JP5862166B2 - 船舶艤装用耐食鋼材 - Google Patents
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Description
なお、式中、元素記号は、それぞれの元素の含有量(質量%)を示す。
Cは鋼材強度を上昇させるのに有効な元素であり、所望の強度を得るために0.01%以上の含有が必要であるが、0.2%を超えて含有すると、溶接熱影響部の靭性を低下させるため、C量は0.01〜0.2%の範囲とする。好ましくは、0.05〜0.15%の範囲である。
Siは脱酸剤として、また鋼材の強度向上を目的として含有される元素であり、0.01%以上の含有が必要であるが、2.5%を超えて含有すると鋼の靭性を劣化させるので、Si量は0.01〜2.5%の範囲とする。好ましくは、0.05〜0.50%の範囲である。
Mnは熱間脆性を防止し鋼材の強度向上に有用な元素であるので、0.1%以上の含有が必要であるが、2.0%を超える含有は、鋼の靭性および溶接性を低下させるので、Mn量は0.1〜2.0%の範囲とする。また、鋼中でMnSとなって、腐食の活性点となる耐食性劣化元素であるので、好ましくは、0.5〜1.0%の範囲であり、より好ましくは、0.99%以下である。
Pは鋼の母材靭性のみならず、溶接性および溶接部靭性を劣化させる有害な元素であるので極力低減することが望ましい。特にP量が0.03%以上では、母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなるのでP量は0.03%未満とする。
Sは鋼の靭性および溶接性を劣化させる有害な元素であるので、極力低減することが望ましく、S量は0.01%未満とした。また、Sは耐食性を劣化させる元素であるため、好ましくは0.005%未満とする。
Alは脱酸剤として作用し、このためには0.005%以上の含有を必要とするが、0.3%を超える含有は、溶接金属部の靭性を低下させるので、Al量は0.005〜0.3%の範囲とする。好ましくは、0.01〜0.05%の範囲である。なお、Al含有量は酸可溶Alを測定した。
Nは靭性に対して有害な成分であり、靭性の向上を図るためにはできるだけ低減することが望ましいが、工業的には0.001%未満に低減することが難しい。一方、N量が0.008%を超えると靭性の著しい劣化を招く.よってN量は、0.001〜0.008%の範囲とする。
これまでの種々の研究で、Crは耐食元素と考えられており、耐候性鋼を代表とする低合金の耐食鋼では、大気腐食環境で無塗装で使用されると錆層が緻密になり、耐食性が向上すると言われている。これは、塗装材でも同様の結果が報告されており、例えば非特許文献1を見ると、JIS SMA鋼(Crを0.6質量%程度含有と推定)の塗装耐食性を評価しており、Cr等によって錆層を緻密にしてアノード反応を抑制して、その結果塗膜膨れを抑制するとされている。しかしながら、発明者等の検討によると、Crはジンクリッチプライマー層が無い場合は、耐食劣化元素となる。
Cuは、耐食元素であり、これらを含有すると鋼材自体の耐食性が向上し、また保護性のある微細な腐食生成物を塗膜下に形成し、塗装耐食性が向上する。0.01%以上の含有で効果を発揮し、1.0%を超えての含有は靭性や溶接性を悪化させるため、含有する場合は、Cu量は、0.01〜1.0%の範囲とすることが好ましい。
WおよびMoは、耐食元素であり、これら元素は母材から溶出した際に酸素酸を形成し、これらが塩化物イオンを電気的に反発させ、塩化物イオンが地鉄表面にまで侵入することを防ぎ、耐食性を向上させる。また、WおよびMoは、FeWO4やFeMoO4といった難溶性の腐食生成物を形成することで、鋼材の耐食性が向上する。W、Moのいずれも0.005%以上の含有で効果を発揮する。また、これらW、Moのいずれも、1.0%を超えて含有しても、耐食性効果が飽和するため、これらの元素を含有する場合は、W量、Mo量は、いずれも0.005〜1.0%の範囲とすることが好ましい。
Snは、耐食元素であり、これらは鋼材表面のアノード部などpHが低い部位での腐食を抑制する効果がある。0.001%以上の含有で効果を発揮するが、0.3%を超えて含有すると母材靭性および熱影響部を劣化させるため、含有する場合は、Sn量は0.001〜0.3%の範囲とすることが好ましい。
