專利名稱：船舶上部結(jié)構(gòu)物用耐腐蝕鋼材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶上部結(jié)構(gòu)物用耐腐蝕鋼材，涉及在油輪、集裝箱船、散裝船等的貨船、貨客船、客船、軍艦等的船舶中，被用于上甲板、船橋、艙蓋、起重機、各種配管、階梯、欄桿等這樣的上部結(jié)構(gòu)物的耐腐蝕性優(yōu)異的鋼材。
背景技術(shù)：
在船舶的甲板上(船舶上部)，設有上甲板、船橋、艙蓋、起重機、各種配管、階梯、 欄桿等各種鋼結(jié)構(gòu)物(以下稱為“上部結(jié)構(gòu)物”)。在這些上部結(jié)構(gòu)物上，為了防止因腐蝕造成的劣化和適應其他的需求特性，一般會實施使用了多種多樣的防腐涂料的防腐涂裝。但是該防腐涂裝隨著經(jīng)時劣化(具體來說，因紫外線造成的劣化，和因步行、裝卸貨物等機械的作用造成的劣化等)而受到損傷，鋼材腐蝕容易在涂膜損傷部進展。因此，需要定期的進行防腐涂膜的維護。作為維護，也有在船塢時的定期檢查時重漆防腐涂膜的情況，但在航海中船員通過刷涂等修補涂膜損傷部的情況也不少。但是，船橋的上部等需要立足點的高處和結(jié)構(gòu)上錯綜復雜的部位，由船員進行航海中的上述修補非常困難，因此在上述部位的涂膜損傷部，腐蝕容易進行，有可能發(fā)生穿孔等的問題。因此，對于船舶的上部結(jié)構(gòu)物，要求降低涂裝維護的負荷和抑制涂膜損傷部的腐蝕。至今為止，作為實現(xiàn)涂裝耐腐蝕性提高的技術(shù)，例如在專利文獻I中，面向船舶的壓載艙提出有一種技術(shù)，其通過成為含有W和Sb等的特殊元素的化學組成，使鋼材自身的涂裝耐腐蝕性(在涂布涂料而在表面形成涂膜的鋼材中，使得從存在于其表面的涂膜缺陷部發(fā)生的涂膜膨脹降低的性能)提高。但是，因為在船舶的壓載艙中被海水灌滿，所以電氣防腐 (鉛等的犧牲防腐蝕)法有效，相對于此，船舶的上部結(jié)構(gòu)物基本上處于海上大氣環(huán)境中， 因此不能適用電防腐法，需要采取其他防腐手段。在不能適用電防腐法的大氣腐蝕環(huán)境中，作為使鋼材的耐腐蝕性(耐候性)提高的技術(shù)，已知有所謂的耐候性鋼，其通過含有Cu和Ni等而在鋼材表面形成有保護性的銹層，抑制腐蝕的進展。但是，在船舶的甲板上這樣高氯化物環(huán)境下，有保護性的銹層難以形成，因此得不到充分的耐腐蝕效果。作為在難以形成保護性銹的高氯化物環(huán)境中提高耐腐蝕性的鋼材，例如在專利文獻2中，提出有含有Sn等特殊元素的化學成分組成的鋼材。但是船舶上部有海水直接降落到上面，而且由于行駛還會受到高速風的作用，是腐蝕環(huán)境非常顯著的環(huán)境，因此這樣的技術(shù)被認為難以實現(xiàn)充分的耐腐蝕性。作為能夠在嚴酷的腐蝕環(huán)境下使用的耐腐蝕材料，已知有大致含有Cr等合金元素13%以上的不銹鋼和鈦合金等。但是將其作為船舶上部結(jié)構(gòu)物的材料使用時，例如存在的問題是，在焊接部與通常的鋼材接觸時容易發(fā)生異種金屬接觸腐蝕。另外焊接性和成本面等也有很多遺留課題。先行技術(shù)文獻專利文獻
專利文獻I特開2009-046750號公報專利文獻2特開2008-163374號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明著眼于上述這樣的情況而做，其目的在于提供一種船舶上部結(jié)構(gòu)物用耐腐蝕鋼材，其在船舶的甲板上這種嚴酷的大氣腐蝕環(huán)境下發(fā)揮著良好的耐腐蝕性，并且具備船舶上部結(jié)構(gòu)物所要求的機械特性、焊接性、熱加工性等。能夠解決上述課題的本發(fā)明的船舶上部結(jié)構(gòu)物用耐腐蝕鋼材，具有如下特征，滿足C :0.01 O. 30% (質(zhì)量％的意思，下同)、Si :0· 05 I. 0%、Mn :0.1 2.0%、P :0· 005 O. 04%、S :0· 0005 O. 01%、Al :0· 005 O. 10%、Cu :0. 