JPH09165647A - 耐候性に優れた溶接構造用鋼 - Google Patents

耐候性に優れた溶接構造用鋼

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JPH09165647A
JPH09165647A JP32582095A JP32582095A JPH09165647A JP H09165647 A JPH09165647 A JP H09165647A JP 32582095 A JP32582095 A JP 32582095A JP 32582095 A JP32582095 A JP 32582095A JP H09165647 A JPH09165647 A JP H09165647A
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賢逸 田中
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俊弥 西村
Isamu Kage
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Abstract

(57)【要約】 【課題】0.05mdd以上10mdd未満の塩分が飛
来刷る環境において高い耐候性を有し、かつ実用的な溶
接性を有する溶接構造用鋼を提供すること。 【解決手段】重量%で、C:0.15%以下、Si:
0.7%以下、Mn:0.1〜2%、P:0.03〜
0.15%、S:0.02%以下、Al:0.01〜
0.1%、Cr:0.1%以下、Ni:0.4〜4%、
Cu:0.1〜0.4%、Mo:0.1〜4%を含有
し、残部がFeおよびとM不可避的不純物からなる溶接
構造用鋼材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、海岸地域に建設さ
れる橋梁や鉄塔などの塩水が関与した腐食環境で用いら
れる溶接構造物に適した、耐候性に優れた低合金鋼から
なる溶接構造用鋼材に関する。
【0002】
【従来の技術】橋梁などの鋼構造物は、その実用期間が
数十年にも及ぶため、厳重な塗装を施すなどの防食処置
をとる必要がある。塗装は非常に効果の高い防食手段で
あるが、大気暴露環境においては劣化が著しいため、定
期的な補修を必要とする。
【0003】しかし、特に近年は人件費の高騰や塗装工
の減少などにより、その補修が困難になるという問題が
生じている。この問題を回避するため、橋梁などの鋼構
造物に耐候性鋼が適用される例が増加している。
【0004】耐候性鋼は、大気暴露環境において、銅、
りん、クロムなどの有効元素が富化した防食性の高い安
定錆が表面を覆うことにより、著しく腐食の進展が遅く
なる性質を有するものである。その著しい耐候性の高さ
のため、耐候性鋼を仕様した橋梁は、しばしば無塗装の
まま数十年間の使用に耐えることが知られている。
【0005】しかし、海岸地域や船舶のバラストタンク
内のように塩分が比較的に多い環境では、耐候性鋼の錆
は安定化しにくく、実用的な耐食性が得難いことが知ら
れている。
【0006】このような環境下で実用に耐える鋼材を製
造するため、銅、りん、クロム、タングステンなどの有
効元素を多量に添加するなどの方法が、例えば特公昭5
1−28048号、特公昭57−10941号、特開平
3−158436号の各公報に開示されている。
【0007】ところで、近年、耐候性鋼を日本国内の各
所に暴露試験した結果が、建設省により公表された。こ
の試験結果から、建設省は、耐候性鋼を無塗装で使用す
ることが可能な地域として、飛来する塩分量が0.05
mdd未満の地域に限るという指針を提示している。す
なわち、飛来塩分量が0.05mdd以上の地域におい
ては、上記公報に開示された技術によっても、従来の耐
候性鋼は無塗装で使用することができない。
【0008】また、橋梁などの鋼構造物は、溶接するこ
とにより建設されるが、銅、りん、クロムなどの元素を
多量に含有する鋼は、溶接性が著しく劣るので、溶接前
の予備処理などにより、溶接割れの発生を防止する必要
がある。
【0009】すなわち、従来製造されてきた耐候性鋼
は、飛来塩分が0.05mddを超える地域に建設され
る溶接鋼構造物に使用する場合、実用性に乏しいもので
あった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
かんがみてなされたものであって、0.05mdd以上
10mdd未満の塩分が飛来刷る環境において高い耐候
性を有し、かつ実用的な溶接性を有する溶接構造用鋼を
提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋼材の成分組成について鋭意検討した。そ
の結果、Moを適当な量のNi、Cuとともに添加する
ことにより、鋼材の耐候性を著しく向上し得ること、お
よびMoの量を限定し、かつCrを極力減ずることによ
り、溶接割れ感受性を実用的な範囲に維持することがで
きるとの知見を得、これにより高い耐候性と溶接性を両
立した鋼材を製造することができることを見出した。
【0012】本発明はこのような見知に基づいてなされ
たものであり、第1に、重量%で、C:0.15%以
下、Si:0.7%以下、Mn:0.1〜2%、P:
0.03〜0.15%、S:0.02%以下、Al:
0.01〜0.1%、Cr:0.1%以下、Ni:0.
