JP2003293165A - 耐食性に優れた溶接鋼管 - Google Patents
耐食性に優れた溶接鋼管Info
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Abstract
使用される耐食性に優れた溶接鋼管を得る。 【構成】 亜鉛めっき鋼板又は亜鉛合金めっき鋼板から
造管された溶接鋼管を基材とし、酸化物が高い絶縁抵抗
を示すバルブメタルの酸化物又は水酸化物及びフッ化物
が共存する化成処理皮膜3がめっき層2の表面に形成さ
れ、チオカルボニル基含有化合物,リン酸又はリン酸塩
を含む有機樹脂皮膜4が化成処理皮膜3の上に設けられ
ている。 【効果】 有機樹脂皮膜4は溶射補修層5に対しても優
れた密着性を呈し、長期にわたり溶接鋼管を防食する。
Description
曝される農業用施設,埋設配管等に適し、環境に及ぼす
影響が少ない耐食性に優れた溶接鋼管に関する。
ウスの骨組み等の資材や土中埋設配管等には、めっき鋼
板を原板とする溶接鋼管が使用されている。溶接鋼管の
耐食性,耐久性を改善するため防錆処理が必要とされる
が、造管前のめっき鋼板に無機系又は有機系処理を施し
ても、造管時にカジリ等によって皮膜が損傷し、或いは
溶接部を補修した溶射層が露出したままとなる。皮膜損
傷部や溶射補修部は腐食の発生・成長の起点となり、初
期白錆や長期使用時の赤錆等によって見栄えの劣化は勿
論,構造体としての機能が損なわれることもある。
て、造管された溶接鋼管の表面に防錆油や石油系樹脂を
塗布することが知られている。しかし、この方法では、
耐食性の向上が十分でなく、防錆油や石油系樹脂の塗布
によってベトツキ感が付与されることから敬遠されがち
である。この点、水性樹脂をコーティングする方法は、
ベトツキ感がなく、防錆処理後の仕上りも良好な見栄え
を維持する。しかし、鋼管表面に加工油が残存している
と塗布された水性樹脂が弾かれ、均一な樹脂皮膜が形成
されず下地鋼が露出しやすい。また、水性樹脂は下地鋼
との反応性に不足するものが多く、密着性が十分でなく
高耐食性も得られがたい。
加した有機樹脂を鋼管表面に塗布することにより、耐食
性を向上させる方法が採用されている。クロメート皮膜
は、三価Cr及び六価Crが複合した酸化物,水酸化物
からなる皮膜である。難溶性の三価Cr化合物は、環境
遮断機能を呈して基材の腐食を防止し、下地めっき金属
に対する樹脂皮膜の密着性を向上させる。六価Crは、
酸素酸アニオンとなって化成処理皮膜から溶出し、加工
等で生じた鋼板露出部と還元反応し難溶性の三価Cr化
合物として再析出する。三価Crの析出により化成処理
皮膜が自己修復され、優れた防食作用が発現される。
理では、Crイオンを含む排液処理に多大な負担がかか
る。また、土中埋設管等に長期間使用すると、環境にと
って有害な六価Crが皮膜から溶出する虞もある。そこ
で、最近では、チタン系,ジルコニウム系,リン酸塩系
等のCrフリー処理が種々検討されている。本発明者等
も、Ti,Zr,He,V,Nb,Ta,Mo,W等の
酸化物又は水酸化物及びフッ化物が共存した界面層及び
皮膜を形成するとき、耐食性に優れた化成処理鋼板が得
られることを特願2000−388673号で提案し
た。
れた化成処理皮膜の有用性を調査する過程で見出された
ものであり、クロメート処理液に代わるクロムフリー処
理液がめっき層及び溶射補修層に対する反応性が高いこ
とを利用し、造管後の防錆処理によって耐食性を高めた
溶接鋼管を提供することを目的とする。
ため、亜鉛めっき鋼板又は亜鉛合金めっき鋼板から造管
された溶接鋼管を基材とし、酸化物が高い絶縁抵抗を示
