JPS5834300B2 - Steel materials for offshore structures - Google Patents

Steel materials for offshore structures

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JPS5834300B2
JPS5834300B2 JP13542378A JP13542378A JPS5834300B2 JP S5834300 B2 JPS5834300 B2 JP S5834300B2 JP 13542378 A JP13542378 A JP 13542378A JP 13542378 A JP13542378 A JP 13542378A JP S5834300 B2 JPS5834300 B2 JP S5834300B2
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JP
Japan
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corrosion
thickness
layer
steel material
oxygen
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三郎 鮎沢
博信 川崎
輝夫 池野
孝 渡辺
智 門
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐食性にすぐれた海洋構造物用鋼材に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a steel material for marine structures that has excellent corrosion resistance.

鉄鋼は海洋開発用材料として価格が安く加工もしやすい
利点があるので、もつとも広く利用されているが、海洋
環境下ではいわゆる大気腐食とは異なり塩分の影響を受
けるので苛酷な腐食条件となり腐食しやすい欠点があり
何等かの防食手段が必要である。
Steel is widely used as a material for offshore development because it has the advantage of being cheap and easy to process, but in the marine environment, unlike so-called atmospheric corrosion, it is affected by salt, which creates harsh corrosive conditions and makes it prone to corrosion. It has drawbacks and requires some kind of anti-corrosion measure.

海底または海中から海面上まで連続しているような鋼製
大型構造物の腐食状況とその特色を模式的に示すと第1
図のようになりたとえば桟橋やシーバースのような構造
物でもつとも腐食がはげしいのは飛沫帯と干潮線直下の
水中部分である。
The first diagram schematically shows the corrosion status and characteristics of large steel structures that extend continuously from the seabed or underwater to the sea surface.
As shown in the figure, for example, in structures such as piers and sea berths, corrosion is most severe in the spray zone and underwater parts directly below the low tide line.

飛沫帯の腐食がはげしい理由としては、波浪により海水
飛沫が断続的にふりかかりその上、太陽熱によって鋼の
温度もかなり上昇することがあげられる。
The reason for the severe corrosion in the splash zone is that seawater is intermittently sprayed by waves, and on top of that, the temperature of the steel rises considerably due to solar heat.

このため、海水による乾湿くりかえしと温度の上昇によ
り鋼材の腐食は非常にはげしく年間平均0.3〜0.5
mvrに達する。
For this reason, due to repeated wet and dry cycles caused by seawater and rise in temperature, corrosion of steel is extremely severe, with an annual average of 0.3 to 0.5
Reach mvr.

また、干潮線直下の腐食については干満部は水中部より
酸素の供給が多くその結果水中部と干満部との間に酸素
濃淡電池が形成され、干満部が腐食されにくくなり、水
中部の腐食が促進されるためと解釈されており、干満部
の腐食速度が年間0.1 mm以下と少いのに対し、干
潮線直下の水中部では0.1〜0.3 mmになる。
Regarding corrosion directly below the low tide line, the tidal area has a greater supply of oxygen than the underwater area, and as a result, an oxygen concentration battery is formed between the underwater area and the tidal area, making the tidal area less susceptible to corrosion, and causing corrosion in the underwater area. This is interpreted to be due to accelerated corrosion, and while the corrosion rate in tidal areas is low at less than 0.1 mm per year, it increases to 0.1 to 0.3 mm in underwater areas just below the low tide line.

さらに少し下の海中では鋼材の腐食速度は年間0.05
〜0.1闘程度で、溶存酸素・水温・流速・水質・海中
生物・バクテリヤなどの影響をうける。
A little further down the ocean, the corrosion rate of steel is 0.05 per year.
It is affected by dissolved oxygen, water temperature, current velocity, water quality, marine organisms, bacteria, etc. at a rate of ~0.1%.

またさらに海底土中における腐食は溶存酸素の拡散がも
つともおそいため、鋼材の腐食も少いことが知られてい
る。
Furthermore, it is known that corrosion in seabed soil is slow due to the diffusion of dissolved oxygen, so corrosion of steel materials is also less likely.

上記海洋環境における鋼材の腐食は各部位で異なるが、
海水中にある部位については、電気防食が最も有効な防
食手段でありしたがって、海洋構造物用鋼材の防食は飛
沫帯腐食に対する防食が最も重要視されている。
Corrosion of steel materials in the above marine environment varies depending on the location, but
For parts located in seawater, cathodic protection is the most effective corrosion protection method, and therefore, protection against splash zone corrosion is the most important for corrosion protection of steel materials for marine structures.

