JPH04172179A - 溶接部における局部腐食の防止方法 - Google Patents

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〉 この発明は、溶接部における局部腐食の防止方法に関す
るものである。

〈従来の技術〉 海水中で鋼材を使用する場合、塗装により防食するのが
一般的である。しかし、砕氷船材料などのように水海で
使用される鋼材に対しては、氷との接触により塗装は損
傷するため、十分な防食手段とはいえない、そのため、
このような鋼材には強度、低温靭性、溶接性に加えて鋼
材自体に耐食性が要求される。なかでも、溶接部におけ
る局部腐食は応力集中につながり、破壊にいたる原因と
もなるため大きな問題となる。

海水環境中における鋼材の溶接部の局部腐食は、鋼母材
、溶接熱影響部、溶接金属という異なった組成、組織を
もつ部分が電気化学的に作用して起こる（ガルバニック
腐食）、シたがってこの腐食を防止するには、耐食性に
優れた鋼材を使用するとともに、それにあった溶接金属
による溶接を考慮しなければならない。

母材と溶接熱影響部との間で起こる局部腐食は母材との
熱履歴の差によって生じた異なった組織に起因するため
、溶接熱影響部の組織を母材の組織と同一にすることで
防止することができる。これに対しては、溶接部を後熱
処理する方法が考えられるが、大型構造物ではそれは困
難である。

溶接金属部の局部腐食は溶接金属の成分を母材よりも電
気化学的に貴にすることで防止できるが、責にしすぎる
とまわりの溶接熱影響部が腐食されることとなる。した
がって、鋼材と見合った溶接金属の成分が要求されるこ
とになる。このような技術として、所定の鋼材を３〜６
重景％のＮｉを含有した溶接材料で溶接するというよう
に溶接金属の成分中のＮｉを母材より高くするとよいこ
とが、例えば特開平１−１４２０２４号公報に示されて
いる。

また、母材と溶接金属とのＣｕ、　Ｎｉなとの成分の関
係を指定することで局部腐食が防止できることが、例え
ばＣＯＩ？ＲＯＳＩＯＮ　８９　ＰＡＰ［！ＲＮＵＭＢ
ＥＲ３０４に示されている。しかし、これに規定されて
いない他の成分の影響も大きいため、局部腐食を充分に
防止するには至っていない。

これらのように、海水環境中で使用される溶接構造物用
鋼の溶接部の局部腐食が防止できるような鋼材の成分、
製造方法、溶接方法が改良されてきたが、決定的な解決
手段は未だ確立しておらず、この目的を達成することが
望まれている。

〈発明が解決しようとするｉｕｎ＞ 本発明の目的は、溶接構造物として海水環境中で使用さ
れる鋼材の溶接部が優れた耐局部腐食性を示すような鋼
材ならびにそれに適した溶接材料を用いた溶接部におけ
る局部腐食の防止方法を提案することである。

く課題を解決するための手段〉 このような現状をふまえ、本発明者らは多くの実験、検
討の結果、ベイナイト主体の組織の鋼母材に、母材と溶
着金属のＭｎ、　Ｃｕ、　Ｃｒ、　Ｎｉ成分差で表され
るパラメータで限定される溶接材料で溶接することによ
り、溶接構造物用鋼の溶接部の局部腐食を防止できるこ
とを見出した。

すなわち、本発明は、 重量％で、 Ｃ：　０．０３〜０．１５％、　　Ｓｉ：０．１〜０．
５％、Ｍｎ　：　０．７〜１．８％、　　Ｓ　：　　０
．００５％以下、Ｐ：０．０１％以下、　　　Ａｌ　：
　０．０１〜０．０４％、Ｎｂ　：　０．０１〜０．０
８％ を基本成分とし、さらに、 Ｃｕ：２．０％以下、　　　Ｎｉ：１．０％以下、Ｃｒ
：２．０％以下、　　　Ｍｏ：　　１．０％以下、Ｔ！
　：　０．００３〜０．０４％、　Ｂ　：　　０．００
３％以下、Ｃａ　：　０．０Ｏ０５〜０．０１％ よりなる群の中から選ばれるいずれか１種又は２種以上
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる鋼スラ
ブを圧延、冷却した後、焼き戻し処理をしてベイナイト
中心の組織となるように調質した鋼材を、下記式で定義
されるガルバニック腐食パラメータＰｇｃが重量％で−
１，０〜１．０となる溶接材料で溶接することを特徴と
する溶接部における局部腐食の防止方法である。

