JP5284769B2 - 耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材、原油タンクおよび原油タンカーの上甲板 - Google Patents

Description

本発明は、原油タンクの天井に用いられ、硫化水素、硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）等が内部で発生する原油タンク内環境における耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材と、その原油タンク天井用鋼材を用いて形成された天井を備えた原油タンクおよび原油タンカーの上甲板に関するものである。

原油タンカー、貨物船、貨客船、客船、軍艦等の船舶において、外板、バラストタンク、原油タンク等に用いられる鋼材は、海水に含まれる塩分の影響や、高温多湿に曝される影響で、腐食損傷を受けることが多い。このような腐食損傷を受けると、浸水や沈没などの海難事故を招く原因となる可能性もあることから、従来から鋼材には何らかの防食手段が施されていた。

その防食手段の代表が、防食塗装と電気防食である。重塗装に代表される防食塗装や、電気防食といった防食手段を鋼材に施すことによって、海水に含まれる塩分の影響や、高温多湿に曝される影響による錆や腐食の発生は、ある程度防止することはできた。

しかしながら、原油タンク内で発生する硫化水素、硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）等の影響による腐食は、これら従来からの防食手段では十分には防止することはできなかった。

また、防食塗装だけでは、製造工程における衝突や経年劣化等で、塗装に疵がついたり、塗装が剥離してしまったりして防食性能が維持できない場合があり、その検査、補修に要する時間、費用が多大にかかってしまうという問題があった。更には、原油タンクの天井（下面）の補修には、原油タンク内で足場を組む必要があるといった問題もあった。一方、電気防食は、犠牲陽極との電気回路を形成する必要があり、原油タンクの天井などの気相部においては、電気回路を形成することができず、効果が現れないという問題があった。

以上のような様々な問題があったため、原油タンク用の鋼材として、鋼材の化学成分を調整することで耐食性を向上させた鋼材に関する提案が、特許文献１〜３としてなされている。これら特許文献１〜３に記載された技術によって、従来の防食手段よりある程度優れた防食性を確保することはできたといえる。

しかしながら、硫化水素や硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）等が内部で発生する原油タンク内環境といったより厳しい環境下では、依然として十分な防食性が確保できたとはいえず、更なる耐食性の向上が要求されている。

すなわち、従来の原油タンク用鋼材では、原油タンク内の天井の下面などに発生する鉄錆と硫黄からなる生成スラッジが脱落することがあり、そのスラッジ中の硫黄がカソードサイトとなって底板の孔食の原因となっていた。従って、気相部の腐食量を低減させることのほか、生成スラッジが脱落することを抑制することが、併せて耐食性の向上という観点から要求されている。

特開２００４−２０４３４４号公報 特開２００７−６３６１０号公報 特開２００７−２９１４９４号公報

本発明は、これら従来の問題を解決せんとしてなされたもので、腐食の発生量が低減できると共に、生成スラッジが脱落することも抑制されている耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材と、その原油タンク天井用鋼材を用いて形成された天井を備えた原油タンクおよび原油タンカーの上甲板を提供することを課題とするものである。

請求項１記載の発明は、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｓ：０．０１０％以下（０％を含まない）、Ｃｕ：０．０５〜０．５％、Ｎｉ：０．０５〜０．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．２０％、Ｃｒ：０．０１〜５．０％、Ｃａ：０．０００５〜０．２０％、を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物であって、（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／［Ｓ］＝１００〜８００という要件を満足すると共に、表面粗さが、十点平均粗さＲｚで、２０μｍ〜６０μｍであり、且つ、表面に、有機ジンクリッチプライマー、無機ジンクリッチプライマー、ジンクリッチペイント、亜鉛溶射皮膜、亜鉛合金溶射皮膜、亜鉛メッキ、亜鉛合金メッキのいずれかからなる被覆層が膜厚：１０μｍ〜８０μｍで形成されていることを特徴とする耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材である。
但し、上式で［ ］は、各元素の含有量（質量％）を示す。

請求項２記載の発明は、更に、質量％で、Ｚｒおよび／またはＨｆを０．００５〜０．２０％含有することを特徴とする請求項１記載の耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材である。

請求項３記載の発明は、更に、質量％で、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａの中から選ばれる１種以上を０．０００５〜０．０２０％含有することを特徴とする請求項１または２記載の耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材である。