飛沫帯の防食に関する従来の知見を概述すると、■金属
被覆、■無機質被覆、■有機被覆、および■合金添加鋼
に大別される。
To summarize the conventional knowledge regarding the corrosion protection of splash zones, it can be roughly divided into 1) metal coatings, 2) inorganic coatings, 2) organic coatings, and 2) alloy-added steels.

■の金属被覆については、最も安定した耐食性を示すも
のはモネル合金被覆で、通常の海洋環境での飛沫帯の腐
食は、1.5關厚の被覆で耐用年数20年であることが
知られているので、各構造物に期待する耐用年数に応じ
た板厚のモネルライニングを施せばよいことになる。
As for metal coatings mentioned in (2) above, Monel alloy coatings exhibit the most stable corrosion resistance, and it is known that a coating with a thickness of 1.5 mm will have a service life of 20 years, preventing splash zone corrosion in a normal marine environment. Therefore, it is sufficient to apply monel lining to a thickness appropriate to the expected service life of each structure.

この場合、モネル合金が比較的高価なことや、構造物の
形状が複雑になると、モネルライニングの工法がかなり
複雑、困難になることが難点とされている。
In this case, the disadvantages are that the monel alloy is relatively expensive, and if the shape of the structure becomes complex, the method of constructing the monel lining becomes quite complicated and difficult.

また、アメリカの海中島の実例に見られるように犠牲鋼
をライニングした場合には、同じ耐用年数20年に必要
なライニング厚さは251m必要となり、耐用年数が長
くなるにつれてますます板厚が増大し、′このため構造
物が防食という目的のみのためいたずらに巨大化し、地
震、波浪等の影響や構造物の安全確保上極めて重大な問
題となるから得策ではない。
In addition, if sacrificial steel is used as a lining, as seen in the example of an underwater island in the United States, the lining thickness required for the same service life of 20 years would be 251 m, and as the service life increases, the plate thickness will increase. However, this is not a good idea because the structure becomes unnecessarily large just for the purpose of corrosion protection, which causes extremely serious problems in terms of the effects of earthquakes, waves, etc., and ensuring the safety of the structure.

次に、アメリカ海軍の実験結果によれば、110〜12
5μの厚さにアルミニウム溶射したものは、10年以上
はとんど異常がないことが確認されており、一方同一程
度の厚さに亜鉛溶射したものは3〜4年の暴露で全く不
良であったと報告されている。
Next, according to the U.S. Navy's experimental results, 110 to 12
It has been confirmed that aluminum sprayed to a thickness of 5 μm shows no abnormalities for more than 10 years, while zinc sprayed to the same thickness shows no defects after 3 to 4 years of exposure. It is reported that there was.

亜鉛溶射の場合には、したがってさらに重塗装が必要と
なり単一な金属被覆では不充分である。
In the case of zinc spraying, further heavy coatings are therefore required and a single metal coating is insufficient.

■の無機質被覆のもつとも一般的なものはコンクリート
巻き(モルタルライニング)であるが、コンクリート巻
きの場合には海洋上では淡水や何秒を使用することが困
難なので、海水や海砂を利用するため、これらに含まれ
る塩分によってコンクリート中の鉄筋や海洋構造物の鋼
材を著しく腐食し、その結果コンクリートと鋼材の密着
力が低下して、剥離が起りやがて、コンクリートにクラ
ックをもたらし、このクラックを通じて、さらに塩分等
による局部的な腐食を促進することになる。
The most common type of inorganic coating described in ■ is concrete lining (mortar lining), but in the case of concrete lining, it is difficult to use fresh water or sand on the ocean, so seawater or sea sand is used. The salt contained in these materials significantly corrodes the reinforcing bars in concrete and the steel materials of offshore structures, and as a result, the adhesion between the concrete and steel materials decreases, peeling occurs, and eventually cracks occur in the concrete, and through these cracks, Furthermore, local corrosion due to salt etc. will be promoted.

さらに、構造物が巨大化するにつれてコンクリート巻き
を施した場合、地震による構造物のゆれが上部構造で極
めて大きくなり構造物の破壊をもたらすおそれもある。
Furthermore, as structures grow in size, if they are wrapped in concrete, the shaking of the structure due to an earthquake will become extremely large in the superstructure, which may lead to the destruction of the structure.

■の有機被覆による防食が普通使用されている防食方法
であるが一般に、前述の亜鉛溶射にかえて無機質亜鉛塗
装を約60μ施し、さらにその上にクールエポキシ塗料
的100μの上塗りを施しているのが通例である。
(3) Corrosion prevention by organic coating is a commonly used corrosion prevention method, but in general, instead of the above-mentioned zinc spraying, an inorganic zinc coating of about 60 μm is applied, and then a 100 μm top coat of cool epoxy paint is applied. is customary.

