焊接结构用钢材的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及主要适合用于桥梁等在室外使用的钢结构物、特别是在海岸附近等高 盐分环境下要求耐候性的构件的耐候性优良的焊接结构用钢材。
【背景技术】
[0002] W往，桥梁等在室外使用的钢结构物中，一直使用耐候性钢。耐候性钢是通过在大 气暴露环境中表面被化、P、化、Ni等合金元素富集而得到的保护性高的诱层覆盖而使腐蚀 速度显著降低的钢材。
[0003]目前，桥梁等要求持续100年的长期耐久性。已知对于耐候性钢而言，由于其优良 的耐候性，根据使用环境能够在无涂装的状态下耐受长期使用，但在海岸附近等空中悬浮 盐分（飛来塩分）量多的环境中，难W生成如上所述的保护性高的诱层，难W得到实用的耐 候性。
[0004] 根据非专利文献1，现有的耐候性钢QISG3114:焊接结构用耐候性热社钢材） 仅在空中悬浮盐分量为0.〇5mg?化Cl/血2/day( W下，有时将单位（mg?化Cl/血2/day)用 mdd进行表述）W下的地区能够在无涂装下使用。因此，现状是在海岸附近等空中悬浮盐分 量多的环境中，对普通钢材QISG3106 :焊接结构用社制钢材）实施涂装等防腐蚀措施后 使用。
[0005] 但是，对于涂装，随着时间的推移，涂膜发生劣化，需要定期的修补。另外，还存在 人工费的高涨、再涂装的困难性运样的问题。出于上述理由，要求开发出即使在海岸附近等 空中悬浮盐分量多的环境中也能够在无涂装的状态下使用的钢材。
[0006] 对于运样的要求，近年来，作为在海岸附近等高空中悬浮盐分环境下能够W无涂 装的状态使用的钢材，开发了大量含有各种合金元素、特别是Ni的钢材。
[0007] 例如，在专利文献1中，公开了添加有1%W上的Ni、和化作为耐候性提高元素的 高耐候性钢材。
[000引另外，在专利文献2中，公开了添加有1%W上的Ni、和Mo的耐候性优良的钢材。
[0009] 此外，在专利文献3中，公开了除NiW外还添加有化、Ti的耐候性优良的钢材。
[0010] 另外，在专利文献4中，公开了将Ni添加量抑制为0. 5%W下并添加有Sn和/或 訊的耐候性优良的钢材。
[0011] 在专利文献5中，公开了将Ni添加量抑制为低于0. 65 %并添加有W的耐候性优良 的钢材。
[0012] 现有技术文献 [001引专利文献
[0014] 专利文献1:日本专利第3785271号公报
[0015] 专利文献2:日本专利第3846218号公报
[0016] 专利文献3:日本专利第3568760号公报
[0017] 专利文献4:日本特开2009-179882号公报
[0018] 专利文献5 :日本特开2012-067377号公报
[0019] 非专利文献
[0020] 非专利文献1:公路桥梁规范（道路橋示方書）（1通用篇?钢桥篇）及其解说（日 本道路协会，2002)
【发明内容】
[0021] 发明所要解决的问题
[0022] 但是，在专利文献1和2中，虽然通过增加Ni的含量而提高了耐候性，但需要大量 昂贵的Ni,因此存在制造成本增加运样的问题。
[0023] 在专利文献3中，虽然也公开了通过将Ni的含量抑制得较低、进一步添加Ti而提 高了耐候性的发明例，但存在钢的初性降低运样的问题。
[0024]另外，在专利文献4中，虽然通过将Ni的含量抑制得较低、进一步添加Sn和/或 Sb而提高了耐候性，但存在社制时对钢片进行加热时在表面产生裂纹等制造性差运样的问 题。
[00巧]在专利文献5中，虽然通过将Ni的含量抑制得较低、进一步添加W而提高了耐候 性，但是，W虽为微量但仍昂贵，并且是稀有性高的元素，因此，对来自海外的原料供给存在 担屯、。
[0026] 本发明是鉴于上述现状而开发的，其目的在于提供在海岸附近等高空中悬浮盐分 环境下能够W无涂装的状态使用的、耐候性优良的焊接结构用钢材。
[0027] 用于解决问题的方法
[0028] 为了解决上述问题，本发明人从高空中悬浮盐分环境下的耐候性的观点考虑，对 钢材的成分组成进行了深入研究。需要说明的是，"高空中悬浮盐分环境"是指空中悬浮盐 分量为0.Olmg?PfeCl/血2/dayW上的环境。
[0029] 其结果，得到了如下见解：通过复合含有化、Ni与Sn和/或佩，并且特别是使化、 Ni、Sn的含量满足规定的关系，由此，能够在不含有大量Ni、W等稀有且昂贵的元素的情况 下，在确保制造性的同时提高钢材在高空中悬浮盐分环境下的耐候性。
[0030] 本发明立足于上述见解。
[0031]旨P，本发明的主旨构成如下所述。
[0032] 1. 一种焊接结构用钢材，W质量％计含有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] 并且含有选自Nb:0.004%?上且0.2%W下及Sn:0.001%?上且0.2%W下中 的一种或两种，而且化、Ni及Sn的含量满足下述式（1)的关系，余量由化和不可避免的杂 质构成，
[0034] ([%Cu]+10[%Sn])/2[%Ni]《I... (1)
[0035] 其中，[%M]为M元素的钢中含量（质量％ )。
[0036] 2.如上述1所述的焊接结构用钢材，其中，上述钢材W质量％计还含有选自化： 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下中的一种或两种W上。 [0037]发明效果
