JP5796403B2 - 耐候性に優れた溶接構造用鋼材 - Google Patents
耐候性に優れた溶接構造用鋼材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5796403B2 JP5796403B2 JP2011179290A JP2011179290A JP5796403B2 JP 5796403 B2 JP5796403 B2 JP 5796403B2 JP 2011179290 A JP2011179290 A JP 2011179290A JP 2011179290 A JP2011179290 A JP 2011179290A JP 5796403 B2 JP5796403 B2 JP 5796403B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- steel
- weather resistance
- steel material
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
非特許文献1によれば、従来の耐候性鋼(JIS G 3114:溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材)は、飛来塩分量が0.05mg・NaCl/dm2/day(以降、単位(mg・NaCl/dm2/day)をmddにて表記する場合がある)以下の地域でのみ、無塗装使用可能となっている。従って、海岸近傍などの飛来塩分量が多い環境では、普通鋼材(JIS G 3106:溶接構造用圧延鋼材)に塗装等の防食措置を施して使用されている。
塗装した鋼材は、時間の経過とともに塗膜が劣化し、定期的な補修が必要となる。加えて、人件費の高騰や、再塗装の困難さが加わる。このような理由から、現在、無塗装で使用可能な鋼材が求められ、無塗装使用可能な鋼材の要望が高い。
例えば、特許文献1では、耐候性向上元素として、Cuと1質量%以上のNiを添加した高耐候性鋼材が開示されている。
また、特許文献2では、1質量%以上のNiとMoを添加した耐候性に優れた鋼材が開示されている。
また、特許文献3では、Niに加え、Cu、Tiを添加した耐候性鋼材が開示されている。
[1]質量%で、C:0.020%以上0.140%未満、Si:0.05%以上2.00%以下、Mn:0.20%以上2.00%以下、P:0.005%以上0.025%以下、S:0.0001%以上0.0200%以下、Al:0.001%以上0.100%以下、Cu:0.10%以上1.00%以下、Ni:1.10%以上5.00%以下、W:0.06%以上1.00%以下を含有し、さらに、Nb:0.009%以上0.200%以下、Sn:0.005%以上0.200%以下の1種または2種を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなることを特徴とする耐候性に優れた溶接構造用鋼材である。
[2]前記[1]において、さらに、質量%で、Cr:0.10%以上2.00%以下を含有することを特徴とする耐候性に優れた溶接構造用鋼材である。
[3]前記[1]または[2]において、さらに、質量%で、Co:0.01%以上1.00%以下、Mo:0.005%以上1.000%以下、Sb:0.005%以上0.200%以下、REM:0.0001%以上0.1000%以下から選ばれる一種以上を含有することを特徴とする耐候性に優れた溶接構造用鋼材である。
[4]前記[1]〜[3]のいずれかにおいて、さらに、質量%で、Ti:0.005%以上0.200%以下、V:0.005%以上0.200%以下、Zr:0.005%以上0.200%以下、B:0.0001%以上0.0050%以下、Mg:0.0001%以上0.0100%以下から選ばれる一種以上を含有することを特徴とする耐候性に優れた溶接構造用鋼材である。
[5]前記[1]〜[4]のいずれかにおいて、さらに、W、Nbの鋼中固溶量(質量%)が下記(1)式を満足することを特徴とする耐候性に優れた溶接構造用鋼材である。
0.2≦WSol+10×NbSol≦2.0 (1)
なお、WSol、NbSolは、それぞれW、Nbの鋼中固溶量(質量%)であり、Nbを鋼中に含有しない場合は、NbSol=0とする。
本発明の溶接構造用鋼材は、耐候性向上に有効な元素を複合含有させることで、実用的な溶接性を有し、かつ海岸近傍などの飛来塩分量が多い環境において優れた耐候性を有することができる。特に、飛来塩分量が0.5mdd超えの高飛来塩分環境で顕著な効果を有する。ただし、飛来塩分量の上限は1.0mdd以下、付着塩分量の上限は0.4mdd以下であることが望ましい。
C:0.020%以上0.140%未満
Cは溶接構造用鋼材の強度を向上させる元素であり、所定の強度を確保するため0.020%以上含有する必要がある。一方、0.140%以上では溶接性および靭性が劣化する。したがって、C含有量は0.020%以上0.140%未満とする。