Cu、W、Mo、Snの複合化について、さらに研究、検討を重ねた結果、上記式で示される実験的塗装耐食性指標式を導出した。上述のCu、W、Mo、Sn各々の下限量以上から塗装耐食性の向上は見られるが、上記式の値を0.1%以上とすることで、上述した各耐食元素の効果が複合的に現れる。また2.0%を超えても、塗装耐食性の効果は飽和してしまい、また、溶接性の劣化や靭性の劣化等の機械的特性の劣化が見られるため、上限は2.0%とする。
Niは、耐食元素であり、これらを含有すると鋼材自体の耐食性が向上し、また保護性のある微細な腐食生成物を塗膜下に形成し、塗装耐食性が向上する。0.01%以上の含有で効果を発揮するが、1.0%を超えて含有すると靭性や溶接性を悪化させるため、含有する場合は、Ni量は0.01〜1.0%の範囲とすることが好ましい。
Nb、V、Ti、Bはいずれも、鋼材強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して1種以上含有することができる。このような効果を得るためには、Nb、Vは各々0.001%以上、Tiは0.002%以上、Bは0.0002%以上を含有する必要がある。しかしながら、いずれの成分も一定の範囲を超えて含有した場合、靱性が劣化するため、含有する場合は、Nb量は0.001〜0.2%、V量は0.001〜0.5%、Ti量は0.002〜0.2%、B量は0.0002〜0.005%の範囲とすることが好ましい。
Caは、介在物の形態制御により鋼の延性向上、あるいは、溶接熱影響部の靱性向上に寄与する元素であり、このような効果を発揮させるためには、0.0001%以上を含有する必要がある。しかしながら、0.01%を超えて含有した場合、靱性の低下の原因となるため、Ca量は0.0001〜0.01%の範囲とする。
なお、実船での暴露試験前に、耐食性の評価のために、JIS K 5600−7−9に準拠した方法で、試験片の塗膜の上からカッターナイフで地鉄表面まで達する80mm長さのスクラッチ疵を一文字状に付与した。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.01〜0.2%、Si:0.01〜2.5%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.03%未満、S:0.01%未満、Al:0.005〜0.3%、N:0.001〜0.008%を含有し、更に、Cr:0.02%未満とし、Cu:0.01〜1.0%、W:0.005〜1.0%、Mo:0.005〜1.0%、Sn:0.001〜0.3%の中から選ばれる1種または2種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼材の表面に塗装が施されていることを特徴とする船舶艤装用耐食鋼材。
- 更に、前記鋼組成のうちCu、W、Mo、Snの含有量が下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする請求項1記載の船舶艤装用耐食鋼材。
0.1%≦ Cu+3W+2.5Mo+5Sn ≦ 2.0% ・・・・・(1)
なお、式中、元素記号は、それぞれの元素の含有量(質量%)を示す。 - 前記塗装がエポキシ系塗膜からなることを特徴とする請求項1または2に記載の船舶艤装用耐食鋼材。
- 前記鋼組成に、更に、質量%で、Ni:0.01〜1.0%を含有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の船舶艤装用耐食鋼材(ただし、Cr含有量が0.010%以上を除く)。
- 前記鋼組成に、更に、質量%で、Nb:0.001〜0.2%、V:0.001〜0.5%、Ti:0.002〜0.2%、B:0.0002〜0.005%の中から選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の船舶艤装用耐食鋼材(ただし、Cr含有量が0.010%以上を除く)。
- 前記鋼組成に、更に、質量%で、Ca:0.0001〜0.01%を含有することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の船舶艤装用耐食鋼材。
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