JP6891830B2 - Steel for mooring chains and mooring chains - Google Patents
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Description
本発明は、係留チェーン用鋼および係留チェーンに関する。 The present invention relates to steel for mooring chains and mooring chains.
係留チェーンは、海水環境に曝されるため腐食が激しく、長期間使用の際には腐食が問題となる場合がある。ドックでの点検時に係留チェーンの径が計測されるが、元の径に対して12%以上減少している場合には、新たなチェーンに切り替えをしなければならないという基準が船級規則により定められている。 Since the mooring chain is exposed to the seawater environment, it is severely corroded, and corrosion may become a problem during long-term use. The diameter of the mooring chain is measured at the time of inspection at the dock, but if it is reduced by 12% or more from the original diameter, the standard that a new chain must be switched to is stipulated by the ship classification rules. ing.
一般的には、船舶の寿命が20年程度であるのに対して、係留チェーンの寿命は15年程度である。このため、現状、船を廃船にするまでに、係留チェーンの交換を1度は行なう必要がある。このような状況から、係留チェーンに用いられる金属材料には、耐食性向上による寿命延長が望まれている。 Generally, the life of a ship is about 20 years, while the life of a mooring chain is about 15 years. Therefore, at present, it is necessary to replace the mooring chain once before the ship is scrapped. Under these circumstances, it is desired that the metal material used for the mooring chain has a longer life by improving the corrosion resistance.
船舶の係留チェーンは、従来、JIS G 3105(2004)に規定されているSBC300、SBC490、SBC690といった産業用鋼材が用いられている。また、これら鋼材に加え、例えば、希土類等を任意元素として添加することで、材料特性を向上させた鋼材についても用いられる場合がある(特許文献1参照)。 Conventionally, industrial steel materials such as SBC300, SBC490, and SBC690 specified in JIS G 3105 (2004) are used for the mooring chain of a ship. Further, in addition to these steel materials, for example, a steel material having improved material properties by adding rare earths or the like as an optional element may also be used (see Patent Document 1).
しかしながら、これら鋼材では、上述のように船舶の寿命に対して係留チェーンの耐久年数が短く、所望する耐食性が十分得られていないという問題がある。 However, these steel materials have a problem that the durability of the mooring chain is short with respect to the life of the ship as described above, and the desired corrosion resistance is not sufficiently obtained.
本発明は、上記の問題を解決し、耐食性に優れた係留チェーン用鋼および係留チェーンを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a mooring chain steel and a mooring chain having excellent corrosion resistance.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記の係留チェーン用鋼および係留チェーンを要旨とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the following steels for mooring chains and mooring chains are the gist of the present invention.
(1)化学組成が、質量%で、
C:0.15〜0.45%、
Si:0.6%以下、
Mn:1.0〜2.5%、
P:0.1%以下、
S:0.05%以下、
Al:0.1%以下、
N:0.01%以下、
Mo:0.01〜1.0%、
Cr:0.05%未満、
Ni:0〜5.0%、
Sb:0〜0.5%、
V:0〜1.0%、
Ca:0〜0.01%、
Mg:0〜0.01%、
REM:0〜0.01%、
Nb:0〜0.1%、
Ti:0〜0.1%、
B:0〜0.01%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記式(i)を満足する、係留チェーン用鋼。
1−2.17Mo+0.25Cr≦0.80・・・(i)
但し、上記式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
(1) The chemical composition is mass%.
C: 0.15 to 0.45%,
Si: 0.6% or less,
Mn: 1.0 to 2.5%,
P: 0.1% or less,
S: 0.05% or less,
Al: 0.1% or less,
N: 0.01% or less,
Mo: 0.01-1.0%,
Cr: less than 0.05%,
Ni: 0-5.0%,
Sb: 0-0.5%,
V: 0-1.0%,
Ca: 0-0.01%,
Mg: 0-0.01%,
REM: 0-0.01%,
Nb: 0-0.1%,
Ti: 0-0.1%,
B: 0-0.01%,
Remaining: Fe and impurities,
Steel for mooring chains that satisfies the following formula (i).
1-2.17Mo + 0.25Cr ≦ 0.80 ... (i)
However, each element symbol in the above formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and if it is not contained, it is set to zero.
(2)前記化学組成が、質量%で、
Ni:0.01〜5.0%、
Sb:0.01〜0.5%、
V:0.01〜1.0%、
Ca:0.0001〜0.01%、
Mg:0.0001〜0.01%、および
REM:0.0001〜0.01%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)に記載の係留チェーン用鋼。
(2) The chemical composition is mass%.
Ni: 0.01-5.0%,
Sb: 0.01-0.5%,
V: 0.01-1.0%,
Ca: 0.0001-0.01%,
Mg: 0.0001 to 0.01%, and REM: 0.0001 to 0.01%,
Contains one or more selected from,
Steel for mooring chain according to (1) above.
(3)前記化学組成が、質量%で、
Nb:0.001〜0.1%、
Ti:0.001〜0.1%、および
B:0.0001〜0.01%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)または(2)に記載の係留チェーン用鋼。
(3) The chemical composition is mass%.
