JP5617191B2 - 耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材 - Google Patents
耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材 Download PDFInfo
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Description
1.ショットブラスト処理工程後の鋼材表面に付着している可溶性NaCl濃度換算量が100mg/m2以下であり,その鋼材表面にジンクプライマーが塗布されてなることを特徴とする耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
2.ショットブラスト処理工程後の鋼材の表面粗度が十点平均粗さで20〜100μmならびに除錆度がSa2.5以上であることを特徴とする1に記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
3.前記鋼材の表面に, 10〜50μmの膜厚であるジンクプライマー塗膜を形成してなることを特徴とする1または2のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
4.前記鋼材の表面に,下記(1)式で示すSP値が100以上を満足することを特徴とする1〜3のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
SP=(表面粗度1.5 + 膜厚1.2)×8 / 可溶性NaCl濃度換算量 (1)式
5.前記鋼材は,
C:0.01〜0.20mass%
Si:0.05〜0.50mass%
Mn:0.10〜2.00mass%
P:0.025mass%以下
S:0.0100mass%以下
Al:0.005〜0.100mass%
N:0.0010〜0.0080mass%
Ca:0.0005〜0.0040mass%を含有し,さらに、
W:0.005〜0.500mass%
Mo:0.005〜0.500mass%
Sb:0.001〜0.300mass%
Sn:0.001〜0.300mass%
Cr:0.001〜0.200mass%
のうちから選ばれる1種以上を含有し、さらに残部がFeおよび不可避的不純物からなる1〜4のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
6.前記鋼材成分に加えて
Cu:0.001〜0.350mass%
Ni:0.010〜0.400mass%のうちから選ばれる1種または2種を含有することを特徴とする5に記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
7.前記鋼材成分に加えて,
Ti:0.001〜0.030mass%
Nb:0.001〜0.030mass%
Zr:0.001〜0.030mass%および
V:0.002〜0.200mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする5または6のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
8.前記鋼材成分に加えて
B:0.0002〜0.0030mass%を含有することを特徴とする5〜7のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
9.前記鋼材成分に加えて
REM:0.0001〜0.0150mass%
Mg:0.0001〜0.0100mass%および
Y:0.0001〜0.1000mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする5〜8のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
10.前記鋼材成分に加えて
Se:0.0005〜0.500mass%
Te:0.0005〜0.5000mass%および
Co:0.01〜0.50mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする5〜9のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
11.前記鋼材の表面に,エポキシ系塗膜を形成してなることを特徴とする1〜10のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
鋼材表面に塩分が付着している場合,付着部は腐食が進行する。ジンクプライマーが塗装された状態でも塩分の付着部では腐食が進行し,そのため,ジンクプライマー層と鋼材表面の密着力が低下し,塗膜膨れが生じてしまう。鋼材表面の可溶性NaCl濃度が100mg/m2以下であれば,ジンクプライマー層と鋼材表面の密着力が低下し,塗膜膨れが生じてしまうことはなく、耐塗膜膨れ性が向上する。可溶性NaCl濃度が、30mg/m2以下であれば,さらに耐塗膜膨れ性が向上するため,好ましい。ここで、NaCl濃度換算量とは、鋼材表面に付着している塩分量を、鋼材表面のCl濃度からNaCl濃度として換算した値である。NaCl以外の塩分としては、MgCl2、CaCl2、SrCl2などが挙げられる。
鋼材の表面粗度は,研掃材の形状,粒度,鋼材表面への投射量を適切に選択することにより,最適な表面粗度とすることが可能である。ショットブラストによる表面粗度はJIS B 0601:2001に規定された十点平均粗さにおいて,20〜100μmとすることで,耐塗膜膨れ性が向上する。20μm未満では,鋼材とジンクプライマーとの密着力が不十分となるので,下限を20μmとした。
