(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｃｒ含有鋼で製造され、溶接部の耐食性と靭性の両特性が確保され、水性塗料の保管・運搬容器として好適なドラム缶とその製造方法を提供する。【解決手段】母材のＣｒ含有鋼は、Ｃｒ：９〜１９質量％，Ａｌ：０．００２〜０．２質量％，Ｓ：０．０１質量％以下を含有し、更に、Ｃ＋Ｎと、Ｔｉまたは／およびＮｂを含有し、Ｃ＋Ｎの含有量をｘ（質量％）、Ｔｉの含有量をｙ（質量％）、Ｎｂの含有量をｚ（質量％）としたとき、ｘ，ｙ，ｚの間では、（ｉ）Ｔｉ，Ｎｂをそれぞれ単独で含有する場合には、次式：ｘ≦０．０３質量％、８ｘ≦ｙ≦０．８質量％、１８ｘ≦ｚ≦０．８質量％の関係が成立しており、また、（ｉｉ）ＴｉとＮｂの両者を含有する場合には、次式：ｘ≦０．０３質量％、１＜（ｙ／８ｘ）＋ｚ／１８ｘ、ｙ＋ｚ≦０．８質量％の関係が成立しているＣｒ含有鋼であり、厚み１〜２０ｎｍの酸化皮膜が形成されているドラム缶。【選択図】      図４
2004217230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料または塗料用原料を充填し、Ｃｒ：９〜１９質量％を含むＣｒ含有鋼を素材とし、耐食性および洗浄性に優れていることを特徴とするドラム缶。
【請求項２】
腐食性物質を含む塗料、または塗料用原料を充填する請求項１のドラム缶。
【請求項３】
胴板、地板、および天板がいずれもＣｒ含有鋼を母材とし、かつ溶接部を有し、塗料または塗料用原料を充填するドラム缶であって、
母材であるＣｒ含有鋼は、Ｃｒ：９〜１９質量％，Ａｌ：０．００２〜０．２質量％，Ｓ：０．０１質量％以下を含有し、更に、Ｃ＋Ｎと、Ｔｉまたは／およびＮｂを含有し、
前記Ｃ＋Ｎの含有量をｘ（質量％）、前記Ｔｉの含有量をｙ（質量％）、前記Ｎｂの含有量をｚ（質量％）としたとき、ｘ，ｙ，ｚの間では、
（ｉ）Ｔｉ，Ｎｂをそれぞれ単独で含有する場合には、次式：
ｘ≦０．０３質量％
８ｘ≦ｙ≦０．８質量％
１８ｘ≦ｚ≦０．８質量％
の関係が成立しており、また、
（ｉｉ）ＴｉとＮｂの両者を含有する場合には、次式：
ｘ≦０．０３質量％
１＜（ｙ／８ｘ）＋ｚ／１８ｘ
ｙ＋ｚ≦０．８質量％
の関係が成立しているＣｒ含有鋼であり、
前記溶接部の表面には、酸化物から成り、厚み１〜２０ｎｍの酸化皮膜が形成されている請求項１のドラム缶。
【請求項４】
前記Ｃｒ含有鋼は、更に、Ｍｏ，Ｗ、およびＶの群から選ばれる少なくとも１種を０．５〜３質量％含有している請求項３のドラム缶。
【請求項５】
前記溶接部が、胴板の突き合わせ部に形成された突き合わせ溶接部、胴板のラップ部をシーム溶接したのち圧延成形されたラップ溶接部、胴体と鍋底部の突き合わせ部に形成された突き合わせ溶接部、または、胴体と鍋底部のラップ部をシーム溶接したのち圧延成形されたラップ溶接部のいずれかである請求項３または４のドラム缶。
【請求項６】
前記溶接部が、胴板と地板のかしめ構造の内側に形成された中埋溶接部である請求項３または４のドラム缶。
【請求項７】
前記突き合わせ溶接部における裏ビード幅が前記胴板の板厚以上であり、かつ、
前記胴板の圧延方向と直交する方向における平均表面粗度をＲｍ、前記突き合わせ溶接部の溶接線に沿う方向の平均表面粗度をＲｗとしたとき、Ｒｍ−Ｒｗの絶対値が０．１〜１．５μｍになっている請求項５のドラム缶。
【請求項８】
前記溶接部の任意箇所で前記酸化皮膜の厚み方向におけるＣｒ濃度（質量％）とＦｅ濃度（質量％）を測定したときに、Ｃｒ濃度（質量％）／Ｆｅ濃度（質量％）比の最大値が、前記母材におけるＣｒ濃度（質量％）／Ｆｅ濃度（質量％）比の１．２５倍以上になっている請求項３〜７のいずれかのドラム缶。
【請求項９】
請求項３の母材を用いてドラム缶を製造する方法であって、溶接部の形成後に、前記溶接部に生成した酸化スケールを化学的に除去することを特徴とするドラム缶の製造方法。
【請求項１０】
前記溶接部が前記突き合わせ溶接部である場合には、流量２Ｌ／ｍｉｎ以上の、Ａｒを主体とするシールドガスを用いたバックシールド溶接を行う請求項９のドラム缶の製造方法。
【請求項１１】
前記バックシールド溶接を、Ｃｒ：１６〜２５質量％，Ｎｉ：８〜１６質量％，Ｃ：０．０３質量％以下，Ｎ：０．０５質量％以下を含有し、かつ、Ｃｒ当量、Ｎｉ当量を、それぞれ、次式：
Ｃｒ当量＝Ｃｒ（質量％）＋Ｍｏ（質量％）＋１．５×Ｓｉ（質量％）、
Ｎｉ当量＝Ｎｉ（質量％）＋０．５×Ｍｏ（質量％）＋３０×Ｃ（質量％）
で表示したときに、次式：
Ｃｒ当量×Ｎｉ当量＞１６０
が成立するオーステナイト系ステンレス鋼の溶接棒を用いて行い、かつ、
溶接部の面積をＡ、前記母材の内側面積をＢとしたとき、次式：
Ａ／Ｂ≦１／１００
を満足するように行う請求項１０のドラム缶の製造方法。
【請求項１２】
前記酸化スケールを化学的に除去する方法が、硝酸とフッ酸の混合物と前記溶接部とを接触させる方法である請求項９のドラム缶の製造方法。
【請求項１３】
前記混合物が、重量比で、硝酸１０．０〜３０．０％、フッ酸０．３〜６．０％を混合して成る混合溶液である請求項１２のドラム缶の製造方法。
【請求項１４】
前記酸化スケールを化学的に除去したのち、前記溶接部に機械的な研磨処理を行う請求項９のドラム缶の製造方法。
【請求項１５】
前記機械的な研磨処理を、ドラム缶の内面全体およびカール部にも行う請求項１４のドラム缶の製造方法。
【請求項１６】
前記機械的な研磨処理がブラシ研磨処理である請求項１４または１５のドラム缶の製造方法。