Nb: 0.001 to 0.1%,
Ti: 0.001 to 0.1%, and B: 0.0001 to 0.01%,
Contains one or more selected from,
The steel for mooring chains according to (1) or (2) above.
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載の鋼を用いた係留チェーン。 (4) A mooring chain using the steel according to any one of (1) to (3) above.
(5)表面に防食被覆層を備えた上記(4)に記載の係留チェーン。 (5) The mooring chain according to (4) above, which has an anticorrosion coating layer on its surface.
本発明によれば、優れた耐食性を有する係留チェーン用鋼および係留チェーンを得ることができる。 According to the present invention, a steel for a mooring chain and a mooring chain having excellent corrosion resistance can be obtained.
本発明者は、係留チェーンに用いられる鋼材の耐久年数が船舶寿命に比べて短く、所望する耐食性を得られない要因について検討を行なった。 The present inventor investigated the factors that the durability of the steel material used for the mooring chain is shorter than the life of the ship and the desired corrosion resistance cannot be obtained.
鋼材の耐食性能は、その鋼材が使用される腐食環境により大きく変化する。すなわち、特定の腐食環境において耐食性に優れていると評価される鋼材であっても、異なる腐食環境においては耐食性を発揮することができない場合がある。このため、本発明者は、まず係留チェーンの使用環境について調査を行なった。 The corrosion resistance of a steel material varies greatly depending on the corrosive environment in which the steel material is used. That is, even a steel material evaluated to have excellent corrosion resistance in a specific corrosive environment may not be able to exhibit corrosion resistance in a different corrosive environment. Therefore, the present inventor first investigated the usage environment of the mooring chain.
係留チェーンは、港湾沖での係留時には海水に浸かり、船舶の航行時にはチェーンロッカーと呼ばれる格納庫に保管される。このため、係留チェーンは、そのほとんどの時間を、チェーンロッカー内で保管された状態となる。 The mooring chain is submerged in seawater when moored off the harbor and stored in a hangar called a chain locker when the vessel is sailing. Therefore, the mooring chain is stored in the chain locker most of the time.
そこで、本発明者は、航行時におけるチェーンロッカー内の温度および湿度の変動を詳細に測定した。その結果、チェーンロッカー内では、湿度の高い状態と比較的湿度の低い状態とが繰り返されながらも、相対湿度が50%RH程度を下回ることがないことが明らかになった。 Therefore, the present inventor has measured in detail the fluctuations in temperature and humidity in the chain rocker during navigation. As a result, it was clarified that the relative humidity does not fall below about 50% RH in the chain locker, even though the high humidity state and the relatively low humidity state are repeated.
ところで、海水の主成分として一般的なものは塩化ナトリウムであるが、これ以外にも塩化マグネシウム等の塩化物が含まれている。特に、塩化マグネシウムは潮解作用が強く、例えば、相対湿度が30%RH程度以上であれば、大気中の水分を容易に取り込む。 By the way, sodium chloride is generally used as the main component of seawater, but chlorides such as magnesium chloride are also contained in addition to this. In particular, magnesium chloride has a strong deliquescent action, and for example, when the relative humidity is about 30% RH or more, it easily takes in moisture in the atmosphere.
すなわち、係留チェーンに付着した塩化マグネシウム等が大気中の水分を取り込むため、わずかに湿った状態が維持され、チェーンの表面には、常時、薄い水膜(以下の説明において、「薄膜水」ともいう。)が形成される。また、表面に形成した薄膜水内では、海水中に含まれる塩化物が濃化する。そして、塩化物が濃化した環境において、鋼材が腐食すると、腐食により鉄が溶出した箇所で、鉄イオンの加水分解反応が生じる。その結果、鋼材表面のpHが低下する。このように、係留チェーンの使用環境は、極めて厳しい特殊な腐食環境であることが明らかになった。 That is, since magnesium chloride and the like adhering to the mooring chain take in moisture in the atmosphere, a slightly moist state is maintained, and a thin water film (also referred to as "thin film water" in the following description) is always present on the surface of the chain. ) Is formed. Further, in the thin film water formed on the surface, the chloride contained in the seawater is concentrated. Then, when the steel material is corroded in an environment where chloride is concentrated, a hydrolysis reaction of iron ions occurs at a place where iron is eluted due to the corrosion. As a result, the pH of the steel material surface decreases. In this way, it became clear that the environment in which the mooring chain is used is an extremely severe and special corrosive environment.
係留チェーンに用いられる鋼材は、上述の特殊な腐食環境において、耐食性を発揮する必要がある。そのため、係留チェーンに用いられる鋼材を設計する上で、上述の腐食環境を再現し、耐食性の評価を行なう必要がある。以上の観点より、本発明者は、係留チェーン用鋼の腐食試験方法(特願2017−240413参照。)を開発した。そして、上記腐食試験方法により、鋼材の耐食性を評価することで、係留チェーン用鋼として好適な本発明鋼を得るに至った。 The steel material used for the mooring chain needs to exhibit corrosion resistance in the above-mentioned special corrosive environment. Therefore, when designing the steel material used for the mooring chain, it is necessary to reproduce the above-mentioned corrosive environment and evaluate the corrosion resistance. From the above viewpoint, the present inventor has developed a corrosion test method for mooring chain steel (see Japanese Patent Application No. 2017-240413). Then, by evaluating the corrosion resistance of the steel material by the above-mentioned corrosion test method, the steel of the present invention suitable as a steel for a mooring chain was obtained.
