JP2006137963A - 原油タンク用溶接継手及び原油タンク - Google Patents

Abstract

【課題】耐食性に優れた原油タンク用溶接継手の提供。
【解決手段】母材及び溶接金属を有する溶接継手であって、母材が、C：0.01 〜0.2％、Si：0.01〜1％、Mn：0.05〜2％、P≦0.05％、S≦0.01％、Ni：0.01〜1.0％、Cu：0.01〜2％、Cr≦0.1％、Al≦0.1％、N：0.001〜0.01％、O：0.0001〜0.005％を含むとともに、W：0.01〜1％及び／又はMo：0.01〜1％を含有し、残部はFeと不純物からなる鋼組成を有し、溶接金属が、C：0.01 〜0.2％、Si：0.01〜1％、Mn：0.2 〜2％、P≦0.03％、S≦0.01％、Ni：0.01〜1.0％、Cu：0.01〜1％、Cr≦0.5％、Nb≦0.07％、V≦0.07％、Ti≦0.07％、B≦0.005％、Al≦0.05％、N：0.001〜0.03％、O：0.001〜0.05％に加えて、W：0.01〜1％及び／又はMo：0.01〜1％を含有する鋼からなり、更に、母材と溶接金属中のCu、Ni、W及びMo値が特定の条件式を満たす原油タンク用溶接継手。
【選択図】図１

Description

本発明は、原油タンク用溶接継手及び原油タンクに関し、詳しくは、積荷である原油を入れる原油タンカーのタンクや同様の腐食環境におかれた陸上タンクのように、原油が入った環境下での耐食性に優れた原油タンク用溶接継手及びその溶接継手を用いた原油タンクに関する。

原油タンカーに積まれる原油は、精製される前のもので、硫化水素（Ｈ₂Ｓ)などの腐食性の成分を含んでいる。このため、原油と接する鋼材には、原油に含まれる腐食性成分による激しい腐食が生じる。そして、原油タンクが腐食すれば、タンク修理の必要が生じて修理費用が嵩むばかりか、タンクの稼働率も低下してしまう。また、原油タンクの腐食が甚だしい場合には、そのタンクを廃却して、新たに製造し直す必要も生じる。

原油タンク内の腐食については、上甲板裏と底板が問題となっている。上甲板裏は剥離性の腐食生成物をともなう全面腐食、底板は孔食（局部的な腐食）の形態であり、腐食速度はそれぞれ０．１〜０．３ｍｍ／年、１〜３ｍｍ／年である。

このため、原油タンクの腐食を防止するための技術が種々開示されている。

特許文献１には、原油タンク内の腐食形態に着目し、特定の化学組成を有するか、或いは特定の化学組成を有するとともに特定の組織と介在物を備える、耐全面腐食と耐局部腐食の両方の面に優れた鋼材が提案されている。

特許文献２には、石油や天然ガス等の輸送に使用されるラインパイプや、貯蔵に使用される容器等への使用に好適な、母材及び溶接金属を有する溶接鋼管であって、母材及び溶接金属がそれぞれ、特定の化学組成を有するとともに、（母材のＭｏ含有量＋０．２％）≦（溶接金属のＭｏ含有量）を満足する、耐炭酸ガス腐食特性及び耐硫化水素割れ性に優れた溶接鋼管が提案されている。

特許文献３には、Ｘ線回折法で分析したとき、硫黄と硫化鉄を合計で１．０〜７０％，α−ＦｅＯＯＨと非晶質成分を合計で２０％以上含有する特定の化学組成を有する錆層が形成された、原油及び重油の貯蔵容器用耐食鋼材が提案されている。

特開２００３−８２４３５号公報 特開２００１−２９４９９２号公報 特開２００３−２５３３９３号公報

本発明の目的は、原油が入った環境下での耐食性に優れた原油タンク用溶接継手及びその溶接継手を用いた原油タンクを提供することである。

一般に、原油タンクは溶接によって組み立てられる。このため、溶接部の耐食性をいかにして高めるかが、原油タンク全体の腐食寿命を決定する重要な要素となる。

すなわち、原油タンクの母材となる鋼材の耐食性を向上させても、溶接部の耐食性を高めなければ、原油タンク全体の腐食寿命を高めることはできない。これは、溶接金属が圧延や鍛造などの加工を受ける母材とは異なって凝固ままの組織を呈するため、溶接部を母材と全く同じ状態にすることができず、したがって、溶接部と母材の腐食に対する感受性が異なるためである。

このように、原油タンク環境下で使用に耐える溶接継手を開発することは、耐食性に優れた原油タンクを製造する上で極めて重要である。

前述の特許文献１で開示された技術によれば、全面腐食や局部腐食に対する抵抗性に優れたカーゴオイルタンク用鋼材を提供できる。しかし、溶接継手部の耐食性についての配慮が十分にはなされておらず、例えば溶接継手が必ず存在する実際の原油タンカーにおいて、溶接継手部の耐食性が低下すると問題である。

特許文献２で開示された技術は、湿潤な炭酸ガスや硫化水素を多量に含み、低合金鋼では対処できないような非常に厳しい環境を対象とするものである。このため、少なくとも母材は、質量％で、Ｃｒ：１０．０〜１４．０％、Ｍｏ：２．０〜３．０％及びＮｉ：３．０〜８．０％という多量の合金元素を含む高合金鋼とする必要があり、溶接継手部の耐食性も高めることができるもののコストが極めて高くなる。

特許文献３で開示された技術は、特殊な錆層を形成することを特徴とするものでしかなく、腐食性の成分を含む原油環境での耐食性に顕著な効果を有するＷやＭｏを母材中に含んでいない。このため、摩擦などによって錆が除去されてしまうと母材部においても十分な耐食性を確保することができない。しかも、溶接部についてはほとんど言及されておらず、溶接継手部の耐食性の向上を如何にして成し遂げるかという大きな課題が残ったままである。

本発明者らは、上述のような問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、母材及び溶接金属それぞれの組成を適正化するとともに、質量％での、溶接金属中のＣｕ、Ｎｉ、Ｗ及びＭｏの含有量から、それぞれ、母材中のＣｕ、Ｎｉ、Ｗ及びＭｏの含有量を引いた値が特定の関係を有し、その特定の関係が満たす値を適正化することによって、原油が入った環境下で優れた耐食性を示す原油タンク用溶接継手を提供することができることを知見して、本発明を完成した。

