JP2010222701A

JP2010222701A - 原油タンカー用鋼材

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Publication number: JP2010222701A
Application number: JP2010038581A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Komori; 務小森; Kazuhiko Shiotani; 和彦塩谷; Kimihiro Nishimura; 公宏西村; Yukio Tsuri; 之郎釣
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2030-02-24
Also published as: JP5526859B2

Abstract

【課題】タンカー油槽部の底板部や上甲板裏面部において耐食性に優れると共に、生産性にも優れるタンカー用鋼材を提供する。
【解決手段】ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．０３〜０．１６％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｃｒ：０．１％超０．５％以下、Ｃｕ：０．０３〜０．４％を含有し、かつ、Ｗ、Ｍｏ、ＳｎおよびＳｂのうちから選ばれる１種または２種以上を含有し、さらに上記成分が、Ｘ値＝（１−０．８×Ｃｕ^０．５）×｛１−（０．８×Ｗ＋０．４×Ｍｏ）^０．３｝×｛１−（Ｓｎ＋０．４×Ｓｂ）^０．３｝×｛１−（０．０５×Ｃｒ＋０．０３×Ｎｉ＋０．０３×Ｃｏ）^０．３｝×｛１＋２×（Ｓ／０．０１＋Ｐ／０．０２５）｝≦０．５、Ｚ値＝（１＋１０×Ｓｎ）×（Ｃｕ−０．７×Ｎｉ）≦０．１５となるよう含有する原油タンカー用鋼材。
【選択図】なし

Description

本発明は、原油タンカー油槽部の底板や上甲板部に用いられる鋼材に関し、特に、原油タンカー油槽部の底板で発生する局部腐食および天板や側板で発生する全面腐食を低減することができ、かつ、製造性にも優れる原油タンカー用鋼材に関するものである。

原油タンカー油槽部の上部内面（上甲板裏面）は、防爆のためにタンク内に封入されているイナートガス（Ｏ_２：５ｖｏｌ％、ＣＯ_２：１３ｖｏｌ％、ＳＯ_２：０．０１ｖｏｌ％、残部Ｎ_２を代表組成とするボイラーあるいはエンジン等の排ガス）中に含まれるＯ_２，ＣＯ_２，ＳＯ_２や原油から揮発するＨ_２Ｓ等の腐食性ガスにより、全面腐食を起こすことが知られている。

さらに、上記Ｈ_２Ｓは、腐食によって生成した鉄錆の触媒作用によって酸化されて固体Ｓとなり、鉄錆中に層状に存在するようになる。そして、これらの腐食生成物は、容易に剥離を起こして原油タンクの底に堆積する。そのため、２．５年毎に行われるタンカーのドック検査では、多大な費用をかけてタンク上部の補修や堆積物の除去が行われている。

一方、タンカーの原油タンクの底板に使用される鋼材は、従来、原油そのものの腐食抑制作用や原油タンク内面に生成する原油由来の保護性フィルムの腐食抑制作用により、腐食しないものと考えられてきた。しかし、最近、タンク底板に用いられる鋼材でも、お椀型の局部腐食が生じることが明らかとなってきている。

斯かるお椀型の局部腐食が起こる原因としては、
（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Ｏ_２、ＣＯ_２、ＳＯ_２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。

上記のような腐食を抑制する最も有効な方法は、鋼材表面に重塗装を施し、鋼材を腐食環境から遮断することである。しかし、原油タンクに塗装を施すことは、その塗布面積が膨大となり、施工や検査に多大な費用がかかること、また、原油タンクの腐食環境では、重塗装した場合、塗膜損傷部分の腐食が却って助長されることが指摘されている。

そこで、原油タンクのような腐食環境下でも耐食性を有する鋼が提案されている。例えば、特許文献１には、Ｃ：０．０１〜０．３ｍａｓｓ％の鋼に、適正量のＳｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓを添加し、さらにＮｉ：０．０５〜３ｍａｓｓ％、選択的にＭｏ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｗ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｂを添加した耐全面腐食性や耐局部腐食性に優れる耐食鋼が開示されている。

また、特許文献２には、Ｃ：０．００１〜０．２ｍａｓｓ％の鋼に、適正量のＳｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓと、Ｃｕ：０．０１〜１．５ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．００１〜０．３ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％を添加し、さらにＭｏ：０．０１〜０．２ｍａｓｓ％またはＷ：０．０１〜０．５ｍａｓｓ％の少なくとも一方を添加した、優れた耐全面腐食性および耐局部腐食性を有すると共に、固体Ｓを含む腐食生成物の生成をも抑制できる耐食鋼が開示されている。

特開２００３−０８２４３５号公報特開２００４−２０４３４４号公報

上記のように、原油タンカーの油槽部に用いられる鋼材は、ほとんどの場合、裸状態で使用されるが、Ｚｎを含有するプライマー塗装やエポキシ系塗料等で塗装して使用されることもあることから、裸状態だけでなく、塗装後の耐食性にも優れることが必要とされる。さらに、上記従来技術の鋼材は、耐食性向上元素としてＣｕを添加しているが、Ｃｕの添加は、熱間加工時に表面割れを引き起こすため、製造安定性を阻害するという問題を抱えている。

そこで、本発明の目的は、タンカー油槽部の底板部や上甲板裏面部における裸状態および塗装後の耐食性に優れると共に、製造時における熱間割れなどの問題がなく、生産性にも優れるタンカー用鋼材を提供することにある。

発明者らは、タンカー油槽部内の腐食環境において優れた耐食性を有するとともに、製造性にも優れるタンカー用鋼材の開発に向けて鋭意検討を重ねた。その結果、Ｃｒ：０．１ｍａｓｓ％超０．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：０．０３〜０．４ｍａｓｓ％を添加した鋼に、Ｗ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｓｂ，ＮｉおよびＣｏのうちから選ばれる１種または２種以上を添加し、さらにそれらの成分をある特定の関係を満たして添加することにより、タンカー油槽部内において、裸状態および塗装後のいずれでも優れた耐食性（耐全面腐食性、耐局部腐食性）を示すタンカー用鋼材が得られること、さらに、Ｃｕ，ＳｎおよびＮｉを特定の関係を満たして添加することにより、熱間加工時の割れを有利に防止することができることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、Ｃ：０．０３〜０．１６ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５〜１．５０ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．１〜２．０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０２５ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００８ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：０．１ｍａｓｓ％超０．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：０．０３〜０．４ｍａｓｓ％を含有し、かつ、Ｗ：０．０１〜１．０ｍａｓｓ％、Ｍｏ：０．０１〜０．５ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．００１〜０．２ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．００１〜０．４ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有し、さらに上記成分が、下記（１）式；
Ｘ値＝（１−０．８×Ｃｕ^０．５）×｛１−（０．８×Ｗ＋０．４×Ｍｏ）^０．３｝×｛１−（Ｓｎ＋０．４×Ｓｂ）^０．３｝×｛１−（０．０５×Ｃｒ＋０．０３×Ｎｉ＋０．０３×Ｃｏ）^０．３｝×｛１＋２×（Ｓ／０．０１＋Ｐ／０．０２５）｝・・・（１）
で定義されるＸ値が０．５以下、下記（２）式；
Ｚ値＝（１＋１０×Ｓｎ）×（Ｃｕ−０．７×Ｎｉ）・・・（２）
で定義されるＺ値が０．１５以下となるように含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる原油タンカー用鋼材である。ここで、上記（１），（２）式中の元素記号は、その元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示す。

本発明の原油タンカー用鋼材は、要求される特性に応じて上記成分組成に加えてさらに、下記のＡ〜Ｄ群から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする。
Ａ群；Ｎｉ：０．００５〜０．４ｍａｓｓ％およびＣｏ：０．０１〜０．４ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種
Ｂ群；Ｎｂ：０．００１〜０．１ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００１〜０．１ｍａｓｓ％、Ｚｒ：０．００１〜０．１ｍａｓｓ％およびＶ：０．００２〜０．２ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上
Ｃ群；Ｃａ：０．０００２〜０．０１ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０００２〜０．０１５ｍａｓｓ％およびＹ：０．０００１〜０．１ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上
Ｄ群；Ｂ：０．０００２〜０．００３ｍａｓｓ％

また、本発明の原油タンカー用鋼材は、上記鋼材の表面に、Ｚｎを含むプライマー塗膜および／またはエポキシ系塗膜を形成してなることを特徴とする。

本発明によれば、タンカー油槽部の腐食環境において、耐全面腐食性および耐局部腐食性に優れると共に、表面割れ等のない表面品質にも優れる鋼材を生産性よく製造することができる。

全面腐食試験に用いた試験装置を説明する図である。局部腐食試験に用いた試験装置を説明する図である。

本発明の鋼材の成分組成を、上記範囲に限定する理由について説明する。
Ｃ：０．０３〜０．１６ｍａｓｓ％
Ｃは、鋼の強度を高める元素であり、本発明では、所望の強度を確保するために、０．０３ｍａｓｓ％以上添加する。一方、０．１６ｍａｓｓ％を超える添加は、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は０．０３〜０．１６ｍａｓｓ％の範囲とする。

Ｓｉ：０．０５〜１．５０ｍａｓｓ％
Ｓｉは、通常、脱酸剤として添加される元素であるが、鋼の強度を高めるのに有効な元素でもある。そこで、本発明では、所望の強度を確保するため、０．０５ｍａｓｓ％以上添加する。しかし、１．５０ｍａｓｓ％を超える添加は、鋼の靭性を低下さる。よって、Ｓｉは０．０５〜１．５０ｍａｓｓ％の範囲とする。

Ｍｎ：０．１〜２．０ｍａｓｓ％
Ｍｎ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、０．１ｍａｓｓ％以上添加する。一方、２．０ｍａｓｓ％を超える添加は、鋼の靭性および溶接性を低下させる。よって、Ｍｎは０．１〜２．０ｍａｓｓ％の範囲とする。

Ｐ：０．０２５ｍａｓｓ％以下
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、できる限り低減するのが望ましい。特に、０．０２５ｍａｓｓ％を超えて含有すると、靭性が大きく低下する。また、Ｐは０．０２５ｍａｓｓ％を超えて含有すると、タンク油槽内の耐食性にも悪影響を及ぼす。よって、Ｐは０．０２５ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０１５ｍａｓｓ％以下である。

Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下
Ｓは、非金属介在物であるＭｎＳを形成して局部腐食の起点となり、耐局部腐食性を低下させる有害な元素であり、できる限り低減するのが望ましい。特に、０．０１０ｍａｓｓ％を超える含有は、耐局部腐食性の顕著な低下を招く。よって、Ｓの上限は０．０１０ｍａｓｓ％とする。より好ましくは、０．００５ｍａｓｓ％以下である。

Ａｌ：０．００５〜０．１０ｍａｓｓ％
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、０．１０ｍａｓｓ％を超えて添加すると、鋼の靭性が低下するので、Ａｌの上限は０．１０ｍａｓｓ％とする。

Ｎ：０．００８ｍａｓｓ％以下
Ｎは、靭性を低下させる有害な元素であり、できる限り低減するのが望ましい。特に、０．００８ｍａｓｓ％を超えて含有すると、靭性の低下が大きくなるので、上限は０．００８ｍａｓｓ％とする。

Ｃｒ：０．１ｍａｓｓ％超０．５ｍａｓｓ％以下
Ｃｒは、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によって、錆層と地鉄の界面へのＣl⁻の濃縮を抑制する。また、Ｚｎ含有プライマーを塗布したときには、Ｆｅを中心としたＣｒやＺｎの複合酸化物を形成して、長期間にわたり鋼板表面にＺｎを存続させることができるため、飛躍的に耐食性を向上することができる。上記効果は、特に、タンカー油槽の底板部のように、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分において顕著であり、Ｃｒを含有した上記部分の鋼材にＺｎ含有プライマー処理を施すことにより、Ｃｒを含有しない鋼材と比較して、大きく耐食性を向上することができる。上記効果は、０．１ｍａｓｓ％以下の添加では十分に得られず、一方、０．５ｍａｓｓ％を超える添加は、溶接部の靭性を劣化させる。よって、Ｃｒは０．１ｍａｓｓ％超０．５ｍａｓｓ％以下の範囲とする。

Ｃｕ：０．０３〜０．４ｍａｓｓ％
Ｃｕは、鋼の強度を高める元素であるとともに、鋼の腐食によって生成した錆中に存在し、耐食性を高める効果がある。これらの効果は、０．０３ｍａｓｓ％未満の添加では十分に得られず、一方、０．４ｍａｓｓ％を超えて添加すると、耐食性向上効果が飽和するだけでなく、熱間加工時に表面割れなどの問題を引き起こす。よって、本発明の鋼材を安定して製造する観点から、Ｃｕは０．０３〜０．４ｍａｓｓ％の範囲で添加する必要がある。

本発明の鋼材は、上記成分の他に、Ｗ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｓｂ，ＮｉおよびＣｏのうちから選ばれる１種または２種以上を下記の範囲で含有することが必要である。
Ｗ：０．０１〜１．０ｍａｓｓ％
Ｗは、タンカー油槽部底板における孔食を抑制する効果があるほか、タンカー上甲板部の全面腐食を抑制する効果がある。上記効果は、０．０１ｍａｓｓ％以上の添加で発現する。しかし、１．０ｍａｓｓ％を超えると、その効果が飽和する。よって、Ｗは０．０１〜１．０ｍａｓｓ％の範囲で添加する。好ましくは０．０１〜０．５ｍａｓｓ％、より好ましくは０．０２〜０．３ｍａｓｓ％の範囲である。

なお、Ｗが上記のような耐食性向上効果を有する理由は、鋼板が腐食するのに伴って生成する錆中にＷＯ_４ ^２−が生成し、このＷＯ_４ ^２−の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのを抑制され、さらに、鋼板表面のアノード部などのｐＨが下がった部位では、ＦｅＷＯ_４が生成し、このＦｅＷＯ_４の存在によっても塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されるからである。また、ＷＯ_４ ^２−の鋼材表面への吸着によるインヒビター作用によっても、鋼材の腐食が抑制されると考えられる。

Ｍｏ：０．０１〜０．５ｍａｓｓ％
Ｍｏは、タンカー油槽部底板における孔食を抑制するだけでなく、タンカー上甲板裏面部の耐全面腐食性や、バラストタンクのように塩水浸漬と高湿潤を繰り返す腐食環境における塗装後の耐食性をも向上させる効果がある。上記効果は０．０１ｍａｓｓ％以上の添加で発現するが、０．５ｍａｓｓ％を超えると、その効果は飽和する。よって、Ｍｏは０．０１〜０．５ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは０．０２〜０．５ｍａｓｓ％、より好ましくは０．０３〜０．４ｍａｓｓ％の範囲である。
なお、Ｍｏが上記のような耐食性向上効果を有する理由は、Ｗと同様、鋼板の腐食に伴って生成する錆中にＭｏＯ_４ ^２−が生成し、このＭｏＯ_４ ^２−の存在によって、塩化物イオンが鋼板表面に侵入するのが抑制されるからであると考えられる。

Ｓｎ：０．００１〜０．２ｍａｓｓ％、Ｓｂ：０．００１〜０．４ｍａｓｓ％
ＳｎおよびＳｂは、タンカー油槽部底板における孔食を抑制する効果を有する他、タンカー上甲板部の全面腐食を抑制する効果がある。上記効果は、Ｓｎ：０．００１ｍａｓｓ％以上、Ｓｂ：０．００１ｍａｓｓ％以上の添加で発現する。一方、Ｓｎ：０．２ｍａｓｓ％超えおよびＳｂ：０．４ｍａｓｓ％超え添加しても、その効果は飽和する。さらに、Ｓｎの多量の添加は、Ｃｕによる熱間加工時の表面割れを助長する。よって、ＳｎおよびＳｂは、それぞれ上記範囲で添加するのが好ましい。

Ｎｉ：０．００５〜０．４ｍａｓｓ％、Ｃｏ：０．０１〜０．４ｍａｓｓ％
ＮｉおよびＣｏは、生成した錆粒子を微細化することにより、裸状態での耐食性およびジンクプライマーにエポキシ系塗装が施された状態での耐食性を少なからず向上する効果を有する。したがって、これらの元素は、耐食性をより向上したい場合に、補助的に含有させるのが好ましい。上記効果は、Ｎｉ：０．００５ｍａｓｓ％以上、Ｃｏ：０．０１ｍａｓｓ％以上の添加で発現する。一方、Ｎｉ：０．４ｍａｓｓ％超え、Ｃｏ：０．４ｍａｓｓ％超え添加しても、その効果が飽和する。また、Ｎｉは、ＣｕやＳｎを含有する鋼において発生する熱間加工時の表面割れを抑制する効果がある。よって、ＮｉおよびＣｏは、それぞれ上記範囲で添加するのが好ましい。

