JPS623222B2

JPS623222B2 -

Info

Publication number: JPS623222B2
Application number: JP17243580A
Authority: JP
Inventors: Haruo Shimada; Yoshiaki Sakakibara
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1980-12-06
Filing date: 1980-12-06
Publication date: 1987-01-23
Also published as: JPS5798653A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は液化天然ガスの貯蔵用などに使用する
コンクリート用鉄筋の耐食性向上を狙いとしたも
のである。特に最近、砂中に混在する塩分による
鉄筋の局部腐食がクローズアツプされるにともな
い、海浜地帯等に建造される液化天然ガス貯蔵用
コンクリート鉄筋として、極低温における靭性と
同時にこの塩分による局部腐食の軽減が必要不可
欠になつている。

一般にコンクリートは打設時のPH値が約12.5
で、大気に曝らされてる場合の建築、土木用コン
クリートで使用基準に合格しているもののコンク
リートのPHは約12前後であるということが一般的
である。

このような高PH値では塩分が存在しない場合に
はコンクリート中の鉄筋表面はγFe₂O₃からなる
不動態被膜でおおわれ腐食が進行しない。しかし
このようにPH値が高くても鉄筋周辺のコンクリー
ト中に塩分が存在すると、塩分によつて不動態被
膜の一部が破壊され、その部分で鉄の腐食が著し
く進行し、局部腐食を誘発する。

従つて従来腐食が殆んど問題にされていなかつ
たコンクリート用鉄筋も、塩分を含む砂をコンク
リート原料として使用するにつれて、最近急速に
塩分によるコンクリート鉄筋の局部腐食の問題が
クローズアツプされてきた。特に海浜地帯に建造
する例の多い液化天然ガス貯蔵用コンクリートに
は−160℃という極低温での靭性を保証するため
に３％Ni鋼以上の低温用鋼を使用するのが望ま
しいが、この場合でも上記の問題を避けて通るこ
とができない。

本発明はこれらの社会事情に応じコンクリート
用鉄筋の耐塩性を著るしく向上させ、しかも極低
温での靭性を保証することを目的としたものでそ
の特徴は鉄筋自身の低温での靭性を向上させると
同時に耐食性をもたせ、とくに孔食、局部腐食を
軽減させることにより、上記の問題点を本質的に
改善したものである。

さらに必要に応じて亜鉛メツキ被覆をして使用
するもので、前述したコンクリート中の高PH領域
で塩分が存在する腐食環境中において優れた耐食
性をもち、且つ極低温での靭性に優れた鉄筋に関
するもので、Ｃ：0.05〜1.0％、Si：0.055〜0.20
％、Mn：0.20〜1.2％、Ｐ：0.005〜0.025％、
Ｓ：0.0005〜0.003％、Al：0.001〜0.08％ならび
にCa：0.0002〜0.0005％未満を含有し、さらにNi
を３〜5.5％を含有し、残部鉄および不可避的不
純物からなりPH12前後のコンクリート巾に塩分が
存在する場合の耐食性に優れた鉄筋に関するもの
を第１発明とし、機械的特性、特に低温靭性の一
層の向上を考慮してNb，Ｖを添加し、又コンク
リートに打設されるまでの耐候性を保証するため
にCuを適宜添加したものをその他の発明として
いる。

本発明は極低温で靭性が保証されているNiを
３〜5.5％含有する鋼を基本とし、これにCaを添
加して、鋼中のＳを著るしく低下させると同時に
鋼中のSi量を低下させ、且つ鋼中のＰ量も低下さ
せて、鉄筋表面の被膜中で塩分の被膜損傷を誘発
する硫化物の化学的特性をより耐塩性の強いもの
に変化させると同時に、被膜中に存在するSi化合
物、Ｐ化合物の量を比較的低下させて、高PH値の
コンクリート中で耐塩性に優れた不働態被膜を形
成させる点にその特徴がある。

従つて、鋼中のSi量とＰ量を低下させ、Ｓ量を
可能なかぎり低下させ、且つ硫化物の性状を変え
るためにCaを３〜5.5％Ni鋼に比較的少量添加し
たことが最大の特徴であるが、本発明の狙いはコ
ンクリートのようにPH12前後の高PH領域で塩分が
存在する場合の低温用鋼の中Ni鋼に焦点を合わ
せていることである。

