KR20160048007A

KR20160048007A - 내식성이 우수한 선박용 용접 이음

Info

Publication number: KR20160048007A
Application number: KR1020150147241A
Authority: KR
Inventors: 신지 사카시타
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2016-05-03
Also published as: JP2016084489A; CN105537796A

Abstract

[과제] 각종 선박의 부식이 심한 환경에서 이용하더라도, 양호한 내식성을 발휘할 수 있는 내식성이 우수한 선박용 용접 이음을 제공한다.
[해결수단] 소정의 성분 조성을 갖는 후강판을 버트 용접하여 되고, 용접 금속의 Cu 및 Cr의 함유량이, [Cu]b×0.5와 0.10% 중 큰 쪽 ≤ [Cu]w ≤ [Cu]b×1.5, [Cr]b×0.5와 0.01% 중 큰 쪽 ≤ [Cr]w ≤ [Cr]b×1.5라는 식을 만족하고, 또한, 용접된 후강판의 압연면과 평행한 판 두께의 1/2 위치의 단면에 있어서의 용접 금속의 최대 폭 Wmax와 최소 폭 Wmin의 차가 5mm 이하이다.

Description

내식성이 우수한 선박용 용접 이음{SHIP WELD JOINT EXCELLENT IN CORROSION RESISTANCE}

본 발명은, 기름 탱커, 산적선(散積船), 자동차운반선, 컨테이너선, LNG선, 객선, 군함 등의 각종 선박의 구조 부재로서 이용되는 선박용 용접 이음에 관한 것이며, 특히 탱커 원유 탱크 내나 벌커 선창 내 등 무도장(無塗裝)으로 사용되는 부위에 이용할 수 있는 내식성이 우수한 선박용 용접 이음에 관한 것이다.

기름 탱커, 산적선, 자동차운반선, 컨테이너선, LNG선, 객선, 군함 등의 각종 선박의 구조 부재로서는 후강판(厚鋼板)이 이용되는 경우가 많고, 이들 선박은 후강판을 용접함으로써 건조되고 있다. 그러나, 탱커 원유 탱크 내나 벌커선의 선창 내 등 무도장으로 사용되는 강재도 다수 있어, 원유 탱크 바닥의 강산에 의한 피트 성장, 원유 탱크 기상부의 부식성 가스에 의한 전면 부식, 석탄 등을 적재한 경우의 황산에 의한 벌커 선창의 일양(一樣) 부식 등, 선박 구조 부재의 모재 및 용접 이음은 엄혹한 환경에 노출된다. 또한, 선박의 구조 부재는 해수에서 유래하는 염분이나 주야의 온도 변화에 수반하는 결로와 같은 엄혹한 부식성 환경에 노출되기 때문에, 어느 것인가의 방식(防蝕)을 실시할 필요가 있다.

선박의 방식 수단으로서는, 도장이나 전기 방식을 적용하는 것이 일반적이고, 양자를 병용하는 경우도 많다. 예컨대, 해수에 의한 염분과 고온 다습 환경에 노출되는 밸러스트 탱크 내에서는, 에폭시 수지계 도료에 의한 도장이 적용되는 경우가 많고, 도장과 병용하여 강보다도 비(卑)한 금속인 아연을 강재와 단락하도록 설치하는 전기 방식(희생 방식)이 적용되는 경우가 많다.

그러나, 방식 도장은 외적 손상이나 경년(經年) 열화 등으로 도막이 강재로부터 박리되어, 노출된 후강판의 부식 쇠모(衰耗)가 진행되는 경우가 있다. 또한, 전기 방식은 해수 등의 전해질 수용액에 침지된 상태에서는 유효하지만, 적하 시의 밸러스트 탱크 내 등과 같이 해수가 없는 상황에서는, 전기 방식 작용이 얻어지지 않기 때문에, 방식성이 불충분해지는 경우가 있다고 하는 문제점이 있다.

후강판은, 부식 쇠모가 어느 정도 진행되면 구조 부재로서의 강도가 불충분해질 것이 염려되고, 특히 국부적으로 부식이 진행된 경우에는, 구멍 뚫림 등에 의한 누설 사고로 이어질 가능성도 생각된다. 이와 같기 때문에, 선박에서는 정기적인 부식 상태의 검사나 도장의 보수 등에 막대한 시간과 비용을 소비하고 있는 것이 실정이다.

선박의 안전성 향상, 장수명화 및 유지 보수 비용의 삭감 등의 관점에서, 더욱 효과적인 방식 수단이 요구되고 있는 것이 현상이며, 도장이나 전기 방식의 방식성 향상에 더하여, 강재 자체의 내식성 향상의 요망이 여전히 높은 것이 현상이다. 강재 자체의 내식성 향상에 관해서는, 강재의 화학 성분이나 조직 등을 조정하여 부식을 억제하는 기술이, 예컨대, 특허문헌 1로서 제안되어 있다.

또한, 용접 이음부에서는, 사용하는 후강판과 용접 재료의 조합에 따라서는, 양자의 화학 성분의 차이 때문에, 도장이 박리된 경우에 현저한 이종 금속 접촉 부식이 생길 가능성이 있어, 후강판의 본체 부분 이상으로 부식 쇠모가 촉진되는 경우가 있다. 또한, 용접 시의 응고 편석으로 P나 S 등의 부식을 촉진하는 불가피적 불순물 원소의 농축부가 용접 금속에 형성되어, 이들 농축부를 기점으로 한 국부 부식이 발생하는 경우가 있기 때문에, 이음 자체의 내식성 향상이 요구된다. 선박에 있어서의 용접 이음의 내식성 향상에 대해서는, 예컨대, 특허문헌 2나 특허문헌 3의 기술이 공지이지만, 그래도 이음 자체의 내식성은 아직 불충분하여, 더욱 효과적인 용접 이음의 내식성 향상 기술이 개발될 것이 요망되고 있다.

일본 특허공개 2014-1450호 공보 일본 특허공개 2010-43342호 공보 일본 특허공개 2012-117139호 공보

본 발명은, 상기 종래의 문제를 해결하고자 하여 이루어진 것으로, 기름 탱커, 산적선, 자동차운반선, 컨테이너선, LNG선, 객선, 군함 등의 각종 선박의 구조 부재로서는 물론이고, 무도장으로 사용되는 경우가 많은 원유 탱크나 벌커 선창 등의 부식이 보다 심한 환경에서 이용하더라도, 양호한 내식성을 발휘할 수 있는 내식성이 우수한 선박용 용접 이음을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.

