焊接結構用鋼材的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及主要適合用于橋梁等在室外使用的鋼結構物、特別是在海岸附近等高 鹽分環(huán)境下要求耐候性的構件的耐候性優(yōu)良的焊接結構用鋼材。
【背景技術】
[0002] W往，橋梁等在室外使用的鋼結構物中，一直使用耐候性鋼。耐候性鋼是通過在大 氣暴露環(huán)境中表面被化、P、化、Ni等合金元素富集而得到的保護性高的誘層覆蓋而使腐蝕 速度顯著降低的鋼材。
[0003]目前，橋梁等要求持續(xù)100年的長期耐久性。已知對于耐候性鋼而言，由于其優(yōu)良 的耐候性，根據使用環(huán)境能夠在無涂裝的狀態(tài)下耐受長期使用，但在海岸附近等空中懸浮 鹽分（飛來塩分）量多的環(huán)境中，難W生成如上所述的保護性高的誘層，難W得到實用的耐 候性。
[0004] 根據非專利文獻1，現有的耐候性鋼QISG3114:焊接結構用耐候性熱社鋼材） 僅在空中懸浮鹽分量為0.〇5mg?化Cl/血2/day( W下，有時將單位（mg?化Cl/血2/day)用 mdd進行表述）W下的地區(qū)能夠在無涂裝下使用。因此，現狀是在海岸附近等空中懸浮鹽分 量多的環(huán)境中，對普通鋼材QISG3106 :焊接結構用社制鋼材）實施涂裝等防腐蝕措施后 使用。
[0005] 但是，對于涂裝，隨著時間的推移，涂膜發(fā)生劣化，需要定期的修補。另外，還存在 人工費的高漲、再涂裝的困難性運樣的問題。出于上述理由，要求開發(fā)出即使在海岸附近等 空中懸浮鹽分量多的環(huán)境中也能夠在無涂裝的狀態(tài)下使用的鋼材。
[0006] 對于運樣的要求，近年來，作為在海岸附近等高空中懸浮鹽分環(huán)境下能夠W無涂 裝的狀態(tài)使用的鋼材，開發(fā)了大量含有各種合金元素、特別是Ni的鋼材。
[0007] 例如，在專利文獻1中，公開了添加有1%W上的Ni、和化作為耐候性提高元素的 高耐候性鋼材。
[000引另外，在專利文獻2中，公開了添加有1%W上的Ni、和Mo的耐候性優(yōu)良的鋼材。
[0009] 此外，在專利文獻3中，公開了除NiW外還添加有化、Ti的耐候性優(yōu)良的鋼材。
[0010] 另外，在專利文獻4中，公開了將Ni添加量抑制為0. 5%W下并添加有Sn和/或 訊的耐候性優(yōu)良的鋼材。
[0011] 在專利文獻5中，公開了將Ni添加量抑制為低于0. 65 %并添加有W的耐候性優(yōu)良 的鋼材。
[0012] 現有技術文獻 [001引專利文獻
[0014] 專利文獻1:日本專利第3785271號公報
[0015] 專利文獻2:日本專利第3846218號公報
[0016] 專利文獻3:日本專利第3568760號公報
[0017] 專利文獻4:日本特開2009-179882號公報
[0018] 專利文獻5 :日本特開2012-067377號公報
[0019] 非專利文獻
[0020] 非專利文獻1:公路橋梁規(guī)范（道路橋示方書）（1通用篇?鋼橋篇）及其解說（日 本道路協(xié)會，2002)

【發(fā)明內容】

[0021] 發(fā)明所要解決的問題
[0022] 但是，在專利文獻1和2中，雖然通過增加Ni的含量而提高了耐候性，但需要大量 昂貴的Ni,因此存在制造成本增加運樣的問題。
[0023] 在專利文獻3中，雖然也公開了通過將Ni的含量抑制得較低、進一步添加Ti而提 高了耐候性的發(fā)明例，但存在鋼的初性降低運樣的問題。
[0024]另外，在專利文獻4中，雖然通過將Ni的含量抑制得較低、進一步添加Sn和/或 Sb而提高了耐候性，但存在社制時對鋼片進行加熱時在表面產生裂紋等制造性差運樣的問 題。
[00巧]在專利文獻5中，雖然通過將Ni的含量抑制得較低、進一步添加W而提高了耐候 性，但是，W雖為微量但仍昂貴，并且是稀有性高的元素，因此，對來自海外的原料供給存在 擔屯、。
