JPH0959784A - Seawater resistant material - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a seawater resistant material small in the reduction of corrosion or the like and furthermore free from the generation of clogging or the like caused by the sticking of living things in the case of being used for the piping or the like of various seawater utilizing apparatus over a long period. SOLUTION: This seawater resistant material is the one in which a steel is clad or lined with a copper alloy, and this copper alloy has the following chemical compsn: (l) the one contg., by weight, 9.0 to 33.O% Ni, 0.2 to 3.0% Fe, O to 5.O% Al and 0 to 5.0% Si, and the balance copper, (2) the one contg. 9.0 to 33.0% Ni, 0.2 to 3.0% Fe and 0.1to 1.0% Mn and furthermore contg. one or two kinds of 0.1 to 5.0% Al and 0.1 to 5.0% Si, and the balance copper or (3) the one contg. 9.0 to 33.0% Ni, 0.2 to 3.0% Fe, >1.0 to 2.5% Mn, 0 to 5.0% Al and 0 to 5.0% Si, and the balance copper.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は耐海水性材料、特に
各種の海水利用装置の配管類、例えば海水利用発電所の
水圧管として長期間使用しても、海生生物等の付着によ
る閉塞がなく、同時に海水腐食やエロ−ジョンによる減
量が少ない海水配管用鋼材に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seawater-resistant material, in particular, a pipe for various types of seawater utilization equipment, for example, a long-term use as a water pressure pipe of a power plant utilizing seawater, which causes clogging due to adhesion of marine organisms. At the same time, the present invention relates to a steel material for seawater piping, which is less likely to lose weight due to seawater corrosion and erosion.

【０００２】[0002]

【従来の技術】電力のピ−ク需要に有効に対応する揚水
発電所は、山間部に建造され淡水を使用して発電を行っ
てきた。これまで、淡水以外の海水等を使用して発電を
実際に行ったことはない。しかし、わが国は周囲を海に
囲まれており、地形的に海水揚水発電所の立地条件に恵
まれている。近年、海水の利用が可能な場所での発電を
目的に、海水揚水発電所の具体化が進められており、そ
の一環として、沖縄県において実証プラントが建設途上
にある。2. Description of the Related Art A pumped storage power plant that effectively responds to a demand for electric power has been constructed in a mountainous area and used fresh water for power generation. Until now, we have not actually generated electricity using seawater other than fresh water. However, Japan is surrounded by the sea and is topographically endowed with the locational conditions of a seawater pumped storage power plant. In recent years, a seawater pumped-storage power plant has been embodied for the purpose of power generation in places where seawater can be used. As part of this, a demonstration plant is under construction in Okinawa Prefecture.

【０００３】海水揚水発電所は淡水揚水発電所に比較し
て、海を下部調整池として利用するので下部調整池の
建設費を削減できる、下部調整池の水位変動は潮位変
動のみであり、揚水時の高さ変動が小さい、大容量出
力の発電所建設に対する制約が少ない、等の利点が挙げ
られている。Compared with a freshwater pumped storage power plant, the seawater pumped storage power plant uses the sea as a lower regulation pond, so the construction cost of the lower regulation pond can be reduced. There are advantages such as small fluctuations in height over time and less restrictions on the construction of large-capacity power plants.

【０００４】ところが、海水を使用することにより、従
来の淡水揚水発電にはない弊害が発生する。まず、第一
に海水を使用するため配管類の腐食が問題となる。従来
の淡水揚水発電では、水圧管として鋼管が使用された場
合、防食のために鋼管内壁にタ−ルエポキシ樹脂コ−テ
イ ングがなされる。しかし海水を使用する場合、同様な
防食法では不充分である。以後、「耐海水性に優れる」
とは、海水腐食が小さいことをいう。また、単に「耐食
性が優れる」というとき、一定以上の面積に対する腐食
量の平均値が小さいこと、いわゆる全面腐食が優れるこ
とを指す。また揚水発電の水圧管について、淡水および
海水を区別せず、いずれも「水圧管」という。However, the use of seawater causes problems that are not present in conventional freshwater pumped storage power generation. First of all, since seawater is used, corrosion of pipes becomes a problem. In conventional freshwater pumped storage power generation, when a steel pipe is used as a penstock, a tar epoxy resin coating is applied to the inner wall of the steel pipe to prevent corrosion. However, when using seawater, the same anticorrosion method is not sufficient. After that, "excellent seawater resistance"
Means that seawater corrosion is small. Further, when simply saying “excellent in corrosion resistance”, it means that the average value of the amount of corrosion over a certain area is small, that is, so-called general corrosion is excellent. In addition, regarding the penstock of pumped storage power generation, both fresh water and seawater are not distinguished, and both are referred to as "penstock".