본 발명은, 질량%로, C: 0.04∼0.30%, Si: 0.05∼1.0%, Mn: 0.1∼2.0%, P: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음), S: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음), Al: 0.010∼0.10%, Cu: 0.10∼1.0%, Cr: 0.01∼0.5%, N: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않음)를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 후강판을 버트 용접하여 되는 선박용 용접 이음으로서, 용접 금속에 있어서의 Cu 및 Cr의 함유량이 하기 식(1) 및 (2)를 만족함과 함께, 상기 용접 금속에 있어서의 Cu, Cr 이외의 화학 성분 함유량이, 질량%로, C: 0.04∼0.30%, Si: 0.05∼1.0%, Mn: 0.1∼2.0%, P: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음), S: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음), Al: 0.010∼0.10%, N: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않음)를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이며, 또한, 용접된 후강판의 압연면과 평행한 판 두께의 1/2 위치의 단면에 있어서의 상기 용접 금속의 최대 폭 Wmax와 최소 폭 Wmin의 차가 하기 식(3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 내식성이 우수한 선박용 용접 이음이다.

[Cu]b×0.5와 0.10% 중 큰 쪽 ≤ [Cu]w ≤ [Cu]b×1.5···식(1)

[Cr]b×0.5와 0.01% 중 큰 쪽 ≤ [Cr]w ≤ [Cr]b×1.5···식(2)

Wmax-Wmin ≤ 5mm···식(3)

단, 식(1)에 있어서, [Cu]w는 용접 금속에 있어서의 Cu의 함유량(질량%), [Cu]b는 모재에 있어서의 Cu의 함유량(질량%)이며, 식(2)에 있어서, [Cr]w는 용접 금속에 있어서의 Cr의 함유량(질량%), [Cr]b는 모재에 있어서의 Cr의 함유량(질량%)이다.

상기 후강판이, 질량%로, Co: 0.01∼1.0%, Ni: 0.01∼1.0%, Mo: 0.01∼1.0%, W: 0.01∼1.0% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것이 바람직하다.

또, 상기 후강판이, 질량%로, Ti: 0.001∼0.05%, Zr: 0.001∼0.05%, Nb: 0.001∼0.05% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것이 바람직하다.

또, 상기 후강판이, 질량%로, Mg: 0.0003∼0.005%, Ca: 0.0003∼0.005% 중 1종 또는 2종을 더 함유하는 것이 바람직하다.

또, 상기 후강판이, 질량%로, Sn: 0.005∼0.20%, Sb: 0.005∼0.20%, Se: 0.005∼0.20% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것이 바람직하다.

또, 상기 후강판이, 질량%로, B: 0.0001∼0.005%, V: 0.001∼0.1% 중 1종 또는 2종을 더 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 내식성이 우수한 선박용 용접 이음에 의하면, 기름 탱커, 산적선, 자동차운반선, 컨테이너선, LNG선, 객선, 군함 등의 각종 선박의 구조 부재로서는 물론이고, 무도장으로 사용되는 경우가 많은 원유 탱크나 벌커 선창 등의 부식이 보다 심한 환경에서 이용하더라도, 양호한 내식성을 발휘할 수 있다.

또, 어떠한 요인으로 방식 도장이 박리되어 용접 이음부가 부식 환경에 노출된 경우이더라도, 부식에 의한 판 두께 쇠모를 억제할 수 있어, 용접 이음을 포함하는 구조 부재의 교체까지의 기간, 즉 구조물로서의 수명을 연장할 수 있다.

도 1은 실시예에 있어서 용접 이음으로부터 테스트 피스를 채취하는 위치 및 테스트 피스의 형상을 나타내는 설명도이다.

본 발명자는, 무도장으로 사용되는 경우가 많은 원유 탱크나 벌커 선창 등의 부식이 심한 환경에서 이용하더라도, 양호한 내식성을 발휘할 수 있는 후강판의 용접 이음을 얻기 위해서, 예의 실험, 연구를 거듭했다. 그 결과, 버트 용접되는 후강판의 화학 성분 함유량을 적절히 조정하는 것에 더하여, 용접 금속의 화학 성분 중 특정한 원소의 함유량을, 모재의 동일 특정 원소의 함유량에 따라 조정하고, 또한, 용접 금속의 폭을 규정한 조건을 만족하는 폭으로 함으로써, 목적으로 하는 내식성이 우수한 선박용 용접 이음을 얻을 수 있음을 발견했다.

이하, 본 발명을 실시형태에 기초하여 상세히 설명한다.

<후강판>

본 발명의 용접 이음의 제작에 이용하는 후강판은, 선박의 구조 부재로서 이용되기 때문에 내식성이 우수한 것에 더하여, 구조 부재로서 필요한 기계적 특성, 그리고 용접성을 만족시킬 필요가 있다. 이들의 관점에서, 각종 첨가 원소의 함유량을 적절히 조정할 필요가 있다. 이하에, 이들 각종 첨가 원소의 성분 범위의 한정 이유에 대하여 설명한다. 한편, 단위는 모두 %로 기재하지만, 질량%를 나타낸다.

(화학 성분 조성)

· C: 0.04∼0.30%

C는, 후강판의 강도 확보를 위해 필요한 기본적 첨가 원소이다. 후강판으로서 통상 요구되는 강도 특성을 얻기 위해서는, 적어도 0.04% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, C를 과잉으로 함유시키면, 내식성이 열화되는 것에 더하여, 인성도 열화된다. 이와 같은 C의 과잉 첨가에 의한 악영향을 발생시키지 않기 위해서는, C의 함유량은 많더라도 0.30%로 억제할 필요가 있다. 이렇기 때문에, C의 함유량의 범위는 0.04∼0.30%로 했다. 한편, C의 함유량의 바람직한 하한은 0.045%이며, 보다 바람직하게는 0.05% 이상으로 하는 것이 좋다. 또한, C의 함유량의 바람직한 상한은 0.29%이며, 보다 바람직하게는 0.28% 이하로 하는 것이 좋다.

· Si: 0.05∼1.0%

Si는, 탈산과 강도 확보를 위해 필요한 원소이기도 하고, 적어도 0.05% 이상 함유시키지 않으면 구조 부재로서의 최저 강도를 확보할 수 없다. 그러나, 1.0%를 초과하여 과잉으로 함유시키면 용접성이 열화된다. 한편, Si의 함유량의 바람직한 하한은 0.08%이며, 보다 바람직하게는 0.10% 이상으로 하는 것이 좋다. 또한, Si의 함유량의 바람직한 상한은 0.95%이며, 보다 바람직하게는 0.90% 이하로 하는 것이 좋다.