Ｐｇｃ＝６　（Ｍｎｂｐ　　Ｍｎｗａ）　　３　（Ｃｕ
ｂ、　　Ｃｕｗｊ５　ＣＣｒｂｅ　　Ｃｒｗａ）　　　
（Ｎｉｂ、　　Ｎ１ｗ１ｌ）但し、Ｍｎｂｅ、Ｍｎｗｍ
は、それぞれ、母材、溶着金属のＭｎ１ｌ（重量％）で
あり、他も同様である。

く作　用〉 以下に本発明における鋼成分の限定理由を述べる。

Ｃは強度確保のため、また溶接熱影響部の軟化を避ける
ために下限を０．０３％とし、一方Ｃが０．１５％を趙
えると母材および溶接部の靭性が劣化し、また溶接性が
損なわれるので上限を０．１５％とした。

Ｓｉは製鋼時の脱酸元素として必須であるが、多すぎる
とその固溶硬化によって靭性が低下するので添加量範囲
を０．１〜０．５％とした。

Ｍｎは焼入性を向上させ強度を確保するのに０．７％以
上必要であるが、１．８％を趙えると溶接性ならびに耐
局部腐食性が劣化するので添加量範囲を０．７〜１．８
％とした。

Ｐは鋼中不純物として不可避な元素であるが、多量とな
ると溶接性を損なう恐れがあるため上限を０．０１％と
した。

Ｓは鋼中不純物として不可避な元素であるが、溶接金属
と溶接熱影響部との境界のボンド部での局部腐食の原因
とされているため、上限を０．００５％とした。

Ｍは鋼の脱酸に不可欠であり最低０．０１％は必要であ
るが０．０４％を超えるとその酸化物を原因とする溶接
割れの問題を生じるため、範囲を０．Ｏ１〜０．０４％
とした。

Ｎｂは結晶粒を微細化し靭性を向上させる効果があるが
、０．０１％未満ではその効果はなく、また０、０８％
を超えると溶接熱影響部の靭性を劣化させるので、添加
量範囲を０，０１〜０．０８％とした。

以上が本発明の綱の基本成分であるが本発明においては
、強度、靭性、耐食性を向上させるために、さらに、Ｃ
ｕ、　Ｎｉ、　Ｃｒ、ＭＯｌＴｉ、　Ｂ、　Ｃａの１種
または２種以上を含有する。

Ｃｕは耐全面腐食性、耐局部腐食性を向上させ、また強
度、靭性をも向上させるが、その量が多いと熱間加工性
、溶接性が悪化するため、添加量を２％以下とする。

ＮｉはＣｕと同様耐食性と強度、靭性を向上させる元素
であるが、１．０％を趙えて添加すると製造コストを上
昇させることになるため上限を１．０％とした。

Ｃｒは焼入性を向上させ強度上昇に効果があるが、２．
０％を超えて含有すると溶接部の靭性を害するので、こ
の値を上限とした。

Ｍｏは焼入性を向上させ強度、靭性の向上に有用である
が、１．０％を超えると溶接性や靭性が劣化し、また経
済的にも不利となるため、上限を１．０％とした。

Ｔｉは溶鋼の脱酸、鋼材の強度の確保のために有用な元
素であるが、そのためには０．００３％必要であり、一
方０．０４％を超えると母材ならびに溶接部の靭性が劣
化するので、添加量範囲を０．００３〜０．０４％とし
た。

Ｂは微量の添加で焼入性を向上させ強度、靭性の確保に
有効であるが、０．００３％を超えると母材ならびに溶
接部の靭性を損なうため、上限を０．００３％とした。

Ｃａは鋼中に不純物として存在するＳを固定し、溶接金
属と溶接熱影響部との境界のボンド部での局部腐食を防
止するのに効果がある。そのためには０．０００５％以
上必要であり、一方０．Ｏ１％を超えると清浄度の悪化
を原因とする靭性の劣化をきたすため、添加量範囲を０
．０００５〜０．０１％とした。

次に、これら成分調整したスラブを圧延、冷却した後、
焼き戻し処理して、鋼母材をベイナイト中心の組織に間
質するのは、充分な強度、靭性を得るためと、溶接によ
る熱サイクルと同じ効果をあらかじめ与えておくための
二つの理由による。

