耐异种金属接触腐蚀性优异的钢材和焊接接头的制作方法

耐异种金属接触腐蚀性优异的钢材和焊接接头的制作方法
【专利摘要】本发明的钢材以质量％计含有C：0.01～0.30％、Si：0.1～1.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0.04％以下、S：0.03％以下、Al：0.010～0.10％、Cu：0.3～3.0％、Ni：0.3～5.0％、Ti：0.010～0.10％、Ca：0.0005～0.0050％、N：0.0020～0.0080％、O：0.0010％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，下述式1所定义的N*为0.0001％以下，耐异种金属接触腐蚀性优异，式1：N*＝[N]－0.29×[Ti]其中，[]为各化学成分的含量(质量％)。
【专利说明】耐异种金属接触腐蚀性优异的钢材和焊接接头

【技术领域】
[0001]本发明涉及以桥梁、海洋结构物、土木/建筑结构物、船舶等为代表的处于腐蚀性环境中的钢结构物所使用的钢材和焊接接头，尤其涉及对异种钢材进行焊接接合时所使用的钢材和焊接接头，其中，特别涉及在无涂装的状态下使用的钢材和焊接接头。

【背景技术】
[0002]在桥梁、海洋结构物、土木/建筑结构物、船舶等钢结构物中，根据使用的环境的腐蚀性而使用了各种各样的钢材。
[0003]例如，在腐蚀性非常低的山间部等使用环境中，可选定JIS的SM标准所代表的通常的焊接结构用钢。
[0004]另外，在将外来盐分量以NaCl换算计为0.05mg/dm2/day (以下也简略记为“mdd”。)以下作为一个目标的腐蚀性比较低的使用环境中，在桥梁领域中，以无涂装(裸露状态)的状态使用了 JIS G3114所规定的耐候性钢(以下简略记为“JIS耐候性钢”。)。而且，在腐蚀性更严苛的使用环境中，根据使用环境的腐蚀性而使用了:如Ni系耐候性钢等那样的、使Cu、Ni等使耐腐蚀性提高的合金元素的添加量增加而得的耐腐蚀性钢材。对于这些耐候性钢、耐腐蚀钢材而言，从结构物的建设成本的观点出发，可根据应用环境的腐蚀性来选定最适合的钢材，根据情况不同，可实施锈稳定化处理或重防蚀涂装等表面处理后再使用。
[0005]但是，在通过焊接等而接触化学成分不同的材料时，存在因异种金属接触腐蚀而促进卑钢材或焊接金属一方腐蚀的可能性。在焊接结构物中，所使用的焊接材料与母材的钢材的化学成分未必相同，因此，通常焊接金属与母材的成分不同。由此，在焊接接头部有发生异种金属接触腐蚀的可能性，从确保腐蚀寿命方面考虑，确保焊接部的耐腐蚀性是非常重要的课题。由此，提出了以提高焊接部的耐腐蚀性为目的的焊接材料或焊接方法(参照专利文献1、2)。
[0006]钢材的腐蚀性大致基于使用环境的温度、湿度、盐分量等条件来确定，腐蚀性还基于结构物的部位而不同。例如，对于桥梁的横梁内等降雨不直接落上的设置于水平方向的钢材的上面而言，与降雨直接落上的外面的垂直设置构件相比，外来盐分的蓄积明显，腐蚀消耗明显。考虑到如上所述的钢结构物的每个部位的腐蚀性不同的情况，例如，从建设成本降低的观点出发，腐蚀严重的桥梁横梁内水平构件适用耐腐蚀性优异的Ni系耐候性钢、且垂直构件适用JIS耐候性钢这样的在每个部位区分使用钢材的需要变高。
[0007]由此，在结构物的每个部位区分使用钢材的情况下，如上所述，在焊接部附近产生异种金属接触腐蚀的问题的倾向进一步变强，需要应对异种金属接触腐蚀的对策，但是，并不能说现有技术已充分，而进一步期望有效的对策。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本国特开2000 - 107886号公报
[0011]专利文献2 ;日本国特开2002 - 336989号公报


【发明内容】

[0012]发明所要解决的课题
