(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｃ  ：０．００５〜０．１５％、
Ｓｉ：１％以下、
Ｍｎ：１％以下、
Ｐ  ：０．０４％以下、
Ｓ  ：０．０３％以下、
Ｃｒ：７〜１４％、
Ｎ  ：０．０２％以下
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする耐マクロセル腐食性に優れた土中用耐食鋼。
【請求項２】
さらに重量％で、
Ｎｉ：０．１〜４％
を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐マクロセル腐食性に優れた土中用耐食鋼。
【請求項３】
さらに重量％で、
Ｍｏ：０．１〜２％、
Ｃｕ：０．１〜２％
の１種以上を含有することを特徴とする請求項２に記載の耐マクロセル腐食性に優れた土中用耐食鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼矢板、埋設パイプ、鋼管杭等のように土中で使用される鋼材に関して、マクロセル腐食によって発生する局所的な腐食を防止し、長期間に渡る土中耐食性を維持しうる耐マクロセル腐食性に優れた土中用耐食鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、土中の腐食環境は、比較的マイルドなため、裸の普通鋼を用いても、数１０年の使用に十分耐えうる場合がある。ただし、近年、省資源、環境保護の観点より社会資本の長寿命化が求められており、土中での使用も１００年を超える長寿命化が求められている。かかる長寿命化に普通鋼で対応するには、腐食による減肉しろを確保するために、極厚の鋼材を使用しなければならず、現場での作業性を著しく低下させると共に、鋼材の腐食によって表面に生じた錆層によって体積増加がもたらされるため、使用部位によっては、鋼材自体に大きな圧力がかかり、破断に至る危険性もある。
【０００３】
土中での鋼材の耐食性を向上させる手段として、鋼材中のＣｒ含有量を増加させる方法がある。Ｃｒ量の増加は、鋼材の耐食性向上に極めて有効に作用するが、土中のように鋼材が接する環境が不均一な場合（たとえば、深さ方向に土の種類、酸素濃度等が異なる）、いわゆるマクロセルを形成し、腐食が鋼材の局所領域に集中し、その領域のみが極めて早い速度で腐食していく場合がある。このような腐食は、たとえば、土中に縦方向に鋼材を埋設させた場合、縦方向の溶存酸素量の違いから、いわゆる酸素濃淡電池を形成し、酸素濃度の低い領域がアノードとなって溶解し、隣接した酸素濃度の高い領域がカソードとなり、アノード領域の腐食を促進させる。マクロセル腐食は、鋼材の減肉が局在化するため、極めて問題となる腐食である。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
本発明は、上記土中腐食に関する問題点に鑑み、耐全面腐食性はもちろん、マクロセル腐食も防止でき、土中環境での長期間に渡る耐食性を維持できる鋼の提供をその目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、土中での鋼材の耐食性を確保すると共に、土中環境の不均一性に起因するマクロセル腐食を防止するために、各種土壌中における成分元素の影響を丹念に検討した結果、鋼において、Ｃｒ含有量を限定し、Ｎｉ、あるいはそれに加えて、Ｍｏ、Ｃｕを適量添加することによって、マクロセル腐食も防止でき、土中環境での長期間に渡る耐食性を維持できることを見出し本発明に至ったもので、その要旨とするところは、
（１）  重量％で、
Ｃ  ：０．００５〜０．１５％、  Ｓｉ：１％以下、
Ｍｎ：１％以下、                Ｐ  ：０．０４％以下、
Ｓ  ：０．０３％以下、          Ｃｒ：７〜１４％、
Ｎ  ：０．０２％以下
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする耐マクロセル腐食性に優れた土中用耐食鋼。
（２）  さらに重量％で、
Ｎｉ：０．１〜４％
を含有することを特徴とする前記（１）に記載の耐マクロセル腐食性に優れた土中用耐食鋼。
（３）  さらに重量％で、
Ｍｏ：０．１〜２％、
Ｃｕ：０．１〜２％