以下にその詳細について述べる共に、前記のよ
うに本発明の鉄筋の成分範囲を定めた理由を説明
する。

ＣはMn量の上限を1.2％に規定した場合、機械
的強度の上昇に必須であるので上限を1.0％とし
た。又下限を0.05％としたのは鉄筋としての強度
を確保するためである。

Siはコンクリートに埋め込まれた鉄筋表面の不
動態被膜を劣化させる傾向があるので、可能なか
ぎり低下させることが望ましいが、極低温で靭性
を向上させるためにはシリケート等の介在物の形
状を好ましい形に制御する必要がある。従つて極
端にSi量を低下させることはできない。この観点
から下限を0.055％とし上限を0.2％とした。

Mnは一般に鋼の強度上昇と硫化物生成に寄与
することが知られている。硫化物としてはコンク
リート中に埋め込まれた鉄筋表面の不働態被膜を
破壊する起点となる硫化マンガン等の硫化物は可
能なかぎり少ない方が好ましい。従つてMn量は
低い方が望ましいが、必要な機械的強度を確保す
るために下限を0.20％とし、上限を1.2％とし
た。

Ｐは一般的に耐海水性を向上する元素として知
られているが、コンクリートのように高PH値で塩
分が存在する場合にはＰの量の増加にともなつて
必らずしも耐塩性は向上しない。しかもＰの量を
増すと溶接性を劣化させる。従つて下限を0.005
％とし上限を0.025％とした。

Ｓは前述のようにコンクリート中の塩分による
不働態被膜の破壊を招くので可能な限り低下させ
ることが望ましい。しかし0.0005％以下に低下さ
せることは経済的に不利である。従つて下限を
0.0005％、上限を0.003％とした。最も好ましい
範囲は0.001〜0.002％である。

Alは耐食性とは本質的に関係がないが鋳造法
の相違による脱酸力調整のため低下させたもの
で、下限はリムド鋼ベースのものを考慮して
0.001％とし、上限は連鋳材等でAlを多量に添加
することを考慮して0.08％とした。

Ca添加の最大の狙いは、鋼中の脱硫によりＳ
量を著しく低減させることにあるが、同時にMn
量が高い場合でも残存する酸化物が完全なα
MnSになることを避け、Caを含む硫化物に変化
させてその化学的性状を変化させ、耐塩性が向上
することを期待して添加したものである。下限は
必要最少限の含有量であり、上限は硫化物の性状
を耐塩性に好ましいものに変化させるためで、
0.0002〜0.0005％未満の範囲とした。

Niは本発明の基本的思想の一つである極低温
での靭性を保証するための必須元素であり、３％
未満では−120〜−160℃での低温靭性が保証され
ず5.5％超では経済性の点で不利になるのでNi量
の範囲を３〜5.5％に規定したものである。

Nb，Ｖの単独又は複合添加は高張力で且つ低
温靭性を向上させるためのもので、機械的強度と
靭性向上を高めるために、析出硬化と細粒効果を
目的とした炭窒化物生成元素を添加したものであ
る。合計量の下限を0.005％としたのは、これ以
下ではその効果が認められないためであり、上限
を0.2％としたのはこれ以上では鋼の脆化をもた
らすためである。

Cuの添加は耐候性を必要とした場合を考慮し
たもので、下限はその効果の現われる最小必要量
で、上限は鋼の脆化をもたらす量をしめており、
0.03〜0.5％とした。

本発明に従い前記の化学成分で構成された鋼は
転炉、電気炉、平炉等で溶製され、次いで造塊、
分塊の工程を経るか、あるいは連続鋳造後、圧延
された後に、必要に応じてパテンテイング等の熱
処理が施され、線引きされて鉄筋として供され
る。又必要に応じて表面に亜鉛メツキ被覆を施す
こともできる。