請求項４記載の発明は、更に、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１０％、Ｖ：０．０１〜０．５０％、およびＮｂ：０．００３〜０．５０％よりなる群から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材である。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の原油タンク天井用鋼材を用いて形成された天井を備えた原油タンクである。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の原油タンク天井用鋼材を用いて形成された原油タンカーの上甲板である。

本発明の耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材、原油タンクおよび原油タンカーの上甲板によると、鋼材の腐食の発生量を低減することができるうえに、生成スラッジが脱落することも抑制することができる。

以下、本発明を実施形態に基づいて更に詳細に説明する。

鋼材の化学成分を調整することで耐食性を向上させた鋼材では、従来の防食手段よりある程度優れた防食性を確保することはできたとはいえるものの、硫化水素や硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）等が内部で発生する原油タンク内環境といったより厳しい環境下では、依然として十分な防食性が確保できたとはいえないため、本発明者らは、腐食の発生量を低減できるうえに、生成スラッジの脱落を抑制することができる原油タンク天井用鋼材の開発を進めることとした。

鋭意、検討、探求を重ねた結果、鋼材の成分として、特に（Ｃｕ＋Ｎｉ）／Ｓと、Ｓの含有量を制御し、鋼材の表面粗さを適切に調整し、更にその表面に亜鉛を主成分とする被覆層を形成することで、初期の目的が達成されることを見出し、本発明の完成に至った。

また、本発明の原油タンク天井用鋼材にあっては、その鋼材としての基本的特性を満足させるために、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の化学成分の含有量も適切に調整する必要がある。以下、本発明の原油タンク天井用鋼材中の化学成分の含有量の範囲限定理由について、元素毎に詳細に説明する。尚、本明細書中に記載する％は全て質量％を示す。

Ｃ：０．０１〜０．３０％
Ｃは、材料の強度を確保するために必要な元素である。原油タンク用の構造部材として必要な最低強度は概ね４００ＭＰａ程度であり、その強度を得るためには、少なくとも０．０１％以上は含有させる必要がある。一方で、０．３０％を超えて過剰に含有させると靭性が劣化すると共に、所望のパーライト面積率を得ることができない。こうしたことから、Ｃの含有量は、０．０１〜０．３０％の範囲とした。尚、Ｃの含有量の好ましい下限は０．０２％であり、より好ましい下限は０．０４％である。一方、Ｃの含有量の好ましい上限は０．２８％であり、より好ましい上限は０．２６％である。

Ｓｉ：０．０１〜２．０％
Ｓｉは、製鋼時の脱酸元素として有用であり、鋼材の強度確保にも寄与する元素である。その含有量が０．０１％に満たないと、原油タンク用の構造部材としての最低強度を確保することができない。一方で、２．０％を超えて過剰に含有させると溶接性が劣化する。こうしたことから、Ｓｉの含有量は、０．０１〜２．０％の範囲とした。尚、Ｓｉの含有量の好ましい下限は０．０２％であり、より好ましい下限は０．０５％である。一方、Ｓｉの含有量の好ましい上限は１．５％であり、より好ましい上限は１．０％である。

Ｍｎ：０．０１〜２．０％
ＭｎもＳｉと同様に、製鋼時の脱酸元素として有用であり、鋼材の強度確保にも寄与する元素である。その含有量が０．０１％に満たないと、原油タンク用の構造部材としての最低強度を確保することができない。一方で、２．０％を超えて過剰に含有させると靭性が劣化する。こうしたことから、Ｍｎの含有量は、０．０１〜２．０％の範囲とした。尚、Ｍｎの含有量の好ましい下限は０．０５％であり、より好ましい下限は０．１０％である。一方、Ｍｎの含有量の好ましい上限は１．８０％であり、より好ましい下限は１．６０％である。

Ａｌ：０．００５〜０．１％
ＡｌもＳｉ、Ｍｎと同様に、製鋼時の脱酸元素として有用であり、強度確保にも寄与する元素である。その含有量が０．００５％に満たないと、製鋼時の脱酸に効果がない。一方で、０．１％を超えて過剰に含有させると溶接性を害してしまう。従って、Ａｌの含有量は、０．００５〜０．１％の範囲とした。尚、Ａｌの含有量の好ましい下限は０．０１０％であり、より好ましい下限は０．０１５％である。一方、Ａｌの含有量の好ましい上限は０．０４０％であり、より好ましい上限は０．０５０％である。