鋼材表面の除錆度がSa2.5以上
鋼材表面に残存している黒皮の接着力は,ジンクプライマーのそれより劣る。そのため,鋼材表面に残存している黒皮を、できるだけ落とすことが好ましい。また,ショットブラスト工程からジンクプライマー塗装工程までの期間が長い場合,鋼材表面は黒皮が落とされていることで,腐食活性面となっているために,鋼材表面に錆が生じる場合がある。錆が発生した面にジンクプライマーを塗布した場合,ジンクプライマーと鋼材表面の密着力は低下し,耐塗膜膨れ性は劣化する。以上の理由から,鋼材表面の除錆度はSa2.5以上とする。
SP=(表面粗度1.5 + 膜厚1.2)×8 / 可溶性NaCl濃度換算量 (1)式
ショットブラスト処理工程後の鋼材表面に付着している可溶性NaCl濃度換算量が100mg/m2以下であり,さらに、このSP値が100以上であれば,後述する実施例に示すように、耐塗膜膨れ性が向上することがわかった。
Cは,鋼材強度を上昇させるのに有効な元素であり,本発明では所望の強度を得るために0.01mass%以上の含有を必要とする。一方,0.20mass%を超える含有は,溶接熱影響部の靱性を低下させる。よって,Cは0.01〜0.20mass%の範囲とする。さらに、靭性低下を防ぐためには、好ましくは,0.05〜0.15mass%の範囲とする。
Siは脱酸剤として,また鋼材の強度向上を目的として添加される元素であり,本発明では0.05mass%以上を含有させる。しかしながら,0.50mass%を超える添加は,鋼の靱性を劣化させるので,Siの上限は0.50mass%とする。
Mnは熱間脆性を防止し,鋼材の強度向上に有用な元素であるので,0.10mass%以上添加する。しかしながら,2.00mass%を超える添加は,鋼の靱性および溶接性を低下させるため,Mnは2.00mass%以下とする。
Pは鋼の母材靱性のみならず,溶接性および溶接部靱性を劣化させる有害な元素であるので,極力低減することが望ましい。特に,Pの含有量が0.025mass%を超えると,母材靱性および溶接部靱性の低下が大きくなる。よって,Pは0.025mass%以下とする。
Sは鋼の靱性および溶接性を劣化させる有害な元素であるので,極力低減することが望ましく,本発明では0.0100mass%以下に制限した。
Alは脱酸剤として作用し,このためには0.005mass%以上の含有を必要とするが,0.100mass%を超える含有は溶接した場合に,溶接金属部の靱性を低下させる。よってAlは0.005〜0.100mass%の範囲に制限した。
Nは靱性に対して有害な成分であり,靱性の向上を図るためにはできるだけ低減することが望ましい。しかしながら,工業的には0.0010mass%未満に低減するのは難しい。一方,0.0080mass%を超えて含有させると靱性の著しい劣化を招く。よって本発明では,Nは0.0010〜0.0080mass%の範囲に制限した。
Caは,硫化物の形態を制御して鋼の靱性向上に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためには,少なくとも0.0005mass%含有することが必要である。しかし過度に添加すると,粗大な介在物を形成し母材の靱性を劣化させるので,添加量の上限を0.0040mass%とした。
Wが,耐食性向上効果を呈する理由は,鋼材が腐食するに伴って,生成する錆の中にWO4 2−が生成し,このWO4 2−の存在によって,塩化物イオンが鋼材表面に侵入するのが抑制され,さらに鋼材表面には薄い難溶性のFeWO4層ならびにWO3層が生成し,このFeWO4層ならびにWO3層の存在によって,水,酸素,腐食性アニオンの鋼材表面への侵入が抑制されることによって,鋼材の腐食が効果的に抑制されるからである。
上記の効果は,Mo:0.005mass%以上の含有で発現する。しかしながら,Mo量が0.500mass%を超えると,その効果が飽和する。よって,Mo量は0.005〜0.500mass%の範囲に限定した。さらに、製造性,コストの観点から考えると,好ましくは0.005〜0.300mass%の範囲である。
WとMoは,酸素酸を形成する点において一致するので,両元素を選択あるいは併用して含有させることができる。
CuおよびNiはいずれも鋼の焼入れ性を高める元素であり,圧延後の強度アップに直接寄与するので、必要に応じて含有させる。過度の添加は靱性や溶接性を劣化させるため,上限をCuは0.350mass%,Niは0.400mass%とする。逆にCuおよびNiの添加量がそれぞれ0.001mass%未満および0.010mass%未満であるとその効果が現れないため,それぞれCuは0.001mass%以上およびNiは0.010mass%以上の添加とする。
Ti,Nb,Zr,Vはいずれも,鋼材強度を高める元素であり,必要とする強度に応じて選択して含有させることができる。このような効果を得るためには,Tiは0.001mass%以上、Nbは0.001mass%以上, Zrは0.001mass%以上,Vは0.002mass%以上含有させることが好ましい。しかしながら,Tiは0.030mass%を超えて,Nbは0.030mass%を超えて、Zrは0.030mass%を超えて,Vは0.200mass%を超えて添加すると靱性が低下するため,Ti,Nb,Zr,Vはそれぞれ,上記の範囲で含有させることが好ましい。