· Mn: 0.1∼2.0%

Mn도 Si와 마찬가지로, 탈산 및 강도 확보를 위해 필요한 원소이며, 0.1%에 차지 않으면 구조 부재로서의 최저 강도를 확보할 수 없다. 그러나, 2.0%를 초과하여 과잉으로 함유시키면 인성이 열화된다. 한편, Mn의 함유량의 바람직한 하한은 0.15%이며, 보다 바람직하게는 0.2% 이상으로 하는 것이 좋다. 또한, Mn의 함유량의 바람직한 상한은 1.9%이며, 보다 바람직하게는 1.8% 이하로 하는 것이 좋다.

· P: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음)

P는, 과잉으로 함유시키면 인성이나 용접성을 열화시키는 원소이며, P의 허용되는 함유량의 상한은 0.04%이다. P의 함유량은 가능한 한 적은 편이 바람직하고, P의 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.038%이며, 더 바람직하게는 0.035% 이하로 하는 것이 좋다. 그러나, 공업적으로 후강판 중의 P를 0%로 하는 것은 곤란하다.

· S: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음)

S도 P와 마찬가지로, 함유량이 많아지면 인성이나 용접성을 열화시키는 것에 더하여, 부식을 촉진하는 원소이다. S의 허용되는 함유량의 상한은 0.04%이다. S의 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.038%이며, 더 바람직하게는 0.035% 이하로 하는 것이 좋다. 그러나, 공업적으로 후강판 중의 S를 0%로 하는 것은 곤란하다.

· Al: 0.010∼0.10%

Al은, 산화물 피막을 표면에 형성하여 내식성을 향상시키는 것에 더하여, 상기한 Si, Mn과 마찬가지로 탈산 및 강도 확보라는 작용도 발휘하는 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.010% 이상 함유시키는 것이 필요하다. 그러나, 0.10%를 초과하여 함유시키면 용접성을 해치기 때문에, Al의 함유량의 범위는 0.010∼0.10%로 했다. 한편, Al의 함유량의 바람직한 하한은 0.011%이며, 보다 바람직하게는 0.012% 이상으로 하는 것이 좋다. 또한, Al의 함유량의 바람직한 상한은 0.095%이며, 보다 바람직하게는 0.090% 이하로 하는 것이 좋다.

· Cu: 0.10∼1.0%

Cu는, 부식이 심한 환경에서, 후강판의 표면에 치밀한 녹 피막을 형성하여, 부식 반응을 저감시키는 작용을 갖고 있어, 내식성 향상에 필요한 원소이다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 적어도 0.10% 이상 함유시키는 것이 필요하다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 용접성이나 열간 가공성을 열화시키기 때문에, Cu의 함유량은 1.0% 이하로 할 필요가 있다. Cu의 함유량의 바람직한 하한은 0.11%이며, 보다 바람직한 하한은 0.12%이다. 또한, Cu의 함유량의 바람직한 상한은 0.95%이며, 보다 바람직한 상한은 0.90%이다.

· Cr: 0.01∼0.5%

Cr은, Cu와 마찬가지로 부식이 심한 환경에서, 후강판의 표면에 치밀한 녹 피막을 형성하여, 부식 반응을 저감시키는 작용을 갖고 있어, 내식성 향상에 필요한 원소이다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 적어도 0.01% 이상 함유시키는 것이 필요하다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 부식 선단의 pH 저하를 초래하여 오히려 내식성을 열화시킴과 함께, 게다가 용접성이나 열간 가공성도 열화시키기 때문에, Cr의 함유량은 0.5% 이하로 할 필요가 있다. Cr의 함유량의 바람직한 하한은 0.02%이며, 보다 바람직한 하한은 0.03%이다. 또한, Cr의 함유량의 바람직한 상한은 0.48%이며, 보다 바람직한 상한은 0.46%이다.

· N: 0.01% 이하(0%를 포함하지 않음)

N도 P나 S와 마찬가지로, 함유량이 많아지면 인성이나 용접성을 열화시키는 원소이다. N의 허용되는 함유량의 상한은 0.01%이다. N의 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.009%이며, 더 바람직하게는 0.008% 이하로 하는 것이 좋다. 그러나, 공업적으로 후강판 중의 N을 0%로 하는 것은 곤란하다.

이상이, 본 발명의 용접 이음의 제작에 이용하는 후강판의 필수 첨가 원소의 성분 범위의 한정 이유이며, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물로서는, O, H 등을 들 수 있고, 이들 원소는 후강판의 여러 특성을 해치지 않을 정도로 함유하고 있어도 상관없다. 단, 이들 불가피적 불순물의 합계 함유량은, 0.1% 이하, 바람직하게는 0.09% 이하로 억제하는 것에 의해, 본 발명에 의한 내식성 발현 효과를 극대화할 수 있다.

또, 본 발명의 용접 이음의 제작에 이용하는 후강판에, 이하에 나타내는 원소를 함유하면 더욱 유효하다. 이들 원소를 함유시키는 경우의 성분 범위의 한정 이유에 대하여 다음에서 설명한다.

· Co: 0.01∼1.0%, Ni: 0.01∼1.0%, Mo: 0.01∼1.0%, W: 0.01∼1.0% 중 1종 또는 2종 이상

Co, Ni, Mo, W는, 모두 후강판 표면에 생성되는 녹의 보호성을 향상시켜, 내식성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 이러한 작용은, Co, Ni, Mo, W 중 어느 것인가를 0.01% 이상 함유시키는 것에 의해 유효하게 발휘된다. 그러나, Co, Ni, Mo, W는 어느 것인가를 1.0%를 초과하여 함유시키면 용접성이나 열간 가공성을 열화시킨다. 이렇기 때문에, Co, Ni, Mo, W를 함유시키는 경우는, 어느 것도 0.01∼1.0%의 범위로 했다. Co, Ni, Mo, W를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 하한은 각각 0.02%이며, 0.03% 이상으로 하는 것이 더 바람직하다. 한편, Co, Ni, Mo, W를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 상한은 각각 0.95%이며, 0.9% 이하로 하는 것이 더 바람직하다.

