JP2875375B2 - 溶接部における局部腐食の防止方法 - Google Patents
溶接部における局部腐食の防止方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、溶接部における局部腐食の防止方法に関
するものである。
するものである。
＜従来の技術＞ 海水中で鋼材を使用する場合、塗装により防食するの
が一般的である。しかし、砕氷船材料などのように氷海
で使用される鋼材に対しては、氷との接触により塗装は
損傷するため、十分な防食手段とはいえない。そのた
め、このような鋼材には強度、低温靭性、溶接性に加え
て鋼材自体に耐食性が要求される。なかでも、溶接部に
おける局部腐食は応力集中につながり、破壊にいたる原
因ともなるため大きな問題となる。
が一般的である。しかし、砕氷船材料などのように氷海
で使用される鋼材に対しては、氷との接触により塗装は
損傷するため、十分な防食手段とはいえない。そのた
め、このような鋼材には強度、低温靭性、溶接性に加え
て鋼材自体に耐食性が要求される。なかでも、溶接部に
おける局部腐食は応力集中につながり、破壊にいたる原
因ともなるため大きな問題となる。
海水環境中における鋼材の溶接部の局部腐食は、鋼母
材、溶接熱影響部、溶接金属という異なった組成、組織
をもつ部分が電気化学的に作用して起こる（ガルバニッ
ク腐食）。したがってこの腐食を防止するには、耐食性
に優れた鋼材を使用するとともに、それにあった溶接金
属による溶接を考慮しなければならない。
材、溶接熱影響部、溶接金属という異なった組成、組織
をもつ部分が電気化学的に作用して起こる（ガルバニッ
ク腐食）。したがってこの腐食を防止するには、耐食性
に優れた鋼材を使用するとともに、それにあった溶接金
属による溶接を考慮しなければならない。
母材と溶接熱影響部との間で起こる局部腐食は母材と
の熱履歴の差によって生じた異なった組織に起因するた
め、溶接熱影響部の組織を母材の組織と同一にすること
で防止することができる。これに対しては、溶接部を後
熱処理する方法が考えられるが、大型構造物ではそれは
困難である。
の熱履歴の差によって生じた異なった組織に起因するた
め、溶接熱影響部の組織を母材の組織と同一にすること
で防止することができる。これに対しては、溶接部を後
熱処理する方法が考えられるが、大型構造物ではそれは
困難である。
溶接金属部の局部腐食は溶接金属の成分を母材よりも
電気化学的に貴にすることで防止できるが、貴にしすぎ
るとまわりの溶接熱影響部が腐食されることとなる。し
たがって、鋼材と見合った溶接金属の成分が要求される
ことになる。このような技術として、所定の鋼材を３〜
６重量％のNiを含有した溶接材料で溶接するというよう
に溶接金属の成分中のNiを母材より高くするとよいこと
が、例えば特開平１−142024号公報に示されている。ま
た、母材と溶接金属とのCu、Niなどの成分の関係を指定
することで局部腐食が防止できることが、例えばCORROS
ION 89 PAPER NUMBER 304に示されている。しかし、こ
れに規定されていない他の成分の影響も大きいため、局
部腐食を充分に防止するには至っていない。
電気化学的に貴にすることで防止できるが、貴にしすぎ
るとまわりの溶接熱影響部が腐食されることとなる。し
たがって、鋼材と見合った溶接金属の成分が要求される
ことになる。このような技術として、所定の鋼材を３〜
６重量％のNiを含有した溶接材料で溶接するというよう
に溶接金属の成分中のNiを母材より高くするとよいこと
が、例えば特開平１−142024号公報に示されている。ま
た、母材と溶接金属とのCu、Niなどの成分の関係を指定
することで局部腐食が防止できることが、例えばCORROS
ION 89 PAPER NUMBER 304に示されている。しかし、こ
れに規定されていない他の成分の影響も大きいため、局
部腐食を充分に防止するには至っていない。
これらのように、海水環境中で使用される溶接構造物
用鋼の溶接部の局部腐食が防止できるような鋼材の成
分、製造方法、溶接方法が改良されてきたが、決定的な
解決手段は未だ確立しておらず、この目的を達成するこ
とが望まれている。
用鋼の溶接部の局部腐食が防止できるような鋼材の成
分、製造方法、溶接方法が改良されてきたが、決定的な