【請求項１７】
ｐＨ値が３〜１２、ハロゲン化物イオン濃度が２００ｐｐｍ以下である水系塗料の保管・運搬に用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかのドラム缶の使用方法。
【請求項１８】
前記水系塗料の温度が６０℃以下である請求項１７のドラム缶の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はドラム缶とその製造方法に関し、更に詳しくは、フェライト系ステンレス鋼から成る母材を溶接して製造されるドラム缶であって、溶接部の耐食性が優れているとともに靭性も高く、また洗浄性も優れていて、例えば水系塗料を保管・運搬するために用いて好適なドラム缶とそれを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば溶剤系塗料を保管・運搬するためのドラム缶としては、その溶剤系塗料の腐食性が弱いので、一般に、管内面が無塗装の鉄製のドラム缶、または缶内面に塗装が施された鉄製のドラム缶（内装缶という）が使用されている。
ところで、最近の動向として、塗料に関しては溶剤系塗料から水系塗料への移行が環境保全の観点から進んでいる。しかしながら、水系塗料は溶剤系塗料に比べて腐食性が強いので、それを保管・運搬するドラム缶に関しては、内装缶の塗膜だけでは内面耐食性の保障が困難であり、内面腐食が問題になる。
【０００３】
また、リサイクル処理において、焼却処理や溶剤洗浄等の残存塗料除去過程で残存塗料滓などを含む種々の異物を完全に除去することができず、これらが新たに充填する内容物に混入するという懸念がある。
このようなことから、耐食性と洗浄性の両方に優れたステンレス鋼でドラム缶を製造することが検討されはじめている。
【０００４】
その場合、例えば図５で示したような構造のドラム缶は、概ね、次のようにして製造されている。
まず、所定の寸法形状をした胴板を丸めて当該胴板の両端を合わせ、その合わせ部を溶接して円筒形状の胴体１を製造する。ついで、胴体１の下端開口部に地板２を配置し、胴体端部と地板の周縁部との間でかしめ加工を行い、図６で示したような液密性のかしめ構造Ａを形成する。
【０００５】
ついで、胴体１の上端開口部に天板３を配置し、胴体端部と天板の周縁部との間でかしめ加工（密閉系ドラム缶の場合）、またはオープン缶加工（オープン系ドラム缶の場合）を行って、全体を液密性の密閉構造にする。
なお、上記した胴体１の製造時に、胴板の端面を若干重ね合わせたのちそのラップ部にシーム溶接を行って円筒胴体１を製造し、ついで、胴体の内側と外側から当該ラップ溶接部にロール圧延を施してその厚みを母材の厚み近くにまで調整して目的とする胴体を製造することもある。
【０００６】
また、図７で示したような構造のドラム缶は、概ね、次のようにして製造されている。
まず、鍋底部４ａとその外周に溶接して取り付けられたスカート部４ｂとから成るドラム缶底部４を別体として製造する。また、胴板を丸めてその両端を合わせ、その合わせ部を溶接して胴体１を製造する。
【０００７】
ついで、鍋底部４ａの上端と胴体１の下端を合わせ、その合わせ部を溶接して両者を一体化する。その後、胴体１の上端に天板３を配置してかしめ加工またはオープン缶加工を行う。
このいずれの方法で製造されたドラム缶の場合であっても、その胴板、地板、天板などはステンレス鋼を母材としているので耐食性は良好であるが、上記した突き合わせ溶接部やラップ溶接部には、溶接時の高温で酸化スケールが生成するので、耐食性が劣るという問題がある。
【０００８】
また、図６で示したドラム缶の場合、かしめ構造Ａの内側、すなわち胴体端部と地板（または天板）の間には円環状の隙間部５が形成される。
そして、その隙間部では隙間腐食が起こりやすく耐食性に劣るという問題がある。更には、この隙間部に塗料が侵入し、リサイクル使用時に洗浄してもその隙間部に残っている塗料を完全に除去できないという問題がある。
【０００９】
このような問題に対しては、胴体と地板との間をアーク溶接して隙間部を埋め込み、隙間腐食の発生を軽減し、また胴板の合わせ部における溶接部を硝酸とフッ酸の混酸で化学処理して溶接時に生成する酸化スケールを除去して当該溶接部の耐食性を向上させる方法が提案されている（特許文献１，２，３を参照）。
これらの特許文献では、用いたステンレス鋼の鋼種に関する記載はないが、通常、ドラム缶に用いられるステンレス鋼はオーステナイト系のＳＵＳ３０４であることからして、この場合も母材はＳＵＳ３０４であると考えられる。
【００１０】
しかしながら、ＳＵＳ３０４は高価なＮｉ成分を１０質量％程度含有しているので、この鋼材で製造したドラム缶は、従来の塗装鉄板製のドラム缶（内装缶）に比べて大幅にコストアップとなる。
したがって、低コストのステンレス鋼製のドラム缶を製造しようとした場合には、材料として、Ｎｉ成分を含有しないステンレス鋼、例えばフェライト系のＣｒ含有鋼を用いることが有効であるといえる。
【００１１】
【特許文献１】
特公平１−３５０８０号公報
【特許文献２】
特公平３−４２８５号公報
【特許文献３】
特公平４−１３２１８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｃｒ含有鋼で製造したドラム缶の場合、胴板における溶接部の耐食性は、ＳＵＳ３０４製のドラム缶の溶接部の耐食性に比べて顕著に劣化するという問題がある。