すバルブメタルの酸化物又は水酸化物及びフッ化物が共
存する化成処理皮膜が基材表面に形成され、チオカルボ
ニル基含有化合物,リン酸又はリン酸塩を含む有機樹脂
皮膜が化成処理皮膜の上に設けられていることを特徴と
する。
ては、Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W等
がある。O及びFの濃度比F/Oが原子比率で1/10
0以上となるようにフッ化物を化成処理皮膜に含ませる
とき、フッ化物起因の自己修復作用が顕著になる。化成
処理皮膜は、更に可溶性又は難溶性の金属リン酸塩又は
複合リン酸塩を含むことができる。可溶性の金属リン酸
塩又は複合リン酸塩としては、アルカリ金属,アルカリ
土類金属,Mn等の塩がある。難溶性の金属リン酸塩又
は複合リン酸塩としては、Al,Ti,Zr,Hf,Z
n等の塩がある。
を含む有機樹脂皮膜は、ウレタン系、エポキシ系、ポリ
エチレン,ポリプロピレン,エチレン−アクリル酸共重
合体等のオレフィン系、ポリスチレン等のスチレン系、
ポリエステル系、或いはこれらの共重合体又は変性物、
アクリル系から選ばれた1種又は2種以上の樹脂をベー
スにしている。有機樹脂皮膜は、更にシリカを含むこと
ができる。
機樹脂液を皮膜量が0.1〜3.0g/m2となる皮膜量
で溶接鋼管の表面に塗布した後、水洗することなく板温
50〜250℃で乾燥することによって生成する。有機
樹脂液の塗布に先立って溶接時に損傷した溶接部等のめ
っき層がZn,Zn−Al合金,Al等を溶射すること
により補修されるが、塗布された有機樹脂液は溶射補修
部に対しても十分に反応し、溶接鋼管の表面に均一な防
食皮膜を形成する。
すように、鋼基材1上のめっき層2の表面に化成処理皮
膜3を介して有機樹脂皮膜4が形成されている。有機樹
脂皮膜4は、酸化皮膜が厚く成長した溶射補修部に対し
ても同様に形成される。化成処理皮膜3は、化成処理液
に含まれているフッ化物,リン酸塩等がめっき層2と反
応してできたフッ化亜鉛,リン酸亜鉛,バルブメタルの
フッ化物,リン酸塩等の反応生成物からなり、優れた環
境遮蔽能を呈する緻密層である。有機樹脂皮膜4は、樹
脂マトリックス4aにチオカルボニル基含有化合物4b
及びリン酸塩又は複合リン酸塩4cを含み、更にシリカ
を含むこともある。
膜4が形成されているので、雰囲気中の腐食性成分が鋼
基材1に直接到達することが防止される。また、チオカ
ルボニル基含有化合物4b,リン酸塩又は複合リン酸塩
4c等の粒子が厚膜の有機樹脂皮膜4に三次元的に分散
しているため、樹脂マトリックス4aを浸透してきた水
分等の腐食性成分が分散粒子で捕捉され、化成処理皮膜
3に到達する腐食性成分が大幅に少なくなる。したがっ
て、化成処理皮膜3が緻密であることと相俟って、優れ
た防食効果が奏せられる。
は、酸化物が高い絶縁抵抗を示す金属を指し、Ti,Z
r,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wの1種又は2種以
上が使用される。バルブメタルの酸化物又は水酸化物か
らなる皮膜は、電子の移動に対する抵抗体として働き、
雰囲気中の水分に含まれている溶存酸素による還元反応
(下地鋼との酸化反応)が抑えられる。その結果、下地
鋼からの金属成分の溶出(腐食)が防止される。なかで
も、Ti,Zr,Hf等のIV族A元素の4価化合物は
安定な化合物であり、優れた皮膜を形成することから好
適な皮膜成分である。
皮膜として溶接鋼管の表面に形成されている場合、電子
移動に対する抵抗体として有効に作用するが、実際の化
成処理皮膜では化成処理時や成形加工時における皮膜欠
