JPS5953652A - 耐溶接部選択腐食性に優れた電気抵抗溶接用鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、耐溶接部選択腐食性に優れた電気抵抗溶接
用鋼に関するものである。

電縫鋼管におけるようなフラッシュバット溶接などの電
気抵抗溶接を施した溶接部が、海水、工業用水の給排水
や冷却水その他原油の油井または地熱井などのようにか
酷な腐食性流体や迷走電流の通る土壌などの環境と接す
る配管などとして供用された場合に、しばしば選択腐食
（以下溝食という）を受け易く、これに対する抵抗性を
与えることが上記のような用途にける電縫鋼管の使途拡
大に伴ってとくに重要視されるに至った。

この発明は、耐選択腐食性のすぐれた電気抵抗溶接部を
与えることができる低合金鋼、とくにか酷な腐食環境に
おいて溝食が生じない電縫鋼管の電縫部その他電気抵抗
溶接が予定される、電気抵抗溶接用鋼を提案しようとす
るものである。

従来から電気抵抗溶接は短時間局部的発熱のため母材部
を比較的いためない特長をもち種々の用途で広く用いら
れ、なかでも鋼管のように気密性耐油性の確保を必要と
する種々の継手などは電気抵抗溶接による縫い合せ接合
によって製造されることが多い。

こゝにいわゆる電縫鋼管は近年製造技術の向上が使用者
の低価格の要求に適い、両々あいまって需要は増大し、
その使用分野も拡大されている。

このため一般配管用の電縫鋼管の使用環境も、海水、河
川水、水道水、酸性水などの種々の流体、あるいは最近
では油井、地熱井、ボイラー環境など高温・高流速など
著しくか酷な条件の用途でも使用量が拡大されつゝある
。

このようにきびしい環境で電縫鋼管を使用するとその電
気抵抗溶接部、つまり電縫部に溝食がとくにＶ字型で起
り、そのため電縫鋼管の耐用年数は母材部の腐食減量か
ら通常予想されるところに比較して大幅に短かくなり、
使用開始後ほゞ２年程度で溝食による穿孔漏洩などの事
故が発生した事例が散見される。このような事態におい
て電気抵抗溶接部に十分な耐選択腐食牲を具える鋼の開
発が望まれ、とくに電縫鋼管に関して種々な提案につき
実施されてもいるが、か酷な腐食環境での耐選択腐食性
があって、しかも安価な材料は未だ提案されていない。

さて電縫鋼管の素材鋼組成中の硫黄分を低減化すると電
縫部の耐選択腐食性は向上することは従来知られている
が、既知報文などにおいて溝食を防止するための鋼中Ｓ
量は０．０１重量％（以後単に％で示す）以下とか、せ
いぜい０．００５％以下といったオーダで議論されるを
通例とし、それというのは、従来の製鋼法では脱硫に自
ら限度があったためで最近でも鋼中のＳ量は最低で０．
００２％程度でしか、電縫部の耐選択腐食性はしらべら
れていない。かような鋼中Ｓ量の電縫鋼管では実際上溝
食を完全には防止できず、か酷な腐食環境下では一般工
程材のものとほぼ同程度のはげしい溝食を起こす場合す
らあった。

一方、電縫鋼管の熱処理によって、電縫部の耐選択腐食
性を付与することも試みられたが、この場合には相当な
高温、長時間の焼なましを必要とし、このような熱処理
は電縫鋼管のみならず、各種の継手の製造工程にも適合
しない。

他方で電縫鋼管の耐選択腐食性を付与する合金元素とし
てＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｓ、
ＢｉおよびＣａなどを添加した鋼種を用いて、あるいは
上記元素添加と前記した程度の低硫化ないしは熱処理と
の組合せによって、耐選択腐食性のある電縫鋼管が製造
された事例もあるがいずれにしても安価であるものは少
ない。

この発明は上記の如き難点の解決を目的とし、最近特に
目ざましく発達した脱硫技術に着目し、その利用による
極低硫化によって、特にか酷な腐食環境においても、溶
接されたまゝの状態ですら充分な耐選択腐食性を具える
電気抵抗溶接部を与え、しかも安価に製造できる電気抵
抗溶用鋼を開発したものである。

