JP5265944B2 - 耐食性に優れた船舶用鋼材 - Google Patents
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Description
Cは、鋼材の強度確保のために必要な元素である。石油類タンクの構造部材としての最低強度、即ち概ね400MPa程度(使用する鋼材の肉厚にもよるが)を得るためには、0.01%以上含有させる必要がある。しかし、0.20%を超えて過剰に含有させると鋼材の靱性が劣化する。こうしたことから、C含有量の範囲は0.01〜0.20%とした。尚、C含有量の好ましい下限は0.02%であり、より好ましくは0.04%以上とするのが良い。また、C含有量の好ましい上限は0.19%であり、より好ましくは0.18%以下とするのが良い。
Siは、脱酸と強度確保のための必要な元素であり、0.1%に満たないと構造部材としての最低強度を確保できない。しかし、0.5%を超えて過剰に含有させると溶接性が劣化する。尚、Si含有量の好ましい下限は0.12%であり、より好ましくは0.14%以上とするのが良い。またSi含有量に好ましい上限は0.45%であり、より好ましくは0.40%以下とするのが良い。
MnもSiと同様に、脱酸および強度確保のために必要であり、0.6%に満たないと構造部材としての最低強度を確保できない。しかし、1.8%を超えて過剰に含有させると靭性が劣化する。尚、Mn含有量の好ましい下限は0.65%であり、より好ましくは0.70%以上とするのが良い。またMn含有量の好ましい上限は1.7%であり、より好ましくは1.6%以下とするのが良い。
Pは、溶解した場合にインヒビターとして作用するリン酸塩を生成して、耐食性を高める元素である。このような作用を発揮させるためには、Pは0.0005%以上含有させる必要がある。しかし、P含有量が過剰になって0.02%を超えると靭性や溶接性を劣化させる。こうしたことから、P含有量は0.0005〜0.02%とした。尚、P含有量の好ましい下限は0.0006%であり、より好ましくは0.0007%以上とするのが良い。またP含有量の好ましい上限は0.018%であり、より好ましくは0.016%以下とするのが良い。
Sは、極微量の存在により耐食性を高める作用を有する元素である。Sによる耐食性向上効果を発揮させるためには、0.0005%以上含有させる必要がある。しかし、S含有量が過剰になって0.01%を超えると靭性や溶接性を劣化させる。こうしたことから、S含有量は0.0005〜0.01%とした。尚、S含有量の好ましい下限は0.0006%であり、より好ましくは0.0007%以上とするのが良い。またS含有量の好ましい上限は0.009%であり、より好ましくは0.008%以下とするのが良い。
AlもSiやMnと同様に、脱酸および強度確保のために必要な元素であり、その含有量が0.01%に満たないと、脱酸の効果が発揮されない。しかし、0.10%を超えて含有されると溶接性を害することになる。こうしたことから、Al含有量は、0.01〜0.10%とした。尚、Al含有量の好ましい下限は0.012%であり、より好ましくは0.015%以上とするのが良い。また、Al含有量の好ましい上限は0.09%であり、より好ましくは0.08%以下とするのが良い。
Niは、耐食性向上に有効な元素である。特にNiは、防食塗膜下で発生する腐食反応を抑制する作用を有しており、塗装の薄膜部分等で発生しやすい塗膜下腐食による塗膜膨れを抑制する効果を発揮する。またNiはPのインヒビター効果を増大させる作用も発揮する。こうした効果を発揮させるためには、Niは0.1%以上含有させる必要があるが、過剰に含有させると溶接性や熱間加工性が劣化することから、0.5%以下とする必要がある。尚、Ni含有量の好ましい下限は0.12%であり、好ましい上限は0.45%である。
Crは、錆を緻密化して耐食性向上に有効な元素である。特に、Crは、SやNとの共存により優れた耐食性を発現する元素である。また適量のCrは鋼材の靭性を向上させるのに有効であり、船舶用鋼材として必要な機械的特性を得るためにも必要な元素である。これらの効果を発揮させるためには、Crは0.01%以上含有させる必要がある。しかしながら、Crが過剰に含有されると溶接性や加工性が劣化することから、0.3%以下とする必要がある。尚、Cr含有量の好ましい下限は0.02%であり、より好ましくは0.05%以上とするのが良い。また、Cr含有量の好ましい上限は0.28%であり、より好ましくは0.26%以下とするのが良い。
Tiは、耐食性向上に有効な元素である。またTiは、塩化物腐食環境において生成する錆を緻密化する作用を有しており、塗膜傷部における腐食促進を抑制する元素である。こうした効果を発揮させるためには、Tiは0.001%以上含有させる必要があるが、0.05%を超えて過剰に含有させると溶接性や加工性を劣化させることになる。尚、Ti含有量の好ましい下限は0.005%であり、好ましい上限は0.04%である。
Caは、耐食性向上に有効な元素である。またCaは、腐食先端のpH低下を緩和する作用を有しており、pH低下による腐食促進を抑制する効果を発揮して、耐食性を発現するのに有効である。こうした効果は、Caを0.0003%以上含有させることによって有効に発揮されるが、0.004%を超えて過剰に含有させると、溶接性と加工性を劣化させることになる。尚、Ca含有量の好ましい下限は0.0005%であり、好ましい上限は0.0035%である。
