(57)【要約】【課題】めっき付着量が５５０ｇ／ｍ2以上と溶融亜鉛めっき層が比較的厚く形成された場合であっても、優れた曲げ加工性を有し、溶融亜鉛めっき層の剥離を抑制することが可能な溶融亜鉛めっき鋼管を提供する。【解決手段】鋼管１１の表面に溶融亜鉛めっき層２０が形成された溶融亜鉛めっき鋼管１０であって、溶融亜鉛めっき層２０におけるめっき付着量が５５０ｇ／ｍ2以上とされ、溶融亜鉛めっき層２０のうち鋼管１１表面との界面に形成されるδ層２１の厚さが９μｍ以下とされていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の表面に溶融亜鉛めっき層が形成された溶融亜鉛めっき鋼管であって、
前記溶融亜鉛めっき層におけるめっき付着量が５５０ｇ／ｍ2以上とされ、前記溶融亜鉛めっき層のうち前記鋼管表面との界面に形成されるδ層の厚さが９μｍ以下とされていることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼管。
【請求項２】
前記鋼管の組成は、
Ｃ：０．００５質量％以上０．１５質量％以下、
Ｓｉ：０．１５質量％以上０．２５質量％以下、
Ｍｎ：０．３５質量％以上１．６０質量％以下、
Ａｌ：０．００１質量％以上０．０６０質量％以下、
Ｐ：０．０４質量％以下、
Ｓ：０．０４質量％以下、
Ｎ：０．００８０質量％以下、
残部がＦｅ及び不可避不純物
とされていることを特徴とする請求項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼管。
【請求項３】
前記めっき付着量が１２００ｇ／ｍ2以下とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶融亜鉛めっき鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管の表面に溶融亜鉛めっき層が形成されてなる溶融亜鉛めっき鋼管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述の溶融亜鉛めっき鋼管は、普通鋼材を素材とした鋼管に対して耐食性を付加させる目的で、鋼管の表面に溶融亜鉛めっきを施したものである。このような溶融亜鉛めっき鋼管は、鋼管を溶融亜鉛めっき浴に浸漬することによって製造される。
ここで、溶融亜鉛めっき鋼管においては、曲げ加工等を施した際に溶融亜鉛めっき層が剥離しないように、良好な曲げ加工性が要求される。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１、２においては、鋼管の組成を限定することによって、曲げ加工性の向上を図る技術が開示されている。
また、特許文献３においては、溶融亜鉛めっき層の耐食性を向上させるために、溶融亜鉛めっきを施した後に、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきを行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４６９４２号公報
【特許文献２】特開２００８−１６１９４０号公報
【特許文献３】特開２０１０−０７０８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の溶融亜鉛めっき鋼管においては、例えばＪＩＳ  Ｇ３４４２に規定されているように、めっき付着量を５５０ｇ／ｍ2以上とし、溶融亜鉛めっき層を比較的厚く形成したものがある。このような溶融亜鉛めっき鋼管では、曲げ加工時に溶融亜鉛めっき層が剥離し易くなる。
【０００６】
ここで、上述の特許文献１、２に記載されたように、単に鋼管の組成を規定したものにおいては、めっき付着量を５５０ｇ／ｍ2以上とした場合に、曲げ加工時における溶融亜鉛めっき層の剥離を十分に抑制することはできなかった。