· Ti: 0.001∼0.05%, Zr: 0.001∼0.05%, Nb: 0.001∼0.05% 중 1종 또는 2종 이상

Ti, Zr, Nb는, 후강판의 표면에 생성되는 녹을 미세화하여, 내식성을 향상시키는 작용을 갖고 있다. 이와 같은 작용을 발휘시키기 위해서는, Ti, Zr, Nb 중 어느 것인가를 0.001% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Ti, Zr, Nb는 어느 것인가를 0.05%를 초과하여 함유시키면 용접성이나 열간 가공성을 열화시킨다. 이렇기 때문에, Ti, Zr, Nb를 함유시키는 경우는, 어느 것도 0.001∼0.05%의 범위로 했다. Ti, Zr, Nb를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 하한은 각각 0.003%이며, 0.005% 이상으로 하는 것이 더 바람직하다. 한편, Ti, Zr, Nb를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 상한은 각각 0.045%이며, 0.04% 이하로 하는 것이 더 바람직하다.

· Mg: 0.0003∼0.005%, Ca: 0.0003∼0.005% 중 1종 또는 2종

Mg, Ca는, 후강판의 표면의 pH를 상승시키는 작용을 갖고 있고, 캐소드 반응을 억제하여 내식성을 향상시키는 데 유효한 원소이다. 이와 같은 작용을 발휘시키기 위해서는, Mg, Ca 중 어느 것인가를 0.0003% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Mg, Ca는 어느 것인가를 0.005%를 초과하여 함유시키면 가공성과 용접성을 열화시킨다. 이렇기 때문에, Mg, Ca를 함유시키는 경우는, 어느 것도 0.0003∼0.005%의 범위로 했다. Mg, Ca를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 하한은 각각 0.0004%이며, 0.0005% 이상으로 하는 것이 더 바람직하다. 한편, Mg, Ca를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 상한은 각각 0.0045%이며, 0.004% 이하로 하는 것이 더 바람직하다.

· Sn: 0.005∼0.20%, Sb: 0.005∼0.20%, Se: 0.005∼0.20% 중 1종 또는 2종 이상

Sn, Sb, Se는, 후강판의 표면의 국소적으로 pH가 저하된 부위에 있어서의 부식 반응을 억제하여, 내식성을 향상시키는 작용을 갖고 있다. 이와 같은 작용을 발휘시키기 위해서는, Sn, Sb, Se 중 어느 것인가를 0.005% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Sn, Sb, Se는 어느 것인가를 0.20%를 초과하여 함유시키면 용접성이나 인성이 열화된다. 이렇기 때문에, Sn, Sb, Se를 함유시키는 경우는, 어느 것도 0.005∼0.20%의 범위로 했다. Sn, Sb, Se를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 하한은 각각 0.006%이며, 0.007% 이상으로 하는 것이 더 바람직하다. 한편, Sn, Sb, Se를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 상한은 각각 0.19%이며, 0.18% 이하로 하는 것이 더 바람직하다.

· B: 0.0001∼0.005%, V: 0.001∼0.1% 중 1종 또는 2종

B, V는, 후강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 이와 같은 작용을 발휘시키기 위해서는, B는 0.0001% 이상, V는 0.001% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 모재 인성이 열화된다. 이렇기 때문에, B를 함유시키는 경우는 0.005% 이하, V를 함유시키는 경우는 0.1% 이하로 할 필요가 있다. 한편, B를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 하한은 0.0002%이며, 0.0003% 이상으로 하는 것이 더 바람직하다. 또한, B를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 상한은 0.0045%이며, 0.004% 이하로 하는 것이 더 바람직하다. 한편, V를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 하한은 0.002%이며, 0.003% 이상으로 하는 것이 더 바람직하다. 또한, V를 함유시키는 경우의 보다 바람직한 상한은 각각 0.095%이며, 0.09% 이하로 하는 것이 더 바람직하다.

(제조 방법)

본 발명의 용접 이음의 제작에 이용하는 후강판을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 확실히 제조하기 위해서는, 예컨대, 이하에 설명하는 방법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.

우선, 전로 또는 전기로로부터 취과(取鍋)로 출강한 용강에 대하여, RH 진공 탈가스 장치를 이용하여, 본 발명에서 규정하는 후강판의 성분 조성으로 조정함과 함께, 온도 조정을 함으로써 2차 정련을 행한다. 그 후, 연속 주조법, 조괴법 등의 통상의 주조 방법으로 강괴로 하면 된다. 한편, 탈산 형식으로서는, 기계적 특성이나 용접성의 관점에서 킬드 강을 이용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Al 킬드 강을 이용하는 것이 추장된다. 이어서, 얻어진 강괴를 1000∼1300℃의 온도역으로 가열한 후, 열간 압연을 행하여, 원하는 치수 형상으로 한다. 이때 열간 압연 종료 온도를 650∼850℃로 제어하고, 열간 압연 종료 후부터 500℃까지의 냉각 속도를 0.1∼15℃/초의 범위로 제어하는 것에 의해, 소정의 강도 특성이 얻어진다.

<용접 금속>

본 발명은, 상기 후강판을 버트 용접하여 되는 선박용 용접 이음에 관한 발명이며, 용접 이음부에서는 사용하는 후강판과 용접 재료의 조합에 따라서는, 양자의 화학 성분의 차이 때문에, 도장이 박리된 경우에 현저한 이종 금속 접촉 부식이 생기는 경우가 있다. 이종 금속 접촉 부식은 용접 금속과 모재(후강판)의 전위차에 의해서 생기는 것으로, 이종 금속 접촉 부식을 일으키지 않을 정도의 전위차로 하기 위해서는, 전위에 대한 영향이 큰 Cu 및 Cr의 용접 금속 중의 함유량을 식(1) 및 (2)를 만족시키도록 조정할 필요가 있다. 또한, 용접 이음의 기계적 특성을 만족시키기 위해, 용접 금속 중의 C, Si, Mn, P, S, Al, N에 대해서도, 적절한 성분 범위로 할 필요가 있다. 이하에, 용접 금속 중의 Cu 및 Cr의 함유량을 포함하여, 각 원소의 성분 범위의 한정 이유에 대하여 설명한다. 한편, 단위는 모두 %로 기재하지만, 질량%를 나타낸다.