本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 The present invention has been made based on the above findings. Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.
1.化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. 1. The reasons for limiting the chemical composition of each element are as follows. In the following description, "%" for the content means "mass%".
C:0.15〜0.45%
Cは、強度を確保するために必要な元素である。係留チェーンとしての強度を確保するために、C含有量は0.15%以上とする。しかしながら、C含有量が0.45%を超えると、母材および溶接熱影響部の靭性が著しく低下する。このため、C含有量は0.45%以下とする。C含有量は0.17%以上であるのが好ましく、0.20%以上であるのがより好ましい。また、C含有量は0.42%以下であるのが好ましく、0.40%以下であるのがより好ましい。
C: 0.15 to 0.45%
C is an element necessary for ensuring strength. In order to secure the strength of the mooring chain, the C content is 0.15% or more. However, when the C content exceeds 0.45%, the toughness of the base metal and the heat-affected zone of the weld is significantly reduced. Therefore, the C content is set to 0.45% or less. The C content is preferably 0.17% or more, and more preferably 0.20% or more. The C content is preferably 0.42% or less, more preferably 0.40% or less.
Si:0.6%以下
Siは、脱酸のために必要な元素であるが、0.6%を超えて含有させると溶接熱影響部の靭性が低下する。このため、Si含有量は0.6%以下とする。なお、靭性の観点からSi含有量はより低いほうが望ましい。この場合、Si含有量は0.55%以下であるのが好ましく、0.5%以下であるのがより好ましい。一方、Si含有量を過度に低減すると、脱酸の効果が十分に得られなくなるため、Si含有量は0.01%以上であるのが好ましい。
Si: 0.6% or less Si is an element necessary for deoxidation, but if it is contained in excess of 0.6%, the toughness of the weld heat affected zone decreases. Therefore, the Si content is set to 0.6% or less. From the viewpoint of toughness, it is desirable that the Si content is lower. In this case, the Si content is preferably 0.55% or less, more preferably 0.5% or less. On the other hand, if the Si content is excessively reduced, the deoxidizing effect cannot be sufficiently obtained. Therefore, the Si content is preferably 0.01% or more.
Mn:1.0〜2.5%
Mnは、強度を確保するために必要な元素である。強度を確保するために、Mn含有量は1.0%以上とする。しかしながら、Mnを、2.5%を超えて含有させると、靭性が著しく低下する。このため、Mn含有量は2.5%以下とする。Mn含有量は1.2%以上であるのが好ましく、1.3%以上であるのがより好ましい。また、Mn含有量は2.4%以下であるのが好ましく、2.3%以下であるのがより好ましい。
Mn: 1.0 to 2.5%
Mn is an element necessary for ensuring strength. In order to secure the strength, the Mn content is 1.0% or more. However, if Mn is contained in an amount of more than 2.5%, the toughness is significantly reduced. Therefore, the Mn content is set to 2.5% or less. The Mn content is preferably 1.2% or more, more preferably 1.3% or more. The Mn content is preferably 2.4% or less, and more preferably 2.3% or less.
P:0.1%以下
Pは不純物として粒界に偏析し、靭性を低下させる元素である。そして、P含有量が0.1%を超えると靭性が著しく低下する。このため、P含有量は0.1%以下とする。P含有量は少なければ少ないほど好ましい。P含有量は0.08%以下であるのが好ましく、0.05%以下であるのがより好ましい。
P: 0.1% or less P is an element that segregates at grain boundaries as an impurity and lowers toughness. When the P content exceeds 0.1%, the toughness is remarkably lowered. Therefore, the P content is set to 0.1% or less. The smaller the P content, the more preferable. The P content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.05% or less.
S:0.05%以下
Sは不純物として鋼中に存在し、MnSを形成する。このMnSは腐食の起点となり、耐食性を低下させる。このため、S含有量は0.05%以下とする。S含有量は少なければ少ないほど好ましい。S含有量は0.045%以下であるのが好ましく、0.04%以下であるのがより好ましい。
S: 0.05% or less S exists in the steel as an impurity and forms MnS. This MnS becomes a starting point of corrosion and lowers corrosion resistance. Therefore, the S content is set to 0.05% or less. The smaller the S content, the more preferable. The S content is preferably 0.045% or less, and more preferably 0.04% or less.
Al:0.1%以下
Alは脱酸剤として必要な元素であり、含有させることで脱酸効果が得られる。また、AlはNと結合し、AlNを形成することで、結晶粒を微細化させる。しかしながら、Alを、0.1%を超えて含有させると靭性の低下を招く。このため、Al含有量は0.1%以下とする。なお、Al含有量は0.08%以下であるのが好ましく、0.06%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を安定して得るために、Al含有量は0.005%以上であるのが好ましい。
Al: 0.1% or less Al is an element required as an antacid, and the deoxidizing effect can be obtained by containing it. Further, Al binds to N to form AlN, thereby refining the crystal grains. However, if Al is contained in an amount of more than 0.1%, the toughness is lowered. Therefore, the Al content is set to 0.1% or less. The Al content is preferably 0.08% or less, and more preferably 0.06% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect stably, the Al content is preferably 0.005% or more.
