JP2003064491A - 硫酸タンクの防食方法および耐食性に優れた硫酸タンク - Google Patents
硫酸タンクの防食方法および耐食性に優れた硫酸タンクInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硫酸タンクの防食方法および耐食性に優れた
硫酸タンクを提供する。 【解決手段】 濃度７０質量％以上の硫酸を輸送または
貯蔵する硫酸タンクの気液界面に接する溶接構造用鋼の
局部腐食を防止する方法であって、積載した硫酸を排出
する際に、タンク床面から満載時硫酸溶液高さの１０％
以内の位置から硫酸中に空気を吹き込むことを特徴とす
る硫酸タンクの防食方法。また、タンク床面から満載時
硫酸高さの１０％以内の位置から硫酸中に空気を吹き込
む手段を具備するか特定成分の鋼からなることを特徴と
する耐食性に優れた硫酸タンク。
硫酸タンクを提供する。 【解決手段】 濃度７０質量％以上の硫酸を輸送または
貯蔵する硫酸タンクの気液界面に接する溶接構造用鋼の
局部腐食を防止する方法であって、積載した硫酸を排出
する際に、タンク床面から満載時硫酸溶液高さの１０％
以内の位置から硫酸中に空気を吹き込むことを特徴とす
る硫酸タンクの防食方法。また、タンク床面から満載時
硫酸高さの１０％以内の位置から硫酸中に空気を吹き込
む手段を具備するか特定成分の鋼からなることを特徴と
する耐食性に優れた硫酸タンク。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、濃度７０質量％以
上の硫酸を輸送する貨物自動車車両、輸送船、鉄道貨車
車両の硫酸タンクおよび硫酸を貯蔵する固定型硫酸タン
クに関わるものである。
上の硫酸を輸送する貨物自動車車両、輸送船、鉄道貨車
車両の硫酸タンクおよび硫酸を貯蔵する固定型硫酸タン
クに関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】硫酸の輸送、貯蔵用タンクは、工業的に
最も多く流通している９８質量％の硫酸を輸送または貯
蔵する場合、一般に硫酸タンクを裸で使用する場合が一
般的である。このような高濃度では鋼表面に硫酸鉄の保
護性の沈殿皮膜が形成され、経済的に実用に耐えうる腐
食速度（１mm／ｙ以下）となる。
最も多く流通している９８質量％の硫酸を輸送または貯
蔵する場合、一般に硫酸タンクを裸で使用する場合が一
般的である。このような高濃度では鋼表面に硫酸鉄の保
護性の沈殿皮膜が形成され、経済的に実用に耐えうる腐
食速度（１mm／ｙ以下）となる。
【０００３】一方、７０質量％硫酸を輸送する場合は、
硫酸タンク内面をテフロン（登録商標）などでライニン
グ防食したタンクが一般的である。最近、車両の軽量化
や長寿命化に従い、また、さらに、物流の合理化の観点
から最大積載重量の最大化を図る上で、硫酸タンクにお
いてもの薄肉化と耐久化の両立が求められている。タン
ク内面を樹脂ライニングで被覆する方法が各種提案、実
用化されているが、使用中の樹脂ライニングの剥離が一
旦生じてタンクに腐食が生じると、溶接補修ができない
といった課題があった。また、既に内面をライニング無
しで使用している９８質量％硫酸積載用のタンクへは経
済的に適用が難しいといった課題があった。
硫酸タンク内面をテフロン（登録商標）などでライニン
グ防食したタンクが一般的である。最近、車両の軽量化
や長寿命化に従い、また、さらに、物流の合理化の観点
から最大積載重量の最大化を図る上で、硫酸タンクにお
いてもの薄肉化と耐久化の両立が求められている。タン
ク内面を樹脂ライニングで被覆する方法が各種提案、実
用化されているが、使用中の樹脂ライニングの剥離が一
旦生じてタンクに腐食が生じると、溶接補修ができない
といった課題があった。また、既に内面をライニング無
しで使用している９８質量％硫酸積載用のタンクへは経
済的に適用が難しいといった課題があった。
【０００４】別の解決手段として、鋼に高耐食ステンレ
ス鋼やＮｉ基合金を使用することもごく一部用いられて
いるが、タンク全体を製作することは材料コストおよび
溶接などの加工コストの観点からも難しく、ステンレス
鋼やＮｉ基合金の使用はホールバルブなどごく一部の小
型部品に限定されているのが現状である。
ス鋼やＮｉ基合金を使用することもごく一部用いられて
いるが、タンク全体を製作することは材料コストおよび
溶接などの加工コストの観点からも難しく、ステンレス
鋼やＮｉ基合金の使用はホールバルブなどごく一部の小
型部品に限定されているのが現状である。
【０００５】発明者らは、硫酸専用のタンクローリー，
タンカー，貯蔵タンクの腐食状況を詳細に調査した。そ
の結果、内面全体に硫酸鉄皮膜が形成されて外見上全面
腐食の形態をとっているが、さらに詳細に調べてみると
硫酸タンクの腐食は均一的でなく、硫酸の液面に接する
鋼板部分、すなわち喫水線の周囲で板厚減少が最も大き
く、平均板厚減少量の約３〜６倍に達する激しい局部腐
食を呈しているこを見出した。つまり、この局所的な腐
食を抑制すればタンク全体の寿命をさらに延伸できる。
タンカー，貯蔵タンクの腐食状況を詳細に調査した。そ