そして、この溶接部における耐食性の顕著な劣化を防止することを目的として、胴板などに用いる母材のＣｒ含有量を増加させると、今度は、溶接部の靭性劣化が生じてきて、ドラム缶としての必要強度が満たされず、実使用に耐え得なくなる。
【００１３】
したがって、Ｃｒ含有鋼を用いたドラム缶の場合、溶接部の靭性を適正に確保した状態で、溶接部の耐食性を向上させることが大きな課題となる。更には、かしめ構造の隙間部における腐食の発生を防止することも重要な問題である。
本発明は、Ｃｒ含有鋼（フェライト系ステンレス鋼）を用いたドラム缶における上記した問題を解決し、溶接部の靭性が適正に確保されているとともに耐食性も確保され、またかしめ構造の隙間部における腐食発生も起こりにくく、更には洗浄性も優れていてリサイクル使用に好適なドラム缶とその製造方法の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、塗料または塗料用原料を充填し、Ｃｒ：９〜１９質量％を含むＣｒ含有鋼を素材とし、耐食性および洗浄性に優れていることを特徴とするドラム缶が提供される。具体的には、胴板、地板、および天板がいずれもＣｒ含有鋼を母材とし、かつ溶接部を有し、塗料または塗料用原料を収容するドラム缶であって、
母材であるＣｒ含有鋼は、Ｃｒ：９〜１９質量％，Ａｌ：０．００２〜０．２質量％，Ｓ：０．０１質量％以下を含有し、更に、Ｃ＋Ｎと、Ｔｉまたは／およびＮｂを含有し、
前記Ｃ＋Ｎの含有量をｘ（質量％）、前記Ｔｉの含有量をｙ（質量％）、前記Ｎｂの含有量をｚ（質量％）としたとき、ｘ，ｙ，ｚの間では、
（ｉ）Ｔｉ，Ｎｂをそれぞれ単独で含有する場合には、次式：
ｘ≦０．０３質量％
８ｘ≦ｙ≦０．８質量％
１８ｘ≦ｚ≦０．８質量％
の関係が成立しており、また、
（ｉｉ）ＴｉとＮｂの両者を含有する場合には、次式：
ｘ≦０．０３質量％
１＜（ｙ／８ｘ）＋ｚ／１８ｘ
ｙ＋ｚ≦０．８質量％
の関係が成立しているＣｒ含有鋼であり、
前記溶接部の表面には、酸化物から成り、厚み１〜２０ｎｍの酸化皮膜が形成されていることを特徴とするＣｒ含有鋼を素材としたドラム缶が提供される。
【００１５】
その場合、前記溶接部の任意箇所で酸化皮膜の厚み（深さ）方向におけるＣｒ濃度（質量％）とＦｅ濃度（質量％）を測定したときに、Ｃｒ濃度（質量％）／Ｆｅ濃度（質量％）比の最大値が、前記母材におけるＣｒ濃度（質量％）／Ｆｅ濃度（質量％）比の１．２５倍以上になっていることが好ましい。
また、本発明においては、前記したＣｒ含有鋼を母材としてドラム缶を製造する方法であって、溶接部に生成した酸化スケールを化学的に除去することを特徴とするドラム缶の製造方法、好ましくは、酸化スケール除去後に、更に溶接部にブラシ研磨を好適とする機械的な研磨処理を施すドラム缶の製造方法が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のドラム缶は、塗料または塗料用原料を充填することができる。上記した塗料としては、とくに制限されるものではなく従来から使用されている塗料をあげることができる。具体的には、例えば、有機溶剤形塗料、水系塗料（例えば、アニオン電着塗料、カチオン電着塗料など）、粉体塗料、活性エネルギー線硬化形塗料などがあげられる。
【００１７】
また、上記した塗料用原料としては、とくに制限されるものではなく従来から使用されている塗料用原料をあげることができる。具体的には、例えば、樹脂ワニス（エマルジョン樹脂液、水溶性樹脂液、非水分散樹脂液、溶剤形樹脂液など）、顔料（着色顔料、体質顔料、防錆顔料など）、樹脂原料（アクリル系モノマー、ビニル系モノマーなどの重合体用原料、フタル酸、ネオペンチルグリコール、グリセリン、脂肪酸、油脂などのポリエステル樹脂用原料、エポキシ化合物、ビスフェノール、エピクロルヒドリンなどのエポキシ樹脂用原料）、溶剤（有機溶剤、水など）、中和剤（酸水溶液、塩基性水溶液など）、添加用補助原料（顔料分散剤、付着付与剤、反応促進剤、触媒など）があげられる。
【００１８】
また、本発明のドラム缶は、ドラム缶の内部腐食原因となる陰イオン（塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、カルボキシルイオン、酸性リン酸イオンなど）、陽イオン（アンモニウムイオン、アミンイオンなど）を発生する腐食性物質を含むものや、貯蔵中にこれらの腐食原因となるイオンを発生する塗料または塗料用原料に適用することが好ましい。
【００１９】
すなわち、本発明のドラム缶は、このような内部腐食原因となるイオンを含有する、具体的には、水系塗料の保管・搬送を主たる使用目的として設計されている。とくに、ｐＨ値が３〜１２で、かつ塩化物イオン、臭化物イオンのようなハロゲン化物のイオン濃度が２００ｐｐｍ以下である水系塗料を温度６０℃以下で保管・運搬する使用目的に用いて好適なドラム缶として設計されている。
【００２０】
そして、このドラム缶はフェライト系ステンレス鋼である前記組成のＣｒ含有鋼を母材として製造され、図６で示したかしめ構造Ａの内側の隙間部５は中埋溶接されていて、胴体の突き合わせ溶接部またはラップ溶接部、および前記中埋溶接部など溶接部の表面には、酸化物から成り、その厚みが１〜２０ｎｍの酸化皮膜が形成されている。
【００２１】
とくに、その酸化皮膜は、その任意箇所で厚み方向にＣｒ濃度（質量％表示）とＦｅ濃度（質量％表示）を測定したときに、両者の比：Ｃｒ濃度／Ｆｅ濃度の最大値が、用いた母材におけるＣｒ濃度（質量％表示）とＦｅ濃度（質量％表示）の比：Ｃｒ濃度／Ｆｅ濃度の１．２５倍以上になっていることを好適とする。なお、ここで、溶接部とは、母材が溶接されている箇所とその周囲に位置する熱影響部を含めた箇所のことをいう。