N:0.01%以下
Nは、Alと結合しAlNを形成することにより、結晶粒を微細化させる効果がある。しかしながら、N含有量が0.01%を超えると靭性が低下する。このため、N含有量は0.01%以下とする。N含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.006%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、N含有量は0.001%以上であるのが好ましい。
N: 0.01% or less N has the effect of making crystal grains finer by combining with Al to form AlN. However, if the N content exceeds 0.01%, the toughness decreases. Therefore, the N content is set to 0.01% or less. The N content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.006% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the N content is preferably 0.001% or more.
Mo:0.01〜1.0%
Moは強度を高める作用がある。また、Moは腐食環境において溶出したMoがモリブデン酸イオンを形成し、インヒビター作用により鋼の溶出を抑制する。この結果、Moは耐食性を向上させる効果を有する。このため、Mo含有量は0.01%以上とする。しかしながら、Mo含有量が1.0%を超えると、効果が飽和するだけでなく靭性が著しく低下する。このため、Mo含有量は1.0%以下とする。Mo含有量は0.03%以上であるのが好ましく、0.05%以上であるのがより好ましい。また、Mo含有量は0.8%以下であるのが好ましく、0.5%以下であるのがより好ましい。
Mo: 0.01-1.0%
Mo has the effect of increasing strength. Further, Mo elutes in a corrosive environment to form molybdate ions, and suppresses elution of steel by an inhibitory action. As a result, Mo has the effect of improving corrosion resistance. Therefore, the Mo content is set to 0.01% or more. However, when the Mo content exceeds 1.0%, not only the effect is saturated but also the toughness is significantly reduced. Therefore, the Mo content is set to 1.0% or less. The Mo content is preferably 0.03% or more, and more preferably 0.05% or more. The Mo content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.5% or less.
Cr:0.05%未満
Crは、鋼材のコスト上昇を抑えつつ強度を高める作用を有するが、塩化物が濃化する薄膜水形成環境において耐食性を著しく低下させる。このため、Cr含有量は0.05%未満とする。Cr含有量は0.04%未満であるのが好ましく、0.03%未満であるのがより好ましい。
Cr: Less than 0.05% Cr has the effect of increasing the strength while suppressing the cost increase of the steel material, but significantly reduces the corrosion resistance in the thin film water forming environment where chloride is concentrated. Therefore, the Cr content is set to less than 0.05%. The Cr content is preferably less than 0.04%, more preferably less than 0.03%.
本発明に係る係留チェーン用鋼は、上記成分に加え、Ni、Sb、V、Ca、Mg、REMから選択される1種以上の元素を含有させてもよい。 The mooring chain steel according to the present invention may contain one or more elements selected from Ni, Sb, V, Ca, Mg and REM in addition to the above components.
Ni:0〜5.0%
Niは薄膜水形成環境での鋼の溶出を著しく抑制し耐食性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ni含有量が5.0%を超えると効果が飽和するばかりでなく、鋼材のコストが上昇する。このため、Ni含有量は5.0%以下とする。Ni含有量は4.5%以下であるのが好ましく、4.0%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ni含有量は0.01%以上とするのが好ましく、0.05%以上であるのがより好ましく、0.1%以上であるのがさらに好ましい。
Ni: 0-5.0%
Ni has the effect of significantly suppressing elution of steel in a thin film water forming environment and improving corrosion resistance. Therefore, it may be contained as needed. However, if the Ni content exceeds 5.0%, not only the effect is saturated, but also the cost of the steel material increases. Therefore, the Ni content is set to 5.0% or less. The Ni content is preferably 4.5% or less, and more preferably 4.0% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ni content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.05% or more, and further preferably 0.1% or more.
Sb:0〜0.5%
Sbは、薄膜水形成環境において鋼の溶出を抑制する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Sbを、0.5%を超えて含有させると靭性が著しく低下する。このため、Sb含有量は0.5%以下とする。Sb含有量は0.4%以下であるのが好ましく、0.3%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Sb含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.03%以上であるのがより好ましく、0.05%以上であるのがさらに好ましい。
Sb: 0-0.5%
Sb has the effect of suppressing the elution of steel in a thin film water forming environment. Therefore, it may be contained as needed. However, if Sb is contained in an amount of more than 0.5%, the toughness is significantly reduced. Therefore, the Sb content is set to 0.5% or less. The Sb content is preferably 0.4% or less, more preferably 0.3% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Sb content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and further preferably 0.05% or more.
V:0〜1.0%
Vは腐食環境において溶出したVがバナジン酸イオンを形成することにより鋼の溶出を抑制する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。
V: 0-1.0%
V has the effect of suppressing the elution of steel by forming vanadate ions in the eluted V in a corrosive environment. Therefore, it may be contained as needed.