10 5. 0%、Ni :0. 10 5. 0%、Cr :0. 010 O. 4%、Ti :0. 005 O. 06%和N :0· 0030 O. 008%，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且，Ti的含量[Ti]和N的含量[N]的比 ([Ti]/[N])為 I. 5 以上、17. O 以下。所述鋼材也可以還含有從Nb :0. 001 O. 1%、Zr :0. 001 O. 1%、V :0. 001 O. 1%和B :0. 0001 O. 005%構(gòu)成群中選出的一種以上的元素。所述鋼材也可以還含有從Mg :0. 0003 O. 005%和Ca :0. 0003 O. 005%構(gòu)成的群中選出的一種以上的元素。所述鋼材若在其表面，具有從環(huán)氧樹脂系涂膜、氯化橡膠系涂膜、丙烯酸樹脂涂膜和聚氨酯樹脂涂膜所構(gòu)成的群中選出的一種以上的涂膜，則耐腐蝕性更高，因此優(yōu)選。在所述鋼材表面和所述涂膜之間，優(yōu)選形成有Zn濃度為90質(zhì)量％以上，并且厚度為5 30 μ m的中間層。在本發(fā)明中，也包括由所述鋼材構(gòu)成的船舶上部結(jié)構(gòu)物。根據(jù)本發(fā)明，通過嚴密地控制化學成分組成，能夠?qū)崿F(xiàn)耐腐蝕性優(yōu)異的鋼材，其能夠適用于處在顯著的腐蝕環(huán)境下的船舶上部結(jié)構(gòu)物。另外，如果將本發(fā)明的鋼材用于船舶上部結(jié)構(gòu)物，則在通常與鋼的接觸部分(例如焊接部)也不會發(fā)生異種金屬接觸腐蝕。這樣的本發(fā)明的耐腐蝕鋼材，適合被用于油輪、集裝箱船、散裝船等的貨船、貨客船、客船、軍艦等的船舶的上甲板、船橋、艙蓋、起重機、各種配管、階梯、欄桿等各種的鋼結(jié)構(gòu)物。


圖I是表示實施例中使用的試驗片的外觀形狀的概略俯視圖。圖2是用于說明實施例的腐蝕試驗方向的概略剖面圖。圖3是用于說明實施例的腐蝕試驗中的測量部位的概略俯視圖。
具體實施例方式如上述，船舶的甲板上，海水會直接降落到上面，而且由于行駛還會受到高速風的作用，因此處于非常嚴酷的腐蝕環(huán)境中。本發(fā)明者們從這樣的船舶甲板上的鋼材的腐蝕機理開始進行研究，得到出以下(I) (II)的見解。(I)對于第一點見解進行闡述。船舶的速度，油輪為15海里(7.7m/s)左右，集裝箱船為28海里(14.4m/s)左右，船舶行駛時，海水與上部結(jié)構(gòu)部高速碰撞。因此在上部結(jié)構(gòu)物上，會發(fā)生海水碰撞這樣的機械的作用重疊在腐蝕作用上的腐蝕磨損現(xiàn)象，也就是所謂的侵蝕腐蝕。作為該侵蝕腐蝕的現(xiàn)象，即使是不直接侵蝕材料本身的程度極弱的機械的力，也會形成以下說明的這種氧濃差電池，發(fā)生腐蝕反應被加速的情況。鋼材的情況下，約 4m/s以上的侵蝕腐蝕的作用就可以稱得上顯著。因此，在以上述速度行駛的船舶中，很容易就可以設想其影響是非常巨大的。侵蝕腐蝕產(chǎn)生作用時，在發(fā)生如下現(xiàn)象的點上，與通常的腐蝕作用大不相同(因此，在進行最佳的耐腐蝕鋼材設計/防腐設計時，需要充分地考慮該不同點)。即，在海水碰撞的部分，關(guān)系到腐蝕的陰極反應的溶存氧的供給被促進，因此只有該部分，氧的還原反應局部性地促進，電位升高。相對于此,其周邊部(氧供給比較少的部位)與海水碰撞部相比，電位相對性地低，因此整體上形成局部電池(氧濃差電池)，產(chǎn)生海水碰撞周邊部的腐蝕容易進行這樣的現(xiàn)象。因此，本發(fā)明者們就用于阻礙該氧濃差電池的形成而抑制腐蝕的手段反復銳意研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，特別是控制Ti和N的含量及其比率，使鈦氮化物(以下表示為“TiN”)存在(優(yōu)選為使微細的TiN分散)即可，從而完成了本發(fā)明。