本発明の要旨は、下記（１）〜（５）に示す原油タンク用溶接継手及び（６）に示す原油タンクにある。

（１）母材及び溶接金属を有する溶接継手であって、
前記母材が、質量％で、Ｃ：０．０１ 〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．０５〜２％、Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、Ｃｕ：０．０１〜２％、Ｃｒ：０．１％以下（０％を含まない）、Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない）、Ｎ：０．００１〜０．０１％、及びＯ（酸素）：０．０００１〜０．００５％を含有するとともに、Ｗ：０．０１〜１％及びＭｏ：０．０１〜１％のうちの少なくとも一方を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる鋼組成を有し、
前記溶接金属が、質量％で、Ｃ：０．０１ 〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．２ 〜２％、Ｐ：０．０３％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、Ｃｕ：０．０１〜１％、Ｃｒ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：０．０７％以下（０％を含まない）、Ｖ：０．０７％以下（０％を含まない）、Ｔｉ：０．０７％以下（０％を含まない）、Ｂ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ａｌ：０．０５％以下（０％を含まない）、Ｎ：０．００１〜０．０３％及びＯ（酸素）：０．００１〜０．０５％に加えて、Ｗ：０．０１〜１％及びＭｏ：０．０１〜１％のうちの少なくとも一方を含有する鋼からなり、
更に、下記(a)式で表されるｆｎの値が−０．３〜０．３を満足することを特徴とする原油タンク用溶接継手。
ｆｎ＝△Ｃｕ＋０．３×△Ｎｉ＋０．２×△Ｗ＋１．３×△Ｍｏ・・・(a)。
なお、上記（ａ）式中の△Ｃｕ、△Ｎｉ、△Ｗ及び△Ｍｏは、それぞれ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ及びＭｏの質量％での、溶接金属中の含有量から母材中の含有量を引いた値を表す。

（２）母材が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｚｒ：０．００５〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％、Ｓｎ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：０．０００３〜０．０１％及びＭｇ：０．０００３〜０．０１％のうちの１種以上を含有する上記（１）に記載の原油タンク用溶接継手。

（３）母材が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％及びＢ：０．０００３〜０．０１％のうちの１種以上を含有する上記（１）又は（２）に記載の原油タンク用溶接継手。

（４）母材が、下記(b)式で表されるαが０．７５以下、下記(c)式で表されるβが０．８以下及び下記(d)式で表されるＣｅｑ＊が０．３８以下であることを特徴とする上記（１）から（３）までのいずれかに記載の原油タンク用溶接継手。
α＝（１−０．６９１×Ｃｕ）×（１−０．２２１×Ｎｉ）×（１−０．１４２×Ｗ）×（１−０．１４８Ｍｏ）・・・(b)、
β＝（１−０．４４４×Ｃｕ）×（１−０．１５６×Ｎｉ）×（１−０．６３０×Ｗ）×（１−０．１７８Ｍｏ）・・・(c)、
Ｃｅｑ＊＝Ｃ＋（Ｍｎ／６）＋（Ｎｉ／１５）＋（Ｃｕ／１５）＋（Ｗ／１０）＋（Ｃｒ／５）＋（Ｍｏ／５）・・・(d)。
なお、(b)〜(d)式中の元素記号は、その元素の質量％での母材中の含有量を表す。

（５）少なくとも一部の面に防食処理が施された上記（１）から（４）までのいずかに記載の原油タンク用溶接継手。

（６）上記（１）から（５）までのいずれかに記載の原油タンク用溶接継手を用いた原油タンク。

以下、上記（１）〜（５）の原油タンク用溶接継手及び（６）の原油タンクに係る発明を、それぞれ「（１）の発明」〜「（６）の発明」という。また、総称して「本発明」ということがある。

本発明の原油タンク用溶接継手は、原油が入った環境下での耐食性に優れるので、積荷である原油を入れる原油タンカーのタンクや同様の腐食環境におかれた陸上タンクのような、原油タンク用溶接継手として利用することができる。また、本発明の原油タンク用溶接継手を用いた原油タンクは、原油が入った環境下での耐食性に優れるため、メンテナンス費用を大幅に削減することができる。

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「％」表示は「質量％」を意味する。

（Ａ）母材の成分について
Ｃ：０．０１〜０．２％
Ｃは、材料としての強度を確保するために必要な元素であり、０．０１％以上の含有量が必要である。しかしながら、０．２％を超えて含有させると溶接性が低下する。また、Ｃ含有量の増大とともに、酸性水による乾湿繰り返しの環境でカソードとなるセメンタイトの生成量が増えて腐食が促進される。特に、Ｃの含有量が０．２％を超えると、セメンタイトの生成量増大に伴う腐食の増大と溶接性の低下が著しくなる。このため、Ｃの含有量を０．０１〜０．２％とした。

Ｓｉ：０．０１〜１％
Ｓｉは、脱酸に必要な元素であり、十分な脱酸効果を得るためには０．０１％以上含有させる必要がある。しかしながら、１％を超えて含有させると母材及び溶接継手部の靱性が損なわれる。このため、Ｓｉの含有量を０．０１〜１％とした。Ｓｉの好ましい含有量の範囲は０．０１〜０．８％であり、より好ましい範囲は０．０１〜０．５％である。

Ｍｎ：０．０５〜２％
Ｍｎは、低コストで鋼の強度を高める作用を有する元素であり、この効果を得るためには０．０５％以上の含有量が必要である。しかし、２％を超えて含有させると溶接性が劣化するとともに溶接継手部の靱性も劣化する。このため、Ｍｎの含有量を０．０５〜２％とした。Ｍｎの好ましい含有量の範囲は０．０５〜１．８％であり、より好ましい範囲は０．０５〜１．５％である。

Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）
Ｐは、鋼中に含まれる不純物元素で、溶接性を低下させる。特に、その含有量が０．０５％を超えると、溶接性の低下が著しくなる。このため、Ｐの含有量を０．０５％以下（０％を含まない）とした。なお、Ｐは溶接性を低下させる一方で原油タンク内の耐全面腐食性及び耐孔食性を向上させる作用を有するので、これら耐食性を高めるために積極的にＰを０．００５％以上を含有させてもよい。Ｐの含有量の好ましい上限は０．０４％で、より好ましい上限は０．０３％である。なお、Ｐの含有量は低ければ低いほどよい。

Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）
Ｓは、鋼中に含まれる不純物元素で、その含有量が０．０１％を超えると鋼中にＭｎＳが多く生成し、ＭｎＳが腐食の起点となって全面腐食及び孔食が生じる。このため、Ｓの含有量を０．０１％以下（０％を含まない）とした。Ｓ含有量の好ましい上限は０．００８％、より好ましい上限は０．００５％である。なお、Ｓの含有量は低ければ低いほどよい。

Ｎｉ：０．０１〜１．０％
Ｎｉは、Ｈ₂Ｓを含まない乾湿繰り返し環境での耐全面腐食性を向上させる元素である。Ｎｉには、Ｈ₂Ｓ環境において防食性の硫化物皮膜を形成して耐全面腐食性を高める効果や、耐孔食性を向上させる効果もある。これらの効果はＮｉを０．０１％以上含有させることにより得られ、特に、０．０５％以上含有させれば一層顕著な効果が得られる。しかし、Ｎｉを１％を超えて含有させても前記の各効果が飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、Ｎｉの含有量を０．０１〜１％とした。なお、Ｎｉの好ましい含有量の範囲は０．０５〜１％であり、より好ましい範囲は０．１〜１％である。