また、特許文献３に記載されたように、耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきを施すことによって、めっき層の厚さを薄くしても耐食性を確保することも可能である。しかしながら、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきを行う場合には、溶融亜鉛めっき浴中にＡｌ、Ｍｇを添加するため、めっき浴の管理が非常に煩雑となり、製造コストが大幅に上昇するといった問題があった。
【０００７】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、めっき付着量が５５０ｇ／ｍ2以上と溶融亜鉛めっき層が比較的厚く形成された場合であっても、優れた曲げ加工性を有し、溶融亜鉛めっき層の剥離を抑制することが可能な溶融亜鉛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】
【０００８】
本発明者が鋭意研究を行った結果、めっき付着量を５５０ｇ／ｍ2以上とした溶融亜鉛めっき鋼管においては、図１に示すように、曲げ加工した際に鋼管表面と溶融亜鉛めっき層との界面で剥離が発生していることを確認した。
ここで、図２に示す溶融亜鉛めっき鋼管１１０においては、鋼管１１１の表面に形成される溶融亜鉛めっき層１２０には、鋼管１１１の界面側から順にδ層１２１、ζ層１２３、η層１２４が形成されることが知られている。ここで、鋼管１１１との界面に形成されるδ層１２１は、図３に示すように、鋼管１１１、ζ層１２３、η層１２４に比べて硬いことが確認される。
【０００９】
ところで、鋼板の溶融亜鉛めっきの分野においては、このδ層は、めっき剥離の抑制に効果があるものとされている。しかしながら、鋼板の溶融亜鉛めっきにおいては、めっき付着量が非常に少なく溶融亜鉛めっき層の厚みが薄いものであり、めっき付着量を５５０ｇ／ｍ2以上と厚くした場合とは、条件が全く異なっている。
ここで、本発明者らの検討の結果、めっき付着量を５５０ｇ／ｍ2以上として溶融亜鉛めっき層を厚く形成した場合においては、δ層が厚いとめっき剥離し易くなるとの知見を得た。
【００１０】
本発明は、上述の知見に基づいて成されたものであって、本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼管は、鋼管の表面に溶融亜鉛めっき層が形成された溶融亜鉛めっき鋼管であって、前記溶融亜鉛めっき層におけるめっき付着量が５５０ｇ／ｍ2以上とされ、前記溶融亜鉛めっき層のうち前記鋼管表面との界面に形成されるδ層の厚さが９μｍ以下とされていることを特徴としている。
【００１１】
この構成の溶融亜鉛めっき鋼管においては、溶融亜鉛めっき層のうち前記鋼管表面との界面に形成されるδ層の厚さが９μｍ以下と薄く形成されているため、δ層におけるクラックの発生が抑制され、溶融亜鉛めっき層の剥離が抑制されることになる。よって、溶融亜鉛めっき鋼管の曲げ加工性が飛躍的に向上することになる。
【００１２】
ここで、前記鋼管の組成を、Ｃ：０．００５質量％以上０．１５質量％以下、Ｓｉ：０．１５質量％以上０．２５質量％以下、Ｍｎ：０．３５質量％以上１．６０質量％以下、Ａｌ：０．００１質量％以上０．０６０質量％以下、Ｐ：０．０４質量％以下、Ｓ：０．０４質量％以下、Ｎ：０．００８０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避不純物とすることが好ましい。
この場合、溶融亜鉛めっきを施す際に、δ層の成長が抑制されることになり、めっき付着量を５５０ｇ／ｍ2以上とした場合であっても、δ層の厚さを９μｍ以下に抑えることができる。また、浸漬時間が短くても十分にめっき付着量を確保することが可能となる。
【００１３】
また、前記めっき付着量を１２００ｇ／ｍ2以下とすることが好ましい。
この場合、δ層が厚く形成されることを抑制でき、曲げ加工時における溶融亜鉛めっき層の剥離を抑制することができる。よって、十分な耐食性を確保できるとともに、曲げ加工性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、めっき付着量が５５０ｇ／ｍ2以上と溶融亜鉛めっき層が比較的厚く形成された場合であっても、優れた曲げ加工性を有し、溶融亜鉛めっき層の剥離を抑制することが可能な溶融亜鉛めっき鋼管を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】溶融亜鉛めっき鋼管のめっき剥離箇所の拡大説明図である。