關(guān)于該作用效果還未充分查明， 但考慮為如下。一般來說，夾雜物電阻高，電流難以流動，因此對于腐蝕的電位化學反應不活躍， 對腐蝕幾乎沒有影響，但TiN即使在氮化物之中電阻也很低，因此容易成為腐蝕的陰極反應點。但是認為，如果控制Ti和N的含量及其比率，使上述TiN充分形成，則能夠利用容易成為腐蝕的陰極反應點的TiN，提高在海水碰撞部的溶存氧的還原反應所對應的氧過電位， 能夠抑制陰極反應。于是其結(jié)果被推測為，海水碰撞部的電位升高難以發(fā)生，上述氧濃差電池的形成受到阻礙，腐蝕得到抑制。(II)其次對于第二點見解進行闡述。即，還可知本發(fā)明假定的船舶上部，在下述 (i)、(ii)的點上與通常的高鹽分環(huán)境不同。(i)在通常的高鹽分環(huán)境中，鹽分會阻礙銹的穩(wěn)定化。相對于此，在船舶上部，由于發(fā)生氣穴現(xiàn)象(cavitation)導致銹的穩(wěn)定化受到阻礙這一點上有所不同。所謂空穴現(xiàn)象是指，在高速流動的溶液環(huán)境中，溶液與材料表面的相對速度差變大，靜壓降低至溶液的蒸氣壓程度，由此發(fā)生局部性的沸騰而發(fā)生小的氣泡。另外，由于該空穴現(xiàn)象而發(fā)生的溶液中的氣泡消失時發(fā)生沖擊壓，而由該沖擊壓導致材料受到損傷則稱為“穴蝕(cavitation erosion) ”。其中，由于該沖擊壓導致材料表面的保護皮膜被破壞，腐蝕被加速的現(xiàn)象稱為 “氣蝕(cavitation corrosion)，，或“氣蝕浸蝕(cavitation erosion corrosion)，，在船舶的甲板上，海水與上部結(jié)構(gòu)物碰撞，在該氣蝕作用下，作為腐蝕反應的保護皮膜發(fā)揮作用的鋼鐵表面的腐蝕生成物(銹)被破壞或被除去，產(chǎn)生腐蝕速度加速這樣的問題。如此，因為銹層是在與高鹽分環(huán)境不同的機理下被破壞，所以采取高鹽分環(huán)境下的對策(高鹽分環(huán)境中形成保護性高的銹層這樣的成分設計)得不到充分的耐腐蝕效果。(ii)其次，附著在船舶甲板上的結(jié)構(gòu)物的鹽分量格外多，這一點與通常的高鹽分環(huán)境不同。例如，跨海大橋(兵庫縣A橋)的附著鹽分量為200mg/m2 (以NaCl換算)，另外距海岸的距離為150m的橋梁(長崎縣B橋)的附著鹽分量為110mg/m2 (以NaCl換算)，相對于此，本發(fā)明者們測量時，船舶甲板上的結(jié)構(gòu)物(鋼材)的附著鹽分量則不在一個數(shù)量級上，最大多達5000mg/m2(以NaCl換算)。船舶甲板上的鋼材的附著鹽分量如此多的理由， 被認為除了由于直接沖刷海水以外，還由于船舶的行駛帶來的鹽分蓄積作用。這樣的超高鹽分環(huán)境下有保護性的銹層比在通常的高鹽分環(huán)境更難形成。還考慮到以上這樣的氣穴現(xiàn)象的發(fā)生和超高鹽分環(huán)境，為了提高船舶甲板上的腐蝕環(huán)境中的耐腐蝕性而對于其手段進行了銳意研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除了適當調(diào)整前述的Ti 和N的含量以及其比率以外，再適當調(diào)整Cu、Ni、Cr、P、S的含量即可。以下，對于本發(fā)明的Ti、N的含量及其比率，以及Cu、Ni、Cr、P、S的含量進行詳述。[Ti :0· 005 0. 06% ]Ti在鋼材中形成TiN，如上述，具有抑制氧濃差電池形成所造成的腐蝕的作用，是耐腐蝕性提高所需要的元素。在本發(fā)明中，為了發(fā)揮這樣的效果而使Ti量為0. 005%以上。 優(yōu)選為0.006%以上，更優(yōu)選為0.007%以上。另一方面，若Ti量過剩，則焊接性和熱加工性劣化，因此Ti量為0.06%以下。Ti量的優(yōu)選上限為0.055%，更優(yōu)選上限為0.05%。[N :0· 0030 0. 008% ]N也與Ti 一樣，在鋼材中形成TiN，具有抑制氧濃差電池形成所造成的腐蝕的作用，是耐腐蝕性提高所需要的元素。