WO2000061829A1

WO2000061829A1 - Produit en acier resistant a la corrosion atmospherique

Info

Publication number: WO2000061829A1
Application number: PCT/JP2000/002274
Authority: WO
Inventors: Tatsumi Kimura; Kazuhiko Shiotani; Fumimaru Kawabata; Keniti Amano
Original assignee: Kawasaki Steel Corporation
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2000-10-19
Also published as: KR20010043879A; EP1094126A1; CA2333526A1; EP1094126A4; AU768461B2; AU3673600A

Description

明細書耐候性鋼材技術分野

本発明は、耐候性鋼材に関し、山間部、田園部、工業地帯等塩分の比較的少ない環境下で流れさび発生を有利に低減できる流れさぴ低減耐候性鋼材および海岸地帯など塩分の多い環境で使用される橋梁等の鋼構造物に適用可能な耐震性および海岸耐候性に優れた鋼材に関する。本発明でいう海岸耐候性とは、海岸地帯の大気中で使用した場合の耐候性をいう。背景技術

1 ) 塩分の比較的少ない環境

鋼中に P， Cu, Cr, Ni等の合金元素を添加し、大気中における耐食性を向上させた耐候性鋼は、橋梁等の構造物に広く利用されている。耐候性鋼は屋外において、腐食の原因である酸素、水を通しにくい安定さびと呼ばれるさびを数年で形成し、その後の腐食を抑制している。このため耐候性鋼は防鲭塗料の塗布が不要であり、いわゆる裸使用が可能な高耐食性材料である。

しかしながら、耐候性鋼では、安定さびが形成されるまでに数年という長い年月を要し、その間では流れさびの発生があるため、景観を損ね、また環境汚染の原因にもなるという問題があつた。

このような問題に対し、例えば特開平 6—136557号公報には、硫酸クロム水溶液あるいは硫酸銅水溶液を塗布し、水分乾燥後さらに有機樹脂被覆を行う鋼材の表面処理方法が提案されている。さらに、特開平 8—13158 号公報には、アルミニウムイオンを含む水溶液を塗布し、水分乾燥後さらに有機樹脂被膜を形成する鋼材の表面処理方法が提案されている。

しかしながら、特開平 6—136557号公報ゃ特開平 8—13158 号公報に記載された技術では、安定さびが短時間で育成されるものの、工程が複雑であるうえ使用する表面処理剤が高価であるなどの問題を残しており、表面処理を必要としない耐候性鋼材の開発が要望されていた。

そこで、本発明は、かかる要望に応えるべく、裸使用の耐候性鋼にあって安定さび形成途上での流れさび発生を低減することができる流れさび低減耐候性鋼材を提供することを目的とする。

2 ) 海岸地帯など塩分の多い環境

橋梁等の鋼構造物は、耐用年数が長いため、塗装等の防食が施されているのが一般的である。し力し、紫外線によるチョーキング、あるいは塗膜下腐食によるさび膨張によって、塗膜は劣化し、次第に防食効果は小さくなる。そのため、一定期間ごとに再塗装を余儀無くされている。し力し、近年の塗装ェ不足および人件費の高騰は、再塗装作業を困難にしている。このような状況から、防鲭塗料の塗布が不要で、裸使用が可能な耐候性鋼が鋼構造物に適用される例が多くなってきている。

耐候性鋼は、 P、 Cu、 Ni、 Crを添加した鋼材で、大気環境下においては数年で鋼表面に保護皮膜となる安定さびが形成される。その安定さびが更なる腐食の進行を抑制するため、鋼材の腐食は極く小さくて済む。そのため、多くは無塗装で使用される。し力し、海岸地帯など塩分の多い環境では、耐候性鋼でも、数年を経過しても安定さびは形成されず、鋼材の腐食は激しいものとなる。

近年、建設省から耐候性鋼の適用指針（「耐候性鋼材の橋梁への適用に関する共同研究報告書（X X) 、 1993. 3、建設省土木研究所、（社）鋼材倶楽部、

(社）日本橋梁建設協会発行）が公表され、飛来塩分量が 0. 05mg/dm ² /day以上の地域、すなわち海岸地帯では、従来の耐候性鋼 CTIS G 3114 ：溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材）は無塗装で使用できないことになつている。

したがって、海岸地帯などの塩分の多い環境下では、普通鋼材にフタル酸榭脂、塩化ゴム、タールエポキシ樹脂等の塗装を行って対処している。し力し、河口付近の海岸地帯に建設される橋梁は長大橋が多く、しかも海岸地帯ゆえに腐食が激しく再塗装作業は困難をきわめており、無塗装で使用できる鋼材への要望は高い。

これに対し、例えば、上で述べたように特開平 6- 136557号公報は、問題を残している。

また、特許第 2572447 号公報、特開平 5-51668 号公報、特開平 8- 134587号公報には、 P、 Cu、 Ni、 Moなどの合金元素を鋼材に多量に添加し、海岸耐候性を向上させる方法が提案されている。

しかしながら、橋梁といっても、使用される場所により鋼材の腐食環境は同一とは限らない。例えば、 4主桁橋梁を考えた場合、桁外部では降雨、結露水および日照に曝されるが、桁内部では結露水のみに曝され雨掛かりはない。一般に、飛来塩分等がほとんどない清浄な環境では、桁内部と桁外部を比較するとその腐食量は桁内部のほうが小さいと言われている。一方、飛来塩分が多い環境では、桁外部よりも桁内部のほうがむしろ腐食量は大きいと言われている。この逆転現象はある飛来塩分量を境に起きるが、その量は特定はできていない。し力し、外桁、主桁、ウェブ等は、 2つの環境（雨掛有および雨掛無）下に同時（板の裏、表で）に晒されるため、橋梁等の鋼構造物に使用される鋼材はどちらの環境においても高耐候性を保持する必要がある。

しかし、従来の技術では、 1つの環境下（雨掛有あるいは雨掛無）でしか評価しておらず、 2つの環境下で同時に優れた海岸耐侯性を有する鋼材の開発が望まれていた。

3 ) 耐震性

一方、橋梁等に利用されるこの種構造用鋼材には、安全性の観点から、鋼材の圧延方向（L方向）および圧延方向に直角方向（C方向）において、シャルピー衝撃試験の一 5 における吸収エネルギーが 47 J以上を有することが求められていた。しかしながら、阪神淡路大震災のような大地震の際には、構造物の構造や部位によっては、使用部材の板厚方向（Z方向）へ高い応力が作用する可能性があることがわかり、阪神淡路大震災以降、構造物用鋼材には、鋼材の耐震性をさらに高めるため、溶接熱影響部を含め板厚方向（Z方向）の靱性向上が要求されるようになった。このような 1 ) 〜 3 ) の観点から、本発明は、塩分の比較的少ない地域および海岸地帯など塩分が多い環境で、かつ雨掛の有無に関わらず、保護性の良い安定さびを形成することができ、耐候性に優れ、かつ溶接性熱影響部も含めた Z方向の靱性を向上させ耐震性に優れた鋼材を提供することを目的とする。発明の開示

1) 流れさび低減耐候性鋼材

本発明者らは耐候性鋼の流れさびを低減しうる方策を鋭意検討し、その結果、

Bを添加し、さらに B含有量と P, Cu, Ni, Cr, Moのうち 1種以上の含有量とをある相互関係に基づいて調整することにより、流れさび量を飛躍的に低減できる耐候性鋼材が得られることを見いだした。

本発明は、この知見を基になされたものであり、その要旨とするところは、重量⁰ /₀で、 C :0.001 〜0.050 %、 Si :0.60%以下、 Mn： 0.50〜3.00%、 S ： 0.01%以下、 A1： 0.10%以下、 B ： 0.0003〜0.0050%を含み、さらに？： 0.0 05 〜0.15%、 Cu： 0.1 〜2.0 %、 Ni： 0.1 〜6.0 %、 Cr： 0.005 〜1.0 %、 o： 0.005 〜1.0 %のうちから選ばれる 1種または 2種以上を含有し、かつ、次の（1) 式

(20P + 3Cu+ 3Ni+ 6Cr+Mo) / (1 - 0.2 (10000 B) ⁰· ⁴)≥18 …… (1) 〔ここに、 P， Cu, Ni, Cr, Mo, B ：各元素の含有量（重量％) 〕

を満足し、残部 Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする流れさび低減耐候性鋼材にある。

また、本発明では、前記組成に加えてさらに、重量％で、 Nb : 0.005 〜0.2 0%、 Ti： 0.005 〜0.20%、 V： 0.005 〜0.20%のうちから選ばれる 1種または 2種以上を含有してもよい。

また、本発明では、前記組成に加えてさらに、重量％で、 Ca: 0.02%以下、 REM ： 0.02%以下のうちから選ばれる 1種または 2種を含有してもよい。

2) 海岸耐候性鋼材本発明者らは、海岸耐候性を改善するために、鋭意検討した結果、塩分を多く含む環境下では、 Crは耐候性を劣化させるという知見を得た。さらに本発明者らは、 B含有量と、 P、 Cu、 Ni、 Moのうちの 1種以上の含有量を飛来塩分量に関連して調整することにより、海岸地帯などの塩分が多い環境下でも耐候性に優れた鋼材が得られることを見いだした。

3 ) 耐震性との両立

さらに本発明者らは、 Z方向の靱性は、介在物でも特に A系並びに B系の介在物量の総和が大きく影響していることを見いだし、 JIS G 0555に規定に基づいて導出された A系介在物量と B系介在物量の総和（dA+dB) 値を 0. 030 %以下とすることにより、 Z方向の靱性が顕著に向上することを知見した。

まず、 Z方向の靱性と介在物量の関係について、本発明者らが行った実験結果について説明する。

介在物の形態や量を種々変化させた鋼を溶製し、熱間圧延により、 60應厚の厚鋼板とした。これら厚鋼板から、顕微鏡観察用試験片と Z方向シャルピー衝撃試験片（JIS 4号試験片）を採取し、介在物形態並びにその量と、 Z方向の靱性（吸収エネルギー）を測定した。

図 1に、 JIS G 0555の規定に基づいて導出された A系介在物量と B系介在物量の総和（dA+dB) 値と、一 5でにおける Z方向のシャルピー吸収エネルギー（V E - 5 ) の関係を示す。なお、シャルピー衝撃試験は各鋼板について 10本の試験片を用いた。図中には 10本の平均値と最低値をそれぞれプロットしている。

図 1から、（dA+dB )値を 0. 030 %以下とすれば、最低値を含めて、一 5 ^C における吸収エネルギーは 47J 以上と、高い Z方向の靱性を示す。一方、（d A+dB) 値が 0. 030 %を超えると、最低値に低い値が出現し、平均値でも 47J を下回るようになる。

図 2に、 JIS G 0555の規定に基づいて導出された C系介在物量 dC値と、 ― 5でにおける Z方向のシャルピー吸収エネルギー（vE- s ) の関係を示す。図 2 は、図 1で高い Z方向靱性を示した、（dA+dB) 値が 0. 021 〜0. 028 %の範囲の厚鋼板について dC値と vE— ₅の関係を示している。

図 2から、 C系介在物量 dC値は、 Z方向の靱性に対してとくに影響しているとは認められなかった。

このようなことから、本発明者らは、板厚方向の靱性向上のためには、 A系介在物と B系介在物の総和（dA+dB )値を調整することが重要であるという知見を得た。とくに、（dA+dB ) 値を 0. 030 %以下とすることにより、板厚方向の靱性が顕著に向上することを見いだした。

図 1および図 2は、海岸耐候性鋼材からの知見であるが、同様な結果は、流れさび低減耐候性鋼材についても得られている（図 3および図 4 ) 。

本発明は、上記した知見に基づいて完成されたものである。図面の簡単な説明

図 1

海岸耐侯性鋼材における Z方向の靱性と、 A系介在物および B系介在物量の総和との関係を示すグラフである。

dC=0〜0. 020%

〇：平均値、 ·：最低値

図 2 海岸耐侯性鋼材における Z方向の靱性と、 C系介在物量との関係を示すグラフである。

dA+dB=0. 020〜0. 028%

〇：平均値、き：最低値

図 3

塩分の比較的少ない環境用耐侯性鋼材における Z方向の靱性と A系介在物および B系介在物量の総和との関係を示すグラフである。

dC≤0. 020%

〇：平均値、鲁：最低値

図 4

塩分の比較的少ない環境用耐侯性鋼材における Z方向の靱性と C系介在物量との関係を示すグラフである。

dA+dB=0. 020〜0. 028%

〇：平均値、秦：最低値

図 5

塩分の比較的少ない環境用耐侯性鋼材における流れさび量と A値（（1) 式左辺の値）の関係を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

まず、本発明鋼材の成分限定理由について説明する。

1 ) C： 0. 001 〜0. 050 %

Cは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の強度を得るためには 0. 001% 以上の含有を必要とするが、 0.050 %を超えて多量に含有すると靱性が劣化するため、本発明では 0.001 〜0.050 %に限定した。

なお、好ましくは 0.005 〜0.030 %である。さらに、好ましくは 0.005 〜0. 025 %である。

2) Si : 0.60%以下

Siは、脱酸剤として作用し、さらに鋼の強度を増加させる元素であるが、多量に含有すると靱性および溶接性を劣化させるため、 0.60%以下に限定した。なお、好ましくは 0.15〜0.50%である。

3) Mn： 0.50〜3.00%

Mnは、鋼の強度および靱性の増加に大きく寄与する元素であり、所望の強度を確保するために本発明では 0.50%以上の含有を必要とするが、 3.00%を超えて多量に含有すると靱性、溶接性に悪影響を及ぼすため、 0.50〜3.00%の範囲に限定した。なお、好ましくは 0.50〜1.80%である。

4) S ： 0.01%以下

Sは、耐候性を劣化させ、さらに溶接性、靱性を劣化させるため、 0.01%以下に限定した。

とくに、 A系介在物量を増加させ、特に板厚方向の靱性低下を招くとともに、耐候性を劣化させるため、 0.005 %以下に限定し、さらに、靱性の観点から、 0.003 %以下とするのが好ましい。

5) A1： 0.10%以下

A1は、脱酸剤として作用するが、 0.10%を超えて含有すると溶接性に悪影響を及ぼすため、 0.10%を上限とした。

また、 A1は、脱酸剤として添加するが、 0.10%を超えて含有すると、アルミナクラスターの生成により、 B系介在物が増加し、板厚方向の靱性の低下を招く。そのため、 A1は 0. 10%以下に限定し、靱性の観点から、 0. 05%以下とするのが好ましい。

6 ) B： 0. 0003〜0. 0050%

Bは、焼入性を向上させ、さらに耐候性を向上させる元素であり、本発明で重要な元素である。このような効果は 0. 0003%以上の含有で認められるが、 0. 0050%を超えて含有しても含有量に見合う効果は期待できない。このため、 B は 0. 0003〜0. 0050%の範囲に限定した。好ましくは、 0. 0003~0. 0030%の範囲である。

なお、 Bが耐候性を向上させる機構の詳細は明確でないが、概ね次のように考えられる。

一般に、流れさびを低減するためには地鉄から早期にさびを生成させ、さらにさびを緻密化する必要がある。緻密化の目的は、さび層による防食作用向上と、地鉄へのさび層の密着性向上にある。地鉄へのさび粒子の密着はアンカー効果によるものと考えられ、したがって、さび粒子が緻密なほどアンカー効果が大きい。ところで、降雨、結露水によって鉄がアノード溶解して生成したさび粒子は、水によって粗大化し、 p Hの上昇に伴い緻密化する。このことから、 Bは浸水さび層の p Hを上昇させ、さび粒子の緻密化を助長するものと考えられる。

7 ) P： 0. 005〜0. 15%

Pは、地鉄の腐食初期におけるアノード溶解を促進し、かつさび粒子を緻密化させる元素であり、本発明では積極的に含有させるのが好ましいが、 P含有量が 0. 005 %未満では、これらの効果が認められない。し力し、 0. 15%を超えると耐候性向上効果も飽和しさらに溶接性が劣化する。このため、 Pは 0.005 〜0.15%の範囲に限定するのが良い。なお、好ましくは 0.010〜0.120 %である。

8) Cu： 0.1 〜2.0 %

Cuも Pと同様の効果を有する。すなわち、地鉄の腐食初期におけるアノード溶解を促進し、かつさび粒子を緻密化させる元素である。しかし、 Cu含有量が 0.1 %未満ではその効果が小さく、一方、 2.0 %を超えると熱間加工性を阻害するとともに、耐候性向上効果も飽和し、経済的に不利となる。このため Cu 含有量は 0.1 〜2.0 %の範囲が良い。好ましくは 0.1 〜： 1.5%の範囲である。

9) Ni： 0.1 〜6.0 %

Niは、さび粒子を緻密化し耐候性を向上させるが、 0.1 %未満ではその効果が少ない。一方、 6.0 %を超えて含有しても効果が飽和し含有量に見合う効果が認められず、経済的に不利となる。このため、 Niは 0.1 〜6.0 %の範囲が良い。なお、耐候性の観点から 0.1 〜3.5 %の範囲が望ましい。

10) Cr： 0.005 〜1.0 %

Crは塩分の少ない環境に限って言えば、耐候性を向上させる元素である。その効果は、 0.005 %未満の含有では少ない。一方、 1.0%を超えて含有しても耐候性向上効果は飽和し、経済的に不利となる。このため、 Cr含有量は 0.005 〜1.0 %の範囲が好適である。

発明の開示で述べたように塩分を多く含む環境下では Crは耐侯性を劣化させるため、積極的には添加しない。

11) Mo： 0.005 〜1.0 %

Moは、耐候性を向上させ、さらに強度を増加させるが、 0.005 %未満の含有ではその効果が少ない。一方、 1.0 %を超えて含有しても効果が飽和し含有量に見合う効果が認められず、経済的に不利となる。このため、 Moは 0.005 〜： I. 0%の範囲が好ましい。なお、靱性の観点から 0.005 〜0.5%の範囲が好ましい。

12) 成分限定式 (1)

①塩分の比較的少ない環境

本発明では、 P， Cu, Ni, Cr， Moの 5元素のうちの 1種または 2種以上を選択し、それぞれ上記範囲で含有せしめることにより、上記の効果を奏する。ただし、これら 5元素は、 Bとの関係において次の（1) 式

(20P+ 3Cu+ 3Ni + 6Cr+Mo) / (1 - 0· 2 (10000B) ⁰ · ⁴) ≥18 …… (1) 〔ここに、 Ρ, Cu, Ni, Cr， Mo, B ：各元素の含有量（重量％) 〕

を満足するように含有量を調整する必要がある。これにより、流れさびの発生量を飛躍的に減少させることができる。

例えば図 5は、種々の組成を有する耐候性鋼板を用いた田園地帯での 1年間大気暴露試験により得た結果を、横軸に（1) 式左辺の値（A値と称す）をとり、縦軸に試験片からの流れさび（Fe²⁺) 量をとつてグラフにしたものであり、この図からも明らかなように、 A値を 18以上とすることで、流れさび量が劇的に低減する。

②海岸地帯など塩分の多い環境

本発明では、 B含有量と、 P、 Cu、 Ni、 Moのうちの 1種または 2種以上の含有量を、飛来塩分量に関連して、次（1) 式

(IIP +4. OCu+3. lNi + 2.6Mo ) ノ（ 1— 0.1 (10000B) ⁰ · ^{3 5}) ≥ 1 +13X

… （1)

(ここに、 P、 Cu、 Ni、 Mo、 B ：各元素の含有量（重量％) 、 X：飛来塩分量 (mg/dm²/day) )

を満足できるように調節する。

(1) 式を満足するように、 Bの含有量と、 P、 Cu、 Ni、 Moのうちの 1種または 2種以上の含有量を調節することにより、飛来塩分量の多い海岸地帯における耐候性が顕著に向上する。さらに、飛来塩分量 Xに応じて、 B、 P、 Cu、 Ni、 Mo含有量を調整することにより、腐食環境（飛来塩分量 X) に対応した鋼材となり、不必要な合金元素の含有を防止でき経済的に有利となる。

( 1 ) 式の左辺

A = (II P +4. OCu+3. lNi + 2. 6Mo ) / ( 1 -0. KlOOOOB ) ⁰■ ^{3 5} ) が、（1) 式の右辺

B = 1 + 13X

よりも小さい場合、すなわち、 A < Bの場合には、合金元素による耐食性向上効果よりも飛来塩分による耐食性劣化効果の方が大きいことを示している。飛来塩分による耐食性劣化効果に打ち勝って、耐候性を向上させるためには、 A > Bとなるように B、 P、 Cu、 Ni、 Mo含有量を調整する必要がある。なお、本発明では、（1 ) 式中の合金元素のうち添加されない元素がある場合には、当該元素の含有量は 0として計算するものとする。 Xは、 JIS Z2381ガーゼ法により測定した飛来塩分量とする。

13) Nb： 0. 005 〜0.20%、 Ti： 0. 005 〜0. 20%、 V： 0. 005 ~0. 20%のうちから選ばれる 1種または 2種以上

Nb, V, Tiは鋼の強度を増加させる元素であり、必要に応じて 1種または 2 種以上を添加できる。 Nb， V， Tiはいずれも 0. 005%以上の含有で効果が認められるが、それぞれ 0. 20%を超えて含有しても効果が飽和する。このため、 Nb， V, Tiはいずれも 0. 005〜0. 20%とするのが望ましい。

14) Ca： 0. 02%以下、 REM ： 0. 02%以下のうちから選ばれる 1種または 2種 REM, Caは溶接性を向上させる作用を有し、必要に応じ添加できる。 REM，Caはいずれも 0. 0005%以上の添加で効果が認められるが、多量の添加は鋼材の清浄度を劣化させるため、 0. 02%を上限とした。

15) その他残部 Feおよび不可避的不純物

①塩分の比較的少ない環境

その他、本発明の鋼材は、残部 Feおよび不可避的不純物からなるが、不可避的不純物として、 N： 0. 010 %以下、 O： 0. 010 %以下が許容できる。

②海岸地帯など塩分の多い環境

同様に、不可避的不純物として、 Cr： 0. 1 %以下、 N： 0. 010 %以下、 O： 0. 010 %以下が許容できる。 Crは耐食性を向上させる元素として、現在市販されている耐候性鋼に添加されている。し力し、それは塩分の少ない環境の場合であり、とくに海岸地帯のような飛来塩分量の多い地帯では、逆に耐候性を低下させる元素であり、そのため本発明ではあえて添加していないが、不可避的不純物として、 0. 1 %までは許容できる。

16) (dA+dB)値： 0. 030%以下

本発明では、上記した化学成分の限定に加えて、耐震性を考慮し、 Z方向の靱性（シャルビー衝撃試験の吸収エネルギー）を- 5 で 47J 以上に確保する観点から、 JIS G 0555の規定に基づいて導出された A系介在物量と B系介在物量の総和（dA+ dB) 値を 0. 030 %以下とする。

ここで、 A系介在物は、加工により粘性変形したもの、 B系介在物は、加工方向に集団をなして不連続的に粒状の介在物が並んだものである。このほかに、 c系介在物（粘性変形をしないで不規則に分散する介在物）が分類として挙げられる。

(dA+dB )値を 0. 030 %以下とすることにより、 Z方向の靱性が顕著に向上する。 A系や B系の介在物は、応力集中源として敏感に Z方向の靱性に対して影響していることが考えられる。 A系や B系の介在物量（dA+dB ) の低下は、応力集中源を少なくし、とくに（dA+dB )値を 0. 030 %以下とすることにより、それら介在物のサイズも小さくなるため、 Z方向の靱性が顕著に向上するものと考えられる。さらに、（dA+dB ) 値の低減によって、耐食性についても改善される。これは、介在物量の減少によって、母地と介在物界面から発生する局部腐食が抑制されるためと考えられる。

17) 製造方法

本発明鋼材の製造方法について説明する。

本発明鋼材は、転炉法、電気炉法等通常公知の溶製方法で溶製され、連続铸造法あるいは造塊法により鋼素材とされる。また、溶製工程では真空脱ガス精鍊等を実施してもよい。次いで、これら鋼素材は、加熱炉等で加熱され、あるいは加熱なしで直接、熱間圧延により所望の形状に圧延される。なお、本発明の鋼材には、厚鋼板、薄鋼板、棒鋼、形鋼などが含まれる。実施例 1

表 1に示す化学成分の鋼を転炉で溶製し、連続铸造法でスラブとし、これらのスラブを加熱したのち熱間圧延により 25mm厚 X 2500腿幅の鋼板とした。これらの鋼板の引張特性および衝撃特性を調査した。また、溶接性として、入熱 1 00k Jん m溶接熱影響部 1 匪相当の再現熱サイクルを付与し、 -5でにおけるシャルビー衝撃試験の吸収エネルギー _V E _ ₅を求めた。その結果を表 2に示す。また、これらの鋼板から、 5腿 X 50匪 X lOOmm の腐食試験片を採取した。これらの試験片はショットブラスト後、大気暴露試験に供した。大気暴露試験は飛来塩分量 0. 02m_g/dm²/dayの田園地帯を選定し、それぞれの試験片を南面に向け、地面から 30° の角度で設置し 1年間暴露した。同時に試験片からの流れさびをポリタンクで受け、流れさび（Fe+²) 量を測定した。暴露試験後、地鉄表面に形成されたさび層を除去し、試験片の重量減少量を測定し、板厚減少量に換算した。その結果を表 2に示す。

本発明例（鋼種 No. 1〜11) は靱性、溶接性とも優れている。一方、比較例（鋼種 No. 12 〜21) 、従来例（鋼種 No. 22 ) の靱性、溶接性は、 S ， Cu, P含有量が本発明範囲の上限を外れるもの（鋼種 No. 13， 17, 18 ) で劣化している以外は本発明例と同等の特性を有している。

本発明例（鋼種 No. 1〜11) の流れさび量は 29〜67 /x g/cra² と少なく、 B添加せず A値も低い従来例（鋼種 No. 22 ) の 420 /z g/cm² に比べて著しく減少しており、また、本発明例の板厚減少量は 8 〜23 // m で、従来例の 38 m に比べて小さく、本発明の鋼材は優れた耐候性を有していることがわかる。

一方、本発明の範囲を外れる比較例（鋼種 No. 12 〜16， 20， 21) の流れさび量は 300 〜390 μ g/cm² と本発明例に比べて大きくなつている。すなわち、 No. 12 では P含有量と A値が低すぎ、 No. 13 では S含有量が高すぎかつ A値が低すぎ、 No. 14 では Cu含有量と A値が低すぎ、 No. 16 では B含有量と A値が低すぎ、 No. 20， 21では A値が低すぎるために、いずれも流れさび量が大きい。また、 P含有量が高すぎる比較例（鋼種 No. 17 ) 、および Cu含有量が高すぎる比較例 (鋼種 No. 18) では、耐候性（流れさび量、板厚減少量）の面では本発明例と同格であるが靱性および溶接性が劣化し、 Ni含有量が高すぎる比較例（鋼種 N

0. 19 ) では、耐候性、靱性、溶接性の面で本発明例に比肩しうるものの強度が高すぎて伸びが小さい。実施例 2

表 3 (表 3— 1および表 3— 2 ) に示す化学成分の鋼を転炉で溶製し、連続铸造法でスラブとした。これらのスラブを加熱した後、熱間圧延により 25mm 厚 X 2500mm幅の鋼板とした。また、一部の鋼については鋼板以外に、熱間圧延で 800 X400 X 16X 36サイズの H形鋼も製造した。

これら鋼板、および H形鋼について、引張特性および衝撃特性を調査した。また、試験片の採取位置は、鋼板では、板厚中央部（l/2t部） L方向および Z方向とし、 H形鋼では、フランジ 1/4部の板厚中央部（l/2t部） L方向および Z方向とした。なお、板厚方向（Z方向）のシャルピー衝撃試験片は、鋼板の表裏面に鋼板を圧接し 55腿まで板厚を增厚させ、ノツチ部が l/2t部となるように採取した。なお、圧接の際には、 l/2t部の組織や性質に変化が至らないように配慮した条件で行った。

さらに、入熱 100kJ/cm溶接熱影響部 1蘭相当の再現熱サイクルを付与した試験片（Z方向）について、一5 ¾におけるシャルピー衝撃試験の吸収エネルギ一 vE- ₅を求め、溶接性を評価した。

また、これらの鋼板や H形鋼から、 5mra X 50mm X 100mm の腐食試験片を採取し、ショットブラスト後、大気暴露試験に供し、耐候性を評価した。大気暴露試験は、飛来塩分量 0. 01rag/dm²/dayの田園地帯を選定し、それぞれの試験片を南面に向け、地面から 30° の角度で設置し 1年間暴露した。同時に試験片からの流れさび量（Fe^{2 +}) を測定した。暴露試験後、地鉄表面に形成されたさび層を除去し、試験片の重量減少量を測定し、板厚減少量に換算した。

それらの試験結果を表 4 (表 4— 1および表 4— 2 ) に示す。

本発明例（鋼材 No. 1〜17) は、 Z方向の靱性も含めて vE— ₅： 61J 以上の高い靱性を有している。また、本発明例は、板厚減少量や流れさび量で評価する耐候性に優れている。本発明例（鋼材 No. 1〜鋼材 No. 17)の流れさび量は 25〜68 μ g/cm² と少なく、従来例（鋼材 No. 26) の流れさび量 420 μ g/cm² に比べて著しく減少しており、本発明の鋼材は優れた耐候性を有していることがわかる。一方、本発明の範囲から外れる比較例（鋼材 No. 18〜26) は、 Z方向の靱性、 HAZ靱性（溶接性）、耐候性のうちのいずれかの特性が低く、構造用鋼材としては不適である。実施例 3

表 5に示す化学成分の鋼を転炉で溶製し、連続铸造法でスラブとした。これらのスラブを加熱した後、熱間圧延により 25rara厚 X2500ram幅の鋼板、あるいは、 800 X400 X 16 X 36サイズの H形鋼とした。

これら鋼板、および H形鋼について、 JIS G 0555の規定に準拠して介在物量、引張特性および衝撃特性を調査した。なお、試験片の採取位置は、鋼板では、板厚中央部（l/2t部）（L方向）とし、 H形鋼では、フランジ 1/4B部（l/2t 部）（L方向）とした。

また、板厚方向（Z方向）のシャルピー衝撃試験も実施した。板厚方向（Z 方向）のシャルピー衝撃試験片は、鋼板の表裏面に鋼板を圧接し 55腿まで板厚を増厚させ、ノッチ部が l/2t部となるように採取した。なお、圧接の際には、 l/2t部の組織や性質に変化が至らないように配慮した条件で行った。

また、入熱 100kJん m溶接熱影響部 lmm 相当の再現熱サイクルを付与した試験片（Z方向）について、一 5 °Cにおけるシャルピー衝撃試験の吸収エネルギー vE_ ₅を求め、溶接性を評価した。

また、介在物量の調査は、 JIS G 0555の規定に基づいて導出される（dA+ d

B) を求めた。

また、これらの鋼板や H形鋼から、 5mra X 50匪 X lOOram の腐食試験片を採取し、ショットブラスト後、大気暴露試験に供し、耐候性を評価した。

大気暴露試験は、 JIS Z2381ガーゼ法により測定した飛来塩分量 0. 8mg/dm²/ day の海岸地帯を選定し、雨掛かりのない条件で、それぞれの試験片の地鉄面を水平上向きに設置し 1年間暴露した。大気暴露試験終了後、暴露によって形成されたさび層を除去し、試験前後の重量減少量から板厚減少量を測定した。それらの試験結果を表 6に示す。

本発明例の板厚減少量は、 6 〜32 ;z m であり、比較例（市販耐候性鋼、鋼材 No. 19 ) の板厚減少量（143 μ πι)よりも著しく少なく、優れた海岸耐候性を示す。本発明例の Ζ方向の靱性は、 vE_ ₅が 59J 以上と優れた耐震性を示している本発明例の溶接性は、いずれも溶接熱影響部の vE が 169J以上と、溶接部を含め優れた耐震性を示している。また、本発明例は降伏比 YRも 76%以下と低く, 耐震性に優れている。

これに対し、本発明の範囲を外れる比較例は、いずれも板厚減少量が多く、海岸耐候性が低下し、あるいは Z方向の靱性が劣化している。

比較例の鋼材 No. 11 、 No. 13 、 No. 14 、 No. 15 、 No. 17 の板厚減少量は、本発明例の板厚減少量とくらぺ多く、耐候性が劣化している。鋼材 No. 12 の板厚減少量は本発明例と同等であるが、介在物量（dA + dB)値が 0. 074 %と高く、 Z方向の靱性が、 vE-₅： 10J と低く耐震性が低下している。また、 P含有量が高い鋼材 No. 16 の板厚減少量は、本発明例と同等で海岸耐候性は優れているが、 Z方向の靱性が、 vE— ₅ : 33J と低く耐震性が低下し、さらに HA Z部の靱性が、 vE_₅ ： 31J と低く溶接性が劣化している。

また、 Niが本発明範囲を外れている鋼材 No. 18 は、板厚減少量は少ないが、強度 TS： 926MPaとが高くなりすぎている。実施例 4

表 7に示す化学成分の鋼を転炉で溶製し、連続铸造法でスラブとし、これらのスラブを加熱したのち熱間圧延により 25mm厚 X 2500mm幅の鋼板、あるいは、 800 400 X 16 X 36サイズの H形鋼とした。

これらの鋼板、および H形鋼について、 JIS G 0555の規定に準拠して介在物量、引張特性および衝撃特性を調査した。なお、試験片の採取位置は、鋼板では、板厚中央部（l/2t部）（C方向）とし、 H形鋼では、フランジ 1/4B部（1 /2t部）（L方向）とした。

また、板厚方向（Z方向）のシャルピー衝撃試験も実施した。板厚方向（Z 方向）のシャルピー衝撃試験片は、鋼板の表裏面に鋼板を圧接し 55腿まで板厚を增厚させ、ノッチ部が l/2t部となるように採取した。なお、圧接の際には、 l/2t部の組織や性質に変化が至らないように配慮した条件で行った。

また、入熱 100kJん m溶接熱影響部 lmm 相当の再現熱サイクルを付与した試験片（Z方向）について、一5 °Cにおけるシャルビ一衝撃試験の吸収エネルギー vE_₅を求め、溶接性を評価した。また、介在物量の調査は、 JIS G 0555の規定に基づいて導出される（dA+ d B) を求めた。

また、これらの鋼板や H形鋼から、 5mm X 50ram X 100mm の腐食試験片を採取し、ショットブラスト後、大気暴露試験に供し、耐候性を評価した。

大気暴露試験は、 JIS Z2381ガーゼ法により飛来塩分量 0. 45mg/dm²/dayの海岸地帯を選定し、雨掛かりのない条件で、それぞれの試験片の地鉄面を水平上向きに設置し 1年間暴露した。大気暴露試験終了後、暴露によって形成されたさび層を除去し、試験前後の重量減少量から板厚減少量を測定した。

それらの試験結果を表 8に示す。

本発明例の板厚減少量は、 14〜40 /x m であり、比較例（市販耐候性鋼、鋼材 N 0. 2-16 ) の板厚減少量 a05 /x m)よりも著しく少なく、優れた海岸耐候性を示す。また、本発明例の Z方向の靱性は、 vE が 70J 以上と優れた耐震性を示している。さらに、本発明例の溶接性は、いずれも溶接熱影響部の vE_ ₅が 292J 以上と、優れた耐震性を示している。また、本発明例は降伏比 YRも

80%以下と低く、耐震性に優れている。

比較例の鋼材 No. 2-11 、 o. 2-13 、 No. 2-14 、 No. 2-15 では、合金含有量の調整が不十分で A値が本発明範囲を外れており、飛来塩分量による耐食性劣化が勝っているため、板厚減少量が本発明例にくらべ多く、耐候性が劣化している。

比較例の鋼材 No. 2-12 では、板厚減少量は本発明鋼とほぼ同等の値であるが、介在物量が多く（dA + dB) 値が 0. 030 %より高いため、 Z方向の靱性が低下し耐震性に問題がある。

このように本発明の鋼材は、飛来塩分量が多い海岸地帯用の耐候性（海岸耐候性）に優れ、さらに、溶接部を含めた Z方向の靱性に優れ、耐震性に優れた鋼材であり、鋼構造物用鋼材として好適であることがわかる。

産業上の利用可能性

本発明によれば、耐震性に優れ、流れさびを低減した耐候性鋼材を提供できる。これらの鋼材を橋梁などの構造物へ使用すると塗装、表面処理等の省略が可能となり、保守費用の削減という経済的効果も期待でき、産業上格段の効果を奏す。

また、海岸地帯など塩分が多い環境で、保護性の良い安定さびを形成することができ海岸耐候性に優れ、かつ溶接性熱影響部をも含めた耐震性に優れた鋼材を安価に製造することができる。本発明の鋼材は、海岸地帯など塩分が多い環境でも塗装、表面処理等の省略が可能であり、保守費用の削減という経済的効果も期待でき、産業上格段の効果を奏する。

表 2

化学組成（wt%) c Si Un p s Al Cu Ni Cr B その lib A梳lia

o 0.016 0.31 1.03 0.005 0.0028 0.029 0.70 0.15 0.50 0.0019 16.1

P 0.016 0.30 1.02 0.063 0.0025 0.031 0.35 0.25 0.46 0.0019 16.6

Q 0.014 0.29 1.06 0.009 0.0030 0.031 0.01 0.0018 0.7

R 0.025 0.28 1.35 0.064 0.0080 0.029 0.50 0.45 0.45 0.0020 20.3

S 0.052 0.26 1.05 0.020 0.0025 0.032 0.63 0.26 0.50 0.0024 21.2

T 0.026 0.36 1.39 0.220 0.0018 0.032 0.60 0.0025 29.1

U 0.011 0.36 1.39 0.070 0.0028 0.023 0.70 0.10 0.51 0.0009 Mo:0.20 13.6

V 0.013 0.35 1.34 0.068 0.0030 0.024 6.37 0.52 0.0008 43.6

W 0.110 0.40 1.05 0.014 0.0050 0, 025 0.35 0.15 0.50 4.8

鋼材種類 #i 介在物邐耐候性引張特性靱性溶接性備考

No. No. dA+dB dC (dA+dB+dC) 流れさび量板厚降伏強さ引張強さ vE-5 vE-5

(Fe2+ ) 减少量 YS TS L方向 Z方向

( tX) (wtX) (wt¾) (/z g/cm²) (μ ιη) (MPa) (MPa) (J)

1 銷板 A 0. 029 0. 000 0. 029 68 23 455 571 383 73 Z o 本発明例

2 H形鋼 0. 027 0. 000 0. 027 66 22 432 566 292 66 本発明例

3 鋼板 B 0. 026 0. 000 0. 026 62 21 450 564 394 91 本発明例

4 鋼板 C 0. 023 0. 000 0. 023 64 26 438 546 395 105 本発明例

5 H形銅 0. 025 0. 000 0. 025 64 27 411 563 341 80 本発明例

6 鋼板 D 0. 025 0. 043 0. 068 65 11 441 554 381 92 本発明例

7 銅板 E 0. 015 0. 000 0. 015 37 25 438 539 406 124 077 本発明例

8 鋼板 F 0. 028 0. 000 0. 028 56 22 440 552 389 83 261 本発明例

9 鍋板 G 0. 007 0. 012 0. 019 58 11 439 528 421 146 292 本発明例

10 H形銷 0. 009 0. 016 0. 025 60 13 408 528 399 138 本発明例

11 銷板 H 0. 023 0. 000 0. 023 48 16 483 574 408 88 300 本発明例

12 銅板 I 0. 027 0. 000 0. 027 52 15 485 588 391 61 284 本発明例

13 鋼板 J 0. 010 0. 012 0. 022 39 11 534 645 356 68 273 本発明例

14 钢板 K 0. 019 0. 021 0. 040 57 5 477 573 409 90 278 本発明例

15 钢板 L 0. 005 0. 003 0. 008 30 13 442 519 406 153 308 本発明例

16 鋼板 M 0. 005 0. 007 0. 012 32 9 474 568 359 200 270 本発明例

17 鋼板 N 0. 007 0. 000 0. 007 25 27 452 542 383 108 263 本発明例

鐦材種類鋼介在物邐耐候性引 31特性靱性溶接性備考

No. No. dA+dB dC (dA+dB+dC)流れさび量板厚降伏強さ引張強さ vE-5 vE-5

、

(Fe 減少量 YS TS L方向 Z方向 HA Z wt% wt% wt% ( /x g/cm²) ( / m) (MPa) (MPa) (J) (J) (J)

18 銷板 0 0. 028 0. 000 0. 028 81 26 449 520 400 86 306 比較例

19 銅板 P 0. 029 0. 000 0. 029 78 30 429 535 414 87 267 比較例

20 鋼板 9 0. 028 0. 000 0. 028 200 717 387 437 428 92 339 比較例

00 21 鋼板 R 0. 048 0. 000 0. 048 63 23 454 570 379 18 238 比較例

22 銅板 S 0. 029 0. 000 0. 029 65 26 449 516 406 36 110 比較例

23 鋼板 T 0. 023 0. 000 0. 023 42 31 400 608 269 21 33 比較例

24 鋼板 U 0. 029 0. 000 0. 029 97 21 453 572 379 78 230 比較例

25 鋼板 V 0. 031 0. 000 0. 031 27 5 710 932 105 20 111 比較例

26 鋼板 W 0. 048 0. 000 0. 048 420 38 365 505 380 20 50 従来例

表 6

鋼材介在物量 (wt! 耐候性引張特性靱性溶接性備考

No. 板厚降伏強引張強降伏比 L方向 Z方向 HA Z

樺類減少 1>县

重

dA+dB dC dA+dB+dC YS TS YR vE-5 vE-5 vE-5*

(MPa) (MPa) (MPa) 0) ( J ) (J)

1銷板 0. 028 0. 000 0. 028 19 488 681 72 277 60 208

2 H形銷 0. 020 0. 000 0. 020 10 498 673 74 309 91 250

3鋼板 0. 013 0. 000 0. 013 32 471 674 70 260 116 178

4銷板 0. 012 0. 035 0. 047 29 470 681 69 257 129 169本

5 H形銷 0. 025 0. 000 0. 025 14 493 673 73 293 71 259発

6鋼板 0. 029 0. 000 0. 029 25 474 651 73 287 59 248明

7 H形銷 0. 006 0. 014 0. 020 32 466 646 72 296 135 257

UJ 例 o 8鋼板 0. 027 0. 000 0. 027 6 491 663 74 291 65 285

9鋼板 0. 012 0. 000 0. 012 13 488 645 76 313 126 313

10 H形鉀 0. 029 0. 015 0. 044 11 491 650 76 306 63 308

11銷板 0. 028 0. 000 0. 028 58 423 594 71 304 65 272

12銷板 0. 074 0. 000 0. 074 36 456 636 72 299 10 262比

13鋼板 0. 029 0. 000 0. 029 56 424 593 71 309 65 279較

14鍋板 0. 027 0. 000 0. 027 42 485 684 71 265 59 186例

15鋼板 0. 027 0. 000 0. 027 92 382 528 72 393 88 348

16銅板 0. 028 0. 000 0. 028 6 485 763 64 158 33 31

17鋼板 0. 026 0. 000 0. 026 43 526 743 71 238 54 147

18钢板 0. 012 0. 000 0. 012 16 684 926 74 126 49 173

19鋼板 0. 048 0. 000 0. 048 143 365 505 72 380 20 50

*) Z方向

表 7

鋼材化学成分（wt%)