【図２】溶融亜鉛めっき層の断面写真及び断面模式図である。
【図３】溶融亜鉛めっき鋼管の断面における硬さ測定結果を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態である溶融亜鉛めっき鋼管の断面写真及び断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態である溶融亜鉛めっき鋼管について、添付した図面を参照して説明する。なお、本実施形態である溶融亜鉛めっき鋼管１０は、例えばＪＩＳ  Ｇ３４４２に規定される水配管用亜鉛めっき鋼管とされている。
【００１７】
本実施形態である溶融亜鉛めっき鋼管１０は、鋼管１１と、鋼管１１の表面に形成された溶融亜鉛めっき層２０と、を備えている。
鋼管１０は、鋼板を加工して成形されるものであり、例えば鍛接によって成形される鍛接鋼管や溶接によって成形される電縫鋼管等が挙げられる。本実施形態においては、鍛接鋼管とされている。
また、鋼管１０の外径及び内径については、特に限定はないが、本実施形態においては、外径を２１．７ｍｍ以上６０．５ｍｍ以下、内径を１６．１ｍｍ以上５２．９ｍｍ以下としている。
【００１８】
溶融亜鉛めっき層２０は、鋼管１１の外面及び内面にそれぞれ形成されている。この溶融亜鉛めっき層２０は、図４に示すように、鋼管１１との界面側から順に、δ層２１、（η＋δ）層２２、ζ層２３、η層２４、を備えている。なお、最表層のη層２４は純Ｚｎ層であり、δ層２１、（η＋δ）層２２、ζ層２３は、Ｆｅ−Ｚｎ合金層である。
そして、本実施形態では、鋼管１１との界面に形成されるδ層２１の厚さが９μｍ以下とされている。なお、このδ層２１の厚さは、溶融亜鉛めっき鋼管１０の延在方向に直交する断面を観察し、４００倍に拡大した写真で１０点を測定した平均値としている。
【００１９】
また、本実施形態においては、溶融亜鉛めっき層２０におけるめっき付着量が５５０ｇ／ｍ2以上１２００ｇ／ｍ2以下とされている。すなわち、溶融亜鉛めっき層２０全体の厚さが７６μｍ以上１６７μｍ以下とされている。
【００２０】
ここで、本実施形態の鋼管１１の組成は、Ｃ：０．００５質量％以上０．１５質量％以下、Ｓｉ：０．１５質量％以上０．２５質量％以下、Ｍｎ：０．３５質量％以上１．６０質量％以下、Ａｌ：０．００１質量％以上０．０６０質量％以下、Ｐ：０．０４質量％以下、Ｓ：０．０４質量％以下、Ｎ：０．００８０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避不純物とされている。以下に、これらの元素の含有量を前述の範囲に設定した理由について説明する。  
【００２１】
Ｃは、０．００５質量％未満であると、鋼管１１の強度を確保することが困難となる。また、０．１５質量％を超えると、伸びが低下し、曲げ加工性が劣化してしまう。以上のことから、Ｃの含有量を０．００５質量％以上０．１５質量％以下の範囲に設定している。なお、強度と曲げ加工性を確実に確保するためには、Ｃの含有量を０．０１質量％以上０．１５質量％以下の範囲内とすることが好ましい。
【００２２】
Ｓｉの含有量が０．０３質量％以上０．１２質量％以下の範囲内、あるいは、Ｓｉの含有量が０．３質量％以上の場合には、溶融亜鉛めっき層２０におけるＦｅ−Ｚｎ合金層（δ層２１、（η＋δ）層２２、ζ層２３）が異常に発達してしまい、最表層のη層（純Ｚｎ層）がなくなる「ヤケ」欠陥が発生するおそれがある。また、Ｓｉの含有量が０．０２質量％以下の場合には、めっき付着量を確保できなくなる。そこで、Ｓｉの含有量を０．１５質量％以上０．２５質量％以下の範囲内に設定している。
【００２３】