[0013]本发明是着眼于上述的情况而完成的发明，其目的在于，提供在利用焊接将异种钢材接合时使用的情况下也具有良好的耐腐蚀性的钢材和焊接接头。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]技术方案I所述的发明为一种耐异种金属接触腐蚀性优异的钢材，其特征在于，
[0016]以质量％计(以下对于化学成分而言相同。)含有C:0.01~0.30%、S1:0.1~1.0%, Mn:0.1 ~2.0%、P:0.04% 以下、S:0.03% 以下、Al:0.010 ~0.10%, Cu:0.3 ~
3.0 %、N1:0.3 ~5.0 %、T1:0.010 ~0.10 %、Ca:0.0005 ~0.0050 %、N:0.0020 ~
0.0080%、O:0.0010%以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，
[0017]其中，
[0018]下述式I所定义的N*为0.0001%以下。
[0019]式1:N* = [N] — 0.29X [Ti]
[0020]其中，[]是各化学成分的含量(质量％ )。
[0021]技术方案2所记载的发明为根据技术方案I所述的钢材，其还含有Cr:0.01~
1.0%, Mo:0.01 ~ 1.0%, W:0.01 ~1.0%、Nb:0.005 ~0.05%, V:0.01 ~0.10%、B:0.0001~0.005%中的I种或2种以上。
[0022]技术方案3所述的发明为一种焊接接头，其特征在于，
[0023]是将化学成分组成不同的两种类的钢材A和钢材B焊接而形成的焊接接头，其中，上述钢材A和钢材B中的任一方或双方的钢材为技术方案I或2所述的钢材。
[0024]技术方案4所述的发明为技术方案3所述的焊接接头，其中，
[0025]将上述钢材A、上述钢材B和焊接金属的Cu+Ni总含量分别设为XA、XB和XW时，同时满足下述式2和式3
[0026]式2: |XA—XW| ≤ 1.0%
[0027]式3: |XB—XW| ≤ 1.0%
[0028]技术方案5所述的发明为根据技术方案I或2所述的钢材，其用于在大气腐蚀环境中使用的结构物。
[0029]技术方案6所述的发明为根据技术方案3或4所述的焊接接头，其用于在大气腐蚀环境中使用的结构物。
[0030]技术方案7所述的发明为根据技术方案5所述的钢材，其中，
[0031]上述大气腐蚀环境为外来盐分量为0.05mg 一 NaCl/dm2/day以下的大气环境。
[0032]技术方案8所述的发明为根据技术方案6所述的焊接接头，其中，
[0033]上述大气腐蚀环境为外来盐分量为0.05mg 一 NaCl/dm2/day以下的大气环境。
[0034]发明效果
[0035]对于本发明的钢材而言，作为其化学成分，特别适当地调整了 TiN量，并且降低了N和O含量，因此，作为它们的协同作用，能够抑制异种金属接触时的阴极反应，在与所接触的对方材料的电位差比较大的情况下，也能够抑制基于异种金属接触所致的腐蚀促进，因此，耐腐蚀性优异，可适于在将异种钢材接合时使用。
[0036]另外，对于本发明的焊接接头而言，在将异种钢材接合时至少其中一方的钢材使用了上述本发明的钢材，因此，作为上述作用的结果是耐腐蚀性优异，可适用于在大气腐蚀环境中使用的结构物。

【专利附图】

【附图说明】
[0037]图1是在实施例中所使用的测试件的概要俯视图。
[0038]图2是腐蚀试验后的测试件的概要局部剖面图。

【具体实施方式】
[0039]以下，基于实施方式进一步详细地对本发明进行说明。
[0040]本发明人等对于可适用于桥梁等钢结构物的低合金耐腐蚀钢材、对于确保将化学成分组成(以下也简称为“成分组成”。)不同的钢材接合时的耐腐蚀性进行了深入的研究，结果得到以下见解。