アメリカでの人工島の実1験結果ではこの系の耐用年数
は海上大気中で8〜10年であって、飛沫帯については
不充分と言える。
According to the results of an actual experiment on an artificial island in the United States, the service life of this system is 8 to 10 years in the ocean atmosphere, which can be said to be insufficient for the spray zone.

この実験で10年以上の耐用年数を示したものは、60
μ亜鉛溶射したのち、ビニール、サラン、エポキシ等を
150〜250μ塗装したものであり、かなりの重塗装
が必要であることが示されている。
In this experiment, the items that showed a service life of 10 years or more were 60
It is coated with 150 to 250 μm of vinyl, saran, epoxy, etc. after μ zinc thermal spraying, and it has been shown that a considerable amount of heavy coating is required.

NACEのリコメンドする海洋構造物の塗装系は第1表
に示す通り、かなりの塗装回数を必要とし、しかも10
年以下の程度の耐用年数であるから海洋環境下で非常に
不安定な気象条件に左右される作業条件下で再塗装や補
修を行わなければならないので、長期的な構造物のメン
テナンスに巨大な費用が必要となる。
As shown in Table 1, the coating system recommended by NACE for marine structures requires a considerable number of coatings, and moreover,
The long-term maintenance of the structure requires huge amounts of effort, as it has a service life of less than a year and must be repainted and repaired under operating conditions that are subject to highly unstable weather conditions in the marine environment. Costs are required.

■の合金添加鋼による防食法は再塗装や補修を必要とし
ない、メンテナンスフリーを狙うものであるが、その代
表的なものにCu−N1−Pを少量添加した゛マリナー
スチール″があり、飛沫帯の腐食に対し、普通炭素鋼の
約2倍程度の耐食性を有している。
The anti-corrosion method using alloy-added steel aims to be maintenance-free and does not require repainting or repair, but a typical example is ``Mariner Steel,'' which has a small amount of Cu-N1-P added. It has about twice the corrosion resistance of ordinary carbon steel against band corrosion.

しかしこのマリナースチールには0.1%Pが添加され
ているので溶接時に高温われが生じやすく、構造用鋼と
しては使用できない。
However, since 0.1% P is added to this Mariner steel, high temperature cracking is likely to occur during welding, and it cannot be used as a structural steel.

この欠点をカバーするため、過去10年以上種々の低合
金鋼の研究が行われており、低炭素−鋼リンーモリブデ
ン鋼がすぐれていること←特開昭53−70911号)
などが知られているが、この場合でも2〜3倍の耐食性
を示すに過ぎないから、鋼素材のまま海洋構造物に使用
することはある限られた耐用年数、目的にはよいが、一
般的にはきめ手とはならない。
In order to overcome this drawback, research has been conducted on various low alloy steels over the past 10 years, and it has been found that low carbon steel phosphorus-molybdenum steel is superior (Japanese Patent Application Laid-open No. 70911/1983).
However, even in this case, the corrosion resistance is only 2 to 3 times higher, so the steel material may be used in marine structures for a limited lifespan and is good for purposes, but for general use. It's not really a deciding factor.

以上を要約すると、従来知られている海洋構造物の飛沫
帯の防食法は、10年程度の耐用年数を考える石油掘削
リグなどについては、塗装もしくはアルミニウム溶射な
どの方法によりメンテナンスを考慮する必要もなく実用
に供しうるが、20〜50年の耐用年数を考える半永久
的な構造物については、高価な点をのぞけばモネルライ
ニングが最も安定していると言わざるを得ないが、今後
、原子力、宇宙開発につづく第3の巨大科学としての海
洋開発の発展を考慮すると、鋼材のさびるという宿命的
な欠点を充分カバーし、長期間にわたりメンテナンスフ
リーを目指す総合的な新防食法の確立が急務とされてい
る。
To summarize the above, conventionally known corrosion prevention methods for spray zones on offshore structures include the need to consider maintenance using methods such as painting or aluminum spraying for oil drilling rigs and the like, which are expected to have a service life of about 10 years. However, for semi-permanent structures with a service life of 20 to 50 years, it must be said that monel lining is the most stable, except for the fact that it is expensive. Considering the development of ocean exploration as the third giant science following space exploration, there is an urgent need to establish a new comprehensive corrosion protection method that fully covers the fateful drawback of steel materials, such as rust, and aims to be maintenance-free for a long period of time. has been done.