Bは鋼材の強度を高める元素であり,必要に応じて含有させることができる。上記の効果を得るためには,0.0002mass%以上含有させることが好ましいが,0.003mass%を超えて添加すると靱性が劣化する。よって,Bは0.0002〜0.0030mass%の範囲で含有させることが好ましい。
REM,Mg,Yはいずれも溶接熱影響部の靱性向上に有効な元素であり,必要に応じて含有させることができる。この効果は,REM,Mg,Yいずれも0.0001mass%以上の含有で得られるが,REMは0.0150mass%を超えて,Mgは0.0100mass%を超えて,Yは0.1000mass%を超えて含有されると,かえって靱性の低下を招くので,REM,Mg,Yはそれぞれ,上記の範囲で含有させるのが好ましい。
Se,Te,Coは,鋼材の強度を高める元素であり,必要に応じて含有させることができる。この効果を得るためには,Se,Teは0.0005mass%以上,Coは0.010mass%以上含有させることが好ましいが,Seは0.500mass%を超えて,Teは0.5000mass%を超えて,Coは0.500mass%を超えて含有させると靱性や溶接性が劣化するため,上記の範囲で含有させることが好ましい。
本発明の鋼材は,上記以外の成分は,Feおよび不可避的不純物であることが好ましい。ただし,本発明の効果を害しない範囲内であれば,上記以外の成分の含有を拒むものではないことは勿論である。
上記した好適成分組成になる溶鋼を,転炉や電気炉等の公知の炉で溶製し,連続鋳造法や造塊法等の公知の方法でスラブやビレット等の鋼素材とする。なお,溶鋼に,取鍋精錬や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。
比較例の試料No.24、25は、ショットブラスト処理工程後の可溶性NaCl濃度換算量が100を超え発明の範囲外であり、さらに表面粗度の数値およびSP値も低くいため、ベース試料である試料No.23に比べ塗膜膨れ面積比率は増大し、耐塗膜膨れ性が改善されていない。
Claims (7)
- 鋼材の成分組成が、
C:0.01〜0.20mass%
Si:0.05〜0.50mass%
Mn:0.10〜2.00mass%
P:0.025mass%以下
S:0.0100mass%以下
Al:0.005〜0.100mass%
N:0.0010〜0.0080mass%
Ca:0.0005〜0.0040mass%を含有し、さらに、
W:0.005〜0.500mass%
Mo:0.005〜0.500mass%
Sb:0.001〜0.300mass%
Sn:0.001〜0.300mass%
Cr:0.001〜0.200mass%
のうちから選ばれる1種以上を含有し、さらに残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
ショットブラスト処理工程後の鋼材表面の表面粗度が十点平均粗さで20〜100μmであり、さらに除錆度がSa2.5以上であり、前記鋼材表面に付着している可溶性NaCl濃度換算量が100mg/m2以下であり、前記鋼材表面には塗膜の膜厚が10〜50μmのジンクプライマーが塗布されてなり、前記表面粗度、前記ジンクプライマーの塗膜の膜厚および前記可溶性NaCl濃度換算量を用いて、下記(1)式で計算されるSP値が100以上を満足することを特徴とする耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
SP=(表面粗度1.5 + 膜厚1.2)×8 / 可溶性NaCl濃度換算量 (1)式 - 前記鋼材成分に加えて
Cu:0.001〜0.350mass%
Ni:0.010〜0.400mass%のうちから選ばれる1種または2種を含有することを特徴とする
請求項1に記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。 - 前記鋼材成分に加えて
Ti:0.001〜0.030mass%
Nb:0.001〜0.030mass%
Zr:0.001〜0.030mass%および
V:0.002〜0.200mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。 - 前記鋼材成分に加えて
B:0.0002〜0.0030mass%を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の耐
塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。 - 前記鋼材成分に加えて
REM:0.0001〜0.0150mass%
Mg:0.0001〜0.0100mass%および
Y:0.0001〜0.1000mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求
項1〜4のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。 - 前記鋼材成分に加えて
Se:0.0005〜0.500mass%
Te:0.0005〜0.5000mass%および
Co:0.010〜0.500mass%のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項
1〜5のいずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。 - 前記鋼材の表面に、エポキシ系塗膜を形成してなることを特徴とする請求項1〜6のい
ずれかに記載の耐塗膜膨れ性に優れた船舶用鋼材。
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