の結果、内面全体に硫酸鉄皮膜が形成されて外見上全面
腐食の形態をとっているが、さらに詳細に調べてみると
硫酸タンクの腐食は均一的でなく、硫酸の液面に接する
鋼板部分、すなわち喫水線の周囲で板厚減少が最も大き
く、平均板厚減少量の約３〜６倍に達する激しい局部腐
食を呈しているこを見出した。つまり、この局所的な腐
食を抑制すればタンク全体の寿命をさらに延伸できる。
【０００６】さらに、発明者らは、実験室での再現試験
などを実施した結果から、次のような知見を得た。すな
わち、喫水線に沿った局部腐食は、 硫酸のロードおよびアンロードの繰り返しで再現され
る。 局部腐食の程度は、アンロード時においてタンク中に
送り込まれる空気中に含有する水蒸気の絶対量に依存
し、水蒸気量を低減することで局部腐食が抑制される。 従来の一般溶接構造用鋼（ＳＳ４００）に代えてＣｕ
を０．１質量％以上含有した鋼の耐食性が優れ、さら
に、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｓｂ，Ｓｎ等の合金元素を添加した低
合金鋼（耐候性鋼，耐硫酸露点腐食鋼など）およびそれ
らの鋼材に応じた溶接材料を使用すると局部腐食の進展
をさらに抑制しながらも、従来の切断・溶接加工でタン
クを経済的に製作できる。ということを見出した。
などを実施した結果から、次のような知見を得た。すな
わち、喫水線に沿った局部腐食は、 硫酸のロードおよびアンロードの繰り返しで再現され
る。 局部腐食の程度は、アンロード時においてタンク中に
送り込まれる空気中に含有する水蒸気の絶対量に依存
し、水蒸気量を低減することで局部腐食が抑制される。 従来の一般溶接構造用鋼（ＳＳ４００）に代えてＣｕ
を０．１質量％以上含有した鋼の耐食性が優れ、さら
に、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｓｂ，Ｓｎ等の合金元素を添加した低
合金鋼（耐候性鋼，耐硫酸露点腐食鋼など）およびそれ
らの鋼材に応じた溶接材料を使用すると局部腐食の進展
をさらに抑制しながらも、従来の切断・溶接加工でタン
クを経済的に製作できる。ということを見出した。
【０００７】タンクに送られる空気中の水蒸気を硫酸が
吸湿して希硫酸化し、腐食が加速し、結果として輸送す
る硫酸中の不純物としての鉄イオン濃度が上昇する現象
はこれまで知られており、その対策としては、例えば空
気に代えて窒素などの不活性ガスを充填する方法が公知
となっている。しかし、不活性ガス源および付帯設備の
確保などに経済的に課題があり、不純物の鉄イオン濃度
が厳格に求められる特定用途に適用が限られ、一般的に
使用されるまでに至っていない。
吸湿して希硫酸化し、腐食が加速し、結果として輸送す
る硫酸中の不純物としての鉄イオン濃度が上昇する現象
はこれまで知られており、その対策としては、例えば空
気に代えて窒素などの不活性ガスを充填する方法が公知
となっている。しかし、不活性ガス源および付帯設備の
確保などに経済的に課題があり、不純物の鉄イオン濃度
が厳格に求められる特定用途に適用が限られ、一般的に
使用されるまでに至っていない。
【０００８】また、吹き込む空気を除湿器で機械的に除
湿する方法やシリカゲルで化学的に吸着・除湿する方法
も提案されたが、いずれの場合もフィルターや薬剤の詰
め替えや装置の電源またはメンテナンスが不可欠であ
り、この場合も経済的に課題があった。
湿する方法やシリカゲルで化学的に吸着・除湿する方法
も提案されたが、いずれの場合もフィルターや薬剤の詰
め替えや装置の電源またはメンテナンスが不可欠であ
り、この場合も経済的に課題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な状況に鑑み、硫酸を輸送または貯蔵する硫酸タンクの
喫水線に沿った局部腐食を、経済的な方法で抑制する硫
酸タンクの防食方法および、そのような方法を実現する
耐食性に優れた硫酸タンクを提供することをその課題と
している。
な状況に鑑み、硫酸を輸送または貯蔵する硫酸タンクの
喫水線に沿った局部腐食を、経済的な方法で抑制する硫
酸タンクの防食方法および、そのような方法を実現する
耐食性に優れた硫酸タンクを提供することをその課題と
している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、
アンロード時に送風する空気を、浸漬ノズルを通して
積荷である硫酸中に吹き込んで空気中の水蒸気をほぼ完
全に除去し、空荷時に硫酸鉄皮膜に吸収・付着している
残余硫酸への水蒸気の溶解、およびそれに伴う硫酸濃度
の希釈化を防止する。 硫酸タンクの材質を、従来使用されていた普通鋼に替
えて、所定の化学成分に限定した鋼を使用することを単
独または組み合わせて実施することができる。という知
見に基づいて上記の課題を解決し、硫酸を輸送または貯
蔵する硫酸タンクの喫水線直上に沿った局部腐食を経済
的に抑制する硫酸タンクの防食方法および、そのような
方法を実現する耐食性に優れた硫酸タンクを提供するも
ので、その要旨とするところは以下の通りである。
積荷である硫酸中に吹き込んで空気中の水蒸気をほぼ完