しかしながら、V含有量が1.0%を超えると効果が飽和するだけでなく靭性が低下する。このため、V含有量は1.0%以下とする。V含有量は0.8%以下であるのが好ましく、0.5%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、V含有量は、0.01%以上であるのが好ましく、0.03%以上であるのがより好ましく、0.05%以上であるのがさらに好ましい。 However, when the V content exceeds 1.0%, not only the effect is saturated but also the toughness is lowered. Therefore, the V content is set to 1.0% or less. The V content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.5% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the V content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and further preferably 0.05% or more.
Ca:0〜0.01%
Caは、イオンとして溶出し、pHの低下が生じた腐食界面においてpHを上昇させる。この結果、腐食が抑制されるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ca含有量が0.01%を超えると効果が飽和するだけでなく靭性が低下する。このため、Ca含有量は0.01%以下とする。Ca含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.006%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ca含有量は0.0001%以上であるのが好ましく、0.0003%以上であるのがより好ましく、0.0005%以上であるのがさらに好ましい。
Ca: 0-0.01%
Ca elutes as an ion and raises the pH at the corrosive interface where the pH drops. As a result, corrosion is suppressed, so that it may be contained as needed. However, when the Ca content exceeds 0.01%, not only the effect is saturated but also the toughness is lowered. Therefore, the Ca content is set to 0.01% or less. The Ca content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.006% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ca content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and further preferably 0.0005% or more.
Mg:0〜0.01%
Mgは、Caと同様、腐食界面のpHを上昇させることで腐食を抑制する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Mg含有量が0.01%を超えると効果が飽和するだけでなく靭性も低下する。このため、Mg含有量は0.01%以下とする。Mg含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.006%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Mg含有量は0.0001%以上であるのが好ましく、0.0003%以上であるのがより好ましく、0.0005%以上であるのがさらに好ましい。
Mg: 0-0.01%
Like Ca, Mg has an effect of suppressing corrosion by raising the pH of the corrosion interface. Therefore, it may be contained as needed. However, when the Mg content exceeds 0.01%, not only the effect is saturated but also the toughness is lowered. Therefore, the Mg content is set to 0.01% or less. The Mg content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.006% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Mg content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and further preferably 0.0005% or more.
REM:0〜0.01%
REMは、CaおよびMgと同様、腐食界面のpHを上昇させることで腐食を抑制する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、REM含有量が0.01%を超えると、効果が飽和するだけでなく靭性も低下する。このため、REM含有量は0.01%以下とする。REM含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.006%以下であるのがより好ましい。
REM: 0-0.01%
Like Ca and Mg, REM has an effect of suppressing corrosion by increasing the pH of the corrosion interface, and therefore may be contained as necessary. However, if the REM content exceeds 0.01%, not only the effect is saturated but also the toughness is reduced. Therefore, the REM content is set to 0.01% or less. The REM content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.006% or less.
一方、上記効果を得るためには、REM含有量は0.0001%以上であるのが好ましく、0.0003%以上であるのがより好ましく、0.0005%以上であるのがさらに好ましい。 On the other hand, in order to obtain the above effect, the REM content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and further preferably 0.0005% or more.
ここで、本発明において、REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素を指し、前記REM含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。REMは、工業的には、ミッシュメタルの形で添加される。 Here, in the present invention, REM refers to a total of 17 elements of Sc, Y and lanthanoid, and the REM content means the total content of these elements. REM is industrially added in the form of misch metal.
また、本発明に係る係留チェーン用鋼には、上記成分のほかに、さらにNb、Ti、Bから選択される1種以上の元素を含有させてもよい。 In addition to the above components, the mooring chain steel according to the present invention may further contain one or more elements selected from Nb, Ti, and B.
Nb:0〜0.1%
Nbは、強度を高める作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Nb含有量が0.1%を超えると靭性が低下する。このため、Nb含有量は0.1%以下とする。Nb含有量は0.08%以下であるのが好ましく、0.05%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Nb含有量は0.001%以上であるのが好ましく、0.003%以上であるのがより好ましく、0.005%以上であるのがさらに好ましい。
Nb: 0-0.1%
Since Nb has an effect of increasing strength, it may be contained if necessary. However, if the Nb content exceeds 0.1%, the toughness decreases. Therefore, the Nb content is set to 0.1% or less. The Nb content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.05% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Nb content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.003% or more, and further preferably 0.005% or more.
Ti:0〜0.1%
Tiは、Nと結合してTiNを形成することにより溶接熱影響部の靭性を向上させる。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ti含有量が0.1%を超えると効果が飽和する。このため、Ti含有量は0.1%以下とする。Ti含有量は0.08%以下であるのが好ましく、0.05%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ti含有量は0.001%以上であるのが好ましく、0.005%以上であるのがより好ましく、0.01%以上であるのがさらに好ましい。
Ti: 0-0.1%
Ti improves the toughness of the weld heat-affected zone by combining with N to form TiN. Therefore, it may be contained as needed. However, when the Ti content exceeds 0.1%, the effect is saturated. Therefore, the Ti content is set to 0.1% or less. The Ti content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.05% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ti content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.005% or more, and further preferably 0.01% or more.
