JP7339508B2 - チェーンロッカーおよびチェーンロッカー用鋼板 - Google Patents
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Description
本発明は、チェーンロッカーおよびチェーンロッカー用鋼板に関する。
船舶が海洋で停泊する際、碇が投錨される。投錨され、海底に沈められた碇は、係留チェーンにより船舶と繋がれており、係留チェーンの大部分は海水に浸かった状態となる。一方、船舶が航行する際には、係留チェーンが引き上げられることで、碇が抜錨される。この後、係留チェーンは、船舶内のチェーンロッカーと呼ばれる格納庫に保管される（例えば、非特許文献１を参照。）。
沖縄県水産海洋技術センター"調査船図南丸について"、［online］、令和１年７月４日検索、インターネット＜URL: https://www.pref.okinawa.jp/fish//center/tonan/soubi.html>
上述したチェーンロッカーでは、海水が付着した状態で係留チェーンが長期間保管される。また、碇が投錨または抜錨される際には、チェーンロッカーから係留チェーンが出し入れされ、チェーンロッカーの内壁と係留チェーンとが激しく擦れ合う。これにより、チェーンロッカーの内壁に施された塗装に疵が入り、腐食が進行しやすくなる。
チェーンロッカーに代表されるような船舶内の設備では、定期的なドック点検時に必要に応じ再塗装するなどのメンテナンスを行うことが船舶基準等により定められている。しかしながら、腐食が進行し、さびが発生した状態で、塗装を塗り直しても、塗膜の密着性が十分に確保されないため、塗装の寿命が低下し、塗装を行う頻度が高くなるという問題がある。
本発明では、上記課題を解決し、腐食の進行を抑制し、さびの発生を低減し得る耐食性を有したチェーンロッカーおよびチェーンロッカー用鋼板を提供することを目的とする。
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、下記のチェーンロッカーおよびチェーンロッカー用鋼板を要旨とする。
（１）船舶用のチェーンロッカーであって、
前記チェーンロッカーは、鋼板を含み、
前記鋼板の化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０１～０．２０％、
Ｓｉ：０．０１～１．０％、
Ｍｎ：０．０５～２．５０％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０１５％以下、
Ａｌ：０．００３～０．１％、
Ｎ：０．０００５～０．０１％、
Ｓｎ：０．０１～０．５％、
Ｃｒ：０．１％以下、
Ｃｕ：０．１％以下、
Ｎｉ：０～５．０％、
Ｓｂ：０～０．５％、
Ｍｏ：０～１．０％、
Ｗ：０～１．０％、
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）および（ii）を満足する、チェーンロッカー。
１－３．２６Ｓｎ＋０．２５Ｃｒ≦０．８０・・・（ｉ）
Ｓｎ／Ｃｕ≧１．０・・・（ii）
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。
前記チェーンロッカーは、鋼板を含み、
前記鋼板の化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０１～０．２０％、
Ｓｉ：０．０１～１．０％、
Ｍｎ：０．０５～２．５０％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０１５％以下、
Ａｌ：０．００３～０．１％、
Ｎ：０．０００５～０．０１％、
Ｓｎ：０．０１～０．５％、
Ｃｒ：０．１％以下、
Ｃｕ：０．１％以下、
Ｎｉ：０～５．０％、
Ｓｂ：０～０．５％、
Ｍｏ：０～１．０％、
Ｗ：０～１．０％、
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）および（ii）を満足する、チェーンロッカー。
１－３．２６Ｓｎ＋０．２５Ｃｒ≦０．８０・・・（ｉ）
Ｓｎ／Ｃｕ≧１．０・・・（ii）
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。
（２）前記化学組成が、質量％で、
Ｎｉ：０．０１～５．０％、
Ｓｂ：０．０１～０．５％、
Ｍｏ：０．０１～１．０％、
Ｗ：０．０１～１．０％、
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）に記載のチェーンロッカー。
Ｎｉ：０．０１～５．０％、
Ｓｂ：０．０１～０．５％、
Ｍｏ：０．０１～１．０％、
Ｗ：０．０１～１．０％、
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）に記載のチェーンロッカー。
（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）に記載のチェーンロッカー。
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）に記載のチェーンロッカー。
（４）表面に防食被覆層を備えた上記（１）～（３）のいずれかに記載のチェーンロッカー。
（５）上記（１）～（４）のいずれかに記載のチェーンロッカーに用いられる鋼板。
本発明によれば、腐食の進行を抑制し、さびの発生を低減し得る耐食性を有したチェーンロッカーおよびチェーンロッカー用鋼板を提供することを目的とする。
本発明者は、腐食の進行を抑制し、さびの発生を低減し得るチェーンロッカーを得るために、以下のような検討を行った。
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できない場合がある。このため、本発明者は、チェーンロッカー内の環境について調査した。具体的には、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。