【００２２】
溶接部の表面に上記した酸化皮膜が形成されていることにより、本発明のドラム缶の当該溶接部は優れた耐食性と靭性を備えている。この酸化皮膜の厚みは、後述するバックシールド溶接時（突き合わせ溶接部の場合）の溶接条件で制御され、またＣｒ濃度／Ｆｅ濃度比は溶接条件と後述する酸化スケールの化学的な除去方法によって制御される。
【００２３】
最初に、用いるＣｒ含有鋼について説明する。
まずＣｒは、母材の耐食性を確保するために含有せしめる必須成分であり、その含有量は９〜１９質量％に設定される。
含有量が９質量％より少ない場合は、母材としての耐食性が不充分であり、また１９質量％より多い場合は、後述する溶接部における靭性の低下が顕著となるからである。耐食性を確保しつつ、溶接部の靭性も適正化するためには、Ｃｒ含有量を１０〜１３質量％にすることが好ましい。
【００２４】
Ａｌは、母材それ自体の耐食性の向上と、溶接部の耐食性および靭性の向上に寄与する成分であり、その含有量は０．００２〜０．２質量％に設定される。
含有量が０．００２質量％より少ない場合は、上記した効果が充分に発現せず、また０．２質量％より多くなると、逆に、溶接部の耐食性と靭性が劣化するからである。
【００２５】
Ｓは、母材の耐食性および靭性の低下を引き起こす元素であるので、その含有量は０．０１質量％以下に規制される。
Ｃ，Ｎは、いずれも、溶接箇所またはその周辺に位置する熱影響部、すなわち溶接部において母材中のＣｒと反応してＣｒの炭窒化物を生成し、それが原因となる溶接部の粒界腐食を引き起こすとともに、靭性劣化も招くので、その含有量は、それぞれの含有量の算術和（Ｃ＋Ｎ：ｘ）が０．０３質量％以下となるように規制することが必要である。
【００２６】
しかしながら、Ｃｒ含有鋼の場合、Ｃｒの拡散定数は大きく、またＣとＮの固溶限は低いので、Ｃｒの炭窒化物が生成しやすいという性質を備えている。
そのため、ｘ値を０．０３質量％以下に設定しただけでは、Ｃｒの炭窒化物の生成を抑制することが困難である。
このようなことから、本発明のＣｒ含有鋼ではＴｉまたは／およびＮｂを含有せしめて溶接部におけるＣｒの炭窒化物の生成を抑制する。
【００２７】
すなわち、Ｔｉ，Ｎｂは、いずれも、ＣやＮと反応してＣとＮを固定し、そのことによりＣｒの炭窒化物の生成を抑制する働きをし、その結果として、溶接部の耐食性と靭性の確保に寄与する成分である。そして、Ｔｉ，Ｎｂは、それぞれを単独で含有せしめても、また両者を同時に含有せしめても上記した効果を発揮する。
【００２８】
その場合、Ｔｉの含有量をｙ（質量％）、Ｎｂの含有量をｚ（質量％）で表示すると、本発明者らの研究によれば、前記したＣ＋Ｎの含有量（ｘ質量％）との間では次の関係を成立させることが必要である。すなわち、
（ｉ）Ｔｉ，Ｎｂをそれぞれ単独で含有させる場合には、次式：
ｘ≦０．０３質量％
８ｘ≦ｙ≦０．８質量％
１８ｘ≦ｚ≦０．８質量％
の関係である。また、
（ｉｉ）ＴｉとＮｂの両者を含有させる場合には、次式：
ｘ≦０．０３質量％
１＜（ｙ／８ｘ）＋ｚ／１８ｘ
ｙ＋ｚ≦０．８質量％
の関係である。
【００２９】
上記した関係が成立しているときに、母材中のＣとＮはＴｉまたは／およびＮｂで固定されていて、Ｃｒの炭窒化物の生成は抑制され、溶接部の耐食性と靭性の確保を実現することができる。
しかしながら、上記した（ｉ），（ｉｉ）のいずれの場合であっても、Ｔｉ，Ｎｂの含有量が０．８質量％より多くなると、溶接部では靭性低下が認められるようになる。
【００３０】
なお、このＣｒ含有鋼は、上記成分を必須とするが、更には、Ｍｏ，Ｗ，Ｖの１種または２種以上を含有していてもよい。これらの成分はいずれも、母材と溶接部の耐食性を高める成分である。しかしながら、あまり多く含有せしめると、母材の強度が顕著に上昇して靭性の劣化を引き起こすようになるので、その含有量は０．５〜３質量％に制限することが好ましい。
【００３１】
本発明のＣｒ含有鋼は、上記した各成分の所定量を例えば電気炉で溶製して得ることができる。そして、鋼中のＣおよびＮの濃度を低減するためには、更に２次精錬することが好ましい。
得られた溶鋼を、例えば連続鋳造してスラブとし、ついで温度約１２００℃で当該スラブに対して充分な均熱処理を施したのち、熱間圧延を行って所定厚みの圧延板材とする。そして、鋼中の成分に応じて、８００〜９５０℃の温度域で固溶化処理を行い、更にショットピーニング，酸洗処理を行って、ドラム缶用の板材が製造される。
【００３２】
本発明のドラム缶は、このようなＣｒ含有鋼の板材を用いて次のようにして製造される。それを、胴板の突き合わせ溶接、かしめ構造の中埋溶接を行う場合を例にして説明する。
まず、上記したＣｒ含有鋼の圧延板材を用意し、この圧延板材を加工して所定寸法の胴板を製造する。また、圧延板材に抜き絞り加工を行って所定寸法の天板と地板を製造する。
【００３３】
ついで、図１で示したように、胴板１Ａを丸め、その両端を突き合わせて突き合わせ部１Ｂを形成する。このとき、胴板１Ａの圧延方向（図の矢印ｆで示した方向）の端部を突き合わせるのが通例であるので、突き合わせ部１Ｂは圧延方向（ｆ）と直交して延びている。
そして、突き合わせ部１Ｂに対して後述するバックシールド溶接を行って、両端が開口する円筒形状の胴体１を製造する。この過程で、突き合わせ部１Ｂは、図２で示したように、溶融溶接され、胴板１Ａの表面１ａと裏面１ｂに膨出するビードから成る突き合わせ溶接部１Ｃに転化する。
