WO2019102817A1 - 原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材、ならびに、原油タンカー - Google Patents
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- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
Definitions
- the present invention is suitable for crude tanker top decks and bottom plates suitable for use in crude oil tanks of crude oil tankers, particularly in the ceiling and side walls of crude oil tanks where general corrosion occurs, and at the bottom of crude oil tanks where pitting occurs. It relates to a corrosion resistant steel material.
- the present invention also relates to a crude oil tanker composed of the above-described steel material.
- the corrosion resistant steel material for crude tanker upper deck and bottom plate of the present invention includes thick steel plate, thin steel plate and shaped steel.
- the cause of such local corrosion is (1) The presence of aggregated water in which salts such as sodium chloride are dissolved at high concentration, (2) Desorption of oil coat due to excessive washing, (3) Increasing the concentration of sulfides contained in crude oil, (4) Increasing the concentration of O 2 , CO 2 , SO 2, etc. in inert gas for explosion-proof, dissolved in condensation water, Etc.
- high concentrations of chloride ion and sulfate ion are detected.
- the most effective method for preventing the above-mentioned overall corrosion and local corrosion is to apply heavy coating to the surface of the steel material and to shield the steel material from the corrosive environment.
- the coating operation of the crude oil tank not only has a large application area but also requires repainting about once every ten years due to the deterioration of the coating film, resulting in a huge cost for inspection and coating.
- Patent Document 1 “% By mass, C: 0.01 to 0.3%, Si: 0.02 to 1%, Mn: 0.05 to 2%, P: 0.05% or less, S: 0.01% or less, Ni: 0.05 to 3%, Mo: 1% or less, Cu: 1% or less, Cr: 2% or less, W: 1% or less, Ca: 0.01% or less, Ti: 0.1% or less, Nb Steels for cargo oil tanks containing 0.1% or less, V: 0.1% or less, B: 0.05% or less, the balance being Fe and impurities. " Is disclosed.
- Patent Document 2 also includes “% By mass, C: 0.01 to 0.2%, Si: 0.01 to 1%, Mn: 0.05 to 2%, P: 0.05% or less, S: 0.01% or less, Ni: 0.01 to 1%, Cu: 0.05 to 2%, Sn: 0.01 to 0.2%, Cr: 0.1% or less, Al: 0.1% or less, balance Fe And steel materials for cargo oil tanks consisting of impurities. " Is disclosed.
- the steel material for the upper deck of the crude oil tanker and the steel material for the bottom plate of the crude oil tanker be a steel material that can be used for both.
- both Patent Document 1 and Patent Document 2 5% O 2 -13% CO 2 -0.02% SO 2 -Remaining N 2 in gas A: volume%, and gas B: volume%, and 5% O 2 -13% CO 2 -0.02% SO 2 -0.25% H 2 S- residual N 2, under the conditions blown alternately at 2-week intervals, the actual ship deck back (upper deck back surface A corrosion test simulating the environment has been conducted, and the corrosion resistance in the deck rear (upper deck rear) environment has been evaluated based on the test results.
- the present invention was developed in view of the above-mentioned present situation, and has excellent overall corrosion resistance and local corrosion resistance, which can be used for either the upper deck of a crude oil tanker or the bottom plate of a crude oil tanker. It is an object of the present invention to provide a corrosion resistant steel material for a crude tanker upper deck and a bottom plate having the Another object of the present invention is to provide a crude oil tanker composed of the above-described steel material.
- Patent Document 3 “% By mass, C: 0.03 to 0.18%, Si: 0.03 to 1.50%, Mn: 0.1 to 2.0%, P: 0.025% or less, S: 0. A steel material containing 010% or less, Al: 0.005 to 0.10%, N: 0.008% or less and Cu: 0.05 to 0.4%, the balance being Fe and unavoidable impurities
- Patent Document 3 prevents overall corrosion resistance in the upper deck rear surface environment (hereinafter also referred to as upper deck rear surface environment) of the crude oil tanker, and resistance in the bottom panel environment of the crude oil tanker (hereinafter also referred to as bottom panel environment). It has become possible to make it compatible with local corrosion. However, at present, there is a demand for further prolonging the life of crude oil tanks of crude oil tankers, which requires further improvement of corrosion resistance.
- pitting corrosion Local corrosion of the bottom plate
- local corrosion resistance is large. improves.
- microorganisms in the seawater accumulated at the bottom of the crude oil tank are largely involved in the corrosion at the initial stage of pitting (that is, the ease of occurrence of pitting). That is, microorganisms present in seawater adhere to the surface of the steel material to form a biofilm.
- the biofilm acts as a permeation barrier of the corrosion factor to the steel surface to suppress the occurrence of pitting.
- the addition of Nb and / or Sb to the steel is effective for forming a biofilm on the surface of the steel material, and the occurrence of pitting corrosion is greatly suppressed by containing these elements.
- the surface layer portion of the steel material is a depth of 5 mm from the surface of the steel material in the thickness direction (direction perpendicular to the length direction (rolling direction) of the steel material and perpendicular to the width direction (rolling perpendicular direction)) Alternatively, it means the region to the depth of 1/4 of the thickness in the thickness direction, whichever is smaller.
- the gist configuration of the present invention is as follows. 1. In mass%, C: 0.03 to 0.18%, Si: 0.01 to 1.50%, Mn: 0.10 to 2.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0080% or less, Al: 0.001 to 0.100%, N: 0.0080% or less, Ni: 0.010 to 1.00% and Cu: 0.010 to 0.50% Sb: 0.010 to 0.50% and Nb: 0.005 to 0.300%.
- a corrosion resistant steel material for a crude oil tanker upper deck and a bottom plate characterized in that a solid solution Cu content in a surface layer portion of the steel material is 0.40 mass% or less and a relationship of the following formula (1) is satisfied.
- [% solid solution Cu] is the amount (mass%) of solid solution Cu in the surface layer portion of the steel material.
- [% Cu] is Cu content (mass%) in the said component composition.
- the above component composition is further in mass%, Sn: 0.01 to 0.50%, Mo: 0.01 to 1.00% and W: 0.01 to 1.00%
- the above component composition is further in mass%, Cr: 0.01 to 1.00% and Co: 0.01 to 0.50%
- the above component composition is further in mass%, Ti: 0.001 to 0.100%, Zr: 0.001 to 0.100% and V: 0.001 to 0.100% 7.
- the above component composition is further in mass%, Ca: 0.0001 to 0.0100%, Mg: 0.0001 to 0.0200% and REM: 0.0002 to 0.2000% 7.
- the above component composition is further in mass%, B: 0.0001 to 0.0300%
- a crude oil tanker comprising the corrosion resistant steel material for a crude tanker upper deck and a bottom plate according to any one of 1 to 6 above.
- test device used for the general corrosion test It is a figure explaining the test device used for the local corrosion test (early stage). It is a figure explaining the test device used for the local corrosion test (progress stage).
- C 0.03 to 0.18% C is an element necessary for securing the strength of the steel. However, if the C content exceeds 0.18%, the weldability and the toughness of the weld heat affected zone are reduced. Therefore, the C content is in the range of 0.03 to 0.18%. Preferably, it is in the range of 0.04 to 0.16%.
- Si 0.01 to 1.50% Si is an element added for deoxidation. However, if the Si content is less than 0.01%, the deoxidizing effect is poor. On the other hand, if the Si content exceeds 1.50%, the toughness and the weldability deteriorate. Therefore, the Si content is set to 0.01 to 1.50%.
- the lower limit of the Si content is preferably 0.03%, more preferably 0.05%. Moreover, 0.70% is preferable and 0.50% of the upper limit of Si content is more preferable.
- Mn 0.10 to 2.00%
- Mn is an element that improves strength and toughness. However, if the Mn content is less than 0.10%, the effect is not sufficient. On the other hand, if the Mn content exceeds 2.00%, the weldability is degraded. Therefore, the Mn content is in the range of 0.10 to 2.00%. Preferably, it is in the range of 0.40 to 1.80%. More preferably, it is in the range of 0.60 to 1.60%.
- P 0.030% or less P degrades toughness and weldability. For this reason, the P content is made 0.030% or less. Preferably it is 0.025% or less. More preferably, it is 0.015% or less.
- S 0.0080% or less
- S is a harmful element that degrades the toughness and weldability of steel, so it is desirable to reduce it as much as possible.
- S content is made into 0.0080% or less.
- it is 0.0070% or less, more preferably 0.0060% or less.
- Al 0.001 to 0.100%
- Al is an element added as a deoxidizer, and its content is made 0.001% or more. However, if the Al content exceeds 0.100%, the toughness of the steel decreases. Therefore, the upper limit of the Al content is 0.100%.
- N 0.0080% or less Since N is a harmful element which lowers toughness, it is desirable to reduce as much as possible. In particular, when the N content exceeds 0.0080%, the decrease in toughness becomes large. For this reason, the N amount is made 0.0080% or less. Preferably it is 0.0070% or less.
- Ni is an important element that improves the general corrosion resistance in the upper deck rear surface environment. That is, Ni is taken into the rust layer as the steel material corrodes in the upper deck rear surface environment, and has an action of refining rust particles. In addition, the minuteness of the rust particles improves the compactness (shielding property) of the rust layer and suppresses the progress of corrosion. In order to acquire such an effect, it is necessary to make Ni content 0.010% or more. However, when Ni is excessively contained, weldability and toughness are degraded, which is disadvantageous also from the viewpoint of cost. Therefore, the Ni content is in the range of 0.010 to 1.00%. Preferably, it is in the range of 0.02 to 0.80%. More preferably, it is in the range of 0.03 to 0.60%.
- Cu 0.010 to 0.50%
- Cu is an important element which improves both general corrosion resistance in the upper deck rear surface environment and local corrosion resistance in the bottom plate environment. That is, Cu ions combine with corrosive anions such as S 2- in a low pH environment to form a sparingly soluble Cu compound on the steel surface, thereby protecting the steel surface and suppressing overall corrosion and pitting corrosion. . In order to obtain such an effect, the Cu content is made 0.010% or more. On the other hand, if the Cu content exceeds 0.50%, the weldability and toughness are deteriorated, which is disadvantageous from the viewpoint of cost.
- the Cu content is in the range of 0.010 to 0.50%.
- it is 0.02% or more, more preferably 0.03% or more.
- it is 0.40% or less, More preferably, it is 0.30% or less.
- Sb 0.010 to 0.50% and Nb: one or two selected from 0.005 to 0.300%
- Sb and Nb are in the early stage of corrosion before pitting develops. It is an important element that is effective in suppressing (suppressing the occurrence of pitting). That is, Sb and Nb will be present in the form of fine oxides such as Sb 2 O 3 and NbO 2 on the surface of the steel, respectively, as the base material is dissolved by corrosion.
- the surface of the steel on which Sb 2 O 3 and NbO 2 are present provides a suitable habitat for microorganisms, and promotes biofilm formation on the surface of the steel. As a result, corrosion in the early stage of pitting, that is, the occurrence of pitting is suppressed.
- the Sb content is in the range of 0.010 to 0.50%, and the Nb content is in the range of 0.005 to 0.300%.
- the Sb content is in the range of 0.02 to 0.35%. More preferably, Sb: in the range of 0.02 to 0.30%, still more preferably Sb: in the range of 0.03 to 0.25%. Further, preferably, it is in the range of Nb: 0.010-0.200%.
- Sn 0.01 to 0.50%
- Mo 0.01 to 1.00%
- W 0.01 to 1.00%
- Sn Sn is associated with corrosion They are released as Sn 2+ ions from the surface of the steel material, and combine with the corrosion factor S 2 ⁇ to form SnS. This suppresses the permeation of S 2 ⁇ to the steel material interface.
- Mo and W are released as MoO 4 2- ions and WO 4 2- ions, respectively, taken into rust, giving cation selective permeability to rust, and Cl ⁇ and SO 4 2- to the steel material interface.
- S 2-, etc. electrically suppress the permeation of corrosive anions.
- the content thereof is in the range of Sn: 0.01 to 0.50%, Mo: 0.01 to 1.00% and W: 0.01 to 1.00%.
- Sn is in the range of 0.02 to 0.30%, and more preferably in the range of 0.03 to 0.25%.
- it is in the range of 0.02 to 0.70% Mo, and more preferably in the range of 0.03 to 0.50% Mo.
- W is in the range of 0.02 to 0.70%, more preferably W: 0.03 to 0.50%.
- the content thereof is in the range of Cr: 0.01 to 1.00% and Co: 0.01 to 0.50%.
- all are in the range of 0.02 to 0.30%. More preferably, all are in the range of 0.03 to 0.20%.
- Ti, Zr and V are In order to ensure the desired strength, one or more of these can be contained. However, if any of the elements is contained in a large amount, the toughness and the weldability deteriorate. Therefore, when each of these elements is contained, the content thereof is in the range of 0.001 to 0.100%. Preferably, it is in the range of 0.005 to 0.050%.