(화학 성분 조성)

· [Cu]b×0.5와 0.10% 중 큰 쪽 ≤ [Cu]w ≤ [Cu]b×1.5···식(1)

(단, [Cu]w는 용접 금속에 있어서의 Cu의 함유량, [Cu]b는 모재에 있어서의 Cu의 함유량)

용접 금속 중에 함유되는 Cu는, 모재 중에서의 작용과 마찬가지로, 부식 환경에서, 용접 금속 표면에 치밀한 녹 피막을 형성하여, 부식 반응을 저감시키는 작용을 갖고 있어, 내식성 향상에 필요한 원소이다. 이와 같은 작용을 발휘시키기 위해서는, 용접 금속 중에 Cu를 0.10% 이상 함유시키는 것이 필요하다. 단, 용접 금속의 Cu 함유량이 모재의 Cu 함유량의 1/2 미만이 되면, 용접 금속이 모재보다도 비(卑)하게 되어, 이종 금속 접촉 부식에 의해 용접 금속의 부식이 촉진된다. 따라서, 용접 금속의 Cu 함유량의 하한은, 모재의 Cu 함유량의 1/2이나, 또는 0.10% 중, 큰 쪽의 값 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 용접 금속의 Cu 함유량이 모재의 Cu 함유량의 1.5배를 초과하면, 용접 금속이 모재보다도 귀(貴)하게 되어, 이종 금속 접촉 부식에 의해 모재의 부식이 촉진된다. 따라서, 용접 금속의 Cu 함유량의 상한은 모재의 Cu 함유량의 1.5배 이하로 할 필요가 있다.

한편, 용접 금속의 Cu 함유량의 보다 바람직한 하한은 [Cu]b×0.55와 0.11% 중 어느 것인가 큰 쪽이며, 더 바람직한 하한은 [Cu]b×0.6과 0.12% 중 어느 것인가 큰 쪽이다. 또한, 용접 금속의 Cu 함유량의 바람직한 상한은 [Cu]b×1.45이며, 더 바람직한 상한은 [Cu]b×1.4이다.

· [Cr]b×0.5와 0.01% 중 큰 쪽 ≤ [Cr]w ≤ [Cr]b×1.5···식(2)

(단, 식(2)에 있어서, [Cr]w는 용접 금속에 있어서의 Cr의 함유량, [Cr]b는 모재에 있어서의 Cr의 함유량)

용접 금속 중에 함유되는 Cr은, 모재 중에서의 작용과 마찬가지로, 부식 환경에서, 용접 금속 표면에 치밀한 녹 피막을 형성하여, 부식 반응을 저감시키는 작용을 갖고 있어, 내식성 향상에 필요한 원소이다. 이와 같은 작용을 발휘시키기 위해서는, 용접 금속 중에 0.01% 이상 함유시키는 것이 필요하다. 단, 용접 금속의 Cr 함유량이 [Cr]b×0.5 미만이 되면, 용접 금속이 모재보다도 비(卑)하게 되어, 이종 금속 접촉 부식에 의해 용접 금속의 부식이 촉진된다. 따라서, 용접 금속의 Cr 함유량의 하한은, 모재의 Cr 함유량의 1/2이나, 또는 0.01% 중, 큰 쪽의 값 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 용접 금속의 Cr 함유량이 [Cr]b×1.5%를 초과하면, 용접 금속이 모재보다도 귀(貴)하게 되어, 이종 금속 접촉 부식에 의해 모재의 부식이 촉진된다. 따라서, 용접 금속의 Cr 함유량의 상한은 모재의 Cr 함유량의 1.5배 이하로 할 필요가 있다.

한편, 용접 금속의 Cr 함유량의 보다 바람직한 하한은 [Cr]b×0.55와 0.02% 중 어느 것인가 큰 쪽이며, 더 바람직한 하한은 [Cr]b×0.6과 0.03% 중 어느 것인가 큰 쪽이다. 또한, 용접 금속의 Cr 함유량의 바람직한 상한은 [Cr]b×1.45이며, 더 바람직한 상한은 [Cr]b×1.4%이다.

· C: 0.04∼0.30%

C는, 용접 금속부의 강도 확보를 위해 필요한 기본적 첨가 원소이다. 필요한 강도 특성을 얻기 위해서는, 적어도 0.04% 이상은 함유시킬 필요가 있다. 그러나, C를 과잉으로 함유시키면, 내식성이 열화되는 것에 더하여, 균열 감수성이 증대하여, 인성도 열화된다. 이와 같은 C의 과잉 첨가에 의한 악영향을 발생시키지 않기 위해서는, C의 함유량은 많더라도 0.30%로 억제할 필요가 있다. 이렇기 때문에, C의 함유량의 범위는 0.04∼0.30%로 했다. 한편, C의 함유량의 바람직한 하한은 0.045%이며, 보다 바람직하게는 0.05% 이상으로 하는 것이 좋다. 또한, C의 함유량의 바람직한 상한은 0.29%이며, 보다 바람직하게는 0.28% 이하로 하는 것이 좋다.

· Si: 0.05∼1.0%

Si는, 용접 금속부의 강도 확보를 위해 필요한 원소이기도 하고, 적어도 0.05% 이상 함유시키지 않으면 구조 부재로서의 최저 강도를 확보할 수 없다. 그러나, 1.0%를 초과하여 과잉으로 함유시키면 인성이 열화된다. 한편, Si의 함유량의 바람직한 하한은 0.08%이며, 보다 바람직하게는 0.10% 이상으로 하는 것이 좋다. 또한, Si의 함유량의 바람직한 상한은 0.95%이며, 보다 바람직하게는 0.90% 이하로 하는 것이 좋다.

· Mn: 0.1∼2.0%

Mn도 Si와 마찬가지로, 용접 금속부의 강도 향상을 위해 필요한 원소이며, 0.1%에 차지 않으면 구조 부재로서의 최저 강도를 확보할 수 없다. 그러나, 2.0%를 초과하여 과잉으로 함유시키면 인성이 열화된다. 한편, Mn의 함유량의 바람직한 하한은 0.15%이며, 보다 바람직하게는 0.2% 이상으로 하는 것이 좋다. 또한, Mn의 함유량의 바람직한 상한은 1.9%이며, 보다 바람직하게는 1.8% 이하로 하는 것이 좋다.

· P: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음)

P는, 용접 금속부의 인성을 열화시키는 원소이며, P의 허용되는 함유량의 상한은 0.04%이다. P의 함유량은 가능한 한 적은 편이 바람직하고, P의 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.038%이며, 더 바람직하게는 0.035% 이하로 하는 것이 좋다. 그러나, 용접 금속부의 P의 함유량을 0%로 하는 것은 곤란하다.

· S: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음)

S도 P와 마찬가지로, 함유량이 많아지면 용접 금속부의 인성을 열화시키는 것에 더하여, 부식을 촉진하는 원소이다. S의 허용되는 함유량의 상한은 0.04%이다. S의 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.038%이며, 더 바람직하게는 0.035% 이하로 하는 것이 좋다. 그러나, 용접 금속부의 S의 함유량을 0%로 하는 것은 곤란하다.

