JPS63105949A

JPS63105949A - 耐海水性非磁性鋼材

Info

Publication number: JPS63105949A
Application number: JP62081664A
Authority: JP
Inventors: Haruo Shimada; 島田　春夫; Yoshiaki Sakakibara; 榊原　義明
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1987-04-02
Publication date: 1988-05-11
Also published as: JPH0372149B2

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】（産業上の利用分野）本発明は網構造、コンクリート構造物の中でも、とくに
磁気浮上式高速鉄道、核融合施設、海洋機器、構造物で
非磁性が望まれる用途に利用される非磁性鋼材に関する
ものである。

すなわち、本発明は前述のような用途に適する鋼材を提
供することを目的とするもので、鋼材自身の耐食性が良
好なことから、海洋、海浜地帯に設置される構造物の劣
化防止にも役立つ非磁性鋼材に係るものである。

（従来の技術）最近、海洋、海浜地帯に設置された鋼構造建造物、コン
クリート建造物の劣化防止のために種々の防止法が提案
されたり、実施に移されている。

鋼構造物の劣化の最大の原因は海水自身による腐食や、
海塩粒子等による腐食によるものであるが、コンクリー
ト劣化の最大の原因はコンクリート壁を浸透してくる塩
分によってコンクリート中に埋設された鉄筋が腐食し、
その体積が鉄の約２．２倍になるため、その膨張力に耐
え切れなくなって埋設鉄筋に沿ったコンクリートに亀裂
が発生する。

その亀裂が０．２　ｗ以上になると外部の腐食因子たる
酸素や塩分、空気中の炭酸ガスがこの亀裂を通してより
容易に内部の埋設鉄筋付近に浸透し、さらに一層鉄の腐
食を助長したり、コンクリートの中性化を促進してコン
クリートの劣化を早めることになる。

さて、最近、前記のように非磁性化を目的としてＭｎを
１５％以上含有した鋼材の試作がおこなわれているが、
いずれの鋼材においても僅少の塩分存在で発錆が著しく
現行の普通鋼よりむしろ錆発生傾向が大きく、腐食速度
が大きいのが難点の一つになっている。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は従来の本発明者等の開発を軸にして、最近、と
くに問題となってきた海浜地帯の非磁性鋼材構造物の腐
食と、非磁性鋼材を埋設したコンクリート構造物の劣化
を完全に停止することにある。

現在、各方面で問題となっている２０年以上経過した鋼
構造物表面の錆層中には濃厚な塩分が蓄積しており、コ
ンクリート構造物中の埋設鋼材近傍のフリー塩分は砂中
ＮａＣ１換算で約１．０％にも達して埋設鋼材の著しい
腐食とそれに伴うコンクリートの亀裂発生、成長を惹き
起している事例もある。したがってきわめて高濃度の塩
分に曝らされても鋼構造物の腐食、コンクリートの亀裂
発生を殆んど完全に停止できることが望ましい。

（問題点を解決するための手段）本発明の前記の目的はＣ；１．０％以下、Ｓｉ；０．２
５％以下、Ｍｎ　；　２．０％以下、ＩＶ；２０．０超
〜３７．３％、Ｐ　、　０．０１５％以下、Ｓ　ｉ　０
．００５％以下を含有し、必要に応じてＴｉ、　　Ｖ、
　Ｎｂ、　Ｗ、　Ｃｏ、　Ｍｏ。

Ｂの１種又は２種以上をＢ以外の元素では合計で０．０
１〜０．５％、Ｂはｏ、ｏｏｏｉ　〜０．００５％、Ｃ
ｕ、　Ｎｉ。

Ｃｒの１種又は２種以上を０．１〜５．５％含有し残部
鉄および不可避的不純物からなることを特徴とする耐海
水性非磁性鋼材で建設した鋼構造物ならびに本鋼材をコ
ンクリート中に埋設したコンクリート構造物によって達
成される。

本発明の最大の特徴は、鋼中のＳｉ、　　Ｓ量を下げか
つ非磁性化を安定にするためにＡｌを比較的多量添加す
る点にあり、又非磁性化の安定のためにＭｎを比較的多
量に添加した点である。

この原因としてはＳｉｌを下げることによって錆の生成
、成長を抑えると同時に、Ｓ量の低下にともない錆発生
点となるＭｎＳ　ｌが著しく低下することにより耐食性
の劣化を小さくすると同時にＡｌ量を比較的多量とする
ことにより、Ｍｎ含有量の比較的高い鋼材表面の不働態
被膜を強固にして濃度の高い塩分に曝らされても不働態
被膜が破壊されず錆発生に至らないためと推測される。