為了發(fā)揮這樣的效果而使N量為0.0030%以上。優(yōu)選為0. 0032%以上，更優(yōu)選為0. 0034%以上。另一方面，若N量變得過剩，則固溶N量也容易增加，但該固溶N使耐腐蝕性降低，因此以極少為宜。另外，固溶N還給延展性和韌性帶來不良影響。因此，使N量的上限為0.008%。N量優(yōu)選的上限為0.0075%，更優(yōu)選的上限為 0. 007%。[Ti]/[N] :1. 5 以上、17. O 以下為了確實地顯現(xiàn)上述TiN帶來作用效果，并且特別抑制固溶N造成的耐腐蝕性降低，從而確保優(yōu)異的耐腐蝕性，需要適當?shù)卣{(diào)整Ti的含量[Ti]和N的含量[N]的比([Ti]/ [N])。[Ti]/[N]低于1.5時，不僅不能確保充分量的TiN，而且由于固溶N的影響，反而導致耐腐蝕性降低。因此在本發(fā)明中，使[Ti]/[N]為1.5以上。[Ti]/[N]優(yōu)選為1.8以上，更優(yōu)選為
2.O以上。[Ti]/[N]進一步優(yōu)選為3. 4以上，更進一步優(yōu)選為4. I以上。另一方面，若[Ti]/ [N]超過17. O, Ti相對于N過剩地存在，則來自TiN的氧濃差電池形成的阻礙效果難以顯現(xiàn)。因此[Ti]/[N]的上限為17.0。[Ti]/[N]優(yōu)選為15以下，更優(yōu)選為14以下。
[Cu :0. 10 5. 0% ]Cu在鋼材表面形成致密的銹皮膜，具有使氣蝕難以產(chǎn)生的作用，是耐腐蝕性提高所需要的元素。為了發(fā)揮這樣的效果而使Cu量為O. 10%以上。優(yōu)選為O. 15%以上，更優(yōu)選為O. 2%以上。進一步優(yōu)選為O. 30%以上，更進一步優(yōu)選為O. 40%以上，特別優(yōu)選為O. 50% 以上。另一方面，若使Cu過剩地含有，則焊接性和熱加工性劣化，因此為5.0%以下。Cu含量的優(yōu)選上限為4. 8%，更優(yōu)選的上限為4. 6%。[Ni :0. 10 5. 0% ]Ni也在鋼材表面形成致密的銹皮膜，具有使氣蝕難以產(chǎn)生的作用，是耐腐蝕性提高所需要的元素。另外，Ni在母材的韌性提高上也是有效的元素。此外，Cu也是在防止紅熱脆性上所需要的元素。為了發(fā)揮這樣的效果而使Ni量為O. 10%以上。優(yōu)選為O. 12%以上，更優(yōu)選為O. 15%以上。進一步優(yōu)選為O. 20%以上，更進一步優(yōu)選為O. 25%以上，特別優(yōu)選為O. 30%以上。另一方面，若Ni量變得過剩，則焊接性和熱加工性劣化，因此Ni量為 5.0%以下。Ni量的優(yōu)選上限為4.8%，更優(yōu)選的上限為4.6%。[Cr :0. 010 O. 4% ]Cr在耐候性鋼被使用的程度的鹽分環(huán)境下，被認為是對耐腐蝕性有害的元素，但在本發(fā)明的鋼材被曝露的氣穴現(xiàn)象和超高鹽分發(fā)揮作用的環(huán)境下，卻發(fā)揮出提高銹的保護性的作用，有助于耐腐蝕性提高。為了發(fā)揮這樣的效果而使Cr量為O. 010%以上。優(yōu)選為 O. 015%以上，更優(yōu)選為O. 02%以上。另一方面，若Cr被過剩地含有，則焊接性和熱加工性的劣化，因此Cr含量為O. 4%以下。Cr含量的優(yōu)選上限為O. 38%，更優(yōu)選上限為O. 36%， 進一步優(yōu)選為O. 10%。[P :0· 005 O. 04% ]P在鋼材表面生成磷酸鹽，使鹽分造成的腐蝕的速度降低，是有助于確保耐腐蝕性的元素。為了得到這樣的效果而使P量為O. 005%以上。P量優(yōu)選為O. 006%以上，更優(yōu)選為 O. 007%以上。但是，若P過剩地含有，則韌性和焊接性劣化。因此P含量的上限為O. 04%。 P量的優(yōu)選上限為O. 038%，更優(yōu)選的上限為O. 035%，進一步優(yōu)選的上限為O. 020%，更進一步優(yōu)選的上限為0.015%。