Siは製鋼時の脱酸剤として、また、溶接構造用鋼材の強度を向上させ所定の強度を確保する元素として、0.05%以上含有する必要がある。一方、2.00%を超えて過剰に含有すると靭性および溶接性が著しく劣化する。したがって、Si含有量は0.05%以上2.00%以下とする。
Mnは溶接構造用鋼材の強度を向上させる元素であり、所定の強度を確保するために0.20%以上含有する必要がある。一方、2.00%を超えて過剰に含有すると靭性および溶接性が劣化する。したがって、Mn含有量は0.20%以上2.00%以下とする。
Pは溶接構造用鋼材の耐候性を向上させる元素である。このような効果を得るためには0.005%以上含有する必要がある。一方、0.025%を超えて含有すると溶接性が劣化する。したがって、P含有量は0.005%以上0.025%以下とする。
Sは0.0200%を超えて含有すると溶接性および靭性が劣化する。一方、含有量を0.0001%未満まで低下させると、生産コストが増大する。したがって、S含有量は0.0001%以上0.0200%以下とする。
Alは、製鋼時の脱酸に必要な元素である。このような効果を得るため、Al含有量として0.001%以上含有する必要がある。一方、0.100%を超えると溶接性に悪影響を及ぼす。したがって、Al含有量は0.001%以上0.100%以下とする。
Cuはさび粒を微細化することで緻密なさび層を形成し、溶接構造用鋼材の耐候性を向上させる効果を有する。このような効果は含有量が0.10%以上で得られる。一方、1.00%を超えるとCu消費量増加に伴うコスト上昇を招く。したがって、Cu含有量は0.10%から1.00%以下とする。
Niはさび粒を微細化することで緻密なさび層を形成し、溶接構造用鋼材の耐候性を向上させる効果を有する。この効果を充分に得るためには1.10%以上含有する必要がある。一方、5.00%以上であるとNi消費量増加に伴うコスト上昇を招く。したがって、Ni含有量は1.10%以上、5.00%未満とする。
Wは、本発明において重要な要件であり、Nbおよび/またはSnと共存することにより、高飛来塩分環境における鋼材の耐候性を著しく向上させる効果がある。また、鋼材のアノード反応に伴ってWO4 2−が溶出し、さび層中にWO4 2−として分布することによって、腐食促進因子の塩化物イオンがさび層を透過して地鉄に到達するのを静電的に防止する。さらに、鋼材表面にWを含む化合物が沈殿することで、鋼材のアノード反応を抑制する。これらの効果を充分に得るためには、0.06%以上含有する必要がある。一方、1.00%を超えるとW消費量増加に伴うコスト上昇を招く。したがって、W含有量は0.06%以上1.00%以下とする。
Cr:0.10%以上、2.00%以下
Crは、さび粒を微細化することで緻密なさび層を形成し、耐侯性を向上させる元素であり、0.10%以上含有することでその効果が現れてくる。一方、Crを過剰に添加すると溶接性が低下する。したがって、Crを含有する場合、含有量は0.10%以上2.00%以下とする。
Co:0.01%以上1.00%以下
Coはさび層全体に分布し、さび粒を微細化することで緻密なさび層を形成し、鋼材の耐候性を向上させる効果を有する。このような効果を充分に得るためには、0.01%以上含有する必要がある。一方、1.00%を超えるとCo消費量増加に伴うコスト上昇を招く。したがって、含有する場合、Co含有量は0.01%以上1.00%以下とする。
Moは、鋼材のアノード反応に伴ってMoO4 2−が溶出し、さび層中にMoO4 2−が分布することで、腐食促進因子の塩化物イオンがさび層を透過して地鉄に到達するのを防止する。また、鋼材表面にMoを含む化合物が沈殿することで、鋼材のアノード反応を抑制する。これらの効果を充分に得るためには、0.005%以上含有する必要がある。一方、1.000%を超えるとMo消費量増加に伴うコスト上昇を招く。したがって、含有する場合、Mo含有量は0.005%以上1.000%以下とする。
Sbは鋼材のアノード反応を抑制するとともに、カソード反応である水素発生反応を抑制することで鋼材の耐候性を向上させる元素である。このような効果を充分に得るためには、0.005%以上含有する必要がある。一方、Sbを過剰に含有すると靭性の劣化を招く。したがって、Sbを含有する場合、含有量は0.005%以上0.200%以下とする。
REMはさび層全体に分布し、さび粒を微細化することで緻密なさび層を形成し、鋼材の耐候性を向上させる効果を有する。この効果を充分に得るためには、0.0001%以上含有する必要がある。一方、0.1000%を超えるとその効果は飽和する。したがって、含有する場合、REM含有量は0.0001%以上0.1000%以下とする。
Ti:0.005%以上0.200%以下