以下に本発明で各成分を限定した理由を説明する。

ｃｌを１．０％以下に限定した理由はＣ量が１．０％超
では脆化を惹き起こすためである。

なお、Ｃは熱処理により磁性を帯びた（　Ｆ　ｅ　＋　
Ｎ　）　：ｌ　Ｃ等の複合炭化物を生成し易いので、ｃ
ｌは低い方が望ましい、好ましい範囲としてはＣｔＯ，
ＯＯ１〜０，１％である。

Ｓｉ量を０．２５％以下とした理由は、ｓｔｙを下げれ
ば下げるほど請生成量を飛躍的に低下させるが強度保証
と介在物制御の目的でＳｉを添加させる必要があるため
、Ｓｉ量を０．２５％以下とした。より好ましい範囲は
Ｓｉ０．０５％以下である。

Ｍｎ量を２．０％以下とした理由は２．０％超では熱間
圧延が困難になるためである。耐錆性の観点から好まし
い範囲は１．０％以下である。

Ｐを０．０１５％以下とした理由は、Ｐが０．０１５％
を超えるとコンクリートのようなアルカリ性雰囲気で錆
成長を抑制する効果がなく、むしろ助長する傾向がある
ためである。

Ｍは本発明鋼の化学成分の中で最も重要な鍵を握る金属
元素である。Ｍを２０．０超〜３７．３％と限定した理
由は２０．０％以下では非磁性化が不完全で、３７．３
％超ではＭとＦｅとの金属間化合物が生成しやすく、鋼
の脆化を惹き起こし熱間圧延不能になるためである。最
も好ましい範囲は２０．５〜２８．０％である。従って
上記成分範囲に限定した。

ｓｌを０．００５％以下とした理由は、錆の発生起源で
あるＭｎＳ量を減らすことにあり、このＳ量低下のため
に脱硫剤として使用されるＣａ、希土類元素によりＭｎ
Ｓが（Ｍｎ、Ｃａ）Ｓ等に変化することによる耐食性向
上効果も期待できる。また鋼中のＳ量を低下するために
上記のような操業を行なうことは常識となっているので
、若干のＣａ、　Ｃｅ等が混入してくることがあるが、
これらの元素は耐食性などに悪影響を及ぼすものではな
いのでＣａ、　Ｃｅ等の少量の存在は差支えない。

又、本発明においては必要に応じてＴｉ、　Ｖ、　Ｎｂ
。

Ｗ、　Ｃｏ、　Ｍｏ、　Ｂなどを添加するが鋼の強度、
靭性向上のための公知の元素として添加するもので、１
種又は２種以上を選択して添加し、Ｂ以外の元素では合
計で０．０１〜０．５％、Ｂは０．０００１〜０．００
５％の添加量とするが、上記の目的としてはすでに一般
によく知られているものである。

又、必要に応じて耐候性向上のためにＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ
の１種又は２種以上を０．１〜５．５％添加する。

なお、必要に応じて例えばネジ付き鉄筋などで快削性が
要求される場合には、ｐｂを０．０１〜０．５％添加す
ることもできる。

本発明に従い前記の化学成分で構成された鋼は転炉、電
気炉等で溶製され、次いで造塊、分塊の工程を経るか、
あるいは連続鋳造後、圧延された後に、必要に応じて焼
き入れ、焼き戻し、或いは規準等の熱処理が施されたり
、パテンティング等の熱処理が施され、線引きされて使
用に供される。

最終製品としては鋼管、Ｈ形鋼、鋼矢板、鉄筋棒鋼、ワ
イヤー、鋼板等の形状で供給され、必要に応じて亜鉛メ
ッキ、有機被覆を施すこともできる。

（実施例）実施例１表１に記載した成分の鋼を真空溶解炉で溶製し、造塊、
分塊後、熱間圧延した鋼と従来鋼からなる鋼との成分お
よび腐食試験結果を示した。

準備した鋼板の中央部より幅２５Ｎ×長さ６０龍×厚さ
２鰭の試片を採取し、機械研削して表面を研磨した。

他方、海浜地帯、海水中での鋼の腐食を実験室で促進な
いし再現する環境として人工海水を準備した。

しかる後、前記のように表面研削し、側面と裏面をシリ
コンレジンで被覆した試片を脱脂後、乾燥し、直ちに上
記の人工海水中に浸漬した。この人工海水液は７日毎に
変えて５０日間連続浸漬し、錆の発生状況を観察した。