上述したように、船舶の航行時に、係留チェーンは海中から引き上げられ、チェーンロッカーで保管される。このため、チェーンロッカー内では、海水が付着した係留チェーンが長期間保管された状態となる。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かった。
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。
したがって、係留チェーンに付着し、チェーンロッカー内に持ち込まれた塩化マグネシウム等がチェーンロッカー内で大気中の水分を取り込むため、チェーンロッカーの内壁では、わずかに湿った状態が維持される。この結果、チェーンロッカーの内壁には、常に薄い水膜（以下の説明において、「薄膜水」ともいう。）が形成されることになる。
また、内壁の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さらに濃化する現象が生じる。このように、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、表面のｐＨが低下し、さらに腐食が進行しやすくなる。以上より、本発明者は、チェーンロッカー内が、極めて厳しい特殊な腐食環境であることを明らかにした。
さらに、チェーンロッカーの内壁は、錨の投錨または抜錨の際、係留チェーンと擦れ合う部分が生じるため、耐摩耗性をも有することが望ましい。
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、以下、本発明の各要件について詳しく説明する。
１．概要
本発明は、船舶用のチェーンロッカーに係るものである。上記チェーンロッカーは、鋼板を含む。また、本発明に係るチェーンロッカーは、鋼板以外に、鋼板同士に溶接を施した際に形成された溶接部（具体的には、溶融して凝固した溶接金属、および、溶接金属の周囲に形成された熱影響部）をも含む。
本発明は、船舶用のチェーンロッカーに係るものである。上記チェーンロッカーは、鋼板を含む。また、本発明に係るチェーンロッカーは、鋼板以外に、鋼板同士に溶接を施した際に形成された溶接部（具体的には、溶融して凝固した溶接金属、および、溶接金属の周囲に形成された熱影響部）をも含む。
２．化学組成
鋼板の化学組成について以下に示す。化学組成に関し、各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、限定理由の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
鋼板の化学組成について以下に示す。化学組成に関し、各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、限定理由の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
Ｃ：０．０１～０．２０％
Ｃは、強度および耐摩耗性を確保するために必要な元素である。チェーンロッカーとしての強度および耐摩耗性を確保するために、Ｃ含有量は０．０１％以上とする。ここで、チェーンロッカーは溶接で鋼板同士を接合させることで、製造される。その一方、Ｃ含有量が０．２０％を超えると、母材および、溶接で形成された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０．２０％以下とする。Ｃ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、Ｃ含有量は０．１８％以下であるのが好ましく、０．１６％以下であるのがより好ましい。
Ｃは、強度および耐摩耗性を確保するために必要な元素である。チェーンロッカーとしての強度および耐摩耗性を確保するために、Ｃ含有量は０．０１％以上とする。ここで、チェーンロッカーは溶接で鋼板同士を接合させることで、製造される。その一方、Ｃ含有量が０．２０％を超えると、母材および、溶接で形成された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０．２０％以下とする。Ｃ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、Ｃ含有量は０．１８％以下であるのが好ましく、０．１６％以下であるのがより好ましい。
Ｓｉ：０．０１～１．０％
Ｓｉは、脱酸のために必要な元素である。また、Ｓｉは、耐摩耗性の向上にも寄与する。このため、Ｓｉ含有量は０．０１％以上とする。しかしながら、Ｓｉを、１．０％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１．０％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０．８％以下であるのが好ましく、０．６％以下であるのがより好ましい。
Ｓｉは、脱酸のために必要な元素である。また、Ｓｉは、耐摩耗性の向上にも寄与する。このため、Ｓｉ含有量は０．０１％以上とする。しかしながら、Ｓｉを、１．０％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１．０％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０．８％以下であるのが好ましく、０．６％以下であるのがより好ましい。
Ｍｎ：０．０５～２．５０％