陥の発生が避けられない。皮膜欠陥部では下地鋼が露出
するため、所期の腐食抑制作用が期待できない。そこ
で、バルブメタルの可溶性フッ化物を共存させることに
よって化成処理皮膜3に自己修復作用を付与している。
バルブメタルのフッ化物は、雰囲気中の水分に溶け出し
た後、皮膜欠陥部から露出している鋼基材1の表面に難
溶性酸化物又は水酸化物となって再析出し、化成処理皮
膜3の欠陥部を埋める自己修復作用を呈する。
タン系皮膜は、酸化物[TiO2]や水酸化物[Ti(O
H)4]が複合した皮膜である。ミクロ的にみて皮膜厚み
が極端に不足する部分やピンホール等の皮膜欠陥部では
下地鋼が露出し、腐食の起点になりやすい。この点、従
来のクロム系皮膜では可溶性の六価Crが皮膜欠陥部に
難溶性三価Cr化合物として析出することにより自己修
復作用が発現するが、チタン系皮膜では自己修復作用を
期待できない。皮膜厚みを増加することによって皮膜欠
陥部を少なくできるが、硬質で延性に乏しいチタン系皮
膜は化成処理された溶接鋼管を成形加工する際に溶接鋼
管の伸びに追従できず、クラック,カジリ等の欠陥が化
成処理皮膜に生じやすくなる。
属,アルカリ土類金属又はNH4,n=1又は2),T
iF4等のフッ化物を共存させると、フッ化物が化成処
理皮膜から溶出しTiF6 2-+4H2O→Ti(OH)4+
6F-等の反応によって難溶性の酸化物又は水酸化物と
なって皮膜欠陥部に再析出し、自己修復作用を呈する。
フッ化物としては、酸化物又は水酸化物となる金属と同
種又は異種の何れであってもよい。また、バルブメタル
としてMo又はWを選択するとき、これら六価酸素酸塩
の中には可溶性を示す塩も存在し、自己修復作用を呈す
るものもある。そのため、化成処理皮膜に含ませるフッ
化物に加わる制約が緩和される。
皮膜4は、柔軟性に富み、溶接鋼管の成形加工時にあっ
ては鋼基材1の塑性変形に追従し、クラックの発生を大
幅に減少させる。更に、有機樹脂皮膜4は、樹脂塗量に
対する親和性が高いことから塗装密着性も向上させ、3
μm以下の膜厚であればCu系電極にめっき成分がピッ
クアップされることが抑制され、溶接性の向上にも有効
である。
脂皮膜4の密着性は、チオカルボニル基(=C=S)を
含む化合物の添加によって更に向上している。密着性の
改善は、造管時に発生した下地化成処理皮膜3の欠陥部
を介して露出しためっき層2や溶射補修層5(図2)に
チオカルボニル基のイオンが強固に吸着されることに起
因すると推察される。チオカルボニル基含有化合物は、
化成処理皮膜3のバルブメタルにも吸着され、下地化成
処理皮膜3及び有機樹脂皮膜4の相乗効果で防錆効果も
向上する。
熱によって表面が不活性になっためっき層2、溶射補修
層5に対する有機樹脂皮膜4の密着性は、チオカルボニ
ル基の吸着力だけでは不足しがちである。不活性化した
表面部分に対する密着性を改善するために、リン酸を含
む有機樹脂液から有機樹脂皮膜4を形成する。リン酸イ
オンを配合した化成処理液を使用し、リン酸,リン酸塩
又は複合リン酸塩を含む化成処理皮膜3を形成すること
も有効である。
性なリン酸塩を形成する。たとえば、リン酸イオンが亜
鉛めっき層に反応するとリン酸亜鉛,アルミニウムめっ
き層と反応するとリン酸アルミニウムが生成する。生成
したリン酸塩にチオカルボニル基含有化合物が強固に吸
着されるため、安定した防錆効果が得られる。有機樹脂
皮膜4に含まれるチオカルボニル基含有化合物やリン酸
は、エマルジョン樹脂粒子間の架橋を促進させる作用も
呈する。架橋促進によって有機樹脂皮膜4が緻密になる
ので、腐食因子の遮断効果が高められる。更に、有機樹
