JP3520737B2 - チタンクラッド鋼板による防食方法及び防食鋼構造物 - Google Patents

チタンクラッド鋼板による防食方法及び防食鋼構造物

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チタンクラッド鋼
板による防食方法、特に海水環境等に適用可能な長期耐
久性に優れた防食方法及びその防食方法を用いた防食鋼
構造物に関する。
【0002】
【従来の技術】チタンは非常に優れた耐食性を有するた
めに、厳しい腐食環境下におかれる海洋構造物や化学プ
ラント、発電プラント、環境プラント等の分野でその用
途が拡大しつつある。なかでも、海洋構造物等の巨大構
造物の分野では、高価なチタンで構造物そのものを製造
すると莫大なコストがかかるので、安価な鋼で製造され
た構造物の表面にチタン板やチタンクラッド鋼板を溶接
し、構造物の防食を図る方法が検討されている。特に、
最近では、チタンと鉄の異種金属が溶融する部分(異材
接合部と呼ばれる)には脆弱な金属間化合物やチタンの
炭窒化物が生成して割れ等の溶接不良が発生するので、
鋼構造物との溶接を母材の鋼板で行えるチタンクラッド
鋼板が注目されている。また、このチタンクラッド鋼板
には、鋼板で強度を維持できるので、合わせ材のチタン
の厚みを耐食性を確保できる最小限の厚みまで薄くでき
るためコスト的なメリットもある。
【0003】しかし、チタンクラッド鋼板を用いても、
それにより鋼構造物の表面を隙間なく覆うにはチタンク
ラッド鋼板同士の溶接が必要であり、そのとき上記のよ
うな異材溶接部が生じるので、溶接割れ等の問題を完全
には回避できない。
【0004】そのために、チタンクラッド鋼板の溶接に
は、従来より種々の方法が提案されている。例えば、真
空内ろう付け方法や金属間化合物を生成しないようにイ
ンサート材を挿入する拡散接合法があるが、高価な真空
装置や貴金属のインサート材を用いるためコスト高にな
る。大きさの制約や、施工現場での溶接ができない等の
問題があり、巨大構造物には適用できない。
【0005】巨大構造物にも適用できる方法として特開
平2−280969号公報や特開平2−280970号
公報には、チタンクラッド鋼板同士と溶接する際に、突
き合わせ部の合わせ材を除き(カットバックと呼ぶ)、
そこに開先を設けて母材を溶接し、合わせ材と同質のチ
タンのスペーサーを溶接部に挿入する方法や、さらにそ
の上をチタンの当て板で覆う方法が開示されている。
【0006】一方、海洋構造物のスプラッシュゾーン
等、耐食性を要求される部位に限定して、チタンクラッ
ド鋼板をライニングする場合は必ず端面が生じるが、特
開平2−280969号公報や特開平2−280970
号公報によるものでは母材とチタンのスペーサーとは全
面接合されていないので、溶接部端面の空隙から海水等
が浸入し、母材が腐食を生じるという問題がある。
【0007】図3にライニング端に位置するチタンクラ
ッド鋼板間の溶接端部を示す。同図によれば、クラッド
鋼板間の母材溶接部6とチタン当て板7との間において
チタン合わせ材3は欠落しているため、本溶接部の端面
で空隙となる。このような空隙を密閉する方法として、
特開昭63−282247号公報には金属クラッド鋼板
の端部、接続部に同種の金属を低温溶射し、ついで合成
樹脂塗料を塗布する方法が開示されている。特開平4−
182522号公報には図4のごとく、溶接端部の空隙
をAg−Cu系金属のろう付け15等で埋める方法が開
示されている。また、特開平5−185237号公報に
は図5のごとく、チタンクラッド鋼板の溶接端部に相当
する部位に予め切り込み13を設け(図5(a))、突
き合わせ溶接後、スペーサー11としてチタンクラッド
鋼板を挿入して溶接する方法(図5(b))が開示され
ており、特開平7−34480号公報には図6のごと
く、溶接部端面に塞ぎ板14としてチタン板やチタンク
ラッド鋼板を溶接する方法が開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭63−
282247号公報によるものは、同種金属の低温溶射