の１種以上を含有することを特徴とする前記（２）に記載の耐マクロセル腐食性に優れた土中用耐食鋼、である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、各種土壌中における鋼材の長期耐食性に及ぼす成分元素の影響を検討した結果、鋼材の耐食性向上には、鋼材中のＣｒ含有量を増加させることが有効に作用するが、ある濃度を越えてＣｒを添加すると、マクロセル腐食を発生することを見出した。
【０００７】
各元素の添加量とその理由について説明する。
Ｃｒは、土中での耐食性向上において最も重要な元素である。しかし、その含有量が臨界値を超えて添加すると、マクロセル腐食を発生するため、その上限を設ける必要がある。土中での鋼材の一般的な耐食性を向上させるには、Ｃｒ含有量は、少なくとも７％以上は必要となる。ただし、マクロセル腐食の発生を防止する観点より、Ｃｒ含有量は、１４％以下にする必要がある。
【０００８】
Ｃは、鋼材の強度を上昇させるのに有効な元素で、土中での使用に必要な強度を維持するため０．００５％以上添加するが、０．１５％を超えて添加すると、鋼材の耐食性を劣化させるため、０．１５％を上限とする。ただし、低温靭性が必要とされる時は、その含有量を０．０３％以下にすることが望ましい。
【０００９】
Ｓｉは、通常、脱酸材として用いられる元素であるが、土中における鋼材の耐食性を改善する効果はなく、その含有量が１％を超えると、材料の製造性を劣化させるため、その含有量は、１％以下にする必要がある。
【００１０】
Ｍｎは、鋼材の耐食性を劣化させる硫化物系介在物を形成し、材料の耐食性を劣化させるので、その含有量は、１％以下にする必要がある。
【００１１】
Ｐは、粒界偏析しやすい元素であり、鋼材の熱間加工性を劣化させる。従って、その含有量は、０．０４％以下にする必要がある。
【００１２】
Ｓは、硫化物系介在物を形成し、鋼材の耐食性を劣化させる元素であり、その含有量は、０．０３％以下にする必要がある。０．０１％以下とすれば、さらに好ましい。
【００１３】
Ｎは、溶接熱影響部あるいは、溶体化処理後の冷却中に窒化物として析出し、耐食性を劣化させるため、その含有量は、０．０２％以下にする必要がある。
【００１４】
以上、上記成分元素に規定したＣｒ含有鋼は、土中において、極めて優れた耐食性を示し、かつマクロセル腐食を発生せず、土中での長期間の使用に耐えうることができる。
【００１５】
なお、さらに腐食環境が厳しい土壌においては、たとえば、土中の導電率が高いような土中では、鋼材の製造コストを上昇させることになるが、合金元素の添加が有効となる。それには、上記成分元素に加えて、Ｎｉの添加が有効となる。
【００１６】
Ｎｉは、土中における鋼材の溶解反応を抑制することによって鋼材の耐食性を向上させる効果を有するものと考えられる。Ｎｉの添加効果を発現させるには、少なくとも０．１％以上の添加が必要である。ただし、４％を超えると、その効果が飽和しコストを上昇させるだけなので４％を上限とする。
【００１７】
なお、土中の塩化物濃度が極めて高く、鋼材の腐食形態が孔食を主体となる場合、孔食の発生、成長を抑制するには、Ｎｉに加えて、さらに、ＭｏあるいはＣｕの添加が有効に働く。Ｍｏ、Ｃｕは、孔食内での金属の溶解速度を低減するものと考えられ、その含有量は、少なくとも０．１％以上が必要であるが、２％を超えると、その効果が飽和するため２％をその上限値とする。Ｃｕ、Ｍｏは、単独あるいは複合で添加してもよいが、複合添加の方がより良好な結果が期待できる。
【００１８】
【実施例】
表１は、発明鋼及び比較鋼の鋼中成分を示すと共に、塩分濃度４０ｐｐｍ、土中抵抗率２０００Ω・ｃｍ、ｐＨ＝７の実土中に全長４ｍの鋼板を縦方向に１０年間埋設試験を実施した後に、鋼材の全面腐食速度（一般耐食性で表記）並びに鋼材の局所領域が著しく腐食されていないか（マクロセル腐食）の有無を表中に示した。
表１に示すように、本願発明鋼は、比較鋼に対して、優れた土中耐食性を示し、またマクロセル腐食を全く発生しないことが分かる。
【００１９】
【表１】
0003578663.tif 000002
【００２０】
【発明の効果】
本発明の土中用耐食鋼は、土中腐食で問題となる耐マクロセル腐食性に優れ、優れた土中耐食性を長期にわたり維持することができ、使用において土中に埋設される鋼矢板、埋設パイプ、鋼管杭などの鋼材のメインテナンスにかかる負担を大幅に軽減することができる。