(57)【要約】【目的】耐食性に優れ、加工性も良好な溶射層で溶接部を補修した溶接めっき鋼管を提供する。【構成】Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき層１１が設けられているめっき鋼帯から造管された溶接めっき鋼管Ｐであり、溶接後のビードカットでめっき層１１が除去された溶接部及び溶接部近傍にＡｌ−Ｍｇ合金の溶射補修層１４が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき層が設けられているめっき鋼帯から造管された溶接めっき鋼管であり、溶接後のビードカットでめっき層が除去された溶接部及び溶接部近傍にＡｌ−Ｍｇ合金の溶射補修層が設けられていることを特徴とする溶接部耐食性に優れた溶接めっき鋼管。
【請求項２】
溶射補修層のＡｌ−Ｍｇ合金が２０質量％以下のＭｇを含んでいる請求項１記載の溶接めっき鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接部耐食性及び加工性に優れた溶接めっき鋼管に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｚｎめっき鋼帯，Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼帯，Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき鋼帯等のめっき鋼帯から造管された溶接めっき鋼管は、耐食性に優れている特性を活用し、過酷な腐食環境に曝される各種構造部材，配管，排ガス用管等として使用されており、最近では農業用ビニールハウスの骨組みや地中埋設管等への適用も進められている。
溶接めっき鋼管は、たとえば図１に示す造管ラインで製造される。めっき鋼帯Ｓをロールフォーミング又はロールレスフォーミングでオープンパイプ状に成形した後、めっき鋼帯Ｓの幅方向端部を高周波コイル１で加熱し、スクイズロール２で加熱圧着する。加熱圧着によって幅方向両端部が融合され溶接めっき鋼管Ｐになるが、溶接部に半径方向に突出したビードＢが形成される。そこで、ビードカッタ３，４でビードＢを切削することにより、溶接めっき鋼管Ｐの周面を平滑化する。しかし、溶接部は、ビード切削によってめっき層も除去されるため、下地鋼が露出した表面になっている。
【０００３】
溶接部耐食性を回復させるため、下地鋼が露出した溶接部に溶射補修層を設ける方法が採用されている。本出願人等も、Ａｌ溶射，Ｚｎ又はＺｎ−Ａｌ合金溶射の二連溶射で溶接部を補修する方法を紹介した（特許文献１）。この方法では、溶接めっき鋼管Ｐの搬送方向に沿ってＡｌ溶射ガン５，Ｚｎ又はＺｎ−Ａｌ合金溶射ガン６を配置し、溶射ガン５，６に送り込まれたＡｌ芯線７，Ｚｎ又はＺｎ−Ａｌ合金芯線８をフレーム加熱し、溶融金属として溶接部に被着させる。
【特許文献１】特開平８−１２７８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
下地鋼が露出した溶接部がＺｎ−Ａｌ合金の溶射補修層で被覆されることにより溶接部耐食性は向上するが、過酷な腐食環境下で溶接めっき鋼管を使用するとき依然として溶接部又は溶接部近傍を起点にする腐食や白錆が散見される。腐食や白錆は、溶接めっき鋼管を用いた各種構造部材，配管，排ガス用管等の外観を著しく低下させ、場合によっては必要機能が損なわれることもある。環境悪化が深刻な最近では、腐食，白錆等の欠陥発生に対する対策が一層強く要求されている。
【０００５】
また、溶接めっき鋼管に対する溶射補修層の密着性が十分でないと、溶接鋼管の加工時や取扱い，施工の際に溶射補修層が亀裂，剥離，脱落することがある。亀裂，剥離，脱落の欠陥が生じると、欠陥部を介して腐食性成分が下地鋼に到達しやすくなり、溶射補修層の防食機能が損なわれる。形成した溶射補修層がポーラスな場合にも、腐食や白錆が発生しやすい。
【０００６】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、下地鋼に対する密着性及び耐食性に優れたＡｌ−Ｍｇ合金の溶射補修層を溶接部に形成することにより、過酷な腐食環境下で長期間使用されても腐食や白錆の発生がなく耐久性に優れた溶接めっき鋼管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の溶接めっき鋼管は、その目的を達成するため、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき層が設けられているめっき鋼帯から造管された溶接めっき鋼管であり、溶接後のビードカットでめっき層が除去された溶接部及び溶接部近傍にＡｌ−Ｍｇ合金の溶射補修層が設けられていることを特徴とする。