Ｍｎは、強度および耐摩耗性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０．０５％以上とする。しかしながら、Ｍｎを、２．５０％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２．５０％以下とする。Ｍｎ含有量は０．２％以上であるのが好ましく、０．４％以上であるのがより好ましい。また、Ｍｎ含有量は２．４０％以下であるのが好ましく、２．３０％以下であるのがより好ましい。
Ｍｎは、強度および耐摩耗性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０．０５％以上とする。しかしながら、Ｍｎを、２．５０％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２．５０％以下とする。Ｍｎ含有量は０．２％以上であるのが好ましく、０．４％以上であるのがより好ましい。また、Ｍｎ含有量は２．４０％以下であるのが好ましく、２．３０％以下であるのがより好ましい。
Ｐ：０．０５％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０．０５％を超えると靭性が著しく低下する。このため、Ｐ含有量は０．０５％以下とする。Ｐ含有量は少なければ少ないほど好ましいが、Ｐの過度な低減は製造コストを増加させるため、Ｐ含有量は０．００１％以上とするのが好ましい。
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０．０５％を超えると靭性が著しく低下する。このため、Ｐ含有量は０．０５％以下とする。Ｐ含有量は少なければ少ないほど好ましいが、Ｐの過度な低減は製造コストを増加させるため、Ｐ含有量は０．００１％以上とするのが好ましい。
Ｓ：０．０１５％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０．０１５％以下とする。Ｓ含有量は少なければ少ないほど好ましいが、Ｓの過度な低減は製造コストを増加させるため、Ｓ含有量は０．０００１％以上とするのが好ましい。
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０．０１５％以下とする。Ｓ含有量は少なければ少ないほど好ましいが、Ｓの過度な低減は製造コストを増加させるため、Ｓ含有量は０．０００１％以上とするのが好ましい。
Ａｌ：０．００３～０．１％
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。このため、Ａｌ含有量は０．００３％以上とし、０．００５％以上とするのが好ましい。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。
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。このため、Ａｌ含有量は０．００３％以上とし、０．００５％以上とするのが好ましい。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。
Ｎ：０．０００５～０．０１％
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。このため、Ｎ含有量は０．０００５％以上とし、０．００１％以上とするのが好ましい。
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。
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。このため、Ｎ含有量は０．０００５％以上とし、０．００１％以上とするのが好ましい。
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。
Ｓｎ：０．０１～０．５％
Ｓｎは、薄膜水が形成することで塩化物が濃化し、腐食界面のｐＨが低下する環境においてイオンとして溶出し、インヒビター作用により鋼の溶解反応を著しく抑制する。この結果、Ｓｎは耐食性を向上させる効果を有する。また、Ｓｎは、耐摩耗性を向上させる効果を有する。このため、Ｓｎ含有量を０．０１％以上とする。しかしながら、Ｓｎ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、Ｓｎ含有量は０．５％以下とする。Ｓｎ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、Ｓｎ含有量は０．４％以下であるのが好ましい。
Ｓｎは、薄膜水が形成することで塩化物が濃化し、腐食界面のｐＨが低下する環境においてイオンとして溶出し、インヒビター作用により鋼の溶解反応を著しく抑制する。この結果、Ｓｎは耐食性を向上させる効果を有する。また、Ｓｎは、耐摩耗性を向上させる効果を有する。このため、Ｓｎ含有量を０．０１％以上とする。しかしながら、Ｓｎ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、Ｓｎ含有量は０．５％以下とする。Ｓｎ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、Ｓｎ含有量は０．４％以下であるのが好ましい。
Ｃｒ：０．１％以下
Ｃｒは、不純物として含有される元素である。また、Ｃｒは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０．１％以下とする。Ｃｒ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。なお、Ｃｒ含有量は少なければ少ないほどよいが、Ｃｒの過度な低減は製造コストを増加させるため、Ｃｒ含有量は０．００１％以上であるのが好ましい。
Ｃｒは、不純物として含有される元素である。また、Ｃｒは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０．１％以下とする。Ｃｒ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。なお、Ｃｒ含有量は少なければ少ないほどよいが、Ｃｒの過度な低減は製造コストを増加させるため、Ｃｒ含有量は０．００１％以上であるのが好ましい。