Ｓ：０．０１０％以下（０％を含まない）
Ｓは、溶解原料中に不可避的に存在する元素であるが、鋼材の靭性や溶接性を劣化させる元素であり、可能な限りその含有量を抑えることが好ましい。Ｓの含有量の許容される上限は、最高でも０．０１０％であり、含有量が０．０１０％を超えると、原油タンク天井用鋼材としての溶接性を確保することができない。従って、Ｓの含有量の上限を０．０１０％とした。Ｓの含有量の好ましい上限は０．００８％である。

Ｃｕ：０．０５〜０．５％
Ｃｕは、耐食性の向上に大きく寄与する緻密な表面錆被膜を形成するために有用な元素であり、錆層中の硫黄量の増加を抑え、錆層の脱落を抑制する効果がある。こうした効果を発現させるためには、０．０５％以上含有させることが必要である。しかしながら、０．５％を超えて過剰に含有させると溶接性や熱間加工性が劣化する。従って、Ｃｕの含有量は、０．０５〜０．５％の範囲とした。尚、Ｃｕの含有量の好ましい下限は０．０７％であり、好ましい上限は０．４８％である。

Ｎｉ：０．０５〜０．５％
Ｎｉは、耐食性の向上に大きく寄与する緻密な表面錆皮膜を安定させるために有用な元素である。こうした効果を発現させるためには、０．０５％以上含有させることが必要である。しかしながら、０．５％を超えて過剰に含有させると溶接性や熱間加工性が劣化する。従って、Ｎｉの含有量は、０．０５〜０．５％の範囲とした。尚、Ｎｉの含有量の好ましい下限は０．０７％であり、好ましい上限は０．４８％である。

Ｔｉ：０．００５〜０．２０％
Ｔｉは、耐食性の向上に大きく寄与する表面錆皮膜を緻密化して、その環境遮断性を向上させる元素である。こうした環境下で要求される耐食性を確保するためには、０．００５％以上含有させることが必要である。しかしながら、０．２０％を超えて過剰に含有させると加工性と溶接性を劣化させる。従って、Ｔｉの含有量は、０．００５〜０．２０％の範囲とした。尚、Ｔｉの含有量の好ましい下限は０．００８％であり、好ましい上限は０．１５％である。

Ｃｒ：０．０１〜５．０％
Ｃｒは、耐食性向上に大きく寄与する緻密な表面錆皮膜を形成するために有用な元素である。こうした効果を発現させるためには、０．０１％以上含有させることが必要である。しかしながら、５．０％を超えて過剰に含有させると溶接性や熱間加工性が劣化する。従って、Ｃｒの含有量は、０．０１〜５．０％の範囲とした。尚、Ｃｒの含有量の好ましい下限は０．０５％であり、好ましい上限は４．５０％である。

Ｃａ：０．０００５〜０．０２０％
Ｃａは、溶解することによってｐＨ上昇作用を示すことから、鉄の溶解が起こっている局部アノードにおける加水分解反応によるｐＨ低下を抑制して、腐食反応を抑制し、耐食性を向上させる作用を有する。その効果は、Ｃａを０．０００５％以上含有させることで発現される。しかしながら、０．０２０％を超えて含有させると加工性と溶接性を劣化させる。このような理由で、Ｃａの含有量は、０．００５〜０．２０％の範囲とした。

以上が本発明の必須含有元素であるが、本発明の原油タンク天井用鋼材には、次に示す各元素を含有させることが好ましい。

Ｚｒおよび／またはＨｆ：０．００５〜０．２０％
ＺｒとＨｆは、共に耐食性の向上に大きく寄与する表面錆皮膜を緻密化して、その環境遮断性を向上させる元素であって、また、隙間内部における腐食を抑制して、耐隙間腐食性を向上させる元素である。こうした環境下で要求される耐食性を確保するためには、合計で０．００５％以上含有させることが好ましい。しかしながら、合計で０．２０％を超えて含有させると加工性と溶接性を劣化させてしまう。こうしたことから、Ｚｒおよび／またはＨｆを含有させる場合は、合計で０．００５〜０．２０％の範囲とする。尚、Ｚｒおよび／またはＨｆを含有させる場合の好ましい下限は合計で０．００８％であり、好ましい上限は合計で０．１５％である。

Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ：０．０００５〜０．０２０％
Ｍｇ、Ｓｒ、およびＢａは、溶解することによってｐＨ上昇作用を示すことから、鉄の溶解が起こっている局部アノードにおける加水分解反応によるｐＨ低下を抑制して、腐食反応を抑制し、耐食性を向上させる作用を有する。その効果は、合計で０．０００５％以上含有させることで発現される。しかしながら、合計で０．０２０％を超えて含有させると加工性と溶接性を劣化させる。このような理由で、Ｍｇ、Ｓｒ、およびＢａを含有させる場合は、合計で０．００５〜０．２０％の範囲とした。

Ｂ：０．０００１〜０．０１０％、Ｖ：０．０１〜０．５０％、Ｎｂ：０．００３〜０．５０％
原油タンク天井用鋼材は高強度化が必要であるが、これらの元素は強度向上に寄与する元素である。これらのうち、Ｂは、０．０００１％以上含有させることによって焼入れ性が向上するため、強度向上に有効であるが、０．０１０％を超えて過剰に含有させると母材靭性の劣化を招くことになる。Ｖは、０．０１以上含有させることによって、強度向上に有効であるが、０．５０％を超えて過剰に含有させると鋼材の靭性劣化を招くことになる。また、Ｎｂは、０．００３以上含有させることによって、強度向上に有効であるが、０．５０％を超えて過剰に含有させると鋼材の靭性劣化を招くことになる。尚、これら元素のより好ましい下限は、Ｂについては０．０００３％、Ｖについては０．０２％、Ｎｂについては０．００５％である。一方、これら元素のより好ましい上限は、Ｂについては０．００９０％、Ｖについては０．４５％、Ｎｂについては０．４５％である。

本発明の原油タンク天井用鋼材に含有させる各元素の含有量の範囲は以上の通りであり、残部は鉄および不可避的不純物である。この不可避的不純物としては、Ｐ、Ｏ、Ｗを例示することができる。これら以外にも鋼材の特性を阻害しない範囲の元素は含有させることは可能である。例えば、Ｎを例示することができるが、それら不純物の含有量が過剰になると靭性が劣化するため、不純物の含有量は、０．５％以下、好ましくは０．１％以下に抑える必要がある。

更に、本発明の原油タンク天井用鋼材は、（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／［Ｓ］＝１００〜８００という要件を満足する必要がある。尚、各式に示す［ ］は、各元素の含有量（質量％）を示す。

原油タンク天井用鋼材は、硫化水素、二酸化炭素、硫黄酸化物などのガス雰囲気で高湿度環境である原油タンク内環境に曝されると腐食が進行し、その表面(下面)に硫化鉄を含む鉄錆が発生する。この鉄錆が触媒となり、ガス成分から硫黄が生成され、鋼材表面に形成される錆が、鉄錆と硫黄の層状構造になる。ここで、温度変化や外部応力があると、層状構造の錆はその硫黄の部分で剥離が生じ、原油タンク内に鉄錆と硫黄からなるスラッジが脱落することになる。その脱落したスラッジ中の硫黄がカソードサイトとなることで、底板の孔食の原因となっていた。

特に、鋼材中に硫黄成分（Ｓ）が多い場合は、ＭｎＳを起点とする腐食が発生し、鉄錆が触媒となってガス成分由来の硫黄が生成しやすくなり、腐食が激しくなると共に、スラッジの脱落量が増加する。

このスラッジの脱落量を低減するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、鋼材中に含有されるＣｕ＋ＮｉとＳの質量％比を適切に制御することで、鋼材に生成する錆中に含まれる硫黄を低減できることを見出した。

鋼材中のＳの含有量を低減することで、腐食のカソード点となるＭｎＳの生成を抑制することができ、硫黄生成の触媒となる鉄錆の発生を抑制することができる。更に、鋼材にＣｕとＮｉを添加することで、前記した（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／［Ｓ］を、１００〜８００の範囲に調整すると、Ｃｕ、Ｎｉと、後述するプライマーの亜鉛（Ｚｎ）とが、鋼材の表面に緻密な錆層を形成し、硫黄分を含むガスが錆中へ侵入することを抑制することができる。その結果、鉄錆の発生と、錆内部に層状になって含まれる硫黄の生成を大幅に低減でき、鉄錆と硫黄からなるスラッジの脱落を抑制することができる。