全に除去し、空荷時に硫酸鉄皮膜に吸収・付着している
残余硫酸への水蒸気の溶解、およびそれに伴う硫酸濃度
の希釈化を防止する。 硫酸タンクの材質を、従来使用されていた普通鋼に替
えて、所定の化学成分に限定した鋼を使用することを単
独または組み合わせて実施することができる。という知
見に基づいて上記の課題を解決し、硫酸を輸送または貯
蔵する硫酸タンクの喫水線直上に沿った局部腐食を経済
的に抑制する硫酸タンクの防食方法および、そのような
方法を実現する耐食性に優れた硫酸タンクを提供するも
ので、その要旨とするところは以下の通りである。
【００１１】（１）濃度７０質量％以上の硫酸を輸送ま
たは貯蔵する硫酸タンクの気液界面に接する溶接構造用
鋼の局部腐食を防止する方法であって、積載した硫酸を
排出する際に、タンク床面から満載時硫酸溶液高さの１
０％以内の位置から硫酸中に空気を吹き込むことを特徴
とする硫酸タンクの防食方法。 （２）濃度７０質量％以上の硫酸を輸送または貯蔵する
硫酸タンクであって、タンク床面から満載時硫酸高さの
１０％以内の位置から硫酸中に空気を吹き込む手段を具
備することを特徴とする耐食性に優れた硫酸タンク。 （３）前記空気を吹き込む手段が浸漬ノズルとそれに接
続されたコンプレッサであることを特徴とする前記
（２）に記載の耐食性に優れた硫酸タンク。 （４）質量％で、 Ｃ ：０．００３〜０．２％、 Ｓｉ：０．０１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．０５％以下、 Ｃｕ：０．１〜２％ を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．１〜２％、 Ｎｉ：０．１〜１％、 Ｍｏ：０．０５〜１％、 Ｓｂ：０．０１〜０．２％、 Ｐｂ：０．０１〜０．２％、 Ｓｎ：０．０１〜０．１％ の１種または２種以上を含有し、残部が不可避不純物お
よびＦｅからなる鋼を使用してなることを特徴とする耐
食性に優れた硫酸タンク。 （５）質量％で、 Ｃ ：０．００３〜０．２％、 Ｓｉ：０．０１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．０５％以下、 Ｃｕ：０．１〜２％ を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．１〜２％、 Ｎｉ：０．１〜１％、 Ｍｏ：０．０５〜１％、 Ｓｂ：０．０１〜０．２％、 Ｐｂ：０．０１〜０．２％、 Ｓｎ：０．０１〜０．１％ の１種または２種以上を含有し、残部が不可避不純物お
よびＦｅからなる鋼を、使用してなることを特徴とする
前記（２）または（３）に記載の耐食性に優れた硫酸タ
ンク。
たは貯蔵する硫酸タンクの気液界面に接する溶接構造用
鋼の局部腐食を防止する方法であって、積載した硫酸を
排出する際に、タンク床面から満載時硫酸溶液高さの１
０％以内の位置から硫酸中に空気を吹き込むことを特徴
とする硫酸タンクの防食方法。 （２）濃度７０質量％以上の硫酸を輸送または貯蔵する
硫酸タンクであって、タンク床面から満載時硫酸高さの
１０％以内の位置から硫酸中に空気を吹き込む手段を具
備することを特徴とする耐食性に優れた硫酸タンク。 （３）前記空気を吹き込む手段が浸漬ノズルとそれに接
続されたコンプレッサであることを特徴とする前記
（２）に記載の耐食性に優れた硫酸タンク。 （４）質量％で、 Ｃ ：０．００３〜０．２％、 Ｓｉ：０．０１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．０５％以下、 Ｃｕ：０．１〜２％ を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．１〜２％、 Ｎｉ：０．１〜１％、 Ｍｏ：０．０５〜１％、 Ｓｂ：０．０１〜０．２％、 Ｐｂ：０．０１〜０．２％、 Ｓｎ：０．０１〜０．１％ の１種または２種以上を含有し、残部が不可避不純物お
よびＦｅからなる鋼を使用してなることを特徴とする耐
食性に優れた硫酸タンク。 （５）質量％で、 Ｃ ：０．００３〜０．２％、 Ｓｉ：０．０１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．０５％以下、 Ｃｕ：０．１〜２％ を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．１〜２％、 Ｎｉ：０．１〜１％、 Ｍｏ：０．０５〜１％、 Ｓｂ：０．０１〜０．２％、 Ｐｂ：０．０１〜０．２％、 Ｓｎ：０．０１〜０．１％ の１種または２種以上を含有し、残部が不可避不純物お
よびＦｅからなる鋼を、使用してなることを特徴とする
前記（２）または（３）に記載の耐食性に優れた硫酸タ
ンク。
【００１２】
【発明の実施の形態】上記のように本発明は、
アンロード時に送風する空気を、浸漬ノズルを通して
積荷である硫酸中に吹き込んで空気中の水蒸気をほぼ完
全に除去し、空荷時に硫酸鉄皮膜に吸収・付着している
残余硫酸への水蒸気の溶解、およびそれに伴う硫酸濃度
の希釈化を防止する。 硫酸タンクの材質を、従来使用されていた普通鋼に替