解決手段は未だ確立しておらず、この目的を達成するこ
とが望まれている。
＜発明が解決しようとする課題＞ 本発明の目的は、溶接構造物として海水環境中で使用
される鋼材の溶接部が優れた耐局部腐食性を示すような
鋼材ならびにそれに適した溶接材料を用いた溶接部にお
ける局部腐食の防止方法を提案することである。
される鋼材の溶接部が優れた耐局部腐食性を示すような
鋼材ならびにそれに適した溶接材料を用いた溶接部にお
ける局部腐食の防止方法を提案することである。
＜課題を解決するための手段＞ このような現状をふまえ、本発明者らは多くの実験、
検討の結果、ベイナイト主体の組織の鋼母材に、母材と
溶着金属のMn、Cu、Cr、Ni成分差で表されるパラメータ
で限定される溶接材料で溶接することにより、溶接構造
物用鋼の溶接部の局部腐食を防止できることを見出し
た。
検討の結果、ベイナイト主体の組織の鋼母材に、母材と
溶着金属のMn、Cu、Cr、Ni成分差で表されるパラメータ
で限定される溶接材料で溶接することにより、溶接構造
物用鋼の溶接部の局部腐食を防止できることを見出し
た。
すなわち、本発明は、 重量％で、 C:0.03〜0.15％、Si:0.1〜0.5％、 Mn:0.7〜1.8％、S:0.005％以下、 P:0.01％以下、Al:0.01〜0.04％、 Nb:0.01〜0.08％ を基本成分とし、さらに、 Cu:2.0％以下、Ni:1.0％以下、 Cr:2.0％以下、Mo:1.0％以下、 Ti:0.003〜0.04％、B:0.003％以下、 Ca:0.0005〜0.01％ よりなる群の中から選ばれるいずれか１種又は２種以上
を含有し、残部Fe及び不可避的不純物よりなる鋼スラブ
を圧延、冷却した後、焼き戻し処理をしてベイナイト中
心の組織となるように調質した鋼材を、下記式で定義さ
れるガルバニック腐食パラメータPgcが重量％で−1.0〜
1.0となる溶接材料で溶接することを特徴とする溶接部
における局部腐食の防止方法である。
を含有し、残部Fe及び不可避的不純物よりなる鋼スラブ
を圧延、冷却した後、焼き戻し処理をしてベイナイト中
心の組織となるように調質した鋼材を、下記式で定義さ
れるガルバニック腐食パラメータPgcが重量％で−1.0〜
1.0となる溶接材料で溶接することを特徴とする溶接部
における局部腐食の防止方法である。
Pgc＝６（Mnbp−Mnwm）−３（Cubp−Cuwm） −５（Crbp−Crwm）−（Nibp−Niwm） 但し、Mnbp、Mnwmは、それぞれ、母材、溶着金属のMn
量（重量％）であり、他も同様である。
量（重量％）であり、他も同様である。
＜作 用＞ 以下に本発明における鋼成分の限定理由を述べる。
Ｃは強度確保のため、また溶接熱影響部の軟化を避け
るために下限を0.03％とし、一方Ｃが0.15％を超えると
母材および溶接部の靭性が劣化し、また溶接性が損なわ
れるので上限を0.15％とした。
るために下限を0.03％とし、一方Ｃが0.15％を超えると
母材および溶接部の靭性が劣化し、また溶接性が損なわ
れるので上限を0.15％とした。
Siは製鋼時の脱酸元素として必須であるが、多すぎる
とその固溶硬化によって靭性が低下するので添加量範囲
を0.1〜0.5％とした。
とその固溶硬化によって靭性が低下するので添加量範囲
を0.1〜0.5％とした。
Mnは焼入性を向上させ強度を確保するのに0.7％以上
必要であるが、1.8％を超えると溶接性ならびに耐局部
腐食性が劣化するので添加量範囲を0.7〜1.8％とした。
必要であるが、1.8％を超えると溶接性ならびに耐局部
腐食性が劣化するので添加量範囲を0.7〜1.8％とした。
Ｐは鋼中不純物として不可避な元素であるが、多量と
なると溶接性を損なう恐れがあるため上限を0.01％とし
た。
なると溶接性を損なう恐れがあるため上限を0.01％とし
た。
Ｓは鋼中不純物として不可避な元素であるが、溶接金
属と溶接熱影響部との境界のボンド部での局部腐食の原
因とされているため、上限を0.005％とした。
属と溶接熱影響部との境界のボンド部での局部腐食の原
因とされているため、上限を0.005％とした。
Alは鋼の脱酸に不可欠であり最低0.01％は必要である
が0.04％を超えるとその酸化物を原因とする溶接割れの
問題を生じるため、範囲を0.01〜0.04％とした。
が0.04％を超えるとその酸化物を原因とする溶接割れの
