JP4506244B2 - 原油タンク底板用鋼材 - Google Patents
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Description
(1)過剰な洗浄による原油保護フィルムの離脱、(2)原油中の硫化物の高濃度化、
(3)原油タンク内に防爆用に封入されるイナートガス(O2約5vol%、CO2約13vol%、SO2約0.01vol%、残部N2を代表組成とするエンジンの排ガス)中の、O2、CO2、SO2の高濃度化、(4)微生物の関与などの項目が挙げられているが、いずれも推定の域を出ず、未だ明確な原因は判明していない。
すなわち、実際の原油タンク底板で発生するお椀型の局部腐食は、液中に含まれるO2およびH2Sが特に局部腐食の支配因子として働くことが明らかになった。
また、O2またはH2Sの一方のみ含む試験液、たとえば、O2を含みH2Sを含まない試験液(O2分圧約21%のガスのみを含んだ水溶液)、もしくはO2を含まないでH2Sを含んだ試験液(H2S分圧100%のガスのみを含んだ水溶液)中では、局部腐食は発生しない。
(1)本発明の原油タンク底板用鋼材は、プライマー塗布状態で使用する原油タンク底板用鋼材において、mass%で、C:0.001〜0.16%、Si:0.01〜1.5%、Mn:0.1〜2.5%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Cu:0.15〜1.4%、Al:0.005〜0.5%、W:0.001〜0.5%、を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
下記の式(1)で表されるPcmの値が0.24以下であることを特徴とする、原油の輸送タンクまたは原油の貯蔵タンクの底板に用いられる、母材および溶接部に優れた耐局部腐食性を有する原油タンク底板用鋼材。
Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B ・・・式(1)
ただし、元素記号はそれぞれの元素のmass%を示す。
下記の式(1)で表されるPcmの値が0.24以下であることを特徴とする、原油の輸送タンクまたは原油の貯蔵タンクの底板に用いられる、母材および溶接部に優れた耐局部腐食性を有する原油タンク底板用鋼材。
Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B ・・・式(1)
ただし、元素記号はそれぞれの元素のmass%を示す。
Cは、鋼材の強度を増加させる元素であり、本発明では所望の強度を得るために、0.001%以上の含有を必要とする。一方、0.16%を超える含有は、溶接性および溶接熱影響部の靭性を劣化させる。このため、Cは0.001〜0.16%の範囲に限定した。なお、強度、靭性の観点から好ましくは0.01〜0.15%である。
Siは、脱酸剤として作用するとともに、強度を増加させる元素であり、本発明では0.01%以上の含有を必要とするが、1.5%を超える含有は、鋼の靭性を劣化させる。このため、Siは0.01〜1.5%の範囲に限定した.
Mnは、鋼材の強度を増加させる元素であり、本発明では所望の強度を得るために、0.1%以上の含有を必要とする。一方、2.5%を超えるような含有は、鋼の靭性および溶接性を低下させる。このため、Mnは0.1〜2.5%の範囲に限定した。なお、好ましくは0.5〜1.5%、より好ましくは0.8〜1.2%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好ましいが、0.05%を超えて含有すると靭性が顆著に低下する。このため、Pは0.05%以下に限定した。なお、0.005%未満の低減は製造コストの増大を招くので、Pは0.005〜0.05%とするのが好ましい。
Sは、非金属介在物のMnSを形成して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好ましいが、0.01%を越える含有は耐局部腐食性の顕著な低下を招く。このため、Sは0.01%以下に限定した。なお、0.003%未満の低減は製造コストの増大を招くので、Sは0.003〜0.01%とするのが好ましい。
Cuは局部腐食の成長を抑制するとともに、プライマー併用時に局部腐食の発生を抑制する作用があり、添加が必須な元素である。なお、0.15%よりも少ないと効果がなく、1.4%を越えると効果が飽和するので、Cuは0.15〜1.4%の範囲に限定した。
Niは、低温靭性を向上させるとともに、プライマー併用時に鋼材表面に形成される腐食生成物を緻密化して保護性を強化する作用があり、必要に応じて添加することができる。0.01%以上含まれると酸性環境における腐食量低減効果が期待できるが、0.7%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ため、Niは0.01〜0.7%の範囲に限定した。
Moは、CuおよびNiと共に添加して耐局部腐食性を向上させるとともに、プライマー併用時に鋼材表面に形成される腐食生成物を緻密化して保護性を強化する作用があり、必要に応じて添加することができる。0.001%以上含まれると酸性環境における腐食量低減効果が期待できるが、0.5%を超えるとその効果が飽和するため、
Moは0.001〜0.5%の範囲に限定した。
Alは、脱酸剤として作用する元素であり、本発明では0.005%以上の含有を必要とする.一方、0.5%を超えて含有すると、鋼の靭性が低下する.このため、Alは0.005〜0.5%の範囲に限定した.なお、好ましくは、0.01〜0.05%である。
Snの添加は、耐食性の向上に有効である.しかし、0.005%以下の添加では効果がなく、0.3%以上の添加では効果が飽和するので、Snは、0.005〜0.3%に限定した。
Sbの添加は、耐食性の向上に有効である.しかし、0.005%以下の添加では効果がなく、0.3%以上の添加では加工性が劣化するため、Sbは、0.005〜0.3%に限定した。
Nbは、必要に応じて、強度向上を目的に添加する元素であるが、0.005%以下では強度向上への効果がなく、0.1%以上では靭性が劣化するため、Nbは、0.005〜0.1%に限定した。
Vは、必要に応じて、強度向上を目的に添加する元素であるが、0.005%以下では強度向上への効果がなく、0.1%以上では靭性が劣化するため、Vは、0.005〜0.1%に限定した。
Tiは、必要に応じて、強度および靭性の向上を目的に添加する元素であるが、0.005%以下では効果がなく、0.1%以上では効果が飽和するため、Tiは、0.005〜0.1%に限定した。
Wは、耐局部腐食性を向上させる作用があり、必要に応じて添加することができる.0.001%以上含まれると酸性環境における腐食量低減効果が期待できるが、0.5%を超えるとその効果が飽和するため、Wは0.001〜0.5%の範囲に限定した。
Bは、必要に応じて、強度向上を目的に添加する元素であるが、0.01%以上では靭性が劣化するため、Bは、0.01%以下に限定した.