Ｃｕ：０．１％以下
Ｃｕは不純物として含有される元素である。Ｃｕ含有量が０．１％を超えると熱間延性が著しく低下し製造時に表面割れを生じる。このため、Ｃｕ含有量は０．１％以下とし、０．０５％以下であるのが好ましい。なお、Ｃｕ含有量は少なければ少ないほどよいが、Ｃｕの過度な低減は製造コストを増加させるため、Ｃｕ含有量は０．００１％以上であるのが好ましい。
Ｃｕは不純物として含有される元素である。Ｃｕ含有量が０．１％を超えると熱間延性が著しく低下し製造時に表面割れを生じる。このため、Ｃｕ含有量は０．１％以下とし、０．０５％以下であるのが好ましい。なお、Ｃｕ含有量は少なければ少ないほどよいが、Ｃｕの過度な低減は製造コストを増加させるため、Ｃｕ含有量は０．００１％以上であるのが好ましい。
鋼は、上記成分に加え、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｃａ、Ｍｇ、およびＲＥＭから選択される１種以上の元素を含有させてもよい。
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％以上であるのが好ましく、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％以上であるのが好ましく、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。
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。
Ｍｏ：０～１．０％
Ｍｏは、強度および耐摩耗性を高める作用を有する。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作用を有する。この結果、Ｍｏは耐食性を向上させる効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。
Ｍｏは、強度および耐摩耗性を高める作用を有する。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作用を有する。この結果、Ｍｏは耐食性を向上させ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、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０．８％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、Ｍｏ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。
Ｗ：０～１．０％
ＷもＭｏと同様の作用を有する。腐食環境において溶出したＷがタングステン酸イオンを形成することで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。
ＷもＭｏと同様の作用を有する。腐食環境において溶出したＷがタングステン酸イオンを形成することで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、Ｗ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、Ｗ含有量は１．０％以下とする。Ｗ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、Ｗ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。
Ｖ：０～１．０％
ＶもＭｏと同様の作用を有する。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もＭｏと同様の作用を有する。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、上記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。
また、鋼には、上記成分のほかに、さらにＮｂ、Ｔｉ、およびＢから選択される１種以上の元素を含有させてもよい。
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、０．００４％以上であるのがさらに好ましい。
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、０．００４％以上であるのがさらに好ましい。
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、０．００２％以上であるのがより好ましく、０．００３％以上であるのがさらに好ましい。
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、０．００２％以上であるのがより好ましく、０．００３％以上であるのがさらに好ましい。
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。
鋼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。
上述のように、本発明では耐食性を担保する上で、Ｓｎの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。