電縫鋼管を代表例としてフラッシュバット溶接材の溶接
部の溝食は、鋼中のＳ量に著しく依存するが、従来鋼で
はＳ＞０．００２％が限度であり、この程度の低硫化手
段のみによっては溶接部耐選択腐食性は付与できなかっ
た。ところが最近著しく進歩した鋼の極低硫化技術に着
目してさらに０．００１％以下とくに０．０００１％に
も及ぶような極低Ｓ鋼を用いて電気抵抗溶接部＜の溝食
を調査研究した結果によるとＳ＜０．００１％ではじめ
てとくに以下のべる配慮をあわせ加えることによりか酷
な腐食環境でも溝食を生じないことがわかった。

この発明は、上記の知見にもとずくものでＣ：０．３％
以下、Ｓｉ：１．０％以下を含み、Ｍｎ：０．２〜１．
２％においてＳ：０．００１％以下に抑制し、かつＰ：
０．０４％以下を含有して残部は実質的にＦｅの組成に
なる電気溶接用鋼を、上述した従来技術上の課題につい
ての有効な解決手段とするものである。

以下この発明を開発経緯にそって説明する。

まず、発明者らはフラッシュバット溶接法によって調製
した溶接部試験片および電縫鋼管の電縫部の海水中にお
ける溝食の進行状況を観察した結果、次のことが明らか
になった。

（１）電気抵抗溶接の溶接部における溝食は溶液と接触
している電縫鋼管表面においてＭｎＳ系もしくはＭｎ‐
Ｏ‐Ｓ系の非金属介在物近傍を起点として食孔が発生し
、この食孔部が徐々に管表面及び管厚方向に成長して、
ついに連続化した食孔部が形成されていわゆる溝食が進
行すること。

（２）電気抵抗溶接の溶接部は、溶接時に母材の溶着に
より形成されるが、この溶接時の溶着、アップセットに
よりＭｎＳ系などの非金属介在物、管表面に立上り、メ
タルフロー層間に集積し、この層間には母材部よりも該
介在物の近傍で溶接時の急熱急冷の熱履歴をうけて腐食
活性になり易く、とくにＭｎＳ介在物の形状が素材の圧
延方向に伸延したＡ系介在物の場合、溝食への成長が大
きいこと。

このような調査結果にもとずいて発明者らは、溝食に対
し有害なＭｎＳ系などの非金属介在物量を、溶銑予備処
理、トピード脱硫、ＲＨ脱ガス法、ＬＲＦ脱ガス法など
の種々の極低硫化手段により調整した鋼片のフラッシュ
バット溶接部、さらには該鋼片による実際的な電縫鋼管
の電縫部につき、溝食におよぼす鋼中のＳ量の影響を詳
細に研究した結果、海水、酸性水、原油、ボイラー、油
井、地熱井など厳しい腐食環境で電気抵抗溶接部の溝食
はＳ：０．００５％以下ではかなり急激に減少するがと
くにＳ：０．００１％以下で溝食の防止に著しく有用な
ことがわかった。

さてこの発明における各成分の挙動ならびに組成範囲に
ついて説明すると次の通りである。

Ｃ≦０．３％ まずＣは溶接性、靱性ならびに耐食性に影響を与える元
素であり、０．３％をこえて含有すると、溶接部靱性な
らびに耐食性が低下する。このためＣの上限は０．３％
を要する。

Ｓｉ≦１．０％ Ｓｉは脱酸作用１を有し、耐食性を向上させるために、
ある程度含まれていることは好ましい。しかしＳｉが１
．０％をこえると溶接性ならびに加工性に悪影響を与え
るのでＳｉの上限は１．０％を必要とする。

Ｍｎ：０．２〜１．２％ ＭｎはＣ、Ｓｉなどとともに製鋼過程に必ず混入する元
素であって、脱酸作用があり、強度を高めるとともに熱
間加工性および溶接性を向上させる。

しかしながらＭｎは０．２％未満では上記の各効果とも
低く、一方１．２％をこえてあまりＭｎが多いと上記し
たように不利な硫化物の生成によって、耐選択腐食性が
劣化し、また一般耐食性も悪化するため上限を１．２％
にした。