に手間がかかり、また合成樹脂塗料塗膜の長期耐久性も
十分ではない。また、ろう付けは通常の溶接に比べ困難
であるため、特開平4−182522号公報のように、
空隙全面をろう付けのみで密閉した場合は欠陥の発生す
る確率が高く、特に、上向きのろう付けは実質的に不可
能である。一方、ライニング端部におけるチタンクラッ
ド鋼板母材の隅肉溶接では、強度面から一定のビード厚
みを確保する必要があり、コスト低減の観点から薄板の
チタンクラッド鋼板を適用する場合はクラッド界面の脆
化が生じるため、前述のごとく端部のクラッド合わせ材
(チタン)をカットバックする必要がある。しかし、特
開平7−34480号公報によるものは、クラッド合わ
せ材と母材の端面が面一であることを前提としており、
上記のようにクラッド合わせ材をカットバックしたもの
には適用できない。一方、特開平5−185237号公
報によるものはカットバックしたチタンクラッド鋼板に
適用できるものの、予めクラッド鋼板端部に切り込みを
設ける手間がかかり、また、スペーサーも突き合わせ溶
接後に現物合わせする必要がある等、手間がかかる。ま
た、切り込みを設けることにより切り込み近傍の継手の
疲労強度の劣化が懸念される。
【0009】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、合わせ材のカットバックが必要
な薄板チタンクラッド鋼板に適用可能であり、そして、
作業性及び作業能率が良く、かつ長期耐久性に優れた防
食方法及び防食構造物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】本発明に係るチタンクラ
ッド鋼板による防食方法は、鋼構造物の一部にチタンク
ラッド鋼板を上下左右に連続ライニングする防食施工の
際、ライニング部端面を形成するチタンクラッド鋼板に
おいて、(イ)チタンクラッド鋼板隣接部の隙間をはさ
むライニング端面を除いた、チタンクラッド鋼板周縁に
おいて、クラッド母材部を鋼構造物に溶接する工程と、
(ロ)前記隣接部のライニング端面に、前記チタンクラ
ッド鋼板と同一板厚、かつ同一クラッド比のチタンクラ
ッド鋼片を密着させ、その密着面を除いたチタンクラッ
ド鋼片周縁のクラッド母材部を鋼構造物に溶接する工程
と、(ハ)隣接したチタンクラッド鋼板間で生じる間隙
と、その間隙からその延長線上の前記チタンクラッド鋼
片表面に至るまでの範囲をチタンの当て板で覆い、当て
板周縁を溶接する工程と、(ニ)前記密着面の接合部を
溶接にてシールする工程とを有し、そして、前記(イ)
及び(ロ)におけるクラッド母材と鋼構造物との溶接に
先だち溶接部近傍のクラッド合わせ材を除去する。ま
た、前記(ニ)における密着面の接合部のシールにおい
て少なくともチタンと鋼の異材接合部に純Ag溶加材を
用いる。
【0011】本発明に係る防食鋼構造物は、上記のチタ
ンクラッド鋼板による防食方法を適用して構成された構
造物である。
【0012】本発明においては、最初に、チタンクラッ
ド鋼板周縁の母材部のみを鋼構造物に溶接する。これは
鋼同士の溶接であるため効率的であり、かつ接合強度も
十分確保できる。
【0013】次に、隣接したチタンクラッド鋼板間は隙
間があるためチタンの欠落部となる。通常、この隙間に
チタンの当て板をチタン合わせ材同士を架橋するごとく
溶接すれば、ライニング表面の防食性能は確保できる
が、端面には空隙が生じる。そこで、当て板の溶接に先
立ち、端面の塞ぎ材としてチタンクラッド鋼板と同一板
厚、かつ同一クラッド比のチタンクラッド鋼片を用意
し、隣接するチタンクラッド鋼板の隙間をはさむライニ
ング端面に密着させ、周縁の母材部を鋼構造物に溶接す
ることで前記の空隙は密閉される。その際、チタンクラ
ッド鋼片はその周縁の母材部を鋼構造物に溶接されるの
で、前記の空隙をろう付けで埋める方法に比べて品質と
長期耐久性の信頼性が高い。また、チタンクラッド鋼片
は隙間端面周辺を覆うに足りる適当な寸法でよいため、
チタンクラッド鋼板との現物合わせの必要はない。
【0014】一方、薄板チタンクラッド鋼板の適用を考
慮し、上記チタンクラッド鋼板端面およびチタンクラッ