- Any of Ca, Mg and REM can be contained. However, if any of the elements is contained in a large amount, the toughness of the welded portion may be deteriorated and the cost may be increased. Therefore, when these elements are contained, the content thereof is in the range of Ca: 0.0001 to 0.0100%, Mg: 0.0001 to 0.0200% and REM: 0.0002 to 0.2000%. .
- B 0.0001 to 0.0300%
- B is an element which improves the hardenability of steel materials, and can be contained as needed in order to secure the strength of steel materials. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain B 0.0001% or more. However, when the B content exceeds 0.0300%, the toughness is significantly deteriorated. Therefore, when B is contained, the content thereof is in the range of 0.0001 to 0.0300%.
- the components other than the above are Fe and unavoidable impurities.
- the form of Cu presence in the steel material is controlled, and Cu existing in a solid solution state in the surface layer of the steel (hereinafter also referred to as solid solution Cu in the surface layer of steel) It is extremely important to make the amount of) a certain percentage or more. That is, from the viewpoint of the corrosion of steel progressing from the surface of steel and the function maintenance of crude oil tanker upper deck and bottom plate, the corrosion weight loss of acceptable thickness is about several mm (excessive thickness from initial thickness) From the point of corrosion loss being unacceptable), it is extremely important to secure a certain amount or more of the solid solution Cu in the surface layer of the steel material.
- Solid solution Cu content in surface layer of steel material 0.40 mass% or less, and [% solid solution Cu] / [% Cu] ⁇ 0.35 --- (1)
- Cu ions combine with corrosive anions such as S 2- and the like in a low pH environment to form a sparingly soluble Cu compound on the steel surface, thereby protecting the surface of the steel, and under the upper deck rear surface environment. Inhibit the development of general corrosion on the surface and pitting corrosion in the bottom plate environment.
- Cu ions are generated when Cu dissolved in solid solution in the base material dissolves in the base material by a corrosion reaction.
- [% solid solution Cu] in the above-mentioned Formula (1) is the amount (mass%) of solid solution Cu in the surface layer part of steel materials. Moreover, [%] is Cu content (mass%) in the said component composition.
- the amount of solid solution Cu in the surface layer portion of the steel material is 0.40 mass% or less. Preferably it is 0.35 mass% or less.
- the amount of solid solution Cu in the surface layer part of steel materials is calculated
- the resulting precipitate is decomposed and made into a solution with an acid, and then analyzed by ICP emission spectrometry to measure the amount of Cu precipitate. Thereafter, the amount of the measured precipitates is reduced from the Cu content in the component composition to determine the amount of solid solution Cu in the surface layer portion of the steel material.
- the ratio of the amount of solid solution Cu in the surface layer portion of the steel material to the Cu content in the component composition largely changes depending on the manufacturing conditions even if the component composition is the same. Therefore, in order to control the ratio of the amount of solid solution Cu in the surface layer portion of the steel material to the Cu content in the component composition within an appropriate range, as described later, the manufacturing conditions, particularly the heating atmosphere of the slab before hot rolling It is extremely important to properly control the heating time and holding temperature, and the cooling rate after hot rolling.
- the surface roughness of the steel material it is preferable to control the surface roughness of the steel material. Specifically, it is preferable to set the arithmetic average roughness Ra measured according to the definition of JIS B 0601-2001 to 0.02 to 100 ⁇ m.
- the preferred thickness of the steel is about 5 to 60 mm.
- the molten steel having the above-described composition is melted in a known furnace such as a converter or an electric furnace, and made into a steel material such as a slab or billet by a known method such as a continuous casting method or a block forming method.
- a known furnace such as a converter or an electric furnace
- the component adjustment method of molten steel should just follow the well-known steel smelting method.
- the above-described steel material is hot-rolled to a desired shape. It is extremely important to carry out hot rolling after heating the steel material to a temperature of 1020 ° C. or more in an atmosphere with an oxygen concentration of 0.02 to 18.0% by volume and holding it for 20 minutes or more. That is, the lower the heating temperature, the slower the oxidation rate on the surface of the steel material. Therefore, liquid phase Cu remains on the surface of the steel material without being discharged to the scale side, and eventually penetrates into austenite grain boundaries. Since the solid solution Cu in the austenite grain easily diffuses to the liquid phase Cu infiltrated into the austenite grain boundary, it becomes impossible to secure a sufficient amount of solid solution Cu in the surface layer portion of the steel material to be the final product.
- the heating temperature is 1020 ° C. or higher. Preferably it is 1030 degreeC or more, More preferably, it is 1040 degreeC or more. However, if the heating temperature exceeds 1350 ° C., surface marks may be generated or scale loss and fuel consumption may increase. Therefore, the heating temperature is preferably 1350 ° C. or less. More preferably, it is 1300 ° C. or less.
- the holding time is set to 20 minutes or more. Preferably it is 120 min or more.
- the upper limit of the holding time is not particularly limited, but is preferably 900 minutes from the viewpoint of productivity and the like.
- the oxygen concentration in the heating atmosphere (hereinafter also referred to as a heating atmosphere) of the steel material is also an important control factor that affects the amount of solid solution Cu in the surface layer of the steel material. That is, when the oxygen concentration in the heating atmosphere is less than 0.02% by volume, the outward diffusion of Fe 2+ ions becomes extremely dominant in the oxidation process because of the environment with low oxygen potential, whereby the surface of the steel material is In addition, compact FeO is formed as a scale compound. Fine FeO increases the wettability of liquid phase Cu on the surface of the steel material and promotes the penetration of liquid phase Cu into austenite grain boundaries.
- the solid solution Cu in the austenite grain easily diffuses into the liquid phase Cu infiltrated into the austenite grain boundary, if the penetration of the liquid phase Cu into the austenite grain boundary is promoted, the surface layer of the final product The amount of solid solution Cu in the part decreases.
- the oxygen concentration in the heating atmosphere exceeds 18% by volume, the internal oxidation of the steel material proceeds excessively and austenite grain boundaries (not the liquid phase Cu formed on the surface of the steel material penetrates) directly
- the formation of the liquid phase Cu causes the solid solution Cu in the austenite grains to diffuse to the liquid phase Cu, thereby reducing the amount of solid solution Cu.
- the increase in scale loss also becomes remarkable.
- the oxygen concentration in the heating atmosphere needs to be 18% by volume or less. Preferably it is 16 volume% or less, More preferably, it is 14 volume% or less.
- the gases other than oxygen in the heating atmosphere are not particularly limited, and inert gases, hydrocarbons, combustion produced gases and the like may be used, and specifically, nitrogen, hydrogen, H 2 O, carbon dioxide, Carbon monoxide, methane, formaldehyde and the like can be mentioned.
- the finish rolling end temperature it is preferable to make the finish rolling end temperature appropriate, specifically, 680 ° C. or more and 900 ° C. or less.
- the finish rolling finish temperature is less than 680 ° C.
- the rolling load increases due to the increase of the deformation resistance, and a large load is applied to the implementation of the rolling.
- the precipitation of the Cu compound is started from the processing strain portion, and the amount of solid solution Cu in the surface layer portion of the steel material, that is, [% solid solution Cu] / [% Cu] decreases.
- the finish rolling end temperature exceeds 900 ° C., desired strength may not be obtained.
- cooling of the steel material after hot rolling may be either air cooling or accelerated cooling as long as a sufficient amount of solid solution Cu in the surface layer of the steel material can be secured.
- accelerated cooling by setting the cooling rate to 4 to 100 ° C./s and the cooling stop temperature to 650 to 300 ° C., a predetermined amount of solid solution Cu can be obtained in the surface layer portion of the steel material. That is, when the cooling rate is less than 4 ° C./s or the cooling stop temperature is more than 650 ° C., the deposition of the Cu compound is not sufficiently suppressed, and the desired amount of solid solution Cu can not be obtained in the surface layer portion of the steel material.
- the cooling rate is more than 100 ° C./s and the cooling stop temperature is less than 300 ° C., the toughness of the steel material is lowered or distortion occurs in the shape of the steel material.
- reheating treatment, acidity and cold rolling may be performed to obtain a cold-rolled steel plate having a predetermined thickness.
- the production conditions other than those described above are not particularly limited, and may be in accordance with a conventional method.
- Example 1 Molten steels having the component compositions (the balance being Fe and unavoidable impurities) shown in Table 1 were melted and continuously cast by a commonly known method to form a slab. This slab is heated under the conditions shown in Table 2, and then hot rolled under the conditions shown in Table 2 to form a hot-rolled steel plate with a thickness of 40 mm, and water cooling under the conditions shown in Table 2 to a cooling stop temperature of 450 ° C. Accelerated cooling. In the heating atmosphere in slab heating, oxygen was defined as volume% described in Table 2, and gases other than oxygen were volume%, CO 2 : 13%, CH 2 O: 14%, N 2 : remaining part. Next, after removing the oxide film called black skin on the surface of the obtained steel material, a test specimen of the size described later is collected, and the amount of solid solution Cu in the surface layer of the steel material is measured by the following method, The corrosion resistance was evaluated.
- This corrosion test apparatus is composed of a corrosion test tank 2 and a temperature control plate 3, and water 6 whose temperature is kept at 30 ° C. is injected into the corrosion test tank 2. Further, in the water 6, through the introduction gas pipe 4, 13% by volume CO 2 , 4% by volume O 2 , 0.01% by volume SO 2 , 0.05% by volume H 2 S, and the remaining portion N 2 Thus, the corrosion test tank 2 is filled with supersaturated steam to reproduce the corrosive environment on the back surface of the upper deck of the crude oil tanker. Then, a corrosion test piece 1 is set on the upper surface and the back surface of the corrosion test tank 2, and the corrosion test piece 1 is heated to 25 ° C. for 1.5 hours via 50 ° C.
- reference numeral 5 denotes an exhaust gas pipe from the corrosion test tank 2.
- FIG. 2 11 shows the exhaust gas pipe from a test tank.
- ⁇ (pass) The corrosion depth at the artificial defect is less than 20 ⁇ m
- ⁇ (fail) The corrosion depth at the artificial defect is 20 ⁇ m or more
- the test solution was previously heated and maintained at 30 ° C., and was replaced with a new test solution every 24 hours.
- the apparatus used for this test is shown in FIG.
- This corrosion test apparatus is a double structure apparatus of a corrosion test tank 12 and a constant temperature tank 13.
- the above-mentioned test solution 14 is put in the corrosion test tank 12, and the corrosion test piece 15 is suspended with tegs 16 in it. It is immersed.
- the temperature of the test solution 14 is maintained by adjusting the temperature of the water 17 contained in the constant temperature bath 13.
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Abstract
Description
なお、本発明の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材には、厚鋼板、薄鋼板および形鋼が含まれる。
(1) 昼夜の温度差による鋼板表面への結露と乾燥(乾湿)の繰り返し、
(2) 原油タンク内に防爆用に封入されるイナートガス(O2約4体積%、CO2約13体積%、SO2約0.01体積%、残部N2を代表組成とするボイラあるいはエンジンの排ガス等)中のO2,CO2,SO2の結露水への溶け込み、
(3) 原油から揮発するH2S等腐食性ガスの結露水への溶け込み、
(4) 原油タンクの洗浄に使用された海水の残留
などが挙げられる。
これらは、通常、2.5年毎に行われる実船のドック検査で、強酸性の結露水中に、硫酸イオンや塩化物イオンが検出されていることからも窺い知ることができる。
(1) 塩化ナトリウムを代表とする塩類が高濃度に溶解した凝集水の存在、
(2) 過剰な洗浄によるオイルコートの離脱、
(3) 原油中に含まれる硫化物の高濃度化、
(4) 結露水に溶け込んだ防爆用イナートガス中のO2、CO2、SO2等の高濃度化、
などが挙げられる。
実際、実船のドック検査時に、原油タンク内に滞留した水を分析した結果では、高濃度の塩化物イオンと硫酸イオンが検出されている。
例えば、特許文献1には、
「質量%で、C:0.01~0.3%、Si:0.02~1%、Mn:0.05~2%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Ni:0.05~3%、Mo:1%以下、Cu:1%以下、Cr:2%以下、W:1%以下、Ca:0.01%以下、Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下、V:0.1%以下、B:0.05%以下を含有し、残部Fe及び不純物からなるカーゴオイルタンク用鋼材。」
が開示されている。
「質量%で、C:0.01~0.2%、Si:0.01~1%、Mn:0.05~2%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Ni:0.01~1%、Cu:0.05~2%、Sn:0.01~0.2%、Cr:0.1%以下、Al:0.1%以下を含有し、残部Fe及び不純物からなるカーゴオイルタンク用鋼材。」
が開示されている。
この点、特許文献1および特許文献2ではいずれも、ガスA:体積%で、5%O2-13%CO2-0.02%SO2-残N2と、ガスB:体積%で、5%O2-13%CO2-0.02%SO2-0.25%H2S-残N2とを、2週間間隔で交互に吹き込む条件で、実船のデッキ裏(上甲板裏面)環境を模擬した腐食試験が行われており、この試験結果に基づき、デッキ裏(上甲板裏面)環境での耐食性が評価されている。
しかし、原油タンカーの上甲板裏面の環境では、原油タンク内に原油が貯留されている場合、原油から揮発したH2Sが、常時、含まれることとなる。このH2Sは、重要な腐食因子(化学種)となるところ、上記したガスAにはH2Sが含まれていないため、特許文献1および特許文献2の腐食試験では、実際の原油タンカーの上甲板裏面の腐食環境が十分に模擬されているとは言えない。このため、特許文献1および特許文献2の鋼材を、原油タンカーの原油タンク内面に当たる上甲板の裏面および側壁上部に使用する場合には、十分な耐食性が得られないことが懸念される。
また、特許文献2の鋼材は、原油タンカーの底板の環境を模擬した腐食試験における孔食速度も速く、十分な耐局部腐食性が得られているとは言えない。
また、本発明は、上記の鋼材から構成される原油タンカーを提供することを目的とする。
「質量%で、C:0.03~0.18%、Si:0.03~1.50%、Mn:0.1~2.0%、P:0.025%以下、S:0.010%以下、Al:0.005~0.10%、N:0.008%以下およびCu:0.05~0.4%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼材であって、該鋼材の転位密度αが、Cu含有量との関係で、α≦4×1016×〔%Cu〕2.8を満たす原油タンク用鋼材。」
を開発した。
しかし、現在、原油タンカーの原油タンクのさらなる長寿命化が求められており、そのためには、耐食性を一層向上させることが必要となる。
(1)底板の局部腐食(以下、孔食ともいう)は、初期段階の腐食と進展段階の腐食とでそのメカニズムが異なっており、これら両方を同時に抑制することで、耐局部腐食性が大きく向上する。
(2)このうち、孔食の初期段階の腐食(すなわち、孔食の発生のし易さ)には、原油タンク底にたまった海水中の微生物が大きく関与している。
すなわち、海水中に存在する微生物は、鋼材表面に付着し、バイオフィルムを形成する。微生物が鋼材表面で十分に育成されて、安定なバイオフィルムが形成された場合、そのバイオフィルムは、腐食因子の鋼材表面への透過障壁として作用し、孔食の発生を抑制する。ここで、鋼材表面でのバイオフィルム形成には、鋼中へのNbおよび/またはSbの添加が有効であり、これらの元素を含有させることによって、孔食の発生が大幅に抑制される。
(3)また、孔食の進展は、Cuの鋼材中での存在形態に大きく影響を受けており、特に鋼材の表層部において固溶状態で存在するCu(以下、鋼材の表層部における固溶Cuともいう)の量を一定以上の割合とすることで、底板環境での孔食の進展、さらには上甲板裏面環境における全面腐食も、大幅に抑制される。
なお、鋼材の表層部とは、鋼材の表面から、厚さ方向(鋼材の長さ方向(圧延方向)に直角、かつ、幅方向(圧延直角方向)に直角な方向)に5mmの深さまで、または厚さ方向に板厚の1/4の深さまでのうち、いずれか浅い方までの領域を意味する。
(4)さらに、鋼材の表層部における固溶Cuを一定以上の割合とするには、熱間圧延前のスラブの加熱雰囲気、加熱時間および保持温度、ならびに、熱間圧延後の冷却速度を適切に制御することが重要である。
(5)加えて、Niを添加することにより、上甲板裏面環境での耐全面腐食性が一層向上する。
(6)そして、これらを組み合わせることで、耐全面腐食性および耐局部腐食性の両方を同時に一層向上させることが可能となる。
本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を加えた末に完成されたものである。
1.質量%で、
C:0.03~0.18%、
Si:0.01~1.50%、
Mn:0.10~2.00%、
P:0.030%以下、
S:0.0080%以下、
Al:0.001~0.100%、
N:0.0080%以下、
Ni:0.010~1.00%および
Cu:0.010~0.50%
を含有し、さらに
Sb:0.010~0.50%および
Nb:0.005~0.300%
のうちから選ばれる1種または2種を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するとともに、
鋼材の表層部における固溶Cu量が0.40質量%以下であり、かつ、次式(1)の関係を満足することを特徴とする原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。
〔%固溶Cu〕 / 〔%Cu〕 ≧ 0.35 ---(1)
ここで、〔%固溶Cu〕は、鋼材の表層部における固溶Cu量(質量%)である。また、〔%Cu〕は、上記成分組成におけるCu含有量(質量%)である。
Sn:0.01~0.50%、
Mo:0.01~1.00%および
W:0.01~1.00%
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする前記1に記載の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。
Cr:0.01~1.00%および
Co:0.01~0.50%
のうちから選ばれる1種または2種を含有することを特徴とする前記1または2に記載の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。
Ti:0.001~0.100%、
Zr:0.001~0.100%および
V:0.001~0.100%
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする前記1~3のいずれかに記載の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。
Ca:0.0001~0.0100%、
Mg:0.0001~0.0200%および
REM:0.0002~0.2000%
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする前記1~4のいずれかに記載の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。
B:0.0001~0.0300%
を含有することを特徴とする前記1~5のいずれかに記載の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。
まず、本発明の鋼材の成分組成について説明する。なお、成分組成における単位はいずれも「質量%」であるが、以下、特に断らない限り、単に「%」で示す。
Cは、鋼の強度確保に必要な元素である。しかしながら、C含有量が0.18%を超えると、溶接性および溶接熱影響部の靭性を低下させる。そのため、C含有量は0.03~0.18%の範囲とする。好ましくは0.04~0.16%の範囲である。
Siは、脱酸のために添加される元素である。しかし、Si含有量が0.01%未満では脱酸効果に乏しい。一方、Si含有量が1.50%を超えると、靭性や溶接性が劣化する。このため、Si含有量は0.01~1.50%とする。なお、Si含有量の下限は、0.03%が好ましく、0.05%がより好ましい。また、Si含有量の上限は、0.70%が好ましく、0.50%がより好ましい。
Mnは、強度および靭性を改善する元素である。しかし、Mn含有量が0.10%未満ではその効果が十分でない。一方、Mn含有量が2.00%を超えると、溶接性が劣化する。このため、Mn含有量は0.10~2.00%の範囲とする。好ましくは0.40~1.80%の範囲である。より好ましくは、0.60~1.60%の範囲である。
Pは、靭性及び溶接性を劣化させる。このため、P含有量は0.030%以下とする。好ましくは0.025%以下である。より好ましくは0.015%以下である。
Sは、鋼の靭性および溶接性を劣化させる有害元素であるので、極力低減することが望ましい。特に、S含有量が0.0080%を超えると、母材靭性および溶接部靭性の劣化が大きくなる。
このため、S含有量は0.0080%以下とする。好ましくは0.0070%以下、より好ましくは0.0060%以下である。
Alは、脱酸剤として添加される元素であり、その含有量は0.001%以上とする。しかし、Al含有量が0.100%を超えると、鋼の靭性が低下する。そのため、Al含有量の上限は0.100%とする。
Nは、靭性を低下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い。特に、N含有量が0.0080%を超えると、靭性の低下が大きくなる。このため、N量は0.0080%以下とする。好ましくは0.0070%以下である。
Niは、上甲板裏面環境での耐全面腐食性を向上させる重要な元素である。すなわち、Niは、上甲板裏面環境で鋼材が腐食するに伴って、さび層中に取り込まれ、さび粒子を微細化する作用を有する。また、さび粒子が微細化されることで、さび層の緻密性(遮蔽性)が向上し、腐食の進行が抑制される。このような効果を得るためには、Ni含有量を0.010%以上とすることが必要である。しかしながら、Niを過剰に含有させると、溶接性や靱性を劣化させ、コストの観点からも不利になる。そのため、Ni含有量は0.010~1.00%の範囲とする。好ましくは0.02~0.80%の範囲である。より好ましくは0.03~0.60%の範囲である。
Cuは、上甲板裏面環境での耐全面腐食性と底板環境での耐局部腐食性の両方を向上させる重要な元素である。すなわち、Cuイオンが、低pH環境においてS2-等の腐食性アニオンと結びつき、鋼材表面で難溶性のCu化合物が形成することで、鋼材表面が保護され、全面腐食および孔食が抑制される。このような効果を得るため、Cu含有量は0.010%以上とする。一方、Cu含有量が0.50%を超えると、溶接性や靱性を劣化させ、コストの観点からも不利になる。また、Cu含有量が0.50%を超えると、鋼材の表層部における固溶Cu量が高くなりすぎ、後述するように耐食性の劣化を引き起こすリスクが高まる。
このため、Cu含有量は0.010~0.50%の範囲とする。好ましくは0.02%以上、より好ましくは0.03%以上である。また、好ましくは0.40%以下、より好ましくは0.30%以下である。
SbおよびNbはいずれも、孔食が進展する前の初期段階の腐食の抑制(孔食の発生の抑制)に効果のある重要な元素である。すなわち、SbおよびNbは、腐食による母材の溶解に伴って、鋼材の表面上でそれぞれSb2O3およびNbO2といった微細酸化物の形態で存在するようになる。Sb2O3およびNbO2が存在する鋼材の表面は、微生物の好適な生育場となり、鋼材表面において微生物のバイオフィルム形成が促される。その結果、孔食の初期段階の腐食、つまり、孔食の発生が抑制される。また、SbおよびNbはいずれも、上甲板裏面環境での耐全面腐食性の向上にも有効に寄与する。これらの効果を得るため、Sb:0.010%以上および/またはNb:0.005%以上を含有させる。しかしながら、SbおよびNbを過剰に含有させると、溶接性や靱性を劣化させ、コストの観点からも不利になる。このため、Sb含有量は0.010~0.50%の範囲、Nb含有量は0.005~0.300%の範囲とする。好ましくはSb:0.02~0.35%の範囲である。より好ましくはSb:0.02~0.30%の範囲、さらに好ましくはSb:0.03~0.25%の範囲である。また、好ましくはNb:0.010~0.200%の範囲である。
Sn:0.01~0.50%、Mo:0.01~1.00%およびW:0.01~1.00%のうちから選ばれる1種または2種以上