【００３４】
ついで、形成された突き合わせ溶接部に対して後述する化学的な方法で表面の酸化スケールを除去して、酸化物から成る酸化皮膜を表出させる。好ましくは、更に続けて、この酸化皮膜に後述する機械的な研磨を行う。
ついで、図３で示したように、胴体１の下部開口端部に地板２を配置し、開口端部と地板の周縁との間にかしめ加工を行って水密なかしめ構造Ａを形成する。
【００３５】
そして、かしめ構造３の内側に位置する隙間部５に対し、溶接金属を用いた中埋溶接を行って中埋溶接部３Ａを形成し、引き続き、この中埋溶接部３Ａの表面の酸化スケールを化学的方法で除去する。更に続けて後述する機械的な研磨を行うことが好ましい。
そして最後に、胴体１の上部開口端部に天板を配置し、カール部を形成し、両者を緊締用バンドで締めつけて目的とするドラム缶が製造される。
【００３６】
上記した一連の製造過程において、本発明では次のような処置が施される。それを以下に順次説明する。
まず、突き合わせ部１Ｂの突き合わせ溶接に関しては、Ａｒガスを用いたバックシールド溶接が適用される。具体的には、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接が適用される。
【００３７】
例えば図４で示したように、胴板１Ａの突き合わせ部１Ｂを溶接する場合、胴板１Ａの表面１ａと裏面１ｂの双方からＡｒガスを吹きつけて突き合わせ部１Ｂの全体を不活性なＡｒガスで被包した状態下に置き、非消耗電極（例えばＷ電極）４と胴板（母材）１Ａとの間にアークを発生させ、突き合わせ部１Ｂを溶接線方向に沿って連続的に溶融させていく。生成する溶融池は凝固してビードになり、ここに溶接部が形成されていく。この操作を溶接線方向に沿って行うことにより、突き合わせ溶接部１Ｃが順次形成されていく。
【００３８】
なお、かしめ構造の隙間部に対する中埋溶接の場合は、隙間部を溶接金属で埋設することとの関連で、シールドガスとしてＡｒガスを用い、かつ後述する溶接棒を用いた肉盛り溶接が実施される。
このような溶接を行うと、不可避的に周辺空気がＡｒガス領域に巻き込まれ、そして空気中のＯ２やＮ２は溶接部に取り込まれる。取り込まれたＯ２は、母材表面のＣｒやＦｅと結合してＣｒ酸化物やＦｅ酸化物を生成し、表層部にはこれら酸化物が混在する酸化皮膜が形成される。そして、その酸化皮膜は、比較的多孔構造であり、酸化物と母材との界面近傍でＣｒ濃度が低下している場合が多いため、溶接部の耐食性劣化を生じさせる。
【００３９】
したがって、本発明では、可能な限り酸化スケールは生成させないような溶接雰囲気が設定される。
具体的には、前記したバックシールド溶接時に、シールドガスであるＡｒガスの流量を２Ｌ／ｍｉｎ以上に設定する。流量が２Ｌ／ｍｉｎより少ない状態で溶接を行うと、溶接部へは空気が多量に取り込まれて酸化スケールの生成量は多くなり、溶接部の耐食性が劣化するからである。
【００４０】
しかしながら、流量２Ｌ／ｍｉｎ以上のＡｒガスを用いてバックシールド溶接を行っても、微量ではあれ、溶接部に周辺空気が取り込まれ、部分的に酸化スケールが生成する。この問題に対しては、後述するようにして主として酸化スケールを除去する。
そして、最表層の酸化スケールが除去されたのち、溶接部の表面に残っている酸化皮膜は、その厚みが１〜２０ｎｍとなるように制御される。
【００４１】
この厚みが２０ｎｍより厚い場合は、当該皮膜は多孔質化してクラックが発生しやすくなり、溶接部における耐食性の劣化や靭性の低下を引き起こすからである。
一般に、Ｃｒ含有鋼表面の自然酸化膜の厚みは１〜３ｎｍであるので、このことを勘案して、本発明における上記酸化皮膜の厚みは１〜２０ｎｍの範囲内に設定することがより好ましい。
【００４２】
このような厚みの皮膜は、例えば、後述する酸化スケールの化学的な除去や、機械的な研磨処理などの条件を適宜に選択することによって成膜可能である。
なお、酸化皮膜の厚みは、オージェ分光分析装置を用いて測定することができる。すなわち、まず、溶接部表面から酸化スケールを除去したのち、表出している酸化皮膜の最外表面から深さ方向にかけての酸素濃度分布を求める。そして、最外表面から深さ１．５ｎｍの箇所の酸素濃度の平均値が半減する深さの箇所を把握し、最外表面からその箇所までの厚みを不働態皮膜、すなわち酸化皮膜の厚みとする。スパッタリング速度は、ＳｉＯ２を標準試料として求めた値を用いることとする。
【００４３】
なお、スパッタリング速度は、上記したように極めて薄い皮膜の厚みが測定できるように、例えば数１０Å／ｍｉｎのような速度を適切に選択することが必要となる。
ところで、前記したように、Ａｒガス流量を２Ｌ／ｍｉｎ以上に設定してもバックシールド溶接時には、部分的ではあれ、Ｆｅ酸化物を主体とする酸化スケールが溶接部に生成する。
【００４４】
そして、この酸化スケールは溶接部の耐食性を劣化させる要因であるため、本発明ではこの除去を実施して溶接部の耐食性向上の処置が施される。
その場合、酸化スケールの除去に関しては機械的な方法と化学的な方法が考えられるが、本発明では化学的な除去方法が採用される。機械的な除去方法の場合、溶接箇所や熱影響部、すなわち溶接部の表面粗度の大小によっては、充分に酸化スケールを除去できないこともあるからである。
【００４５】