Tiは、強度を高めるために必要な元素である。この効果を充分に得るためには、0.005%以上含有する必要がある。一方、0.200%を超えると靭性の劣化を招く。したがって、含有する場合、Ti含有量は0.005%以上0.200%以下とする。
Vは、強度を高めるために必要な元素である。この効果を充分に得るためには、0.005%以上含有する必要がある。一方、0.200%を超えると効果が飽和する。したがって、含有する場合、V含有量は0.005%以上0.200%以下とする。
Zrは、強度を高めるために必要な元素である。この効果を充分に得るためには、0.005%以上含有する必要がある。一方、0.200%を超えると効果が飽和する。したがって、含有する場合、Zr含有量は0.005%以上0.200%以下とする。
Bは、強度を高めるために必要な元素である。この効果を充分に得るためには、0.0001%以上含有する必要がある。一方、0.0050%を超えると靭性の劣化を招く。したがって、含有する場合、B含有量は0.0001%以上0.0050%以下とする。
Mgは、鋼中のSを固定して溶接熱影響部の靭性向上に有効な元素である。この効果を充分に得るためには、0.0001%以上含有する必要がある。一方、0.0100%を超えると鋼中の介在物の量が増加しかえって靭性の劣化を招く。したがって、含有する場合、Mg含有量は0.0001%以上0.0100%以下とする。
0.2≦WSol+10×NbSol≦2.0 (1)
ただし、WSol、NbSolは、それぞれW、Nbの鋼中固溶量(質量%)であり、Nbを鋼中に含有しない場合は、NbSol=0とする。
詳細な理由は不明であるが、W、Nbを鋼中に固溶させることで、暴露後の腐食による板厚減少量を低減させ、長期間の耐候性を向上させる効果を有する。一方、W、Nbが鋼中にて炭化物等を形成、析出すると、その周辺でのW、Nb固溶量が減少し、上記効果(耐候性の向上効果)が減少する。WSol+10×NbSolが0.2%未満では、W、Nbが鋼中にて炭化物等を形成、析出し、その周辺でのW固溶量、Nb固溶量が減少することで、Wと、Nbおよび/またはSnを共存させることによる上記効果(耐候性の向上効果)が減少する場合がある。一方、2.0%を超えると、製造コストが上昇する場合がある。そのため、W、Nbの鋼中固溶量は、WSol+10×NbSolが0.2〜2.0%の範囲とすることが好ましい。さらに好ましくは、WSol+10×NbSolが0.4〜0.8%の範囲である。
なお、WおよびNbの鋼中固溶量は、以下の方法により算出することができる。鋼を10%アセチルアセトン電解溶液を用いて電解し、炭化物、窒化物、酸化物、硫化物などの析出物を残渣として取り出した後、アルカリ溶液に全量溶解し、ICP発光分光分析法により定量する。さらに、定量値を鋼中の全含有量から差し引くことで固溶量を求める。
また、溶接での低温割れを防止し、溶接施工時の予熱温度を50℃以下と実操業上問題のないレベルにするためには、下記式で定義されるPcmが0.25質量%以下であることが好ましい。
Pcm=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+[Cu]/20+[Ni]/60+[Cr]/20+[Mo]/15+[V]/10+5×[B]
なお、[C]、[Si]、[Mn]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[V]、[B]は、[]内の各元素の含有量(質量%)を示す。
耐候性評価試験としては、実際の橋梁などの構造物において最も厳しい環境と考えられる、雨掛かりの無い桁内部の環境を模擬した腐食試験を行った。腐食試験の条件は以下の通りである。温度40℃、相対湿度40%RHの乾燥工程を11時間、その後、移行時間を1時間とった後、温度を25℃、相対湿度を95%RHの湿潤工程を11時間として、その後1時間移行時間をとり、合計24時間で1サイクルとし、実環境の温湿度サイクルを模擬した。また、試験片表面に付着する塩分量が0.4mddとなるよう調整した人工海水溶液を週に一回、乾燥工程中に試験片の表面に塗布した。この条件にて、12週間で84サイクルおよび52週間で364サイクルの試験を行った。
また、試験により得られた平均板厚減少量から外挿により100年後の腐食量を求めた場合、本腐食試験の期間のうち、12週間にて得られる平均板厚減少量が14μm以下であれば、100年後の平均板厚減少量は層状剥離さびの発生が無い0.5mm以下となる。また、52週間にて得られる平均板厚減少量が30μm以下であれば、100年後の平均板厚減少量は層状剥離さびの発生が無い0.5mm以下となる。
一般に、無塗装耐候性鋼の橋梁への適用可否の目安は、100年後の板厚減少量が0.5mm以下であることが知られているので、各種鋼材に対して本腐食試験を行い、得られる平均板厚減少量が、12週間で14μm以下、かつ、52週間で30μm以下であれば無塗装耐候性鋼の橋梁への適用が可となる。