尚、鋼材にＣｕとＮｉを添加しても、（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／［Ｓ］が１００未満の場合は、腐食起点となるＳに対して、ＣｕとＮｉの添加による錆の緻密化が不十分となり、十分な耐食性を確保することができず、スラッジの脱落量が多くなる。これに対し、（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／［Ｓ］が８００を超える場合は、ＣｕとＮｉの添加量の増加による効果と原料コストが見合わなくなり、また、Ｓの含有量を低減するとしても技術的、経済的に難しいため、上限を８００とした。尚、（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／［Ｓ］の好ましい範囲は、１２０〜７８０である。

以上が、本発明の原油タンク天井用鋼材における化学成分の成分範囲限定理由であるが、本発明者らは、更に、鋼材の表面粗さを適切に調整すると共に、その表面に亜鉛を主成分とする被覆層を形成することで、鋼材の腐食の発生量を低減することができるうえに、生成スラッジが脱落することも抑制することができることを見出した。

まず、鋼材の表面粗さであるが、表面粗さを、十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｚ ０６０１（２００１）に記載の表面の十点平均粗さＲｚ_ＪＩＳ）で、２０μｍ〜６０μｍの範囲とすることで、鋼材表面の緻密な錆層に、後述する亜鉛を主成分とする被覆層を強固に密着させることができる。鋼材の表面粗さ（十点平均粗さＲｚ）は、好ましくは、２５μｍ〜５５μｍの範囲とすれば更に良い。

十点平均粗さＲｚが２０μｍ未満では、密着性に寄与するアンカー効果が小さくなり、被覆層が剥離しやすくなり、腐食の抑制効果に乏しくなる。一方、十点平均粗さＲｚが６０μｍを超える場合は、被覆層と鋼材の界面に気泡を巻き込むことになり、欠陥が発生するため、防食性能が発現できなくなる。また、被覆層を形成する塗料の乾燥時の凹凸を起点とした残留応力が生じやすくなり、被覆層の密着性を低下させる。更には、腐食が進行すると、ガスが内部まで浸透して錆内部に硫黄が生成し、その結果、スラッジの脱落量が多くなってしまう。

また、十点平均粗さＲｚが２０μｍ未満の場合、鋼材の表面が平滑になるため、たとえ、（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／［Ｓ］を、１００〜８００の範囲に調整することで緻密な錆層を形成しても、環境の温度変化や応力付加により生成する錆層の剥離が発生しやすくなる。つまり、緻密な錆層による効果が発現されにくくなる。一方、十点平均粗さＲｚが６０μｍを超える場合は、鋼材の表面の凹部の錆の生成が凸部の錆の生成より遅れることになり、錆層に応力が入ることでクラックが発生しやすくなり、緻密な錆層による遮断効果が低減される。

尚、スチールショットなどの直径２ｍｍ程度以下の金属球を、鋼材の表面に圧縮空気で打ちつけたり、スチールグリッドのような２ｍｍ程度以下の金属小片を、鋼材の表面に圧縮空気で打ちつけたりすることで、所望の表面粗さ（十点平均粗さＲｚ）とすることができる。表面粗さ（十点平均粗さＲｚ）は、小坂研究所製の触針式三次元形状測定装置「ＳＥ３５００」で測定することで、確認することが可能である。

次に、亜鉛を主成分とする被覆層であるが、この亜鉛を主成分とする被覆層により、被覆層の主成分の亜鉛が、鋼材に対して犠牲陽極となり防食効果を発現すること、そして、生成する亜鉛の腐食生成物による環境遮断効果によって、鋼材の耐食性が向上する。この亜鉛を主成分とする被覆層は、有機ジンクリッチプライマー、無機ジンクリッチプライマー、ジンクリッチペイント、亜鉛溶射皮膜、亜鉛合金溶射皮膜、亜鉛メッキ、亜鉛合金メッキ等で形成されていることが適当であり、それらの中でも、有機ジンクリッチプライマー、無機ジンクリッチプライマー、ジンクリッチペイント等の塗料を用いて形成されていることが、経済性、作業性の観点から望ましい。

尚、その亜鉛を主成分とする被覆層の膜厚は、１０μｍ〜８０μｍの範囲であることが好ましい。その膜厚が１０μｍ未満であれば、被覆層としての効果が発現できず、逆に、その膜厚が８０μｍ超であれば、その効果が飽和してしまう。

本発明の原油タンク天井用鋼材は、原油タンクの天井に好適に用いることができる。上記原油タンクとしては、天井が固定式となっており、内容物である原油と天井との間に空隙が生じるようなタンクが特に好適である。