[0041]即，异种金属接触腐蚀由相接触的钢材彼此之间或母材与焊接金属之间的腐蚀电位的差异引起而发生，在异种金属之间形成电化学电池，卑金属一方会促进以溶解反应为主体的阳极反应。另一方面，异种金属接触时的贵金属一方会促进以溶解氧、氢离子的还原反应为主体的阴极反应，该阴极反应进一步促进贵金属一方的阳极反应。若发生如上所述的异种金属接触腐蚀，则不仅卑金属一方会促进腐蚀，而且，贵金属一方由于由溶解氧的还原反应所产生的局部的碱化或由氢离子的还原反应所产生的氢气等，而导致难以形成稳定的保护性锈，因此，整体的耐腐蚀性发生极度劣化。
[0042]发明人等进行了各种研究，结果发现，作为使异种金属接触的钢材的成分组成，作为特别适当地调整TiN量与降低N和O含量的协同作用，可抑制异种金属接触时的阴极反应，在与所接触的对方材料的电位差比较大的情况下也能够抑制因异种金属接触所致的腐蚀促进。进而发现，腐蚀电位受到钢材和焊接金属的化学成分组成的支配，尤其受到钢材和焊接金属的Cu和Ni的含量的支配，通过使异种金属间(各钢材与焊接金属之间)的Cu+Ni总含量的差异为1.0%以内，可明显抑制异种金属接触腐蚀的作用。可知:通过将如上所述的见解与添加Cu和Ni等现有的提高大气腐蚀环境中的耐腐蚀性(耐候性)的技术组合，从而能够在大气腐蚀环境中以裸露状态下的异种金属接触状态来应用。
[0043]对于作为结构用材料的钢材来说，除了对于异种金属接触腐蚀的耐腐蚀性以外，还需要满足钢材自身的耐腐蚀性、机械特性、焊接性等诸多特性，除了上述的Cu、Ni以外，还需要合理调整C、S1、Mn、Al、P、S等的含量等、钢材的成分组成。
[0044]〔钢材的成分组成〕
[0045]以下，对于本发明的钢材中的上述基本含有元素的成分范围的限定理由进行说明。
[0046].C:0.01 ~0.30%
[0047]C具有使材料的机械特性提高的效果，是用于确保强度所需的元素。为了获得上述效果，需要使C含有0.01 %以上。但是，若使C过剩地含有，则作为阴极位点而发挥作用的渗碳体的生成量变多，耐腐蚀性劣化。为了避免这样的C的不良影响，需要使C含量为0.30%以下。由此，C含量的范围为0.01~0.30%。需要说明的是，C含量的优选下限为0.02%、更优选为0.03%以上为宜。另外，C含量的优选的上限为0.29%、更优选为0.28%以下为宜。
[0048]^Si=0.1 ~1.0%
[0049]Si是用于脱氧和确保强度所需的元素，若不足0.1%，则批量生产时无法达到必要的O含量的情况变多，也无法确保作为结构构件的最低强度。但是，若超过1.0%而过剩地含有，则焊接性发生劣化。需要说明的是，Si含量的更优选的下限为0.12%，进一步优选的下限为0.15%。另外，Si含量的更优选的上限为0.95%，进一步优选的上限为0.90%。
[0050].Mn:0.1 ~2.0%
[0051]Mn与Si同样是用于脱氧和确保强度所需的元素，若不足0.1 %，则批量生产时无法达到所需的O含量的情况变多，也无法确保作为结构构件的最低强度。但是，若超过2.0%而过剩地含有，则韧性发生劣化。需要说明的是，Mn含量的更优选的下限为0.15%,进一步优选的下限为0.20%。另外，Mn含量的更优选的上限为1.9%，进一步优选的上限为 1.8%。
[0052].P:0.04% 以下
[0053]P是使韧性或焊接性劣化的元素，推荐尽可能地降低，可容许的P含量的上限为0.04%。推荐P含量更优选为0.038%以下，进一步优选为0.035%以下。
[0054]*S:0.03% 以下
[0055]S与P同样是使韧性或焊接性劣化的元素，推荐尽可能地降低，可容许的S含量的上限为0.03%。推荐S含量更优选为0.029%以下，进一步优选为0.028%以下。
[0056].Al:0.010 ~0.10%
