JP5862464B2 - 石炭船または石炭・鉱石兼用船の船倉用耐食鋼 - Google Patents
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Description
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
はじめに、本発明の鋼の成分組成を規定した理由を説明する。なお、成分%は、すべて質量%を意味する。
Cは、鋼の強度を上昇させるのに有効な元素であり、本発明では所望の強度を得るために0.01%以上の含有とする。一方、0.20%を超える含有は、溶接性および溶接熱影響部の靭性を低下させる。よって、C量は0.01〜0.20%の範囲とする。好ましくは、0.05〜0.15%の範囲である。
Siは脱酸剤として添加され、また鋼の強度を高める元素であるので、0.01%以上を含有させる。しかしながら、0.50%を超える含有は、鋼の靱性を劣化させるので、Si量は0.01〜0.50%の範囲とする。加えてSiは酸性環境下で、防食皮膜を形成して耐食性を向上させる。この効果を得るには、好ましくは0.20〜0.40%の範囲である。
Mnは低コストで鋼の強度を上げることができ、さらに熱間脆性を防止できる元素であるので、0.1%以上含有させる。しかしながら、2.0%を超える含有は、鋼の靱性および溶接性を低下させるため、Mn量は0.1〜2.0%の範囲とする。なお、強度の確保と介在物抑制の観点から、好ましくは0.8〜1.4%の範囲である。
Pは粒界に偏析することで、鋼の母材靱性のみならず、溶接性および溶接部靱性を劣化させる有害な元素であるので、できるだけ低減することが望ましい。特に、Pの含有量が0.025%を超えると、母材靱性および溶接部靱性の低下が大きくなる。よって、P量は0.025%以下とする。好ましくは、0.015%以下である。
SはCuと金属間化合物Cu2Sを生成し、耐硫酸性を向上させる。しかしながら、Mnと局部腐食の起点となるMnSを形成し、耐局部腐食性を低下させる。さらに、鋼の靱性および溶接性を劣化させる有害な元素であるので、極力低減することが望ましく、本発明では0.035%以下とする。好ましくは0.025%以下であり、さらに好ましくは0.015%以下である。
Alは脱酸剤として添加される。このためには0.005%以上の含有を必要とするが、0.10%を超える含有は、溶接した場合に、溶接金属部の靱性を低下させる。よって、Al量は0.005〜0.10%の範囲とする。好ましくは、0.010〜0.050%の範囲である。
Snは大きな水素過電圧を持つため、Snが析出した部分では水素発生反応が抑制され、耐食性が向上する。また、腐食生成物を緻密にし、地鉄へのH2O、O2、SO4 2−、Clの拡散を抑制する。この効果を得るには0.01%以上の含有が必要であるが、0.5%を超える含有は、鋼材の靭性を著しく低下させ、さらにSn添加効果も飽和するため、Sn量は0.01〜0.5%の範囲とする。好ましくは、0.02〜0.2%の範囲である。
Taは無定形およびガラス状の酸化皮膜を生成することで、アノード活性点を減少させる。また、Taは水素過電圧が大きいため耐酸性を向上させるだけでなく、鋼の強度を高める元素であり、この効果を得るには0.001%以上の含有が必要であるが、0.1%を超えて含有すると靭性が低下するため、Ta量は0.001〜0.1%の範囲とする。
Cuは腐食生成物を緻密にし、地鉄へのH2O、O2、SO4 2−、Cl−の拡散を抑制する。これにより、鋼の耐食性が向上する。この効果を得るには、0.05%以上の含有が必要であるが、1.0%超えでは、溶接性や母材の靭性が低下する。そのため、Cuを含有する場合は、Cu量は0.05〜1.0%の範囲とすることが好ましい。さらに好ましくは0.05〜0.50%の範囲である。いっそう好ましくは0.05〜0.35%の範囲である。また、CuとSbの金属間化合物であるCu2Sbを形成することで、耐食性が向上する効果もある。
Mo、Wはいずれも母材から溶出した際に酸素酸を形成し、これらがアニオンを電気的に反発させ、アニオンが地鉄表面まで侵入することを防ぎ、耐食性を向上させる.さらにはMo、WはFeMoO4やFeWO4といった難溶性の腐食性物質を形成することで耐食性を向上させる.これらの効果を得るためには、いずれも0.01%以上を含有させることが好ましい。しかし、0.5%を超えて含有しても効果が飽和するだけでなく、コストが嵩むため、Mo、Wを含有する場合は、Mo、Wとも0.01〜0.5%の範囲とすることが好ましい。さらに好ましくは、0.01〜0.3%の範囲である。
Crは、低pH環境で加水分解を起こすため、耐食性を低下させる元素であるので無添加でよい。強度調整のため添加することができるが、特にその含有量が0.1%を超えると耐食性の低下が著しくなるため、Crを含有する場合は、0.1%以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、0.03%以下である。
Sbは鋼材に合金元素として0.01%以上含有すると、低pH環境において地鉄近傍に濃縮する。Sbは大きな水素過電圧を持つため、Sbが析出した部分では水素発生反応が抑制され、耐食性が向上する。さらに、腐食生成物を緻密にし、地鉄へのH2O、O2、SO4 2−、Cl−の拡散を抑制する。一方、0.10%を超えて含有すると靭性が低下する。よって、Sbを含有する場合は0.01〜0.10%の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、0.03〜0.10%の範囲である。
Caは数ppmから100ppm程度の添加で腐食界面のpHを上昇させる効果があるため、石炭腐食環境のような硫酸環境では、腐食抑制効果が認められる。また、Caは介在物の形態を制御して鋼の延性および靱性を高める元素である。このような効果を発揮させるためには、少なくとも0.0005%含有することが好ましい。しかし、0.010%を超えて含有させると、粗大な介在物を形成し、母材の靱性を劣化させるので、Caを含有する場合は0.0005〜0.010%の範囲とすることが好ましい。さらに好ましくは、0.0010〜0.0030%の範囲である。
Nb、V、TiおよびZrはいずれも、鋼の強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して含有させることができる。このような効果を得るためには、Nb、TiおよびZrは、いずれも0.001%以上、Vは0.002%以上含有させることが好ましい。しかしながら、Nbは0.10%を超えて、Vは0.2%を超えて、Tiは0.030%を超えて、およびZrは0.050%を超えて含有すると靱性が低下するため、それぞれ、Nbを含有する場合は0.001〜0.10%の範囲と、Vを含有する場合は0.002〜0.2%の範囲と、Tiを含有する場合は0.001〜0.030%の範囲と、およびZrを含有する場合は0.001〜0.050%の範囲とすることが好ましい。さらに好ましくは、Nbは0.0050〜0.020%の範囲であり、Vは0.005〜0.10%の範囲であり、Tiは0.005〜0.020%の範囲であり、およびZrは0.005〜0.020%の範囲である。
上述した成分組成を有する鋼を転炉、電気炉等の溶製手段で常法により溶製し、連続鋳造法または造塊〜分塊法等で常法によりスラブ等の鋼素材とし、そのまま、あるいは冷却後再加熱して熱間圧延を行う。耐食性を発揮させる為の熱処理条件は問わないが、機械的特性の観点からは適切な圧下比を確保することが好ましい。熱間圧延の仕上温度が750℃未満となると変形抵抗が大きくなり、形状不良が起きるため、仕上温度は、750℃以上とすることが好ましい。
冷却速度150℃/min未満では引張強さ490MPa級以上の鋼材を得られない。
Claims (7)
- 成分組成が、質量%で、C:0.01〜0.20%、Si:0.01〜0.50%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.025%以下、S:0.035%以下、Al:0.005〜0.10%、Sn:0.01〜0.5%、Ta:0.001〜0.1%を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする石炭船または石炭・鉱石兼用船の船倉用耐食鋼。
- さらに、質量%で、Cu:0.05〜1.0%、Ni:0.05〜1.0%の中から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の石炭船または石炭・鉱石兼用船の船倉用耐食鋼。
- さらに、質量%で、Mo:0.01〜0.5%、W:0.01〜0.5%の中から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の石炭船または石炭・鉱石兼用船の船倉用耐食鋼。
- さらに、質量%で、Cr:0.1%以下を含有することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の石炭船または石炭・鉱石兼用船の船倉用耐食鋼。
- さらに、質量%で、Sb:0.01〜0.10%を含有することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の石炭船または石炭・鉱石兼用船の船倉用耐食鋼。
- さらに、質量%で、Ca:0.0005〜0.010%を含有することを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の石炭船または石炭・鉱石兼用船の船倉用耐食鋼。
- さらに、質量%で、Nb:0.001〜0.10%、V:0.002〜0.2%、Ti:0.001〜0.030%およびZr:0.001〜0.050%の中から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の石炭船または石炭・鉱石兼用船の船倉用耐食鋼。
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