[S :0· 0005 O. 01% ]S在鋼材表面生成硫酸鹽，使鹽分造成的腐蝕的速度降低，是有助于確保耐腐蝕性的元素。為了得到這樣的效果而使S量為O. 005 %以上。S量優(yōu)選為O. 0006 %以上，更優(yōu)選為 O. 0008%以上。但是，若S過剩地含有，則韌性和焊接性劣化。因此S含量的上限為O. 01%。 S量的優(yōu)選上限為O. 009%，更優(yōu)選的上限為O. 008%，進一步優(yōu)選的上限為O. 005%。通過采用上述成分組成，即使不使用從環(huán)境負荷方面不太推薦的Sb和Sn等元素， 也能夠提高船舶上部結(jié)構(gòu)物的耐腐蝕性。此外，為了使之含有作為結(jié)構(gòu)材料所需要的機械特性和焊接性，除了上述元素以外，還需要適當?shù)卣{(diào)整C、Si、Mn、Al的含量。以下對于這些元素進行說明。[C :0. 01 O. 30% ]C具有的效果是，通過滲碳體的生成而使材料的機械特性提高，是用于強度確保所需要的元素。為了得到這樣的效果而使C量含有O. 01%以上。C量優(yōu)選為O. 02%以上，更優(yōu)選為O. 03%以上。但是，若過剩地含有C，則作為陰極點起作用的滲碳體的生成量變多，耐腐蝕性劣化。因此C含量為O. 30%以下。C量的優(yōu)選上限為O. 29%，更優(yōu)選上限為O. 28%。[Si :0· 05 I. 0% ]Si是用于脫氧和強度確保所需要的元素。在本發(fā)明中，為了確保作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最低強度而使Si量為O. 05%以上。Si量優(yōu)選為O. 08%以上，更優(yōu)選為O. 10%以上，進一步優(yōu)選為O. 15%以上。但是，若超過1.0%而過剩地含有，則焊接性劣化，因此在本發(fā)明中， Si量的上限為1.0%。Si量的優(yōu)選上限為O. 95%，更優(yōu)選的上限為0.90%。[Mn :0· I 2. 0% ]Mn與Si同樣，是用于脫氧和強度確保所需要的元素。在本發(fā)明中，為了確保作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最低強度而使Mn量為O. I %以上。Mn量優(yōu)選為O. 15%以上，更優(yōu)選為O. 20%以上。但是若超過2. 0%而過剩地含有，則韌性劣化，因此在本發(fā)明中使Mn量的上限為2. 0%。 Mn量的優(yōu)選上限為I. 9%以下，更優(yōu)選的上限為1.8%，進一步優(yōu)選的上限為1.4%，更進一步優(yōu)選的上限為I. 25%。[Al :0· 005 O. 10% ]Al也與Si和Mn —樣，是用于脫氧和強度確保所需要的元素。為了發(fā)揮這樣的效果而使Al量為O. 005%以上。Al含量優(yōu)選為O. 008%以上，更優(yōu)選為O. 010%以上。但是， 若Al量含有超過O. 10%，則焊接性劣化，因此在本發(fā)明中使Al量的上限為O. 10%。Al量的優(yōu)選上限為O. 09%，更優(yōu)選的上限為O. 08%，進一步優(yōu)選的上限為O. 05%。本發(fā)明鋼材的成分如上所述，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。不可避免的雜質(zhì)也可以在不損害鋼材的諸特性的程度下被含有，合計抑制在O. I %左右以下，優(yōu)選抑制在 O. 09%左右以下，由此能夠充分發(fā)揮本發(fā)明的耐腐蝕性顯現(xiàn)效果。另外，除了上述元素以外，如下述所示，通過適量含有Nb、Zr、V、B、Mg、Ca,能夠進一步提高耐腐蝕性。以下，對于這些元素進行詳述。[從 Nb :0. 001 O. I %、Zr :0. 001 O. I %、V 0. 001 O. I % 和 B 0. 0001 O. 005%構(gòu)成群中選出的一種以上的元素]Nb,Zr,V和B具有的作用是，形成氮化物，助長鈦氮化物抑制氧濃差電池造成的腐蝕的作用。