問題を生じるため、範囲を0.01〜0.04％とした。
Nbは結晶粒を微細化し靭性を向上させる効果がある
が、0.01％未満ではその効果はなく、また0.08％を超え
ると溶接熱影響部の靭性を劣化させるので、添加量範囲
を0.01〜0.08％とした。
が、0.01％未満ではその効果はなく、また0.08％を超え
ると溶接熱影響部の靭性を劣化させるので、添加量範囲
を0.01〜0.08％とした。
以上が本発明の鋼の基本成分であるが本発明において
は、強度、靭性、耐食性を向上させるために、さらに、
Cu、Ni、Cr、Mo、Ti、Ｂ、Caの１種または２種以上を含
有する。
は、強度、靭性、耐食性を向上させるために、さらに、
Cu、Ni、Cr、Mo、Ti、Ｂ、Caの１種または２種以上を含
有する。
Cuは耐全面腐食性、耐局部腐食性を向上させ、また強
度、靭性をも向上させるが、その量が多いと熱間加工
性、溶接性が悪化するため、添加量を２％以下とする。
度、靭性をも向上させるが、その量が多いと熱間加工
性、溶接性が悪化するため、添加量を２％以下とする。
NiはCuと同様耐食性と強度、靭性を向上させる元素で
あるが、1.0％を超えて添加すると製造コストを上昇さ
せることになるため上限を1.0％とした。
あるが、1.0％を超えて添加すると製造コストを上昇さ
せることになるため上限を1.0％とした。
Crは焼入性を向上させ強度上昇に効果があるが、2.0
％を超えて含有すると溶接部の靭性を害するので、この
値を上限とした。
％を超えて含有すると溶接部の靭性を害するので、この
値を上限とした。
Moは焼入性を向上させ強度、靭性の向上に有用である
が、1.0％を超えると溶接性や靭性が劣化し、また経済
的にも不利となるため、上限を1.0％とした。
が、1.0％を超えると溶接性や靭性が劣化し、また経済
的にも不利となるため、上限を1.0％とした。
Tiは溶鋼の脱酸、鋼材の強度の確保のために有用な元
素であるが、そのためには0.003％必要であり、一方0.0
4％を超えると母材ならびに溶接部の靭性が劣化するの
で、添加量範囲を0.003〜0.04％とした。
素であるが、そのためには0.003％必要であり、一方0.0
4％を超えると母材ならびに溶接部の靭性が劣化するの
で、添加量範囲を0.003〜0.04％とした。
Ｂは微量の添加で焼入性を向上させ強度、靭性の確保
に有効であるが、0.003％を超えると母材ならびに溶接
部の靭性を損なうため、上限を0.003％とした。
に有効であるが、0.003％を超えると母材ならびに溶接
部の靭性を損なうため、上限を0.003％とした。
Caは鋼中に不純物として存在するＳを固定し、溶接金
属と溶接熱影響部との境界のボンド部での局部腐食を防
止するのに効果がある。そのためには0.0005％以上必要
であり、一方0.01％を超えると清浄度の悪化を原因とす
る靭性の劣化をきたすため、添加量範囲を0.0005〜0.01
％とした。
属と溶接熱影響部との境界のボンド部での局部腐食を防
止するのに効果がある。そのためには0.0005％以上必要
であり、一方0.01％を超えると清浄度の悪化を原因とす
る靭性の劣化をきたすため、添加量範囲を0.0005〜0.01
％とした。
次に、これら成分調整したスラブを圧延、冷却した
後、焼き戻し処理して、鋼母材をベイナイト中心の組織
に調質するのは、充分な強度、靭性を得るためと、溶接
による熱サイクルと同じ効果をあらかじめ与えておくた
めの二つの理由による。
後、焼き戻し処理して、鋼母材をベイナイト中心の組織
に調質するのは、充分な強度、靭性を得るためと、溶接
による熱サイクルと同じ効果をあらかじめ与えておくた
めの二つの理由による。
溶接金属部の局部腐食を防ぐために、溶接金属部は鋼
母材部より電気化学的に貴になるよう選択されなければ
ならない。電位を貴にする合金成分としてCu、Cr、Niが
効果的である。しかし、合金元素量を多くして電位を貴
にし過ぎると、溶接金属部のまわりの電位が卑の部分で
局部腐食を起こす可能性があるほか、溶接割れの問題が
生じる。したがって溶接材料の成分範囲は限定される
が、溶着金属と母材のMn、Cu、Cr、Niの成分を下記のガ
ルバニック腐食パラメータPgcで表して、重量％で−1.0
〜1.0にすることにより、溶接金属部と鋼母材部、溶接
