JP2011153382A - 造船用耐食鋼 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼の成分組成が、質量%でC:0.03〜0.25%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.025%以下、S:0.01%以下、Al:0.01〜0.10%、W:0.01〜1.0%、Ti:0.005〜0.025%、N:0.0030〜0.0065%を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする大入熱溶接靱性に優れた造船用耐食鋼。
【選択図】なし
Description
1.成分組成について
成分組成の限定理由について説明する。なお、成分組成における各元素の含有%は全て質量%を意味する。
Cは鋼材の強度を上昇させる元素であり、本発明では所望の強度を得るためには、0.03%以上の含有を必要とする。一方,0.25%を超える含有は、HAZ(溶接熱影響部)の靭性を劣化させる。このため、Cは0.03〜0.25%の範囲に限定した。なお、強度、靭性の観点から、好ましくは0.05〜0.20%である。
Siは、脱酸剤として作用するとともに、鋼材の強度を増加させる元素であり、本発明では、0.05%以上の含有が好ましいが、0.50%を超える含有は、鋼の靭性を劣化させる。このため、Siは0.50%以下の範囲に限定した。
Mnは、鋼材の強度を増加させる元素であるが、2.0%を超える含有は、鋼の靭性および溶接性を低下させる。このため、Mnは2.0%以下に限定した。好ましくは0.5〜1.6%である。
Pは鋼の母材靭性、さらに溶接性および溶接部靭性を劣化させる。したがって、出来るだけ低減するのが好ましいが、0.025%までは許容できる。0.025%を超えて含有すると母材靭性および溶接部靭性が顕著に低下する。このため,Pは0.025%以下に限定した。
Sは靭性および溶接性を劣化させる有害な元素であることから、可能な限り低減する必要がある。従って、0.01%以下に限定した。
Alは脱酸剤として添加し、0.01%以上を含有するが、0.10%を超えて含有すると、耐食性を顕著に劣化させる。従って、0.10%を上限とした。
Wは塗膜下でのさび生成を顕著に抑制するため、本発明鋼材の中で、最も重要な元素である。その効果は、塗膜下での鋼板の腐食に伴い、さび中でWO4 2−を形成し、このWO4 2−の存在により、塩化物イオンの鋼板表面への侵入を抑制する。さらに、鋼板表面のアノード部などpHが下がった部位では難溶性のFeWO4を形成し、このFeWO4の存在により、塩化物イオンの鋼板表面への侵入を抑制する。塩化物イオンの鋼板表面への侵入抑制により、鋼板の腐食を抑制し、さび生成を抑制する。以上の効果は、W:0.01%以上の含有で顕著になり、1.0%以上では、効果が飽和する。このため、W含有量は0.01〜1.0%の範囲に限定した。
Niは塗膜下でのさび生成を抑制するため、本発明鋼材の中で重要な元素である。
その効果は、さび粒子を緻密化し、地鉄への水、酸素、塩化物イオンの鋼板表面への侵入を抑制する。以上の腐食因子の鋼板表面への侵入抑制により、鋼板の腐食を抑制し、さび生成を抑制する。この効果はNi:0.01%以上の含有で効果を発揮し、1.0%以上では、効果が飽和する。このため、Ni含有量は0.01〜1.0%の範囲に限定した。
MoはWと同様の作用により、塗膜下でのさび生成をやや抑制するため、補助的に使用できる。その効果は、塗膜下での鋼板の腐食に伴い、さび中でMoO4 2−を形成し、このMoO4 2−の存在により、塩化物イオンの鋼板表面への侵入を抑制する。この効果は、Mo:0.01%以上の含有で発現し、0.5%以上では、効果が飽和する。このため、Mo含有量は0.01〜0.5%の範囲に限定した。
Cu、Co、Sn、Sbは、塗膜下でのさび生成を抑制するが、その効果は上記W、Ni、Moほど大きくない。しかし、さび生成抑制の観点から補助的に使用できる。
Cu、Coはさび粒微細化による塩化物イオン侵入抑制の作用から、それぞれ0.02〜1.0%の範囲でさび生成抑制効果がある。Sn、Sbについては作用機構は定かではないが、それぞれ0.001%以上の添加で、さび生成を抑制するため、0.001%以上含有できる。しかし、0.3%を超えると母材靭性,HAZ靭性を顕著に劣化させる。そのため、それぞれ0.001〜0.3%の範囲とした。