本発明における除去方法としては、硝酸とフッ酸の混合物を調製し、この混合物と溶接部を接触させる方法が採用される。混合物としては、例えば混合溶液をあげることができる。除去の具体例としては、その混合溶液にドラム缶を浸漬したり、または溶接部に混合溶液を塗布したりすればよい。また、硝酸とフッ酸を含有するペーストを溶接部に塗布してもよい。
【００４６】
用いる混合物における硝酸とフッ酸の混合割合は、重量比で、硝酸１０〜３０％，フッ酸０．３〜６％であることが好ましい。
また、例えば１０〜３０質量％の硝酸ソーダまたは硫酸ソーダなどを電解質として用い、溶接部をアノードとし、例えば電流密度０．０５〜１Ａ／ｃｍ２で行う中性塩電解によっても酸化スケールを除去することができる。
【００４７】
この混合物による化学的な処理により、溶接部の表層部を覆う酸化スケールは全て除去されて溶接部の全体の厚みは薄くなり、同時に、Ｃｒの濃化に伴ってＣｒ濃度の高い不働態皮膜が母材表面に形成され、耐食性の向上がもたらされる。そこで、本発明においては、酸化皮膜におけるＣｒ濃度／Ｆｅ濃度比を、母材との対比で次のように規定することを好適とする。
【００４８】
すなわち、酸化皮膜の任意箇所の厚み方向におけるＣｒ濃度／Ｆｅ濃度比の最大値が、母材におけるＣｒ濃度／Ｆｅ濃度比の１．２５倍以上となるようにする。このような関係が成立していると、溶接部は母材と同等の耐食性を示すからである。
このような関係を成立させるためには、前記した酸化スケールの化学的な除去時に、用いる混合物における酸濃度、処理時間などの条件を適宜に選択すればよい。
【００４９】
なお、酸化皮膜におけるＣｒ濃度、Ｆｅ濃度は、いずれも、オージェ分光分析装置を用いて測定することができる。具体的には、酸化皮膜の任意箇所を選び、最表面から深さ方向に、少なくとも酸化皮膜中のＦｅ濃度、Ｃｒ濃度が２点以上測定できる条件でそれぞれの濃度測定を行う。
なお、酸化皮膜の厚みは、前記したように、最表面から深さ方向に酸素濃度が半減した深さまでとする。
【００５０】
そして、酸化皮膜の場合は、上記した方法で求めたＣｒ濃度とＦｅ濃度からＣｒ濃度／Ｆｅ濃度比を算出し、その値の最大値を採用する。
一方、母材に関しては、用いた母材（鋼材）の化学成分分析結果を基にしてＣｒ濃度／Ｆｅ濃度比を把握する。
本発明においては、このようにして酸化スケールを除去したのちに、続いて、少なくとも溶接部の表面に対して機械的な研磨処理を施すことが好ましい。
【００５１】
この機械的な研磨処理を施すことにより、溶接部の表面は平滑となり、また、溶接部の酸化皮膜内に分布していて、また腐食の起点ともなり、Ｃｒ酸化物よりも軟質であるＦｅ系成分が酸化皮膜から選択的に研削除去される。そのため、酸化皮膜におけるＣｒ濃度は相対的に上昇し、またＣｒ酸化物として純化するので当該酸化皮膜の不働態皮膜としての機能は向上する。
【００５２】
この機械的な研磨としては、ベルト研磨やブラシ研磨を採用することができるが、ブラシ研磨であることが好ましい。とりわけ、次のようなブラシを用いた研磨は好適である。
すなわち、例えばナイロン樹脂のような適度に軟質な熱可塑性樹脂を基材とし、その中にカーボランダム粒のような硬質の砥粒を分散させて成るブラシ毛を芯体に植設したブラシである。
【００５３】
なお、この機械的な研磨処理は、溶接部だけではなく、ドラム缶の内面全体やドラム缶のカール部にも施すことが好ましい。ドラム缶の内面に施すと、当該内面は平滑になり、また内面の自然酸化膜におけるＣｒ濃度も上昇して耐食性の向上が実現する。そして、カール部に施すと、カール部の形成時に発生しやすい疵なども研削されてカール部の腐食要因が除去される。
【００５４】
ところで、図４で示した突き合わせ溶接を行うと、溶接部はビードとして形成される。本発明では、図２で示したように、胴板１Ａの裏面１ｂに形成される裏ビード６の幅（ｗ）が胴板１Ａの板厚（ｔ）以上となるようにバックシールド溶接を行うことが好ましい。
裏ビード幅（ｗ）が板厚（ｔ）よりも小さくなるような溶接であると、溶け込み不足によって溶接継ぎ手の強度不足となり、わずかの内圧または外部からの衝撃によって破断する問題が生じやすく不都合である。
【００５５】
裏ビード幅（ｗ）を板厚（ｔ）以上にするためには、例えば、溶接速度２００ｍｍ／ｍｉｎ、電流７０Ａのような溶接条件を選択すればよい。
また、突き合わせ溶接部１Ｂの溶接線方向は、胴板１Ａの圧延方向ｆと直交する方向である。
そして、本発明においては、胴板１Ａの圧延方向ｆにおける平均表面粗度（Ｒｍ）と溶接線方向における平均表面粗度（Ｒｗ）との差の絶対値（｜Ｒｗ−Ｒｍ｜）が０．１〜１．５μｍの範囲内にあるような胴板をバックシールド溶接して胴体を製造することが好ましい。｜Ｒｗ−Ｒｍ｜値が上記範囲内にある胴板を突き合わせ溶接すると、形成された突き合わせ溶接部１Ｃの耐食性が顕著に向上するからである。
【００５６】
この理由は明確ではないが、おそらく、溶接部と母材との間の表面粗度が大きく異なっていると、通常の異種金属が接触しているときの腐食現象の場合と同じように、粗度の粗い面の腐食が選択的に促進されるという問題が起こりにくいからではないかと考えられる。
一方、突き合わせ部１Ｂのバックシールド溶接の実施に際しては、溶接棒を用いることなく突き合わせ溶接を実施してもよいし、また溶接棒を用いて肉盛り溶接を実施してもよい。
【００５７】
そして、後者の場合には、溶接棒としてオーステナイト系ステンレス鋼を用いることがある。その場合には、次のような条件で溶接を実施することが好ましい。