熱影響部との電位差による局部腐食を防止することがで
きる。
母材部より電気化学的に貴になるよう選択されなければ
ならない。電位を貴にする合金成分としてCu、Cr、Niが
効果的である。しかし、合金元素量を多くして電位を貴
にし過ぎると、溶接金属部のまわりの電位が卑の部分で
局部腐食を起こす可能性があるほか、溶接割れの問題が
生じる。したがって溶接材料の成分範囲は限定される
が、溶着金属と母材のMn、Cu、Cr、Niの成分を下記のガ
ルバニック腐食パラメータPgcで表して、重量％で−1.0
〜1.0にすることにより、溶接金属部と鋼母材部、溶接
熱影響部との電位差による局部腐食を防止することがで
きる。
Pgc＝６（Mnbp−Mnwm）−３（Cubp−Cuwm） −５（Crbp−Crwm）−（Nibp−Niwm） 但し、Mnbp、Mnwmは、それぞれ、母材、溶着金属のMn
量（重量％）であり、他も同様である。
量（重量％）であり、他も同様である。
＜実施例＞ 各組成の100kg鋼塊を溶製し、制御圧延後、焼き入れ
焼戻し処理を行いベイナイト組織の15mm厚鋼板を製造し
た。これらの鋼板をＶ開先に加工し、種々の溶接材料を
使い入熱40kJ/cmの潜孤溶接（SAW）により溶接した。試
験片母材の成分を表１に溶着金属の成分を表２に示す。
表面の溶接部を含む部分から腐食試験片をとり、人工海
水中で６ヶ月間の回転浸漬処理を行った。試験結果をガ
ルバニック腐食パラメータPgcとともに、表２に併せて
示している。腐食度は最大深さで表し、正の値は溶接熱
影響部の、負の値は溶着金属部の腐食を示している。結
果をPgcで整理したものが第１図である。Pgcを−1.0〜
1.0にすることにより溶接部の局部腐食が抑制されてい
ることがわかる。
焼戻し処理を行いベイナイト組織の15mm厚鋼板を製造し
た。これらの鋼板をＶ開先に加工し、種々の溶接材料を
使い入熱40kJ/cmの潜孤溶接（SAW）により溶接した。試
験片母材の成分を表１に溶着金属の成分を表２に示す。
表面の溶接部を含む部分から腐食試験片をとり、人工海
水中で６ヶ月間の回転浸漬処理を行った。試験結果をガ
ルバニック腐食パラメータPgcとともに、表２に併せて
示している。腐食度は最大深さで表し、正の値は溶接熱
影響部の、負の値は溶着金属部の腐食を示している。結
果をPgcで整理したものが第１図である。Pgcを−1.0〜
1.0にすることにより溶接部の局部腐食が抑制されてい
ることがわかる。
＜発明の効果＞ 以上に示したように、本発明により、海水環境中での
溶接部の局部腐食が防止できる。特に塗装が十分な防食
手段とならないような環境中で使用される構造物におい
て有用であり、産業上の意義は大きい。
溶接部の局部腐食が防止できる。特に塗装が十分な防食
手段とならないような環境中で使用される構造物におい
て有用であり、産業上の意義は大きい。
第１図は腐食試験後の溶接継手試験片のガルバニック腐
食パラメータPgcと腐食度との関係を表したものであ
る。
食パラメータPgcと腐食度との関係を表したものであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 良行 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平３−193819（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−142024（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−201496（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−105792（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−228618（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−200729（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 9/23 B23K 35/30 320 B23K 9/18 C21D 8/02
Claims (1)