えて、所定の化学成分に限定した鋼を使用することを単
独または組み合わせて実施することができる。という知
見に基づいており、以下それぞれについてさらに詳しく
説明する。
積荷である硫酸中に吹き込んで空気中の水蒸気をほぼ完
全に除去し、空荷時に硫酸鉄皮膜に吸収・付着している
残余硫酸への水蒸気の溶解、およびそれに伴う硫酸濃度
の希釈化を防止する。 硫酸タンクの材質を、従来使用されていた普通鋼に替
えて、所定の化学成分に限定した鋼を使用することを単
独または組み合わせて実施することができる。という知
見に基づいており、以下それぞれについてさらに詳しく
説明する。
【００１３】まず、について説明する。濃硫酸自身が
強い吸湿性を持つことはよく知られている。本発明の課
題である硫酸タンク内面の喫水線直上に沿った局部腐食
は、タンク内空気中に含まれる水蒸気が壁面に付着残存
している硫酸に吸湿され、硫酸希釈が生じて局部腐食を
生じている。
強い吸湿性を持つことはよく知られている。本発明の課
題である硫酸タンク内面の喫水線直上に沿った局部腐食
は、タンク内空気中に含まれる水蒸気が壁面に付着残存
している硫酸に吸湿され、硫酸希釈が生じて局部腐食を
生じている。
【００１４】発明者らは、硫酸自身の強い吸湿性と、ア
ンロード時にタンク内部にコンプレッサーを使って圧縮
空気を注入し、その圧力で硫酸を排出している方法に着
目した。発明者らの調査によれば、注入するエアを送る
鋼管は、タンク天井に接合されおり、圧縮空気は気相中
に注入され、硫酸中にバブリングする構造となっていな
いことが判明した。
ンロード時にタンク内部にコンプレッサーを使って圧縮
空気を注入し、その圧力で硫酸を排出している方法に着
目した。発明者らの調査によれば、注入するエアを送る
鋼管は、タンク天井に接合されおり、圧縮空気は気相中
に注入され、硫酸中にバブリングする構造となっていな
いことが判明した。
【００１５】そこで、発明者らは、浸漬ノズルをタンク
底面近くに具備させ、空気を積荷硫酸の底からバブリン
グさせ、積荷の硫酸に空気中の水蒸気を吸収させる方法
を考案した。このように、硫酸自身の強い吸湿性を利用
することにより、気相に送られる空気はほぼ完全に除湿
され、気相と接する喫水線付近の硫酸だけが希釈され
て、その部分が局部腐食に至るという現象を極めて効果
的に防止できる。すなわち、本発明では注入する空気中
の水分を、喫水線近傍だけではなく積載硫酸全体に吸湿
させることに基づくが、除湿に伴う硫酸濃度の変化は、
下記に述べるようにほとんど無視できる。
底面近くに具備させ、空気を積荷硫酸の底からバブリン
グさせ、積荷の硫酸に空気中の水蒸気を吸収させる方法
を考案した。このように、硫酸自身の強い吸湿性を利用
することにより、気相に送られる空気はほぼ完全に除湿
され、気相と接する喫水線付近の硫酸だけが希釈され
て、その部分が局部腐食に至るという現象を極めて効果
的に防止できる。すなわち、本発明では注入する空気中
の水分を、喫水線近傍だけではなく積載硫酸全体に吸湿
させることに基づくが、除湿に伴う硫酸濃度の変化は、
下記に述べるようにほとんど無視できる。
【００１６】硫酸の最大積載重量が２０ｔのトレーラー
の場合、９８質量％硫酸の比重は１．８２なので、タン
クの必要容積は約１１．８ｍ3 である。空気のバブリン
グにより、アンロードした場合この１１．８ｍ3 に水蒸
気を含有した空気が入る。注入する空気の温度と湿度
は、水蒸気量が多い場合を想定して、例えば３５℃で湿
度１００％（水蒸気分圧で４２．２mmHg）としても、１
回のアンロードで流入する水蒸気量は約４．６リットル
である。それゆえ、硫酸濃度変化はわずか０．３９質量
％となり、一般的には問題がないレベルである。なお、
９８質量％硫酸と平衡する水蒸気の分圧は３５℃で１０
-3mmHg以下であるから、ほぼ空気中の１００％の水蒸気
が硫酸で吸収され、十分な乾燥空気を得ることができ
る。
の場合、９８質量％硫酸の比重は１．８２なので、タン
クの必要容積は約１１．８ｍ3 である。空気のバブリン
グにより、アンロードした場合この１１．８ｍ3 に水蒸
気を含有した空気が入る。注入する空気の温度と湿度
は、水蒸気量が多い場合を想定して、例えば３５℃で湿
度１００％（水蒸気分圧で４２．２mmHg）としても、１
回のアンロードで流入する水蒸気量は約４．６リットル
である。それゆえ、硫酸濃度変化はわずか０．３９質量
％となり、一般的には問題がないレベルである。なお、
９８質量％硫酸と平衡する水蒸気の分圧は３５℃で１０
-3mmHg以下であるから、ほぼ空気中の１００％の水蒸気
が硫酸で吸収され、十分な乾燥空気を得ることができ
る。
【００１７】実際には、湿度もこれほど高いことは少な
く、圧縮空気を送り出すコンプレッサーで空気中の水蒸
気の一部がドレンとなって排出されるため、濃度変化
は、上記試算よりもかなり小さくなるものと考えられ
る。
く、圧縮空気を送り出すコンプレッサーで空気中の水蒸
気の一部がドレンとなって排出されるため、濃度変化
は、上記試算よりもかなり小さくなるものと考えられ
る。
【００１８】次に、について説明する。タンクの材質
を一般の炭素鋼に替えて所定の化学成分の限定範囲内に