つぎに又、コンクリート中の埋設鉄筋の塩分による腐食
を促進ないし再現するために、コンクリートの主成分で
あるＣａＯを３．６％ＮａＣｌ水溶液中に溶解させてｐ
Ｈ１２のＣａ（ＯＨ）ｚ＋Ｎａ１Ｊ水溶液を準備した。

しかる後、前記のように表面研削し、側面と裏面をシリ
コンレジンで被覆した試片を脱脂後、乾燥し、直ちに上
記のＣａ　（ＯＨ）　＊　＋　３．６％ＮａＣ１水溶液
中に浸漬した。なお試験中は液の表面を流動パラフィン
でシールし、３日毎に液を置換して２０日間連続浸漬し
、錆の発生状況を観察した。これらの結果を表１に示す
。

実施例２表１の成分からなる熱延鋼板の表面を研削後、海浜地帯
に１年間曝露し、発錆状況を調べた。

又、ＮａＣ１を１．０％含んだ砂、ポルトランドセメン
ト、水、砂利からなるコンクリートモルタルに表１の成
分からなる熱延鉄筋（９ｗφ）を埋め込み、２８日間常
温養生した後、海浜地帯に１年間曝露した。

なお、コンクリートの水セメント比は０．６０、カプリ
厚さは２ｃ！１とした。

１年間曝露後コンクリートを破砕して鉄筋の発錆状況を
調べた。これらの調査結果を表１に示す。

表１の結果から本発明の鋼は海水中でも錆発生が皆無で
、コンクリート中の塩分が砕中ＮａＣ１換算で１．０％
の高濃度、水中で３．６％ＮａＣ１の高濃度でも請発生
が皆無であることが明瞭に認められ、錆発生、錆成長に
伴なうコンクリートの劣化を完全に停止できることがわ
かった。したがって極めて厳しい海洋環境においても鋼
構造物、コンクリート構造物いずれもその劣化を完全に
抑止することが推定される。

（発明の効果）本発明は塩害に曝らされる非磁性鋼材、ならびに非磁性
鋼材埋設のコンクリート構造物の耐久性を維持するのに
飛躍的に有効な鋼材、コンクリート用鋼材として役立つ
ものであり、海浜地帯等塩害に曝らされる磁気浮上鉄道
等の非磁性を必要とする広範囲の用途に使用できる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ；１．０％以下、Ｓｉ；０．２５％以下、Ｍｎ
；２．０％以下、Ａｌ；２０．０超〜３７．３％、Ｐ；
０．０１５％以下、Ｓ；０．００５％以下を含有し、残
部鉄および不可避的不純物からなる耐海水性非磁性鋼材
。
（２）Ｃ；１．０％以下、Ｓｉ；０．２５％以下、Ｍｎ
；２．０％以下、Ａｌ；２０．０超〜３７．３％、Ｐ：
０．０１５％以下、Ｓ；０．００５％以下を含有し、Ｔ
ｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｂの１種又は２種以上
をＢ以外の元素では合計で０．０１〜０．５％、Ｂは０
．０００１〜０．００５％含有し、残部鉄および不可避
的不純物からなる耐海水性非磁性鋼材。
（３）Ｃ；１．０％以下、Ｓｉ；０．２５％以下、Ｍｎ
；２．０％以下、Ａｌ；２０．０超〜３７．３％、Ｐ；
０．０１５％以下、Ｓ；０．００５％以下を含有し、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｃｒの１種又は２種以上を０．１〜５．５％
含有し残部鉄および不可避的不純物からなる耐海水性非
磁性鋼材。
（４）Ｃ；１．０％以下、Ｓｉ；０．２５％以下、Ｍｎ
；２．０％以下、Ａｌ；２０．０超〜３７．３％、Ｐ；
０．０１５％以下、Ｓ；０．００５％以下を含有し、Ｔ
ｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｂの１種又は２種以上
をＢ以外の元素では合計で０．０１〜０．５％、Ｂは０
．０００１〜０．００５％含有し、さらにＣｕ、Ｎｉ、
Ｃｒの１種又は２種以上を０．１〜５．５％含有し、残
部鉄および不可避的不純物からなる耐海水性非磁性鋼材
。