一方、本発明で規定する範囲から外れる比較例(鋼種No.15〜25)では、板厚減少量が12週間で21.8〜35.9μm、52週間で55.6〜91.3μmと本発明例に比べ大きく、耐候性が劣っていることがわかる。また、鋼種No.26の比較例では、優れた耐候性を示しているものの、Pcmが0.25質量%を超えたために溶接割れ防止予熱温度が100℃と高く、溶接性が劣っており、さらにNi含有量が大きいため原料コストが高い。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.020%以上0.140%未満、Si:0.05%以上2.00%以下、Mn:0.20%以上2.00%以下、P:0.005%以上0.025%以下、S:0.0001%以上0.0200%以下、Al:0.001%以上0.100%以下、Cu:0.10%以上1.00%以下、Ni:1.10%以上5.00%以下、W:0.06%以上1.00%以下を含有し、さらに、Nb:0.009%以上0.200%以下、Sn:0.005%以上0.200%以下の1種または2種を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなることを特徴とする耐候性に優れた溶接構造用鋼材。
- さらに、質量%で、Co:0.01%以上1.00%以下、Mo:0.005%以上1.000%以下、Sb:0.005%以上0.200%以下、REM:0.0001%以上0.1000%以下から選ばれる一種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の耐候性に優れた溶接構造用鋼材。
- さらに、質量%で、Cr:0.10%以上2.00%以下を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の耐候性に優れた溶接構造用鋼材。
- さらに、質量%で、Ti:0.005%以上0.200%以下、V:0.005%以上0.200%以下、Zr:0.005%以上0.200%以下、B:0.0001%以上0.0050%以下、Mg:0.0001%以上0.0100%以下から選ばれる一種以上を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の耐候性に優れた溶接構造用鋼材。
- 前記Crの含有量が質量%で0.10%以上0.51%以下であり、かつ、さらに、質量%で、Ti:0.005%以上0.200%以下、V:0.005%以上0.200%以下、Zr:0.022%以上0.200%以下、B:0.0001%以上0.0050%以下、Mg:0.0001%以上0.0100%以下から選ばれる一種以上を含有することを特徴とする請求項3に記載の耐候性に優れた溶接構造用鋼材。
- さらに、W、Nbの鋼中固溶量(質量%)が下記(1)式を満足することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の耐候性に優れた溶接構造用鋼材。
0.2≦WSol+10×NbSol≦2.0 (1)
なお、WSol、NbSolは、それぞれW、Nbの鋼中固溶量(質量%)であり、Nbを鋼中に含有しない場合は、NbSol=0とする。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011179290A JP5796403B2 (ja) | 2010-08-31 | 2011-08-19 | 耐候性に優れた溶接構造用鋼材 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010193728 | 2010-08-31 | ||
JP2010193728 | 2010-08-31 | ||
JP2011179290A JP5796403B2 (ja) | 2010-08-31 | 2011-08-19 | 耐候性に優れた溶接構造用鋼材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012072489A JP2012072489A (ja) | 2012-04-12 |
JP5796403B2 true JP5796403B2 (ja) | 2015-10-21 |
Family
ID=46168955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011179290A Active JP5796403B2 (ja) | 2010-08-31 | 2011-08-19 | 耐候性に優れた溶接構造用鋼材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5796403B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6645462B2 (ja) * | 2017-03-14 | 2020-02-14 | Jfeスチール株式会社 | 鋼材およびその製造方法 |