B:0〜0.01%
Bは、強度を高める作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、B含有量が0.01%を超えると靭性が低下する。このため、B含有量は0.01%以下とする。B含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.005%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、B含有量は0.0001%以上であるのが好ましく、0.0003%以上であるのがより好ましく、0.0005%以上であるのがさらに好ましい。
B: 0-0.01%
Since B has an effect of increasing strength, it may be contained if necessary. However, if the B content exceeds 0.01%, the toughness decreases. Therefore, the B content is set to 0.01% or less. The B content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.005% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the B content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0003% or more, and further preferably 0.0005% or more.
本発明の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。ここで「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 In the chemical composition of the present invention, the balance is Fe and impurities. Here, the "impurity" is a component mixed with raw materials such as ore and scrap, and various factors in the manufacturing process when steel is industrially manufactured, and is allowed as long as it does not adversely affect the present invention. Means something.
上述のように、本発明では耐食性を担保する上で、Mo含有量を適切に制御する必要がある。また、本発明においては、薄膜水が形成した状態において耐食性を低下させるCrについても、その含有量を適切に制御する必要がある。本発明の成分系においては、これら元素の相互作用も鑑み、下記式(i)を満足する必要がある。 As described above, in the present invention, it is necessary to appropriately control the Mo content in order to ensure the corrosion resistance. Further, in the present invention, it is necessary to appropriately control the content of Cr, which lowers the corrosion resistance in the state where the thin film water is formed. In the component system of the present invention, it is necessary to satisfy the following formula (i) in consideration of the interaction of these elements.
1−2.17Mo+0.25Cr≦0.80・・・(i)
上記の式(i)は本発明の鋼の耐食性能を表すものであり、式(i)満足する場合、係留チェーン用鋼として十分な耐食性を確保できる。一方、式(i)を満足しない場合は耐食性が十分でなく、係留チェーンとして長期の使用が困難である。
1-2.17Mo + 0.25Cr ≦ 0.80 ... (i)
The above formula (i) represents the corrosion resistance of the steel of the present invention, and when the formula (i) is satisfied, sufficient corrosion resistance can be ensured as the steel for the mooring chain. On the other hand, if the equation (i) is not satisfied, the corrosion resistance is not sufficient and it is difficult to use it as a mooring chain for a long period of time.
但し、上記式(i)中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。 However, each element symbol in the above formula (i) represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and if it is not contained, it is set to zero.
なお、本発明では、鋼を係留チェーンの形状に成形した後、表面に防食被覆(皮膜)を施してもよい。すなわち、係留チェーンの表面に防食被覆層が形成することになる。防食被覆層としては、その種類は限定されず、一般的なものを用いればよい。具体的には、Znめっき、Alめっき、Zn−Alめっき等に例示される防食めっき皮膜、Zn溶射、Al溶射等に例示される金属溶射皮膜、ビニルブチラール系、エポキシ系、ウレタン系、フタル酸系、ふっ素系、油性塗料、瀝青質系等に例示される一般の防食塗装皮膜等が挙げられる。 In the present invention, after the steel is formed into the shape of a mooring chain, an anticorrosion coating (coating) may be applied to the surface. That is, an anticorrosion coating layer is formed on the surface of the mooring chain. The type of the anticorrosion coating layer is not limited, and a general one may be used. Specifically, anticorrosion plating film exemplified by Zn plating, Al plating, Zn-Al plating, etc., metal sprayed film exemplified by Zn spraying, Al spraying, etc., vinyl butyral type, epoxy type, urethane type, phthalic acid. Examples thereof include general anticorrosion coating films exemplified by systems, fluorine-based, oil-based paints, bituminous-based, and the like.
2.製造方法
上記の化学組成を有する鋼塊を連続鋳造法により製造する。鋼塊は、造塊法によりインゴットにしてもよい(JIS G 0203(2009)参照。)。続いて、得られた鋼塊を800〜1250℃の範囲で均熱、熱間圧延(熱間棒鋼圧延)を施し、棒鋼とする。本発明では棒鋼の径は特に限定されないが、例えば、50〜120mmの範囲とする。また、熱間圧延のうちの仕上げ圧延は、800℃以上で行なう。続いて、得られた棒鋼を室温まで、空冷または放冷により冷却する。
2. Manufacturing method A steel ingot having the above chemical composition is manufactured by a continuous casting method. The ingot may be made into an ingot by the ingot forming method (see JIS G 0203 (2009)). Subsequently, the obtained ingot is subjected to soaking and hot rolling (hot steel bar rolling) in the range of 800 to 1250 ° C. to obtain steel bars. In the present invention, the diameter of the steel bar is not particularly limited, but is, for example, in the range of 50 to 120 mm. Further, the finish rolling of the hot rolling is performed at 800 ° C. or higher. Subsequently, the obtained steel bar is cooled to room temperature by air cooling or air cooling.