本発明は、上記の飛沫帯腐食に著しく耐食性のある総合
防食法に関するものであって、その基本思想は、溶接用
構造用鋼材を用いて必要にして最小限の厚さで金属被覆
ならびに塗装を施して、所要の長期にわたる耐食性を確
保することにある。
The present invention relates to a comprehensive corrosion prevention method that is extremely resistant to the above-mentioned splash zone corrosion, and its basic idea is to coat and paint metal with the minimum necessary thickness using structural steel for welding. The objective is to ensure the required long-term corrosion resistance.

すなわち、本発明は、鋼材の上に厚さ400〜1000
Aの含酸素マンガン化合物を上層に有する厚さ2.8〜
11μのマンガンメッキ層を形成せしめたことを特徴と
する海洋構造物用鋼材、及びさらに前記鋼材上層に下塗
り塗装として厚さ50〜100μのジンクリッチペイン
ト層を有し、さらにその上層に上塗り塗装として厚さ2
00〜900μのエポキシ系、クールエポキシ系、ウレ
タン系、ビニール系、またはフェノール系のいずれか1
種からなる塗料層を有するか、または前記鋼材上層にポ
リビニールブチラール樹脂を主体とする厚さ20〜60
μの錆安定化塗膜を有するかのいずれかの構成をもつ海
洋構造物用鋼材である。
That is, in the present invention, a thickness of 400 to 1000 mm is applied to the steel material.
Thickness 2.8~ having the oxygen-containing manganese compound of A in the upper layer
A steel material for marine structures characterized by forming a manganese plating layer of 11μ, and further having a zinc-rich paint layer with a thickness of 50 to 100μ as an undercoat on the upper layer of the steel material, and further has a zinc-rich paint layer on the upper layer as a topcoat. thickness 2
Any one of 00 to 900μ epoxy, cool epoxy, urethane, vinyl, or phenol
The upper layer of the steel material has a coating layer consisting of seeds, or has a thickness of 20 to 60 mm mainly composed of polyvinyl butyral resin.
This is a steel material for marine structures that has a rust stabilizing coating of μ.

以下に本発明者等が上述の思考に至った理由を説明する
The reason why the inventors came to the above-mentioned idea will be explained below.

一般に、鋼材に他金属を被覆してその防食効果により、
鋼材の耐食性を向上させる場合、電気化学的に見て鉄よ
りも責な金属を被覆する方法たとえば、クロムメッキと
鉄よりも卑な金属を被覆する方法たとえば亜鉛メッキと
の2つに大別されるが、被覆金属にピンホールがあると
き、あるいはメッキ層が厚くなるとクロムメッキのよう
にメッキ層にクラックが生じやすく、いづれの場合にも
金属被覆層には欠陥部が存在し、このため被覆された金
属よりも鉄の方が電気化学的に卑であるから亜鉛のよう
に犠牲陽極的効果のある場合とは反対に鋼材の方が先に
腐食し、孔食が発生しやすいことになる。
Generally, steel materials are coated with other metals to prevent corrosion.
When improving the corrosion resistance of steel, there are two main methods: chrome plating, which coats metals that are more harmful than iron from an electrochemical perspective, and galvanization, which coats metals that are less base than iron. However, when there are pinholes in the coating metal, or when the plating layer becomes thick, cracks are likely to occur in the plating layer, such as in chrome plating, and in either case, there are defects in the metal coating layer, which causes the coating to fail. Since iron is electrochemically more base than other metals, steel corrodes first and is more likely to cause pitting corrosion, unlike zinc, which has a sacrificial anode effect. .

一方、亜鉛または合金化亜鉛層を鋼材に被覆する場合に
は飛沫帯腐食のように腐食環境が苛酷な場合には亜鉛の
消失がきわめてはやく短期間に亜鉛が消滅し鋼材の腐食
を進行するので、前述のように長期間にわたる防食効果
は期待し得ないことになる。
On the other hand, when coating a steel material with a zinc or alloyed zinc layer, the zinc disappears very quickly in a severe corrosive environment such as splash zone corrosion, and the zinc disappears in a short period of time, causing the corrosion of the steel material to progress. As mentioned above, a long-term corrosion prevention effect cannot be expected.

しかしながら、亜鉛のように鋼材に対して犠牲陽極的作
用を持つ金属の方が鋼材の防食には有利と言える。
However, it can be said that metals such as zinc, which have a sacrificial anode effect on steel materials, are more advantageous in preventing corrosion of steel materials.

本発明者等はこの観点から系統的に研究を進めた結果マ
ンガンの上層に含酸素マンガン化合物を形成せしめたも
のが極めてすぐれた耐食性を有することを見出した。
The present inventors conducted systematic research from this point of view and found that a material in which an oxygen-containing manganese compound was formed on the upper layer of manganese had extremely excellent corrosion resistance.

すなわち、金属の水溶液中における自然電極電位列から
も明らかなように、マンガンは亜鉛よりも劣ると予想さ
れていたが、マンガンは化学反応性にとむため、メッキ
直後、加熱乾燥することにより、マンガンメッキ層の上
層に含酸素マンガン化合物が形成されこの薄膜の含酸素
マンガン化合物が水に難溶性のため、純粋な金属マンガ
ンとは異なり一種の不働態皮膜として寄与する。
In other words, manganese was expected to be inferior to zinc, as is clear from the natural electrode potential sequence in an aqueous solution of the metal, but since manganese is chemically reactive, by heating and drying it immediately after plating, An oxygen-containing manganese compound is formed on the upper layer of the plating layer, and since this thin film of the oxygen-containing manganese compound is poorly soluble in water, it contributes as a kind of passive film, unlike pure metallic manganese.

すなわち、通常の硫酸塩浴を用いて電気メッキにより金
属マンガンを析出せしめると、金属マンガンは空気中の
酸素と化合してたとえば電気メツキ時に形成された水酸
化マンガンの薄膜は空気酸化されて 2M n (OH)2 + 0242 H2Mn Oa
H2MnOa+ Mn (OH)24Mn a Mn
03+ 2H20の反応により、含酸素マンガン化合物
を形成する。
That is, when metal manganese is deposited by electroplating using a normal sulfate bath, the metal manganese combines with oxygen in the air and, for example, a thin film of manganese hydroxide formed during electroplating is oxidized in the air to 2M n. (OH)2 + 0242 H2Mn Oa
H2MnOa+ Mn (OH)24Mn a Mn
The reaction of 03+ 2H20 forms an oxygenated manganese compound.

上記のようにマンガンの耐食性は金属マンガンそのもの
にあるのではなく、その上層に形成された含酸素マンガ
ン化合物の腐食環境下におけるゆるやかな消失に対応し
て、自己補修的にかつ連続的にこの保護皮膜を再生する
ことにある。
As mentioned above, the corrosion resistance of manganese does not lie in the metallic manganese itself, but in response to the gradual disappearance of the oxygen-containing manganese compound formed on top of it in a corrosive environment, this protection is self-repairing and continuous. The goal is to regenerate the film.

この含酸素マンガン化合物を上層に有するマンガンメッ
キ層を鋼材表面に形成せしめた複合鋼材の耐食性を、た
とえば亜鉛メッキ鋼板と、飛沫帯腐食と極めて類似の塩
水噴霧試験(J I 5−Z=2371)で比較すると
、後述の実施例で詳述するように、亜鉛の’&/m”/
hrの消失速度に比較して、8 InI?/m/ hr
と約1/125にすぎないことが確められ、驚異的な耐
食性を有することが明らかとなった。
The corrosion resistance of a composite steel material in which a manganese plating layer containing an oxygen-containing manganese compound as an upper layer is formed on the surface of the steel material is tested using, for example, a galvanized steel sheet and a salt spray test (J I 5-Z = 2371), which is very similar to splash zone corrosion. When compared with
Compared to the disappearance rate of hr, 8 InI? /m/hr
It was confirmed that the corrosion resistance was only about 1/125, and it became clear that it had amazing corrosion resistance.

このことから前述のアメリカ海軍における実験結果で1
10〜125μ(785〜892g/rrU’)の亜鉛
溶射した鋼材が3〜4年で不良となった実例から見て、
(溶融亜鉛メッキや電気亜鉛メッキの方が亜鉛溶射より
耐食性はよいが)年間約2509 / mの亜鉛が消失
したとすると、マンガンメッキの場合にはその1/12
5、すなわち2 g/lri:程度の消失を考えればよ
い。
From this, the above-mentioned experimental results in the U.S. Navy indicate that 1
Judging from the actual case where steel materials coated with 10~125μ (785~892g/rrU') zinc became defective within 3~4 years.
(Although hot-dip galvanizing and electrogalvanizing have better corrosion resistance than zinc spraying.) Assuming that approximately 2509/m of zinc is lost per year, manganese plating loses 1/12 of that amount.
5, that is, 2 g/lri: disappearance.

したがって20g(2μ強)のマンガンメッキを施せば
10年間マンガンメッキ層だけで充分保証しうろことに
なり、アルミニウム溶射の場合に比較しても1/40以
下の金属被覆層で充分と言うことになる。
Therefore, if 20g (a little more than 2μ) of manganese plating is applied, the manganese plating layer alone will be sufficient for 10 years, and compared to the case of aluminum thermal spraying, a metal coating layer of less than 1/40 will be sufficient. Become.