[0057]Al与S1、Mn同样是用于脱氧和确保强度所需的元素。若不足0.010%，则批量生产时无法达到必要的O含量的情况变多，也无法确保作为结构构件的最低强度。但是，若添加超过0.10%，则会损害焊接性，因此Al含量的范围为0.010~0.10%。需要说明的是，Al含量的更优选的下限为0.011%，进一步优选的下限为0.012%。另外，Al含量的更优选的上限为0.09%，进一步优选的上限为0.08%。
[0058].Cu:0.3 ~3.0%
[0059]Cu具有在钢材表面形成致密的锈皮膜而抑制腐蚀的进展的作用，其是提高母材自身的耐腐蚀性所需的元素。另外，在并用防蚀涂装的情况下，还具有在涂膜损伤部形成致密的锈皮膜而抑制腐蚀、且抑制损伤部劣化进展的作用。为了有效地发挥出这种效果，需要含有Cu0.3%以上，若过剩地含有则焊接性或热加工性发生劣化，需要为3.0%以下。Cu含量的优选的下限为0.32%，更优选的下限为0.35%。另外，Cu含量的优选的上限为2.8%，更优选的上限为2.6%。
[0060].N1:0.3 ~5.0%
[0061]Ni与Cu同样具有在钢材表面形成致密的锈皮膜而抑制腐蚀的进展的作用，是提高母材自身的耐腐蚀性所需的元素。另外，Ni对于使母材韧性提高也是有效的，而且也是防止因Cu所致的热脆性所需的元素。为了有效地发挥出上述的效果，需要含有N1.3%以上。但是，若添加量过剩，则焊接性或热加工性发生劣化，因此，需要Ni为5.0%以下。Ni含量的优选的下限为0.32%，更优选的下限为0.35%。Ni含量的优选的上限为4.8%，更优选的上限为4.6%。
[0062].T1:0.010 ~0.10%
[0063]Ti通过与N的共存而形成TiN，从而抑制阴极反应，具有防止自身以及所接触的钢材的、因异种金属接触所致的腐蚀促进的作用。另外，还具有形成微细且致密的锈皮膜的作用，是提高耐腐蚀性所需的元素。为了有效地发挥出上述的效果，需要含有T1.010%以上。但是，若添加量过剩，则焊接性或热加工性发生劣化，由此，需要Ti为0.10%以下。Ti含量的优选下限为0.011 %、更优选下限为0.012%。Ti含量的优选的上限为0.09%，更优选的上限为0.08%。
[0064].Ca:0.0005 ~0.0050%
[0065]Ca在腐蚀溶解时使pH上升，具有抑制因局部的酸性化所致的腐蚀促进的作用，是有效提高耐腐蚀性的元素。为了充分发挥出上述效果，需要含有Ca0.0005%以上。但是，若添加量过剩，则焊接性或加工性劣化，由此需要Ca为0.0050%以下。Ca含量的优选的下限为0.0006%、更优选的下限为0.0007%。Ca含量的优选上限为0.0045%，更优选的上限为0.0040%。
[0066].N:0.0020 ~0.0080%
[0067]N通过与Ti的共存而形成TiN，从而抑制阴极反应，具有防止自身以及所接触的钢材的、因异种金属接触所致的腐蚀促进的作用。为了有效发挥出上述效果，需要含有N0.0020%以上。但是，未形成TiN的N促进阴极反应，从而促进异种金属接触腐蚀，因此是有害的，与Ti含量一起需要合理地进行调整。另外，即使固定为TiN，若N添加量过剩，则焊接性或加工性发生劣化，因此，需要N为0.0080%以下。N含量的优选的下限为0.0022%,更优选的下限为0.0025%。N含量的优选的上限为0.0075%、更优选的上限为0.0070%。
[0068].0:0.0010% 以下
[0069]钢中的O促进阴极反应，具有使所接触的钢材的异种金属接触腐蚀增强的作用，因此是对耐腐蚀性有害的元素，推荐尽可能地降低。容许的O含量的上限为0.0010%，推荐O含量更优选为0.0009%以下，进一步优选为0.0008%以下。
[0070].N* = [N] — 0.29 X [Ti]:0.0001% 以下
[0071]N*是表示未通过Ti形成TiN而固定的固溶N等N以何种程度存在的指标。在此，上述式中的“0.29”是以有效数字2位来表示N原子量/Ti原子量之比的值。由于固溶N等未形成TiN而固定的N具有使耐腐蚀性劣化的作用，因此推荐尽可能地降低。通过使N*为0.0001 %以下，从而能够使钢中的N几乎全部形成TiN而固定，能够满足所需的耐腐蚀性。需要说明的是，推荐N*更优选为0.00008%以下，进一步优选为0.00005%以下，特别优选为N*为负(即，可认为钢中的N全部被固定的状态)。