Ａｌは、脱酸剤として有効かつ重要な元素である。Ａｌの含有量が０．００１質量％未満だと上述の効果を得ることができない。また、Ａｌの含有量が０．０６０質量％を超えると、脱酸の効果は飽和し、さらに鋼中のＡｌ2Ｏ3の増加を助長し、清浄性が悪化する。そこで、Ａｌの含有量を０．００１質量％以上０．０６０質量％以下の範囲内に設定している。
【００２４】
Ｍｎは、Ｓｉとの質量比Ｍｎ／Ｓｉによって溶接欠陥の発生を抑制する効果を有する。本実施形態では、Ｓｉの含有量を０．１５質量％以上０．２５質量％以下の範囲内に設定していることから、Ｍｎの含有量を０．３５質量％以上とした。また、過剰に添加すると、強度が高くなりすぎて伸びが低下し、曲げ加工性が劣化するため、Ｍｎの含有量を１．６０質量％以下とした。
【００２５】
Ｐは、不純物として鋼中に存在するが、その含有量が０．０４質量％を超えると、中心偏析が増加し、成形加工時に介在物を起点として割れが進展し易くなる。よって、Ｐの含有量は０．０４質量％以下とすることが好ましい。
Ｓは、不純物として鋼中に存在するが、その含有量が０．０４質量％を超えると、割れの原因となる。よって、Ｓの含有量は０．０４質量％以下とすることが好ましい。
Ｎは、過剰に含有すると、ＡｌＮが生成・析出し、鋳片の割れ、疵発生の原因となる。よって、Ｎの含有量は０．００８０質量％以下とすることが好ましい。
【００２６】
以下に、本実施形態である溶融亜鉛めっき鋼管１０を製造する方法について説明する。
まず、上述の組成を有する鋼管１１を製造する。鋼管１１の製造方法には、特に限定はない。本実施形態では、上述の組成を有する鋼板を鍛接することによって鋼管１１を製造する。
次に、得られた鋼管１１に対して、脱脂、酸洗等の表面処理やフラックス処理等の前処理を行う。
【００２７】
そして、溶融亜鉛めっき浴内に鋼管１１を浸漬する。なお、溶融亜鉛めっき浴は、ＪＩＳ  Ｈ２１０７の蒸留亜鉛一種又はこれと同等以上の品質をもつ亜鉛地金を溶融したものとされている。
めっき浴に浸漬して鋼管１１の外面及び内面に溶融亜鉛を付着させた後、外面ワイピングや内面蒸気ブローを実施し、余分な溶融亜鉛を除去する。
【００２８】
ここで、めっき浴温度及び浸漬時間を調整することにより、溶融亜鉛めっき層２０におけるめっき付着量を５５０ｇ／ｍ2以上１２００ｇ／ｍ2以下とし、溶融亜鉛めっき層２０全体の厚さを７６μｍ以上１６７μｍ以下とする。さらに、鋼管１１との界面に形成されるδ層２１の厚さを９μｍ以下とする。
【００２９】
そして、空冷または水冷によって冷却し、鋼管１１の外面及び内面に所定のめっき付着量とした溶融亜鉛めっき層２０を形成し、本実施形態である溶融亜鉛めっき鋼管１０が製造されることになる。
【００３０】
以上のような構成とされた本実施形態である溶融亜鉛めっき鋼管１０においては、溶融亜鉛めっき層２０のうち鋼管１１との界面に形成されるδ層２１の厚さが９μｍ以下と薄く形成されているため、δ層２１におけるクラックの発生が抑制され、溶融亜鉛めっき層２０の剥離が抑制されることになる。よって、溶融亜鉛めっき鋼管１０の曲げ加工性を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態である溶融亜鉛めっき鋼管１０においては、めっき付着量が５５０ｇ／ｍ2以上とされているので、十分な耐食性を確保することが可能となる。さらに、めっき付着量が１２００ｇ／ｍ2以下とされているので、δ層２１が厚く形成されることを抑制することができ、曲げ加工時における溶融亜鉛めっき層２０の剥離を抑制することができる。
【００３２】
以上、本実施形態である溶融亜鉛めっき鋼管について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、ＪＩＳ  Ｇ３４４２に規定される水配管用亜鉛めっき鋼管を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、その他の用途に使用されるものであってもよい。
また、鋼管を鍛接して成形された鍛接鋼管として説明したが、これに限定されることはなく、溶接によって成形される電縫鋼管やその他の製造方法で製造された鋼管であってもよい。