本発明の鋼材では、上記した成分以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。なお、不可避的不純物としては、Cr:0.05%以下、N:0.007%以下、0:0.008%以下が許容できる。
以上の各元素に対する制限を設けたうえで、
Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cr/20+Cu/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B・・・式(1)
で表されるPcm値について、0.24以下と規定する。これは溶接割れ感受性を示す特性値であり、この値が0.24を超えると溶接時の低温割れ発生率が著しく高くなるため、0.24以下に保持することが必要である。
圧延の際、熱間圧延後の冷却速度を制御すると、引張強さ490N/mm2級以上の高強度鋼材とすることができる。例えば、熱間圧延の仕上げ温度を750℃以上とし、その後2℃/sec以上の冷却速度で600℃以下まで冷却する。仕上げ温度が750℃未満では変形抵抗が大きくなり形状不良が発生しやすくなるため好ましくない。冷却速度が2℃/sec未満もしくは冷却停止温度が600℃を超える場合には、490N/mm2級以上の引張強さが得られない。
図1は、本発明の実施形態に係る原油タンク底板用鋼材の耐局部腐食性を確認するために用いた腐食試験装置の構成図である。図1において、腐食試験装置は、腐食試験槽2、恒温槽3の二重型の装置であって、腐食試験槽2には実際の原油タンク底板で生じる局部腐食と同様の局部腐食を発生することが可能な試験液が注入されている(以下「試験液6」と称す)。
また、試験液6の温度は、恒温槽3に入れた水7の温度を調整することにより50℃に保持した。
そして、鋼板1〜47(それぞれの化学成分を有する)から試験片1〜47(15mm厚×50mm幅×50mm長さ)を切り出した。切り出した試験片1〜47について溶接性の評価を行った。その結果を表1に合わせて示す。鋼板の成分が、Pcm値0.24以下のものは溶接時に割れが生じずに溶接性が良好である。
そして、これらの試験片を腐食試験装置の試験液6中に1ヶ月間浸漬する腐食試験を行った。このとき、導入ガス4が連続して供給されるから、試験液6は静止していない。そして、試験後、試験片表面に生成した錆を除去し、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深さを測定した。それらの結果を表2に示す。
すなわち、Pcmの式を満足する(0.24以下)試験片である原油タンク底板用鋼材で無機系ジンクプライマーを塗布したものは耐孔食性評価が○以上で良好である。また、15μ以上塗布をしたものは耐孔食性評価が◎で格段向上する。それに比較して、無機系ジンクプライマーを塗布していないものは×で耐孔食性に劣る。よって、本発明鋼(鋼板No.34)は、無機系ジンクプライマーの塗布により良好な耐局部腐食性を具備することが確認されている。
一方、さらに、比較鋼である鋼板成分(試験片の化学成分に同じ)としてCuを含まれない鋼板No.37、39および43は無機系ジンクプライマーを塗布しているにもかかわらず、×で耐孔食性が劣ることから、無機系ジンクプライマーの塗布による耐局部腐食性が認められていない。
2:腐食試験槽
3:恒温槽
4:導入ガス
5:排出ガス
6:試験液
7:水
Claims (4)
- プライマー塗布状態で使用する原油タンク底板用鋼材において、化学成分として、mass%で、C:0.001〜0.16%、Si:0.01〜1.5%、Mn:0.1〜2.5%、P:0.05%以下、S:0.01%以下、Cu:0.15〜1.4%、Al:0.005〜0.5%、W:0.001〜0.5%、を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
下記の式(1)で表されるPcmの値が0.24以下であることを特徴とする、原油の輸送タンクまたは原油の貯蔵タンクの底板に用いられる、母材および溶接部に優れた耐局部腐食性を有する原油タンク底板用鋼材。
Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B ・・・式(1)
ただし、元素記号はそれぞれの元素のmass%を示す。 - 請求項1の記載の化学成分に加えて、mass%で、Ni:0.01〜0.7%(ただし、Ni:0.1%以上は除く)、Mo:0.001〜0.5%のうちのいずれか1種または2種を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
下記の式(1)で表されるPcmの値が0.24以下であることを特徴とする、原油の輸送タンクまたは原油の貯蔵タンクの底板に用いられる、母材および溶接部に優れた耐局部腐食性を有する原油タンク底板用鋼材。
Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B ・・・式(1)
ただし、元素記号はそれぞれの元素のmass%を示す。 - 請求項1又は2の記載の化学成分に加えて、さらに、mass%で、Sn:0.005〜0.3%、Sb:0.005〜0.3%、Nb:0.005〜0.1%、V:0.005〜0.1%、Ti:0.005〜0.1%、B:0.01%以下のうち、いずれか1種または2種以上を含むことを特徴とする原油タンク底板用鋼材。
- さらに塗布するジンクプライマーの厚さ15μm以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の原油タンク底板用鋼材。
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