脂皮膜4に水分散シリカを配合すると、有機樹脂皮膜4
のミクロポアがシリカ粒子で充填され、有機樹脂皮膜4
の耐水性,防錆能が改善される。
法,溶融めっき法,蒸着めっき法で製造された亜鉛又は
亜鉛合金めっき鋼板が使用される。亜鉛合金めっきに
は、Zn−Al,Zn−Mg,Zn−Ni,Zn−Al
−Mg等がある。溶融めっきした後で合金化処理を施し
た合金化亜鉛めっき鋼板も化成処理用原板として使用で
きる。めっき鋼板は、高周波溶接,レーザ溶接等の常法
に従って所定サイズの溶接鋼管に造管される。化成処理
は、溶接前のめっき鋼板又は溶接鋼管に施され、化成処
理は塗布型又は反応型の何れであってもよい。ただし、
反応型化成処理では処理液の安定性を維持する上からp
Hを若干低く調整する。以下の説明では、バルブメタル
としてTiを例に採っているが、Ti以外のバルブメタ
ルを使用する場合も同様である。
ハロゲン化物や酸素酸塩を含む。Tiのフッ化物はTi
ソース及びFソースとしても有効であるが、(NH4)F
等の可溶性フッ化物をFソースとして化成処理液に別途
添加する場合もある。具体的なTiソースとしては、K
nTiF6(K:アルカリ金属又はアルカリ土類金属,
n:1又は2),K2[TiO(COO)2],(NH4)2Ti
F6,TiCl4,TiOSO4,Ti(SO4)2,Ti(O
H)4等がある。Tiソースは、化成処理液を塗布した後
で乾燥・焼付けするときに所定組成の酸化物又は水酸化
物とフッ化物からなる化成処理皮膜3が形成されるよう
に各成分の配合比率が選定される。
安定的に維持する上で、キレート作用のある有機酸を添
加することが好ましい。有機酸を添加する場合、金属イ
オンをキレート化して化成処理液を安定させることか
ら、有機酸/金属イオンのモル比が0.02以上となる
添加量に定められる。有機酸としては、酒石酸,タンニ
ン酸,クエン酸,蓚酸,マロン酸,乳酸,酢酸等が挙げ
られる。なかでも、酒石酸等のオキシカルボン酸やタン
ニン酸等の多価フェノール類は、処理液を安定化させる
と共に、フッ化物の自己修復作用を補完する作用も呈
し、塗膜密着性の向上にも有効である。可溶性又は難溶
性の金属リン酸塩又は複合リン酸塩を化成処理皮膜に含
ませるため、各種金属のオルソリン酸塩やポリリン酸塩
を添加してもよい。
は、化成処理皮膜3から溶出して皮膜欠陥部に溶出し、
めっき層のZn,Al等と反応して不溶性リン酸塩を析
出することによって、チタンフッ化物の自己修復作用を
補完する。また、可溶性リン酸塩が解離する際に雰囲気
が若干酸性化するため、チタンフッ化物の加水分解、ひ
いては難溶性チタン酸化物又は水酸化物の生成が促進さ
れる。可溶性リン酸塩又は複合リン酸塩を生成する金属
にはアルカリ金属,アルカリ土類金属,Mn等があり、
各種金属リン酸塩又は各種金属塩とリン酸,ポリリン
酸,リン酸塩として化成処理液に添加される。
は、化成処理皮膜3に分散し、皮膜欠陥を解消すると共
に皮膜強度を向上させる。難溶性リン酸塩又は複合リン
酸塩を形成する金属にはAl,Ti,Zr,Hf,Zn
等があり、各種金属リン酸塩又は各種金属塩とリン酸,
ポリリン酸,リン酸塩として化成処理液に添加される。
板から造管された溶接鋼管では黒変色が発生しやすい
が、この場合にFe,Co,Niから選ばれた1種又は
2種以上の金属塩を化成処理皮膜3に含ませることによ
り黒変色を防止できる。また、厳しい加工等によってめ
っき層に大きなクラックが生じたものでは、フッ化物,
リン酸塩の自己修復作用だけでは不充分な場合が生じ
る。この場合には、Mo,Wの可溶性六価酸素酸塩を化
成処理皮膜3中に多量存在させることにより、六価クロ