Ａｌ−Ｍｇ合金は、溶接めっき鋼管の加工性を確保するためＭｇ含有量を２０質量％以下に規制することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の溶接めっき鋼管は、溶接後のビードカットでめっき層が除去された溶接部及び溶接部近傍にＡｌ−Ｍｇ合金の溶射補修層を形成している。溶射補修層は、溶接部の露出下地鋼やめっき層表面にある酸化皮膜に対するＡｌ，Ｍｇの親和力が高いことから溶接部に強固に付着し、バリア機能の高い保護膜として働く。そのため、溶接部を起点とする腐食や白錆の発生がなく、長期にわたって美麗な外観を呈する構造用部材，配管，排ガス用管，農業用ビニールハウスの骨組み等として好適な溶接めっき鋼管として使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
溶接めっき鋼管は、ビードカットされた溶接部に溶射補修層が設けられている。溶接部１０及びその周辺では、溶接後のビードカットにより溶接ビード及びめっき層１１が除去されているが、露出した下地鋼１２及び溶接金属１３の上に溶射補修層１４が盛られている（図２）。溶射顕熱を利用して密着性の高い溶射補修層１４を形成するためには、溶接後の高温状態にある溶接部に溶射補修層１４を設けることが好ましい。厚い溶射補修層１４は、Ａｌ−Ｍｇ合金→Ａｌ−Ｍｇ合金，Ａｌ−Ｍｇ合金→Ａｌ又はＡｌ−Ｍｇ合金→Ａｌの二連溶射で形成できる。
めっき層１１には、Ｚｎ−６％Ａｌ−３％Ｍｇ等のＺｎベース合金めっき層等がある。めっき層１１が形成されているめっき鋼帯Ｓのオープンパイプを溶接すると、溶接熱で加熱されためっき層１１の表面に薄い酸化皮膜が生成する。ビードカットでめっき層１１が除去された溶接部では、露出した下地鋼１２の表面に薄い酸化皮膜が生成している。
【００１０】
溶接部に盛られる溶射補修層は、酸素親和力の大きなＡｌ，Ｍｇを含む合金である。Ａｌ，Ｍｇは、露出した下地鋼１２及びめっき層１１の表層にある酸化皮膜の酸素と反応し、酸化物となって下地鋼１２，めっき層１１に強固に結合する。Ａｌ単独の溶射でも酸化皮膜との反応が生じるが、更に酸素親和力の大きく鉄酸化物との親和性が高いＭｇがあるため反応が促進され、めっき層１１，下地鋼１２の表面にＡｌ，Ｍｇの酸化物からなる緻密な皮膜が形成される。この皮膜を介して溶射層が形成されるため、めっき層１１，下地鋼１２に溶射補修層１４が強固に結合される。
溶射補修層１４のＡｌ，Ｍｇは、Ｚｎの腐食生成物に対しても影響を及ぼし、導電性で保護作用のない酸化亜鉛ＺｎＯの生成を抑え、緻密で保護作用のある塩基性塩化亜鉛Ｚｎ５(ＯＨ)８Ｃｌ２・Ｈ２Ｏの生成を促進させる。しかも、溶射補修層１４の表面にバリア作用や腐食防止機能のあるＡｌ，Ｍｇの酸化物皮膜が形成される。そのため、溶射補修層１４によって溶接部の耐食性が格段に向上する。
【００１１】
溶射補修層１４を好ましくは１０μｍ以上の膜厚で形成すると、ビードカットされた溶接部及び溶接部近傍が溶射補修層１４で均一に覆われ、溶接部耐食性の向上が確実になる。しかし、３０μｍを超える厚膜は、溶射金属を浪費するばかりでなく、下地鋼１２に対する溶射補修層１４の密着性にも悪影響が現れる。
密着性，耐食性に優れた溶射補修層１４で溶接部が覆われるため、曲げ，拡管，縮管等の加工によって溶接めっき鋼管Ｐを製品形状に加工した後でも溶射補修層１４が健全な状態に保たれ、溶接部を起点にする腐食や白錆の発生が抑えられる。なかでも、溶射補修層１４のＭｇ含有量を２０質量％以下にするとき、溶射補修層１４の加工性が確保され、成形加工時に亀裂，剥離等が溶射補修層１４に生じることが防止される。Ｍｇ含有量を２０質量％以下に規制することは、変色防止にも有効である。
【００１２】
二連溶射で溶射補修層１４を形成する場合、Ａｌ−Ｍｇ合金を２段階で溶射する方法，Ａｌ溶射後にＡｌ−Ｍｇ合金を溶射する方法，Ａｌ−Ｍｇ合金溶射後にＡｌを溶射する方法の何れも採用可能である。なかでも、Ａｌ−Ｍｇ合金溶射後にＡｌを溶射すると、溶射補修層１４の表層Ｍｇ濃度が低下し、溶射補修層１４の変色も抑えられる。何れの場合も、溶接後の高温状態（具体的には、４５０℃以上）にある溶接部に溶射補修層１４を設けることが、溶接部に対する溶射補修層１４の密着性を向上させる上で好ましい。
【００１３】
耐変色性は、農業用ビニールハウスの骨組み等に溶接めっき鋼管Ｐを使用する用途では重要な特性である。すなわち、農業用ビニールハウス内では農薬が頻繁に噴霧され、高温多湿な環境にあるため、溶射補修層１４の表層にＭｇが濃化していると、雰囲気の腐食性成分とＭｇとの反応によって溶射補修層１４が黒変化し、外観が著しく劣化する。この点、最初にＡｌ−Ｍｇ合金を、次いでＡｌを溶射することにより、表層のＭｇ濃度が抑えられ、耐変色性の良好な溶射補修層１４が形成される。