NはCrとの共存により、耐食性を向上させる元素である。Nによる耐食性向上効果を発揮させるためには、0.002%以上含有させる必要がある。しかし、N含有量が過剰になって0.008%を超えると、固溶N量が増加して鋼材の延性や靭性に悪影響を及ぼすことになる。尚、N含有量の好ましい下限は0.0025%であり、より好ましくは0.003%以上とするのが良い。またN含有量の好ましい上限は0.0075%であり、より好ましくは0.007%以下とするのが良い。
CuおよびBは、耐食性向上に有効な元素であり、特にこれらの元素を共存させた場合には、優れた耐食性を発現する。このうちCuは、塗膜欠陥部において、鋼材が腐食を受けたときに生成錆を微細化する作用を有しており、塗膜傷部の腐食促進を抑制する効果を発現するのに有用な元素である。Cuによるこうした効果を発揮させるためには、Cuを0.1%以上含有させることが好ましいが、過剰に含有させると溶接性や熱間加工性が劣化することから、0.5%以下とすることが好ましい。尚、Cuを含有させるときのより好ましい下限は0.12%であり、より好ましい上限は0.45%である。
CrとSは適切な比率で共存させることにより、Crの硫化物が腐食反応を抑制して耐食性(特に、裸仕様の鋼材の耐孔食性)を向上させる効果を発揮する。こうした効果を発揮させるためには、上記比の値([Cr]/[S])は少なくとも5以上とすることが好ましい。しかしながら、この比の値([Cr]/[S])が大きくなり過ぎて400を超えると、Cr硫化物の生成が不十分となるため、十分な耐食性向上効果が得られにくくなる。尚、上記比の値([Cr]/[S])のより好ましい下限は10であり、より好ましい上限は350である。
CrとNは適切な比率で共存させることにより、Crの窒化物が腐食反応を抑制して耐食性を向上させる効果を発揮する。このような効果を発揮させるためには、上記比の値([Cr]/[N])は少なくとも7以上とすることが好ましい。しかしながら、この比の値([Cr]/[N])が大きくなり過ぎて100を超えると、Cr窒化物の生成が不十分となるため、十分な耐食性向上効果が得られにくくなる。尚、上記比の値([Cr]/[N])のより好ましい下限は10であり、より好ましい上限は90である。
CuとBは必要によって共存して含有されるが、このような場合にはCuとBは適切な比率で共存させることにより、Cuのホウ化物が腐食反応を抑制して耐食性(特に、塗装耐食性)を更に向上させる効果を発揮する。このような効果を発揮させるためには、上記比の値([Cu]/[B])は300以上とすることが好ましい。しかしながら、この比の値([Cu]/[B])が大きくなって8000を超えると、Cuのホウ化物の生成が不十分となるため、耐食性食性向上効果が得られなくなる。尚、上記比の値([Cu]/[B])のより好ましい下限は400であり、より好ましい上限は7000である。
NiとPは適切な比率で共存させることにより、Niのリン化合物が腐食反応を抑制して耐食性(特に、塗装耐食性)を向上させる効果を発揮する。このような効果を発揮させるためには、上記比の値([Ni]/[P])は少なくとも15以上とすることが好ましい。しかしながら、この比の値([Ni]/[P])が大きくなって800を超えると、Niのリン化合物の生成が不十分となるため、耐食性向上効果が得られにくくなる。尚、上記比の値([Ni]/[P])のより好ましい下限は20であり、より好ましい上限は700である。
タンカーの油槽内を模擬した腐食試験を実施し、耐食性を評価した。このとき図3に模式的に示すように、クエート産の原油および腐食促進のための人工海水を密閉した試験容器内に入れ、上記で作製した試験片(A、B)を、テストピースとして試験容器内の底部と天井部の夫々に設置した。底部と天井部に設置したテストピースは、夫々油槽の底板および上甲板の腐食を評価するためのものである。このとき、人工海水と原油との体積比は1:1とした。
Claims (3)
- C:0.01〜0.20%(質量%の意味、以下同じ)、Si:0.1〜0.5%、Mn:0.6〜1.8%、P:0.0005〜0.02%、S:0.0005〜0.01%、Al:0.01〜0.10%、Ni:0.1〜0.5%、Cr:0.01〜0.3%、Ti:0.001〜0.05%、Ca:0.0003〜0.004%およびN:0.0020〜0.008%を夫々含有すると共に、Cu:0.1〜0.5%およびB:0.00001〜0.001%を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、且つCuの含有量[Cu]とBの含有量[B]の比の値([Cu]/[B])が300〜8000であると共に、Niの含有量[Ni]とPの含有量[P]の比の値([Ni]/[P])が15〜800であることを特徴とする耐食性に優れた船舶用鋼材。
- Crの含有量[Cr]とSの含有量[S]の比の値([Cr]/[S])が5〜400であると共に、Crの含有量[Cr]とNの含有量[N]の比の値([Cr]/[N])が7〜100である請求項1に記載の船舶用鋼材。
- 原油タンカーの油槽の素材として用いられるものである請求項1または2に記載の船舶用鋼材。
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