また、本発明の原油タンク天井用鋼材は、上甲板が原油タンクの天井部分となっている原油タンカーの上甲板にも好適に用いることができる。

次に、本発明の原油タンク天井用鋼材の製造方法について説明する。本発明の原油タンク天井用鋼材は、規定の成分に調整することで製造することが可能であるが、例えば、以下の方法で製造することができる。

まず、転炉、電気炉から取鍋に出鋼した溶鋼に対して、ＲＨ（Ｒｕｈｒｓｔａｈｌ−Ｈｅｒａｅｕｓ）真空脱ガス装置を用いて、成分調整、温度調整を含む二次精錬を行う。この二次精錬工程においては、必要に応じて、ＬＦ（Ｌａｄｌｅ Ｆｕｒｎａｃｅ）による脱Ｓ処理など、ＲＨ以外の装置による処理を付加することが可能である。二次精錬の後、連続鋳造法や造塊法等の通常の鋳造方法によって鋼塊とする。尚、二次精錬における脱酸形式としては、機械特性や溶接性の観点でキルド鋼を用いることが好ましく、キルド鋼の中でもＡｌキルド鋼を用いることが特に推奨される。

以上の鋳造方法で得られた鋼塊を１１００〜１２００℃の温度域に加熱した後に熱間圧延を行って所望の形状にすることが好ましい。熱間圧延を行う際は、その終了温度は６８０〜７８０℃とし、熱間圧延終了後から５００℃までの冷却速度を０．１〜１０℃／ｓの範囲に制御することが好ましい。

以下実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。

本実施例では、転炉で溶製した溶鋼に対して、成分調整、温度調整を含んだ二次精錬を行った後、連続鋳造法によってスラブを作製し、１１００〜１２００℃の温度域に加熱した後に熱間圧延を行って、表１に示す各成分組成の鋼板を作製した。

得られた鋼板を適宜サイズに切断し、表面研削を行って、最終的に、Ｗ３００ｍｍ×Ｌ３００ｍｍ×ｔ２５ｍｍの大きさの試験片Ａと、Ｗ５０ｍｍ×Ｌ５０ｍｍ×ｔ５ｍｍの大きさの試験片Ｂを作製した。次に、スチールショットなどの直径２ｍｍ程度以下の金属球を、試験片の表面に圧縮空気で打ちつけたり、スチールグリッドのような２ｍｍ程度以下の金属小片を、試験片の表面に圧縮空気で打ちつけたりして、表２に示す各表面粗さ（十点平均粗さＲｚ）に調整した。

更に、水洗およびアセトン洗浄を行った後、亜鉛を主成分とする無機ジンクリッチプライマー（中国塗料製：セラボンド２０００）を、その乾燥膜厚が１５μｍになるように塗布して、試験片の表面に亜鉛を主成分とする被覆層を形成した。尚、表１，２に示すＮｏ．１が従来鋼であり、各試験の評価基準とする。

（１）実船暴露試験
原油を積載した実船の原油タンカーの上甲板（原油タンクの天井）の下面（タンク内側）に、試験片Ａを各々５個ずつ取り付け、２年半の期間で暴露試験を実施した。腐食量は暴露試験前後の試験片Ａの質量測定の差から算出し、暴露試験後の質量測定は、クエン酸水素二アンモニウム水溶液中での陰極電解法（ＪＩＳ Ｋ ８２８４）によって鉄錆等の腐食生成物を試験片Ａから除去した後に実施した。

この暴露試験では、評価基準の従来鋼であるＮｏ．１の腐食量を１．０としたときの、腐食量が０．３未満のものを◎、腐食量が０．３以上０．６未満のものを○として、合格と判定し、腐食量が０．６以上０．９未満のものを△、腐食量が０．９以上のものを×として、不合格と判定した。

（２）原油タンク模擬環境試験
図１に示す試験装置を用いて、原油タンクの気相部の模擬環境として試験を行った。具体的には、原油タンクを模擬した恒温槽１の上面に試験片Ｂを各々５個ずつ取り付け、その恒温槽１内の純水２中に、通気管３を介してガス（１３％ＣＯ_２−５％Ｏ_２−０．０１％ＳＯ_２−０．３％Ｈ_２Ｓ−ｂａｌ．Ｎ_２）を通気し、図２に示す温度サイクルで、実船における昼夜の温度変化を模擬して試験を実施した。尚、試験期間は９０日間とした。剥離錆量については、試験片Ｂを試験後に取り出し、ワイヤブラシ等で固着していない錆層を脱落させた後の試験片Ｂの質量測定を行い、試験前に測定した試験片Ｂの質量との差から求めた。また、腐食量は試験前後の試験片Ｂの質量測定の差から算出し、試験後の質量測定は、クエン酸水素二アンモニウム水溶液中での陰極電解法（ＪＩＳ Ｋ ８２８４）によって鉄錆等の腐食生成物を試験片Ｂから除去した後に実施した。