Nb、Ti、Vはいずれも、鋼材の強度を増加させる元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を得るためには、Nb:0.002%、Ti:0.002%、V:0.002%、以上をそれぞれ含有することが好ましい。一方、Nb:0.05%、Ti:0.05%、V:0.2%、を超えてそれぞれ含有すると靭性が劣化する。このため、Nb:0.05%以下、Ti:0.05%以下、V:0.2%以下とするのがよい。
Bは鋼材の強度を増加させる元素であり、必要に応じて含有できる。このような効果を得るためには、0.0003%以上含有することが好ましい。一方,0.003%を超えて含有すると靭性が劣化する。このため、Bは0.0003〜0.003%とするのが好ましい。
Ca、REMはいずれもHAZの靭性向上に寄与する元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果は、Ca:0.0002%、REM:0.001%以上の含有で顕著となるが,Ca:0.01%,REM:0.01%を超えて含有すると靭性が劣化する。このため、Ca:0.01%、REM:0.01%以下の範囲とするのがよい。
Ti、Nは溶鋼凝固時にTiNを形成する。そして、TiNは溶接時の加熱によるオーステナイト粒の粗大化を防止し、さらに微細フェライトを多量生成する。この作用により、大入熱溶接熱影響部の靱性を向上させる。Tiが0.005%未満、Nが0.0030%未満では、溶鋼凝固時でのTiNの形成量が少なく、また、大入熱溶接時の加熱により、TiNの多くが溶解するため、上記作用が得られない。一方、Tiが0.025%超えでは、母材靱性に悪影響を与える。また、N量が0.0065%を超えると、連続鋳造割れの発生、溶接熱影響部での島状マルテンサイトの生成による靱性劣化、母材より溶接金属部への希釈による溶接金属部の靱性劣化を引き起こす。従って、Ti:0.005〜0.025%、N:0.0030〜0.0065%の範囲とした。
本発明の鋼材では、上記した成分以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。
つぎに、本発明の鋼材の好ましい製造方法について説明する。まず、上記した成分組成の溶鋼を転炉、電気炉等の通常の溶製方法で溶製し、連続鋳造法、造塊法等の通常公知の鋳造方法で鋼素材とするのが好ましい。なお溶鋼で取鍋精錬、真空脱ガス等の処理を付加しても良いことは言うまでもない。
Claims (7)
- 鋼の成分組成が、質量%でC:0.03〜0.25%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.025%以下、S:0.01%以下、Al:0.01〜0.10%、W:0.01〜1.0%、Ti:0.005〜0.025%、N:0.0030〜0.0065%を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする大入熱溶接靱性に優れた造船用耐食鋼。
- 鋼の成分組成として、更に、質量%でNi:0.01〜1.0%を含むことを特徴とする請求項1記載の大入熱溶接靱性に優れた造船用耐食鋼。
- 鋼の成分組成として、更に、質量%でMo:0.01〜0.5%を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の大入熱溶接靱性に優れた造船用耐食鋼。
- 鋼の成分組成として、質量%でCu:0.02〜1.0%、Co:0.02〜1.0%、Sn:0.001〜0.3%、Sb:0.001〜0.3%のうちから選ばれる1種または2種以上を、更に含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の大入熱溶接靱性に優れた造船用耐食鋼。
- 鋼の成分組成として、質量%でNb:0.002〜0.05%、V:0.002〜0.2%のうちから選ばれる1種または2種を、更に含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の大入熱溶接靱性に優れた造船用耐食鋼。
- 鋼の成分組成として、更に、質量%でB:0.0003〜0.003%を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の大入熱溶接靱性に優れた造船用耐食鋼。
- 鋼の成分組成として、質量%でCa:0.0002〜0.01%,REM:0.001〜0.01%のうちから選ばれる1種または2種を、更に含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の大入熱溶接靱性に優れた造船用耐食鋼。
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