なお、本発明では、上記の冷却後、熱処理を行なってもよい。さらに、熱処理後、ショットブラスト等の表面処理を施してもよい。そして、上記のようにして製造した棒鋼を素材として、600〜1100℃で加熱後に曲げ加工し、フラッシュバット溶接にて接合し接合部のバリ取りを行い、リンクを製造する。この工程を繰り返し、所定の長さのチェーンとする。なお、必要に応じスタッドを溶接により取り付けることができる。その後、焼入れ、焼戻しを行なう。焼入れ処理の温度は800〜1100℃、時間は10分以上とし、その後水冷により冷却する。焼戻し処理の温度は450〜750℃、時間は10分以上とし、その後水冷により冷却する。これらの工程によって所望の形状を有する係留用チェーンを製造する。 In the present invention, heat treatment may be performed after the above cooling. Further, after the heat treatment, a surface treatment such as shot blasting may be applied. Then, using the steel bar manufactured as described above as a material, the steel bar is heated at 600 to 1100 ° C., then bent, joined by flash butt welding, and the joint is deburred to manufacture a link. This process is repeated to obtain a chain having a predetermined length. If necessary, the studs can be attached by welding. After that, quenching and tempering are performed. The temperature of the quenching treatment is 800 to 1100 ° C., the time is 10 minutes or more, and then cooling is performed by water cooling. The temperature of the tempering treatment is 450 to 750 ° C., the time is 10 minutes or more, and then it is cooled by water cooling. By these steps, a mooring chain having a desired shape is manufactured.
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
表1に示す化学組成を有する鋼を溶製後、連続鋳造して得た鋼塊を分塊圧延して鋼片とした。次いで、その鋼片を熱間圧延(熱間棒鋼圧延)に供した。熱間圧延においては、鋼片の均熱温度を1250℃とし、素材を直径25mmまで1050℃以上で圧延し、室温まで空冷した。 After melting the steel having the chemical composition shown in Table 1, the ingots obtained by continuous casting were ingot-rolled to obtain steel pieces. Then, the steel piece was subjected to hot rolling (hot bar steel rolling). In hot rolling, the soaking temperature of the steel pieces was set to 1250 ° C., the material was rolled to a diameter of 25 mm at 1050 ° C. or higher, and air-cooled to room temperature.
続いて、得られた棒鋼に熱処理を実施した。熱処理では、900℃、15分の焼入れ処理、および水冷を行ない、その後638℃、20分の焼戻し処理、および水冷を行なった。前述の熱処理後、直径20mm×100mmの試験片を採取し、試験片の表面にショットブラストを施した。 Subsequently, the obtained steel bar was heat-treated. In the heat treatment, quenching treatment at 900 ° C. for 15 minutes and water cooling were performed, and then tempering treatment at 638 ° C. for 20 minutes and water cooling were performed. After the above heat treatment, a test piece having a diameter of 20 mm × 100 mm was collected, and the surface of the test piece was shot blasted.
その後、試験片を下記に記載の腐食試験に供した。腐食試験においては、係留チェーンの実際の腐食環境を模擬できるよう、特願2017−240413に記載された方法に準拠し、試験を行なった。具体的には、腐食試験では、海水浸漬工程と乾燥湿潤工程とからなる処理を1サイクルとして、8サイクル(約8週間)実施した。 Then, the test piece was subjected to the corrosion test described below. In the corrosion test, the test was carried out in accordance with the method described in Japanese Patent Application No. 2017-24413 so that the actual corrosion environment of the mooring chain could be simulated. Specifically, in the corrosion test, 8 cycles (about 8 weeks) were carried out, with the treatment consisting of the seawater immersion step and the drying and wetting step as one cycle.
海水浸漬工程では、試験片を1週間(7日)に1度、35℃の人工海水に15分浸漬させた。試験に用いた人工海水の組成は、NaCl:2.45%、MgCl2:1.11%、Na2SO4:0.41%、CaCl2:0.15%、KCl:0.07%、NaHCO3:0.02%、KBr:0.01%であった。なお、上記の人工海水の組成の%は、質量%を示している。 In the seawater immersion step, the test piece was immersed in artificial seawater at 35 ° C. for 15 minutes once a week (7 days). The composition of the artificial seawater used in the test was NaCl: 2.45%, MgCl 2 : 1.11%, Na 2 SO 4 : 0.41%, CaCl 2 : 0.15%, KCl: 0.07%, NaHCO 3 : 0.02%, KBr: 0.01%. In addition,% of the composition of the said artificial seawater shows mass%.
また、乾燥湿潤工程では、チェーンロッカー内において、比較的湿度の低い状態を模擬した乾燥工程と比較的湿度の高い状態を模擬した湿潤工程との二つの工程を実施した。乾燥工程では、温度が60℃、相対湿度が65%RHの環境で4時間保持し、湿潤工程では、温度が60℃、相対湿度が90%RHの環境で4時間保持した。 Further, in the drying and wetting step, two steps were carried out in the chain locker, a drying step simulating a relatively low humidity state and a wetting step simulating a relatively high humidity state. In the drying step, the temperature was maintained in an environment of 60 ° C. and a relative humidity of 65% RH for 4 hours, and in the wetting step, the temperature was maintained in an environment of 60 ° C. and a relative humidity of 90% RH for 4 hours.