【００３３】
さらに、本実施形態では、鋼管を、Ｃ：０．００５質量％以上０．１５質量％以下、Ｓｉ：０．１５質量％以上０．２５質量％以下、Ｍｎ：０．３５質量％以上１．６０質量％以下、Ａｌ：０．００１質量％以上０．０６０質量％以下、Ｐ：０．０４質量％以下、Ｓ：０．０４質量％以下、Ｎ：０．００８０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避不純物とした組成を有する鋼として説明したが、この組成に限定されることはなく、他の組成の鋼であってもよい。
【００３４】
また、めっき浴温度や浸漬時間においても、本実施形態に限定されることはなく、適宜設計変更することが可能である。特に、鋼管の組成によって、δ層厚みやめっき付着量が異なるため、鋼管の組成に応じて適宜条件を設定することが好ましい。
さらに、溶融亜鉛めっき浴に浸漬する前の前処理や、溶融亜鉛めっき浴に浸漬した後の外面ワイピングや内面蒸気ブローについては、適宜実施すればよい。
【実施例】
【００３５】
本発明の効果を確認すべく実施した確認実験の結果について説明する。
表１に示す組成の鋼材を用いて外径２１．７ｍｍ、内径１６．１ｍｍの鍛接鋼管を製造した。そして、この鍛接鋼管を、溶融亜鉛めっき浴中に浸漬して溶融亜鉛めっき層を形成した。このとき、めっき浴温度及び浸漬時間を調整することによって、表１、表２に示すめっき付着量及びδ層厚みの溶融亜鉛めっき鋼管を製出した。
【００３６】
なお、δ層厚みの測定は、溶融亜鉛めっき鋼管の延在方向に直交する断面を観察し、４００倍に拡大した写真から１０点を測定し、その平均値とした。
めっき付着量は、上述の溶融亜鉛めっき鋼管の断面観察から、溶融亜鉛めっき層全体の厚みを測定し、めっき付着量に換算した。なお、溶融亜鉛めっき層全体の厚みについても、４００倍に拡大した写真から１０点を測定し、その平均値とした。
【００３７】
このようにして得られた溶融亜鉛めっき鋼管に対して、耐食性及び曲げ加工性を評価した。
耐食性は、ＪＩＳ  Ｈ０４０１に準拠した付着量試験（間接法）によって評価した。
【００３８】
曲げ加工性は、ＪＩＳ  Ｇ３４４２に準拠した曲げ加工試験によって評価した。すなわち、溶融亜鉛めっき鋼管から採取した試験片を常温のまま、半径が８×Ｄ（Ｄ：鋼管の外径）の円筒に沿って９０°に曲げ、１０秒間保持した。そして、めっき剥離の有無を判定した。
【００３９】
評価結果を表１、表２に示す。
【００４０】
【表１】
2013100587.tif 000003
【００４１】
【表２】
2013100587.tif 000004
【００４２】
比較例１、２においては、溶融亜鉛めっき層におけるめっき付着量が５５０ｇ／ｍ2未満であって耐食性が不十分であった。また、溶融亜鉛めっき層におけるめっき付着量が５５０ｇ／ｍ2以上とされ、前記溶融亜鉛めっき層のうち前記鋼管表面との界面に形成されるδ層の厚さが９μｍを超える比較例３−８においては、曲げ加工性に劣ることが確認された。
【００４３】
これに対して、めっき付着量が５５０ｇ／ｍ2以上とされ、前記溶融亜鉛めっき層のうち前記鋼管表面との界面に形成されるδ層の厚さが９μｍ以下とされた本発明例１−１９においては、曲げ加工性に優れていた。
【００４４】
以上のことから、本発明によれば、溶融亜鉛めっき層におけるめっき付着量が５５０ｇ／ｍ2以上とされた場合であっても、δ層の厚さを９μｍ以下とすることによって、曲げ加工性を飛躍的に向上できることが確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１０、１１０  溶融亜鉛めっき鋼管
１１、１１１  鋼管
２０、１２０  溶融亜鉛めっき層
２１、１２１  δ層
２２  （η＋δ）層
２３、１２３  ζ層
２４、１２４  η層
【図３】
2013100587.tif 000005
【図１】
2013100587.tif 000006
【図２】
2013100587.tif 000007
【図４】
2013100587.tif 000008