JP5375246B2 - Corrosion-resistant steel for crude oil tank and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shape steel for crude oil tank which has excellent general corrosion resistance not only when being used for a crude oil tank in a bare state but also when being used in a primer-coated state, and in which the elongation effect of a coating life is remarkable, and also to provide a method for producing the same, and a crude oil tank using the shape steel. <P>SOLUTION: The corrosion resistant shape steel member for a crude oil tank contains, by mass, 0.001 to 0.16% C, &le;1.5% Si, 0.1 to 2.5% Mn, &le;0.03% P, &le;0.01% S, 0.005 to 0.1% Al, 0.001 to 0.008% N, 0.008 to 0.35% Cu, &gt;0.1 to 0.5% Cr, &le;0.01% Mo and 0.005 to 0.3% Sn, wherein the above components are contained in such a manner that the index of corrosion resistance reaches a predetermined value, and has microstructure composed of ferrite including deformed ferrite by &ge;10 area% to the whole structure and pearlite. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、原油タンカーの油槽や原油を輸送あるいは貯蔵するためのタンク(以下、まとめて「原油タンク」と総称する)に用いて好適な形鋼材に関し、具体的には、原油タンクの天井部や側壁部、底部の形鋼材表面に発生する全面腐食を軽減することができる、原油タンク用形鋼材とその熱間圧延による製造方法に関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shape steel suitable for use in an oil tank of a crude oil tanker or a tank for transporting or storing crude oil (hereinafter collectively referred to as “crude oil tank”), and specifically, a ceiling portion of the crude oil tank. The present invention relates to a section material for a crude oil tank and a method for producing the same by hot rolling, which can reduce the overall corrosion that occurs on the surface of the section steel material on the side wall and the bottom.

タンカーの原油タンクの内面、特に上甲板裏面および側壁部上部に用いられている鋼材には、全面腐食が生じることが知られている。全面腐食が起こる原因としては、
(1)昼夜の温度差による鋼材面への結露と乾湿の繰り返し、
(2)原油タンク内に防爆用に封入されたイナートガス(O約5vol%、CO約13vol%、SO約0.01vol%、残部Nを代表組成とするボイラあるいはエンジンの排ガス)中のO、CO、SOの結露水への溶け込み、
(3)原油から揮発するHS等の腐食性ガスの結露水への溶け込み、
(4)原油タンクの洗浄に使用される海水の残留、
などが挙げられる。これらは、実際のドック検査時における調査で、強酸性の結露水と、硫酸イオンおよび塩化物イオンが検出されていることからも窺い知ることができる。
It is known that the steel used for the inner surface of the tanker's crude oil tank, particularly the back of the upper deck and the upper part of the side wall, is subject to full corrosion. As a cause of general corrosion,
(1) Dew condensation on the steel surface due to temperature difference between day and night, and repeated wet and dry,
(2) inert gas sealed in explosion-proof into the oil tank (O 2 to about 5 vol%, CO 2 about 13 vol%, SO 2 about 0.01 vol%, gas boiler or engine typified composition the balance N 2) in Of O 2 , CO 2 , SO 2 into condensed water,
(3) Dissolution of corrosive gas such as H 2 S volatilized from crude oil into condensed water,
(4) Residual seawater used for cleaning crude oil tanks,
Etc. These can also be known from the fact that strongly acidic dew condensation water, sulfate ions, and chloride ions were detected during the actual dock inspection.

更に、腐食によって生成した鉄錆を触媒としてHSが酸化されて、固体Sが鉄錆中に層状に生成し、これらの腐食生成物は、容易に剥離して脱落するため、原油タンクの底部に堆積する。そのため、2.5年毎のドック検査では、多大な費用をかけて、タンク上部の補修やタンク底部の堆積物の回収が行われているのが現状である。 Furthermore, H 2 S is oxidized using iron rust generated by corrosion as a catalyst, and solid S is formed in layers in the iron rust, and these corrosion products easily peel off and fall off. Deposit on the bottom. For this reason, in the dock inspection every 2.5 years, the current situation is that repair of the upper part of the tank and collection of deposits at the bottom of the tank are performed with great expense.