１－３．２６Ｓｎ＋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）を満足する場合、つまり式（ｉ）左辺値が０．８０以下である場合、チェーンロッカーとして十分な耐食性を確保できる。このため、式（ｉ）左辺値を０．８０以下とする。さらに、良好な耐食性を確保するためには、式（ｉ）左辺値は、０．７７以下とするのが好ましく、０．７５以下とするのがより好ましい。式（ｉ）左辺値は、０．７３以下とするのがさらに好ましく、０．７１以下とするのが一層好ましく、０．７０以下とするのがより一層好ましい。一方、式（ｉ）を満足しない場合は耐食性が十分でなく、チェーンロッカーとして長期の使用が困難である。
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）を満足する場合、つまり式（ｉ）左辺値が０．８０以下である場合、チェーンロッカーとして十分な耐食性を確保できる。このため、式（ｉ）左辺値を０．８０以下とする。さらに、良好な耐食性を確保するためには、式（ｉ）左辺値は、０．７７以下とするのが好ましく、０．７５以下とするのがより好ましい。式（ｉ）左辺値は、０．７３以下とするのがさらに好ましく、０．７１以下とするのが一層好ましく、０．７０以下とするのがより一層好ましい。一方、式（ｉ）を満足しない場合は耐食性が十分でなく、チェーンロッカーとして長期の使用が困難である。
また、本発明は、製造性の観点から下記式（ii）を満足する必要がある。
Ｓｎ／Ｃｕ≧１．０・・・（ii）
式（ii）は本発明の鋼の製造性を表すものであり、式（ii）を満足する場合、鋼板として問題なく製造できる。一方、式（ii）を満足しない場合は鋳造または圧延時に脆化により表面割れなどが生じるため、製造が困難となる。
Ｓｎ／Ｃｕ≧１．０・・・（ii）
式（ii）は本発明の鋼の製造性を表すものであり、式（ii）を満足する場合、鋼板として問題なく製造できる。一方、式（ii）を満足しない場合は鋳造または圧延時に脆化により表面割れなどが生じるため、製造が困難となる。
但し、上記式（ｉ）、（ii）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。
なお、本発明では、上記鋼の鋼板に溶接を施し、チェーンロッカーの形状とするが、このチェーンロッカーの表面に防食被覆（皮膜）を施してもよい。すなわち、チェーンロッカーは、表面に防食被覆層を備えてもよい。
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。
３．表層硬さ
耐摩耗性を得たい場合には、表層硬さが１３５ＨＶ超であるのが好ましい。なお、表層硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠して行い、試験力は９．８Ｎ（１ｋｇｆ）とした。硬さ測定には、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さの試験片を切り出し、鋼板断面が観察面となるよう樹脂に埋め込み、鏡面まで研磨したのち、試験片の鋼板表面より板厚中心方向に０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０ｍｍの位置において、各３点測定を行い、合計１８点のビッカース硬さを測定し、すべての測定点の平均値を表層硬さとする。
耐摩耗性を得たい場合には、表層硬さが１３５ＨＶ超であるのが好ましい。なお、表層硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠して行い、試験力は９．８Ｎ（１ｋｇｆ）とした。硬さ測定には、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さの試験片を切り出し、鋼板断面が観察面となるよう樹脂に埋め込み、鏡面まで研磨したのち、試験片の鋼板表面より板厚中心方向に０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０ｍｍの位置において、各３点測定を行い、合計１８点のビッカース硬さを測定し、すべての測定点の平均値を表層硬さとする。
４．製造方法
本発明に係る鋼板およびチェーンロッカーは、製造方法によらず、上述の構成を有していれば、その効果を得られるが、例えば、以下のような製造方法により、安定して製造することができる。具体的には、先ず、上記化学組成を有する鋼片を、常法の連続鋳造法等により製造するのが好ましい。
本発明に係る鋼板およびチェーンロッカーは、製造方法によらず、上述の構成を有していれば、その効果を得られるが、例えば、以下のような製造方法により、安定して製造することができる。具体的には、先ず、上記化学組成を有する鋼片を、常法の連続鋳造法等により製造するのが好ましい。
続いて、得られた鋼片を、１１００～１２００℃の範囲で均熱し、熱間圧延を施す。熱間圧延の際、圧延１パスあたりの圧下率が３．０％以上であるのが好ましい。また、熱間圧延において、圧延仕上げ温度が７００～９００℃となるように制御するのが好ましい。熱間圧延後は、大気中で放冷する、またはＡｒ３点以上の温度から５５０℃までの温度域を５．０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却するのが好ましい。なお、上述の温度は、鋼板の表面温度である。冷却後、適宜、酸洗等を施してもよい。
得られた鋼板について、溶接を行い、チェーンロッカーの形状とする。溶接条件は、常法を用いればよく、溶接後に防食被覆を施してもよい。
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。
表１に示す化学組成を有する鋼を溶製し、連続鋳造を行い、鋼片を得た。続いて、得られた鋼片を１１２０℃で加熱し、熱間圧延を行い、８５０℃を圧延仕上げ温度とした。その後、室温まで大気中で放冷して、板厚２０ｍｍの鋼板とした。
（表面割れ評価）
得られた鋼板について、まず、表面の観察を目視で行い、表面割れの有無を評価した。その後、試験片を下記に記載の腐食試験に供した。
