JPH0363128A

JPH0363128A - 耐食性ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH0363128A
Application number: JP1199921A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hirano; 賢治平野; Kiyobumi Ishikawa; 清文石川; Tokuo Morishige; 森重　徳男; Shuji Furuya; 古屋　修治
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1989-08-01
Filing date: 1989-08-01
Publication date: 1991-03-19
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JP2797492B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、耐食性ステンレス鋼に係り、特に、ステンレ
ス鋼が本来有している耐食性に加えて、耐食性を飛躍的
に向上させたステンレス鋼に関するものである。

「従来の技術」ステンレス鋼は、一般に建造物、橋梁、原子力発電プラ
ント、化学プラント等に多用されており、大気中におい
て、空気中の酸素と組織中のクロムとが反応してステン
レス鋼の表面に薄いクロム酸化物の不働態化被膜が形成
されることに基づいて、本質的に良好な耐食性を有して
いるが、ステンレス鋼が硫化水素、塩素イオン、溶存酸
素高温水等の腐食性流体に接触する場合は、ステンレス
鋼の表面に孔食や腐食による割れが発生し易い。

従来、ステンレス鋼の表面の腐食性が問題視される場合
は、酸等を使用して不働態化被膜を強化することによっ
てこれに対処することが考えられている。

「発明が解決しようとする課題」しかし、酸等を使用してステンレス鋼の不働態化被膜を
強化した場合であっても、ステンレス鋼が腐食性流体に
接触している条件が取り除かれない限り、腐食現象が次
第に進行することを避けることができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ステンレ
ス鋼が本来有している不働態化被膜による耐食性に加え
て、耐食性を飛躍的に向上させた耐食性ステンレス鋼を
提供するものである。

「課題を解決するための手段」ステンレス鋼母材の表面にクラッド層を形成してなり、
該クラッド層の組成がＣｒ：１５〜５０重量％Ｎｉ：５〜３０重量％Ｆｅ：４０〜６０重量％Ｍｏ：１〜４重量％であることを特徴とする耐食性ステンレス鋼としている
。

「作用　」ステンレス鋼表面にクラッド層が形成されることにより
、露出したクラッド層の表面が腐食流体と接触するもの
となる。

この場合にあって、クラッド層を構成して耐食性に寄与
するＣｒ量は、ステンレス鋼母材のＣｒ量よりも多い任
意量とすることが可能で、これによりステンレス鋼単独
の場合と比較して、著しく良好な耐食性が付与される。

そして、クラッド層の組成中に適量のＭｏが加わること
により、特に、孔食による腐食の発生を防止する。

「実施例」以下、第１図及び第２図に基づいて、本発明に係る耐食
性ステンレス鋼の一実施例を説明する。

図中において、符号りはレーザビーム、１はステンレス
鋼（ステンレス鋼母材）、２は塗膜、３はクラッド層で
ある。

第１図は、ステンレス鋼（ステンレス鋼母材）ｌの表面
に塗膜２及びクラッド層３を順次形成する作業工程を示
しており、また、第２図は、クラッド層３を有するステ
ンレス鋼（つまり、本発明に係る耐食性ステンレス鋼）
と、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４材）単独との腐食試験
後の状態を示している。

まず、耐食性ステンレス鋼の製造例について説明すると
、ステンレス鋼（板または管）ｌの表面（管の場合は内
面等）に、製造時あるいはその後の加工に基づく傷等の
凹凸が残されている場合は、機械加工や表面研磨加工等
によって、例えば仕上げ記号程度の精度（１，５〜６Ｓ
）の平滑な状態に整面加工を施し、表面平滑化したステ
ンレス調Ｉについて、表面平滑化工程で付着した油脂分
、酸化スケール等を有機溶剤または酸洗い等により除去
しておく。

ただし、脱脂工程後には、処理したステンレスｗ４１が
再び大気中に放置されるために、ステンレス鋼ｌの平滑
化表面が空気中の酸素に接触することによって、平滑化
表面に薄い不働態化被膜が自然に形成されることになる
。

後述するクラッド層３を形成するための主材料として、
クロム系複合材の金属粉末を用意する。

該クロム系複合材の配合比は、例えば第１表に示すよう
に設定され、該金属粉末の平均粒径は、例えば４０μｍ
とする。

第１表（金属粉末の配合例）また、金属粉末を保持するためのバインダとして、有機
溶剤系の耐熱塗料等を用意する。このバインダに要求さ
れる性能は、レーザビームの照射時に蒸発または分解し
てクラッド層３の中に残存しないことと、レーザビーム
から若干離間した位置において金属粉末を処理母材（ス
テンレス鋼）の表面に保持する耐熱性を有することであ
る。また、素材の水素割れを防止するために、水素成分
が少ないものがよく、例えば第２表のように設定した黒
色ペイントを使用する。

第２表（バインダの配合例）これらクロム系複合材からなる金属粉末及びバインダの
混合塗料を、ステンレス鋼ｌの表面に塗布し、自然乾燥
または強制乾燥させる等により、塗膜２を形成する。こ
の場合の塗膜２の厚さは、例えば５００μｍ程度とし、
そして、塗膜２は、２５０℃程度まで金属粉末をステン
レス鋼ｌの表面に付着状態に保持する前述した耐熱性を
有するものが使用される。