この試験では、評価基準の従来鋼であるＮｏ．１の剥離錆量を１．０としたときの、剥離錆量が０．３未満のものを◎、剥離錆量が０．３以上０．６未満のものを○として、合格と判定し、剥離錆量が０．６以上０．９未満のものを△、剥離錆量が０．９以上のものを×として、不合格と判定した。また、腐食量については、実船暴露試験と同様で、評価基準の従来鋼であるＮｏ．１の腐食量を１．０としたときの、腐食量が０．３未満のものを◎、腐食量が０．３以上０．６未満のものを○として、合格と判定し、腐食量が０．６以上０．９未満のものを△、腐食量が０．９以上のものを×として、不合格と判定した。

（３）試験結果
試験結果を表３に示す。従来鋼であるＮｏ．１や、Ｓ，Ｃｕ，Ｎｉの含有量が適正に調整されておらず、本発明で規定する範囲から外れるＮｏ．２〜４、（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／［Ｓ］が１００〜８００でないＮｏ．５（同様にＮｏ．２〜４も外れる）、表面粗さが、十点平均粗さＲｚで２０μｍ〜６０μｍでないＮｏ．６，７では、各試験結果（腐食量、剥離錆量）が全て△或いは×で不合格であったのに対し、本発明で規定する要件を全て満たすＮｏ．８〜２９は、耐食性を表す各試験結果が全て◎或いは○で合格であった。

試験から求められた腐食量が合格判定基準を満足したことは、鋼材の腐食の発生量を低減することができたことを示し、試験から求められた剥離錆量が合格判定基準を満足したことは、生成スラッジが脱落することが抑制できたことを示す。すなわち、本発明で規定する要件を全て満たすことで、所望の効果を達成できることが確認できた。

実施例の原油タンク模擬環境試験で用いる試験装置を示す縦断面図である。 実施例の原油タンク模擬環境試験での実船における昼夜の温度変化を模擬した温度サイクルを示す説明図である。

符号の説明

１…恒温槽
２…純水
３…通気管

Claims (6)

1. 質量％で、
   Ｃ：０．０１〜０．３０％、
   Ｓｉ：０．０１〜２．０％、
   Ｍｎ：０．０１〜２．０％、
   Ａｌ：０．００５〜０．１０％、
   Ｓ：０．０１０％以下（０％を含まない）、
   Ｃｕ：０．０５〜０．５％、
   Ｎｉ：０．０５〜０．５％、
   Ｔｉ：０．００５〜０．２０％、
   Ｃｒ：０．０１〜５．０％、
   Ｃａ：０．０００５〜０．２０％、
   を含有し、
   残部がＦｅ及び不可避的不純物であって、
   （［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／［Ｓ］＝１００〜８００という要件を満足すると共に、
   表面粗さが、十点平均粗さＲｚで、２０μｍ〜６０μｍであり、
   且つ、表面に、有機ジンクリッチプライマー、無機ジンクリッチプライマー、ジンクリッチペイント、亜鉛溶射皮膜、亜鉛合金溶射皮膜、亜鉛メッキ、亜鉛合金メッキのいずれかからなる被覆層が膜厚：１０μｍ〜８０μｍで形成されていることを特徴とする耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材。
   但し、上式で［ ］は、各元素の含有量（質量％）を示す。
2. 更に、質量％で、Ｚｒおよび／またはＨｆを０．００５〜０．２０％含有することを特徴とする請求項１記載の耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材。
3. 更に、質量％で、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａの中から選ばれる１種以上を０．０００５〜０．０２０％含有することを特徴とする請求項１または２記載の耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材。
4. 更に、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１０％、Ｖ：０．０１〜０．５０％、およびＮｂ：０．００３〜０．５０％よりなる群から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の耐食性に優れた原油タンク天井用鋼材。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の原油タンク天井用鋼材を用いて形成された天井を備えた原油タンク。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載の原油タンク天井用鋼材を用いて形成された原油タンカーの上甲板。

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