さらに、塩水噴霧試験ではマンガン消失量と試験時間と
の関係は直線関係にあるから、含酸素マンガン化合物お
よびマンガンメッキ層の厚さを増せばこれに比例して耐
食性が増大することにより耐用年数に応じて被覆層の厚
さを決定すればよいことになる。
Furthermore, in the salt spray test, there is a linear relationship between the amount of manganese lost and the test time, so if the thickness of the oxygen-containing manganese compound and the manganese plating layer is increased, the corrosion resistance will increase proportionally, and the service life will increase. The thickness of the coating layer may be determined accordingly.

上記のように、数μ程度の含酸素マンガン化合物−マン
ガン被覆により飛沫帯腐食に対する防食はほぼ目的を達
成しうるが前述の最小限必要な金属被覆層とさらにその
上層に必要に応じて海洋環境に適合する塗装被覆を行え
ばよく、このためには第1表に示したNACEリコメン
ドの塗装系を用いて、ウォッシュプライマーやジンクリ
ッチペイントを下塗り塗装後エポキシ、ビニール、塩化
ゴム系上塗り塗料を250μ程度塗装すれば、飛沫帯腐
食に対して石油掘削リグ等の10年程度の耐用年数のも
のについては効果的とされているが本発明者等の知見に
よれば先に耐候性鋼の錆安定化処理の目的で本発明者等
の一部により開発され、特公昭53−22530号によ
り提案されたポリビニールブチラール樹脂に酸化鉄、リ
ン酸、クロム酸亜鉛を下塗りとし、アクリル系樹脂塗料
を上塗りとした塗装系が、海洋環境とくに飛沫帯腐食に
きわめてすぐれた耐食性を示すことが確認されているの
で、前記の含酸素マンガン化合物/マンガン層にさらに
このような塗装系を適用すれば、海洋構造物用鋼材の耐
食性をさらに著しく向上することが出来る。
As mentioned above, the purpose of corrosion protection against splash zone corrosion can be almost achieved by coating several micrometers of oxygen-containing manganese compound-manganese. For this purpose, use the NACE recommended coating system shown in Table 1, apply a wash primer or zinc rich paint as an undercoat, and then apply a 250 μm coat of epoxy, vinyl, or chlorinated rubber-based topcoat. It is said that it is effective against splash zone corrosion for equipment with a service life of about 10 years, such as oil drilling rigs, if it is painted to a certain extent. Polyvinyl butyral resin was developed by some of the present inventors for the purpose of chemical treatment and proposed in Japanese Patent Publication No. 53-22530, with iron oxide, phosphoric acid, and zinc chromate as an undercoat, and an acrylic resin paint as a topcoat. It has been confirmed that this coating system exhibits excellent corrosion resistance in the marine environment, especially against splash zone corrosion.If such a coating system is further applied to the above-mentioned oxygenated manganese compound/manganese layer, it will be possible to improve the corrosion resistance of marine structures. It is possible to further significantly improve the corrosion resistance of steel materials.

以上詳述したところから、本発明にかかわる海洋構造物
用鋼材の特徴は明らかであるが、本発明において金属マ
ンガン層および含酸素マンガン化合物層の厚さならびに
錆安定化処理を目的とした塗装系の厚さを次に述べる理
由により、それぞれ以下の範囲に限定する。
From the detailed description above, the characteristics of the steel materials for marine structures related to the present invention are clear, but in the present invention, the thickness of the metallic manganese layer and the oxygen-containing manganese compound layer and the coating system for the purpose of rust stabilization treatment are The thickness of each is limited to the following ranges for the reasons described below.

先ず、含酸素化合物は、マンガンメッキ後水洗、強制酸
化により形成されるが、メッキ電着条件や(空気)酸化
の度合によってその厚みがきまる。
First, the oxygen-containing compound is formed by water washing and forced oxidation after manganese plating, and its thickness is determined by the plating electrodeposition conditions and the degree of (air) oxidation.

通常の硫酸浴を用いて、水洗後40℃〜250℃の温度
で強制酸化する場合、干渉色を有する含酸素マンガン化
合物が400〜i、ooo人の厚さの範囲で形成され、
400λ以下では不均一性を、また100OAをこえて
形成せしめると、加工、運搬時あるいは機械的衝撃によ
り剥離するおそれもあり、耐食性確保の上からは100
0Å以下で充分なので、含酸素マンガン化合物の厚さに
ついては400〜1,0OOAの範囲とする。
When using a normal sulfuric acid bath and performing forced oxidation at a temperature of 40°C to 250°C after washing with water, an oxygen-containing manganese compound with an interference color is formed in the thickness range of 400 to 1,000 people,
If it is less than 400λ, it may cause non-uniformity, and if it exceeds 100OA, it may peel off during processing, transportation or due to mechanical impact.
Since a thickness of 0 Å or less is sufficient, the thickness of the oxygen-containing manganese compound is set in the range of 400 to 1,0 OOA.

マンガンメッキ層の作用は前述した如く、上記含酸素マ
ンガン化合物の腐食環境因子によるゆるやかな消失に対
し、それに見合った自己補修的な補給により耐食性を維
持することにあるから、理論上は鋼材表面を連続的に均
一に被覆するに必要な最小限な皮膜厚みとなり、たかだ
か0.3μ程度が下限となり、一方耐食性確保の点では
メッキ厚は厚ければ厚いほどよいことになる。
As mentioned above, the function of the manganese plating layer is to maintain corrosion resistance by self-repairing replenishment commensurate with the gradual disappearance of the oxygen-containing manganese compound due to corrosive environmental factors. The minimum coating thickness required for continuous and uniform coating is approximately 0.3μ at most, and the thicker the plating, the better.

しかしながら海洋環境に使用される本発明鋼材の耐用年
数を20〜50年と考えると前述した理由により下限厚
みは2.8μ、上限厚みは11μとなる。
However, assuming that the service life of the steel material of the present invention used in the marine environment is 20 to 50 years, the lower limit thickness is 2.8 μm and the upper limit thickness is 11 μm for the above-mentioned reasons.

したがって、マンガンメッキ層の厚さの範囲は2.8〜
11μとした。
Therefore, the thickness range of the manganese plating layer is 2.8~
It was set to 11μ.

次に、塗装系については下塗り塗装系として、ジンクリ
ッチペイント50〜100μ、上塗り塗装系としてエポ
キシ系、クールエポキシ系、ウレタン系、ビニール系、
フェノール系のいずれか1種200〜900μを前記鋼
材に被覆すれば、この塗膜による防食効果により8〜1
0年の耐用年数延長が達成される。
Next, regarding the paint system, the undercoat system is zinc rich paint 50 to 100μ, the topcoat system is epoxy system, cool epoxy system, urethane system, vinyl system, etc.
If the steel material is coated with 200 to 900μ of any one of the phenol-based materials, the anticorrosive effect of this coating will reduce the corrosion resistance to 8 to 1
A service life extension of 0 years is achieved.

また、ポリビニールブチラール樹脂系塗料を前記鋼材上
に被覆する場合には厚さ20〜60μで充分10年程度
の耐食性は確保されるので、上記のように含酸素マンガ
ン化合物、マンガンメッキ層、および塗膜の厚さの範囲
を限定した。
In addition, when polyvinyl butyral resin paint is coated on the steel material, a thickness of 20 to 60μ will ensure sufficient corrosion resistance for about 10 years. The range of coating thickness was limited.

上記の塗装、メッキおよび含酸素マンガン化合物形成の
諸工程は、鋼材の強度、靭性、溶接性ならびに耐食性の
如何をとわず、実施可能であり、またその形状(板、鋼
管、形鋼なと)にも左右されないのですべての鋼材に適
用可能である。
The above-mentioned painting, plating, and oxygen-containing manganese compound formation processes can be carried out regardless of the strength, toughness, weldability, and corrosion resistance of the steel material. ), so it can be applied to all steel materials.

たとえば通常海洋構造物として使用される板厚25〜1
50mnの厚板を硫酸塩メッキ液槽中でメッキ後、水洗
、乾燥してその後切断、溶接加工後、溶接部のみ、携帯
用電気メツキ装置により、局部的にマンガンメッキ層を
形成せしめ、さらに熱風乾燥機によりその部分に母材と
同一の含酸素マンガン化合物をその上層に形成させる。
For example, plate thickness 25 to 1, which is usually used for marine structures.
After plating a 50 mm thick plate in a sulfate plating bath, washing with water, drying, cutting, and welding, a manganese plating layer was formed locally on only the welded part using a portable electroplating device, and then hot air was applied. A dryer is used to form an oxygen-containing manganese compound, which is the same as that of the base material, on the upper layer.

また、加工、溶接組立後、携帯用電気メツキ装置および
加熱機器により容易に含酸素マンガン化合物および金属
マンガン層を形成しうろことは言をまたない。
Furthermore, after processing and welding assembly, it goes without saying that an oxygen-containing manganese compound and a metallic manganese layer can be easily formed using a portable electroplating device and a heating device.