[0072]以上为本发明的钢材中的基本含有元素的成分范围的限定理由，余量为Fe和不可避免的杂质。不可避免的杂质可以以不损害钢材的各个特性的程度含有，但按总量计抑制为0.1%以下、优选抑制为0.09%以下，由此能够使本发明的耐腐蚀性发挥效果极大化。
[0073]另外，在本发明的钢材中，若含有以下所示的元素则更加有效。接下来，对含有这些元素时的成分范围的限定理由进行说明。
[0074].Cr:0.01 ~1.0%,Mo:0.01 ~1.0%,ff:0.01 ~1.0%中的 I 种或 2 种以上
[0075]Cr、Mo和W具有提高锈的保护性的作用、生成在腐蚀溶解时作为抑制剂的化合物的作用，是有效提高耐腐蚀性的元素。含有这些元素时的下限分别为0.01%。但是，若过剩地含有，则使焊接性或热加工性劣化，因此，需要含量分别为1.0%以下。含有Cr、Mo、W时的更优选的下限分别为0.015%，进一步优选将下限分别为0.02%。含有Cr、Mo、W时的更优选的上限分别为0.95%，进一步优选上限分别为0.90%。
[0076].Nb:0.005 ~0.05%, V:0.01 ~0.10%, B:0.0001 ~0.005%中的 I 种或 2 种以上
[0077]Nb、V和B是对提高强度有效的元素，可根据需要添加。但是，若过剩地含有，则使母材韧性劣化。含有Nb时的下限为0.005%，进一步优选的下限为0.006%，最优选下限为0.007%。含有Nb时的上限为0.05%，进一步优选的上限为0.045%，最优选上限为0.040%。含有V时的下限为0.01%，进一步优选的下限为0.012%，最优选下限为0.014%。含有V时的上限为0.10%，进一步优选上限为0.095%，最优选上限为0.090%。含有B时的下限为0.0001%，进一步优选的下限为0.0002%，最优选下限为0.0003%。含有B时的上限为0.005%，进一步优选的上限为0.0045%，最优选上限为0.004%。
[0078]〔钢材的制造方法〕
[0079]对于可靠地制造本发明的耐异种金属接触腐蚀性优异的钢材而言，例如通过以下所说明的方法进行制造即可。
[0080]首先，利用RH真空脱气装置，将从转炉或电炉的从浇包中出钢的熔钢调整为本发明所规定的化学成分组成，并且通过温度调整，进行二次精炼。然后，利用连续铸造法、铸锭法等通常铸造方法制成钢锭即可。需要说明的是，从降低钢材的O含量并且确保作为结构用材料的钢材所需的基本特性(机械特性、焊接性)的观点出发，作为脱氧形式，推荐优选使用镀钢，进一步优选使用镀Al钢。
[0081]接下来，优选将所得的钢锭加热至1000~1300°C的温度域，然后进行热轧而形成期望的尺寸形状。此时，将热轧结束温度控制为650~850°C，将从热轧结束后开始至500°C为止的冷却速度控制在0.1~15°C /秒以下的范围内，由此能够得到规定的强度特性。
[0082]需要说明的是，根据近年的成分调整技术的进展，能够将钢中的O含量降低至
0.0010% (10质量ppm)以下，但是在未特别意识到O量调整的情况下，在通常的成分调整方法中还存在钢材的O含量超出本发明所规定的0.0010%的情况，由此，除了对本发明所规定的具有脱氧作用的元素(S1、Mn、Al)的添加量进行调整以外，还推荐使进行脱氧反应的制钢工艺中的处理时间相比于通常情况适当长时间化，或实施防止熔钢的再氧化等降低O的对策。
[0083]〔焊接接头〕