JP6705484B2 (ja) * | 2017-11-24 | 2020-06-03 | Jfeスチール株式会社 | 鋼材 |
JP6405066B1 (ja) * | 2018-04-05 | 2018-10-17 | 株式会社 天野ミューテック | 金属繊維及びこれを適用したコンクリート構造体 |
CN111270128A (zh) * | 2018-12-05 | 2020-06-12 | 河南城建学院 | 一种耐高温特厚15NiCuMoNb564低合金钢板及其生产方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH059570A (ja) * | 1991-07-03 | 1993-01-19 | Nippon Steel Corp | 高溶接性高強度鋼の製造法 |
JP4210010B2 (ja) * | 1999-10-21 | 2009-01-14 | 新日本製鐵株式会社 | 高靱性高張力鋼の製造方法 |
JP2003160811A (ja) * | 2001-11-26 | 2003-06-06 | Nippon Steel Corp | 靭性に優れた調質高張力鋼板の製造方法 |
JP4677714B2 (ja) * | 2003-05-15 | 2011-04-27 | 住友金属工業株式会社 | 海浜耐候性に優れた橋梁用鋼材およびそれを用いた構造物 |
JP2007231308A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-13 | Jfe Steel Kk | 耐疲労特性に優れた厚鋼板 |
JP5604849B2 (ja) * | 2009-10-22 | 2014-10-15 | Jfeスチール株式会社 | 水素侵入抑制特性に優れた高張力厚鋼板およびその製造方法 |
-
2011
- 2011-08-19 JP JP2011179290A patent/JP5796403B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012072489A (ja) | 2012-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5691350B2 (ja) | 耐候性に優れた構造用鋼材および鋼構造物 | |
JP5120510B2 (ja) | 耐候性に優れた鋼材 | |
JP5120472B2 (ja) | 耐候性に優れた構造用鋼材 | |
JP5950037B2 (ja) | 耐候性に優れた鋼材 | |
JP6556163B2 (ja) | 耐候性に優れた構造用鋼材 | |
JP5891892B2 (ja) | 高塩分環境下で耐候性に優れたさび層付き鋼材 | |
JP5446278B2 (ja) | 耐候性に優れた構造用鋼材 | |
JP5796403B2 (ja) | 耐候性に優れた溶接構造用鋼材 | |
JP2018040031A (ja) | 塗装耐久性に優れた構造用鋼材および構造物 | |
JP2012214871A (ja) | 耐食性に優れたさび層付き鋼材 | |
JP5600986B2 (ja) | 耐候性に優れた構造用鋼材 | |
JP6432607B2 (ja) | 耐候性に優れた構造用鋼材 | |
JP5797877B2 (ja) | 高湿潤環境下において耐食性に優れる耐候性鋼材 | |
JP6094669B2 (ja) | 溶接構造用鋼材 | |
JP2017226878A (ja) | ボルト用鋼材 | |
JP3846218B2 (ja) | 耐候性に優れた構造用鋼 | |
JP6988858B2 (ja) | ボルト用鋼材 | |
JP2021161458A (ja) | 耐火性および塗装耐食性に優れた構造用鋼材および構造物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120327 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150210 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150224 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150422 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150721 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150803 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5796403 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |