[发明专利]焊接变形小且耐腐蚀性优异的钢板

说明书

技术领域

本发明涉及一种在造船、海洋构造物、建筑构造物、桥梁、土木等领域中采用的、焊接变形小且耐腐蚀性优异的钢板。特别是涉及一种在角焊缝焊接作业时产生的焊接变形小的厚钢板。

背景技术

通常，在制作各种焊接钢构造物时，由焊接金属的凝固收缩及其之后的冷却和相变引起的收缩、膨胀导致发生变形。作为焊接变形的代表，能够列举出T型角焊缝焊接部的角变形。在残留角变形地制作构造物时，压曲强度由于构件的变形而大幅度降低、或者破坏特性劣化，因此，不会成为设计者期待的构造物。为了防止该事态，通过进行各种研究来谋求防止对策。

将目前应用的焊接变形防止对策大致分类，有如下的（i）~（iii）这3种。

（i）设计的研究（提高被变形构件的刚性的方法）

焊接变形残留的原因是因为焊接金属、母材的焊接终端部附近受到塑性变形。受到了塑性变形的部位欲使其外侧部分弹性变形，但在刚性较高的情况下、即截面积较大的情况下，受到了塑性变形的部位的变形量变小。因而，增大截面积地设计变更能够作为一个防止对策。但是，在使用钢材的成本上升、重量上升及工期长期化的方面，增大截面积这样的设计变更的损失较多。

（ii）焊接时的研究

在焊接时，能够通过进行某种方法来防止焊接变形。存在几种方法，但首先在焊接之前预先向反方向弯曲。在焊接之后虽产生角变形，但有可能通过预先向反方向弯曲而精加工成目标形状。另外，也存在焊接时约束端部而不容许变形的方法。并且，有时也采用通过设置后行焊炬并在焊接之后对适当的位置再加热来反向回直的方法。但是，由于均伴随着作业量的大幅度增加，因此，成为成本上升的主要原因。

（iii）焊接后的矫正加工

作为焊接之后进行矫正的方法，存在机械校正和线性升温矫正。但是，这些方法也需要大幅度增加作业量，并且，也要求熟练的高超技能。

上述（i）~（iii）的对策全部是制作上的研究，但例如在专利文献1中提出了通过焊接材料的研究来谋求降低焊接变形。但是，在焊接材料的成本上升损害经济性、或者效果不充分时，问题较多，是在现实中无法进行应用的状况。

相对于此，也存在想要通过作为母材的钢材的研究来抑制焊接变形的例子，如下所述那样提出了几种方案。

在专利文献2中公开了一种通过复合添加Nb和Mo来促进焊接热历程中的析出而提高屈服应力的方法。但是，特别是Mo的添加会导致大幅度的成本上升，因此缺乏通用性。

在专利文献3及专利文献4中记载有如下内容：通过将作为母材的钢材的贝氏体及/或马氏体的分率控制在20%以上，并规定碳氮化物的分散状态，来提高屈服应力，由此抑制焊接变形。但是，在实用上并不一定能够达到获得充分的焊接变形降低效果。

而且，在专利文献5中记载有如下内容：通过使作为母材的钢材的贝氏体率为70%以上，并确保固溶Nb量为0.0040%以上，来抑制焊接变形。但是，在贝氏体分率为70%以上时，不仅会产生母材的强度脱离通用范围的情况，由Nb导致的焊接裂纹性的损害也有可能成为问题。

另一方面，焊接钢构造物大多在海滨地区、散布有融雪盐的地区等飘来盐量较多的环境下使用。另外，在造船领域中，多在海水飞沫环境下使用。

通常，将耐气候性钢材暴露在大气腐蚀环境中时，在其表面形成有具有保护性的锈层，抑制锈层之后的钢材腐蚀。因此，耐气候性钢材作为不涂装而能够裸露地使用的最低维护钢材用于桥梁等构造物。

但是，不仅在海滨地区，即使是在内陆部，在像散布有融雪盐、防冻剂的地区那样飘来盐量较多的地区中，也难以在耐气候性钢材的表面形成有具有保护性的锈层，难以发挥抑制腐蚀的效果。因此，在这些地区中，无法使用裸露着的耐气候性钢材，对普通钢实施涂装后使用的普通钢的涂装使用较普遍。但是，在涂装使用该普通钢的情况下，由腐蚀导致涂膜劣化，需要大约每10年再涂装，因此，维持管理所需的费用非常大。

近年来，在飘来盐量以NaCl计达到0.05mg/dm²/day（0.05mdd）以上的地区、例如海滨地区中，利用日本工业标准（JIS）标准化的耐气候性钢（JIS G 3114：焊接构造用耐气候性热轧钢材）因产生鳞状锈、层状锈等而导致的腐蚀失重较大，因此，无法在无涂装的情况下使用（参照建设省土木研究所、（公司）钢材俱乐部、（公司）日本桥梁建设协会：与耐气候性钢应用于桥梁相关的共同研究报告书（XX）-无涂耐气候性桥梁的设计·施工要领（改订版-1993.3））。