· Al: 0.010∼0.10%

Al은, 산화물 피막을 표면에 형성하여 내식성을 향상시키는 것에 더하여, 상기한 Si, Mn과 마찬가지로 용접 금속부의 강도 향상 작용도 발휘하는 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.010% 이상 함유시키는 것이 필요하다. 그러나, 0.10%를 초과하여 함유시키면 용접성을 해치기 때문에, Al의 함유량의 범위는 0.010∼0.10%로 했다. 한편, Al의 함유량의 바람직한 하한은 0.011%이며, 보다 바람직하게는 0.012% 이상으로 하는 것이 좋다. 또한, Al의 함유량의 바람직한 상한은 0.095%이며, 보다 바람직하게는 0.090% 이하로 하는 것이 좋다.

· N: 0.01% 이하(0%를 포함하지 않음)

N도 P나 S와 마찬가지로, 함유량이 많아지면 용접 금속부의 인성을 열화시키는 원소이다. N의 허용되는 함유량의 상한은 0.01%이다. N의 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.009%이며, 더 바람직하게는 0.008% 이하로 하는 것이 좋다. 그러나, 용접 금속부의 N의 함유량을 0%로 하는 것은 곤란하다.

용접 금속의 상기 이외의 화학 성분은 Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물은 내식성이나 기계적 특성을 해치지 않을 정도의 함유량으로 그칠 필요가 있고, 구체적인 함유량은, 대략 합계로 1% 이하로 할 필요가 있다.

또, Cu, Cr, C, Si, Mn, P, S, Al, N의 각 원소의 용접 금속 중의 함유량 [X]w는, 모재(후강판)의 상기 각 원소의 함유량 [X]b, 채용하는 용접 방법 및 용접 조건에 의해서 결정되는 희석률 a, 용접 재료의 상기 각 원소의 함유량 [X]r을 이용하여, 하기 식(4)로부터 구할 수 있다. 바꿔 말하면, 후강판의 용접에 이용하는 용접 재료의 상기 각 원소의 함유량 [X]r은, 모재(후강판)의 상기 각 원소의 함유량 [X]b, 채용하는 용접 방법 및 용접 조건에 의해서 결정되는 희석률 a, 그리고 용해 금속 중의 목표로 하는 상기 각 원소의 함유량을 이용하여 계산함으로써 구할 수 있다.

[X]w = [X]b×a+[X]r×(1-a)···식(4)

한편, 희석률 a는 용접 방법·용접 조건에 의해서 변화되지만, 여러 가지 용접 방법·용접 조건에 있어서 희석률 a가 어느 정도가 되는지에 대해서는 과거부터 많이 검토되어 있고, 예컨대, (사)용접학회편: 용접 편람(개정 3판), 마루젠(주), p. 494나, 신코 용접 종합 카탈로그(2013년도판), p. 257 등에도 소개되어 있다. 참고이지만, 하기의 실시예에서 채용하고 있는 서브머지 아크 용접법으로 용접 조건이 용접 속도 70cm/min, 용접 입열 110kJ/cm이면, 희석률은 50%가 된다.

한편, N은 용접 시에 대기로부터도 어느 정도, 용접 금속 중으로 혼입되는 경우가 있지만, 그 경우에는, 상기 (4)식을 이용하여 계산한 [N]r값으로부터 추가로 0.02% 이상을 감량한 용접 재료를 이용하여 용접 이음을 제작하면 된다.

(용접 금속의 폭)

· Wmax-Wmin ≤ 5mm···식(3)

용접 금속은, 용접 시의 응고 편석에 의해 P나 S 등의 부식을 촉진하는 불가피적 불순물 원소의 농축이 생겨, 국부 부식이 촉진되는 경우가 있다. 본 발명자는, 이와 같은 응고 편석은, 용접 시의 입열 변동이 큰 경우에 특히 현저해진다는 것을 지견하여, 그 억제책을 검토했다. 검토 결과, 용접 시에는 용접의 입열에 따라 모재 용융이 일어나기 때문에, 용접 금속의 폭이 변동하지만, 그 용접 금속의 폭의 변동을 어떤 규정치 내로 제어함으로써, 우수한 내식성을 발현하는 용접 이음이 얻어진다는 것을 발견했다.

용접된 후강판의 압연면과 평행한 판 두께의 1/2 위치의 단면에 있어서의 용접 금속의 최대 폭 Wmax 및 최소 폭 Wmin의 차(Wmax-Wmin)가 5mm를 초과하면, 용접 시의 응고 편석으로 P나 S의 농축부가 현저히 형성되어, 용접 금속의 국부 부식이 촉진된다. 따라서, Wmax-Wmin을 5mm 이하로 억제하지 않으면 안 된다. Wmax-Wmin의 보다 바람직한 상한은 4mm이며, 3mm 이하가 더 바람직하다.

Wmax-Wmin을 상기 규정치 내로 억제하는 방법에 대해서는 특별히 제약은 없지만, 그 방법으로서, 예컨대, 용접 전류 I, 용접 전압 E, 용접 속도 V를 상시 모니터링하여, 입열량에 관계하는 E×I/V를 상시 일정하게 되도록 제어하는 것을 들 수 있다. 또한, 용접 금속의 폭에는 용접 와이어 송급 속도도 영향을 주기 때문에, 높은 정밀도로 용접 와이어 송급 속도를 제어하는 것에 의해, Wmax-Wmin을 저하시킬 수 있다. 또한, 용접에 이용하는 교류 전원을 이용하는 경우에는, 높은 주파수의 교류 전원을 이용하는 것에 의해 용접 시의 아크 안정성이 향상되어, Wmax-Wmin을 저하시킬 수 있다. 교류 전원의 파형으로서는, 통상의 sin파보다도 구형파(矩形波)쪽이 바람직하다.

한편, 종래부터 행해지고 있는 통상의 용접 방법에 의해서도, 용접이 안정되어 있는 경우에는 결과적으로 Wmax-Wmin이 5mm 이하로 되는 경우는 있다. 그러나, 단순히 Wmax-Wmin을 5mm 이하로 해도, 목표로 하는 내식성이 우수한 용접 이음을 얻을 수는 없다. 또한, 후강판 및 용접 금속의 화학 성분 조성을 상기한 바와 같이 적정화함으로써, 비로소 목표로 하는 내식성이 우수한 용접 이음을 얻을 수 있다.

Wmax-Wmin에 대해서는, 사전에 상기한 용접 방법으로 용접선의 길이가 200∼300mm 정도인 시험편을 제작하여, 규정 범위를 만족하는 것을 확인하는 것이 가능하다.