[0084]另外，本发明的焊接接头(以下也称作“异材焊接接头”。)是将化学成分组成不同的两种类的钢材A和钢材B焊接而形成的焊接接头，其特征在于，钢材A和钢材B中的任一方或双方的钢材为上述本发明的钢材。由此，能够提供耐腐蚀性优异的异材焊接接头，所述异材焊接接头通过异种钢材的至少一方使用上述本发明的钢材，从而能够抑制异种金属接触腐蚀的作用，还能够适合用于在大气腐蚀环境(例如外来盐分量为0.05mg - NaCl/dm2/day以下的大气环境)中使用的结构物。
[0085]作为用于得到本发明的异材焊接接头的焊接方法，可适合使用被覆电弧焊接、熔化极活性气体保护电弧焊接(MAG焊接)、埋弧焊接、钨极惰性气体保护焊接(TIG焊接)、自保护电弧焊接、电气电弧焊接等、适用于通常的钢结构物的各种焊接方法。另外，对于焊接时的电流、电压、焊接速度等焊接条件，可根据钢材的厚度、所使用的焊条的直径等来选定在各种焊接方法中使用的通常的条件。
[0086]其中，为了满足焊接部的强度或韧性等作为结构物所需的基本特性，优选还调整焊接金属的C、S1、Mn等成分组成。焊接金属的成分组成可通过焊接时所使用的焊接材料的成分组成来进行调整。
[0087]更具体来说，从确保焊接部的强度的观点出发，优选按照在焊接金属中以0.01~
0.30%的范围含有C、以0.01~1.0%的范围含有S1、以0.1~2.0%的范围含有Mn的方式来选定焊接材料。另外，P和S是使焊接性和焊接部的韧性发生劣化的元素，优选尽可能地降低，优选按照在焊接金属中分别为0.03%以下的含量的方式来调整焊接材料的成分组成。
[0088]另外，Cu和Ni是对提高焊接部的耐腐蚀性有效的元素，优选按照焊接金属中的Cu和Ni的总含量为0.4%以上的方式在焊接材料添加Cu和Ni。从防止因Cu所致的热脆性的观点出发，优选按照焊接金属中的Ni的含量为Cu的含量的1/2以上的方式来调整焊接材料的Cu和Ni的含量。进而，从耐腐蚀性的观点出发，优选使所使用的焊接材料的Cu和Ni含量在焊接的钢材A和钢材B中的Cu+Ni总含量之间或者比这两者多。
[0089]特别是将钢材A、钢材B和焊接金属中的Cu+Ni总含量分别设为XA、XB和XW时，更优选同时满足下述式2和式3。
[0090]式2: |XA—XW| ≤ 1.0%
[0091]式3: |XB—XW| ≤1.0%
[0092]由此，能够提供耐腐蚀性更优异的异材焊接接头，所述异材焊接接头通过使各钢材与焊接金属之间的Cu+Ni总含量的差异为1.0%以内，从而能够进一步抑制异种金属接触腐蚀的作用，还能够适合用于在大气腐蚀环境(例如外来盐分量为0.05mg - NaCl/dm2/day以下的大气环境)中使用的结构物。
[0093]需要说明的是，在腐蚀性严苛的环境中使用时，可以按照使焊接金属中含有本发明的钢材所规定的T1、Ca的方式来调整焊接材料的成分组成，进而可以使其含有Cr、Mo、W
坐寸ο
[0094]〔变形例:涂装和表面处理〕
[0095]本发明的异材焊接接头在大气腐蚀环境中使用的结构物中也将在无涂装(裸露状态)状态下进行使用的情况作为基础，例如，在腐蚀性严苛的环境中使用时，还可与通常的防蚀涂装并用。作为防蚀涂膜，可应用使用了环氧树脂系涂料、邻苯二甲酸树脂系涂料、酚醛树脂系涂料、氯化橡胶系涂料、聚氨酯树脂涂料、硅树脂系涂料、氟树脂系涂料、丙烯酸类树脂涂料、缩丁醛树脂系涂料等的涂装。另外，还可重叠涂布种类不同的多种涂装。
[0096]作为上述环氧树脂系涂膜的形成用涂料，只要可用作防蚀涂料，就没有特别限定，作为漆料(vehicle)，只要包含环氧树脂即可。例如可举出环氧树脂涂料、改性环氧树脂涂料、浙青环氧树脂涂料等。氯化橡胶系涂膜也只要是使用将氯化橡胶或氯化聚烯烃等氯化树脂作为主原料而成的涂料所形成的涂膜即可，没有特别限定。另外，作为丙烯酸类树脂涂膜，可使用利用通常的丙烯酸类树脂涂料、丙烯酸类乳液树脂涂料、丙烯酸类聚氨酯系乳液涂料、丙烯酸类硅系乳液涂料、丙烯酸清漆等涂料所形成的涂膜。作为聚氨酯树脂涂膜，可使用利用聚氨酯树脂涂料、聚酯聚氨酯树脂涂料、湿气固化聚氨酯树脂涂料、环氧聚氨酯涂料、改性环氧聚氨酯树脂涂料等所形成的涂膜。
