JP2007291494A - 原油タンク用耐食鋼材および原油タンク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】C:0.001〜0.16mass%、Si:0.01〜1.5mass%、Mn:0.1〜2.5mass%、P:0.025mass%以下、S:0.01mass%以下、Al:0.005〜0.1mass%、N:0.001〜0.008mass%、W:0.001〜0.5mass%およびCr:0.06mass%以上0.20mass%未満を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる原油タンク用鋼材。
【選択図】なし
Description
(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)過剰な洗浄による原油保護フィルムの離脱、
(3)原油中に含まれる硫化物の高濃度化、
(4)防爆用のイナートガス中に含まれるO2、CO2、SO2の高濃度化、
(5)微生物の関与、
などが挙げられているが、いずれも推定の域を出ず、明確な原因は判明していない。
本発明は、上記知見に基づき、さらに検討を加えて完成したものである。
A群;Sn:0.005〜0.3mass%およびSb:0.005〜0.3mass%のうちから選ばれる1種または2種
B群;Mo:0.001〜0.5mass%
C群;Nb:0.001〜0.1mass%、V:0.002〜0.1mass%、Ti:0.001〜0.1mass%およびB:0.01mass%以下のうちから選ばれる1種または2種以上
D群;Ca:0.0002〜0.005mass%およびREM:0.0005〜0.015mass%のうちから選ばれる1種または2種
C:0.001〜0.16mass%
Cは、鋼の強度を高める元素であり、本発明では、所望の強度を得るために、0.001mass%以上含有する必要がする。一方、0.16mass%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。このため、Cは0.001〜0.16mass%の範囲とする。なお、強度、靭性の両特性を兼備するためには、0.01〜0.15mass%の範囲が好ましい。
Siは、通常、脱酸剤として添加されるが、鋼の強度を高める元素でもあり、本発明では0.01mass%以上の含有を必要とする。しかし、1.5mass%を超える添加は、鋼の靭性を低下させる。よって、Siは0.01〜1.5mass%の範囲とする。なお、Siは、酸性環境下で、防食皮膜を形成して耐食性の向上に寄与する。この効果を得るためには、0.2〜1.5mass%の範囲が好ましい。
Mnは、鋼材の強度を高める元素であり、本発明では、所望の強度を得るために、0.1mass%以上添加する。一方、2.5mass%を超える添加は、鋼の靭性および溶接性を低下させる。このため、Mnは0.1〜2.5mass%の範囲とする。なお、強度の確保および耐食性を劣化させる介在物形成を抑制する観点からは、0.5〜1.6mass%が好ましく、より好ましくは0.8〜1.4mass%の範囲である。
Pは、粒界に偏析して、鋼の靭性を低下させる有害な元素であり、できるだけ低減するのが望ましい。特に、Pは0.025mass%を超えて含有すると、靭性が大きく低下するので、0.025mass%以下とする。なお、0.005mass%未満への低減は、製造コストの上昇を招くので、P含有量の下限は0.005mass%程度とするのが好ましい。
Sは、Mnと非金属介在物であるMnSを形成し、局部腐食の起点になって耐局部腐食性を低下させる有害な元素であり、できるだけ低減するのが望ましい。特に、Sの0.01mass%を超える含有は、耐局部腐食性の顕著な低下を招くので、上限は0.01mass%とする。なお、Sの0.002mass%未満への低減は、製造コストの上昇を招くので、下限は0.002mass%程度とするのが好ましい。
Alは、脱酸剤として添加される元素であり、本発明では0.005mass%以上添加する。しかし、Alを0.1mass%を超えて添加すると、鋼の靭性が低下するので、上限は0.1mass%とする。好ましくは、0.01〜0.05mass%の範囲である。
Nは、靭性を低下させる元素であり、できる限り低減するのが好ましい。特に、Nを0.008mass%以上含有すると、靭性の低下が大きくなるので、上限は0.008mass%とする。しかし、工業的には、0.001mass%未満に低減するのは困難である。よって、Nは、0.001〜0.008mass%の範囲とする。
Wは、本発明においては、耐食性向上に必須の重要な添加元素である。Wを添加することによって、腐食環境で形成されるWO4 2−イオンが、塩化物イオン等の陰イオンに対するバリア効果を発揮するとともに、不溶性のFeWO4を形成して腐食の進行を抑制する。さらに、鋼板表面に形成される錆層は、Wを含むことにより非常に緻密化される。Wの添加は、このような化学的および物理的な作用によって、H2SおよびCl−の存在する腐食環境における全面腐食の進行および局部腐食の成長を抑制する。そのため、耐局部腐食性が向上するとともに、耐全面腐食性にも優れた原油タンク用鋼材が得られる。
また、鋼材の表面に、Zn含有プライマーを塗布した場合には、Wを含む緻密化した錆層中に、プライマー中のZnが取り込まれて、Feを中心としたWやZnの複合酸化物を形成し、長期間に亘って鋼板表面にZnを存続させることができる。そのため、Wを含まない鋼材と比較して、局部腐食の発生を長期間に亘り抑制することができる。
上記のようなWの耐食性向上効果は、0.001mass%よりも少ないと十分に発現せず、一方、0.5mass%を超えると、その効果が飽和するとともに、コスト上昇となる。よって、Wは0.001〜0.5mass%の範囲とする。
Crは、腐食が進行するのに伴い、錆層中に移行してCl−の錆層への侵入を遮断して、錆層と地鉄の界面におけるCl−の濃縮を低減する。また、Zn含有プライマーを塗布した場合には、Feを中心としたCrやZnの複合酸化物を形成することにより、長期間に亘り、鋼板表面にZnを存続させることができる。その結果、Crを含まない鋼材と比較して、局部腐食の発生を長時間に亘り抑制することができる。しかし、この効果は、0.06mass%よりも少ないと十分に得られず、一方、0.20mass%以上では、溶接部靭性を劣化させる。よって、Crは0.06mass%以上0.20mass%未満の範囲とする。
Sn:0.005〜0.3mass%
Snは、WとCrとの複合効果によって、形成された緻密な錆層の耐酸性を向上し、腐食を抑制する作用がある。しかし、0.005mass%以下の含有では上記効果は得られず、一方、0.3mass%を超える添加は、熱間加工性および靭性の低下を招く。よって、Snは、0.005〜0.3mass%の範囲で含有するのが好ましい。
Sbは、Snと同様、WとCrとの複合効果によって、形成された緻密な錆層の耐酸性を向上し、腐食を抑制する作用がある。しかし、0.005mass%以下の含有では上記効果が得られず、一方、0.3mass%を超える添加は、上記効果が飽和するととともに加工性を低下させる。よって、Sbは0.005〜0.3mass%の範囲で含有するのが好ましい。
Moは、WやCrと共に含有した場合には、耐全面腐食性および耐局部腐食性を向上すると共に、W,CrとSnあるいはSbとの複合効果によって、緻密な錆層の形成を促進し、さらに耐食性を向上する作用がある。上記効果は、0.001mass%以上の含有で得られるが、0.5mass%を超えると、その効果が飽和するとともにコストの上昇を招く。よって、Moを含有する場合は、0.001〜0.5mass%の範囲が好ましい。
Nb:0.001〜0.1mass%
Nbは、鋼の強度向上を目的として添加する元素である。0.001mass%未満ではその効果が小さく、一方、0.1mass%超えでは、靭性が低下する。よって、Nbを添加する場合は、0.001〜0.1mass%の範囲とするのが好ましい。
Vは、鋼の強度向上を目的として添加する元素である。0.002mass%未満では強度向上効果が小さく、一方、0.1mass%超えでは、靭性が低下する。よって、Vを添加する場合は、0.002〜0.1mass%の範囲とするのが好ましい。
Tiは、鋼の強度および靭性の向上を目的として添加する元素である。0.001mass%未満では上記効果が小さく、一方、0.1mass%を超えると、その効果が飽和する。よって、Tiを添加する場合は、0.001〜0.1mass%の範囲とするのが好ましい。
Bは、鋼の強度向上を目的として添加する元素である。しかし、Bを0.01mass%を超えて添加すると、靭性が低下するため、添加する場合は、0.01mass%以下とするのが好ましい。
Ca:0.0002〜0.005mass%
Caは、介在物の形態制御を介して鋼の延性および靭性を向上させる作用がある。しかし、Caは、含有量が0.0002mass%未満ではその効果がなく、一方、0.005mass%を超えると靭性の低下を招くため、0.0002〜0.005mass%の範囲で含有するのが好ましい。
REMは、介在物の形態制御を介して延性および靭性を向上させる作用がある。しかし、REMは、0.0005mass%未満ではその効果が小さく、一方、0.015mass%超えでは靭性が低下する。よって、含有する場合は、0.0005〜0.015mass%の範囲が好ましい。
Cuは、硫化水素を含む腐食環境では、全面腐食性向上に寄与するとされているが、本発明鋼に添加した場合には、耐局部腐食性の向上効果が限定的であるばかりでなく、熱間加工性の著しい低下を招くので添加しないが、不可避的不純物として0.05mass%以下であれば含有してもよい。また、Niは、本発明鋼に添加しても、耐全面腐食性および耐局部腐食性の向上作用は認められず、コスト上昇要因となるだけなので添加しないが、不可避的不純物として0.05mass%以下であれば含有してもよい。
本発明の鋼材は、上記成分組成に調整した鋼を、通常の鋼と同様の方法で、厚鋼板、薄鋼板および形鋼などの種々の形状に仕上げたものである。例えば、本発明の鋼は、転炉や電気炉、真空脱ガス装置等の通常公知の方法で、主要5元素(C,Si,Mn,P,S)を本発明範囲に調整するとともに、その他の合金元素を要求特性に応じて添加して溶製し、その後、上記鋼を連続鋳造法等で鋼スラブやブルーム、ビレットとし、その後直ちに、あるいは冷却後、再加熱して熱間圧延し、製品とするのが好ましい。
かくして得られた鋼板No.1〜33から、幅50mm×長さ50mm×厚さ15mmの正方形の小片を切り出し、その表面にショットブラストを施してから、無機系ジンクプライマーの塗膜厚を0μm(無塗布)、5〜10μm、15〜25μm、50〜70μmの4レベルに塗り分けた。
<耐局部腐食性ランク>
1:局部腐食無し
2:局部腐食深さ0.1mm未満
3:局部腐食深さ0.1mm以上0.2mm未満
4:局部腐食深さ0.2mm以上0.6mm未満
5:局部腐食深さ0.6mm以上1.0mm未満
6:局部腐食深さ1.0mm以上1.5mm未満
7:局部腐食深さ1.5mm以上2.0mm未満
8:局部腐食深さ2.0mm以上
次に、試験片2を用いた試験結果では、局部腐食の進行が、試験片1を用いた場合よりも促進される結果となったが、鋼種間の差、特に、ジンクプライマー塗布状態での鋼種間の差を明確に知ることができる。すなわち、発明例の鋼板No.1〜25の耐局部腐食性は、ジンクプライマー無塗布状態、塗布状態のいずれにおいても、比較例の鋼板No.26〜31よりも抑制されている。特に、試験片1を用いた試験では本発明例と同レベルの耐局部腐食性を示していた比較例のNo.32,33の鋼板は、試験片2を用いた試験結果では、発明例の鋼板より耐局部腐食性が明確に劣っている。
以上の結果から、本発明の鋼板は、耐局部腐食性に優れていることがわかる。
<ジンクプライマー無塗布材>
試験前後の質量変化から、腐食による板厚減量を求め、これを1年当たりの腐食板厚に換算して、以下の基準により耐全面腐食性をランク分けした。
1:腐食速度0.10mm/年未満
2:腐食速度0.10mm/年以上0.25mm/年未満
3:腐食速度0.25mm/年以上0.50mm/年未満
4:腐食速度0.50mm/年以上1.00mm/年未満
5:腐食速度1.00mm/年以上
<ジンクプライマー塗布材>
各試験片の表面および塗膜下に発生した錆の面積率を測定し、以下の基準により耐全面腐食性をランク分けした。
1:錆面積率 5%未満
2:錆面積率 5%以上15%未満
3:錆面積率15%以上25%未満
4:錆面積率25%以上50%未満
5:錆面積率50%以上
2、9:腐食試験槽
3:恒温槽
4、11:ガス導入
5、12:ガス排出
6:試験液
7、13:水
10:温度制御プレート
Claims (7)
- C:0.001〜0.16mass%、Si:0.01〜1.5mass%、Mn:0.1〜2.5mass%、P:0.025mass%以下、S:0.01mass%以下、Al:0.005〜0.1mass%、N:0.001〜0.008mass%、W:0.001〜0.5mass%およびCr:0.06mass%以上0.20mass%未満を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる原油タンク用鋼材。
- 上記成分組成に加えてさらに、Sn:0.005〜0.3mass%およびSb:0.005〜0.3mass%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に記載の原油タンク用鋼材。
- 上記成分組成に加えてさらに、Mo:0.001〜0.5mass%を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の原油タンク用鋼材。
- 上記成分組成に加えてさらに、Nb:0.001〜0.1mass%、V:0.002〜0.1mass%、Ti:0.001〜0.1mass%およびB:0.01mass%以下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1項に記載の原油タンク用鋼材。
- 上記成分組成に加えてさらに、Ca:0.0002〜0.005mass%およびREM:0.0005〜0.015mass%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1〜4のいずれか1項に記載の原油タンク用鋼材。
- 上記鋼材の表面に、Znを含むプライマー塗装を施してなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の原油タンク用鋼材。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の鋼材から構成されてなる原油タンク。
Priority Applications (1)
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JP2007004003A JP4525686B2 (ja) | 2006-03-30 | 2007-01-12 | 原油タンク用耐食鋼材および原油タンク |
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