Ｓ≦０．００１％ Ｓは電気抵抗溶接部の耐選択腐食性を阻害し、有害な元
素であって低硫化はのぞまれていたところではあっても
、従来の製鋼法では自ら限度があったため、実際上の調
査例としても０．００２％以上でしか調べられておらず
、このようなＳ範囲では依然として溝食が生じることは
前述のとおりであったのに反して、溶銑予備処理、トピ
ード脱硫し、ＲＨ脱ガス法およびＬＲＦ脱ガス法など近
年著しく発達した製鋼法により鋼中のＳ量を極低化した
鋼におけるフラッシュバットおよび電縫鋼管の溶接部の
溝食を調査した結果によると、Ｓ量が０．００１％をこ
えるとき上記のＭｎ含有量の範囲ではなおＭｎＳなどの
非金属介在物がなおある程度存在して、やはり耐選択腐
食性を阻害するところ、鋼中のＳ量が０．００１％以下
では上記のＭｎ含有量の下に、電気抵抗溶接部のＭｎＳ
量は著しく減少し、上述したような耐溝食性元素の添加
、熱処理などを必ずしも施すまでもなく、有利に耐選択
腐食性が得られることが究明されたのでＳ量の上限を０
．００１％に限定した。

Ｐ≦０．０４％ Ｐは耐選択腐食性の向上に寄与し、多量に添加すると耐
選択腐食性が向上することは知られている。しかしＰは
一方において溶接性および靱性を低下させるので、この
発明ではさようなおそれのないＰの上限を０．０４％に
して、上記のＭｎ含有量範囲における極低Ｓによる溝食
防止効果に助成させることができる。

以下この発明による効果を調べた実験結果についてのべ
る。

この発明に従い表１に示した３種の鋼（試験番号Ｅ、Ｆ
、Ｇ）から成る帯鋼を素材として常法によって３種のフ
ラッシュバット溶接試験片およびＳＴＰＧ３８の１００
Ａおよび２００Ａ電縫鋼管をつくり、溶接部は何ら熱処
理することなく、溶接されたままの状態に保持し、溶接
ピードをカットしたものを試験片とした。

次に比較のために同表に掲げた一般工程材（試験番号Ａ
）ならびに従来鋼（試験番号Ｂ、Ｃ、Ｄ）から同一条件
で４種のフラッシュバット溶接試験片および電縫鋼管を
つくり、比較材として用いた。

これらフラッシュバット溶接試験片および電縫鋼管につ
いて腐食試験をした結果を表１に併記した。

こゝに腐食試験は空気吹込み汚染海水、ＣＯ２吹込み原
油‐海水（５０：５０）および空気吹込み１％Ｈ２ＳＯ
４溶液を試験液とし、これらの液中で液温５０℃、周速
度２ｍ／ｓのか酷な条件下で回転浸漬型腐食試験機を用
いて３ヶ月経過後に溝食の動向を調べ表２に示した溝食
発生状況の評価基準に基いて示してある。

表１からこの発明による鋼は電縫部に溶接後何らの熱処
理を行なわないにもかかわらず著しく耐選択腐食性が向
上し、更にその環境が著しくか酷であっても電縫部には
ほとんど選択腐食が発生しなかった。

これに対し、一般工程および従来供試鋼電縫鋼管Ａ、Ｂ
、Ｃ、ＤはＳ≧０．００２％でいずれも電縫部に選択腐
食が発生している。

これに対し発明鋼Ｅ（Ｓ：０．０００９％）はわずかに
選択腐食は起ったが実用上問題なく、また発明鋼Ｆ（Ｓ
：０．０００５％）、Ｇ（Ｓ：０．０００２％）は全く
溝食が起らなかった。

また上記の電縫鋼管を汚染海水、工業用水、含スウィー
トガス原油、油井、地熱井、ボイラーなどの環境で実地
配管により電縫部の選択腐食発生状況を調査したところ
、上記の表１に示すと同様な選択腐食状況が得られ、こ
の場合にもこの発明による鋼については、従来鋼のもの
より耐選択腐食性がきわめてすぐれていることが確認さ
れた。

なおこの発明による鋼について造管性および機械的性質
を調べたところ、一般工程材と同様に良好であった。

以上要するにこの発明は電気抵抗溶接部のＳ成分の選択
腐食挙動を究明した結果、従来の研究例ではみられない
範囲の極低Ｓ成分の鋼を用いることにより、耐食性元素
を添加することなく、また電気抵抗溶接部は熱処理する
ことなくか酷な腐食環境において全く選択腐食が認めら
れずきわめてすぐれた耐選択腐食性を有するものである
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、Ｃ：０．３重量％以下、Ｓｉ：１．０重量％以下を
   含み、ＭＮ：０．２〜１．２重量％において、Ｓ：０．
   ００１重量％以下に抑制し、かつＰ：０．０４重量％以
   下を含有して残部は実質的にＦｅの組成になることを特
   徴とする耐溶接部選択腐食性に優れた電気抵抗溶接用鋼
   。