得られた鋼板について、まず、表面の観察を目視で行い、表面割れの有無を評価した。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）
得られた鋼板から、腐食試験に用いる、６０ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ形状の試験片を採取し、腐食試験に供した。耐食性を評価するための腐食試験においては、チェーンロッカー内の腐食環境を模擬し、以下の条件で試験を行った。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。
得られた鋼板から、腐食試験に用いる、６０ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ形状の試験片を採取し、腐食試験に供した。耐食性を評価するための腐食試験においては、チェーンロッカー内の腐食環境を模擬し、以下の条件で試験を行った。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。
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、係留チェーンが引き上げられ、格納された際の環境を模擬した。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。
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。
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。上記の腐食試験の後、腐食生成物を物理的・化学的に除去し、腐食試験前後の重量差を表面積で除したものを片面あたりの平均板厚減少量（ｍｍ）とした。
（硬さ試験）
耐摩耗性を評価するための表層硬さを測定した。表層硬さを算出するための硬さ試験の条件はＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠して行い、試験力は９．８Ｎ（１ｋｇｆ）とした。硬さ測定には、鋼板断面が観察面となるよう樹脂に埋め込み、鏡面まで研磨したのち、試験片の鋼板表面より板厚中心方向に０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０ｍｍの位置において、各３点測定を行い、合計１８点のビッカース硬さを測定し、すべての測定点の平均値を表層硬さとした。そして、表層硬さが１３５ＨＶ超である場合を、耐摩耗性が良好であると判断した。
耐摩耗性を評価するための表層硬さを測定した。表層硬さを算出するための硬さ試験の条件はＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠して行い、試験力は９．８Ｎ（１ｋｇｆ）とした。硬さ測定には、鋼板断面が観察面となるよう樹脂に埋め込み、鏡面まで研磨したのち、試験片の鋼板表面より板厚中心方向に０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０ｍｍの位置において、各３点測定を行い、合計１８点のビッカース硬さを測定し、すべての測定点の平均値を表層硬さとした。そして、表層硬さが１３５ＨＶ超である場合を、耐摩耗性が良好であると判断した。
上記の試験結果を表１に示す。
表１に示すように、試験Ｎｏ．１～１８は、本発明で規定する組成を満足し、かつ式（ｉ）および式（ii）を満足するため、耐食性が良好であり、表面割れも発生しなかった。また、耐摩耗性も良好であった。一方、試験Ｎｏ．１９および２１は、式（ｉ）を満足しないため、耐食性が劣る結果となった。また、試験Ｎｏ．２０および２１は式（ii）を満足しないため、表面割れが発生した。また、試験Ｎｏ．２２は、Ｍｎ含有量が規定範囲外であり、表層硬さが低下し、耐摩耗性が劣る結果となった。
Claims (5)
- 船舶用のチェーンロッカーであって、
前記チェーンロッカーは、鋼板を含み、
前記鋼板の化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０１～０．２０％、
Ｓｉ：０．０１～１．０％、
Ｍｎ：０．０５～２．５０％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０１５％以下、
Ａｌ：０．００３～０．１％、
Ｎ：０．０００５～０．０１％、
Ｓｎ：０．０１～０．５％、
Ｃｒ：０．０１～０．１％、
Ｃｕ：０．０４％以下、
Ｎｉ：０～５．０％、
Ｓｂ：０～０．５％、
Ｍｏ：０～１．０％、
Ｗ：０～１．０％、
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）および（ii）を満足する、チェーンロッカー。
１－３．２６Ｓｎ＋０．２５Ｃｒ≦０．８０・・・（ｉ）
Ｓｎ／Ｃｕ≧１．０・・・（ii）
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。 - 前記化学組成が、質量％で、
Ｎｉ：０．０１～５．０％、
Ｓｂ：０．０１～０．５％、
Ｍｏ：０．０１～１．０％、
Ｗ：０．０１～１．０％、
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に記載のチェーンロッカー。 - 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、
請求項１または２に記載のチェーンロッカー。 - 表面に防食被覆層を備えた請求項１～３のいずれかに記載のチェーンロッカー。
- 請求項１～４のいずれかに記載のチェーンロッカーに用いられる鋼板。
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