すなわち、まず溶接棒の材料としては、Ｃｒ：１６〜２５質量％，Ｎｉ：８〜１６質量％，Ｃ：０．０３質量％以下，Ｎ：０．０５質量％以下を含有し、Ｃｒ（質量％）＋Ｍｏ（質量％）＋１．５×Ｓｉ（質量％）で示されるＣｒ当量、Ｎｉ（質量％）＋Ｍｏ（質量％）＋３０×Ｃ（質量％）で示されるＮｉ当量が、Ｃｒ当量×Ｎｉ当量＞１６０を満足する材料が用いられる。
【００５８】
この材料において、Ｃｒは溶接部の耐食性を確保するための成分であり、１６質量％より少ない場合は溶接部の耐食性は確保されず、また２５質量％より多くなると、溶接部におけるδフェライトの相分率が増加して溶接部の靭性が劣化するようになる。
Ｎｉは、γ組織を形成する成分であり、８質量％より少ない場合は充分なγ組織が形成されず、また１６質量％より多くなると、溶接部におけるδフェライトの相分率が減少して粒界にＰやＳが偏析し、溶接後の冷却時に粒界割れが発生するようになる。
【００５９】
また、ＣとＮの含有量が多くなると、これらが溶接部から母材側に拡散して粒界にＣｒの炭窒化物を生成して耐食性を劣化させるので、その含有量は、それぞれ、０．０３質量％以下、０．０５質量％以下に制限される。
また、Ｃｒ当量とＮｉ当量は、いずれも、ＣとＮを安定化させて粒界にＣｒの炭窒化物を生成させないための指標であり、Ｃｒ当量×Ｎｉ当量が１６０より大きい値である場合には、Ｃｒの炭窒化物の生成が抑制されて溶接部の耐食性は確保される。
【００６０】
このようなオーステナイト系の材料を用いた場合、本発明のドラム缶における母材は上記したオーステナイト系ステンレス鋼とは異種類のフェライト系ステンレス鋼であり、耐食性も劣るため、溶接部と母材との間に局部電池が形成され母材の耐食性が劣化することも考えられる。
そこで、上記した材料の溶接棒を用いる場合には、溶接部の面積（Ａ）と溶接部が形成されていない母材部分の面積（Ｂ）との間では、Ａ／Ｂ≦１／１００の関係が満たされるように溶接を行うことが好ましい。
【００６１】
その理由は、カソード反応サイトになる貴な材料（この場合は溶接金属）の面積比が充分小さくなることにより、アノード反応サイトになる母材の溶解速度の増加分が充分軽減されるからである。
このような肉盛り溶接は、隙間部の中埋溶接時にも適用される。
【００６２】
【実施例】
実施例１〜１４，比較例１〜６
（１）突き合わせ溶接
表１で示した組成のＣｒ含有鋼の圧延板材（厚み２ｍｍ）を用意した。各板材から長さ１００ｍｍ，幅５０ｍｍ，厚み２ｍｍの試験片を一対加工した。そして、各試験片の圧延方向（長さ方向）の表面粗度（Ｒｗ）とそれに直交する方向（幅方向）の表面粗度（Ｒｍ）を測定し、それぞれの平均値を求めた。
【００６３】
（２）バックシールド溶接
一対の試験片を互いに長手方向で突き合わせ、試験片の両面から流量７．５Ｌ／ｍｉｎでＡｒガスを吹きつけながらＴＩＧ溶接を行って各種の試料を作製した。したがって、試験片の幅方向が溶接線方向となり、それは圧延方向と直交する方向である。
【００６４】
ついで、形成された突き合わせ溶接部における裏ビード幅（ｗ）を測定した。
上記の結果を一括して表１に示した。
なお、上記した試料のうち、試料１〜試料８，試料１１は、Ｃｒ含有鋼が本発明で規定するＣｒ含有鋼を用いた溶接試料であり、試料９，１０，１２，１３はＣｒ含有鋼が本発明で規定しないＣｒ含有鋼を用いた溶接試料である。
【００６５】
なお、試料１１は、｜Ｒｗ−Ｒｍ｜値が１．５μｍを超える溶接試料である。
【００６６】
【表１】
2004217230.tif 000003
【００６７】
（３）酸化スケールの除去と機械的な研磨
重量比で、硝酸１０％、フッ酸３％を混合して酸洗用の混合溶液を調製した。また、酸洗後の表面付着異物の除去、表面粗度均一化のために、機械的な研磨を実施した。
そして、表１で示した各試料の溶接部に対して、表２〜４で示したような処理を行った。
【００６８】
なお、これらの処理において、酸化スケールが除去できたか否かは目視観察で行った。すなわち、溶接部とその周辺の着色部分が金属光沢を呈する状態になったときに酸化スケールは除去されたものとした。
（４）試料の特性
得られた各試料については、溶接部表面における酸化皮膜の厚みをオージェ分光分析装置を用いて測定した。
【００６９】
また、酸化皮膜のＣｒ濃度とＦｅ濃度もオージェ分光分析装置で測定し、それぞれの場合のＣｒ濃度／Ｆｅ濃度比を算出してその最大値を求めた。
一方、母材のＣｒ濃度／Ｆｅ濃度比に関しては、表１の化学成分に基づいて算出した。
更に、各試料につき、下記の仕様で耐食性評価試験を行った。
【００７０】
試験１：試料を、液温５０℃，ｐＨ３，塩化物イオン濃度１００ｐｐｍの水系塗料に１ヶ月間浸漬。
試験２：試料を、液温５０℃，ｐＨ５，塩化物イオン濃度１００ｐｐｍの水系塗料に１ヶ月浸漬。
試験３：試料を、液温４０℃，ｐＨ１１，塩化物イオン濃度２００ｐｐｍの水系塗料に１ヶ月浸漬。
【００７１】
耐食性の評価は、上記試験終了後の試料の溶接部と母材の部分を目視観察し、赤錆とシミの発生がない場合を◎、極めて軽微なシミが発生した場合を○、明確なシミが発生した場合を△、赤錆発生の場合を×として評価した。
また、別に製造した各試験片につき、耐食性評価試験に先立ち溶接部の靭性を評価した。そして耐食性評価試験を行ったのちについても溶接部の靭性評価を行った。なお、靭性の測定は、溶接部を含む試験片を機械加工で作製したのちエリクセン試験を行い、成形高さによって評価した。
【００７２】
以上の結果を一括して表２〜４に示した。
【００７３】
【表２】
2004217230.tif 000004
【００７４】
【表３】
2004217230.tif 000005
【００７５】
【表４】