No. 種類 A値 B値

C Si Un P S Al Cu Ni B その他本 **

2-1 練 0.022 0.31 1.37 0.073 0.0023 0.030 0.63 0.70 0.0018 7.6 6.9

2-2 H形钢 0.017 0.30 1.40 0.075 0.0030 0.030 0.58 0.71 0.0015 Mo'.0.22 8.0 6.9

2-3 鋼板 0.027 0.27 1.40 0.070 0.0025 0.031 0.60 0.70 0.0020 V:0.032 7.5 6.9

2-4 鋼板 0.020 0.30 1.40 0.071 0.0006 0.006 0.55 0.73 0.0021 b:0.031, Ti: 0.016 7.4 6.9

廳: 0.0042

2-5 H形鉀 0.017 0.30 1.36 0.055 0.0015 0.029 0.62 1.14 0.0016 9.0 6.9i 2-6 銅板 0.020 0.30 1.33 0.051 0.0020 0.032 0.45 1.03 0.0020 7.8 6.9

2-7 um 0.011 0.23 1.27 0.054 0.0005 0.001 0.43 1.10 0.0014 Ti:0.020 7.7 6.9

2-8 鋼板 0.020 0.25 1.00 0.050 0.0030 0.035 0.20 1.92 0.0011 9.5 6.9

2-9 鋼板 0.022 0.31 0.98 0.036 0.0025 0.030 0.20 2.01 0.0007 9.3 6.9

2-10 鋼板 0.026 0.28 1.02 0.016 0.0090 0.002 0.80 1.53 0.0014 Ti:0.014 10.9 6.9

2-11 銷板 0.015 0.25 1.48 0.015 0.0028 0.025 0.41 0.98 0.0020 6.8 6.9

2-12 鋼板 0.021 0.30 1.35 0.048 0.0070 0.033 0.51 1.00 0.0018 7.8 6.9

2-13 銅板 0.015 0.15 1.42 0.055 0.0027 0.030 0.02 1.05 0.0020 5.5 6.9

2-14 鋼板 0.018 0.33 1.38 0.051 0.0022 0.033 0.45 0.02 0.0015 3.3 6.9

2-15 鋼板 0.015 0.31 1.40 0.055 0.0025 0.025 0.42 1.08 0.0001 6.3 6.9

2-16 鋼板 0.110 0.40 1.05 0.014 0.0050 0.025 0.35 0.15 Cr:0.50 2.0 6.9

*)z方向

Claims

請求の範囲

1、重量⁰ /₀で、 C : 0.001 〜0.050 %、 Si : 0.60%以下、 Mn： 0.50〜3.00%、 S ： 0.01%以下、 A1： 0.10%以下、 B ： 0.0003〜0.0050%を含み、

さらに P : 0.005 〜0.15%、 Cu： 0.1 〜2.0 %、 Ni ： 0.1 〜6.0 %、 Cr： 0.0 05〜1.0 %、 Mo： 0.005 〜1.0 %のうちから選ばれる 1種または 2種以上を含有し、かつ、下記 α) 式を満足し、残部 Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする耐候性鋼材。

記

(20P + 3Cu+ 3Ni+ 6Cr+Mo) / (1— 0.2 (10000 B) ^{0 4}) ≥18 …… (1) ここに、 P， Cu, Ni, Cr, Mo, B ：各元素の含有量（重量⁰ /₀)

2、前記組成を有し、さらに、 JIS G 0555の規定に基づいて導出された A系介在物量と B系介在物量の総和（dA+dB) 値が 0.030 %以下であることを特徴とする耐候性鋼材。

3、前記組成に加えてさらに、重量％で、 Nb : 0.005 〜0.20%、

Ti : 0.005 〜0.20%、 V： 0.005 〜0.20%のうちから選ばれる 1種または 2種以上を含有することを特徴とする請求項 1または 2記載の耐候性鋼材。

4、前記組成に加えてさらに、重量％で、 Ca： 0.02%以下、 REM： 0.02%以下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、 2 または 3に記載の耐候性鋼材。 5、重量％で

C： 0.001 〜0.030 %、 Si： 0.60%以下、

Mn： 0.50〜3.00%、 S ： 0.005 %以下、

Al： 0.10%以下、 B ： 0.0003〜 0.0050 %

を含み、さらに P : 0.005 〜0.15%、 Cu： 0.1 〜1.5 %、 Ni： 0.1 〜6.0 %、 Mo： 0.005 〜0.

5 %のうちから選ばれた 1種または 2種以上を含有し、かつ、下記（1) 式を満足し、残部 Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、 JIS G 0555の規定に基づいて導出された A系介在物量と B系介在物量の総和（dA + dB) 値が 0.030 %以下であることを特徴とする耐候性鋼材。

(IIP +4. OCu + 3. lNi + 2.6Mo ) Z( 1— 0.1 (10000Β)⁰· ³⁵) ≥1 +13X … (1)

ここに、 P、 Cu、 Ni、 Mo、 B ：各元素の含有量（重量⁰ /₀)

X：飛来塩分量（m_g/dm²/day)

6、前記組成に加えてさらに、重量％で、 Nb : 0.005 %〜0.20%

、 Ti : 0.005 〜0.20%、 V： 0.005 〜0.20%のうちから選ばれた 1種または 2 種以上を含有することを特徴とする請求項 5に記載の耐候性鋼材。

7、前記組成に加えてさらに、重量％で、 REM ： 0.02%以下を含有することを特徴とする請求項 5または 6に記載の耐候性鋼材。、前記鋼材が厚鋼板である請求項 1乃至 7記載の耐候性鋼材 _c

、前記鋼材が H形鋼である請求項 1乃至 7記載の耐候性鋼材 _c