[0026] 本發(fā)明是鑒于上述現狀而開發(fā)的，其目的在于提供在海岸附近等高空中懸浮鹽分 環(huán)境下能夠W無涂裝的狀態(tài)使用的、耐候性優(yōu)良的焊接結構用鋼材。
[0027] 用于解決問題的方法
[0028] 為了解決上述問題，本發(fā)明人從高空中懸浮鹽分環(huán)境下的耐候性的觀點考慮，對 鋼材的成分組成進行了深入研究。需要說明的是，"高空中懸浮鹽分環(huán)境"是指空中懸浮鹽 分量為0.Olmg?PfeCl/血2/dayW上的環(huán)境。
[0029] 其結果，得到了如下見解：通過復合含有化、Ni與Sn和/或佩，并且特別是使化、 Ni、Sn的含量滿足規(guī)定的關系，由此，能夠在不含有大量Ni、W等稀有且昂貴的元素的情況 下，在確保制造性的同時提高鋼材在高空中懸浮鹽分環(huán)境下的耐候性。
[0030] 本發(fā)明立足于上述見解。
[0031]旨P，本發(fā)明的主旨構成如下所述。
[0032] 1. 一種焊接結構用鋼材，W質量％計含有C:0.02%W上且低于0. 14%、Si: 0. 05%W上且 2. 0%W下、Mn:0. 2%W上且 2. 0%W下、P:0. 005%W上且 0. 03%W下、S: 0.0001%W上且0.02%W下、Al:0.001%W上且0.1%W下、Cu:0.1%W上且1.0%W下及 Ni:0. 1%W上且 1.0%W下，
[0033] 并且含有選自Nb:0.004%?上且0.2%W下及Sn:0.001%?上且0.2%W下中 的一種或兩種，而且化、Ni及Sn的含量滿足下述式（1)的關系，余量由化和不可避免的雜 質構成，
[0034] ([%Cu]+10[%Sn])/2[%Ni]《I... (1)
[0035] 其中，[%M]為M元素的鋼中含量（質量％ )。
[0036] 2.如上述1所述的焊接結構用鋼材，其中，上述鋼材W質量％計還含有選自化： 0.2%W上且 2.0 %W下、Ti:0.005 %W上且 0.200 %W下、V:0.005 %W上且 0.200 %W 下、Zr:0. 005%W上且 0. 200%W下、B:0. 0001%W上且 0. 0050%W下、Mg:0. 0001%W上且 0.0100%W下、Co:0.01%W上且 1.00%W下、Mo:0.005%W上且 1.000%W下、訊： 0. 005%W上且0. 200%W下及REM:0. 0001%W上且0. 1000%W下中的一種或兩種W上。 [0037]發(fā)明效果
[003引根據本發(fā)明，可W得到在高空中懸浮鹽分環(huán)境下能夠W無涂裝的狀態(tài)使用的、耐 候性優(yōu)良的焊接結構用鋼材。
[0039] 而且，本發(fā)明的焊接結構用鋼材即使在應用于空中懸浮鹽分量超過0.0 SmcM、進一 步為0.20mdd W上運樣的高空中懸浮鹽分環(huán)境下使用的橋梁等鋼結構物的情況下，也無需 定期的修補涂裝，因此能夠大幅降低維修費用。
【附圖說明】
[0040] 圖1是將作為發(fā)明例的鋼種A和作為基準鋼的鋼種AK的腐蝕量分別相對于空中 懸浮鹽分量進行繪圖而得到的圖。
【具體實施方式】
[0041]W下，對本發(fā)明具體地進行說明。
[0042] 首先，對本發(fā)明的鋼材中含有的元素中對于提高耐候性而言特別重要的化、Ni、Nb 及Sn進行說明。
[0043] 化和Ni使在鋼板表面生成的誘層致密化，防止作為腐蝕加速因子的氯離子透過 誘層而到達鋼基。
[0044] 另外，Nb在陽極部富集于誘層與鋼基的界面附近而抑制陽極反應和陰極反應。Sn 也與Nb同樣地在陽極部富集于誘層與鋼基的界面附近而抑制陽極反應和陰極反應。
[0045] 認為運些效果在僅單獨含有各元素時是不充分的，但利用通過復合含有化、Ni與 Nb和/或Sn而得到的協(xié)同效果，腐蝕抑制效果大幅提高，其結果，表現出能夠耐受高空中懸 浮鹽分環(huán)境下的使用的耐候性。