4〜4%、Cu:0.1〜0.4%、Mo:0.1〜4
%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる
ことを特徴とする溶接構造用鋼材を提供するものであ
る。
【0013】第2に、重量%で、C:0.15%以下、
Si:0.7%以下、Mn:0.1〜2%、P:0.0
3〜0.15%、S:0.02%以下、Al:0.01
〜0.1%、Cr:0.1%以下、Ni:0.4〜4
%、Cu:0.1〜0.4%、Mo:0.1〜4%を含
有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、N
i、CuおよびMoが、Ni+Cu+3Mo≧1.2%
を満たし、かつ以下に示す炭素当量Ceqが0.5%以
下であることを特徴とする溶接構造用鋼材を提供するも
のである。 Ceq=C+(Si/24)+(Mn/6)+(Cr/5)+(Ni/40)+(Mo/4)+(V/14)
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず、本発明で成分組成を上記範囲に限定
した理由、および本発明の成分の特徴について説明す
る。
【0015】C: Cは所定の強度を確保するために添
加するが、0.15%を超えると溶接性および靭性が劣
化する。したがって、その上限を0.15%とする。 Si: Siは製鋼時の脱酸剤および強度向上元素とし
て添加するが、過剰に添加すると靭性が著しく低下す
る。したがって、その上限を0.7%以下とする。
【0016】Mn: Mnは所定の強度を確保するため
に0.1%以上添加するが、2%を超えると溶接性が劣
化する。したがってMn量を0.1〜2%の範囲とす
る。 P: Pは本発明において重要な元素であり、鋼の強度
を向上させる作用が有るとともに、耐食性を向上させる
効果がある。しかし、0.03%未満の添加では耐食性
の向上に効果がなく、0.15%を超えると溶接性が劣
化する。したがって、P量を0.03〜0.15%の範
囲とする。
【0017】S: Sは耐食性に有害な元素であるの
で、0.02%以下とする。 Al: Alは製鋼時の脱酸剤として0.01%以上添
加するが、過剰に添加すると腐食の起点となる介在物が
生じやすくなるので0.1%以下とする必要がある。し
たがって、Al量を0.01〜0.1%とする。
【0018】Cr: Crは、塩分の多い環境において
は孔あき腐食を助長する効果がある。また、溶接性を著
しく劣化させる。そのため、Cr量を0.1%以下とす
る。 Ni: Niはこの発明において重要な元素であり、M
oとの共存により塩分の多い環境における耐食性を向上
させる効果がある。しかし、0.4%未満の添加では効
果がなく、4.0%を超えると経済性の点で不利であ
る。したがって、Ni量を0.4〜4%とする。
【0019】Cu: Cuもこの発明において重要な元
素であり、Niと同様に、Moの共存により塩分の多い
環境における耐食性を向上させる。しかし、その量が
0.1%未満ではその効果が十分でなく、0.4%を超
えると効果が飽和し、かつ経済性の点で不利である。し
たがって、Cu量を0.1〜0.4%とする。
【0020】Mo: Moもまたこの発明において重要
な元素であり、Ni、Cuとの共存により塩分の多い環
境における耐食性を向上させる効果がある。しかし、
0.1%未満の添加では効果がなく、4%を超える添加
では経済性の点で不利である。したがって、Mo量を
0.1〜4%の範囲とする。
【0021】このように、本発明の特徴はCrを積極的
には添加しないことにある。Crは、塩分の少ない環境
においては、鋼の耐食性を向上させる効果を有するた
め、従来製造されて生きた耐候性鋼には、Crが積極的
に添加されてきた。しかし、本発明者らの検討結果によ
ると、Crは塩分の多い環境においてはむしろ孔あき腐
食を助長する作用があることが判明した。また、Crは
上述したように溶接性を著しく劣化させる元素である。
したがって、上述したように、Cr量は0.1%以下に
規定するが、上記趣旨からするとできるだけその含有量
を減ずることが好ましい。
【0022】本発明のもうひとつの特徴は、Moを適当
な量のNiおよびCuとともに添加することにより、著
しく耐候性を改善したことにある。NiとCuおよびM
oの耐食性に与える効果の詳細は必ずしも明らかではな
いが、以下のように考えられる。すなわち、Moは錆の
凋密性を高め、水分や塩分といった腐食因子が鋼表面に
接触するのを妨げる効果があると考えられる。その一
方、Moは錆を脆くする性質があり、クラックなどの欠
陥が生じやすくなる。NiやCuは割れやすい錆の性質
を改善し、クラックなどの欠陥を生じにくくする性質が
ある。これらMoならびにNiおよびCuの2つの異な
る性質による相乗効果が発揮されるため、適当な量のM
oを適当な量のNi、Cuとともに添加することによ
り、耐食性が著しく改善するものと考えられる。耐食性
の観点からは、Moは0.1%以上のNi、Cuととも
に添加すると効果が現れ、その効果はNi+Cu+3M
o≧1.2%で好ましいものとなる。