(용접 방법)

본 발명의 용접 이음을 얻기 위한 용접 방법으로서는, 피복 아크 용접법, 마그 용접법, 티그 용접법, 셀프 실드 용접법, 서브머지 아크 용접법, 엘렉트로 슬래그 용접법, 엘렉트로 가스 아크 용접법 등 각종의 용접법을 이용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하며, 그들은 어느 것도 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.

[공시재의 제작]

표 1, 2에 나타내는 여러 가지 화학 성분 조성의 강재를 진공 용해로에 의해 용제하여, 100kg의 강괴로 했다. 얻어진 강괴를 1150℃로 가열한 후, 열간 압연을 행하여, 판 두께 20mm의 후강판으로 하고, 추가로, 500mm×100mm×20mm의 크기의 후강판으로 되는 강 소재를 잘라냈다.

표 3, 4에 나타내는 화학 성분 조성의 용접 재료를 이용하여, 잘라낸 500mm×100mm×20mm의 강 소재 2매의 500mm의 변끼리를 서브머지 아크 용접법에 의해 버트 용접하여, 표 5, 6의 용접 이음을 제작했다. 모든 용접 이음의 용접 시의 개선 형상은, 개선 각도 50°의 V형으로 하고, 용접 속도는 70cm/min, 용접 입열은 110kJ/cm로 했다. 한편, No. 6의 용접 이음 이외에서는, 용접 금속의 폭을 안정화시키기 위해서, 용접에 이용하는 교류 전원을, 주파수 100Hz의 구형파로 하고, 용접 시의 전류, 전압, 용접 와이어 송급 속도, 용접 속도를 상시 모니터링하여, 상시 일정하게 되도록 이들 용접 금속의 폭에 영향을 주는 파라미터를 제어했다. 또한, No. 6의 용접에서는, 주파수 50Hz의 sin파 교류 전원을 이용한 종래부터의 용접 방법을 채용했다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 얻어진 용접 이음으로부터, 60mm×25mm×5mm의 크기의 테스트 피스용 소재를 각각 10매 잘라냈다. 한편, 이들 테스트 피스용 소재의 편면이, 반드시 용접된 후강판(강 소재)의 압연면과 평행한 판 두께의 1/2 위치의 단면이 되도록 하여 잘라냈다. 또한, 잘라낸 테스트 피스용 소재의 표면 전면을 에머리지로 #600까지 습식 연마하여 테스트 피스(TP)로 했다.

[용접 금속의 폭의 측정]

상기한 바와 같이 후강판으로부터 잘라낸 TP의 표면을, 염화구리암모늄 수용액으로 에칭하고, 판 두께의 1/2 위치의 단면에 상당하는 면의 용접 금속의 폭을, 디지털 노기스로 계측했다. 각각의 용접 이음으로부터 채취한 10매의 TP에 대하여 용접 금속의 최대 폭 및 최소 폭을 각각 구하여, 얻어진 10점의 최대 폭 중에서 최대치를 Wmax, 최소 폭 중에서의 최소치를 Wmin으로 하여, 각각의 용접 이음의 Wmax-Wmin을 구했다.

[부식 시험]

탱커 원유 탱크 바닥판의 피트 내나, 석탄이나 철광석을 운반하는 산적선의 선창 내에서는 엄혹한 산에 의한 부식이 촉진될 것이라고 추정할 수 있다. 그래서, 선박용의 구조 부재에 이용하는 각 용접 이음의 내식성을 평가하기 위한 부식시험으로서, pH 1로 조정한 HCl 수용액 중에서의 침지 부식 시험을 실시하여, 부식 감량, 국부 부식 상황, 이종 금속 접촉 부식 상황에 의해 내식성을 평가했다. 용액 온도는 워터 배쓰를 이용하여 30℃ 일정하게 제어하고, 침지 시간은 72시간으로 했다. 이용한 TP는 상기한 용접 금속 폭의 측정에 이용한 TP이고, 각각의 용접 이음에 대하여 10매씩을 부식 시험에 제공했다. TP는 어느 것도 용접 금속의 폭 측정 후에, 다시 에머리지로 #600까지 습식 연마하고, 수세 및 아세톤 세정하고, 건조시키고 나서 부식 시험에 이용했다.

TP를 시험 용액에 72시간 침지한 후, 시험 용액으로부터 취출하여 수세하고, 아세톤 중에서의 초음파 세정을 행하고, 건조 후에 TP의 질량 측정을 실시하여, 각각의 TP에 대하여 시험 전후의 질량 변화로부터 부식된 감량치를 구하여, 10매의 평균치를 부식 감량으로 했다.

또, 상기 질량 측정 후의 TP에 대하여, 루페를 이용한 외관 관찰을 행하여, 공식(孔蝕) 등의 국부 부식의 유무를 조사했다. 그 후, TP 단면의 수지 매설을 행하여, 모재와 용접 금속의 이종 금속 접촉 부식의 유무를 조사했다. 한편, 이종 금속 접촉 부식에 대해서는, 단면으로부터 보았을 때의 모재와 용접 금속의 단차가 30μm 이하인 경우를 이종 금속 접촉 부식 없음, 단차가 30μm를 초과하는 경우를 이종 금속 접촉 부식 있음으로 판단했다.

이상의 부식 감량, 국부 부식의 유무, 이종 금속 접촉 부식의 유무로부터, 용접 이음의 내식성을 종합 평가했다. 그 평가 기준은 이하와 같으며, ◎◎, ◎, ○∼◎, ○를 합격, ×를 불합격이라고 평가했다.

◎◎: 부식 감량이 20 미만, 또한 국부 부식 없음, 또한 용접 금속과 모재 사이의 접촉 부식 없음

◎: 부식 감량이 40 미만, 또한 국부 부식 없음, 또한 용접 금속과 모재 사이의 접촉 부식 없음

○∼◎: 부식 감량이 60 미만, 또한 국부 부식 없음, 또한 용접 금속과 모재 사이의 접촉 부식 없음

○: 부식 감량이 80 미만, 또한 국부 부식 없음, 또한 용접 금속과 모재 사이의 접촉 부식 없음

×: 부식 감량이 80 이상, 또는 국부 부식 있음, 또는 용접 금속과 모재 사이의 접촉 부식 있음

[시험 결과]