[0097]防蚀树脂涂膜的膜厚还依据涂料的种类和使用环境，推荐以干燥膜厚计，成为例如20~400 μ m左右的厚度。在腐蚀性非常严苛的环境下使用时，还可应用以超过1000 μ m的膜厚进行涂装的涂料。
[0098]另外，还可以在本发明的异材焊接接头所使用的钢材上涂布蚀刻底漆、无机富锌底漆或有机富锌底漆等作为钢材的一次防锈处理或涂装基底处理。
[0099]另外，对于本发明的异材焊接接头所使用的钢材，还可组合应用通常用于裸露状态的耐候性钢的锈稳定化处理等。
[0100]另外，对于本发明的异材焊接接头还可应用在表面形成Zn、Al、Mg等的喷镀被膜而提高防蚀性的防锈/防蚀喷镀技术。作为进行喷镀的金属，可例示出Zn、Al、Mg或Zn —Al合金、Al — Mg合金等与钢材相比的卑金属材料或合金材料，推荐喷镀被膜的膜厚为100~200 μ m左右，在融雪盐散布等腐蚀性变得严苛的环境中，推荐进行使厚膜成为300~400 μ m左右的厚膜化。作为喷镀方法,可应用火焰喷镀、电弧喷镀等方法，作为喷镀后的后处理，可应用基于环氧树脂系 、硅树脂系、聚氨酯树脂系、缩丁醛树脂系涂料或氟树脂系等封孔处理剂涂布所实施的封孔处理。
[0101]实施例
[0102]以下，列举实施例来更具体的说明本发明，但本发明当然并不受下述实施例的限制，毋庸置疑是可以在适于上述/后述的主旨的范围内适当地施加改变而进行实施的，它们均被包含于本发明的技术的范围内。
[0103]〔供试件的制作〕
[0104]利用真空熔解炉对表1所示的各种成分组成的钢材进行熔炼，制成50kg的钢锭。将所得到的钢锭加热至1150°C后进行热轧，切出尺寸为600mmX80mmX 12mm的焊接接头制作用原料。从表1中选定2种焊接接头制作用原料，利用埋弧焊接法进行对焊，制作出异种钢材的焊接接头(异种焊接接头)。钢材的组合如表2所示。需要说明的是，所使用的焊条是以0.05C - 0.3S1- 1.0Mn 一 0.012P 一 0.005S钢为基质并适当添加Cu和Ni而成的焊条，焊条中的Cu和Ni的含量如表2所示。按照这样，使焊条中的Cu和Ni的含量发生变化，从而得到表2所示的焊接金属的Cu+Ni总含量(XW)。从由此得到的异种焊接接头中，按照焊接金属部成为中心的方式切出尺寸为70_X30_X5mm的腐蚀试验用测试件(参照图1)。测试件的焊接金属的宽度为10mm。对于所有的测试件，用砂纸将整个面湿式研磨至#600，进行丙酮洗涤后，供于以下的腐蚀试验。
[0105]〔腐蚀试验方法〕
[0106]作为腐蚀试验，实施了重复进行盐水喷雾过程(将30°C的5质量％ NaCl水溶液喷雾0.5小时)、湿润过程(30°C、湿度95% RH、1.5小时)、干燥过程(温度50°C、湿度50%RH、4小时)的复合循环试验。试验期间为90天。供试的测试件的数量对于表2所示的N0.1~31的异种焊接接头来说各自为各3片。
[0107]异种焊接接头的耐腐蚀性评价方法如下所述。首先，测定各个测试件的试验前后的质量变化，求出供试的3片的平均值，将其评价为异种焊接接头的平均腐蚀量。需要说明的是，腐蚀试验后的质量测定在利用10质量％柠檬酸氢二铵水溶液中的阴极电解法(JISK8284)除去腐蚀产物后进行。
[0108]接下来，在腐蚀试验后的质量测定后，对测试件中央剖面中的焊接金属与母材(钢材A或钢材B)的界面附近进行显微镜观察，测定由焊接金属与母材的腐蚀量的差异所产生的段差高度DA和DB。DA是焊接金属与钢材A的段差高度、DB是焊接金属与钢材B的段差高度，将上述段差高度DA和DB作为表示异种金属接触腐蚀的程度的指标(参照图2)。
[0109]〔试验结果〕
[0110]表2中一并记载因腐蚀试验所致的平均腐蚀量以及母材与焊接金属的腐蚀量的差异(段差高度)DA和DB。需要说明的是，平均腐蚀量以将N0.1的平均腐蚀量作为100时的相对值来表示。对于DA和DB，将腐蚀量为母材<焊接金属的情况表示为+，将母材>焊接金属的情况表示为一。