2004217230.tif 000006
【００７６】
表１〜４から次のことが明らかである。
（１）同じ試料１を用いている実施例１と比較例３を対比して明らかなように、溶接部に対する酸洗処理と研磨処理を行わない比較例３の場合には、酸化皮膜の厚みは非常に厚くなっていて耐食性は非常に悪い。このようなことから、溶接部に酸洗処理を行って酸化スケールを除去することの有用性は明らかである。
【００７７】
（２）比較例１，２，６の場合は、酸洗処理を行って酸化皮膜を薄くしても、用いた試料の化学成分組成が本発明で好適例として規定しない組成になっているので、耐食性は劣化している。
（３）比較例５の場合は、用いた試料における溶接部と母材との表面粗度の差の絶対値が１．５μｍを超えているので満足する耐食性が得られていない。このことから、溶接部と母材の表面粗度の差の絶対値は、耐食性にとって重要な指標になっていることがわかる。
【００７８】
（４）比較例４は、耐食性に関しては満足する結果を示しているが、用いた試料におけるＡｌ含有量が多すぎるのでエリクセン値が低くなっていて、この組成の素材はドラム缶に適した素材ではない。
実施例１５〜１８，比較例７〜１０
表５で示した組成のオーステナイト系ステンレス鋼から成る溶接棒を用意した。
【００７９】
【表５】
2004217230.tif 000007
【００８０】
そして実施例１で用いた試験片を長手方向に突き合わせ、流量５Ｌ／ｍｉｎのＡｒガスを吹きつけながら溶接棒を用いて突き合わせ溶接を行った。
このとき、溶接部の面積（Ａ）と溶接しない部分の面積（Ｂ）との面積比（Ａ／Ｂ）を変化させた。
溶接終了後の試料については、全て、実施例１の場合と同様に酸洗処理および機械的な研磨を行い、ついで、実施例１の場合と同様の耐食性評価試験を行った。その結果を表６に示した。
【００８１】
【表６】
2004217230.tif 000008
【００８２】
表５と表６から次のことが明らかである。
（１）Ａ／Ｂ値が１／１００より大きくなる溶接を行った比較例７，８の場合は、Ａ／Ｂ値が１／１００より小さい溶接を行った実施例１５〜１８に比べて耐食性が低下する。
（２）比較例溶接棒１，２は、それぞれ、Ｃ濃度またはＮ濃度が本発明母材の規定量より多いので、いずれもこれらの溶接棒を使用した場合は、その溶接部の耐食性は劣化している。
【００８３】
実施例１９
実施例１で用いたＣｒ含有鋼で規格寸法のドラム缶を３個製造した。なお、天板と胴板の板厚は１．２ｍｍ、地板の板厚は１．５ｍｍである。胴板の突き合わせ部と、胴板と地板とのかしめ構造の内側隙間部に対しては、実施例１の場合と同様の条件で、突き合わせ溶接と中埋溶接を行い、更に酸洗処理と機械的な研磨をそれぞれ行った。また、胴体と天板との間はＤ３０８Ｌの溶接棒を用いて溶接した。
【００８４】
このドラム缶のそれぞれに、耐食性評価試験１，２，３で用いた水系塗料を封入し、その状態で３ヶ月間屋外に放置したのち天板を取り外し、内部を目視観察した。
溶接部を含め、ドラム缶の内面に赤錆は全く認められなかった。
なお、胴体と天板のかしめ構造には、本発明方法が適用されていないにもかかわらず腐食発生が認められないことは、ドラム缶の運搬時にこのかしめ構造にも水性塗料が浸透するとはいえ、常時浸透しているわけではないので隙間腐食の発生が抑制されているからであると考えられる。
【００８５】
その後、ドラム缶の内面をブラシ洗浄した。内面に付着していた水系塗料は全て洗浄除去され、内面は鏡面状の光揮を呈し、またかしめ構造の隙間部も中埋溶接によって溶接金属で埋設されているのでその箇所の水系塗料も確実に除去された。
【００８６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明のドラム缶は、全体がフェライト系ステンレス鋼を用いているにもかかわらず、溶接部の耐食性と靭性は確保されるように設計されており、例えば水系塗料の保管・運搬に用いて有用である。また、洗浄性能も優れていて、リサイクル使用の点で有用である。
【００８７】
なお、実施例１９は、図５で示した構造のドラム缶に関するが、本発明のドラム缶はこれに限定されるものではなく、図７で示した構造のドラム缶に関しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】胴板の端部を突き合わせて突き合わせ部を形成した状態を示す部分斜視図である。
【図２】突き合わせ溶接部を示す断面図である。
【図３】かしめ構造の隙間部に中埋溶接部を形成した状態を示す部分断面図である。
【図４】バックシールド溶接を説明するための説明図である。
【図５】ドラム缶の１例を示す一部切欠側面図である。
【図６】図５で示したドラム缶のかしめ構造例を示す断面図である。
【図７】ドラム缶の別の例を示す一部切欠側面図である。
【符号の説明】
１    胴体
１Ａ  胴板
１Ｂ  突き合わせ部
１ａ  胴板の表面
１ｂ  胴板の裏面
２    地板
３    天板
３Ａ  中埋溶接部
４    底部
４ａ  鍋底部
４ｂ  スカート部
５    隙間部
６    裏ビード
【図１】
2004217230.tif 000009
【図２】
2004217230.tif 000010
【図３】
2004217230.tif 000011
【図４】
2004217230.tif 000012
【図５】
2004217230.tif 000013
【図６】
2004217230.tif 000014
【図７】
2004217230.tif 000015