【0023】一方、溶接性を実用水準とするためには、
炭素当量Ceqを考慮する必要があり、このCeqの量
が0.5%以下とすることが好ましい。以上のような本
発明鋼は、転炉または電気炉で溶製し、次いで連続鋳造
または造塊→分塊法によってスラブとした後、圧延によ
り鋼板または形鋼とする方法により製造するのに適して
いるが、他の方法によって製造することも可能である。
また、圧延後、放冷または加速冷却する方法や、制御圧
延により製造するこもできる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。表
1、2に示す成分組成の鋼塊を作製し、熱間圧延により
厚さ3mmの鋼板とし、室温まで放冷したものについ
て、図1に示す複合サイクル腐食試験を実施した。この
複合サイクル腐食試験は、0.5%塩水噴霧を1時間行
った後、50℃湿度85%で10時間保持し、50℃湿
度30%で5時間保持し、さらに25℃湿度60%で8
時間保持で1サイクルとして行った。その結果を、炭素
当量とともに表1、2に示し、図2には複合サイクル腐
食試験における炭素当量に対する供試材の最大穴空き深
さの値を示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】表1、2および図2から明らかなように、
比較鋼a〜qは、最大孔あき深さが0.45mm以上あ
り、耐食性が劣っていた。比較鋼rは最大孔空き深さが
比較的小さく、耐食性が優れるが、炭素当量が0.68
%と高いため、溶接性がおとっていた。これに対して、
本発明の範囲内である発明鋼A〜Vは、耐食性および溶
接性がともに良好であることが確認された。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
0.05mdd以上10mdd未満の塩分が飛来刷る環
境において、高い耐候性を有し、かつ実用的な溶接性を
有する溶接構造用鋼を経済的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】複合サイクル腐食試験の試験条件を説明するた
めの図。
【図2】複合サイクル腐食試験を行った後の各供試材に
おける炭素当量と最大孔あき深さとの関係を示すグラ
フ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.15%以下、Si:
    0.7%以下、Mn:0.1〜2%、P:0.03〜
    0.15%、S:0.02%以下、Al:0.01〜
    0.1%、Cr:0.1%以下、Ni:0.4〜4%、
    Cu:0.1〜0.4%、Mo:0.1〜4%を含有
    し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特
    徴とする溶接構造用鋼材。
  2. 【請求項2】 重量%で、C:0.15%以下、Si:
    0.7%以下、Mn:0.1〜2%、P:0.03〜
    0.15%、S:0.02%以下、Al:0.01〜
    0.1%、Cr:0.1%以下、Ni:0.4〜4%、
    Cu:0.1〜0.4%、Mo:0.1〜4%を含有
    し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、Ni、
    CuおよびMoが、Ni+Cu+3Mo≧1.2%を満
    たし、かつ以下に示す炭素当量Ceqが0.5%以下で
    あることを特徴とする溶接構造用鋼材。 Ceq=C+(Si/24)+(Mn/6)+(Cr/5)+(Ni/40)+(Mo/4)+(V/14)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6218027B1 (en) 1999-02-25 2001-04-17 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd) Steel material excellent in corrosion resistance and fabric using the same
US6258181B1 (en) 1998-08-05 2001-07-10 Nippon Steel Corporation Structural steel excellent in wear resistance and fatigue resistance property and method of producing the same
WO2005100625A1 (ja) * 2004-04-14 2005-10-27 Sumitomo Metal Industries, Ltd. カーゴオイルタンク用鋼材
US7037388B2 (en) 1998-09-30 2006-05-02 Kobe Steel, Ltd. Steel plate for paint use and manufacturing method thereof

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