[0111]综合评价基于下述的评价基准进行。
[0112]O:平均腐蚀量为70以下、且DA与DB双方为±10μπι以内
[0113]〇~◎:平均腐蚀量为50以下、且DA与DB双方为± 1ym以内
[0114]◎:平均腐蚀量为50以下、且DA与DB双方为±5μπι以内
[0115]将通常的耐候性钢Ml的钢材彼此焊接而得到的同种焊接接头(N0.1)的DA和DB均为9 μ m，而作为不满足本发明的成分组成的规定的M2~M7的钢材与Ml的钢材的焊接接头的、N0.2~N0.7的异种焊接接头的平均腐蚀量均超过100，可以认为因异种金属接触腐蚀所致的腐蚀量增大。另外可知，它们的DA与DB中的任一方或者双方超过±10μπι的范围，耐腐蚀性存在问题。
[0116]与此相对，钢材成分满足本发明的规定的N0.8~N0.31的异材焊接接头的平均腐蚀量均为70以下，可以确认到相对于作为同种焊接接头的N0.1的大幅的改善。另外，它们的DA和DB两者均为±10 μ m以内，可知为异种金属接触腐蚀被抑制的结果。
[0117]特别是对于钢材A与钢材B双方均满足本发明的规定的异种焊接接头、例如N0.12、N0.15等来说，平均腐蚀量为50以下，可知可进一步改善对于异种金属接触腐蚀的耐腐蚀性。
[0118]进而，对于各母材与焊接金属的Cu+Ni含量的差异均为1.0%以内的N0.16等来说，DA与DB两者均为±5μπι以内，显示出对于异种金属接触腐蚀的耐腐蚀性大幅地提高的结果。
[0119]【表1】
[0120]

【权利要求】
1.一种耐异种金属接触腐蚀性优异的钢材，其特征在于， 以质量％计含有 c:0.01 ~0.30%, Si:0.1 ~1.0%、Mn:0.1 ~2.0%、P:0.04% 以下、S:0.03% 以下、Al:0.010 ~0.10%、Cu:0.3 ~3.0%、N1:0.3 ~5.0%、Ti:0.010 ~0.10%, Ca:0.0005 ~0.0050%, N:0.0020 ~0.0080%, O:0.0010% 以下，余量由 Fe 和不可避免的杂质构成， 其中， 下述式I所定义的N*为0.0001%以下，
式 1:N* = [N] — 0.29 X [Ti] 其中，[]为各化学成分的质量百分比含量。
2.根据权利要求1所述的钢材，其还以质量％计含有Cr:0.01~1.0%、Mo:0.01~1.0%、W:0.01 ~1.0%、Nb:0.005 ~0.05%、V:0.01 ~0.10%、B:0.0001 ~0.005%中的I种或2种以上。
3.一种焊接接头，其特征在于， 是将化学成分组成不同的两种类的钢材A和钢材B焊接而形成的焊接接头， 其中，所述钢材A和钢材B中的任一方或者双方的钢材为权利要求1或2所述的钢材。
4.根据权利要求3所述的焊接接头，其中， 将所述钢材A、所述钢材B和焊接金属的Cu+Ni总含量以质量％计分别设为XA、XB和XW时，同时满足下述式2和式3，
式 2: IXA-Xff ( 1.0%
式 3: IXB-Xff ( 1.0%
5.根据权利要求1或2所述的钢材，其用于在大气腐蚀环境中使用的结构物。
6.根据权利要求3 或4所述的焊接接头，其用于在大气腐蚀环境中使用的结构物。
7.根据权利要求5所述的钢材，其中， 所述大气腐蚀环境是外来盐分量为0.05mg — NaCl/dm2/day以下的大气环境。
8.根据权利要求6所述的焊接接头，其中， 所述大气腐蚀环境是外来盐分量为0.05mg — NaCl/dm2/day以下的大气环境。
【文档编号】C22C38/16GK104136646SQ201380010894
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月22日 优先权日:2012年2月28日
【发明者】阪下真司, 吉田诚司 申请人:株式会社神户制钢所