【００１４】
溶射補修層１４を形成した後、必要に応じ無機系又は有機系の化成処理液を用いて溶接部及び溶接部近傍を防錆処理する。無機系化成処理には、クロメート処理，リン酸塩処理，環境負荷の低減を目的としたクロムフリータイプの無機系防錆処理等がある。クロムフリー無機系防錆処理の一例として、バルブメタル（Ｚｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｔｉ等）の酸化物，水酸化物，フッ化物等の複合皮膜をめっき表層に形成させることで防錆性能が向上する。有機系化成処理には、ウレタン系樹脂，エポキシ樹脂，ポリエチレン，ポリプロピレン，エチレン−アクリル酸共重合体等のオレフィン系樹脂，ポリスチレン等のスチレン系樹脂，ポリエステル或いはこれらの共重合物又は変生物，アクリル系樹脂等を単独或いは複合添加した化成処理液を用いることが可能であり、更に、防錆添加剤としてリン系化合物や硫黄系化合物を用いることが有効である。
【実施例】
【００１５】
実施例１；
目付け量９０ｇ／ｍ２でＺｎ−６％Ａｌ−３％Ｍｇ合金を溶融めっきした板厚１.２ｍｍのめっき鋼帯Ｓを直径２５.４ｍｍのオープンパイプに成形し、幅方向両端部を突合せ溶接した。溶接部には、溶接めっき鋼管Ｐの周面から最高で１.５ｍｍ突出した外面ビードが形成されていた。ビード突出部を切削した後、溶接めっき鋼管Ｐの表面を観察したところ、溶接線を中心として幅４.０ｍｍの範囲でめっき層１１が除去されており、溶接線両側４.０ｍｍの範囲でめっき層１１が薄くなっていた。
【００１６】
めっき層１１が除去された溶接部に、表１に示す二連溶射で幅１０ｍｍの溶射補修層１４を形成した。Ａｌ−Ｍｇ合金芯線としては、直径が１.４ｍｍで、５％のＭｇを含むものを使用した。Ａｌ芯線としては、直径が１.４ｍｍで純度９９．９％のＡｌ線材を使用した。比較例１では単一工程の溶射によってＺｎ溶射層を、比較例２では二連溶射によってＺｎ溶射層を形成した。溶射に際しては、何れの場合もＣ２Ｈ２＋Ｏ２のフレームで芯線を加熱し、溶射ガン５，６から溶融金属として溶接部に被着させた。
【００１７】
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【００１８】
溶射補修層１４が形成された溶接めっき鋼管Ｐから長さ１５０ｍｍの筒状試験片を切り出し、促進腐食試験，乾湿複合腐食試験に供した。
促進腐食試験では、温度３５℃の５％ＮａＣｌ水溶液を試験片の溶射補修層１４に噴霧し、塩水噴霧を所定時間経過した後で溶接部表面を観察し、白錆発生面積率を測定した。
乾湿複合腐食試験では、塩水噴霧（３５℃，５％ＮａＣｌ）２時間→乾燥（６０℃，３０％ＲＨ）４時間→湿潤（５０℃，９５％ＲＨ）２時間を１サイクルとし、所定サイクル数繰り返した後で溶接部表面を観察し、赤錆発生面積率を測定した。
【００１９】
表２の試験結果にみられるように、Ａｌ−Ｍｇ合金の溶射補修層１４を形成した本発明例１〜７では、Ｚｎ溶射層を設けた比較例１，２に比較して白錆発生が大幅に抑えられていた。また、塩水噴霧を長時間継続した後や、乾湿複合腐食試験を２５０サイクル繰り返した後でも赤錆は皆無であり、溶接部は当初の美麗な表面に維持されていた。更に、溶射補修層１４のＭｇ含有量が２０質量％以下に抑えられているので、溶射補修層１４の変色がなく、溶接めっき鋼管Ｐを曲げ加工しても曲げ外側の溶射補修層１４に亀裂や剥離が発生しなかった。
【００２０】
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【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】電縫鋼管を製造する造管ラインに組み込んだ溶接部の補修装置
【図２】溶射補修層が盛られた溶接部の断面を示す模式図
【符号の説明】
【００２２】
Ｓ：めっき鋼帯    Ｐ：溶接めっき鋼管    Ｂ：ビード
１：高周波コイル    ２：スクイズロール    ３，４：ビードカッタ    ５，６：溶射ガン    ７，８：溶射用芯線
１０：溶接部    １１：めっき層    １２：下地鋼    １３：溶接金属    １４：溶射補修層
【図１】
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【図２】
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