調整した鋼を使用することにより、喫水線直上に沿った
局部腐食の進展速度を経済的に抑制することができる。
を一般の炭素鋼に替えて所定の化学成分の限定範囲内に
調整した鋼を使用することにより、喫水線直上に沿った
局部腐食の進展速度を経済的に抑制することができる。
【００１９】前記のとおり、９８質量％硫酸など７０質
量％を超える濃度の硫酸タンクの材質は一般溶接構造用
鋼（ＳＳ４００）が使用されている。しかし、発明者ら
の研究の結果、喫水線直上では、濃硫酸と鋼および空気
との間の界面張力との関係で壁面に付着する硫酸の液膜
厚さが最も薄くなり、空気中水蒸気の吸湿による硫酸希
釈の程度と速度が最大になる。
量％を超える濃度の硫酸タンクの材質は一般溶接構造用
鋼（ＳＳ４００）が使用されている。しかし、発明者ら
の研究の結果、喫水線直上では、濃硫酸と鋼および空気
との間の界面張力との関係で壁面に付着する硫酸の液膜
厚さが最も薄くなり、空気中水蒸気の吸湿による硫酸希
釈の程度と速度が最大になる。
【００２０】硫酸濃度が５０質量％以下になると硫酸濃
度９８質量％における腐食速度の１００倍以上となる
が、喫水線直上に沿って形成される濃硫酸の薄液膜では
２４時間以内に３５％まで低下することを見出した。
度９８質量％における腐食速度の１００倍以上となる
が、喫水線直上に沿って形成される濃硫酸の薄液膜では
２４時間以内に３５％まで低下することを見出した。
【００２１】発明者らは、４０質量％硫酸中で各種市販
されている鋼材の腐食試験を実施した結果、鉄鋼各社が
製造販売している耐候性鋼や耐硫酸露点腐食鋼が、この
ような環境においても炭素鋼の２〜５倍の耐食性を有す
ることを見出した。さらに、より詳細に成分の影響を検
討した結果、Ｃｕを０．１質量％以上含有する鋼材だと
炭素鋼の２倍以上の耐食性を示すことを見出した。
されている鋼材の腐食試験を実施した結果、鉄鋼各社が
製造販売している耐候性鋼や耐硫酸露点腐食鋼が、この
ような環境においても炭素鋼の２〜５倍の耐食性を有す
ることを見出した。さらに、より詳細に成分の影響を検
討した結果、Ｃｕを０．１質量％以上含有する鋼材だと
炭素鋼の２倍以上の耐食性を示すことを見出した。
【００２２】硫酸を輸送または貯蔵する硫酸タンクの喫
水線に沿った局部腐食を経済的な方法で防食する方法お
よびそれに基づく耐食性に優れたタンクについて図面に
基づいて以下に詳細に説明する。
水線に沿った局部腐食を経済的な方法で防食する方法お
よびそれに基づく耐食性に優れたタンクについて図面に
基づいて以下に詳細に説明する。
【００２３】図１はポンプから送る空気を硫酸底からバ
ブリングする手段を具備する硫酸タンクの一例を模式的
に示した図である。硫酸タンク１の天井に設置されたハ
ッチ２を通してパイプ３から、荷積みされた硫酸を排出
する際、コンプレッサー４で圧縮された空気はコンプレ
ッサーで発生したドレン水をドレンキャッチャー５で捕
捉したのち、圧力調整弁６とバルブ７を経由し、硫酸タ
ンク底板上まで伸ばされたバブリング用ノズル９を通し
て硫酸中に通気し、その圧力でパイプ３を通して硫酸を
排出する。
ブリングする手段を具備する硫酸タンクの一例を模式的
に示した図である。硫酸タンク１の天井に設置されたハ
ッチ２を通してパイプ３から、荷積みされた硫酸を排出
する際、コンプレッサー４で圧縮された空気はコンプレ
ッサーで発生したドレン水をドレンキャッチャー５で捕
捉したのち、圧力調整弁６とバルブ７を経由し、硫酸タ
ンク底板上まで伸ばされたバブリング用ノズル９を通し
て硫酸中に通気し、その圧力でパイプ３を通して硫酸を
排出する。
【００２４】浸漬ノズルの位置が高いと、硫酸排出の途
中でノズルが液面上に来るため、十分な除湿効果を得る
ためには、浸漬ノズルはタンク床面から満載時硫酸高さ
の１０％以内の位置に設置する必要がある。噴射方向
は、上方に細かい気泡状で噴出するのが、吸湿効率の確
保と底面のエロージョン・コロージョン防止の観点から
好ましく。また、硫酸タンクの容量や形状に従い噴射点
やその個数は適宜設定する。
中でノズルが液面上に来るため、十分な除湿効果を得る
ためには、浸漬ノズルはタンク床面から満載時硫酸高さ
の１０％以内の位置に設置する必要がある。噴射方向
は、上方に細かい気泡状で噴出するのが、吸湿効率の確
保と底面のエロージョン・コロージョン防止の観点から
好ましく。また、硫酸タンクの容量や形状に従い噴射点
やその個数は適宜設定する。
【００２５】次に低合金鋼の化学成分の限定理由を述べ
る。Ｃは、強度を確保するために０．００３質量％以上
の添加が必要な元素であるが、０．２質量％を超えると
溶接性が低下するため０．００３〜０．２質量％の添加
とする。
る。Ｃは、強度を確保するために０．００３質量％以上
の添加が必要な元素であるが、０．２質量％を超えると
溶接性が低下するため０．００３〜０．２質量％の添加
とする。
【００２６】Ｓｉは、０．０１質量％以上の添加でＣｕ
とともに複合添加するとタンク内面の耐局部腐食性を向
上させるが、２質量％を超えると溶接性および靭性が低
下するため０．０１〜２質量％の添加とする。
とともに複合添加するとタンク内面の耐局部腐食性を向
上させるが、２質量％を超えると溶接性および靭性が低
下するため０．０１〜２質量％の添加とする。
【００２７】Ｍｎは、強度確保と脱酸のために０．１質
量％以上の必要な元素であるが、２質量％を超えて添加
すると溶接性が低下するため、０．１〜２質量％の添加
とする。
量％以上の必要な元素であるが、２質量％を超えて添加
すると溶接性が低下するため、０．１〜２質量％の添加
とする。
【００２８】Ｐは、タンク内面の耐局部腐食性および溶
接割れ性を著しく低下させる不純物元素であり、その限
定範囲を０．２質量％以下とする。
接割れ性を著しく低下させる不純物元素であり、その限
定範囲を０．２質量％以下とする。
【００２９】Ｓは、溶接割れ性を低下させる不純物元素
であり、その範囲を０．０５質量％以下とする。
であり、その範囲を０．０５質量％以下とする。
【００３０】Ｃｕは、タンク内面の耐局部腐食性を確保
するために０．１質量％以上の添加が必要であるが、１
質量％を超えて添加しても耐局部腐食性に対する効果が
飽和するばかりでなく熱間加工性が低下する。そのた
め、その限定範囲を０．１〜２質量％とする。鋼の製造
性、溶接性、耐局部腐食性および経済性の観点から、好
ましくは、０．２〜０．６質量％の添加がよい。
するために０．１質量％以上の添加が必要であるが、１
質量％を超えて添加しても耐局部腐食性に対する効果が
飽和するばかりでなく熱間加工性が低下する。そのた
め、その限定範囲を０．１〜２質量％とする。鋼の製造
性、溶接性、耐局部腐食性および経済性の観点から、好
ましくは、０．２〜０．６質量％の添加がよい。
【００３１】Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｓｎは、
それぞれ下限値以上の量を１種または２種以上をＣｕと
同時に鋼に添加することでタンク内面における耐局部腐
食性を、さらに向上させるが、一方で、過剰に添加する
と鋼の製造性、コスト、溶接加工性などを低下させる要
因となるため、Ｃｒ：０．１〜２質量％、Ｎｉ：０．１
〜１質量％、Ｍｏ：０．０５〜１質量％、Ｓｂ：０．０
１〜０．２質量％、Ｐｂ：０．０１〜０．２質量％、Ｓ
ｎ：０．０１〜０．１質量％に限定する。
それぞれ下限値以上の量を１種または２種以上をＣｕと
同時に鋼に添加することでタンク内面における耐局部腐
食性を、さらに向上させるが、一方で、過剰に添加する
と鋼の製造性、コスト、溶接加工性などを低下させる要
因となるため、Ｃｒ：０．１〜２質量％、Ｎｉ：０．１
〜１質量％、Ｍｏ：０．０５〜１質量％、Ｓｂ：０．０
１〜０．２質量％、Ｐｂ：０．０１〜０．２質量％、Ｓ
ｎ：０．０１〜０．１質量％に限定する。
【００３２】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を、さらに説明
する。図１に基づいて硫酸タンクを４槽持つ１０．８Ｋ
Ｌ積み（最大積載量２０ｔ）の硫酸タンクローリー（ト
レーラータイプ）を試作した。第１槽は、注入される空
気はタンク天井に吹き込まれる従来のタンク構造で、素
材も普通鋼ＳＳ４００からなる比較例である。第２槽
は、本発明前記（１）の構造でステンレス製吹き込みノ
ズルをタンク底まで設置し、タンクの鋼材は普通鋼ＳＳ
４００である。第３槽は耐硫酸露点腐食鋼（Ｓ−ＴＥ
Ｎ；新日本製鉄株式会社製およびＣＲ１Ａ；住友金属株
式会社製およびＮＡＣ２；日本鋼管株式会社製）を胴板
部分に３等分して用いて製作し吹き込みノズルは設けな
かった。第４槽は、第３槽と同じ材質で、さらに吹き込
み用のノズルを設置したタンクである。
する。図１に基づいて硫酸タンクを４槽持つ１０．８Ｋ
Ｌ積み（最大積載量２０ｔ）の硫酸タンクローリー（ト
レーラータイプ）を試作した。第１槽は、注入される空
気はタンク天井に吹き込まれる従来のタンク構造で、素
材も普通鋼ＳＳ４００からなる比較例である。第２槽
は、本発明前記（１）の構造でステンレス製吹き込みノ
ズルをタンク底まで設置し、タンクの鋼材は普通鋼ＳＳ
４００である。第３槽は耐硫酸露点腐食鋼（Ｓ−ＴＥ
Ｎ；新日本製鉄株式会社製およびＣＲ１Ａ；住友金属株
式会社製およびＮＡＣ２；日本鋼管株式会社製）を胴板
部分に３等分して用いて製作し吹き込みノズルは設けな
かった。第４槽は、第３槽と同じ材質で、さらに吹き込
み用のノズルを設置したタンクである。
【００３３】試作したタンクを１年間実車走行し積み降
ろしを１３８９〜１４１１回（槽により若干異なる）実
施した後、タンク喫水線直上における最大孔食深さを超
音波厚み計で計測した結果を表１に示す。
ろしを１３８９〜１４１１回（槽により若干異なる）実
施した後、タンク喫水線直上における最大孔食深さを超
音波厚み計で計測した結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１から明らかなように、防食手段を施し
ていない比較例の第１槽のタンクでは最大０．４５mmの
局部腐食が認められたのに対し、吹き込みノズルを備え
た第２槽では最大０．２５mm、本発明に規定の含Ｃｕ耐
硫酸露点腐食鋼を使用した第３槽のタンクでは最大でも
０．１９mm、また、両者を組み合わせた第４槽のタンク
では最大０．１５mmであった。第２〜４槽の良好な結果
から、本発明の防食方法および硫酸タンクの有効性が確
認できた。
ていない比較例の第１槽のタンクでは最大０．４５mmの
局部腐食が認められたのに対し、吹き込みノズルを備え
た第２槽では最大０．２５mm、本発明に規定の含Ｃｕ耐
硫酸露点腐食鋼を使用した第３槽のタンクでは最大でも
０．１９mm、また、両者を組み合わせた第４槽のタンク
では最大０．１５mmであった。第２〜４槽の良好な結果
から、本発明の防食方法および硫酸タンクの有効性が確
認できた。
【００３６】次に、鋼材成分についてさらに詳細な検討
を行う目的で、表２に示す化学成分の鋼材を製造もしく
は入手した。
を行う目的で、表２に示す化学成分の鋼材を製造もしく
は入手した。
【００３７】
【表２】
【００３８】表２に示す化学成分の鋼材から、５０×１
５０×３ｔの試験片を採取し、内法３００Ｗ×５００Ｌ
×２５０Ｈの硫酸タンクを製作し、試験片を垂直に吊下
げ、試験片高さの１／２の面に喫水線が来るように９８
質量％硫酸を注入して６時間硫酸中に半浸漬した後１８
時間硫酸を抜いて試験タンク中大気に曝すというサイク
ルを繰り返す試験を行った。なお、硫酸の注入、抜き取
りはポンプを用いて空気をタンクに注入して実施した。
また、試験タンクは４０℃に保持した。
５０×３ｔの試験片を採取し、内法３００Ｗ×５００Ｌ
×２５０Ｈの硫酸タンクを製作し、試験片を垂直に吊下
げ、試験片高さの１／２の面に喫水線が来るように９８
質量％硫酸を注入して６時間硫酸中に半浸漬した後１８
時間硫酸を抜いて試験タンク中大気に曝すというサイク
ルを繰り返す試験を行った。なお、硫酸の注入、抜き取
りはポンプを用いて空気をタンクに注入して実施した。
また、試験タンクは４０℃に保持した。
【００３９】１８０サイクル後に試験片を取り出し、喫
水線付近に生じた局部腐食深さをポイントマイクロメー
ターで計測して耐食性に及ぼす化学成分の影響を調査し
た結果を表２に示す。市販の耐候性鋼および耐硫酸露点
腐食鋼を含むＣｕを必須添加した本発明に属す鋼成分で
は、いずれも成分が本発明から外れる比較例に対して最
大孔食深さは５０％以下と優れた耐食性を示している。
水線付近に生じた局部腐食深さをポイントマイクロメー
ターで計測して耐食性に及ぼす化学成分の影響を調査し
た結果を表２に示す。市販の耐候性鋼および耐硫酸露点
腐食鋼を含むＣｕを必須添加した本発明に属す鋼成分で
は、いずれも成分が本発明から外れる比較例に対して最
大孔食深さは５０％以下と優れた耐食性を示している。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、タンクローリー車、鉄
道用貨車、硫酸専用運搬船などの硫酸輸送タンクまたは
硫酸貯蔵タンク、特に日常的に硫酸の荷揚げと荷積みを
繰り返すタンクにおいて、喫水線直上で生じてタンクの
寿命をほぼ決定する局部腐食を経済的に抑止でき、輸送
機器、貯蔵設備の寿命を大幅に延長できる。すなわち、
これらの設備のライフサイクルコストを大幅に低減で
き、また、その結果として硫酸の物流コストも大幅に低
減できるため、本発明は産業上の価値の極めて高い発明
であるといえる。
道用貨車、硫酸専用運搬船などの硫酸輸送タンクまたは
硫酸貯蔵タンク、特に日常的に硫酸の荷揚げと荷積みを
繰り返すタンクにおいて、喫水線直上で生じてタンクの
寿命をほぼ決定する局部腐食を経済的に抑止でき、輸送
機器、貯蔵設備の寿命を大幅に延長できる。すなわち、
これらの設備のライフサイクルコストを大幅に低減で
き、また、その結果として硫酸の物流コストも大幅に低
減できるため、本発明は産業上の価値の極めて高い発明
であるといえる。
【図１】本発明に属す硫酸タンクの一例を模式的に示し
た図である。
た図である。
１ 硫酸タンク
２ ハッチ
３ 硫酸注入／排出用パイプ
４ 空気注入用コンプレッサ
５ ドレンキャッチャー
６ バルブ
７ 圧力計および圧力調整弁
８ ２次バルブ
９ エア注入用ノズル
Claims (5)
- 【請求項１】 濃度が７０質量％以上の硫酸を輸送また
は貯蔵する硫酸タンクの気液界面に接する溶接構造用鋼
の局部腐食を防止する方法であって、積載した硫酸を排
出する際に、タンク床面から満載時硫酸溶液高さの１０
％以内の位置から硫酸中に空気を吹き込むことを特徴と
する硫酸タンクの防食方法。 - 【請求項２】 濃度が７０質量％以上の硫酸を輸送また
は貯蔵する硫酸タンクであって、タンク床面から満載時
硫酸高さの１０％以内の位置から硫酸中に空気を吹き込
む手段を具備することを特徴とする耐食性に優れた硫酸
タンク。 - 【請求項３】 前記空気を吹き込む手段が、浸漬ノズル
とそれに接続されたコンプレッサであることを特徴とす
る請求項２に記載の耐食性に優れた硫酸タンク。 - 【請求項４】 質量％で、 Ｃ ：０．００３〜０．２％、 Ｓｉ：０．０１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．０５％以下、 Ｃｕ：０．１〜２％ を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．１〜２％、 Ｎｉ：０．１〜１％、 Ｍｏ：０．０５〜１％、 Ｓｂ：０．０１〜０．２％、 Ｐｂ：０．０１〜０．２％、 Ｓｎ：０．０１〜０．１％ の１種または２種以上を含有し、残部が不可避不純物お