溶接金属部の局部腐食を防ぐために、溶接金属部は鋼母
材部より電気化学的に責になるよう選択されなければな
らない、電位を責にする合金成分としてＣｕ、　Ｃｒ、
　Ｎｉが効果的である。しかし、合金元素量を多くして
電位を貴にし過ぎると、溶接金属部のまわりの電位が卑
の部分で局部腐食を起こす可能性があるほか、溶接割れ
の問題が生じる。

したがって溶接材料の成分範囲は限定されるが、溶着金
属と母材のＭｎ、　Ｃｕ、　Ｃｒ、Ｎｉの成分を下記の
ガルバニック腐食パラメータＰｇｃで表して、重量％で
−１，０−１，０にすることにより、溶接金属部と鋼母
材部、溶接熱影響部との電位差による局部腐食を防止す
ることができる。

Ｐｇｃ＝６　（Ｍｎｂｐ　　Ｍｎｗｍ）　　３　（Ｃｕ
ｂｐ　　Ｃｕｗｍ）５　（Ｃｒｂｐ　　Ｃｒｙｓ）　　
　（Ｎｉｂｐ　　ＮｔｗＩＩ）但し、Ｍｎ４ｐｓ　Ｍｎ
ｗａは、それぞれ、母材、溶着金属のＭｎ量（重量％）
であり、他も同様である。

〈実施例〉 各組成の１００ｋｇ鋼塊を熔製し、制御圧延後、焼き入
れ焼戻し処理を行いベイナイト組織の１５ｍＷ−綱板を
製造した。これらの鋼板を■開先に加工し、種々の溶接
材料を使い入熱４０ｋＪ／ｃ■の潜弧溶接（５ＡＷ）に
より溶接した。試験片母材の成分を表１に溶着金属の成
分を表２に示す０表面の溶接部を含む部分から腐食試験
片をとり、人工海水中で６ケ月間の回転浸漬処理を行っ
た。試験結果をガルバニック腐食パラメータＰｇｃとと
もに、表２に併せて示している。腐食度は最大深さで表
し、正の値は溶接熱影響部の、負の値は溶着金属部の腐
食を示している。結果をＰｇｃで整理したものが第１図
である。Ｐｇｃを−１，０〜１．０にすることにより溶
接部の局部腐食が抑制されていることがわか〈発明の効
果〉 以上に示したように、本発明により、海水環境中での溶
接部の局部腐食が防止できる。特に塗装が十分な防食手
段とならないような環境中で使用される構造物において
有用であり、産業上の意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は腐食試験後の溶接継手試験片のガルバニック腐
食パラメータＰｇｃと腐食度との関係を表したものであ
る。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 鵠＠憾（昌＼壮）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％で、 Ｃ：０．０３〜０．１５％、Ｓｉ：０．１〜０．５％、
   Ｍｎ：０．７〜１．８％、Ｓ：０．００５％以下、Ｐ：
   ０．０１％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０４％、Ｎｂ：
   ０．０１〜０．０８％ を基本成分とし、さらに、 Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：１．０％以下、Ｃｒ：２．
   ０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｔｉ：０．００３〜０
   ．０４％、Ｂ：０．００３％以下、Ｃａ：０．０００５
   〜０．０１％ よりなる群の中から選ばれるいずれか１種又は２種以上
   を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる鋼スラ
   ブを圧延、冷却した後、焼き戻し処理をしてベイナイト
   中心の組織となるように調質した鋼材を、下記式で定義
   されるガルバニック腐食パラメータＰｇｃが重量％で−
   １．０〜１．０となる溶接材料で溶接することを特徴と
   する溶接部における局部腐食の防止方法。 Ｐｇｃ＝６（Ｍｎ＿ｂ＿ｐ−Ｍｎ＿ｗ＿ｍ）−３（Ｃｕ
   ＿ｂ＿ｐ−Ｃｕ＿ｗ＿ｍ）−５（Ｃｒ＿ｂ＿ｐ−Ｃｒ＿
   ｗ＿ｍ）−（Ｎｉ＿ｂ＿ｐ−Ｎｉ＿ｗ＿ｍ）但し、Ｍｎ
   ＿ｂ＿ｐ、Ｍｎ＿ｗ＿ｍは、それぞれ、母材、溶着金属
   のＭｎ量（重量％）であり、他も同様である。