JP2009127076A

JP2009127076A - カーゴオイルタンク用耐食性鋼材

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Publication number: JP2009127076A
Application number: JP2007302337A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kajima; 和幸鹿島; Hideaki Yuki; 英昭幸; Takayuki Kamimura; 隆之上村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-06-11
Anticipated expiration: 2027-11-22
Also published as: JP5145897B2

Abstract

【課題】ＣｕとＮｉを用いることなく、全面腐食や局部腐食に対する抵抗性に優れるとともに、大入熱溶接継手部の靭性に優れたカーゴオイルタンク用耐食性鋼材を提供する。
【解決手段】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、Ｓｎ：０．０１〜０．３％、Ｃｒ：０．１％以下及びＡｌ：０．１％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなり、不純物中のＣｕが０．０５％未満、Ｎｉが０．０５％未満であることを特徴とする、カーゴオイルタンク用耐食性鋼材。さらに、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂ、Ｃａ及びＭｇの１種以上を含有してもよい。また、表面が防食被膜によって被覆されていてもよい。
【選択図】なし

Description

本発明は、タンカーにおける原油タンクに用いられるカーゴオイルタンク用の鋼材に関する。

カーゴオイルタンクの気相部は、防爆目的でエンジンの排ガスを利用したＮ_２主体のガス（以下、これをイナートガスという）が充填されることが多いが、これは乾湿繰り返しのある厳しい腐食環境である。特に、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）を含む原油の積載時にイナートガスを充填する場合には、原油中に含まれるＨ_２Ｓの一部が気相中に移行するため、腐食環境としては極めて厳しいものになる。上記イナートガスの一例としては、体積％で、１３％ＣＯ_２−５％Ｏ_２−０．０１％ＳＯ_２−残部Ｎ_２の組成のガスが挙げられる。なお、原油中に含まれる炭化水素の一部も気化してイナートガスと混合するが、腐食への影響はほとんどないので無視することができる。

原油による腐食を考えた場合、タンカーのカーゴオイルタンクの腐食形態には大きく分けて２つの形態がある。１つは天板部の気相部で生じる全面腐食、もう１つは底板部で起こる局部腐食である。

上記のような腐食環境においては、カーゴオイルタンクの天井部となるデッキ裏では全面腐食が起こり易く、腐食速度が０．３ｍｍ／年以上と非常に大きい全面腐食の事例も報告されている。また、カーゴオイルタンクの底板には孔食が発生し易く、数ｍｍ／年という大きな孔食進展速度となる場合もある。

こうした事情から、カーゴオイルタンクの鋼材の内面に塗装を施すことが一部で行われているが、初期の塗装のコスト及び約１０年毎の塗り替えのコストが大きい。また、タンク底板においては、塗装されている場合でも塗膜の欠陥部から孔食が発生することがある。このため、裸鋼材だけでなく塗装鋼材であっても、腐食代を考慮した板厚設計が行われ、全面腐食や局部腐食への対策とされているのが実情である。例えば、２０年の使用に対して２ｍｍの腐食代を見込むというような、腐食代を考慮した板厚設計が行われている。さらに、底板においては定期的に点検を実施しており、孔食深さが大きいものについては肉盛溶接によって補修がなされているが、このために膨大なメンテナンスコストが発生し問題となっている。

しかし、腐食代を考慮した板厚設計をすると、鋼材の厚みがその分増加するためにタンクの製造コストが上昇するだけでなく、腐食代を考慮した板厚分だけ原油積載量が減少するというデメリットも生じる。したがって、腐食代の低減が図れ、しかもコスト上昇を防止できる、耐食性に優れたカーゴオイルタンク用鋼材の開発が強く望まれている。

また、造船段階でオイルタンクを構築するために溶接が行われていて、実船では溶接継手部は必ず存在するので、単に耐食性がよいだけでなく、溶接継手部の強度、靭性、溶接性等にも優れた材料が望まれる。特に、大入熱溶接継手部の靭性に優れた鋼材が望まれる。

カーゴオイルタンク用鋼としては、例えば、特許文献１にＣｕとＭｇを必須成分として含む鋼が、また、特許文献２にＣｒとＡｌを必須成分として含む鋼が、それぞれ提案されている。しかし、原油がＨ_２Ｓを含む場合において、Ｈ_２Ｓが腐食に対して及ぼす影響については全く考慮されておらず、このため、実船に搭載されるカーゴオイルタンクにおいて十分な耐食性が得られない場合があった。特に、原油タンク底板の環境においてはＨ_２Ｓの影響が極めて大きいため、Ｈ_２Ｓ存在環境における耐食性の確保は必須である。

また、特許文献３に開示された、ＣｕとＮｉを必須成分として含有させてなる鋼材は、カーゴオイルタンク内の耐全面腐食性と耐孔食性が向上するとされている。

しかし、この鋼材は確かに耐食性は向上するが、Ｃｕ及びＮｉという高価な合金成分を含有するために、鋼材の溶製コストが高くなるという問題がある。特に、近年はこれらの元素の価格が高騰しており、低含有量の合金成分といえども合金成分のコストが高くつき、普通鋼材の塗装仕様に比べても大幅なコスト増となる。また、実船に搭載するカーゴオイルタンクには溶接継手部が必ず存在するので、溶接継手部の靱性、特に大入熱溶接継手部の靭性の確保が必要であるが、この鋼材は溶接継手部の靭性については考慮されていない。

さらに、特許文献４には、Ｃｕ：０．０５〜２％、Ｎｉ：０．０１〜１％、Ｗ：０．０１〜１％、Ｎ：０．００１〜０．０１％及びＯ（酸素）：０．０００１〜０．００５％を必須成分として含有する鋼材が開示されており、カーゴオイルタンク内の耐全面腐食性と耐孔食性が向上するとされている。

しかし、この鋼材は溶接継手部の靭性については考慮されているものの、やはりＣｕ及びＮｉという高価な合金成分を含有するために、鋼材の溶製コストが高くなるという問題が残る。

特開２０００−１７３８１号公報特開２００１−１０７１８０号特開２００３−８２４３５号公報特開２００５−３２５４３９号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、その目的は、ＣｕとＮｉを用いることなく、全面腐食や局部腐食に対する抵抗性に優れるとともに、大入熱溶接継手部の靭性に優れたカーゴオイルタンク用耐食性鋼材を提供することである。

本発明者らは、前記した課題を達成するために、実船における原油による腐食環境を模擬して、天板部の気相部で生じる全面腐食と、底板部で起こる局部腐食に関して実験を行った。すなわち、気相部については、イナートガス及びＨ_２Ｓを含む乾湿繰り返し環境において、Ｈ_２Ｓを含む原油を積載した実船のデッキ裏に見られる腐食生成物層の再現実験を行った。そして、底板部については、高濃度塩化物溶液中におけるオイルコート欠陥部からの孔食発生を模擬した実験を行った。

この実験は、後述する実施例において用いた種々の化学組成を有する鋼について、図１及び図２に示す試験装置で行った。なお、図１は気相部の再現試験装置、そして、図２は底板部の再現試験装置である。

その結果、気相部及び底板部の耐食性に関して、下記の(a)〜(f)に示すとおりの知見を得た。

(a) Ｓｎを０．０１〜０．３％含有させた鋼材は、ＣｕとＮｉを含有しなくても、気相部および底板部の両方で耐食性が向上する。また、裸鋼材として用いる場合だけでなく、鋼材の表面を塗膜によって被覆して塗装鋼材として用いた場合にも有用であって、Ｓｎを含有させた場合には塗装寿命が長くなる。

(b) Ｓｎを０．０１〜０．３％含有させた鋼材であっても、Ｃｒを０．１％を超えて含有させると、気相部における耐食性が低下する
(c) Ｓｎを０．０１〜０．３％含有させた鋼材であっても、Ａｌを０．１％を超えて含有させると、気相部における耐食性が低下する。

(d) Ｓｎを０．０１〜０．３％含有させた鋼材であっても、Ｃｕが不純物として０．０５％以上混入すると、圧延時に鋼材表面に割れが生じやすくなる。

(e) Ｓｎを０．０１〜０．３％含有させた鋼材であっても、Ｎｉが不純物として０．０５％以上混入すると、鋼材の表面を塗膜によって被覆して塗装鋼材とした場合、塗膜に傷ができたときの塗膜傷部の耐食性が低下する。

(f) Ｓｎを０．０１〜０．３％含有させた鋼材に、さらに、Ｍｏ：１％以下、Ｗ：１％以下、Ｓｂ：０．３％以下、Ｔｉ：０．１％以下、Ｚｒ：０．２％以下、Ｃａ：０．０１％以下及びＭｇ：０．０１％以下の１種以上を含有させると、耐全面腐食性及び耐孔食性がさらに向上するとともに、鋼材の表面が塗膜によって被覆されている塗装鋼材は塗装寿命が長くなる。

本発明は、これらの知見に基づいて完成したものであり、その発明の要旨は、次の(1)〜(6)に示すカーゴオイルタンク用耐食性鋼材にある。

(1) 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、Ｓｎ：０．０１〜０．３％、Ｃｒ：０．１％以下及びＡｌ：０．１％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなり、不純物中のＣｕが０．０５％未満、Ｎｉが０．０５％未満であることを特徴とする、カーゴオイルタンク用耐食性鋼材。

(2) 質量％で、さらに、Ｍｏ：１％以下、Ｗ：１％以下及びＳｂ：０．３％以下のうちの１種又は２種以上を含有することを特徴とする、上記(1)のカーゴオイルタンク用耐食性鋼材。

(3) 質量％で、さらに、Ｔｉ：０．１％以下及びＺｒ：０．２％以下のうちの１種又は２種を含有することを特徴とする、上記(1)又は(2)のカーゴオイルタンク用耐食性鋼材。

(4) 質量％で、さらに、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下及びＢ：０．０１％以下のうちの１種又は２種以上を含有することを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかのカーゴオイルタンク用耐食性鋼材。

(5) 質量％で、さらに、Ｃａ：０．０１％以下及びＭｇ：０．０１％以下のうちの１種又は２種を含有することを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかのカーゴオイルタンク用耐食性鋼材。

(6) 表面が防食被膜によって被覆されていることを特徴とする、上記(1)〜(5)のいずれかのカーゴオイルタンク用耐食性鋼材。

本発明によれば、ＣｕとＮｉを用いることなく、全面腐食や局部腐食に対する抵抗性に優れるとともに、大入熱溶接継手部の靭性に優れたカーゴオイルタンク用耐食性鋼材を提供することができる。

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、特に断らない限り、「質量％」を意味する。

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、０．２％を超えて含有させると溶接性が低下する。また、Ｃ含有量が０．２％を超えると、酸性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悪化する。このため、Ｃの含有量を０．０１〜０．２％とする。好ましい含有量の範囲は０．０３〜０．２％である。

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母材およ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％とする。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靭性も劣化する。このため、Ｍｎの含有量を０．０５〜２％とする。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０．０５〜１．６％である。

Ｐ：０．０５％以下
Ｐは、鋼中に含まれる不純物元素であり、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％以下とする。Ｐの含有量の好ましい上限は０．０４％、より好ましい上限は０．０３％である。なお、Ｐは溶接性を低下させる一方で耐全面腐食性および耐孔食性を向上させる作用を有するので、０．０１％以上を含有させてもよい。

Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、鋼中に含まれる不純物元素であり、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％以下とする。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含有量は低ければ低いほどよい。

Ｓｎ：０．０１〜０．３％
Ｓｎは酸環境における耐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での耐全面腐食性を向上させる作用を有する。また、孔食部のｐＨが低い環境における耐食性を向上させることにより耐孔食性を向上させる作用も有する。これらの効果は、Ｓｎを０．０１％以上含有させることにより発揮される。顕著な効果を得るためには、Ｓｎの含有量を０．０３％以上とすることが好ましい。しかしながら、Ｓｎを０．３％を超えて含有させても前記の効果は飽和するばかりでなく、母材および大入熱溶接継手の靭性が著しく劣化する。なお、Ｓｎ含有量の上限値は０．２％とすることが好ましい。

したがって、Ｓｎの含有量は０．０１〜０．３％とする。Ｓｎの含有量は、好ましくは０．０３〜０．２％である。

Ｃｒ：０．１％以下
Ｃｒは酸環境における耐食性を低下させる元素であり、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含有量の上限は０．１％とする。なお、Ｃｒ含有量の上限値は０．０５％以下とすることが好ましい。

Ａｌ：０．１％以下
Ａｌは、鋼の脱酸に有効な元素であるが、本発明においてはＳｉを含有させているので、Ｓｉで脱酸される。したがって、Ａｌで脱酸処理することは必ずしも必要でない。ただし、Ｓｉに加えて、さらにＡｌを含有させて複合脱酸することもできる。この場合、Ａｌの含有量が０．１％を超えると、全面腐食性が著しく悪化するばかりか、窒化物が粗大化するために靱性の低下を引き起こす。したがって、Ａｌを含有させる場合のＡｌ含有量の上限を０．１％以下とする。

Ｃｕ：０．０５％未満
Ｃｕは、本来、耐全面腐食性および耐孔食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｓｎを０．０１〜０．３％含有させた鋼材に、Ｃｕが不純物として０．０５％以上混入すると、圧延時に鋼材表面に割れを生じやすくなる。鋼材表面に割れが発生すると、グラインダなどによる後処理が必要になるので、好ましくない。したがって、Ｃｕはスクラップなどから鋼材へ混入することがないようにする必要があり、Ｃｕの含有量は不純物として含有するときでも０．０５％未満とする。好ましい範囲は０．０３％未満であり、より好ましくは０．０１％未満である。

Ｎｉ：０．０５％未満
Ｎｉは、耐全面腐食性および耐孔食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｓｎを０．０１〜０．３％含有させた鋼材に、Ｎｉが不純物として０．０５％以上混入すると、鋼材の表面を塗膜によって被覆して塗装鋼材とした場合、塗膜に傷ができたときの塗膜傷部の耐食性が低下する。したがって、Ｎｉはスクラップなどから鋼材へ混入することがないようにする必要があり、Ｎｉは不純物として含有するときでも０．０５％未満とする。好ましい範囲は０．０３％未満であり、より好ましくは０．０１％未満である。

本発明にかかるカーゴオイルタンク用耐食性鋼材は、さらに、Ｍｏ：１％以下、Ｗ：１％以下及びＳｂ：０．３％以下のうちの１種又は２種以上を含有させることができる。以下、これらの成分について説明する。

Ｍｏ：１％以下
Ｍｏは耐酸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全面腐食性を向上させる。さらに、Ｍｏには湿潤硫化水素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。したがって、このような効果を発現させたい場合には、Ｍｏを含有させることができる。しかし、Ｍｏを１％を超えて含有させても効果が飽和するばかりか溶接性を損なうし、コストも嵩むので、Ｍｏを含有させる場合には、その含有量を１％以下とするのが好ましい。Ｍｏ含有量は０．５％以下とするのがより好ましい。なお、これらの効果は不純物レベルの含有量であっても得られるが、確実にその効果を得るには、Ｍｏは０．０１％以上の含有量とすることが好ましい。Ｍｏは０．１％以上の含有量とするのがより好ましく、０．３％以上の含有量であればさらに好ましい。

Ｗ：１％以下
ＷはＭｏと同様、耐酸性を向上させる元素であり、耐全面腐食性を向上させる。また、Ｗには、湿潤硫化水素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。したがって、このような効果を発現させたい場合には、Ｗを含有させることができる。しかし、Ｗを１％を超えて含有させても効果が飽和するばかりか溶接性を損なうし、コストも嵩むので、Ｗを含有させる場合には、その含有量を１％以下とするのが好ましい。Ｗ含有量は０．５％以下とするのがより好ましい。なお、これらの効果を確実に得るには、Ｗは０．０１％以上の含有量とすることが好ましい。Ｗは０．１％以上の含有量とするのがより好ましく、０．３％以上の含有量であればさらに好ましい。

Ｓｂ：０．３％以下
Ｓｂは、乾湿繰り返し環境での耐全面腐食性を向上させるとともに耐酸性を高める作用を有する。さらに孔食部のｐＨが低い環境における耐食性を向上させることにより耐孔食性を向上させる作用も有する。したがって、このような効果を発現させたい場合には、Ｓｂを含有させることができる。しかし、Ｓｂを０．３％を超えて含有させても効果が飽和するので、Ｓｂを含有させる場合には、その含有量を０．３％以下とするのが好ましい。Ｓｂ含有量は０．２％以下とするのがより好ましい。なお、確実にその効果を得るには、Ｓｂは０．０１％以上の含有量とすることが好ましい。

本発明にかかるカーゴオイルタンク用耐食性鋼材は、さらに、Ｔｉ：０．１％以下及びＺｒ：０．２％以下のうちの１種又は２種を含有させることができる。以下、これらの成分について説明する。

Ｔｉ：０．１％以下
Ｔｉは、鋼の強度を高める作用を有する。また、Ｔｉには、鋼の靱性を向上させる作用や、ＴｉＳを形成する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もある。さらに、ＴｉＮを形成し、そのＴｉＮの分散により結晶粒の粗大化を抑制されるので、大入熱溶接継手部の靭性が向上する。したがって、このような効果を発現させたい場合には、Ｔｉを含有させることができる。しかし、Ｔｉを０．１％を超えて含有させても効果が飽和しコストも嵩むので、Ｔｉを含有させる場合には、その含有量を０．１％以下とするのが好ましい。なお、確実にその効果を得るには、Ｔｉは０．０１％以上の含有量とすることが好ましい。

Ｚｒ：０．２％以下
ＺｒはＴｉと同様、硫化物を優先的に形成し、ＭｎＳの生成を抑制する効果を有する。またＺｒはＴｉに比べ窒化物を形成しにくい元素であるから、その分、効率よく硫化物が形成されるという特徴も有する。したがって、このような効果を発現させたい場合には、Ｚｒを含有させることができる。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ので、Ｚｒを含有させる場合には、その含有量を０．２％以下とするのが好ましい。なお、確実にその効果を得るには、Ｚｒは０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。

本発明にかかるカーゴオイルタンク用耐食性鋼材は、さらに、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下及びＢ：０．０１％以下のうちの１種又は２種以上を含有させることができる。以下、これらの成分について説明する。

Ｎｂ：０．１％以下
Ｎｂは、鋼の強度を高める作用を有する元素である。したがって、このような効果を発現させたい場合には、Ｎｂを含有させることができる。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ので、Ｎｂを含有させる場合には、その含有量を０．１％以下とするのが好ましい。なお、確実にその効果を得るには、Ｎｂは０．００２％以上の含有量とすることが好ましい。Ｎｂは０．００５％以上の含有量とするのがより好ましい。

Ｖ：０．１％以下
Ｖは、鋼の強度を高める作用を有する元素である。したがって、このような効果を発現させたい場合には、Ｖを含有させることができる。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ので、Ｖを含有させる場合には、その含有量を０．１％以下とするのが好ましい。なお、確実にその効果を得るには、Ｖは０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。Ｖは０．０１％以上の含有量とするのがより好ましい。

Ｂ：０．０１％以下
Ｂは、鋼の強度を高める作用を有する元素である。したがって、このような効果を発現させたい場合には、Ｂを含有させることができる。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ので、Ｂを含有させる場合には、その含有量を０．０１％以下とするのが好ましい。なお、確実にその効果を得るには、Ｂは０．０００３％以上の含有量とすることが好ましい。Ｂは０．０００５％以上の含有量とするのがより好ましい。

本発明にかかるカーゴオイルタンク用耐食性鋼材は、さらに、Ｃａ：０．０１％以下及びＭｇ：０．０１％以下のうちの１種又は２種を含有させることができる。以下、これらの成分について説明する。

Ｃａ：０．０１％以下
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低下を抑制する作用があり、裸鋼および塗装部の耐食性を向上させる。したがって、このような効果を発現させたい場合には、Ｃａを含有させることができる。しかし、Ｃａを０．０１％を超えて含有させると効果が飽和するので、Ｃａを含有させる場合には、その含有量を０．０１％以下とするのが好ましい。なお、確実にその効果を得るには、Ｃａは０．０００２％以上の含有量とすることが好ましい。Ｃａは０．０００５％以上の含有量とするのがより好ましい。

Ｍｇ：０．０１％以下
Ｍｇも、Ｃａと同様に、腐食反応時の鋼材界面のｐＨ低下を抑制することにより耐食性を向上させる効果がある。したがって、このような効果を発現させたい場合には、Ｍｇを含有させることができる。しかし、Ｍｇを０．０１％を超えて含有させると効果が飽和するので、Ｍｇを含有させる場合には、その含有量を０．０１％以下とするのが好ましい。なお、確実にその効果を得るには、Ｍｇは０．０００２％以上の含有量とすることが好ましい。Ｍｇは０．０００５％以上の含有量とするのがより好ましい。

本発明の鋼材は、以下のようにして製造が可能である。すなわち、Ｓの含有量を低く抑えるとともに製鋼段階でのＲＨ、ＤＨ、電磁撹拌等を実施したスラブに対して、加熱温度を１１００℃〜１２００℃程度とし、圧延１パス当たりの圧下率が３％以上、圧延仕上げ温度が７００〜９００℃程度となる条件で熱間圧延し、圧延終了後は、大気中において放冷することによって、または、Ａｒ_３点以上の温度から少なくとも５７０℃程度までの温度域を冷却速度５℃／ｓ以上で冷却し、その後大気中放冷することによって、製造することができる。なお、上記した温度はすべて鋼材の表面部における温度である。

本発明の鋼材は、裸鋼材のまま使用しても良好な耐食性を示し、腐食代を少なくできるが、その表面を有機樹脂や金属からなる防食被膜で覆った場合には、さらに防食被膜の耐久性が向上し、耐食性が一段と向上する。したがって、カーゴオイルタンク用耐食鋼材として使用するのにさらに好適となる。

ここで、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、そして、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。

また、防食被膜の耐久性が向上するのは、下地である本発明鋼材の腐食が著しく抑制される結果として、防食被膜欠陥部からの下地鋼材腐食に起因する防食被膜のふくれや剥離が抑制されるためであると考えられる。

上記の防食被膜で覆う処理は通常の方法で行えばよい。なお、必ずしも鋼材の全面に防食被膜を施す必要はなく、腐食環境に曝される面としての鋼材の片面だけを防食処理してもよい。

（腐食試験１）
表１に示す化学組成を有する２３種類の鋼を真空溶解炉を用いて溶製し、１５０ｋｇ鋼塊とした後、通常の方法で熱間鍛造して厚さが６０ｍｍのブロックを作製した。

次いで、上記鍛造によって得た厚さが６０ｍｍのブロックを、１１２０℃で１時間加熱してから熱間圧延し、８５０℃で厚さ２０ｍｍに仕上げ、その後室温まで大気中で放冷した。このとき、割れの有無を目視により観察した。

前記の厚さが２０ｍｍの各鋼板から、幅が２５ｍｍ、長さが５０ｍｍ、厚さが４ｍｍの試験片を採取し、実船のデッキ裏環境を模擬した腐食試験に供した。ここで、特に鋼種１の発明例に係る供試鋼については、変性エポキシ系塗料をスプレー塗布により約２００μｍの防食被膜を形成した上で、防食被膜に十字の疵をつけて一部地金を露出し、同様の腐食試験に供した。なお、この腐食試験はタンク気相部を想定したものである。

すなわち、図１の天板試験に見るとおり、０．１質量％ＮａＣｌ水溶液をガラス容器の下部１／３部分に入れたものを準備し、他方、ガス供給口を有するアクリル製の蓋の下面に採取した試験片を取り付けたものを準備し、上記ガラス容器の開口上面をこのアクリル製の蓋によって密閉する。

次いで、密閉後のガラス容器を恒温槽内に設置し、［５０℃×２０時間→２５℃×４時間］の温度サイクルを繰り返し、トータルで５６日間付与した。その際、ガラス容器内の気相部には、バラスト時とフルロード時をシミュレートし、前記のガス供給口より下記２種類のガスＡとガスＢを２週間間隔で交互に吹き込んだ。
・ガスＡ：体積％で、５％Ｏ_２−１３％ＣＯ_２−０．０２％ＳＯ_２−残Ｎ_２
・ガスＢ：体積％で、５％Ｏ_２−１３％ＣＯ_２−０．０２％ＳＯ_２−０．２％Ｈ_２Ｓ−残Ｎ_２。

５６日間の腐食試験の後、各試験片の減少質量から「ｍｍ／年」単位での腐食速度（全面腐食速度）を求めた。表２に、上記の各試験結果を示す。なお、表２中、防食被膜を形成した供試鋼（鋼種１被膜あり）については、地金露出部の腐食速度を求めた。

（腐食試験２）
続いて、腐食試験１と同様の試験片を用い、実船の底板部を想定した試験を施したものである。

すなわち、図２の底板試験に見るとおり、４０℃の１０％ＮａＣｌ溶液を入れたガラス容器を準備し、腐食試験片をその溶液中に浸漬させる。

次いで、密閉後のガラス容器を恒温槽内に設置し、ガス供給口より下記のガスＡ’を吹き込んで、２８日間浸漬試験を実施した。
・ガスＡ’：体積％で、５％Ｏ_２−１３％ＣＯ_２−０．０１％ＳＯ_２−０．２％Ｈ_２Ｓ−残Ｎ_２

ここで、腐食試験片は鋼板より採取した試験片の上に、５ｍｍ径の円型の部分を除き模擬オイルコート（原油とさびの混合物）を塗布することにより作製した。

孔食深さの測定は、試験後の腐食試験片において、孔食発生部の深さを、孔食の発生していない部分すなわち模擬オイルコート塗布部分を基準としマイクロメータを用いて実施した。ここでは、孔食発生部において深さの最も大きい値を孔食深さとして採用した。

２８日間の腐食試験の後、各試験片の孔食深さから「ｍｍ／年」単位での孔食速度を求めた。表２に、上記の各試験結果を示す。なお、腐食試験１と同様に、表２中、防食被膜を形成した供試鋼（鋼種１被膜あり）については、地金露出部の腐食速度を求めた。

（継手靱性試験）
板厚２０ｍｍの圧延鋼材を２枚準備し、入熱１１０ｋＪ/ｃｍの３電極ＦＣＢ法により板継ぎ溶接を実施し、溶接継手を作製した。作製後の溶接継手に対して、次のとおり、溶接継手靱性試験を行った。

板厚の中央部よりＪＩＳ規定の４号シャルピー衝撃試験片を各鋼種について３本ずつ採取し温度０℃でシャルピー衝撃試験を実施した。なお、ノッチ位置はボンドから１ｍｍの熱影響部とした。シャルピー試験での吸収エネルギー(Ｊ)の３本の平均値を腐食試験結果とあわせ表２に示す。

表２に示す腐食試験１、２及び溶接継手靱性試験の結果からもわかるように、比較例２１については、合金元素が適切に含有されていないため、腐食試験１および２の両方で耐食性が不十分である。比較例２２については、Ｓｎが添加されているため耐食性は良いが、継手靭性が大幅に低下しているので、実際のタンクへの適用を考慮に入れた場合の溶接性および溶接継手特性が不十分である。また、比較例２３については、耐食性と溶接継手特性は良好であるものの、Ｃｕが多量に添加されているため圧延時に鋼材表面に割れが発生し、割れを解消する後工程が必要となる。

一方で、本発明例（１〜２０）は腐食試験１、２とも良好な耐食性を示し、かつ継手特性も良好であり、圧延時の鋼材表面にも割れが発生していない。したがって、カーゴオイルタンク用耐食性鋼材として、優れていることがわかる。

気相部の再現試験装置を示す。底板部の再現試験装置を示す。

Claims

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、Ｓｎ：０．０１〜０．３％、Ｃｒ：０．１％以下及びＡｌ：０．１％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなり、不純物中のＣｕが０．０５％未満、Ｎｉが０．０５％未満であることを特徴とする、カーゴオイルタンク用耐食性鋼材。
質量％で、さらに、Ｍｏ：１％以下、Ｗ：１％以下及びＳｂ：０．３％以下のうちの１種又は２種以上を含有することを特徴とする、請求項１に記載のカーゴオイルタンク用耐食性鋼材。
質量％で、さらに、Ｔｉ：０．１％以下及びＺｒ：０．２％以下のうちの１種又は２種を含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のカーゴオイルタンク用耐食性鋼材。
質量％で、さらに、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下及びＢ：０．０１％以下のうちの１種又は２種以上を含有す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カーゴオイルタンク用耐食性鋼材。
質量％で、さらに、Ｃａ：０．０１％以下及びＭｇ：０．０１％以下のうちの１種又は２種を含有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれかに記載のカーゴオイルタンク用耐食性鋼材。
表面が防食被膜によって被覆されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれかに記載のカーゴオイルタンク用耐食性鋼材。