海水浸漬工程の後、次の海水浸漬工程に至るまでの間、乾燥湿潤工程、つまり乾燥工程と湿潤工程とを交互に繰り返す処理を行なった。この場合、乾燥工程と湿潤工程とを行なう工程を1回とすると、1日の間で上記処理が3回行なわれることとなる。 After the seawater dipping step, the drying and wetting step, that is, the drying step and the wetting step were alternately repeated until the next seawater dipping step. In this case, assuming that the drying step and the wetting step are performed once, the above treatment is performed three times in one day.
上記の腐食試験の後、ノギスで試験片の径の減少量を測定した。試験片の測定は、上端および下端から30mmの位置と、中央部すなわち上端から50mmの位置で測定を行なった。加えて、上述の位置それぞれにおいて、その位置から直交する位置の径の大きさについても、同様に測定を行なった。つまり、一つの試料において6箇所の位置で径の大きさを測定し、その平均値から腐食試験後に径の大きさを算出した。続いて、元の径の大きさと腐食試験後の径の大きさとの差を径の減少量(mm)とした。なお、本発明においては、径の減少量が0.9mm以下である場合に、係留チェーンとして十分な耐食性を有すると判断した。 After the above corrosion test, the amount of decrease in the diameter of the test piece was measured with a caliper. The test piece was measured at a position 30 mm from the upper end and the lower end and a position 50 mm from the central portion, that is, the upper end. In addition, at each of the above-mentioned positions, the size of the diameter of the position orthogonal to that position was also measured in the same manner. That is, the size of the diameter was measured at 6 positions in one sample, and the size of the diameter was calculated after the corrosion test from the average value. Subsequently, the difference between the original diameter size and the diameter size after the corrosion test was defined as the diameter reduction amount (mm). In the present invention, when the amount of decrease in diameter is 0.9 mm or less, it is determined that the mooring chain has sufficient corrosion resistance.
上記の試験結果を表1に示す。 The above test results are shown in Table 1.
表1に示すように、試験No.1〜15は、本発明で規定する組成を満足し、かつ式(i)を満足するため、耐食性が良好であった。一方、試験No.16および17は、組成または式(i)を満足しないため、耐食性が劣る結果となった。 As shown in Table 1, Test No. 1 to 15 satisfied the composition specified in the present invention and satisfied the formula (i), and therefore had good corrosion resistance. On the other hand, Test No. 16 and 17 did not satisfy the composition or the formula (i), resulting in poor corrosion resistance.
Claims (5)
C:0.15〜0.45%、
Si:0.6%以下、
Mn:1.0〜2.5%、
P:0.1%以下、
S:0.05%以下、
Al:0.1%以下、
N:0.01%以下、
Mo:0.01〜1.0%、
Cr:0.05%未満、
Ni:0〜5.0%、
Sb:0〜0.5%、
V:0〜1.0%、
Ca:0〜0.01%、
Mg:0〜0.01%、
REM:0〜0.01%、
Nb:0〜0.1%、
Ti:0〜0.1%、
B:0〜0.01%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記式(i)を満足する、係留チェーン用鋼。
1−2.17Mo+0.25Cr≦0.80・・・(i)
但し、上記式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。 The chemical composition is mass%,
C: 0.15 to 0.45%,
Si: 0.6% or less,
Mn: 1.0 to 2.5%,
P: 0.1% or less,
S: 0.05% or less,
Al: 0.1% or less,
N: 0.01% or less,
Mo: 0.01-1.0%,
Cr: less than 0.05%,
Ni: 0-5.0%,
Sb: 0-0.5%,
V: 0-1.0%,
Ca: 0-0.01%,
Mg: 0-0.01%,
REM: 0-0.01%,
Nb: 0-0.1%,
Ti: 0-0.1%,
B: 0-0.01%,
Remaining: Fe and impurities,
Steel for mooring chains that satisfies the following formula (i).
1-2.17Mo + 0.25Cr ≦ 0.80 ... (i)
However, each element symbol in the above formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and if it is not contained, it is set to zero.
Ni:0.01〜5.0%、
Sb:0.01〜0.5%、
V:0.01〜1.0%、
Ca:0.0001〜0.01%、
Mg:0.0001〜0.01%、および
REM:0.0001〜0.01%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1に記載の係留チェーン用鋼。 When the chemical composition is mass%,
Ni: 0.01-5.0%,
Sb: 0.01-0.5%,
V: 0.01-1.0%,
Ca: 0.0001-0.01%,
Mg: 0.0001 to 0.01%, and REM: 0.0001 to 0.01%,
Contains one or more selected from,
The steel for a mooring chain according to claim 1.
Nb:0.001〜0.1%、
Ti:0.001〜0.1%、および
B:0.0001〜0.01%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1または2に記載の係留チェーン用鋼。 When the chemical composition is mass%,
Nb: 0.001 to 0.1%,
Ti: 0.001 to 0.1%, and B: 0.0001 to 0.01%,
Contains one or more selected from,
The steel for a mooring chain according to claim 1 or 2.
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