さらに前記鋼材に塗装を施せばなお良い。It is even better if the steel material is painted.

上記のように、本発明の海洋構造物用鋼材は、本来構造
物製作に必要な鋼素材の緒特性をそこなうことなく、き
わめて薄層のメッキ層(上層に含酸素マンガン化合物層
を有する)ならびに薄塗装により驚異的な飛沫帯に対す
る耐食性を付与するものであるが以下に実施例によりさ
らに本発明の効果を具体的に説明する。
As mentioned above, the steel material for marine structures of the present invention has an extremely thin plating layer (having an oxygen-containing manganese compound layer on the upper layer) and The thin coating imparts amazing corrosion resistance against splash zones, and the effects of the present invention will be explained in more detail below with reference to Examples.

実施例 板厚50mmの溶接用構造用鋼を用い、通常の硫酸塩浴
(硫酸マンガン120g/l、硫酸アンモニウム75g
/1310ダンアンモニウム609/l )のメッキ浴
で浴温30℃、電流密度25A/di”の条件で、対極
にPb−8n (5%)を用いて、種々の厚さにマンガ
ンメッキを施し、水洗後さらに40’C〜250℃で加
熱乾燥して、含酸素マンガン化合物を形成せしめた。
Example: Structural steel for welding with a plate thickness of 50 mm was used.
Manganese plating was applied to various thicknesses using Pb-8n (5%) as a counter electrode at a bath temperature of 30°C and a current density of 25 A/di'' in a plating bath of ammonium 609/l). After washing with water, it was further heated and dried at 40'C to 250C to form an oxygen-containing manganese compound.

さらにこの上に各種塗料を塗布し、比較材に、各構造用
鋼の棟材および塗装を施して、塩水噴霧試験(J IS
−Z−2371)および海洋環境暴露試験(広畑東浜
)により耐食性を検討した。
Furthermore, various paints were applied on top of this, and comparative materials were applied with each structural steel ridge material and painted, and salt water spray tests (JIS
-Z-2371) and a marine environment exposure test (Hirohata Higashihama).

試験結果を第2表に示す。The test results are shown in Table 2.

この表から明らかなように2000時間にわたる塩水噴
霧試験結果および5年間にわたる暴露試験結果でも本発
明の海洋構造物用鋼材はきわめてすぐれた耐食性を示す
ことが確められた。
As is clear from this table, the results of the salt spray test over 2000 hours and the exposure test over 5 years confirmed that the steel for marine structures of the present invention exhibits extremely excellent corrosion resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 鋼材の上に厚さ400〜1000人の含酸素マンガ
ン化合物を上層に有する厚さ2.8〜11μのマンガン
メッキ層を形成せしめたことを特徴とする海洋構造物用
鋼材。 2 鋼材の上に厚さ400〜1000人の含酸素マンガ
ン化合物を上層に有する厚さ2.8〜11μのマンガン
メッキ層を形成せしめた後、さらに下塗り塗装として厚
さ50〜100μのジンクリッチペイント層を有し、さ
らにその上層に上塗り塗装として厚さ200〜900μ
のエポキシ系、タールエポキシ系、ウレタン系、ビニー
ル系、フェノール系のいずれか1種からなる塗料層を有
することを特徴とする海洋構造物用鋼材。 3 鋼材の上に厚さ400〜1000人の含酸素マンガ
ン化合物を上層に有する厚さ2.8〜11μのマンガン
メッキを形成せしめた後、さらにポリビニールブチラー
ル樹脂を主体とする厚さ20〜60μの錆安定化塗膜を
有することを特徴とする海洋構造物用鋼材。
[Scope of Claims] 1. For marine structures, characterized in that a manganese plating layer having a thickness of 2.8 to 11 μm and having an oxygen-containing manganese compound of 400 to 1000 μm thick as an upper layer is formed on a steel material. Steel material. 2 After forming a manganese plating layer with a thickness of 2.8 to 11μ with an oxygen-containing manganese compound on the top layer of 400 to 1000 people on the steel material, further apply a zinc rich paint with a thickness of 50 to 100μ as an undercoat. layer, and the top layer is coated with a thickness of 200 to 900 μm.
A steel material for marine structures characterized by having a paint layer made of any one of epoxy, tar epoxy, urethane, vinyl, and phenol. 3 After forming a 2.8-11μ thick manganese plating having an upper layer of an oxygen-containing manganese compound having a thickness of 400-1000 on the steel material, a 20-60μ thick manganese plating mainly composed of polyvinyl butyral resin is formed. A steel material for marine structures characterized by having a rust-stabilizing coating film.
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