另外，在鋼材的強度提高上也是有效的元素。為了發(fā)揮這些效果，Nb、Zr、V的情況是，優(yōu)選含量可以分別為O. 001%以上(更優(yōu)選為O. 002%以上，進一步優(yōu)選為O. 003% 以上)。另外，使B含有時，優(yōu)選為O. 0001 %以上，更優(yōu)選為O. 0002 %以上，進一步優(yōu)選為 O. 0003% 以上。另一方面，若這些元素被過剩地含有，則母材韌性劣化。因此Nb、Zr、V的任意一種的情況，含量的上限均優(yōu)選為O. 1%，更優(yōu)選的上限為O. 095%，進一步優(yōu)選的上限為 O. 09%。另外B的情況下，優(yōu)選使上限為O. 005%，更優(yōu)選的上限為O. 0045%，進一步優(yōu)選的上限為O. 004% ο[從Mg0. 0003 O. 005%和Ca 0. 0003 O. 005%構(gòu)成的群中選出的一種以上
的元素]Mg和Ca抑制海水碰撞部的陰極反應，在提高耐腐蝕性上是有效的元素。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，Mg、Ca任意一種情況下，均優(yōu)選為O. 0003%以上(更優(yōu)選為O. 0004% 以上，進一步優(yōu)選為O. 0005%以上)。另一方面，若這些元素過剩地被含有，則加工性和焊接性劣化。因此，任意一種的情況，含量的上限均優(yōu)選為O. 005%。更優(yōu)選的上限均為O. 0045%，進一步優(yōu)選的上限均為 O. 004%。本發(fā)明的鋼材，例如能夠由以下的方法制造。首先，使用RH真空脫氣裝置，對于從轉(zhuǎn)爐或電氣爐出鋼到鑄桶中的熔鋼進行包括成分調(diào)整/溫度調(diào)整的二次精煉(優(yōu)RH真空脫氣裝置，在熔鋼溫度1550°C以上進行成分調(diào)整，由此能夠使TiN微細地分散)。其后，通過連續(xù)鑄造法、鑄錠法等通常的鑄造方法使其成為鋼錠。還有，作為脫氧形式，從機械特性和焊接性的觀點出發(fā)，推薦優(yōu)選采用鎮(zhèn)靜鋼，更優(yōu)選為Al鎮(zhèn)靜鋼。其次，優(yōu)選將得到的鋼錠加熱到1000 1300°C的溫度域后進行熱軋，從而成為預期的形狀。從確保母材的機械特性的觀點出發(fā)，推薦將這時的熱軋結(jié)束溫度控制在650 850°C，從熱軋結(jié)束后至500°C的冷卻速度控制在O. I 15°C /秒的范圍。本發(fā)明的船舶用鋼材，即使基本上不實施涂裝，仍發(fā)揮著鋼材自身優(yōu)異的耐腐蝕性，但根據(jù)需要，也可以與其他防腐法并用，即，在鋼材表面，形成從環(huán)氧樹脂系涂膜、氯化橡膠系涂膜、丙烯酸樹脂涂膜和聚氨酯樹脂涂膜所構(gòu)成的群中選出的一種以上的涂膜，作為防腐膜等等。作為上述環(huán)氧樹脂系涂膜的形成用涂料，如果是作為防腐涂料使用的，則沒有特別限定，含有環(huán)氧樹脂作為調(diào)漆劑(vehicle)即可。例如，可列舉環(huán)氧樹脂涂料、改性環(huán)氧樹脂涂料、浙青環(huán)氧樹脂涂料等。氯化橡膠系涂膜也是使用以是氯化橡膠和氯化聚烯烴等的氯化物樹脂為主原料而成的涂料形成的涂膜即可，沒有特別限定。另外，作為丙烯酸樹脂涂膜，通常能夠使用的是，采用如下涂料而形成的涂膜通常的丙烯酸樹脂涂料、丙烯酸乳液樹脂涂料、丙烯酸聚氨酯乳液涂料、丙烯酸有機硅乳液涂料、丙烯酸漆等。作為聚氨酯樹脂涂膜，能夠使用的是采用如下涂料形成的涂膜例如聚亞安酯樹脂涂料、聚酯型聚氨酯樹脂涂料、濕固化聚氨酯樹脂涂料、環(huán)氧聚氨酯涂料、改性環(huán)氧聚氨酯樹脂涂料等。這些樹脂涂膜以干燥膜厚度計，可列舉例如為100 400 μ m的厚度。另外，根據(jù)需要，也可以在所述鋼材表面和所述涂膜之間，形成Zn濃度為90質(zhì)量％以上，并且厚度為5 30 μ m的中間層。