第１図に示すように、塗膜２を例えばＹＡＧレーザを利
用したレーザビームＬによって大気中雰囲気で加熱して
塗膜２を溶解させ、第１図の矢印（Ａ）で示すように、
レーザビームＬを進行させることによって、塗膜２の焼
成を順次行ない、その後、レーザビームＬの後方に位置
する溶融部分が固化状態となることによってクラッド層
３が形成される。

そして、ＹＡＧレーザによる焼成処理は、例えば出力６
００Ｗ、スポット直径０．８〜２．５ｆｆｉｍ、レーザ
移動速度０．２〜Ｃｏ　ｍ７分、１回のビード幅Ｉ〜２
．０　Ｉｍｍ、大気中雰囲気での焼成とされる。

この場合にあって、塗膜２が黒色状態であると（つまり
、第２表で示したバインダにカーボンブラックを適量配
合しておくと）、塗膜２の表面におけるレーザビームＬ
の反射を抑制して、熱効率の向上を図ることができる。

かつ、バインダの中に、第２表に示すように、５ｉＯｚ
を適量配合させておくと、塗膜２の高温時における付着
性が向上し、レーザビームＬによる焼成熱がステンレス
鋼Ｉに伝達されて徐々に高温化される場合に、前述の第
１表の金属粉末を例えば２５０℃程度までステンレス鋼
１の表面に付着させた状態の維持を行なって、金属粉末
をステンレス鋼１ｌの表面に均一に付着させたまま、焼
成してクラッド層３とすることにより、焼成作業性の向
上を図ることができる。

また、レーザビームＬによって、塗膜２とともに、ステ
ンレス鋼１の母材の一部が溶解されて、塗膜２とステン
レス鋼１の母材との画構成材料が溶融状態となることに
より、その溶融部分で相互に混ざり合う現象が生じ、溶
融部分は、主として金属粉末とステンレス鋼ｌとの中間
的な組成を示すものとなる。したがって；溶融部分が固
化すると、第３表に示すようなりラッド層３が形成され
ることになる。

塗膜２の厚さが５００μｍ程度とである場合に、レーザ
ビームＬの焼成によって生成されたクラッド層３は、厚
さが約２５０μｍとなり、金属粉末の配合比によりクラ
ッド層の組成成分比が変化した。

このような組成成分を有するクラッドステンレス鋼は、
クラッド層３に割れ等の不具合点のない平滑表面を有す
るものが得られた。

特に、第１表における配合■及び配合■のものは、クラ
ッド層３の表面仕上がり状態が良好であり、これは、Ｆ
ｅを適量加えることによって、ステンレス鋼１の表面へ
のぬれ性が改良されたものと考えられる。

く腐食試験例〉また、耐食性を実証するために、厚さ５ｍｍのＳＵＳ　
３０４板の表面及び３５ｍｎ＋口径の５ＵＳ３０４管の
内面に、前述の塗膜５００μｍを形成してレーザで焼成
することにより、組成成分の異なる試料＃■ないし試料
＃１４を作成し、これらの試料をＮａ１ｌの濃度が５％
で、かつ硫酸を加えてｐＨ＝Ｉに調整した沸騰状態の溶
液に、３３時間浸漬する実験を行なったところ、第４表
に示す結果が得られた。

第４表（腐食試験結果）ただし、第４表の判定側において、×は激しい腐食が認
められたもの、△は軽微な腐食が認められたもの、○は
腐食の形跡が認められなかったものを示している。

また、ステンレス鋼の母材（ＳｔＪＳ３０４　　）その
ものでクラッド層を形成しなかった無処理素材を同様に
試験したところ、第２図の右半分に示すように、その表
面に激しい腐食を生じ、適性なりラッド層３を形成した
もの（試料＃１４）は、第２図の左半分に示すように、
その表面が平坦で試験前の状態を保持していた。なお、
試料＃１４を形成するために使用した金属粉末の配合比
は、Ｃｒ：Ｎｉ：Ｍｏ：Ｐｅ　＝６＋　２＋　　１　：
　　１である。

これらの腐食試験結果から、第４表に示す試料＃ｌＯな
いし試料＃１４のクラッドされたステンレス鋼は、クラ
ッド層の部分に割れの発生が認められず、かつ、耐食性
の点でも優れた結果を示すことが確認された。

「発明の効果」以上説明したように、本発明における耐食性ステンレス
鋼は、ステンレス鋼が本来有している不働態化被膜に依
存する耐食性が損なわれるような環境下、つまり、腐食
性流体の存在、引っ張り残留応力の存在等の因子が重畳
した状態であっても、ステンレス鋼の表面にクロム量の
大きなりラッド層が形成されること等に基づいて、耐食
性をさらに改良して、顕著な耐食性を付与することがで
き、また、クラッド層にＭＯを適量存在させることによ
り、孔食による腐食の発生を効果的に防止することがで
きる等の優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る耐食性ステンレス鋼をクラッド用
材料とレーザビームとを使用して形成する場合の作業工
程例を示す断面図、第２図は本発明に係る耐食性ステン
レス鋼と未処理ＳＵＳ材との腐食試験後の状態を左右に
分けて示す正断面図である。２・・・・・・塗膜、３・・・・・・クラブ

Claims

【特許請求の範囲】ステンレス鋼母材の表面にクラッド層を形成してなり、
該クラッド層の組成がＣｒ：１５〜５０重量％Ｎｉ：５〜３０重量％Ｆｅ：４０〜６０重量％Ｍｏ：１〜４重量％であることを特徴とする耐食性ステンレス鋼。