ド鋼片周縁におけるクラッド母材と鋼構造物との溶接で
は、予め溶接部近傍のクラッド合わせ材をカットバック
することで、クラッド界面の脆化なしに鋼構造物との十
分なる接合強度を得ることができる。ただし、隙間端面
におけるチタンクラッド鋼板とチタンクラッド鋼片との
密着を得るため、隙間端面周辺においては、クラッド母
材(鋼)と鋼構造物との溶接は実施せず、クラッド合わ
せ材のカットバックも行わない。
【0015】続いて、隙間からチタンクラッド鋼片表面
に至る範囲にチタン当て板を溶接することで、欠落部表
面を密閉できる。当て板周縁の溶接は、前述のごとく隙
間端面近傍においてクラッド鋼板及びクラッド鋼片はカ
ットバックしていないため、全てクラッド合わせ材との
チタン同士の溶接となり、容易である。
【0016】最後に、チタンクラッド鋼板とチタンクラ
ッド鋼片との密着面の隙間を溶接にてシールするが、そ
の際、異材接合部が存在する。しかし、前記工程によれ
ば、異材接合部は極僅かであり、容易なろう付けである
ため作業性、作業効率とも良い。また、密着面の隙間も
狭小のため、欠陥も生じ難く、信頼性に優れている。
【0017】また、上記のろう付けにおいては、純Ag
溶加材を使用しており、一般に用いられているAg−C
u系溶加材であっても構わないが、純Ag溶加材の方が
耐食性や延性に優れるため、長期にわたり防食性能が維
持される点で好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】図2は本発明の一実施形態に係る
防食鋼構造物の説明図である。この防食鋼構造物は、海
洋鋼構造物1のスプラッシュゾーンに薄板のチタンクラ
ッド鋼板2を上下左右に連続配置し、腹巻き状にライニ
ングしたものである。この例では、ライニング端に相当
する最上段および最下段のチタンクラッド鋼板間の溶接
部に端面が形成される。この防食鋼構造物は、後述する
図1の防食方法を適用することにより構成されている。
【0019】図1は本発明の一実施形態に係るチタンク
ラッド鋼板による防食方法の説明図であり、図2におけ
るライニング部最下段のチタンクラッド鋼板間の溶接端
面近傍Aを拡大し、防食方法を施工順に図示したもので
ある。まず、図1(a)に示すように、チタンクラッド
鋼板2の周縁のクラッド母材(鋼)4を鋼構造物1に溶
接する。その際、クラッド界面の脆化を防止するため、
少なくとも十分な接合強度を必要とするライニング端面
の溶接部5においては近傍のクラッド合わせ材(チタ
ン)3を予めカットバックする。ただし、クラッド鋼板
間の溶接部6の端面近傍においては、後述の塞ぎ材を密
着させる必要から、溶接部5を設けずカットバックも行
わない。また、クラッド鋼板間の溶接部6においては必
要に応じて、図示のごとく、クラッド合わせ材3を予め
カットバックしてもよい。
【0020】次に、図1(b)に示すように、チタンク
ラッド鋼板2と同一板厚、かつ同一クラッド比のチタン
クラッド鋼片を塞ぎ材10として、クラッド鋼板間の溶
接部6の端面に密着させ、密着面を除く塞ぎ材周縁の母
材部4を鋼構造物に溶接する。その際にも、溶接部5の
近傍のクラッド合わせ材3を予めカットバックする。
【0021】最後に、図1(c)に示すように、チタン
の当て板7により、チタンクラッド鋼板間に生じるクラ
ッド合わせ材3が欠落した隙間の部位と、隙間からその
延長線上の塞ぎ材10に至るまでの範囲を覆い、当て板
7の周縁を溶接する。その際、当て板7とクラッド合わ
せ材3の溶接部8はチタン系の溶加材を用い、TIG溶
接やプラズマ溶接等で行う。さらに、チタンクラッド鋼
板2と塞ぎ材10との密着面の接合部を溶接にてシール
する。その際、チタンクラッド鋼板2と塞ぎ材10との
密着面の接合部9は異材接合部であるため純Agの溶加
材を用い、同じくTIG溶接やプラズマ溶接等で行う。
前記密着面び接合部は極僅かであり、容易なろう付けで
あるため、作業性、作業能率とも良い。また、前記密着
面の間隔も狭小のため欠陥も生じ難く、信頼性に優れて
いる。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、チタンク