ムと同様の作用を発現させてめっき層のクラックを補修
し、耐食性を向上させる。
に乾燥させると、フッ素イオン,リン酸イオン等の無機
陰イオンと下地めっき金属又はTiと反応し、緻密な化
成処理皮膜3が形成される。Zn,Zn−Al合金,A
l等の溶射補修層5(図2)に対しても同様な反応が進
行し、溶接鋼管の表面全域にわたり緻密な化成処理皮膜
3の皮膜が形成される。形成された化成処理皮膜3を蛍
光X線,ESCA等で元素分析すると、化成処理皮膜に
含まれているO及びF濃度が測定される。測定値から算
出した濃度比F/O(原子比率)と耐食性との関係を調
査したところ、濃度比F/O(原子比率)1/100以
上で皮膜欠陥部を起点とする腐食の発生が大幅に減少し
た。これは、自己修復作用のあるチタンフッ化物が十分
な量で化成処理皮膜中に含まれていることによるものと
推察される。
厚みをもっていることが好ましい。化成処理皮膜3は、
膜厚3nm以上で十分な環境遮断能を発現するが、30
0nmを超える厚膜に成長すると成形加工時に加わる応
力によってクラックが発生しやすくなり、却って耐食性
を低下させる。化成処理皮膜3の厚みは、AESやGD
Sによる深さ方向の元素分析,TEM観察等によって測
定できる。化成処理皮膜3は、常温で乾燥することもで
きるが、連続操業を考慮すると50℃以上に保持して乾
燥時間を短縮することが好ましい。ただし、200℃を
超える乾燥温度では、皮膜に含まれている有機酸等の有
機物が熱分解して皮膜特性が損なわれることがある。
膜4は、ウレタン系、エポキシ系、ポリエチレン,ポリ
プロピレン,エチレン−アクリル酸共重合体等のオレフ
ィン系、ポリスチレン等のスチレン系、ポリエステル
系、或いはこれらの共重合体又は変性物、アクリル系等
の有機樹脂にチオカルボニル基含有化合物及びリン酸を
配合した有機樹脂液から形成される。
ネート化合物とポリオール化合物とを反応させて得られ
る水溶性又は水分散性のウレタン樹脂、なかでも自己乳
化型ウレタン樹脂が好ましい。有機ポリイソシアネート
化合物としては、フェニレンジイソシアネート,トリレ
ンジイソシアネート,ジフェニルメタンジイソシアネー
ト,ナフタレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシア
ネート、シクロヘキサンジイソシアネート,イソホロン
ジイソシアネート,ノルボルナンジイソシアネート,キ
シリレンジイソシアネート,テトラメチルキシリレンジ
イソシアネート等の脂環族ジイソシアネートが挙げられ
る。他方、ポリオール化合物としては、ポリエステルポ
リオール,ポリエーテルポリオール,ポリカーボネート
ポリオール,ポリアセタールポリオール,ポリアクリレ
ートポリオール,ポリエステルアミドポリオール,ポリ
ブタジエン系等のポリオレフィンポリオールが挙げられ
る。
含有化合物等の親水成分を分子中に導入することによっ
て作製される。自己乳化型ウレタン樹脂では,導入した
親水成分に応じてイオン性がアニオン,カチオン又はノ
ニオンになる。たとえば、ポリエチレングリコール,イ
ソシアネート等をポリマー骨格に導入するとノニオン性
に、水酸基を導入するとアニオン性に、スルホン酸
(塩)基,カルボキシル(塩)基等を導入するとカチオ
ン性になる。
性又はカチオン性ウレタン樹脂は樹脂粒子が凝集反応を
起こしてゲル化することがあるが、ノニオン性ウレタン
樹脂ではこのような現象が生じない。この点、ノニオン
性ウレタン樹脂の使用が好ましいが、ノニオン性ウレタ
ン樹脂の使用比率を半分以上とすることによりゲル化を
起こすことなくアニオン性又はカチオン性ウレタン樹脂