在該中間層中，可列舉實施了含有高濃度的鋅粉末的富鋅涂料的被覆層(以鋅粉末、烷基硅酸鹽或環(huán)氧樹脂、顏料和溶劑為主要原料的富鋅底漆。作為JIS K5552 :2002所規(guī)定的富鋅底漆，可列舉有機富鋅底漆。)，此外還可列舉熔融鍍鋅層、電鍍鋅層、蒸鍍鋅層、合金化鍍鋅層等。上述中間層的膜厚優(yōu)選為5 μ m以上，更優(yōu)選為10 μ m以上，優(yōu)選為30 μ m以下，更優(yōu)選為25 μ m以下。本發(fā)明的耐腐蝕鋼材，作為其形態(tài)，可列舉例如鋼板、鋼管、棒鋼、線材、型鋼等，例如在油輪、集裝箱船、散裝船等的貨船、貨客船、客船、軍艦等的船舶中，適合被用于例如上甲板、船橋、艙蓋、起重機、各種配管、階梯、欄桿等各種的上部鋼結(jié)構(gòu)物。實施例以下列舉實施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明當然不受下述實施例的限制，在能夠適合前·后述的宗旨的范圍內(nèi)當然可以適當?shù)丶右宰兏鼘嵤@些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。[供試材的制作]由真空熔爐熔煉表I和表2所示的各種成分組成的鋼材，制成50kg的鋼錠。將所
9得到的鋼錠加熱到1150°C后進行熱軋，成為板厚10mm的鋼原材。這時的熱軋結(jié)束溫度為 650 850°C的范圍，從熱軋結(jié)束后至500°C的冷卻速度在0. 1 15°C /秒以下的范圍內(nèi)進 行適宜調(diào)整。從上述鋼原材上切下大小為100X30X5 (mm)的試驗片。全部的試驗片，對其 整個表面實施砂噴，進行水洗和丙酮清洗后，在試驗面(100X30(mm)的單面)實施以下的涂裝。首先，作為涂裝A，涂裝氯化橡膠系涂料(中國涂料(公司)制，“9(注 冊商標))，使干燥膜厚為150 ym。另外，作為涂裝B，涂裝富鋅底漆(中國涂料(公司)制，
7 # > F (注冊商標)2000”)，使平均干燥膜厚為15 ym，在其上涂裝改性環(huán)氧樹脂系涂 料(中國涂料(公司)制，〃 2000”)，使干燥膜厚為200 ym。涂裝后，試驗面以外的面 由特氟隆(注冊商標)帶被覆。在涂裝在試驗面的涂膜上，形成達到鋼材基體的長度50mm、 寬2mm的切割傷(圖1)。表1
表2[腐蝕試驗方法]作為高鹽分環(huán)境下的耐腐蝕評價方法，鹽水噴霧試驗和給予鹽分的狀態(tài)下的干濕 反復試驗(復合循環(huán)試驗)等公知，但在這些試驗中，因為沒有加入海水的碰撞，所以不能確切地模擬船舶上部的環(huán)境。因此，作為模擬船舶上部環(huán)境的腐蝕試驗，設計實施向試驗片噴吹人造海水而使之腐蝕的腐蝕促進試驗。具體來說如下。S卩，試驗溶液的人造海水溫度35°C，碰撞的人造海水的流速為lOm/s。噴吹人造海水的噴嘴的孔徑為2_Φ。從噴嘴前端至涂膜表面的距離為5_。如圖2(模式剖面圖)所示，重復如下循環(huán)噴霧狀地噴吹人造海水10分鐘，使之遍及切割傷整體，之后放置50分鐘 (氣氛為溫度30°C的大氣)。試驗期為3個月。然后，3個月的試驗結(jié)束后，測量傷部的涂膜膨脹幅度的最大值和傷部的鋼材的最大腐蝕深度，評價涂裝耐腐蝕性。還有，傷部的涂膜膨脹幅度的最大值，如圖3所示，測量膨脹發(fā)生部分距切割傷的端面的最大距離。另外，傷部的鋼材的最大腐蝕深度由焦點深度法測量。在腐蝕試驗中，分別使用表I和表2所示的No. I 47的鋼材的試驗片各3枚。然后，涂膜膨脹幅度的最大值和傷部的鋼材的最大腐蝕深度，為上述3枚試驗片之中的最大值。表3中顯示試驗結(jié)果。還有，在表3中，涂膜膨脹幅度的最大值和傷部的鋼材的最大腐蝕深度的值，由將No. I的鋼材(現(xiàn)有鋼)的值作為100時的相對值表示。另外，表3 中的耐腐蝕性的評價基于下述標準?！颉颉磕づ蛎浄鹊淖畲笾稻陀?0以下，并且最大腐蝕深度均低于50以下時◎…涂膜膨脹幅度的最大值均低于50以下，并且最大腐蝕深度均低于60以下時〇 ◎…涂膜膨脹幅度的最大值均低于60以下，并且最大腐蝕深度均低于70以下時〇…涂膜膨脹幅度的最大值均低于75以下，并且最大腐蝕深度均低于75以下時Λ…涂膜膨脹幅度的最大值均低于95以下，并且最大腐蝕深度均低于75以下時X …全部為 100 (No. I)表3