【０００５】第二に、海生生物の管内壁への付着による
閉塞や流動阻害などが発生する。海生生物の付着への対
策として、一般に銅合金が防汚効果を持つことが知られ
ている。ここで「防汚効果を持つ」とは、海生生物の付
着を防止する働きを持つことをいう。銅合金として、例
えばキュプロニッケルが熱交換器用配管に用いられてお
り、キュプロニッケルを鋼板にクラッドした例もある
（金子：金属,59(1989),No.7,p.5）。また、亜硫酸銅を
分散させた銅合金をそれよりも貴な電位の母材とクラッ
ドして、防汚性を維持しつつ板厚方向での腐食進行を阻
止した例が特開平６−２５５０１７号公報に開示されて
いる。Secondly, clogging and flow obstruction occur due to adhesion of marine organisms to the inner wall of the pipe. As a measure against adhesion of marine organisms, it is generally known that copper alloys have an antifouling effect. Here, "having an antifouling effect" means having a function of preventing adhesion of marine organisms. As a copper alloy, for example, cupro-nickel is used for heat exchanger pipes, and there is also an example in which cupronickel is clad to a steel plate (Kaneko: Metal, 59 (1989), No. 7, p. 5). Further, there is an example in which a copper alloy in which copper sulfite is dispersed is clad with a base material having a nobler potential than that to prevent corrosion progress in the plate thickness direction while maintaining antifouling property. It is disclosed in the official gazette.

【０００６】第三に、銅合金とした場合、銅合金には高
流速下での海水によるエロ−ジョン問題がある。これに
関しては、前記したキュプロニッケルの高流速下での耐
エロ−ジョン性不足を、キュプロニッケルに鉄を添加し
て改善した例（B.C.Syrett:Corrosion,32(1976), p.24
2）がある。しかし、この程度の耐エロ−ジョン性の改
善では長期間の使用には不十分であり、しかも強度も大
幅に不足する。Thirdly, when a copper alloy is used, the copper alloy has a problem of erosion due to seawater under a high flow velocity. In this regard, the above-mentioned lack of erosion resistance of cupro-nickel under high flow rate is improved by adding iron to cupro-nickel (BC Syrett: Corrosion, 32 (1976), p. 24).
There is 2). However, such improvement in erosion resistance is not sufficient for long-term use, and the strength is also significantly insufficient.

【０００７】耐海水性および耐エロ−ジョン性の観点か
らステンレス鋼をそのまま、あるいはステンレス鋼をク
ラッド合わせ材として使用することが考えられるが、ス
テンレス鋼は海生生物の付着防止、すなわち防汚性の点
で充分ではなく、不適である。From the viewpoint of seawater resistance and erosion resistance, it is conceivable to use stainless steel as it is or to use stainless steel as a clad material, but stainless steel prevents adhesion of marine organisms, that is, antifouling property. Is not sufficient and is not suitable.

【０００８】このように、これまで検討された海水揚水
発電の水圧管材料に関しては上記のような問題があっ
た。As described above, the above-mentioned problems have been encountered in the penstock material for seawater pumped storage power generation that has been studied so far.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐海水性材
料であって、とくに海水揚水発電の水圧管に長期間使用
することが可能な、耐海水性、耐エロ−ジョン性、防汚
性および必要な強度を兼備した海水配管用鋼材を提供す
ることを目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is a seawater-resistant material, which is particularly resistant to seawater, erosion resistance, and antifouling, which can be used for a long time as a penstock for seawater pumped storage power generation. The purpose of the present invention is to provide a steel material for seawater piping, which has both the properties and required strength.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、水圧管用
鋼材に要求される強度に加えて、耐海水性、耐エロ−ジ
ョン性および防汚性の３点を同時に克服する材料を検討
した。その結果、所定の組成範囲内に調整した銅合金と
鋼材とを複合化した複合材料が目的にかなうものである
ことを確認した。ここに、本発明は下記の銅合金をクラ
ッドまたはライニングした鋼材を要旨とする。Means for Solving the Problems In addition to the strength required for steel products for penstocks, the present inventors have investigated a material that simultaneously overcomes the three points of seawater resistance, erosion resistance and antifouling property. did. As a result, it was confirmed that a composite material obtained by compositing a copper alloy and a steel material adjusted within a predetermined composition range was suitable for the purpose. The gist of the present invention is a steel material in which the following copper alloy is clad or lined.

【００１１】（１）鋼に銅合金をクラッドまたはライニ
ングした材料であって、上記銅合金が下記の化学組成を
有することを特徴とする耐海水性材料。(1) A seawater-resistant material which is a material obtained by clad or lining a copper alloy with steel, wherein the copper alloy has the following chemical composition.

【００１２】重量％で、Ｎｉ：９．０〜３３．０％、Ｆ
ｅ：０．２〜３．０％、Ａｌ：０〜５．０％およびＳ
ｉ：０〜５．０％を含み残部が銅および不可避的不純
物。% By weight, Ni: 9.0-33.0%, F
e: 0.2 to 3.0%, Al: 0 to 5.0% and S
i: 0 to 5.0% and the balance copper and inevitable impurities.

【００１３】（２）銅合金が下記の化学組成を有する上
記（１）に記載する耐海水性材料。(2) The seawater-resistant material as described in (1) above, wherein the copper alloy has the following chemical composition.

【００１４】重量％で、Ｎｉ：９．０〜３３．０％、Ｆ
ｅ：０．２〜３．０％およびＭｎ：０．１〜１．０％を
含み、さらにＡｌ：０．１〜５．０％、Ｓｉ：０．１〜
５．０％の一種または二種を含み残部が銅および不可避
的不純物。% By weight, Ni: 9.0-33.0%, F
e: 0.2 to 3.0% and Mn: 0.1 to 1.0%, further Al: 0.1 to 5.0%, Si: 0.1
5.0% of 1 type or 2 types and the balance copper and unavoidable impurities.

【００１５】（３）銅合金が下記の化学組成を有する前
記（１）に記載する耐海水性材料。(3) The seawater-resistant material as described in (1) above, wherein the copper alloy has the following chemical composition.

【００１６】重量％で、Ｎｉ：９．０〜３３．０％、Ｆ
ｅ：０．２〜３．０％、Ｍｎ：１．０％を超え２．５％
以下、Ａｌ：０〜５．０％およびＳｉ：０〜５．０％を
含み残部が銅および不可避的不純物。% By weight, Ni: 9.0-33.0%, F
e: 0.2-3.0%, Mn: 1.0% over 2.5%
Hereinafter, Al: 0 to 5.0% and Si: 0 to 5.0%, with the balance being copper and inevitable impurities.

【００１７】[0017]

【発明の実施の形態】以下において、本発明の要旨であ
る銅合金の組成および銅合金と鋼材との複合形態につい
て説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The composition of a copper alloy and the composite form of a copper alloy and a steel material, which are the gist of the present invention, will be described below.

【００１８】１．銅合金の組成 Ｎｉ：９．０〜３３．０％ Ｎｉは耐食性を向上させるのに有効な元素である。しか
し、その含有量が９．０％未満では充分な耐海水性が得
られず、逆に３３．０％を超えると防汚性に必要となる
適正なＣｕの溶出量が得られず、防汚効果が小さくな
る。また、Ｎｉ添加により耐全面腐食性は向上するが、
孔食あるいは隙間腐食などの局部腐食が発生する。クラ
ッドまたはライニング材に母材にまで達する腐食孔が発
生すると、母材が炭素鋼あるいは低合金鋼の場合、銅合
金との間に電池を形成して母材の腐食が著しく進行する
場合がある。1. Composition of copper alloy Ni: 9.0 to 33.0% Ni is an element effective for improving the corrosion resistance. However, if the content is less than 9.0%, sufficient seawater resistance cannot be obtained, and conversely, if it exceeds 33.0%, an adequate Cu elution amount required for antifouling properties cannot be obtained, and anti-fouling properties cannot be obtained. The pollution effect is reduced. Further, although the addition of Ni improves the general corrosion resistance,
Local corrosion such as pitting or crevice corrosion occurs. When a corrosion hole that reaches the base material occurs in the clad or lining material, if the base material is carbon steel or low alloy steel, a battery may be formed between the base material and the copper alloy, and corrosion of the base material may significantly progress. .

【００１９】Ｆｅ：０．２〜３．０％ Ｆｅは耐エロ−ジョン性を改善するのに有効な元素であ
り、その含有量は０．２％未満では充分な効果を得るこ
とができない。また、３．０％を超えてもその効果は飽
和し、また熱間加工性も悪化するため、合わせ材として
クラッドあるいはライニングをする時の加工が難しくな
る。Fe: 0.2 to 3.0% Fe is an element effective for improving the erosion resistance, and if the content is less than 0.2%, a sufficient effect cannot be obtained. Further, even if it exceeds 3.0%, the effect is saturated and the hot workability is deteriorated, so that it becomes difficult to carry out the processing when clad or lining as a laminated material.

【００２０】ＮｉおよびＦｅは、請求項１〜３に記載す
るいずれの銅合金も必ず含まなければならない。Ｎｉお
よびＦｅを上記範囲の含有量で同時に含むことにより防
汚性、耐食性および耐エロ−ジョン性を充分高めること
ができるが、さらに各性能を上げる場合は以下の元素を
所定の範囲に含有させる。Ni and Fe must include any of the copper alloys described in claims 1 to 3. By simultaneously containing Ni and Fe in the above-mentioned contents, the antifouling property, the corrosion resistance and the erosion resistance can be sufficiently enhanced, but in order to further improve each performance, the following elements are contained in the predetermined ranges. .

【００２１】Ｍｎ：無添加または０．１〜２．５％ （イ）Ｍｎが不可避的不純物の場合（請求項１の場
合）： ・Ａｌ：０〜５．０％およびＳｉ：０〜５．０％ ＡｌおよびＳｉはいずれも含まなくてもよい。どちらか
一方または両方とも添加するときはＡｌ：５．０％以下
およびＳｉ：５．０％以下の範囲とする。どちらか一方
または両方の添加により耐エロ−ジョン性が向上する。
Ｍｎ量が不可避的不純物のとき、すなわち０．１％未満
のとき、ＡｌおよびＳｉともに含まない場合には、耐食
性はきわめて高いとはいえないが、通常の海水配管に使
用するぶんには差し支えない。ＡｌおよびＳｉともにど
ちらか一方または両方ともに５．０％を超えると加工性
が劣化する。Mn: No addition or 0.1 to 2.5% (a) When Mn is an unavoidable impurity (Claim 1): Al: 0 to 5.0% and Si: 0 to 5. Neither 0% Al nor Si may be contained. When either or both of them are added, the range is Al: 5.0% or less and Si: 5.0% or less. The addition of either one or both improves the erosion resistance.
When the amount of Mn is an unavoidable impurity, that is, when it is less than 0.1%, and when neither Al nor Si is contained, the corrosion resistance cannot be said to be extremely high, but it can be used for ordinary seawater piping. . If either or both of Al and Si exceed 5.0%, workability deteriorates.

【００２２】Ｍｎを添加するときは以下に示す、Ｍｎ量
が０．１〜１．０％の場合と１．０％を超え２．５％以
下の２つの場合に分けられる。When Mn is added, it is divided into the following two cases of Mn content of 0.1 to 1.0% and more than 1.0% and 2.5% or less.

【００２３】（ロ）Ｍｎ：０．１〜１．０％の場合（請
求項２の場合）： ・Ａｌ：０．１〜５．０％、Ｓｉ：０．１〜５．０％の
一種または二種 Ｍｎは低めに含むとき、ＡｌまたはＳｉのどちらか一方
とあるいはその両方と複合添加することにより耐エロ−
ジョン性をさらに向上させることができる。また、耐デ
ポジットアタックおよび耐インレットアタック性改善に
対してもＡｌまたはＳｉのどちらか一方とまたはその両
方と共存して効果がある。ここで、デポジットアタック
とは、フジツボ等の付着物の背後での流れの乱れにより
発生するエロ−ジョン現象をいい、インレットアタック
とは、管端の入口での流れの乱れによるエロ−ジョン現
象をいう。これらエロ−ジョンの抑制効果を得るために
は、Ｍｎは０．１〜１．０％の範囲とする。０．１％未
満ではその効果は充分ではなく、１．０％を超えると熱
間加工性が悪化するからである。このときＡｌ：０．１
〜５．０％またはＳｉ：０．１〜５．０％のどちらか一
方または両方と共存しなければ効果が充分発揮できな
い。ＡｌおよびＳｉ共に０．１％未満では、その効果が
充分でなく、また、５．０％を超えると加工性が劣化す
るのでそれ以下とする。(B) Mn: 0.1 to 1.0% (Claim 2): Al: 0.1 to 5.0%, Si: 0.1 to 5.0% Alternatively, when two kinds of Mn are contained in a lower amount, they are combined with either one or both of Al and Si, so that they are resistant to erosion.
The john property can be further improved. Further, it is effective in coexistence with either or both of Al and Si for improving the deposit attack resistance and the inlet attack resistance. Here, the deposit attack refers to an erosion phenomenon caused by the turbulence of the flow behind the adhered matter such as a barnacle, and the inlet attack refers to the erosion phenomenon due to the turbulence of the flow at the inlet of the pipe end. Say. In order to obtain these effects of suppressing erosion, Mn is set in the range of 0.1 to 1.0%. If it is less than 0.1%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 1.0%, the hot workability is deteriorated. At this time Al: 0.1
˜5.0% or Si: 0.1 to 5.0%, or the coexistence with one or both of them does not allow sufficient effect. If both Al and Si are less than 0.1%, the effect is not sufficient, and if more than 5.0%, the workability deteriorates, so the amount is made less than that.

【００２４】（ハ）Ｍｎ：１．０％を超え、２．５％以
下の場合（請求項３の場合）： ・Ａｌ：０〜５．０％およびＳｉ：０〜５．０％ Ｍｎが１．０％を超える場合、耐エロ−ジョン性はＡｌ
またはＳｉと複合添加しなくても耐エロ−ジョン性は充
分向上する。しかし、Ｍｎは２．５％を超えると耐エロ
−ジョン性の向上も飽和して熱間加工性の劣化が生じる
ので２．５％以下とする。また、Ｍｎ１．０％超え２．
５％以下に加えて、Ａｌ：０〜５．０％およびＳｉ：０
〜５．０％と複合添加してもよい。このとき、Ａｌおよ
びＳｉはともに無添加でもよい。また、どちらか一方あ
るいはまた両方を含んでもよい。(C) Mn: more than 1.0% and 2.5% or less (Claim 3): Al: 0-5.0% and Si: 0-5.0% Mn is If it exceeds 1.0%, the erosion resistance is Al.
Alternatively, the erosion resistance can be sufficiently improved without adding it together with Si. However, if Mn exceeds 2.5%, the improvement in erosion resistance is saturated and the hot workability is deteriorated. Further, Mn exceeds 1.0% 2.
In addition to 5% or less, Al: 0 to 5.0% and Si: 0
You may add it together with -5.0%. At this time, neither Al nor Si may be added. Further, either one or both may be included.

【００２５】耐エロ−ジョン性向上の観点からは複合添
加することが望ましい。ただし、ＡｌまたはＳｉの含有
量が５．０％を超えると加工性が大きく劣化する。From the viewpoint of improving erosion resistance, it is desirable to add them in combination. However, if the content of Al or Si exceeds 5.0%, the workability is greatly deteriorated.

【００２６】銅合金は上記組成範囲内にあれば、不純物
の量はとくに制限を設けない。酸素量についても通常レ
ベルであればよく、特別低くする必要はない。If the copper alloy is within the above composition range, the amount of impurities is not particularly limited. The amount of oxygen may be at a normal level, and it is not necessary to make it particularly low.

【００２７】２．銅合金と鋼材との複合形態 銅合金を複合化する相手の鋼材としては炭素鋼または低
合金鋼が用いられる。2. Composite form of copper alloy and steel material Carbon steel or low alloy steel is used as the steel material of the other party for compounding the copper alloy.

【００２８】これら鋼には引張強さ（ＴＳ）４００ＭＰ
ａクラスの普通鋼からＴＳ５００〜１０００ＭＰａ級程
度の高張力鋼まで含まれる。銅合金単独では水圧管とし
て充分な強度を得ることができないが、ＴＳ４００ＭＰ
ａ以上の鋼と複合化することにより必要な強度を具備す
ることになる。銅合金と鋼材との複合化の形態はクラッ
ドおよびライニングの２種類がある。These steels have a tensile strength (TS) of 400MP
Includes a-class ordinary steel to high-strength steel in the TS500 to 1000 MPa class. A copper alloy alone cannot obtain sufficient strength as a penstock, but TS400MP
By combining with a steel of a or more, the required strength can be provided. There are two types of compounding of a copper alloy and a steel material: clad and lining.

【００２９】クラッド：ここでクラッドとは、原則とし
て合わせ材としての銅合金と母材とが全面にわたって金
属接合されているものをいう。合わせ材の板厚全体に対
する比率は２０％を超えないものとする。クラッド鋼材
の製造方法には特に制約はなく、鋼板の場合は圧延法あ
るいは爆着法などを用いることができる。なお、圧延法
を適用する際、鋼と銅合金との間にニッケル箔を挿入す
れば、銅と鋼の界面に生じる脆化相の生成を防止するこ
とができる。この方法は銅合金の耐エロ−ジョン性を高
めるため銅合金をクラッドした鋼板を焼戻す場合には特
に有効である。Clad: In general, the clad is a material in which a copper alloy as a joining material and a base material are metal-bonded over the entire surface. The ratio of the laminated material to the total plate thickness shall not exceed 20%. There is no particular limitation on the method of manufacturing the clad steel material, and in the case of a steel sheet, a rolling method or an explosion-bonding method can be used. When applying the rolling method, if a nickel foil is inserted between the steel and the copper alloy, it is possible to prevent the formation of an embrittlement phase that occurs at the interface between copper and steel. This method is particularly effective when tempering a steel sheet clad with a copper alloy in order to enhance the erosion resistance of the copper alloy.

【００３０】また、圧延法によってクラッド鋼板を製造
する場合、母材を所定の強度とするためには、圧延後焼
入れ焼戻しまたは焼きならしを行う。この際にもニッケ
ル箔を鋼と銅合金との間に挿入することが望ましい。ク
ラッド鋼板の母材と合わせ材との接合が全面にわたって
厳密に必要ない場合には、圧延ライン上での加工熱処理
または必要な場合はその後の焼戻しによっても所定の強
度靱性を付与することができる。Further, when the clad steel sheet is manufactured by the rolling method, quenching and tempering or normalizing is performed after rolling in order to make the base material have a predetermined strength. Also in this case, it is desirable to insert the nickel foil between the steel and the copper alloy. When it is not strictly necessary to join the base material of the clad steel plate and the laminated material over the entire surface, a predetermined strength and toughness can be imparted by thermomechanical treatment on the rolling line or, if necessary, subsequent tempering.

【００３１】クラッド鋼材は、鋼管の形状であってもよ
い。クラッド鋼管は、通常熱間押し出し加工などにより
製造されるが、その製造方法には特に制約はなく、いず
れの鋼管製造方法であってもよい。この場合も、ニッケ
ル箔を挿入することは界面に生成する脆化相を防止する
のに有効である。鋼材に対して、オフラインでの熱処理
および圧延ライン上での加工熱処理または必要な場合は
その後の焼戻しにより所定の機械的性質を付与すること
ができる。The clad steel material may be in the shape of a steel pipe. The clad steel pipe is usually manufactured by hot extrusion processing or the like, but the manufacturing method thereof is not particularly limited, and any steel pipe manufacturing method may be used. Also in this case, inserting the nickel foil is effective in preventing the embrittlement phase generated at the interface. Predetermined mechanical properties can be imparted to steel by off-line heat treatment and thermo-mechanical treatment on a rolling line or, if necessary, subsequent tempering.

【００３２】銅合金をクラッドした鋼板はプレスにより
曲げ加工を施され、溶接され、管の形状を与えられる。
管径と鋼板幅との関係に応じて、１枚あるいは２枚以上
の鋼板により管周が構成される。その場合、クラッド鋼
板同士の接合は、通常のクラッド鋼板の溶接方法に従
い、母材とクラッドの部分とで溶接材料を使い分けて溶
接する。A steel sheet clad with a copper alloy is bent by a press and welded to give a tube shape.
Depending on the relationship between the pipe diameter and the steel plate width, the pipe circumference is formed by one or two or more steel plates. In this case, the clad steel plates are joined to each other in accordance with the usual welding method for the clad steel plates, using different welding materials for the base material and the clad portion.

【００３３】本発明の組成範囲内の銅合金を合わせ材と
して用いる場合、銅合金（合わせ材）の表面は１０点平
均の表面粗さＲｚ≦１０ｍｍを満足することが好まし
い。表面を平滑にすることにより、水流の滞留部を生じ
させず、海生生物の付着を物理的に抑制する効果を得る
ためである。一般的な成分範囲のキュプロニッケルは高
流速下ではエロ−ジョンにより表面が荒らされるが、本
発明の組成範囲内の銅合金では、耐エロ−ジョン性が良
好であるために、初期の表面粗さが保持され、長期間の
防汚性維持が期待できる。このような表面粗さは、鋼管
の形状にした後、バフ研磨など適当な研磨を施すことに
より達成できる。When a copper alloy within the composition range of the present invention is used as a laminating material, the surface of the copper alloy (laminating material) preferably satisfies a 10-point average surface roughness Rz ≦ 10 mm. This is because by making the surface smooth, the effect of physically suppressing the adhesion of marine organisms without causing the retention part of the water flow is generated. The surface of cupro-nickel in the general composition range is roughened by erosion under a high flow rate, but the copper alloy in the composition range of the present invention has good erosion resistance, so that the initial surface roughness is Is maintained, and long-term antifouling property maintenance can be expected. Such surface roughness can be achieved by forming a steel pipe and then performing appropriate polishing such as buffing.

【００３４】ライニング：ライニングとは、銅合金（薄
板、シ−ト、箔など）が母材に対して部分的に固定され
ているものをいう。ライニング材の母材に対する板厚比
率は３０％を超えないものとする。ライニングの場合、
母材はライニングする時点で所定の性能を付与されてい
るのが普通である。ライニングは銅合金の薄板に穴をあ
けその部分の母材に肉盛溶接して薄板を固定するプラグ
溶接（点固定）でもよいし、またパッチ状に銅合金の薄
板を隅肉溶接（線固定）しながら全面を覆ってもよい。
鋼材と銅合金との間にコンクリ−ト等を充填する方法
（面固定）もある。ただし、この場合は面固定が金属接
合によってなされていない点で、クラッドと相違する。Lining: The lining means a copper alloy (thin plate, sheet, foil, etc.) partially fixed to the base material. The plate thickness ratio of the lining material to the base material shall not exceed 30%. For lining,
The base material is usually given a predetermined performance at the time of lining. The lining may be plug welding (point fixing) in which a hole is made in a copper alloy thin plate and overlay welding is performed on the base material of that portion to fix the thin plate, or fillet welding (line fixing) of the copper alloy thin plate in a patch shape. However, the entire surface may be covered.
There is also a method (face fixing) of filling concrete or the like between the steel material and the copper alloy. However, this case is different from the clad in that the surface is not fixed by metal bonding.

【００３５】コンクリ−トの代わりに有機樹脂等を充填
することもある。An organic resin or the like may be filled instead of the concrete.

【００３６】ライニングする相手の鋼材は鋼板であって
も、また鋼管であってもよい。鋼板の場合は前記したよ
うに、プレス等による曲げ加工の後、溶接により溶接鋼
管とする。その後、手直しなどのための補修のライニン
グを行ってもよい。The steel material to be lined may be a steel plate or a steel pipe. In the case of a steel plate, as described above, a welded steel pipe is formed by welding after bending by pressing or the like. After that, a repair lining for repair or the like may be performed.

【００３７】なお、海水配管の外面側の耐食性が要求さ
れる場合には、母材として耐海水性改善元素であるＣｒ
を３％を上限として含有した耐海水性低合金鋼や、ある
いは耐海水性ステンレス鋼を使用すればよい。When corrosion resistance on the outer surface side of the seawater pipe is required, the base material, Cr, which is an element for improving seawater resistance, is used.
A seawater-resistant low alloy steel containing 3% as the upper limit or a seawater-resistant stainless steel may be used.

【００３８】また、本発明の材料を両面クラッドあるい
は両面ライニングとして用いることもできる。The material of the present invention can also be used as a double-sided clad or double-sided lining.

【００３９】[0039]

【実施例】本発明を実施した例について説明する。表１
は、いずれも銅合金で、本発明の組成範囲内および範囲
外の銅合金の組成一覧表である。表２は、比較のための
クラッド合わせ材であるステンレス鋼（ＳＵＳ ３２９
Ｊ４Ｌ）の組成を表す一覧表である。表３は、強度レベ
ルの異なる２種の母材の組成を表す。表１および表２の
試験片Ｎｏ．は後記する表４の試験番号に対応する。ま
た、表１および表２に記す「母材」欄は、表３に記す母
材のいずれかとの組み合わせを示すものである。EXAMPLES Examples of carrying out the present invention will be described. Table 1
Is a copper alloy, and is a composition list of copper alloys within and outside the composition range of the present invention. Table 2 shows a stainless steel (SUS 329) which is a cladding material for comparison.
It is a list showing the composition of J4L). Table 3 shows the compositions of two base materials having different strength levels. Test piece Nos. In Tables 1 and 2 Corresponds to the test number in Table 4 described below. Further, the “base material” column shown in Table 1 and Table 2 shows a combination with any of the base materials shown in Table 3.

【００４０】[0040]

【表１】 [Table 1]

【００４１】[0041]

【表２】 [Table 2]

【００４２】[0042]

【表３】 [Table 3]

【００４３】表１および表２に示すクラッド合わせ材お
よび表３の母材を、研磨、洗浄、四周溶接、真空脱気お
よび封止など、通常の方法を施すことによりクラッド圧
延前の素材とした。このクラッド前素材を熱間圧延法に
よりクラッド鋼板とした。合わせ材の厚さはいずれも
２．５ｍｍ以下であり、全板厚１５〜２０ｍｍに対する
比率は２０％以下である。ここで、表３の鋼Ａでは、熱
間圧延後空冷し、再加熱焼入れおよび焼戻しにより所定
の強度とした。また、熱間圧延とは別に、所定の強度と
した鋼Ａ（板厚１７．５ｍｍ）にプラグ溶接により厚さ
２．５ｍｍの銅合金をライニングした試験片も作成し
た。合わせ材の表面粗さＲｚはクラッドおよびライニン
グ（プラグ溶接部を含む。）ともに１０ｍｍ以下を満足
していた。これらクラッド鋼板およびライニング鋼板か
ら耐海水性、防汚性および耐エロ−ジョン試験用の各試
験片を採取した。耐海水性試験および防汚性試験は、１
年間の海水浸漬試験を実施し、腐食量の測定および生物
の付着状況を観察した。耐エロ−ジョン性は、ル−プ式
のエロ−ジョン試験装置を作製して、海水をポンプで供
給した。試験片をエロ−ジョン試験装置内に設置して、
流速９ｍ／ｓで３０日間試験を行い、腐食減量から耐エ
ロ−ジョン性を評価した。この流速は揚水発電での海水
の落下速度を模擬したものである。さらに、クラッド鋼
について曲げ試験を実施してクラッド界面における剥離
等の状況から鋼管素材としてのクラッド鋼板の曲げ加工
性を評価した。曲げ試験は合わせ材を内側にして、曲げ
半径を全板厚の２倍として行った。表４はそれらの試験
結果を表す。同表において試験番号８および９のみライ
ニング鋼板であり、他はクラッド鋼板である。同表にお
いて、本発明の実施である試験番号１〜９は、耐エロ−
ジョン性、耐海水性および防汚性に優れ、またクラッド
鋼板として加工性も良好である。ここで、耐エロ−ジョ
ン性、耐海水性および防汚性の評価の基準は、同表の欄
外に示す基準により行った。また、素材としての加工性
は上記した曲げ試験後に、剥離が発生していないものを
良好と評価した。耐エロ−ジョン性および耐海水性評価
の数値はいずれも単位面積および単位時間あたりの減量
を表す。比較例の試験番号１０および１１では曲げ加工
性が劣り、試験番号１２は耐エロ−ジョン性に劣り、ま
た試験番号１３では孔食が多数発生し、生物付着も著し
い。さらに、比較のステンレスクラッド鋼板についての
試験番号１４では、耐海水性および耐エロ−ジョン性に
は優れるものの、生物付着が著しく、防汚性の観点から
不適である。本実施例からも本発明にかかる材料は、海
水を用いる揚水発電所の水圧管に適切であることが明白
である。The cladding materials shown in Tables 1 and 2 and the base material shown in Table 3 were subjected to ordinary methods such as polishing, cleaning, four-round welding, vacuum degassing and sealing to obtain the materials before the clad rolling. . This pre-clad material was used as a clad steel plate by hot rolling. The thickness of the laminated material is 2.5 mm or less, and the ratio to the total plate thickness of 15 to 20 mm is 20% or less. Here, the steel A in Table 3 was hot-rolled, air-cooled, and then reheated and tempered to a predetermined strength. In addition to the hot rolling, a test piece was prepared by lining a steel alloy (sheet thickness: 17.5 mm) having a predetermined strength with a copper alloy having a thickness of 2.5 mm by plug welding. The surface roughness Rz of the laminated material was 10 mm or less for both the clad and the lining (including the plug welded portion). From the clad steel plate and the lining steel plate, test pieces for seawater resistance, antifouling property and erosion resistance were sampled. 1 for seawater resistance test and antifouling test
An annual seawater immersion test was conducted to measure the amount of corrosion and observe the state of organism attachment. For the erosion resistance, a loop-type erosion test device was prepared and seawater was supplied by a pump. Install the test piece in the erosion test device,
The test was carried out for 30 days at a flow rate of 9 m / s, and the corrosion resistance was evaluated from the corrosion weight loss. This flow velocity simulates the falling velocity of seawater in pumped storage power generation. Further, a bending test was performed on the clad steel to evaluate the bending workability of the clad steel plate as a steel pipe material from the situation such as peeling at the clad interface. The bending test was performed with the laminated material inside and the bending radius being twice the total plate thickness. Table 4 shows the test results. In the table, only test numbers 8 and 9 are lining steel plates, and the others are clad steel plates. In the table, test Nos. 1 to 9, which are the implementations of the present invention, are resistant to
It has excellent john resistance, seawater resistance and stain resistance, and also has good workability as a clad steel plate. Here, the criteria for evaluation of erosion resistance, seawater resistance and antifouling property were based on the criteria shown in the margin of the table. In addition, the workability as a material was evaluated as good when no peeling occurred after the above bending test. Numerical values for erosion resistance and seawater resistance evaluation represent weight loss per unit area and unit time. Bending workability is inferior in Test Nos. 10 and 11 of the comparative example, erosion resistance is inferior in Test No. 12, and many pitting corrosions occur in Test No. 13 and biofouling is remarkable. Further, in the test number 14 for the comparative stainless clad steel plate, although it is excellent in seawater resistance and erosion resistance, it is unsuitable from the viewpoint of antifouling property because of significant biofouling. Also from this example, it is clear that the material according to the present invention is suitable for a penstock of a pumped storage power plant using seawater.