も使用できる。
合物及びリン酸又はリン酸塩が添加される。チオカルボ
ニル基含有化合物には以下に掲げる(1)〜(3)の化合物を
使用でき、0.1g/l以上の添加量でチオカルボニル
基含有化合物の効果が顕著になる。しかし、30g/l
を超える過剰量のチオカルボニル基含有化合物を添加す
ると、樹脂種によってはゲル化が進行し、貯蔵安定性が
低下する。 (1) チオ尿素及びその誘導体:ジメチルチオ尿素,ジフ
ェニルチオ尿素,チオカルバジド,ジエチルチオ尿素等 (2) チオアミド化合物:チオホルムアルデヒド,チオア
セトアルデヒド,チオサッカリン等 (3) カルボチオ類:チオ酢酸,チオ安息香酸,ジチオ酢
酸等
酸,メタリン酸,パラリン酸,リン酸二水素アンモニウ
ム,リン酸マンガン,リン酸マグネシウム等があり、
0.1〜20g/lの割合で有機樹脂液に添加される。
燐酸又はリン酸塩による耐食性改善効果は0.1g/l
以上で発現するが、20g/lを超える過剰量の燐酸又
はリン酸塩が添加されると樹脂エマルジョン種によって
はゲル化しやすくなる。有機樹脂液は、必要に応じシリ
カ,ワックス,無機質潤滑剤等を含むこともできる。シ
リカは、有機樹脂皮膜4のミクロポアを充填して環境遮
断能を上げて耐食性を向上させる成分であり、有機樹脂
皮膜4に潤滑性を付与する。耐食性の向上効果は10g
/l以上のシリカ添加でみられるが、300g/lを超
える過剰量のシリカを添加すると有機樹脂皮膜4の延
性、ひいては加工性が低下する。
スチレン系等の有機ワックスやシリカ,二硫化モリブデ
ン,タルク等の無機質潤滑剤等を添加すると、潤滑性が
良好な有機樹脂皮膜4が形成される。低融点の有機ワッ
クスは、皮膜乾燥時に表面にブリードし、潤滑性を発現
すると考えられる。高融点有機ワックスや無機系潤滑剤
は、皮膜中に分散状態で存在するが,処理皮膜の最表層
では島状分布で皮膜表面に露出することによって潤滑性
が発現するものと考えられる。
法,スピンコート法,スプレー法等で化成処理皮膜3が
形成された溶接鋼管に塗布される。塗布後、水洗するこ
となく乾燥することにより、耐食性に優れた有機樹脂皮
膜4が化成処理皮膜3を介してめっき層2及び溶射補修
層5に形成される。有機樹脂液の塗布量は、十分な耐食
性を確保するため0.1μm以上の膜厚となるように調
整することが好ましい。
深さ方向の元素分析及びTEMで観察すると、樹脂マト
リックス4aにチオカルボニル基含有化合物4b及びリ
ン酸塩又は複合リン酸塩4cが分散していることが判
る。有機樹脂皮膜4は、0.1〜3μm程度の厚みをも
っていることが好ましい。膜厚0.1μm以上の有機樹
脂皮膜4で、化成処理皮膜3への腐食性成分の到達が抑
制される。しかし、3μmを超える厚膜の有機樹脂皮膜
4では、耐食性向上効果が飽和するばかりでなく、溶接
性が劣化する。有機樹脂皮膜4の膜厚も、化成処理皮膜
3と同様にAESやGDSによる深さ方向の元素分析,
TEM観察等によって測定できる。
できるが、連続操業を考慮すると50℃以上に保持して
乾燥時間を短縮することが好ましい。ただし、250℃
を超える乾燥温度では、有機樹脂被膜に含まれている有
機成分が熱分解し、有機成分で付与された特性が損なわ
れることがある。有機樹脂皮膜4を形成した後、更に耐
食性に優れた有機皮膜を形成することもできる。この種
の皮膜として、たとえばウレタン系樹脂,エポキシ樹
脂,ポリエチレン、ポリプロピレン,エチレン−アクリ
ル酸共重合体等のオレフィン系樹脂,ポリスチレン等の
スチレン系樹脂,ポリエステル,或いはこれらの共重合
物又は変性物,アクリル系樹脂等の樹脂皮膜を膜厚0.