実施例１第１表に電炉で本発明の成分範囲の鋼を溶製
し、造塊、分塊後、線引きした鉄筋と従来鋼から
なる鉄筋との成分および腐食試験結果を示した。

第１表に示した鉄筋の中央部より巾25mm×長さ
60mm×厚さ２mmの試片を採取し、機械研削して表
面を研磨した。

他方コンクリートの主成分であるCaOを0.2％
NaCl水溶液中に溶解させてPH12のCa（OH）₂＋
NaCl水溶液を準備した。

しかる後、前記のように表面研削し、側面と裏
面をシリコンゴムレジンで被覆した試験片を、ベ
ンゾール脱脂、アセトン脱脂後、乾燥し、直ちに
上記のCa（OH）₂＋NaCl水溶液中に浸漬した。

なお液の表面を流動パラフインでシールし、３
日毎に液を置換して20日間連続浸漬し、錆の発生
状況を観察した。

表中、(A)は錆の発生の有無、表中(B)は局部腐食
の深さ（mm）を示す。

なお、参考までにこれら試片の若干のものにつ
いて前述のPH12のCa（OH）₂＋NaCl水溶液中の陽
分極特性をしらべた。その結果を第１図に示す。
第１図より第１表で錆発生のみとめられなかつた
ものは、錆発生の認められたものより電位が貴で
あることがわかる。これはコンクリートのような
高Ph領域の液中で生成する鉄筋の不働態被膜
が、NaClによつて破壊され難い現象を証明して
いる。

実施例２砂中のNaCl（％）を0.2％とした塩分を含んだ
砂、ポルトランドセメント、水、砂利からなるコ
ンクリートモルタルに第１表の成分からなる鉄筋
（９mmφ）をうめ込み、28日間常温養生した後、
海浜地帯に１年間曝露した。

なおコンクリートの水、セメント比は0.65、カ
ブリ厚さは２cmとした。また鉄筋は熱間圧延鉄筋
である。

１年間曝露後、コンクリートを砕砕して鉄筋の
発錆状況を調べた。その結果を第１表(C)に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図はCa（OH）₂＋0.2％NaCl水溶液（PH
12）中で25℃において測定した供試鋼の陽分極特
性を示したものである。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.05〜1.0％、 Si：0.055〜0.20％、 Mn：0.20〜1.2％、Ｐ：0.005〜0.025％、Ｓ：0.0005〜0.003％、 Al：0.001〜0.08％、 Ca：0.0002〜0.0005％未満を含有し、さらに Niを３〜5.5％含有し、残部鉄および不可避的不純物からなり、
コンクリート中に塩分が存在する場合の耐食性に
優れ、且つ低温で靭性の優れたコンクリート用鉄
筋。２Ｃ：0.05〜1.0％、 Si：0.055〜0.20％、 Mn：0.20〜1.2％、Ｐ：0.005〜0.025％、Ｓ：0.0005〜0.003％ Al：0.001〜0.08％、 Ca：0.0002〜0.0005％未満、 Ni：３〜5.5％を含有し、さらに Cuを0.03〜0.5％含有し、残部鉄および不可避的不純物からなり、
コンクリート中に塩分が存在する場合の耐食性に
優れ、且つ低温で靭性の優れたコンクリート用鉄
筋。３Ｃ：0.05〜1.0％、 Si：0.055〜0.20％、 Mn：0.20〜1.2％、Ｐ：0.005〜0.025％、Ｓ：0.0005〜0.003％、 Al：0.001〜0.08％、 Ca：0.0002〜0.0005％未満、 Ni：３〜5.5％を含有し、さらに Nb，Ｖを単独ないし複合添加で合計量を0.005
〜0.2％含有し、残部鉄および不可避的不純物からなり、
コンクリート中に塩分が存在する場合の耐食性に
優れ、且つ低温で靭性の優れたコンクリート用鉄
筋。４Ｃ：0.05〜1.0％、 Si：0.055〜0.20％、 Mn：0.20〜1.2％、Ｐ：0.005〜0.025％、Ｓ：0.0005〜0.003％、 Al：0.001〜0.08％、 Ca：0.0002〜0.0005％未満、 Ni：３〜5.5％を含有し、さらに Nb，Ｖを単独ないし複合添加で合計量を0.005
〜0.2％および Cuを0.03〜0.5％含有し、残部鉄および不可避的不純物からなり、
コンクリート中に塩分が存在する場合の耐食性に
優れ、且つ低温で靭性の優れたコンクリート用鉄
筋。