【００４４】[0044]

【表４】 [Table 4]

【００４５】[0045]

【発明の効果】本発明の組成範囲内にある銅合金をクラ
ッドまたはライニングした鋼材は、耐エロ−ジョン性、
耐海水性および防汚性に優れ、かつ必要な強度を有し、
海水揚水発電の水圧管鋼材として極めて好適である。本
耐海水性材料は通常のクラッド製造方法などを適用し
て、安価にかつ高生産性にて製造することができる。The steel material clad or lined with the copper alloy within the composition range of the present invention has an erosion resistance,
It has excellent seawater resistance and stain resistance, and has the required strength,
It is extremely suitable as a penstock material for seawater pumped storage power generation. The seawater-resistant material can be manufactured at low cost and with high productivity by applying an ordinary clad manufacturing method or the like.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】鋼に銅合金をクラッドまたはライニングし
た材料であって、上記銅合金が下記の化学組成を有する
ことを特徴とする耐海水性材料。重量％で、Ｎｉ：９．
０〜３３．０％、Ｆｅ：０．２〜３．０％、Ａｌ：０〜
５．０％およびＳｉ：０〜５．０％を含み残部が銅およ
び不可避的不純物。1. A seawater-resistant material, which is a material obtained by clad or lining a copper alloy with steel, wherein the copper alloy has the following chemical composition. % By weight, Ni: 9.
0 to 33.0%, Fe: 0.2 to 3.0%, Al: 0
5.0% and Si: 0 to 5.0% with the balance copper and unavoidable impurities. 【請求項２】銅合金が下記の化学組成を有する請求項１
に記載する耐海水性材料。重量％で、Ｎｉ：９．０〜３
３．０％、Ｆｅ：０．２〜３．０％、およびＭｎ：０．
１〜１．０％を含み、さらにＡｌ：０．１〜５．０％と
Ｓｉ：０．１〜５．０％の一種または二種を含み残部が
銅および不可避的不純物。2. A copper alloy having the following chemical composition:
The seawater-resistant material described in. % By weight, Ni: 9.0-3
3.0%, Fe: 0.2 to 3.0%, and Mn: 0.
1 to 1.0%, and further, Al: 0.1 to 5.0% and Si: 0.1 to 5.0%, one or two kinds, and the balance copper and inevitable impurities. 【請求項３】銅合金が下記の化学組成を有する請求項１
に記載する耐海水性材料。重量％で、Ｎｉ：９．０〜３
３．０％、Ｆｅ：０．２〜３．０％、Ｍｎ：１．０％を
超え２．５％以下、Ａｌ：０〜５．０％およびＳｉ：０
〜５．０％を含み残部が銅および不可避的不純物。3. A copper alloy having the following chemical composition:
The seawater-resistant material described in. % By weight, Ni: 9.0-3
3.0%, Fe: 0.2 to 3.0%, Mn: more than 1.0% and 2.5% or less, Al: 0 to 5.0% and Si: 0
~ 5.0% and balance copper and unavoidable impurities.