Ｃｕ：０．０１〜２％
Ｃｕは、Ｈ₂Ｓを含まない乾湿繰り返し環境での耐全面腐食性を向上させる元素であり、この効果はＣｕを０．０１％以上含有させることにより得られ、特に、０．１％以上含有させれば一層顕著な効果が得られる。Ｃｕには、酸性水による乾湿繰り返しの環境での耐全面腐食性を高める効果、Ｈ₂Ｓ存在下で難溶性の硫化物皮膜を形成して耐全面腐食性及び耐孔食性を著しく向上させる効果、更には、Ｓ存在下での孔食発生の抑制にも効果がある。これらの効果を得るためには、Ｃｕは０．０１％以上の含有量とする必要があり、０．１％以上含有させれば一層確実な効果が得られる。しかし、いずれの場合もＣｕを２％を超えて含有させてもその効果が飽和し、更に、溶接性の低下も生じる。したがって、Ｃｕの含有量を０．０１〜２％とした。なお、Ｃｕの好ましい含有量の範囲は０．１〜２％である。

Ｃｒ：０．１％以下（０％を含まない）
Ｃｒは、酸性水による乾湿繰り返しの環境における耐全面腐食性を著しく低下させる。特に、その含有量が０．１％を超えると、上記環境での耐全面腐食性の低下が著しくなる。したがって、Ｃｒの含有量を０．１％以下（０％を含まない）とした。Ｃｒ含有量の好ましい上限は０．０５％である。なお、Ｃｒの含有量は低ければ低いほどよい。

Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない）
Ａｌは、酸性水による乾湿繰り返しの環境における耐全面腐食性の著しい劣化を招き、更に、粗大な窒化物を形成して靱性の低下もきたす。特に、その含有量が０．１％を超えると、上記環境での耐全面腐食性の劣化が著しくなり、また、靱性の低下も大きくなる。したがって、Ａｌの含有量を０．１％以下（０％を含まない）とした。Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０８％である。なお、Ａｌの含有量は低ければ低いほどよい。

Ｎ：０．００１〜０．０１％
Ｎは、原油が入った環境下でアンモニアとなって溶解し、原油タンク底板孔食部のｐＨ値の低下を抑制することにより耐孔食性を向上させる効果を有する。この効果は、Ｎを０．００１％以上含有することにより得られるが、Ｎの含有量が０．０１％を超えると溶接熱影響部の靱性が劣化する。したがって、Ｎの含有量を０．００１〜０．０１％とした。Ｎの好ましい含有量の範囲は０．００１〜０．００６％であり、より好ましい範囲は０．００１〜０．００５％である。

Ｏ（酸素）：０．０００１〜０．００５％
Ｏ（酸素）は、フェライトの生成核となる酸化物を形成して組織を微細化し、溶接熱影響部の靱性を向上させる作用を有する元素であり、この効果を得るためには０．０００１％以上含有させる必要がある。しかしながら、過度に含有すると、孔食の起点となりやすい酸化物系非金属介在物を形成して耐食性の低下を招くとともに母材の靱性を劣化させる。特に、Ｏの含有量が０．００５％を超えると耐食性の低下及び母材の靱性劣化が著しくなる。したがって、Ｏの含有量を０．０００１〜０．００５％とした。なお、Ｏの好ましい含有量は、０．０００２〜０．００５％である
Ｗ：０．０１〜１％及びＭｏ：０．０１〜１％のうちの少なくとも一方
Ｗ及びＭｏは、Ｈ₂Ｓを含まない乾湿繰り返し環境での耐全面腐食性を向上させる元素である。Ｗ及びＭｏには、酸性水による乾湿繰り返し環境における耐食性を向上させる効果や、Ｈ₂Ｓ環境において防食性の硫化物皮膜を形成して耐孔食性を向上させる効果がある。これらの効果は、特に、前記した量のＮｉ及びＣｕとの共存下で、ＷとＭｏのうちの少なくとも一方を０．０１％以上含有させることにより得られる。しかし、Ｗ及びＭｏの両元素とも、それぞれ、１％を超えて含有させても前記の効果は飽和しコストが嵩むし、溶接性の低下を招く。したがって、Ｗ：０．０１〜１％及びＭｏ：０．０１〜１％のうちの少なくとも一方を含有させることとした。なお、Ｍｏを添加しないでＷを単独で添加する場合、Ｗの含有量の好ましい下限は０．０５％であり、より好ましい下限は０．１％である。また、Ｗを添加しないでＭｏを単独で添加する場合、Ｍｏの含有量の好ましい下限は０．０５％、より好ましい下限は０．１％である。一方、ＷとＭｏを複合添加する場合には、Ｗの含有量の好ましい下限は０．０１％で、より好ましい下限は０．０５％であり、また、Ｍｏの含有量の好ましい下限は０．０１％、より好ましい下限は０．０５％である。

したがって、本発明（１）に係る原油タンク用溶接継手の母材を、上述した範囲のＣから、Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも一方までの元素を含み、残部はＦｅ及び不純物からなる鋼組成を有するものとした。

なお、本発明（１）における母材は溶接金属との関係で、前記(a)式で表されるｆｎの値が−０．３〜０．３を満足する必要があるが、このことについては後述する。

本発明に係る原油タンク用溶接継手の母材には、必要に応じて、Ｆｅの一部に代えて、後述する第１群及び第２群のうちの少なくとも１群のうちから選んだ１種以上の元素を任意添加元素として添加し、含有させてもよい。

以下、任意添加元素に関して説明する。

第１群：Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｚｒ：０．００５〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％、Ｓｎ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：０．０００３〜０．０１％及びＭｇ：０．０００３〜０．０１％
Ｔｉは、原油が入った環境下での耐食性を高める作用を有する。すなわち、Ｔｉは、硫化物（ＴｉＳ）を優先的に形成することによって腐食の起点となるＭｎＳの生成を抑制し、耐全面腐食性及び耐孔食性を高める作用を有する。Ｔｉには、鋼の強度を高める作用や鋼の靱性を向上させる作用もある。こうした効果を確実に得るには、Ｔｉは０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｔｉを０．１％を超えて含有させても前記の効果は飽和しコストが嵩むばかりである。したがって、添加する場合のＴｉの含有量を０．００５〜０．１％とした。なお、添加する場合のＴｉ含有量の下限は０．０１％であることが更に好ましい。

Ｚｒは、原油が入った環境下での耐食性を高める作用を有する。すなわち、Ｚｒは、Ｔｉと同様に硫化物（ＺｒＳ）を優先的に形成し、腐食の起点となるＭｎＳの生成を抑制して、耐全面腐食性及び耐孔食性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｚｒは０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｚｒを０．２％を超えて含有させると靱性の低下を招く。したがって、添加する場合のＺｒの含有量を０．００５〜０．２％とした。なお、添加する場合のＺｒ含有量の下限は０．０１％であることが更に好ましく、０．０２％であれば一層好ましい。

Ｓｂは、原油が入った環境下での耐食性を高める作用を有する。すなわち、Ｓｂは、酸性水による乾湿繰り返し環境での耐全面腐食性を向上させる作用及び孔食部のｐＨ値が低い環境における耐食性を高めることによる耐孔食性の向上作用を有する。こうした効果を確実に得るには、Ｓｂは０．０１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｓｂを０．２％を超えて含有させても前記の効果は飽和する。したがって、添加する場合のＳｂの含有量を０．０１〜０．２％とした。なお、添加する場合のＳｂ含有量の下限は０．０５％であることが更に好ましい。

Ｓｎは、原油が入った環境下での耐食性を高める作用を有する。すなわち、Ｓｎは、Ｓｂと同様に、酸性水による乾湿繰り返し環境での耐全面腐食性を向上させる作用及び孔食部のｐＨ値が低い環境における耐食性を高めることによる耐孔食性の向上作用を有する。こうした効果を確実に得るには、Ｓｎは０．０１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｓｎを０．２％を超えて含有させても前記の効果は飽和する。したがって、添加する場合のＳｎの含有量を０．０１〜０．２％とした。なお、添加する場合のＳｎ含有量の下限は０．０５％であることが更に好ましい。

Ｃａは、原油が入った環境下での耐食性を高める作用を有する。すなわち、Ｃａは、腐食反応時に水に溶けてアルカリとなり鋼材界面のｐＨ値の低下を抑制することにより耐食性を向上させる作用があって、低ｐＨ環境である原油タンク内の気相部及び底板の孔食部での耐食性向上に効果を有する。この効果を確実に得るには、Ｃａは０．０００３％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｃａを０．０１％を超えて含有させても前記の効果は飽和する。したがって、添加する場合のＣａの含有量を０．０００３〜０．０１％とした。なお、添加する場合のＣａ含有量の上限は０．００６％であることが更に好ましく、０．００５％であれば一層好ましい。

Ｍｇは、原油が入った環境下での耐食性を高める作用を有する。すなわち、Ｍｇは、Ｃａと同様に、腐食反応時に水に溶けてアルカリとなり鋼材界面のｐＨ値の低下を抑制することにより耐食性を向上させる作用があって、低ｐＨ環境である原油タンク内の気相部及び底板の孔食部での耐食性向上に効果を有する。この効果を確実に得るには、Ｍｇは０．０００３％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｍｇを０．０１％を超えて含有させても前記の効果は飽和する。したがって、添加する場合のＭｇの含有量を０．０００３〜０．０１％とした。なお、添加する場合のＭｇ含有量の上限は０．００６％であることが更に好ましく、０．００５％であれば一層好ましい。

なお、上記のＴｉ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃａ及びＭｇはいずれか１種のみ、又は２種以上の複合で添加することができる。

第２群：Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％及びＢ：０．０００３〜０．０１％
Ｎｂは、鋼の強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｎｂは０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｎｂを０．１％を超えて含有させると靱性の低下を招く。したがって、添加する場合のＮｂの含有量を０．００５〜０．１％とした。なお、添加する場合のＮｂ含有量は０．００５〜０．０６％であることが更に好ましく、０．００５〜０．０５％であれば一層好ましい。

Ｖは、鋼の強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｖは０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｖを０．１％を超えて含有させると靱性及び溶接性の低下を招く。したがって、添加する場合のＶの含有量を０．００５〜０．１％とした。なお、添加する場合のＶの含有量は０．００５〜０．０６％であることが更に好ましく、０．００５〜０．０５％であれば一層好ましい。

Ｂは、鋼の強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｂは０．０００３％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｂを０．０１％を超えて含有させると靱性の低下を招く。したがって、添加する場合のＢの含有量を０．０００３〜０．０１％とした。なお、添加する場合のＢ含有量は０．０００３〜０．００６％であることが更に好ましく、０．０００３〜０．００５％であれば一層好ましい。

なお、上記のＮｂ、Ｖ及びＢはいずれか１種のみ、又は２種以上の複合で添加することができる。

上記の理由から、本発明（２）に係る原油タンク用溶接継手の母材の鋼組成を、本発明（１）における原油タンク用溶接継手の母材のＦｅの一部に代えて、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｚｒ：０．００５〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％、Ｓｎ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：０．０００３〜０．０１％及びＭｇ：０．０００３〜０．０１％のうちの１種以上を含有することと規定した。

また、本発明（３）に係る原油タンク用溶接継手の母材の鋼組成を、本発明（１）又は本発明（２）における原油タンク用溶接継手の母材のＦｅの一部に代えて、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％及びＢ：０．０００３〜０．０１％のうちの１種以上を含有することと規定した。

なお、本発明者らの詳細な実験によって、本発明に係る原油タンク用溶接継手の母材は、下記(b)式で表されるαを０．７５以下とすれば原油が入った環境下での耐全面腐食性を一層高めることができ、更に、下記(c)式で表されるβを０．８以下とすれば前記環境での耐孔食性を一層高めることができることが明らかになった。なお、(b)式及び(c)式は実験によって得られた実験式である。
α＝（１−０．６９１×Ｃｕ）×（１−０．２２１×Ｎｉ）×（１−０．１４２×Ｗ）×（１−０．１４８Ｍｏ）・・・(b)、
β＝（１−０．４４４×Ｃｕ）×（１−０．１５６×Ｎｉ）×（１−０．６３０×Ｗ）×（１−０．１７８Ｍｏ）・・・(c)。

そして、原油タンク用鋼材は、通常、溶接施工によってタンクに組み立てられるが、炭素当量である下記(d)式で表されるＣｅｑ＊を０．３８以下とすれば、良好な溶接性を確保することが可能である。
Ｃｅｑ＊＝Ｃ＋（Ｍｎ／６）＋（Ｎｉ／１５）＋（Ｃｕ／１５）＋（Ｗ／１０）＋（Ｃｒ／５）＋（Ｍｏ／５）・・・(d)。

したがって、本発明（４）に係る原油タンク用溶接継手の母材の鋼組成を、上記(b)式で表されるαが０．７５以下、上記(c)式で表されるβが０．８以下及び上記(d)式で表されるＣｅｑ＊が０．３８以下である本発明（１）から本発明（３）までのいずれかに記載のものと規定した。

（Ｂ）溶接金属の成分について
Ｃ：０．０１ 〜０．２％
Ｃは、母材同様溶接金属としての強度を確保するために必要な元素であり、０．０１％以上の含有量が必要である。しかし、０．２％を超えて含有させると溶接金属に高温割れを生じたり溶接金属の靱性が低下する。また、Ｃ含有量の増大とともに、酸性水による乾湿繰り返しの環境でカソードとなって腐食を促進するセメンタイトの生成量が増大するとともに溶接性が低下する。特に、Ｃの含有量が０．２％を超えると、腐食が著しくなるとともに溶接性の低下も著しくなる。このため、Ｃの含有量を０．０１〜０．２％とした。

Ｓｉ：０．０１〜１％
Ｓｉは、脱酸に必要な元素であり、十分な脱酸効果を得るためには０．０１％以上含有させる必要がある。しかし、１％を超えて含有させると溶接金属の靱性が損なわれる。このため、Ｓｉの含有量を０．０１〜１％とした。Ｓｉの好ましい含有量の範囲は０．０１〜０．８％であり、より好ましい範囲は０．０１〜０．５％である。

Ｍｎ：０．２ 〜２％
Ｍｎは、低コストで溶接金属の強度を高める作用を有する元素であり、この効果を得るためには０．２％以上の含有量が必要である。しかし、２％を超えて含有させると溶接金属の靱性が劣化する。このため、Ｍｎの含有量を０．２〜２％とした。Ｍｎの好ましい含有量の範囲は０．５〜１．８％であり、より好ましい範囲は０．６〜１．５％である。

Ｐ：０．０３％以下（０％を含まない）
Ｐは、鋼中に含まれる不純物元素で、溶接金属に高温割れを生じさせる。特に、その含有量が０．０３％を超えると、溶接金属における高温割れ発生の割合が著しく高くなる。このため、Ｐの含有量を０．０３％以下（０％を含まない）とした。なお、Ｐは溶接金属に高温割れを生じさせる一方で原油タンク内の耐全面腐食性及び耐孔食性を向上させる作用を有するので、溶接金属における高温割れが避けられる場合には、これら耐食性を高めるために０．００５％以上を含有させてもよい。Ｐの含有量の好ましい上限は０．０２５％で、より好ましい上限は０．０２％である。なお、溶接金属においても、Ｐの含有量は低ければ低いほどよい。

Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）
Ｓは、鋼中に含まれる不純物元素で、その含有量が０．０１％を超えると鋼中にＭｎＳが多く生成し、溶接金属においてもＭｎＳが腐食の起点となって全面腐食及び孔食が生じる。このため、Ｓの含有量を０．０１％以下（０％を含まない）とした。Ｓ含有量の好ましい上限は０．００８％、より好ましい上限は０．００５％である。なお、溶接金属においても、Ｓの含有量は低ければ低いほどよい。

Ｎｉ：０．０１〜１．０％
Ｎｉは、溶接金属においても、Ｈ₂Ｓを含まない乾湿繰り返し環境での耐全面腐食性を向上させる元素である。Ｎｉには、湿潤Ｈ₂Ｓ環境において防食性の硫化物皮膜を形成して耐全面腐食性を高める効果や、耐孔食性を向上させる効果もある。これらの効果は溶接金属中にＮｉを０．０１％以上含有させることにより得られ、特に、０．０５％以上含有させれば一層顕著な効果が得られる。しかし、Ｎｉを１％を超えて含有させても前記の各効果が飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、Ｎｉの含有量を０．０１〜１％とした。Ｎｉの好ましい含有量の範囲は０．０５〜１％であり、より好ましい範囲は０．１〜１％である。

Ｃｕ：０．０１〜１％
Ｃｕは、溶接金属においても、Ｈ₂Ｓを含まない乾湿繰り返し環境での耐全面腐食性を向上させる元素であり、この効果はＣｕを０．０１％以上含有させることにより得られ、特に、０．１％以上含有させれば一層顕著な効果が得られる。Ｃｕには、酸性水による乾湿繰り返しの環境での耐全面腐食性を高める効果、Ｈ₂Ｓ存在下で難溶性の硫化物皮膜を形成して耐全面腐食性及び耐孔食性を著しく向上させる効果、更には、Ｓ存在下での孔食発生の抑制にも効果がある。これらの効果を得るためには、Ｃｕは０．０１％以上の含有量とする必要があり、０．１％以上含有させれば一層確実な効果が得られる。しかし、いずれの場合もＣｕを１％を超えて含有させてもその効果が飽和し、更に、溶接金属における高温割れ発生の割合が著しく高くなる。したがって、Ｃｕの含有量を０．０１〜１％とした。なお、Ｃｕの好ましい含有量の範囲は０．１〜１％である。

Ｃｒ：０．５％以下（０％を含まない）
Ｃｒは、溶接金属においても、Ｈ₂Ｓを含む乾湿繰り返し環境、すなわち、酸性水による乾湿繰り返しの環境における耐全面腐食性を著しく低下させる。特に、溶接金属においてはその組織形態から、Ｃｒの含有量が０．５％を超えると、上記環境での耐全面腐食性の低下が著しくなる。したがって、Ｃｒの含有量を０．５％以下（０％を含まない）とした。Ｃｒ含有量の好ましい上限は０．２％である。なお、溶接金属においても、Ｃｒの含有量は低ければ低いほどよい。

Ｎｂ：０．０７％以下（０％を含まない）
Ｎｂは、母材に含まれない場合でも溶接材料から溶接金属に混入してくる元素であり、溶接金属の強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、溶接金属におけるＮｂは０．００３％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｎｂの含有量が０．０７％を超えると、溶接金属の靱性が劣化する。したがって、溶接金属におけるＮｂの含有量を０．０７％以下（０％を含まない）とした。溶接金属におけるＮｂの好ましい含有量の範囲は０．００３〜０．０７％で、より好ましい範囲は０．００３〜０．０６％であり、極めて好ましい範囲は０．００３〜０．０５％である。

Ｖ：０．０７％以下（０％を含まない）
Ｖは、母材に含まれない場合でも溶接材料から溶接金属に混入してくる元素であり、溶接金属の強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、溶接金属におけるＶは０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｖの含有量が０．０７％を超えると、溶接金属の靱性が劣化するとともに溶接性の低下をきたす。したがって、溶接金属におけるＶの含有量を０．０７％以下（０％を含まない）とした。溶接金属におけるＶの好ましい含有量の範囲は０．００５〜０．０７％で、より好ましい範囲は０．００５〜０．０６％であり、極めて好ましい範囲は０．００５〜０．０５％である。

Ｔｉ：０．０７％以下（０％を含まない）
Ｔｉは、母材に含まれない場合でも溶接材料から溶接金属に混入してくる元素である。すなわち、Ｔｉは溶接金属において脱酸剤として作用するため溶接ワイヤ中に添加されたものが溶接金属中に入る。そして、溶接金属中のＴｉは、溶接金属の組織を微細化する作用や組織微細化を通じて溶接金属の靱性を向上させる作用を有する。更に、ＴｉＳを形成することによって腐食の起点となるＭｎＳの生成を抑制し、原油が入った環境下における溶接金属の耐全面腐食性及び耐孔食性を高める作用もある。これらの効果を確実に得るには、溶接金属におけるＴｉは０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、溶接金属にＴｉを０．０７％を超えて含有させても前記の効果は飽和しコストが嵩む。したがって、溶接金属におけるＴｉの含有量を０．０７％以下（０％を含まない）とした。溶接金属におけるＴｉ含有量の下限は０．０１％であることが更に好ましく、０．０１５％であれば一層好ましい。

Ｂ：０．００５％以下（０％を含まない）
Ｂは、母材に含まれない場合でも溶接材料から溶接金属に混入してくる元素であり、溶接金属の焼入れ性を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、溶接金属におけるＢは０．０００３％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｂの含有量が０．００５％を超えると、溶接金属における高温割れ発生の割合が著しく高くなる。したがって、溶接金属におけるＢの含有量を０．００５％以下（０％を含まない）とした。溶接金属におけるＢの好ましい含有量の範囲は０．０００３〜０．００５％で、より好ましい範囲は０．０００３〜０．００４％であり、極めて好ましい範囲は０．０００３〜０．００３５％である。

Ａｌ：０．０５％以下（０％を含まない）
Ａｌは、溶接金属においても、酸性水による乾湿繰り返しの環境における耐全面腐食性の著しい劣化を招き、特に、その含有量が０．１％を超えると、上記環境での耐全面腐食性の劣化が著しくなる。したがって、Ａｌの含有量を０．０５％以下（０％を含まない）とした。Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０１％である。なお、溶接金属におけるＡｌの含有量は低ければ低いほどよい。

Ｎ：０．００１〜０．０３％
Ｎは、溶接金属においても、原油が入った環境下でアンモニアとなって溶解し、原油タンク底板孔食部のｐＨ値の低下を抑制することにより耐孔食性を向上させる効果を有する。この効果は、Ｎを０．００１％以上含有することにより得られるが、Ｎの含有量が０．０３％を超えると、溶接金属の靱性が劣化する。したがって、Ｎの含有量を０．００１〜０．０３％とした。Ｎの好ましい含有量の範囲は０．００１〜０．００６％であり、より好ましい範囲は０．００１〜０．００５％である。

Ｏ（酸素）：０．００１〜０．０５％
Ｏ（酸素）は、フェライトの生成核となる酸化物を形成して組織を微細化し、溶接金属の靱性を向上させる作用を有する。この効果を得るためには、溶接金属におけるＯの含有量を０．００１％以上とする必要がある。しかしながら、過度に含有すると、孔食の起点となりやすい酸化物系非金属介在物を形成して耐食性の低下を招くとともに却って溶接金属の靱性を劣化させる。特に、溶接金属におけるＯの含有量が０．０５％を超えると、溶接金属における耐食性と靱性の低下が著しくなる。したがって、Ｏの含有量を０．００１〜０．０５％とした。なお、Ｏの好ましい含有量は、０．００２〜０．０５％である
Ｗ：０．０１〜１％及びＭｏ：０．０１〜１％のうちの少なくとも一方
Ｗ及びＭｏは、溶接金属においても、Ｈ₂Ｓを含まない乾湿繰り返し環境での耐全面腐食性を向上させる元素であり、酸性水による乾湿繰り返し環境における耐食性を向上させる効果や、Ｈ₂Ｓ環境において防食性の硫化物皮膜を形成して耐孔食性を向上させる効果を有する。Ｍｏには、片面サブマージアーク溶接などの大入熱溶接の場合に、溶接金属の組織を改善してその強度及び靱性を高める効果もある。上記の各効果は、特に、前記した量のＮｉ及びＣｕとの共存下で、ＷとＭｏのうちの少なくとも一方を０．０１％以上含有させることにより得られる。しかし、Ｗ及びＭｏの両元素とも、それぞれ、１％を超えて含有させても前記の効果は飽和しコストが嵩むだけでなく、溶接性の低下が生じる。したがって、Ｗ：０．０１〜１％及びＭｏ：０．０１〜１％のうちの少なくとも一方を含有させることとした。なお、溶接金属がＷを単独で含む場合におけるＷの含有量の好ましい下限は０．０５％である。また、溶接金属がＭｏを単独で含む場合におけるＭｏの含有量の好ましい下限は０．１％、より好ましい下限は０．１５％である。一方、溶接金属がＷとＭｏを複合して含む場合のＷ含有量の好ましい下限は０．０５％であり、また、Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．０５％である。

したがって、本発明（１）に係る原油タンク用溶接継手の溶接金属を、上述した範囲のＣから、Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも一方までの元素を含有する鋼からなることと規定した。

なお、本発明（１）における溶接金属は母材との関係で、前記(a)式で表されるｆｎの値が−０．３〜０．３を満足する必要があるが、このことについては後述する。

溶接金属における上述のＣから、Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも一方までの元素の含有量は、母材のＣから、Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも一方までの元素の含有量と、溶接材料のＣから、Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも一方までの元素の含有量を勘案することによって、経験的に制御することができる。

また、常用される溶接材料を用いて溶接する限り、溶接金属は上述した量のＣから、Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも一方までの元素を含む鋼からなりさえすればよく、他の元素については特に規定する必要はない。

（Ｃ）母材と溶接金属との成分差について
原油が入った環境下で、原油タンク用溶接継手に十分な耐食性を確保させるためには、△Ｃｕ、△Ｎｉ、△Ｗ及び△Ｍｏを、それぞれ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ及びＭｏの、溶接金属中の含有量から母材中の含有量を引いた値として、下記(a)式で表されるｆｎの値が−０．３〜０．３を満足する必要がある。
ｆｎ＝△Ｃｕ＋０．３×△Ｎｉ＋０．２×△Ｗ＋１．３×△Ｍｏ・・・(a)。

以下、上記の事柄に関して詳しく説明する。

原油タンク用溶接継手の母材及び溶接金属が、それぞれ、前記（Ａ）項で述べた母材の成分及び（Ｂ）項で述べた溶接金属の成分を有する場合であっても、成分の母材中含有量と溶接金属中含有量との差が大きければ母材の耐食性と溶接金属の耐食性に大きな差が生じ、局部電池を形成して母材又は溶接金属の腐食が著しく進むことが想定される。しかし、溶接金属の成分組成は、溶接法や溶接条件などによって変化するため、母材の成分と溶接金属の成分とを全く同一にすることは困難である。

そこで、本発明者らは、原油タンク用溶接継手に十分な耐食性を確保させるために、母材及び溶接金属を、それぞれ、前記（Ａ）項で述べた母材の成分及び（Ｂ）項で述べた溶接金属の成分としたうえで、溶接継手における成分の母材中含有量と溶接金属中含有量との差が、原油が入った環境下で溶接継手の腐食挙動に及ぼす影響について詳細な検討を行った。

その結果、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ及びＭｏの母材中含有量と溶接金属中含有量との差が、上記環境下での溶接継手の腐食挙動に大きな影響を及ぼすことが明らかになり、回帰分析を行った結果、前記(a)式が得られた。

図１は、前記(a)式で表されるｆｎの値が、溶接金属の腐食速度と母材の腐食速度の比に及ぼす影響を示す図である。なお、図１では、「溶接金属の腐食速度と母材の腐食速度の比」を「腐食速度比（溶金／母材）」と表記した。

(a)式で表されるｆｎの値は、「溶接金属の腐食速度と母材の腐食速度の比」と直線関係にあり、ｆｎの値が−０．３より小さい場合には、溶接金属の耐食性が不足するために溶接金属側が選択的に腐食して、「溶接金属の腐食速度と母材の腐食速度の比」は大きな値となる。一方、ｆｎの値が０．３より大きい場合には、母材の耐食性が不足するために母材側が選択的に腐食して、「溶接金属の腐食速度と母材の腐食速度の比」は小さな値となる。このいずれの場合にも、溶接継手の耐食性としては不十分である。

これに対して、ｆｎの値が−０．３〜０．３の範囲の場合には、母材と溶接金属の耐食性の差が小さくなって、選択腐食を防止することができる。

溶接継手が溶接金属及び母材のいずれにもＷを含まない場合には、前記(a)式で表されるｆｎ中の「△Ｗ」が０となるため、ｆｎは、「ｆｎ＝△Ｃｕ＋０．３×△Ｎｉ＋１．３×△Ｍｏ」となり、また、溶接金属及び母材のいずれにもＭｏを含まない場合には、前記(a)式で表されるｆｎ中の「△Ｍｏ」が０となるため、ｆｎは、「ｆｎ＝△Ｃｕ＋０．３×△Ｎｉ＋０．２×△Ｗ」となるが、式の技術的意味づけとしては同じである。