Snは、腐食に伴って、鋼材表面からSn2+イオンとして遊離し、腐食因子であるS2-と結びつきSnSを形成する。これにより、鋼材界面へのS2-の透過を抑制する。また、MoおよびWはそれぞれ、MoO4 2-イオンおよびWO4 2-イオンとして遊離し、錆中に取り込まれ、錆にカチオン選択透過性を付与し、鋼材界面へのCl-やSO4 2-、S2-等の腐食性アニオンの透過を電気的に抑制する。これらの効果は、いずれの元素についても、その含有量を0.01%以上とすることで発現する。しかしながら、いずれの元素も過剰に含有させると、溶接性や靱性を劣化させ、コストの観点からも不利になる。
このため、これらの元素を含有させる場合、その含有量はSn:0.01~0.50%、Mo:0.01~1.00%およびW:0.01~1.00%の範囲とする。
好ましくはSn:0.02~0.30%の範囲、より好ましくはSn:0.03~0.25%の範囲である。
好ましくはMo:0.02~0.70%の範囲、より好ましくはMo:0.03~0.50%の範囲である。
好ましくはW:0.02~0.70%の範囲、より好ましくはW:0.03~0.50%の範囲である。
CrおよびCoはいずれも、腐食の進行に伴って錆層中に移行し、Cl-の錆層への侵入を遮断することで、錆層と地鉄の界面へのCl-の濃縮を抑制し、これによって耐食性の向上に寄与する。また、Zn含有プライマーを鋼材表面に塗布したときには、Feを中心としたCrやCo、Znとの複合酸化物を形成して、長期間にわたり鋼材表面にZnを存続させることを可能とし、これにより、飛躍的に耐食性が向上する。上記の効果は、特に原油タンカーの原油タンクの底板のように、原油油分から分離された高濃度の塩分を含む液と接触する部位において顕著であり、CrやCoを含有する鋼材にZn含有プライマー処理を施すことによって、これらの元素を含有しない鋼材と比較して、格段に耐食性を向上させることができる。このような効果は、これらの元素の含有量が0.01%未満では十分ではない。一方、Cr含有量が1.00%、Co含有量が0.50%をそれぞれ超えると、溶接部の靭性を劣化させる。また、Crは、加水分解反応を生じる元素であり、腐食部でのpHを低下させる。すなわち、Crの過剰な添加は、トータルでの耐食性を劣化させるおそれもある。
このため、これらの元素を含有させる場合、その含有量はCr:0.01~1.00%およびCo:0.01~0.50%の範囲とする。好ましくはいずれも0.02~0.30%の範囲である。より好ましくはいずれも0.03~0.20%の範囲である。
Ti、ZrおよびVは、所望とする強度を確保するために、このうちの1種または2種以上を含有させることができる。しかし、いずれの元素も多量に含有させると、靱性や溶接性を劣化させる。
従って、これらの元素を含有させる場合、その含有量はいずれも0.001~0.100%の範囲とする。好ましくは0.005~0.050%の範囲である。
Ca、MgおよびREMはいずれも、溶接部の靱性を確保する目的で、このうちの1種または2種以上を含有させることができる。しかし、いずれの元素も多量に含有させると、溶接部の靱性劣化やコストの増加を招く。
従って、これらの元素を含有させる場合、その含有量はCa:0.0001~0.0100%、Mg:0.0001~0.0200%およびREM:0.0002~0.2000%の範囲とする。
Bは、鋼材の焼入性を向上させる元素であり、鋼材の強度を確保する目的で必要に応じ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、Bを0.0001%以上含有させることが好ましい。しかし、B含有量が0.0300%を超えると、靱性の大幅な劣化を招く。
従って、Bを含有させる場合、その含有量は0.0001~0.0300%の範囲とする。
すなわち、鋼材の腐食は鋼材の表面から進行する点、および原油タンカー上甲板および底板の機能維持の観点より、許容される板厚の腐食減量は数mm程度である(初期板厚からの過度な腐食減量は許容されない)点から、鋼材の表層部における固溶Cu量を一定以上確保することが極めて重要である。
上述したように、Cuイオンは、低pH環境においてS2-等の腐食性アニオンと結びつき、鋼材表面で難溶性のCu化合物を形成することで、鋼材の表面を保護し、上甲板裏面環境下での全面腐食および底板環境下での孔食の進展を抑制する。Cuイオンは、母材中に固溶したCuが、腐食反応によって母材が溶解する際に生じる。一方、鋼材中に固溶状態で存在しない非固溶状態のCu、具体的には、Cu析出物は、腐食の発生起点の一つとなるため、鋼材の耐食性を劣化させる。
この点、発明者らが検討を重ねた結果、上甲板裏面環境での耐全面腐食性および底板環境での耐局部腐食性を高めるには、成分組成におけるCu含有量に対する、鋼材の表層部における固溶Cu量の比を0.35以上、すなわち、上掲式(1)を満足させることが重要であることを見出した。好ましくは0.60以上である。
なお、上掲式(1)における〔%固溶Cu〕は、鋼材の表層部における固溶Cu量(質量%)である。また、〔%〕は、上記成分組成におけるCu含有量(質量%)である。
ただし、Cuイオンは抗菌作用を有しているために、鋼材の表層部における固溶Cu量が0.40%を超えると、微生物によるバイオフィルム形成が阻害され、孔食の初期段階の腐食、つまり、孔食の発生を抑制することが困難となる。そのため、鋼材の表層部における固溶Cu量は0.40質量%以下とする。好ましくは0.35質量%以下である。
すなわち、鋼材の表層部から幅:10mm×長さ:10mm×厚さ:5mm(ただし、鋼材の板厚の1/4が5mm未満の場合、厚さは板厚の1/4とする)の試験片を採取する。ついで、採取した試験片に対し、10体積%アセチルアセトン-1質量%塩化テトラメチルアンモニウム-メタノール系電解液を用いて定電流電解を施して析出物を抽出し、この析出物を孔径:0.1μmのフィルターを用いて捕集する。得られた析出物を、酸により分解・溶液化した後、ICP発光分光分析法により分析し、Cu析出物の量を測定する。その後、成分組成におけるCu含有量から、測定された析出物の量を減ずることにより、鋼材の表層部における固溶Cu量を求める。
上記した成分組成になる溶鋼を、転炉や電気炉等の公知の炉で溶製し、連続鋳造法や造塊法等の公知の方法でスラブやビレット等の鋼素材とする。なお、溶製に際して、真空脱ガス精錬等を実施しても良い。また、溶鋼の成分調整方法は、公知の鋼製錬方法に従えばよい。
すなわち、加熱温度が低くなると、鋼素材の表面での酸化速度は遅くなる。このため、鋼素材の表面で液相Cuが、スケール側に排出されることなく残留し、最終的には、オーステナイト粒界に浸透する。オーステナイト粒内の固溶Cuは、オーステナイト粒界に浸透した液相Cuへ容易に拡散するため、最終製品となる鋼材の表層部において、固溶Cuを十分量確保することができなくなる。また、オーステナイト粒界に浸透した液相Cuは、粒界脆化を引き起こすため、後の圧延工程において鋼板割れが生じ、製造コストの増加を招くおそれもある。このため、加熱温度は1020℃以上とする。好ましくは1030℃以上、より好ましくは1040℃以上である。
ただし、加熱温度が1350℃を超えると、表面痕の発生原因となったり、スケールロスや燃料原単位が増加したりする。そのため、加熱温度は1350℃以下とすることが好ましい。より好ましくは1300℃以下である。
なお、保持時間の上限は特に限定されるものではないが、生産性などの観点から、900minとすることが好ましい。
すなわち、加熱雰囲気中の酸素濃度が0.02体積%未満では、酸素ポテンシャルが低い環境であるために、酸化プロセスにおいてFe2+イオンの外方拡散が極めて支配的となり、これにより、鋼素材の表面に、スケール化合物として緻密なFeOが生成する。緻密なFeOは、鋼素材表面上での液相Cuの濡れ性を増大させ、オーステナイト粒界への液相Cuの浸透を促進する。上述したように、オーステナイト粒内の固溶Cuは、オーステナイト粒界に浸透した液相Cuへ容易に拡散するため、オーステナイト粒界への液相Cuの浸透が促進されると、最終製品の表層部における固溶Cuの量が低下する。一方、加熱雰囲気中の酸素濃度が18体積%を超えると、鋼素材の内部酸化が過剰に進み、オーステナイト粒界に(鋼素材の表面で生成する液相Cuが浸透するものではなく、)直接液相Cuが生成することで、オーステナイト粒内の固溶Cuが当該液相Cuへ拡散して、固溶Cu量が低下する。また、スケールロスの増加も著しくなる。
そのため、加熱雰囲気中の酸素濃度は18体積%以下とする必要がある。好ましくは16体積%以下、より好ましくは14体積%以下である。
なお、加熱雰囲気における酸素以外のガスは、特に限定されず、不活性ガス、炭化水素類、または燃焼生成ガス等を用いればよく、具体的には、窒素、水素、H2O、二酸化炭素、一酸化炭素、メタン、ホルムアルデヒド等があげられる。
すなわち、冷却速度:4℃/s未満、または、冷却停止温度:650℃超では、Cu化合物の析出が十分に抑制されず、鋼材の表層部において所望とする固溶Cu量が得られない。一方、冷却速度:100℃/s超、冷却停止温度:300℃未満では、鋼材の靭性が低下したり、鋼材の形状に歪が発生する。
表1に示す成分組成(残部はFeおよび不可避的不純物)の溶鋼を、通常公知の手法により溶製および連続鋳造してスラブとした。このスラブを、表2に示す条件で加熱した後、表2に示す条件で熱間圧延して板厚:40mmの熱延鋼板とし、表2に示す条件で水冷により450℃の冷却停止温度まで加速冷却した。なお、スラブ加熱における加熱雰囲気中、酸素を表2に記載する体積%とし、酸素以外のガスは、体積%で、CO2:13%、CH2O:14%、N2:残部とした。
ついで、得られた鋼材について、表面の黒皮と呼ばれる酸化被膜を除去したのち、後述するサイズの試験片を採取して、以下の方法により、鋼材の表層部における固溶Cu量の測定、および、耐食性の評価を行った。
鋼材の表層部から幅:10mm×長さ:10mm×厚さ:5mmの試験片を採取した。
ついで、採取した試験片に対し、10体積%アセチルアセトン-1質量%塩化テトラメチルアンモニウム-メタノール系電解液を用いて定電流電解を施して析出物を抽出し、この析出物を孔径:0.1μmのフィルターを用いて捕集した。得られた析出物を、酸により分解・溶液化した後、ICP発光分光分析法により分析し、Cu析出物の量を測定した。その後、成分組成におけるCu含有量から、測定された析出物の量を減ずることにより、鋼材の表層部における固溶Cu量を求めた。結果を表2に示す。
(1) 上甲板裏面環境を模擬した全面腐食試験
上甲板裏面環境における耐全面腐食性を評価するため、得られた鋼材の表層部からそれぞれ、幅:25mm×長さ:60mm×厚さ:5mmの矩形の小片を切り出し、腐食試験片とした。ついで、裏面および端面は腐食しないようにテープでシールし、図1に示す腐食試験装置を用いて全面腐食試験を行った。
○(合格):25年後の板厚減少量が2.0mm以下
×(不合格):25年後の板厚減少量が2.0mm超
底板環境での孔食の初期段階の耐食性(孔食の発生のし易さ)を評価するため、得られた鋼材の表層部からそれぞれ、幅:25mm×長さ:60mm×厚さ:5mmの矩形の小片を切り出し、腐食試験片とした。ついで、腐食試験片の表面に模擬オイルコート(組成は質量%にて、パラフィン70%、α-FeOOH 4%、β-FeOOH 3%、γ-FeOOH 1%、Fe3O4 4%、S 18%)を0.1g/cm2で塗布した。塗布に際しては、5mmφのマスキングを施し、腐食試験片上に5mmφの人工欠陥(模擬オイルコート未塗布部)を設けた。この試験片を用いて、図2に示す腐食試験装置により、局部腐食試験を行った。この腐食試験装置の腐食試験槽7には、温度が30℃に保持された実際の海水8が注入されており、また、その海水8中には、導入ガス管9を介して、13体積%CO2、4体積%O2、0.01体積%SO2、0.05体積%H2S、残部N2からなる混合ガスを導入し、原油タンク底板の腐食環境を再現している。そして、この腐食試験槽7の底部に腐食試験片10をセットし、28日間の浸漬試験を実施した。なお、図2中、11は試験槽からの排出ガス管を示す。
上記の腐食試験後、各腐食試験片表面の模擬オイルコートと錆を除去し、人工欠陥部における腐食深さを測定し、以下の基準で孔食の初期段階の耐食性(孔食の発生のし易さ)を評価した。
○(合格):人工欠陥部における腐食深さが20μm未満
×(不合格):人工欠陥部における腐食深さが20μm以上
底板環境での孔食の進展段階における耐食性(孔食の成長のし易さ)を評価するため、得られた鋼材の表層部からそれぞれ、幅:25mm×長さ:60mm×厚さ:5mmの矩形の小片を切り出し、腐食試験片とした。
ついで、蒸留水とNaClで調整した10質量%NaCl水溶液と、濃塩酸を用いて、pH:0.85に調製した試験溶液を作製した。試験片の上部に開けた3mmφの孔にテグスを通して吊るし、各試験片について2Lの試験溶液中に168時間浸漬する腐食試験を行った。なお、試験溶液は、予め30℃に加温・保持し、24時間毎に新しい試験溶液と交換した。
この試験に用いた装置を図3に示す。この腐食試験装置は、腐食試験槽12、恒温槽13の二重構造の装置で、腐食試験槽12には上記試験溶液14が入れられ、その中に腐食試験片15がテグス16で吊るされて浸漬されている。試験溶液14の温度は、恒温槽13に入れた水17の温度を調整することで保持している。
◎(合格、特に優れる):腐食速度が0.7mm/y以下
○(合格):腐食速度が0.7mm/y超1.0mm/y以下
×(不合格):腐食速度が1.0mm/y超
これらの評価結果を表2に併記する。
一方、比較例ではいずれも、十分な耐全面腐食性および/または十分な耐局部腐食性が得られなかった。
2,7,12 腐食試験槽
3 温度制御プレート
4,9 導入ガス管
5,11 排出ガス管
6,17 水
8 海水
13 恒温槽
14 試験溶液
16 テグス
Claims (7)
- 質量%で、
C:0.03~0.18%、
Si:0.01~1.50%、
Mn:0.10~2.00%、
P:0.030%以下、
S:0.0080%以下、
Al:0.001~0.100%、
N:0.0080%以下、
Ni:0.010~1.00%および
Cu:0.010~0.50%
を含有し、さらに
Sb:0.010~0.50%および
Nb:0.005~0.300%
のうちから選ばれる1種または2種を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するとともに、
鋼材の表層部における固溶Cu量が0.40質量%以下であり、かつ、次式(1)の関係を満足することを特徴とする原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。
〔%固溶Cu〕 / 〔%Cu〕 ≧ 0.35 ---(1)
ここで、〔%固溶Cu〕は、鋼材の表層部における固溶Cu量(質量%)である。また、〔%Cu〕は、上記成分組成におけるCu含有量(質量%)である。 - 前記成分組成が、さらに質量%で、
Sn:0.01~0.50%、
Mo:0.01~1.00%および
W:0.01~1.00%
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。 - 前記成分組成が、さらに質量%で、
Cr:0.01~1.00%および
Co:0.01~0.50%
のうちから選ばれる1種または2種を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。 - 前記成分組成が、さらに質量%で、
Ti:0.001~0.100%、
Zr:0.001~0.100%および
V:0.001~0.100%
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。 - 前記成分組成が、さらに質量%で、
Ca:0.0001~0.0100%、
Mg:0.0001~0.0200%および
REM:0.0002~0.2000%
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。 - 前記成分組成が、さらに質量%で、
B:0.0001~0.0300%
を含有することを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材。 - 請求項1~6のいずれかに記載の原油タンカー上甲板および底板用耐食鋼材を有することを特徴とする原油タンカー。
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