よびＦｅからなる鋼を使用してなることを特徴とする耐
食性に優れた硫酸タンク。 - 【請求項５】 質量％で、 Ｃ ：０．００３〜０．２％、 Ｓｉ：０．０１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．０５％以下、 Ｃｕ：０．１〜２％ を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．１〜２％、 Ｎｉ：０．１〜１％、 Ｍｏ：０．０５〜１％、 Ｓｂ：０．０１〜０．２％、 Ｐｂ：０．０１〜０．２％、 Ｓｎ：０．０１〜０．１％ の１種または２種以上を含有し、残部が不可避不純物お
よびＦｅからなる鋼を使用してなることを特徴とする請
求項２または３に記載の耐食性に優れた硫酸タンク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001249663A JP4690598B2 (ja) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | 耐食性に優れた硫酸タンク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001249663A JP4690598B2 (ja) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | 耐食性に優れた硫酸タンク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003064491A true JP2003064491A (ja) | 2003-03-05 |
| JP4690598B2 JP4690598B2 (ja) | 2011-06-01 |
Family
ID=19078630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001249663A Expired - Fee Related JP4690598B2 (ja) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | 耐食性に優れた硫酸タンク |
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| JP (1) | JP4690598B2 (ja) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50109877A (ja) * | 1974-02-08 | 1975-08-29 | ||
| JPH03158437A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-08 | Nippon Steel Corp | 耐濃硫酸腐食性に優れた二相ステンレス鋼 |
| JPH08216979A (ja) * | 1995-02-15 | 1996-08-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | バラストタンクの防食方法 |
| JPH10110237A (ja) * | 1996-10-08 | 1998-04-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱間加工性に優れた耐酸露点腐食鋼 |
| JPH11264086A (ja) * | 1998-03-18 | 1999-09-28 | Nippon Mining & Metals Co Ltd | 濃硫酸を貯蔵する鋼構造物の防食法 |
| JP2000017382A (ja) * | 1998-07-03 | 2000-01-18 | Nippon Steel Corp | 耐硫酸腐食性に優れた鋼 |
| JP2001164335A (ja) * | 1999-12-06 | 2001-06-19 | Nippon Steel Corp | 高加工性・良溶接性耐硫酸露点腐食鋼板 |
-
2001
- 2001-08-20 JP JP2001249663A patent/JP4690598B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50109877A (ja) * | 1974-02-08 | 1975-08-29 | ||
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| JP2001164335A (ja) * | 1999-12-06 | 2001-06-19 | Nippon Steel Corp | 高加工性・良溶接性耐硫酸露点腐食鋼板 |
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