上述のことから、本発明（１）に係る原油タンク用溶接継手は、前記(a)式で表されるｆｎの値が−０．３〜０．３を満足するものとした。

なお、本発明者らの検討により、溶接金属中のＳｉ含有量が母材中のＳｉ含有量より少ない場合にも、選択腐食が抑制されることが明らかになった。したがって、本発明に係る原油タンク用溶接継手は、選択腐食防止効果をより一層高めるために、「△Ｓｉ＜０」を満たすようにするのがよい。上記の△Ｓｉは、溶接金属中のＳｉ含有量から母材中のＳｉ含有量を引いた値を指す。

先に（Ｂ）項で述べたとおり、本発明に係る原油タンク用溶接継手の溶接金属におけるＣから、Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも一方までの元素の含有量は、母材のＣから、Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも一方までの元素の含有量と、溶接材料のＣから、Ｗ及びＭｏのうちの少なくとも一方までの元素の含有量を勘案することによって、経験的に制御することができる。

そして、本（Ｃ）項における上記ｆｎの値を満足する原油タンク用溶接継手は、溶接ワイヤの組成や組合せを適宜調節して溶接を行うことで得られ、また、サブマージアーク溶接以外の溶接、例えば、炭酸ガスアーク溶接などであっても、溶接材料と溶接条件を適宜選択することによって得られる。具体的には、例えば、前記（Ａ）項で述べた成分組成を有する母材に対するＣｕ、Ｎｉ、Ｗ及びＭｏの含有量の差が１％以内であるワイヤを用いて、入熱が５〜５００ｋＪ／ｃｍ、溶接速度が５〜１５０ｃｍ／分の条件で溶接を行うことによって、前記ｆｎの値を満足する原油タンク用溶接継手を得ることができる。

また、上記△Ｓｉの値を満足する原油タンク用溶接継手も、例えば、前記（Ａ）項で述べた成分組成を有する母材に対するＳｉの含有量の差が１％以内であるワイヤを用いて、入熱が５〜５００ｋＪ／ｃｍ、溶接速度が５〜１５０ｃｍ／分の条件で溶接を行うことによって得ることができる。

以上に説明した本発明に係る原油タンク用溶接継手は、そのままの状態で使用しても原油が入った環境下で良好な耐食性を示す。しかし、その表面に防食処理を施した場合には、すなわち、有機樹脂や金属からなる防食被膜で覆った場合には、耐食性がより一段と向上する。

このため、本発明（５）に係る原油タンク用溶接継手は、本発明（１）から本発明（４）までのいずれかの溶接継手において、少なくとも一部の面に防食処理が施されたものと規定した。

ここで、上述の有機樹脂からなる防食被膜としては、ビニルブチラール系、エポキシ系、ウレタン系、フタル酸系等の樹脂被膜を挙げることができ、また、金属からなる防食被膜としては、ＺｎやＡｌ等のメッキ被膜や溶射被膜を挙げることができる。なお、上記の防食被膜で覆う防食処理は通常の方法で行えばよい。

本発明（１）から本発明（４）までのいずれかの原油タンク用溶接継手を用いた原油タンクは、原油が入った環境下での耐食性に優れ、また、本発明（５）の原油タンク用溶接継手を用いた原油タンクは、原油が入った環境下での耐食性により一層優れる。

したがって、本発明（６）に係る原油タンクは、本発明（１）から本発明（５）までのいずれかの原油タンク用溶接継手を用いたものと規定した。

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。

表１に示す化学組成を有する鋼Ａ〜Ｑを真空溶解炉を用いて溶製して５０ｋｇ鋼塊とした後、通常の方法で熱間鍛造して厚さが１２０ｍｍのブロックを作製した。

上記のようにして得た厚さ１２０ｍｍのブロックを、１１５０℃で２時間加熱した後、仕上げ温度が７５０℃となるように熱間圧延し、室温まで大気中で放冷して厚さ２０ｍｍの鋼板を作製した。

次いで、これらの鋼板を母材として、表２に示す条件で手溶接又は「ＦＣＢ（Flux Cu Backing）」法によって溶接継手を作製した。すなわち、上記の鋼板について、図２又は図３に示す開先加工を施し、図２に示す開先形状を施した鋼板は手溶接を行って、また、図３に示す開先形状を施した鋼板はＦＣＢ法によって、溶接継手を作製した。

手溶接では、棒径が４．０ｍｍのJIS Z 3211(1991)に記載されたＤ４３０１相当の被覆アーク溶接棒、すなわち、表３に示す市販の被覆アーク溶接棒（記号：ＤＡ）を用いた。

ＦＣＢ法では、表４に示す化学成分を有するワイヤ径が４．８ｍｍのサブマージアーク溶接ワイヤ（記号：ＷＡ、ＷＢ）と表５に示す化学成分を有するサブマージアーク溶接フラックス（記号：ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ）とを用いた。

サブマージアーク溶接ワイヤ「ＷＡ」と「ＷＢ」は、いずれもJIS Z 3351(1988)に記載されたＹＳ−Ｓ６に相当する市販の溶接ワイヤである。

また、サブマージアーク溶接フラックス「ＦＡ」と「ＦＢ」は、いずれもJIS Z 3352(1988)に記載されたＦＳ−ＢＮ１に相当する市販の高塩基性のボンドフラックスである。なお、「ＦＡ」にはＦｅＭｏを０．５〜５％添加し、溶接金属中に０．１〜０．２％のＭｏが含有されるように調節した。同様に、「ＦＢ」にはＦｅＷを０．５〜５％添加して、溶接金属中に０．１〜０．２％のＷが含有されるように調節した。

一方、サブマージアーク溶接フラックス「ＦＣ」はJIS Z 3352(1988)に記載されたＦＳ−ＢＴ２に相当する市販の高塩基性のボンドフラックスであり、ＦＣＢ片面溶接の裏当てフラックスとして用いた。なお、「ＦＣ」には、Ｆｅ粉を０．５〜５％添加して、溶け落ち防止と溶着量の増加効果が得られるようにした。

表６に、作製した各溶接継手における母材、溶接方法、被覆アーク溶接棒、サブマージアーク溶接ワイヤ及びサブマージアーク溶接フラックスの詳細を示す。なお、表６において、溶接条件が２の場合の「溶接材料」欄における「ＷＡ／ＦＡ／ＦＣ」等は、使用したワイヤ、表フラックス、裏フラックスの組み合わせを意味する。

上記のようにして作製した溶接継手について、その溶接金属の化学成分の調査を行った。また、原油が入った原油タンク環境を模擬した腐食試験を実施した。

すなわち、各溶接継手のビード中央部から、JIS G 1253による分光分析用試験片を採取して溶接金属の成分分析を行った。

原油が入った原油タンク環境を模擬した腐食試験の詳細は次に示すとおりである。

先ず、各溶接継手から、長さ方向に２０ｍｍ、幅方向に１００ｍｍ、表面から板厚方向に４ｍｍの寸法の試験片を、溶接ビードが中央となるように採取した後、表面を切削し、更に、エメリー紙６００番まで研磨して、直径が５ｍｍの円状の部分残して研磨面全体にスラッジ１−１を塗布し、これを腐食試験片２とした。なお、上記のスラッジ１−１を塗布しなかった直径が５ｍｍの円状の部分はスラッジ欠陥１−２と見なした部分である。このスラッジ欠陥１−２を上記試験片の母材部分に設けたもの、及び溶接金属の中央部分に設けたものを作製し、それぞれ母材の耐食性評価用腐食試験片、溶接金属の耐食性評価用腐食試験片とした。

次いで、４０℃の人工海水３を入れたガラス容器４を準備し、腐食試験片２を人工海水３中に浸漬し、ガス供給口５及びガス排出口６を有するアクリル製の蓋７によって上記ガラス容器４の開口上端を密閉した。最後に、図４に示すように、密閉後のガラス容器３を４０℃の恒温槽８内に設置し、２８日間浸漬試験を実施した。その際、ガラス容器４内の人工海水３中に、前記のガス供給口５から、体積％で、１３％ＣＯ₂−５％Ｏ₂−０．０２％ＳＯ₂−０．２５％Ｈ₂Ｓ−残部Ｎ₂のガスを吹き込んだ。

２８日間の腐食試験の後、各試験片について、溶接金属と母材の腐食速度を求めた。すなわち、試験後の腐食試験片の母材と溶接金属のそれぞれについて、孔食発生部の深さを、孔食の発生していない部分であるスラッジ１の塗布部分を基準として、マイクロメータを用いて測定した。なお、深さの最も大きい孔食値を孔食深さとして採用し、その孔食深さを試験期間で割った値から母材と溶接金属のそれぞれにおける腐食速度を求めた。

表７及び表８に、各溶接継手についての溶接金属の化学成分を示す。なお、表１に示す母材並びに、表４及び表５に示す溶接材料（つまり、表４のサブマージアーク溶接ワイヤ及び表５のサブマージアーク溶接フラックス）にＮｂやＴｉの記載がないのに、上記の表７、表８にＮＢやＴｉ等の記載があるものは、溶接材料に含まれる合金元素が分析されたものと考えられる。

表９に、各溶接継手についての腐食試験の結果を示す。なお、表９の腐食試験結果は、上記のようにして求めた「溶接金属の腐食速度と母材の腐食速度の比」（表９中では、「腐食速度比（溶金／母材）」と表記した。）を示した。

表７〜９に示す結果からわかるように、本発明で規定する条件を満たす溶接継手（溶接継手番号２〜８及１０〜２５）の場合、母材と溶接金属の耐食性がほぼ同等であり、選択腐食を起こさず耐食性に優れていることが明らかである。

これに対して、本発明で規定する条件から外れた溶接継手（溶接継手番号１及び９）の場合は、母材と溶接金属の耐食性のバランスが悪く溶接金属での腐食が大きく、耐食性が劣っている。

本発明の原油タンク用溶接継手は、原油が入った環境下での耐食性に優れるので、積荷である原油を入れる原油タンカーのタンクや同様の腐食環境におかれた陸上タンクのような、原油タンク用溶接継手として利用することができる。また、本発明の原油タンク用溶接継手を用いた原油タンクは、原油が入った環境下での耐食性に優れるため、メンテナンス費用を大幅に削減することができる。

(a)式で表されるｆｎの値が、溶接金属の腐食速度と母材の腐食速度の比に及ぼす影響を示す図である。なお、図では、溶接金属の腐食速度と母材の腐食速度の比を「腐食速度比（溶金／母材）」と表記した。 実施例で手溶接を行ったものに施した開先形状を示す図である。 実施例でＦＣＢ法を行ったものに施した開先形状を示す図である。 実施例で実施した原油が入った原油タンク環境を模擬した腐食試験方法を説明する図である。

符号の説明

１−１：スラッジ、
１−２：スラッジ欠陥、
２：腐食試験片、
３：人工海水、
４：ガラス容器、
５：ガス供給口、
６：ガス排出口、
７：アクリル製の蓋、
８：恒温槽。

Claims (6)

1. 母材及び溶接金属を有する溶接継手であって、
   前記母材が、質量％で、Ｃ：０．０１ 〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．０５〜２％、Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、Ｃｕ：０．０１〜２％、Ｃｒ：０．１％以下（０％を含まない）、Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない）、Ｎ：０．００１〜０．０１％、及びＯ（酸素）：０．０００１〜０．００５％を含有するとともに、Ｗ：０．０１〜１％及びＭｏ：０．０１〜１％のうちの少なくとも一方を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる鋼組成を有し、
   前記溶接金属が、質量％で、Ｃ：０．０１ 〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．２ 〜２％、Ｐ：０．０３％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．０１％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、Ｃｕ：０．０１〜１％、Ｃｒ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：０．０７％以下（０％を含まない）、Ｖ：０．０７％以下（０％を含まない）、Ｔｉ：０．０７％以下（０％を含まない）、Ｂ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ａｌ：０．０５％以下（０％を含まない）、Ｎ：０．００１〜０．０３％及びＯ（酸素）：０．００１〜０．０５％に加えて、Ｗ：０．０１〜１％及びＭｏ：０．０１〜１％のうちの少なくとも一方を含有する鋼からなり、
   更に、下記(a)式で表されるｆｎの値が−０．３〜０．３を満足することを特徴とする原油タンク用溶接継手。
   ｆｎ＝△Ｃｕ＋０．３×△Ｎｉ＋０．２×△Ｗ＋１．３×△Ｍｏ・・・(a)
   なお、上記（ａ）式中の△Ｃｕ、△Ｎｉ、△Ｗ及び△Ｍｏは、それぞれ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ及びＭｏの質量％での、溶接金属中の含有量から母材中の含有量を引いた値を表す。
2. 母材が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｚｒ：０．００５〜０．２％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％、Ｓｎ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：０．０００３〜０．０１％及びＭｇ：０．０００３〜０．０１％のうちの１種以上を含有する請求項１に記載の原油タンク用溶接継手。
3. 母材が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％及びＢ：０．０００３〜０．０１％のうちの１種以上を含有する請求項１又は２に記載の原油タンク用溶接継手。
4. 母材が、下記(b)式で表されるαが０．７５以下、下記(c)式で表されるβが０．８以下及び下記(d)式で表されるＣｅｑ＊が０．３８以下であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の原油タンク用溶接継手。
   α＝（１−０．６９１×Ｃｕ）×（１−０．２２１×Ｎｉ）×（１−０．１４２×Ｗ）×（１−０．１４８Ｍｏ）・・・(b)
   β＝（１−０．４４４×Ｃｕ）×（１−０．１５６×Ｎｉ）×（１−０．６３０×Ｗ）×（１−０．１７８Ｍｏ）・・・(c)
   Ｃｅｑ＊＝Ｃ＋（Ｍｎ／６）＋（Ｎｉ／１５）＋（Ｃｕ／１５）＋（Ｗ／１０）＋（Ｃｒ／５）＋（Ｍｏ／５）・・・(d)
   なお、(b)〜(d)式中の元素記号は、その元素の質量％での母材中の含有量を表す。
5. 少なくとも一部の面に防食処理が施された請求項１から４までのいずれかに記載の原油タンク用溶接継手。
6. 請求項１から５までのいずれかに記載の原油タンク用溶接継手を用いた原油タンク。
   

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