1〜5μmで化成処理皮膜の上に設けると、クロメート
皮膜を凌駕する高耐食性が得られる。或いは、導電性に
優れた樹脂皮膜を化成処理皮膜の上に設けることによ
り、潤滑性が改善され、溶接性も付与される。この種の
樹脂皮膜としては、たとえば有機樹脂エマルジョンを静
電霧化して塗布する方法(特公平7−115002号公
報)で形成できる。
mm,片面めっき付着量60g/m2の溶融Zn−6%
Al−3%Mg合金めっき鋼板を化成処理した。形成さ
れた化成処理皮膜3の組成を表2に示す。
形した後、幅方向端部を高周波溶接して直径20mmの
溶接鋼管を製造した。溶接時に損傷した溶接部をビード
カットし、Zn,Zn−Alの2連溶射で溶接部を補修
した。更に、ポリオレフィン系樹脂にチオ尿素5g/
l,リン酸4g/l,シリカ100g/lを配合した有
機樹脂液を用い、溶射補修層5が形成された溶接鋼管に
有機樹脂皮膜4を形成した。表2は、化成処理皮膜3の
組成を有機樹脂皮膜4の膜厚と共に示す。
から溶射補修層5を含む試験片を切り出し、次の各種試
験に供した。 〔促進腐食試験〕長さ150mmの試験片の切断端面を
シールし、JIS Z2371に準拠した塩水噴霧試験
を24時間及び72時間継続した後、試験片表面に発生
した白錆の面積率を測定した。測定結果から、白錆発生
面積率が5%未満を◎,5〜10%を○,10〜30%
を△,30%以上を×として耐食性を評価した。
の疵付きを想定して試験片表面にカッターでクロスカッ
トを刻んだ後、同じ塩水噴霧試験24時間後に試験片表
面に発生した腐食の幅を測定した。測定結果から、最大
腐食幅が2mm以下を◎,2〜4mmを○,4〜8mm
を△,8mm以上を×として疵付き部の耐食性を評価し
た。表3の調査結果にみられるように、本発明に従った
処理液1〜7で処理された溶接鋼管は、パイプ本体及び
疵付き部共に優れた耐食性を呈した。他方、フッ化物を
含まない処理液8で処理された溶接鋼管は、疵付き部の
耐食性が劣り自己修復作用に欠けていた。チタン化合物
を含まない処理液9で処理された溶接鋼管は、本発明例
に比較すると長期耐食性に劣っていた。
酸を配合することによりTi濃度10g/l,F濃度2
4g/l,P濃度20g/lの化成処理液を調製した。
化成処理液を実施例1と同じめっき鋼板に塗布すること
により、Ti換算付着量40mg/m2の化成処理皮膜
3を形成した。化成処理皮膜3の元素濃度は、Ti:9
%,O:68%,F:10%,P:13%であった。化
成処理されためっき鋼板から溶接鋼管を製造した後、溶
接部をZn,Zn−Alの2連溶射で補修した。
管に塗布し、80℃の乾燥処理で有機樹脂皮膜4を溶接
鋼管の表面に形成した。有機樹脂皮膜4の組成及び膜厚
を表4に併せ示す。
試験した。表5の試験結果にみられるように、チオカル
ボニル基含有化合物とリン酸,リン酸塩又は複合リン酸
塩を複合添加した有機樹脂皮膜4が形成された溶接鋼管
では、促進腐食試験で発生する白錆が大幅に少なく、疵