[003引根据本发明，可W得到在高空中悬浮盐分环境下能够W无涂装的状态使用的、耐 候性优良的焊接结构用钢材。
[0039] 而且，本发明的焊接结构用钢材即使在应用于空中悬浮盐分量超过0.0 SmcM、进一 步为0.20mdd W上运样的高空中悬浮盐分环境下使用的桥梁等钢结构物的情况下，也无需 定期的修补涂装，因此能够大幅降低维修费用。
【附图说明】
[0040] 图1是将作为发明例的钢种A和作为基准钢的钢种AK的腐蚀量分别相对于空中 悬浮盐分量进行绘图而得到的图。
【具体实施方式】
[0041]W下，对本发明具体地进行说明。
[0042] 首先，对本发明的钢材中含有的元素中对于提高耐候性而言特别重要的化、Ni、Nb 及Sn进行说明。
[0043] 化和Ni使在钢板表面生成的诱层致密化，防止作为腐蚀加速因子的氯离子透过 诱层而到达钢基。
[0044] 另外，Nb在阳极部富集于诱层与钢基的界面附近而抑制阳极反应和阴极反应。Sn 也与Nb同样地在阳极部富集于诱层与钢基的界面附近而抑制阳极反应和阴极反应。
[0045] 认为运些效果在仅单独含有各元素时是不充分的，但利用通过复合含有化、Ni与 Nb和/或Sn而得到的协同效果，腐蚀抑制效果大幅提高，其结果，表现出能够耐受高空中悬 浮盐分环境下的使用的耐候性。
[0046] 接着，对本发明中将钢材的成分组成限定于上述范围的理由进行说明。需要说明 的是，钢板的成分组成中的元素的含量的单位均为"质量％"，W下，只要没有特别说明则仅 W"%"表示。
[0047]C:0.02%W上且低于 0. 14%
[0048]C是使钢材的强度提高的元素，为了确保规定的强度，需要含有0. 02%W上。另一 方面，C含量为0. 14%W上时，焊接性和初性劣化。因此，C含量设定为0. 02%W上且低于 0. 14%。
[0049]Si:0. 05 %W上且 2. 0 %W下
[0050]Si作为炼钢时的脱氧剂，并且为了提高钢材的强度而确保规定的强度，需要含有 0.05%W上。另一方面，Si超过2.0%而过量含有时，初性和焊接性显著劣化。因此，Si含 量设定为0. 05%W上且2.0%W下。
[0051]Mn:0. 2%W上且 2. 0%W下
[0052]Mn是使钢材的强度提高的元素，为了确保规定的强度，需要含有0. 2%W上。另一 方面，Mn超过2.0%而过量含有时，初性和焊接性劣化。因此，Mn含量设定为0.2%W上且 2.O%W下。
[0053]P:0. 005 %W上且 0. 03 %W下
[0054]P是使钢材的耐候性提高的元素。为了得到运样的效果，需要含有0. 005%W上 的P。另一方面，P含量超过0.03%时，焊接性劣化。因此，P含量设定为0.005%?上且 0. 03%W下。
[00巧]S:0.0001%W上且0.02%W下
[0056]S含量超过0. 02 %时，焊接性和初性劣化。另一方面，使S含量降低至低于 0.0001%时，生产成本增大。因此，S含量设定为0.0001%W上且0.02%W下。
[0057]Al:0. 001%W上且 0. 1%W下
[0058]Al是炼钢时的脱氧所需的元素。为了得到运样的效果，Al需要含有0. 001%W上。 另一方面，Al含量超过0.1%时，对焊接性带来不良影响。因此，Al含量设定为0.001%W 上且0.1%W下。
[0059]Cu:0. 1%W上且 1. 0%W下
[0060] 化具有通过使诱粒微细化而形成致密的诱层、从而提高钢材的耐候性的效果。运 样的效果在化含量为0.1%W上时得到。另一方面，化含量超过1.0%时，随着化的消耗 量增加，会导致成本的升高。因此，化含量设定为0.1%W上且1.0%W下。优选为0.2% W上且1.0%W下。
[0061] 化：0.1%^上且1.0%^下
[0062]Ni具有通过使诱粒微细化而形成致密的诱层、从而提高钢材的耐候性的效果。为 了充分地得到该效果，需要含有0.1%W上的Ni。另一方面，Ni含量超过1.0%时，随着Ni 的消耗量增加，会导致成本的升高。因此，Ni含量设定为0.1%W上且1.0%W下。优选为 0.2%W上且1.0%W下。
[0063] 选自Nb:0.004%?上且0.2%W下及Sn:0.001%^上且0.2%^下中的一种或 两种
[0064]Nb在阳极部富集于诱层与钢基的界面附近而抑制阳极反应和阴极反应。为了充分 地得到运些效果，需要含有0. 004%W上的佩。另一方面，Nb含量超过0. 2%时，会导致初 性的降低。因此，佩含量设定为0.004%W上且0.2%W下。优选为0.004%W上且0.1% W下。
[0065] 需要说明的是，佩具有通过与Sn共存而显著提高钢材在高空中悬浮盐分环境下 的耐候性的效果。
[0066] 另外，Sn在钢材/诱层界面处形成含有Sn的氧化被膜而抑制钢材的阳极反应和 阴极反应，由此提高钢材的耐候性。为了充分地得到运些效果，需要含有0.001%W上的 Sn。另一方面，Sn含量超过0.2%时，会导致钢的延展性、初性的劣化。因此，Sn含量设定 为0.001%W上且0.2%W下。优选为0.001%W上且0.1%W下。更优选为0.001%W上 且 0.05%W下。
[0067] 而且，如上所述，该Sn具有通过与Nb共存而显著提高钢材在高空中悬浮盐分环境 下的耐候性的效果。
[0068