[0046] 接著，對本發(fā)明中將鋼材的成分組成限定于上述范圍的理由進行說明。需要說明 的是，鋼板的成分組成中的元素的含量的單位均為"質量％"，W下，只要沒有特別說明則僅 W"%"表示。
[0047]C:0.02%W上且低于 0. 14%
[0048]C是使鋼材的強度提高的元素，為了確保規(guī)定的強度，需要含有0. 02%W上。另一 方面，C含量為0. 14%W上時，焊接性和初性劣化。因此，C含量設定為0. 02%W上且低于 0. 14%。
[0049]Si:0. 05 %W上且 2. 0 %W下
[0050]Si作為煉鋼時的脫氧劑，并且為了提高鋼材的強度而確保規(guī)定的強度，需要含有 0.05%W上。另一方面，Si超過2.0%而過量含有時，初性和焊接性顯著劣化。因此，Si含 量設定為0. 05%W上且2.0%W下。
[0051]Mn:0. 2%W上且 2. 0%W下
[0052]Mn是使鋼材的強度提高的元素，為了確保規(guī)定的強度，需要含有0. 2%W上。另一 方面，Mn超過2.0%而過量含有時，初性和焊接性劣化。因此，Mn含量設定為0.2%W上且 2.O%W下。
[0053]P:0. 005 %W上且 0. 03 %W下
[0054]P是使鋼材的耐候性提高的元素。為了得到運樣的效果，需要含有0. 005%W上 的P。另一方面，P含量超過0.03%時，焊接性劣化。因此，P含量設定為0.005%?上且 0. 03%W下。
[00巧]S:0.0001%W上且0.02%W下
[0056]S含量超過0. 02 %時，焊接性和初性劣化。另一方面，使S含量降低至低于 0.0001%時，生產成本增大。因此，S含量設定為0.0001%W上且0.02%W下。
[0057]Al:0. 001%W上且 0. 1%W下
[0058]Al是煉鋼時的脫氧所需的元素。為了得到運樣的效果，Al需要含有0. 001%W上。 另一方面，Al含量超過0.1%時，對焊接性帶來不良影響。因此，Al含量設定為0.001%W 上且0.1%W下。
[0059]Cu:0. 1%W上且 1. 0%W下
[0060] 化具有通過使誘粒微細化而形成致密的誘層、從而提高鋼材的耐候性的效果。運 樣的效果在化含量為0.1%W上時得到。另一方面，化含量超過1.0%時，隨著化的消耗 量增加，會導致成本的升高。因此，化含量設定為0.1%W上且1.0%W下。優(yōu)選為0.2% W上且1.0%W下。
[0061] 化：0.1%^上且1.0%^下
[0062]Ni具有通過使誘粒微細化而形成致密的誘層、從而提高鋼材的耐候性的效果。為 了充分地得到該效果，需要含有0.1%W上的Ni。另一方面，Ni含量超過1.0%時，隨著Ni 的消耗量增加，會導致成本的升高。因此，Ni含量設定為0.1%W上且1.0%W下。優(yōu)選為 0.2%W上且1.0%W下。
[0063] 選自Nb:0.004%?上且0.2%W下及Sn:0.001%^上且0.2%^下中的一種或 兩種
[0064]Nb在陽極部富集于誘層與鋼基的界面附近而抑制陽極反應和陰極反應。為了充分 地得到運些效果，需要含有0. 004%W上的佩。另一方面，Nb含量超過0. 2%時，會導致初 性的降低。因此，佩含量設定為0.004%W上且0.2%W下。優(yōu)選為0.004%W上且0.1% W下。
[0065] 需要說明的是，佩具有通過與Sn共存而顯著提高鋼材在高空中懸浮鹽分環(huán)境下 的耐候性的效果。
[0066] 另外，Sn在鋼材/誘層界面處形成含有Sn的氧化被膜而抑制鋼材的陽極反應和 陰極反應，由此提高鋼材的耐候性。為了充分地得到運些效果，需要含有0.001%W上的 Sn。另一方面，Sn含量超過0.2%時，會導致鋼的延展性、初性的劣化。因此，Sn含量設定 為0.001%W上且0.2%W下。優(yōu)選為0.001%W上且0.1%W下。更優(yōu)選為0.001%W上 且 0.05%W下。
[0067] 而且，如上所述，該Sn具有通過與Nb共存而顯著提高鋼材在高空中懸浮鹽分環(huán)境 下的耐候性的效果。
[0068