付き部の耐食性も良好であった。これに対し、チオカル
ボニル基含有化合物又はリン酸塩,複合リン酸塩の何れ
か一方がない有機樹脂皮膜4を形成した溶接鋼管は、疵
付き部の耐食性がある程度確保されているものの、72
時間の促進腐食試験で多量の白錆が発生した。この対比
から明らかなように、チオカルボニル基含有化合物及び
リン酸塩,リン酸塩又は複合リン酸塩4cが共存する有
機樹脂皮膜4を設けることにより、溶接部を含めて耐食
性に優れた溶接鋼管が得られることが確認された。
管は、バルブメタルの酸化物又は水酸化物及びフッ化物
が共存する化成処理皮膜を介し、チオカルボニル基含有
化合物,リン酸又はリン酸塩を含む有機樹脂皮膜がめっ
き層表面に形成されている。有機樹脂皮膜は、チオカル
ボニル基含有化合物の吸着作用によって化成処理皮膜を
介してめっき層に強固に密着し、或いは皮膜欠陥を介し
てめっき層や溶射補修層5に強固に密着する。しかも、
有機樹脂皮膜に含まれているリン酸,リン酸塩,複合リ
ン酸塩等が水分等の腐食性成分を補足するため、化成処
理皮膜又は皮膜欠陥を介してめっき層や溶射補修層に達
する腐食性成分が大幅に少なくなる。このように環境遮
断能の大きな有機樹脂皮膜があることから、過酷な腐食
雰囲気に曝されても初期性能を損なうことなく、農業用
施設の骨組みや地下埋設管等に使用される溶接鋼管が得
られる。
模式図
4:有機樹脂皮膜 5:溶射補修層
Claims (7)
- 【請求項1】 亜鉛めっき鋼板又は亜鉛合金めっき鋼板
から造管された溶接鋼管を基材とし、酸化物が高い絶縁
抵抗を示すバルブメタルの酸化物又は水酸化物及びフッ
化物が共存する化成処理皮膜が基材表面に形成され、チ
オカルボニル基含有化合物,リン酸又はリン酸塩を含む
有機樹脂皮膜が化成処理皮膜の上に設けられていること
を特徴とする耐食性に優れた溶接鋼管。 - 【請求項2】 化成処理皮膜中のバルブメタルがTi,
Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wから選ばれた1
種又は2種以上である請求項1記載の溶接鋼管。 - 【請求項3】 化成処理皮膜に含まれるO及びFの濃度
比F/Oが原子比率で1/100以上である請求項1記
載の溶接鋼管。 - 【請求項4】 化成処理皮膜が更に可溶性又は不溶性金
属のリン酸塩又は複合リン酸塩を含む請求項1記載の溶
接鋼管。 - 【請求項5】 有機樹脂皮膜がウレタン系,エポキシ
系,オレフィン系,スチレン系,ポリエステル系,アク
リル系樹脂から選ばれた1種又は2種以上、或いはこれ
ら樹脂の共重合体又は変性物をベースとする請求項1記
載の溶接鋼管。 - 【請求項6】 有機樹脂皮膜が更にシリカを含む請求項
1記載の溶接鋼管。 - 【請求項7】 溶接部のめっき層がZn,Zn−Al合
金又はAl合金の溶射で補修されている請求項1記載の
溶接鋼管。
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