ラッド鋼板隣接部の隙間をはさむライニング端面を除い
た、チタンクラッド鋼板周縁において、クラッド母材部
を鋼構造物に溶接し、前記の隣接部のライニング端面
に、チタンクラッド鋼板と同一板厚、かつ同一クラッド
比のチタンクラッド鋼片を密着させ、その密着面を除い
たチタンクラッド鋼片周縁のクラッド母材部を鋼構造物
に溶接し、隣接したチタンクラッド鋼板間で生じる間隙
と、その間隙からその延長線上のチタンクラッド鋼片表
面に至るまでの範囲をチタンの当て板で覆ってその当て
板周縁を溶接し、密着面の接合部を溶接にてシールする
工程とを有し、そして、前記のクラッド母材と鋼構造物
との溶接に先だち、溶接部近傍のクラッド合わせ材を除
去したことから、作業性及び作業能率が良く、かつ長期
耐久性に優れた防食方法及び防食構造物が実現できてい
る。特に、前記密着面の接合部のシールにおいてチタン
と鋼の異材接合部に純Ag溶加材を用いれば、耐久性や
延性に優れているため、長期耐久性に優れた効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施形態に係るチタンクラッ
ド鋼板による防食方法の説明図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る防食構造物の説明図
である。
【図3】従来技術による、ライニング端に位置するチタ
ンクラッド鋼板間の溶接端部を示す図である。
【図4】特開平4−182522号公報に記載の溶接端
面の空隙密閉方法を示す図である。
【図5】特開平5−185237号公報に記載の溶接端
面の空隙密閉方法を示す図である。
【図6】特開平7−34480号公報に記載の溶接端面
の空隙密閉方法を示す図である。
【符号の説明】
1 鋼構造物 2 チタンクラッド鋼板 3 クラッド合わせ材(チタン) 4 クラッド母材(鋼) 5 ライニング端面の鋼同士の溶接部 6 チタンクラッド鋼板間の鋼同士の溶接部 7 チタンの当て板 8 チタン同士の溶接部 9 チタンクラッド鋼板と塞ぎ材との密着面の接合部 10 溶接端面の塞ぎ材(チタンクラッド鋼片) 11 チタンクラッド鋼板のスペーサー 12 チタンクラッド鋼板のスペーサーの端部溶接部 13 切り込み 14 溶接端面の塞ぎ板 15 溶接端部空隙密閉ろう付け

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼構造物の一部にチタンクラッド鋼板を
    上下左右に連続ライニングする防食施工の際、ライニン
    グ部端面を形成するチタンクラッド鋼板において、
    (イ)チタンクラッド鋼板隣接部の隙間をはさむライニ
    ング端面部を除いた、チタンクラッド鋼板周縁におい
    て、クラッド母材部を鋼構造物に溶接する工程と、
    (ロ)前記隣接部のライニング端面に、前記チタンクラ
    ッド鋼板と同一板厚、かつ同一クラッド比のチタンクラ
    ッド鋼片を密着させ、その密着面を除いたチタンクラッ
    ド鋼片周縁のクラッド母材部を鋼構造物に溶接する工程
    と、(ハ)隣接したチタンクラッド鋼板間で生じる隙間
    と、その隙間からその延長線上の前記チタンクラッド鋼
    片表面に至るまでの範囲をチタンの当て板で覆い、当て
    板周縁を溶接する工程と、(ニ)前記密着面の接合部を
    溶接にてシールする工程とを有し、そして、前記(イ)
    及び(ロ)におけるクラッド母材と鋼構造物との溶接に
    先だち溶接部近傍のクラッド合わせ材を除去することを
    特徴とするチタンクラッド鋼板による防食方法。
  2. 【請求項2】 前記(ニ)における密着面の接合部のシ
    ールにおいて少なくともチタンと鋼の異材接合部に純A
    g溶加材を用いることを特徴とする請求項1記載のチタ
    ンクラッド鋼板による防食方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の防食方法を
    用いて構成されたことを特徴とする防食鋼構造物。
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