- 【請求項１】重量％で、 C:0.03〜0.15％、Si:0.1〜0.5％、 Mn:0.7〜1.8％、S:0.005％以下、 P:0.01％以下、Al:0.01〜0.04％、 Nb:0.01〜0.08％ を基本成分とし、さらに、 Cu:2.0％以下、Ni:1.0％以下、 Cr:2.0％以下、Mo:1.0％以下、 Ti:0.003〜0.04％、B:0.003％以下、 Ca:0.0005〜0.01％ よりなる群の中から選ばれるいずれか１種又は２種以上
を含有し、残部Fe及び不可避的不純物よりなる鋼スラブ
を圧延、冷却した後、焼き戻し処理をしてベイナイト中
心の組織となるように調質した鋼材を、下記式で定義さ
れるガルバニック腐食パラメータPgcが重量％で−1.0〜
1.0となる溶接材料で溶接することを特徴とする溶接部
における局部腐食の防止方法。 Pgc＝６（Mnbp−Mnwm）−３（Cubp−Cuwm） −５（Crbp−Crwm）−（Nibp−Niwm） 但し、Mnbp、Mnwmは、それぞれ、母材、溶着金属のMn量
（重量％）であり、他も同様である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29978890A JP2875375B2 (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 溶接部における局部腐食の防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29978890A JP2875375B2 (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 溶接部における局部腐食の防止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04172179A JPH04172179A (ja) | 1992-06-19 |
| JP2875375B2 true JP2875375B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=17876949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29978890A Expired - Fee Related JP2875375B2 (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 溶接部における局部腐食の防止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2875375B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4513515B2 (ja) * | 2004-11-10 | 2010-07-28 | 住友金属工業株式会社 | 耐食性に優れた溶接継手 |
| FR2973723B1 (fr) * | 2011-04-06 | 2013-05-10 | Alstom Hydro France | Procede de soudage et organe de machine hydraulique fabrique au moyen d'un tel procede |
| US9895774B2 (en) * | 2013-05-08 | 2018-02-20 | Hobart Brothers Company | Systems and methods for low-manganese welding alloys |
| CN104419871B (zh) * | 2013-09-05 | 2017-02-01 | 鞍钢股份有限公司 | 耐海洋环境腐蚀性能优良的焊接结构用钢及其制造方法 |
| CN104014948B (zh) * | 2013-12-15 | 2015-12-09 | 许祖泽 | 一种耐大气腐蚀铁基合金以及无镀铜焊丝 |
-
1990
- 1990-11-07 JP JP29978890A patent/JP2875375B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04172179A (ja) | 1992-06-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |