JP3996727B2

JP3996727B2 - ダブルハル型石油タンカー貯蔵庫用耐食鋼

Info

Publication number: JP3996727B2
Application number: JP2000022143A
Authority: JP
Inventors: 実伊藤; 謙治加藤; 寛紀平; 公夫伊藤; 嗣郎今井; 隆穂斎藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2020-01-31
Also published as: JP2001214236A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体燃料の貯蔵庫内面に生じる腐食に対して優れた耐食性を示す鋼に関し、より詳しくは原油タンカー等において液体燃料および原油、重油などの原燃料を貯蔵する際に優れた耐食性を有する、ダブルハル型石油タンカー貯蔵庫用耐食鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
一般に、原油等の鋼製貯蔵庫の内面は、塗装等の防食手段を講じることなく使用された場合には、短期間で激しい腐食の生じることが知られている。例えば、重油貯蔵タンク内の場合、約１ｍｍ／年超の全面腐食速度を示し、さらに加えて底部では数ｍｍ／年の局部腐食速度を示すことがある。そのために、現状では重防食の施されることが一般的である。しかし、例えば、重防食塗装を施す場合であっても、塗装欠陥等の存在はかえって局部腐食を助長する場合もあり、信頼性を確保するために入念な施工と検査が要求され、さらに目的とする構造物が巨大であることもあって、完全な信頼性を確保することは困難であるとともに、経済的負担は膨大なものとなっている。従って、素材そのものの耐食性を向上させることによる抜本的な対策が従来から求められていた。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく重油タンク内の腐食環境条件、石油タンク、石油タンカー等の貯蔵庫の形態、さらに鋼の成分系などの腐食に対する影響の検討を行った。現状では、必ずしもその腐食過程は明確ではないが、膨大な実フィールドにおける各種材料の評価結果から、実施例として後述するように、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｎの添加が著しく全面耐食性および局部腐食に対する抵抗性を向上する効果をもたらすことを発見することに成功した。さらに、これらの元素を２種以上添加することによって、全面耐食性および局部腐食に対する抵抗性が一段と向上することを見いだした。これらの従来にない新たな発見に基づいて、発明がなされたものである。
【０００４】
その発明の要旨するところは、
（１）質量％で、Ｃ：０．００３〜０．３０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５０％以下、これに加え、Ｃｕ：０．０１〜２．０％、Ｎｉ：０．０１〜７．０％、Ｃｒ：０．０１〜０．４％、Ｍｏ：０．０１〜４．０％、Ｓｂ：０．０１〜０．３％、Ｓｎ：０．０１〜０．３％、のいずれか１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする、ダブルハル型石油タンカー貯蔵庫用耐食鋼。
【０００５】
（２）更に質量％で、Ｔｉ：０．００１〜０．１０％、Ｎｂ：０．０００３〜０．１０％、Ｖ：０．０００３〜０．１０％、Ｂ：０．０００３〜０．００５０％の１種または２種以上含むことを特徴とする、前記（１）に記載のダブルハル型石油タンカー貯蔵庫用耐食鋼。
（３）更に質量％で、Ｚｒ：０．０００２〜０．３０％、Ａｓ：０．０００２〜０．３０％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０１０％、Ｃａ：０．０００２〜０．０１０％の１種または２種以上含むことを特徴とする、前記（１）または（２）に記載のダブルハル型石油タンカー貯蔵庫用耐食鋼である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施する形態について説明する。最初に、本発明の鋼における化学組成の限定理由とその作用について述べる。
Ｃ：Ｃは、構造部材としての強度確保のために０．００３％以上添加する必須元素であるが、大量に添加すると靱性が劣化するので、Ｃの添加範囲を０．００３〜０．３０％とした。
Ｓｉ：Ｓｉは脱酸のための必要な元素であるが、２．０％を超えて添加すると溶接割れ感受性と溶接継手靱性を劣化させるため、Ｓｉの添加範囲を２．０％以下とした。
【０００７】
Ｍｎ：Ｍｎは、脱酸および強度確保のために必要であるが、２．０％を超えて添加すると靱性が劣化するため、Ｍｎの添加範囲を２．０％以下とした。
Ｐ：Ｐは、０．０５０％を超えて存在すると靱性を低下させるので、上限含有量を０．０５０％とした。
Ｓ：Ｓは鋼材の靱性を劣化させる不純物元素であり、少ないほど好ましい。特に０．０５０％を超えて含まれると継手部の靱性を著しく劣化させるので、Ｓの上限含有量を０．０５０％とした。
【０００８】
Ａｌ：Ａｌは、脱酸のために必要であるが、０．１０％を越えて添加すると継手靱性が低下するので、上限含有量を０．１０％とした。
Ｃｕ：Ｃｕは本発明で重要な元素であり、Ｃｕの０．０１％以上の添加は全面腐食、及び局部腐食に対する抵抗性向上に有効である。さらに、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｎと複合添加することにより一段と効果が増大する。しかしながら、Ｃｕは２．０％を越えて添加すると溶接性や熱間加工性が低下することから、Ｃｕの上限含有量を２．０％とした。
【０００９】
Ｎｉ：Ｎｉは本発明で重要な元素であり、Ｎｉの０．０１％以上の添加は全面腐食、及び局部腐食に対する抵抗性向上に有効である。さらに、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｎと複合添加することにより一段と効果が増大する。しかしながら、Ｎｉは７．０％を越えて添加するとコスト高になるので、Ｎｉの上限含有量を７．０％とした。
Ｃｒ：Ｃｒは本発明で重要な元素であり、Ｃｒの０．０１％以上の添加は全面腐食、及び局部腐食に対する抵抗性向上に有効である。さらに、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｎと複合添加することにより一段と効果が増大する。しかしながら、Ｃｒは０．４％を越えて添加するとコスト高になるので、Ｃｒの上限含有量を０．４％とした。
【００１０】
Ｍｏ：Ｍｏは本発明で重要な元素であり、Ｍｏの０．０１％以上の添加は全面腐食、及び局部腐食に対する抵抗性向上に有効である。さらに、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｓｎと複合添加することにより一段と効果が増大する。しかしながら、Ｍｏは４．０％を越えて添加するとコスト高になるので、Ｍｏの上限含有量を４．０％とした。
Ｓｂ：Ｓｂは本発明で重要な元素であり、Ｓｂの０．０１％以上の添加は全面腐食、及び局部腐食に対する抵抗性向上に有効である。さらに、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎと複合添加することにより一段と効果が増大する。しかしながら、Ｓｂは０．３％を越えて添加すると加工性が悪くなるので、Ｓｂの上限含有量を０．３％とした。
【００１１】
Ｓｎ：Ｓｎは本発明で重要な元素であり、Ｓｎの０．０１％以上の添加は全面腐食、及び局部腐食に対する抵抗性向上に有効である。さらに、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎと複合添加することにより一段と効果が増大する。しかし、その効果は０．３％超の添加量で飽和するため、Ｓｎの上限含有量を０．３％とした。
Ｔｉ：Ｔｉは０．０１％以上の添加で耐食性を向上させる元素である。耐食性向上の効果は０．５％以上の添加量で飽和する。一方、Ｔｉは継手靱性の向上を目的として必要に応じて添加するが、０．１０％を超えて添加すると靱性値が低下する。従って、耐食性向上または継手靱性向上から、Ｔｉの範囲を０．００１〜０．１０％とした。
【００１２】
Ｎｂ：Ｎｂは、０．０００３％以上の添加で当該環境において耐食性を低下させずに強度を向上させる元素である。そのため必要に応じて０．０００３％以上添加するが、０．１０％を越えて添加すると靱性値が低下するため、Ｎｂの範囲を０．０００３〜０．１０％とした。
Ｖ：Ｖは、０．０００３％以上の添加で当該環境において耐食性を低下させずに強度を向上させる元素である。そのため必要に応じて０．０００３％以上添加するが、０．１０％を越えて添加すると靱性値が低下するため、Ｎｂの範囲を０．０００３〜０．１０％とした。
【００１３】
Ｂ：Ｂは、０．０００３％以上の添加で当該環境において耐食性を低下させずに強度を向上させる元素である。そのため必要に応じて０．０００３％以上添加するが、０．００５０％を越えて添加すると靱性値が低下するため、Ｂの範囲を０．０００３〜０．００５０％とした。
Ｚｒ、Ａｓ、Ｍｇ、Ｃａ：Ｚｒ、Ａｓ、Ｍｇ、Ｃａは、それぞれ当該環境において耐食性を低下させずに強度靱性向上させる元素である。従って必要に応じて添加するが、その効果には、各元素ともそれぞれ０．０００２％以上の添加が必要であり、またその効果は、Ｚｒ、Ａｓにおいては、０．３０％を超える添加で飽和し、Ｍｇ、Ｃａにおいては、０．０１０％を超える添加で飽和する。従って、Ｚｒ、Ａｓの添加範囲を０．０００２〜０．３０％とし、Ｍｇ、Ｃａの添加範囲を０．０００２〜０．０１０％とした。
【００１４】
本発明鋼は、使用に際して、板、鋼管、溶接部、溶接材などいかなる形態であっても良い。また、表面改質等の技術で腐食環境にさらされる表面の組成が請求範囲であればよく、さらには、いかなる防食方法と併用することも可能であり、これらいずれの場合であっても本発明の範囲を逸脱するものではない。
【００１５】
【実施例】
本発明は、地上石油タンクに端を発しているが、発明者らの検討から、最も厳しいことが明らかとなった石油タンカーでの試験を実施した。表１および表２に示す化学組成の鋼を溶製し、熱間圧延にて厚さ２５ｍｍの鋼板を製作した。ショットブラストにより表面スケールを落とし腐食試験の供試材とした。腐食試験は運航中の原油タンカーのタンク底板、壁面、及び上甲板裏に上記試験片を取り付け、実船曝露試験を５年間および１０年間実施した。
【００１６】
【表１】

【００１７】
【表２】

【００１８】
表３および表４は、腐食評価結果である。腐食量が最も大きかったＮｏ１試験材の各部での腐食量を１００％として、相対的腐食量が、５０％以上のものは×、５０％未満２５％以上のものは○、２５％未満のものは◎で表示した。表５および表６は局部腐食の評価結果である。平均板厚減に対する局部腐食部の板厚減の比率が、２倍以上のものは×、２倍未満１．５倍以上のものは○、１．５倍未満のものには◎で表示した。表３〜表６から、比較鋼Ｎｏ．１〜７に比較して、本発明鋼Ｎｏ８〜５６は、耐食性、耐局部性ともにすぐれる事が明らかである。
【００１９】
【表３】

【００２０】
【表４】

【００２１】
【表５】

【００２２】
【表６】

【００２３】
【発明の効果】
以上述べた実施例からも明らかなように、本発明鋼は、液体燃料の貯蔵庫内面に生じる腐食に対して優れた耐食性を示し、より詳しくは原油タンカー等において液体燃料および原油、重油などの原燃料を貯蔵する際に優れた耐食性を有する。

Claims

質量％で、
Ｃ：０．００３〜０．３０％、
Ｓｉ：２．０％以下、
Ｍｎ：２．０％以下、
Ａｌ：０．１０％以下、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５０％以下
に加え、
Ｃｕ：０．０１〜２．０％、
Ｎｉ：０．０１〜７．０％、
Ｃｒ：０．０１〜０．４％、
Ｍｏ：０．０１〜４．０％、
Ｓｂ：０．０１〜０．３％、
Ｓｎ：０．０１〜０．３％
のいずれか１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする、ダブルハル型石油タンカー貯蔵庫用耐食鋼。
さらに、質量％で、
Ｔｉ：０．００１〜０．１０％、
Ｎｂ：０．０００３〜０．１０％、
Ｖ：０．０００３〜０．１０％、
Ｂ：０．０００３〜０．００５０％
の１種または２種以上含むことを特徴とする、請求項１に記載のダブルハル型石油タンカー貯蔵庫用耐食鋼。
さらに、質量％で、
Ｚｒ：０．０００２〜０．３０％、
Ａｓ：０．０００２〜０．３０％、
Ｍｇ：０．０００２〜０．０１０％、
Ｃａ：０．０００２〜０．０１０％
の１種または２種以上含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のダブルハル型石油タンカー貯蔵庫用耐食鋼。