權(quán)利要求
1.一種船舶上部結(jié)構(gòu)物用耐腐蝕鋼材，其特征在于，以質(zhì)量％計滿足C :0. 01 O. 30%,Si 0. 05 I. 0%,Μη 0. I 2· 0%,P 0. 005 O. 04%,S 0. 0005 O. 01%,Al O. 005 O. 10%, Cu 0. 10 5. 0%、Ni 0. 10 5. 0%、Cr 0. 010 O. 4%、Ti 0. 005 O. 06%和N :0. 0030 O. 008%，余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)，并且，Ti的含量[Ti]和N的含量[N]的比[Ti]/[N]為I. 5以上17. O以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶上部結(jié)構(gòu)物用耐腐蝕鋼材，其中，以質(zhì)量％計還含有以下的(a)、(b)群的至少一群(a)從Nb 0. 001 O. I %、Zr 0. 001 O. I %、V 0. 001 O. I % 和 B 0. 0001 O. 005%構(gòu)成的群中選出的一種以上的元素；(b)從Mg0. 0003 O. 005%和Ca 0. 0003 O. 005%構(gòu)成的群中選出的一種以上的元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶上部結(jié)構(gòu)物用耐腐蝕鋼材，其中，在所述鋼材表面上具有從環(huán)氧樹脂系涂膜、氯化橡膠系涂膜、丙烯酸樹脂涂膜和聚氨酯樹脂涂膜所構(gòu)成的群中選出的一種以上的涂膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船舶上部結(jié)構(gòu)物用耐腐蝕鋼材，其中，在所述鋼材表面上具有從環(huán)氧樹脂系涂膜、氯化橡膠系涂膜、丙烯酸樹脂涂膜和聚氨酯樹脂涂膜所構(gòu)成的群中選出的一種以上的涂膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的船舶上部結(jié)構(gòu)物用耐腐蝕鋼材，其中，在所述鋼材表面和所述涂膜之間，形成有Zn濃度為90質(zhì)量％以上，并且厚度為5 30 μ m的中間層。
6.一種船舶上部結(jié)構(gòu)物，其特征在于，由權(quán)利要求I 4中任一項所述的鋼材構(gòu)成。
7.一種船舶上部結(jié)構(gòu)物，其特征在于，由權(quán)利要求5所述的鋼材構(gòu)成。
全文摘要
提供一種船舶上部結(jié)構(gòu)物用耐腐蝕鋼材，其在船舶的甲板上這種嚴酷的大氣腐蝕環(huán)境下發(fā)揮著良好的耐腐蝕性，并且具備船舶上部結(jié)構(gòu)物所要求的機械特性、焊接性、熱加工性等。一種船舶上部結(jié)構(gòu)物用耐腐蝕鋼材，滿足C0.01～0.30％(質(zhì)量％的意思，下同)、Si0.05～1.0％、Mn0.1～2.0％、P0.005～0.04％、S0.0005～0.01％、Al0.005～0.10％、Cu0.10～5.0％、Ni0.10～5.0％、Cr0.010～0.4％、Ti0.005～0.06％和N0.0030～0.008％，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且，Ti的含量[Ti]和N的含量[N]的比([Ti]/[N])為1.5以上、17.0以下。
文檔編號B32B15/08GK102605286SQ201210019
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者吉田誠司, 阪下真司 申請人:株式會社神戶制鋼所