本発明の鋼材は、上記成分を上記適正範囲で含有していることに加えてさらに、下記（１）式；
Ｘ値＝（１−０．８×Ｃｕ^０．５）×｛１−（０．８×Ｗ＋０．４×Ｍｏ）^０．３｝×｛１−（Ｓｎ＋０．４×Ｓｂ）^０．３｝×｛１−（０．０５×Ｃｒ＋０．０３×Ｎｉ＋０．０３×Ｃｏ）^０．３｝×｛１＋２×（Ｓ／０．０１＋Ｐ／０．０２５）｝・・・（１）
ここで、上記式中の元素記号は、その元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示す。
で定義されるＸ値が０．５以下を満たすよう含有していることが必要である。

上記（１）式は、タンカー油槽内の腐食に及ぼす各成分の影響を評価する式であり、耐食性を向上させる成分の係数はマイナス、また、耐食性を劣化させる成分の係数はプラスとして表されている。したがって、Ｘの値が小さい鋼材ほど耐食性に優れている。発明者らは、上記Ｘの値と、タンカー油槽内の腐食環境での鋼材の耐食性との関係を調査した結果、Ｘが０．５以下であれば、タンカー油槽内の腐食環境での耐食性に優れるが、Ｘが０．５を超えると上記耐食性は劣っていることを見出した。よって、本発明の鋼材は、Ｐ，Ｓ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｗ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｓｂ，ＮｉおよびＣｏの含有量を決定するに当たっては、上記Ｘ値が０．５以下となるよう成分設計する必要がある。

さらに本発明の鋼材は、上記成分を適正範囲で含有していることに加えて、Ｃｕ，ＳｎおよびＮｉが、下記（２）式；
Ｚ値＝（１＋１０×Ｓｎ）×（Ｃｕ−０．７×Ｎｉ）・・・（２）
ここで、上記式中の元素記号は、その元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示す。
で定義されるＺ値が０．１５以下を満たすように含有していることが必要である。その理由は、Ｃｕは、熱間加工時の表面割れを引き起こす元素であり、また、Ｓｎは、上記Ｃｕによる割れを助長する元素である。一方、Ｎｉは、上記元素による弊害を防止するのに有効な元素であるが、Ｎｉの上記効果を発現させるためには、上記（２）式を満たしてＮｉを添加する必要があるからである。

また、本発明の鋼材は、鋼の強度を高める目的で上記成分に加えてさらに、Ｎｂ，Ｔｉ，ＶおよびＺｒのうちから選ばれる１種または２種以上を下記の範囲で添加することができる。
Ｎｂ：０．００１〜０．１ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００１〜０．１ｍａｓｓ％、Ｚｒ：０．００１〜０．１ｍａｓｓ％およびＶ：０．００２〜０．２ｍａｓｓ％
Ｎｂ，Ｔｉ，ＺｒおよびＶは、いずれも鋼材強度を高める効果のある元素であり、必要とする強度に応じて適宜選択して添加することができる。上記効果を得るためには、Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒはそれぞれ０．００１ｍａｓｓ％以上、Ｖは０．００２ｍａｓｓ％以上添加することが好ましい。しかし、Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒは０．１ｍａｓｓ％を超えて、Ｖは０．２ｍａｓｓ％を超えて添加すると、靭性が低下するため、Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖは、それぞれ上記範囲で添加するのが好ましい。

また、本発明の鋼材は、強度を高めたり、靭性を向上させたりするために、上記成分に加えてさらに、Ｃａ，ＲＥＭおよびＹのうちから選ばれる１種または２種以上を下記の範囲で添加することができる。
Ｃａ：０．０００２〜０．０１ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０００２〜０．０１５ｍａｓｓ％およびＹ：０．０００１〜０．１ｍａｓｓ％
Ｃａ，ＲＥＭおよびＹは、いずれも、溶接熱影響部の靭性向上に効果があり、必要に応じて添加することができる。上記効果は、Ｃａ：０．０００２ｍａｓｓ％以上、ＲＥＭ：０．０００２ｍａｓｓ％以上、Ｙ：０．０００１ｍａｓｓ％以上の添加で得られるが、Ｃａ：０．０１ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０１５ｍａｓｓ％、Ｙ：０．１ｍａｓｓ％を超えて添加すると、却って靭性の低下を招くので、Ｃａ，ＲＥＭ，Ｙは、それぞれ上記範囲で添加するのが好ましい。

さらに、本発明の鋼材は、上記成分に加えてさらに、Ｂを下記の範囲で含有することができる。
Ｂ：０．０００２〜０．００３ｍａｓｓ％
Ｂは、鋼材の強度を高める元素であり、必要に応じて添加することができる。上記効果を得るためには、０．０００２ｍａｓｓ％以上添加するのが好ましい。しかし、０．００３ｍａｓｓ％を超えて添加すると、靭性が低下する。よって、Ｂは０．０００２〜０．００３ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。

次に、本発明の鋼材の製造方法について説明する。
本発明の鋼材は、本発明に適合する成分組成に調整した鋼を、転炉や電気炉等、公知のプロセスで溶製し、連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法で鋼素材（スラブ）とし、次いで、この鋼素材を再加熱してから熱間圧延し、鋼材とするのが好ましい。
上記熱間圧延前の再加熱温度は９００〜１２００℃の温度とするのが好ましい。加熱温度が９００℃未満では、変形抵抗が大きく、熱間圧延することが難しくなる。一方、加熱温度が１２００℃を超えると、オーステナイト粒が粗大化し、靭性の低下を招く他、酸化によるスケールロスが顕著となって歩留まりが低下するからである。より好ましい加熱温度は１０００〜１１５０℃である。

また、熱間圧延で所望の形状、寸法の鋼材に圧延するに当たっては、仕上圧延温度は７５０℃以上とするのが好ましい。７５０℃未満では、鋼材の変形抵抗が大きくなって圧延負荷が増大し、圧延することが難しくなったり、鋼材が所定の圧延温度に達するまでの待ち時間が発生するため、圧延能率が低下したりするからである。

熱間圧延後の鋼材の冷却は、空冷および加速冷却のいずれでもよいが、より高強度を得たい場合には、加速冷却するのが好ましい。なお、加速冷却を行う場合には、冷却速度を２〜８０℃／ｓｅｃ、冷却停止温度を６５０〜３００℃の範囲とするのが好ましい。冷却速度が２℃／ｓｅｃ未満、冷却停止温度が６５０℃超えのでは、加速冷却の効果が小さく、十分な高強度化が得られない。一方、冷却速度が８０℃／ｓｅｃ超、冷却停止温度が３００℃未満では、得られる鋼材の靭性が低下したり、鋼材の形状に歪が発生したりすることがあるからである。

ところで、タンカー用鋼材は、裸状態で使用されることに他に、金属ＺｎあるいはＺｎ化合物を含むプライマー等の塗料（以下、「ジンクプライマー」と総称する。）を塗布することにより、あるいはさらに、その上にエポキシ系塗料等を塗布することにより、耐局部腐食性および耐全面腐食性を向上させて使用されることがある。これらの鋼材は、表面にショットブラスト処理を施した後、ジンクプライマー塗装されるため、鋼板の粗度等の表面状態によっては、下地を完全に覆い得ない場合があり、表面全体を完全に覆うためには、一定量以上（例えば、１５μｍ以上）の塗膜厚さが必要であるとされている。

この点、上記の成分組成を有する鋼素材を用いて上記の方法で製造された本発明のタンカー用鋼材は、無塗装の状態における耐食性（耐全面腐食性、耐局部腐食性）に優れているのみならず、塗装後の耐食性にも優れているところに特徴がある。特に、本発明のタンカー用鋼材は、金属ＺｎあるいはＺｎ化合物を含むプライマーの塗布量を、Ｚｎ含有量に換算して１．０ｇ／ｍ^２以上とすることにより、耐局部腐食性および耐全面腐食性を格段に向上することができる。さらに、２．５ｇ／ｍ^２以上とすれば、より優れた耐局部腐食性および耐全面腐食性を得ることができる。なお、耐食性を向上させる観点からは、ジンクプライマーの膜厚の上限は特に設けないが、塗膜が厚くなると、切断性や溶接性が低下するので、上限の厚さは１００μｍとするのが好ましい。

表１に示したＮｏ．１〜３７の成分組成を有する各種鋼を真空溶解炉または転炉で溶製して鋼塊または連続鋳造して鋼スラブとし、これらを１１５０℃に再加熱後、仕上終了温度を８００℃とする熱間圧延を施して、板厚が１６ｍｍの鋼板とした。
かくして得られたＮｏ．１〜３７の鋼板について、磁粉探傷試験により鋼板表面の割れの有無を調査し、割れが検出されなかったものを○、割れが検出されたものを×と判定した。また、上記Ｎｏ．１〜３７の鋼板について、以下の２種類の耐食性試験に供した。

（１）タンカー上甲板環境を模擬した全面腐食試験タンカー上甲板裏面における全面腐食に対する耐食性を評価するため、上記Ｎｏ．１〜３７の厚鋼板から、幅２５ｍｍ×長さ４８ｍｍ×厚さ４ｍｍの矩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裸状態の腐食試験片とし、図１に示した腐食試験装置を用いて全面腐食試験を行った。この腐食試験装置は、腐食試験槽２と温度制御プレート３とから構成されており、腐食試験槽２には温度が４０℃に保持された水６が注入されており、また、その水６中には、１２ｖｏｌ％ＣＯ_２、５ｖｏｌ％Ｏ_２、０．０１ｖｏｌ％ＳＯ_２、０．３ｖｏｌ％Ｈ_２Ｓ、残部Ｎ_２からなる混合ガス（導入ガス４）を導入して腐食試験槽２内を過飽和の水蒸気で充満し、原油タンク上甲板裏の腐食環境を再現した。そして、この試験槽の上裏面にセットした腐食試験片１に、ヒーターと冷却装置を内蔵した温度制御プレート３を介して３０℃×４時間＋５０℃×４時間を１サイクルとする温度変化を１８０日間繰り返して付与し、試験片１の表面に結露水を生じさせることにより、全面腐食を起こさせるようにしたものである。図１中、５は試験槽からの排出ガスを示す。

上記試験後、各試験片について、試験前後の質量変化から、腐食による板厚減量を求め、この板厚減量がＮｏ．３７の比較鋼の値に対して７０％以下である場合を耐全面腐食性が良好（○）、７０％を超える場合を耐全面腐食性が不良（×）と評価した。

（２）タンカー油槽部底板環境を模擬した孔食試験
タンカー油槽部底板における孔食に対する耐食性を評価するため、（１）の試験で用いたのと同じＮｏ．１〜３７の鋼板から、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）、１５〜２５μｍの２レベルに塗り分けた。
次いで、上記４種類の小片の端面および裏面に防食性塗料でマスキングを施してから、腐食試験の被試験面となる表（オモテ）面に、実際のタンカーから採取した原油成分を含むスラッジを塗布して腐食試験片とした。この際、被試験面の中央部２ｍｍφの部分に、スラッジに硫黄を５０ｍａｓｓ％混合した硫黄混合スラッジを塗布し、その他の部分には、スラッジのみを均一に塗布した。この試験片では、硫黄混合スラッジを塗布した部分が腐食の起点となり、局部腐食を促進することから、局部腐食抑制に及ぼす鋼材成分、プライマーおよびそれらの組み合わせの影響をより的確に把握することが可能となる。

これらの試験片は、その後、図２に示した腐食試験装置の試験液１２中に１ケ月間浸漬する腐食試験に供した。この腐食試験装置は、腐食試験槽８、恒温槽９の二重型の装置で、腐食試験槽８には実の原油タンク底板で生じるのと同様の局部腐食を発生させることができる試験液１２が入れられ、その中に試験片７が浸漬されている。上記試験液１２には、ＡＳＴＭＤ１１４１に規定される人工海水を試験母液とし、この液中に、５ｖｏｌ％Ｏ_２＋１０ｖｏｌ％Ｈ_２Ｓの分圧比に調整し、残部Ｎ_２ガスからなる混合ガス（導入ガス１０）を導入したものを使用した。また、試験液１２の温度は、恒温槽９に入れた水１３の温度を調整することにより５０℃に保持した。なお、試験液１２は、導入ガス１０が連続して供給されるため、常に攪拌されている。図２中、１１は試験槽からの排出ガスを示す。

上記腐食試験後、試験片表面に生成した錆を除去してから、腐食形態を目視で観察するとともに、ディップメーターで局部腐食発生部の腐食深さを測定し、腐食深さがＮｏ．３７の比較鋼の値に対して５０％以下である場合を耐局部腐食性が良好（○）、５０％を超える場合を耐局部腐食性が不良（×）と評価した。

上記耐食性試験の結果および磁粉探傷試験の結果を、各鋼板の成分組成から求められるＸ値およびＺ値とともに、表２に示した。表２から、本発明の成分組成を満たすと共に、Ｘ値およびＺ値の条件を満たすＮｏ．１〜４、６、７、９および１１〜３０の厚鋼板は、（１）〜（３）の全ての腐食試験においてベース鋼材（Ｎｏ．３７）に対する比率としての目標レベルよりも良好な耐食性を示しているのに対し、本発明の条件を満たさないＮｏ．３１〜３６の厚鋼板は、いずれか１以上の腐食試験において、Ｎｏ．３７の鋼材に対する比率としての目標レベルを超える腐食が認められている。一方、Ｚの値が本発明の条件を満たさないＮｏ．５、８および１０の厚鋼板は、耐食性試験の結果は良好であったものの、磁粉探傷試験の結果、鋼板表面に割れが検出された。

本発明鋼材は、原油タンカー用に限定されるものではなく、その他の船舶や地上における原油タンク等にも好適に用いることができる。

１、７：試験片
２、８：腐食試験槽
３：温度制御プレート
４、１０：導入ガス
５、１１：排出ガス
６、１３：水
９：恒温槽
１２：試験液

Claims

Ｃ：０．０３〜０．１６ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．０５〜１．５０ｍａｓｓ％、
Ｍｎ：０．１〜２．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．０２５ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．１０ｍａｓｓ％、
Ｎ：０．００８ｍａｓｓ％以下、
Ｃｒ：０．１ｍａｓｓ％超０．５ｍａｓｓ％以下、
Ｃｕ：０．０３〜０．４ｍａｓｓ％を含有し、かつ、
Ｗ：０．０１〜１．０ｍａｓｓ％、Ｍｏ：０．０１〜０．５ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．００１〜０．２ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．００１〜０．４ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有し、さらに上記成分が、下記（１）式で定義されるＸ値が０．５以下、下記（２）式で定義されるＺ値が０．１５以下となるように含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる原油タンカー用鋼材。
記
Ｘ値＝（１−０．８×Ｃｕ^０．５）×｛１−（０．８×Ｗ＋０．４×Ｍｏ）^０．３｝×｛１−（Ｓｎ＋０．４×Ｓｂ）^０．３｝×｛１−（０．０５×Ｃｒ＋０．０３×Ｎｉ＋０．０３×Ｃｏ）^０．３｝×｛１＋２×（Ｓ／０．０１＋Ｐ／０．０２５）｝・・・（１）
Ｚ値＝（１＋１０×Ｓｎ）×（Ｃｕ−０．７×Ｎｉ）・・・（２）
ここで、上記式中の元素記号は、その元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示す。
上記成分組成に加えてさらに、Ｎｉ：０．００５〜０．４ｍａｓｓ％およびＣｏ：０．０１〜０．４ｍａｓｓ％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に記載の原油タンカー用鋼材。
上記成分組成に加えてさらに、Ｎｂ：０．００１〜０．１ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００１〜０．１ｍａｓｓ％、Ｚｒ：０．００１〜０．１ｍａｓｓ％およびＶ：０．００２〜０．２ｍａｓｓ％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または２に記載の原油タンカー用鋼材。
上記成分組成に加えてさらに、Ｃａ：０．０００２〜０．０１ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０００２〜０．０１５ｍａｓｓ％およびＹ：０．０００１〜０．１ｍａｓｓ％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用鋼材。
上記成分組成に加えてさらに、Ｂ：０．０００２〜０．００３ｍａｓｓ％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用鋼材。
上記鋼材の表面に、Ｚｎを含むプライマー塗膜を形成してな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用鋼材。
上記鋼材の表面に、エポキシ系塗膜を形成してなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の原油タンカー用鋼材。