電サイクル数 ２ 加圧力 ４１０Ｎ ラセン筋 ＳＷＲＭ８の3.2mmの丸棒
【００２９】ここで、遅れ破壊試験は、引張強さの70％
の応力を付加し、50℃に加熱した20％NH4SCN溶液中に浸
漬して行い、評価は破断時間で行った。
の応力を付加し、50℃に加熱した20％NH4SCN溶液中に浸
漬して行い、評価は破断時間で行った。
【００３０】溶接性試験は、溶接後のサンプルを引張
り、強度、伸びがJISG3109の規格を満足する場合を○印
とした。
り、強度、伸びがJISG3109の規格を満足する場合を○印
とした。
【００３１】母材の引張試験は、熱処理後のものを標点
距離60mmで引っ張りを行った。
距離60mmで引っ張りを行った。
【００３２】リラクセーション試験は、室温ではJISG31
09の方法で行った。また、蒸気養生を考慮して75℃でも
行った。この時は、規格引張強さの70％の応力を付加
し、５時間保持した後炉内放冷し23時間後の荷重変化量
を測定し、初期荷重との比で評価した。
09の方法で行った。また、蒸気養生を考慮して75℃でも
行った。この時は、規格引張強さの70％の応力を付加
し、５時間保持した後炉内放冷し23時間後の荷重変化量
を測定し、初期荷重との比で評価した。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２に示すように、本発明鋼ではいずれも
機械的性質、リラクセーション特性、溶接性は従来鋼と
なんら遜色なく、ＰＣ鋼棒としての特性を満足させるも
のとなっているとともに、スポット溶接部の破断時間が
20hr以上を満足し、その遅れ破壊特性が良好であること
がわかる。
機械的性質、リラクセーション特性、溶接性は従来鋼と
なんら遜色なく、ＰＣ鋼棒としての特性を満足させるも
のとなっているとともに、スポット溶接部の破断時間が
20hr以上を満足し、その遅れ破壊特性が良好であること
がわかる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＰＣ
鋼棒は、母材については従来のものと同様のリラクセー
ション特性、機械的性質を維持しつつ、特にスポット溶
接部について良好な遅れ破壊特性を有するものであり、
遅れ破壊の発生するおそれのある環境下においても、十
分使用することができ、しかも低コストなので工業的に
効果の大きい発明となっている。
鋼棒は、母材については従来のものと同様のリラクセー
ション特性、機械的性質を維持しつつ、特にスポット溶
接部について良好な遅れ破壊特性を有するものであり、
遅れ破壊の発生するおそれのある環境下においても、十
分使用することができ、しかも低コストなので工業的に
効果の大きい発明となっている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 溝口 茂 神奈川県平塚市四之宮400−３−402 (72)発明者 石黒 守幸 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 浅田 司 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−240237（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−240238（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃ：0.2〜0.6wt％、Si：0.2〜2.0wt％、
Mn：0.2〜2.0wt％、Ｐ：0.020wt％以下、Ｓ：0.015wt％
以下、Ni：0.25〜0.8wt％未満を含有し、残部がFeおよ
び不可避不純物からなる溶接部における遅れ破壊特性の
優れるＰＣ鋼棒。 - 【請求項２】 Ｃ：0.2〜0.6wt％、Si：0.2〜2.0wt％、
Mn：0.2〜2.0wt％、Ｐ：0.020wt％以下、Ｓ：0.015wt％
以下、Ni：0.25〜0.8wt％未満を含有し、かつMo：0.1〜
0.5wt％、Cu：0.05〜1.0wt％、Ｂ：0.0003〜0.0050wt
％、Ｗ：0.03〜0.50wt％のうち少なくとも１種以上を含
有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる溶接部にお
ける遅れ破壊特性の優れるＰＣ鋼棒。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5234314A JP2671187B2 (ja) | 1992-10-30 | 1993-08-27 | 溶接部における遅れ破壊特性の優れるｐｃ鋼棒 |
| AU57815/94A AU682675B2 (en) | 1993-08-27 | 1994-03-15 | Steel bar for prestressed concrete excellent in delayed fracture resistance at weld zone |
| CN 94103928 CN1037860C (zh) | 1993-08-27 | 1994-04-09 | 在焊接区的抗延迟断裂性优良的预应力混凝土钢筋 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31431392 | 1992-10-30 | ||
| JP4-314313 | 1992-10-30 | ||
| JP5234314A JP2671187B2 (ja) | 1992-10-30 | 1993-08-27 | 溶接部における遅れ破壊特性の優れるｐｃ鋼棒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06212346A JPH06212346A (ja) | 1994-08-02 |
| JP2671187B2 true JP2671187B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=18051849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5234314A Expired - Fee Related JP2671187B2 (ja) | 1992-10-30 | 1993-08-27 | 溶接部における遅れ破壊特性の優れるｐｃ鋼棒 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2671187B2 (ja) |
| KR (1) | KR970009088B1 (ja) |
| MY (1) | MY116464A (ja) |
| TW (1) | TW252062B (ja) |
-
1993
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