pH 1의 HCl 수용액 중에서의 침지 부식 시험에 의한 부식 감량, 국부 부식 상황, 이종 금속 접촉 부식 상황의 결과, 및 용접 이음의 내식성을 종합 평가한 결과는 표 5, 6에 나타내는 바와 같다. 「부식 감량」은, No. 1의 용접 이음 TP의 부식 감량(10매의 TP의 평균치)을 100으로 했을 때의 상대치로 나타내고 있다. 또한, 「국부 부식」은, 10매의 TP의 모두에서 국부 부식이 인정되지 않았던 것을 ○로 나타내고, 어느 것인가 1매라도 국부 부식이 인정된 것은 ×로 했다. 한편, ×(b)는 모재측에 국부 부식이 발생한 것을 나타내고, ×(w)는 용접 금속측에 국부 부식이 발생한 것을 나타낸다. 또한, 「접촉 부식」은, 10매의 TP의 모두에서 이종 금속 접촉 부식이 인정되지 않았던 것을 ○로 나타내고, 어느 것인가 1매라도 이종 금속 접촉 부식이 인정된 것은 ×로 했다. 한편, ×(b)는 모재측의 부식이 용접 금속보다 가속된 것을 나타내고, ×(w)는 용접 금속측이 모재보다도 가속된 것을 나타낸다.

표 5, 6에 의하면, 본 발명의 규정 중 어느 것인가를 만족하지 않는 No. 1∼8의 비교예는, 부식 감량이 상대적으로 크고, 국부 부식과 이종 금속 접촉 부식 중 적어도 한쪽의 부식이 발생하며, 그 결과, 용접 이음의 내식성은 불충분했다. No. 1, 2, 3은, 모재의 Al, Cu, Cr 중 어느 것인가가 규정한 성분 범위를 만족시키지 않는 비교예이다. 이들은, 어느 것도 이종 금속 접촉 부식은 인정되지 않지만, 모재측에 국부 부식이 발생하고, 용접 이음 전체의 부식 감량도 비교적 크다. No. 4, 5는, 용접 금속의 Cu 또는 Cr이 모재에 대하여 지나치게 적기 때문에, 이종 금속 접촉 부식에 의해 용접 금속의 부식이 촉진되고, 또한, 국부 부식도 발생했다. No. 7, 8은, 용접 금속의 Cu 또는 Cr이 모재에 대하여 지나치게 많기 때문에, 이종 금속 접촉 부식에 의해 모재의 부식이 촉진되었다. 종래부터의 통상의 용접 방법에 의한 No. 6은, 용접 금속의 폭이 비교적 불안정하며, 그 결과, Wmax-Wmin이 규정을 상회할 것이지만, 용접 시의 응고 편석으로 P나 S 등의 부식을 촉진하는 불가피적 불순물 원소의 농축부가 용접 금속에 형성되어, 이들 농축부를 기점으로 한 국부 부식이 발생했다.

이들에 대하여, 본 발명의 규정을 모두 만족하는 No. 9∼62의 용접 이음은, 어느 것도 부식 감량이 80 미만이며, 또한 국부 부식이나 이종 금속 접촉 부식은 인정되지 않아, 내식성이 우수한 결과가 되었다. 이들의 내식성은, Al, Cu, Cr 등을 적량 첨가하여 얻어지는 치밀한 녹 피막, 모재와 용접 금속의 Cu 및 Cr량의 적정화에 의한 이종 금속 접촉 부식의 억지, 및 P나 S 등 농축 억제에 의한 국부 부식의 억지에 의해서 얻어진 것이다. 이상과 같이, 본 발명의 용접 이음은 어느 것도 엄혹한 산 조건에 있어서의 내식성이 우수하여, 무도장인 채로 사용되는 경우가 많은 탱커의 원유 탱크나 벌커 선창 등의 용접 이음으로서 적합하다.

한편, 도장 수단으로 후강판이 사용되는 밸러스트 탱크 등의 부식 환경에서도, 어떠한 요인으로 방식 도장이 박리되어, 용접 이음부가 부식 환경에 노출되어서, 부식이 진행되어 버리는 경우도 많다. 따라서, 본 발명의 용접 이음은, 표면에 도장을 실시하여 사용한 경우에도, 도장이 박리된 경우의 부식 억제에 효과를 갖기 때문에, 도장의 유무에 관계 없이 선박용 용접 이음으로서 유효하게 이용할 수 있다.

Claims

질량%로, C: 0.04∼0.30%, Si: 0.05∼1.0%, Mn: 0.1∼2.0%, P: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음), S: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음), Al: 0.010∼0.10%, Cu: 0.10∼1.0%, Cr: 0.01∼0.5%, N: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않음)를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 후강판을 버트 용접하여 되는 선박용 용접 이음으로서,
용접 금속에 있어서의 Cu 및 Cr의 함유량이 하기 식(1) 및 (2)를 만족함과 함께, 상기 용접 금속에 있어서의 Cu, Cr 이외의 화학 성분 함유량이, 질량%로, C: 0.04∼0.30%, Si: 0.05∼1.0%, Mn: 0.1∼2.0%, P: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음), S: 0.04% 이하(0%를 포함하지 않음), Al: 0.010∼0.10%, N: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않음)를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이며,
또한, 용접된 후강판의 압연면과 평행한 판 두께의 1/2 위치의 단면에 있어서의 상기 용접 금속의 최대 폭 Wmax와 최소 폭 Wmin의 차가 하기 식(3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 내식성이 우수한 선박용 용접 이음.
[Cu]b×0.5와 0.10% 중 큰 쪽 ≤ [Cu]w ≤ [Cu]b×1.5···식(1)
[Cr]b×0.5와 0.01% 중 큰 쪽 ≤ [Cr]w ≤ [Cr]b×1.5···식(2)
Wmax-Wmin ≤ 5mm···식(3)
단, 식(1)에 있어서, [Cu]w는 용접 금속에 있어서의 Cu의 함유량(질량%), [Cu]b는 모재에 있어서의 Cu의 함유량(질량%)이며, 식(2)에 있어서, [Cr]w는 용접 금속에 있어서의 Cr의 함유량(질량%), [Cr]b는 모재에 있어서의 Cr의 함유량(질량%)이다.
제 1 항에 있어서,
상기 후강판이, 질량%로, Co: 0.01∼1.0%, Ni: 0.01∼1.0%, Mo: 0.01∼1.0%, W: 0.01∼1.0%, Ti: 0.001∼0.05%, Zr: 0.001∼0.05%, Nb: 0.001∼0.05%, Mg: 0.0003∼0.005%, Ca: 0.0003∼0.005%, Sn: 0.005∼0.20%, Sb: 0.005∼0.20%, Se: 0.005∼0.20%, B: 0.0001∼0.005%, 및 V: 0.001∼0.1%로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 내식성이 우수한 선박용 용접 이음.