上記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方法である。しかし、原油タンクの塗装作業は、その塗布面積が膨大である。また、塗膜の劣化により、約10年に1度は塗り替えが必要となるため、検査および塗装に多大な費用が発生する。さらに、重塗装した塗膜の損傷部分においては、原油タンク環境では、却って腐食が助長されることが指摘されている。   The most effective method for suppressing the corrosion is a method in which the steel material surface is heavily coated to shield the steel material from the corrosive environment. However, the coating area of the crude oil tank is enormous. In addition, since the coating film needs to be repainted once every 10 years due to deterioration of the coating film, a large cost is incurred for inspection and painting. Furthermore, it has been pointed out that corrosion is promoted on the damaged part of the heavy-painted coating film in the crude oil tank environment.

そこで、鋼材自体の耐食性を改善し、原油油槽環境においても耐食性を有する耐食鋼が幾つか提案されている。例えば、特許文献1には、質量%で、C:0.01〜0.3%を含有する鋼に、適正量のSi,Mn,P,Sと、Ni:0.05〜3%を添加し、さらに選択的にMo,Cu,Cr,W,Ca,Ti,Nb,V,Bを添加した全面腐食や局部腐食に対する抵抗性を改善した耐食鋼が開示されている。   Therefore, several corrosion resistant steels that improve the corrosion resistance of the steel material itself and have corrosion resistance in a crude oil tank environment have been proposed. For example, Patent Document 1 adds appropriate amounts of Si, Mn, P, S and Ni: 0.05 to 3% to steel containing C: 0.01 to 0.3% by mass. In addition, a corrosion resistant steel having improved resistance to general corrosion and local corrosion by selectively adding Mo, Cu, Cr, W, Ca, Ti, Nb, V, and B is disclosed.

また、特許文献2には、質量%で、C:0.001〜0.2%を含有する鋼に、適正量のSi,Mn,P,SとCu:0.01〜1.5%、Al:0.001〜0.3%、N:0.001〜0.01%を添加し、さらにMo:0.01〜0.2%またはW:0.01〜0.5%の少なくとも一方を添加することにより、耐全面腐食性および耐局部腐食性に優れ、しかも固体Sを含む腐食生成物の生成を抑制した耐食鋼が開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses that steel containing C: 0.001 to 0.2% by mass% and appropriate amounts of Si, Mn, P, S and Cu: 0.01 to 1.5%, Al: 0.001 to 0.3%, N: 0.001 to 0.01% is added, and at least one of Mo: 0.01 to 0.2% or W: 0.01 to 0.5% Has been disclosed, which is excellent in overall corrosion resistance and local corrosion resistance, and further suppresses the formation of corrosion products containing solid S.

また、特許文献3には、質量%で、C:0.01〜0.2%を含有する鋼に、適正量のSi,Mn,Pと、Ni:0.01〜2%、Cu:0.05〜2%、W:0.01〜1%を添加し、選択的にCr,Al,N,Oを添加した上で、さらにCu,Ni,Wの添加量をパラメータ式で規定することにより全面腐食や局部腐食を向上させた耐食鋼が開示されている。   Patent Document 3 discloses that steel containing C: 0.01 to 0.2% by mass% and appropriate amounts of Si, Mn, P, Ni: 0.01 to 2%, Cu: 0 Add 0.05 to 2%, W: 0.01 to 1%, selectively add Cr, Al, N, and O, and further define the addition amount of Cu, Ni, and W with a parameter formula Discloses a corrosion-resistant steel with improved overall corrosion and local corrosion.

また、特許文献4には、質量%で、C:0.01〜0.2%を含有する鋼に、適正量のSi,Mn,P,Cr,Alと、Ni:0.01〜1%、Cu:0.05〜2%、Sn:0.01〜0.2%を添加し、さらに選択的にMo,W,Ti,Zr,Sb,Ca,Mg,Nb,V,Bを添加することにより全面腐食や局部腐食に対する抵抗性を向上した耐食鋼が開示されている。   Patent Document 4 discloses that steel containing C: 0.01 to 0.2% by mass% with appropriate amounts of Si, Mn, P, Cr, Al, and Ni: 0.01 to 1%. Cu: 0.05-2%, Sn: 0.01-0.2% are added, and Mo, W, Ti, Zr, Sb, Ca, Mg, Nb, V, and B are selectively added. Thus, a corrosion-resistant steel having improved resistance to general corrosion and local corrosion is disclosed.

特開2003−082435号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-082435 特開2004−204344号公報JP 2004-204344 A 特開2005−325439号公報JP 2005-325439 A 特開2007−270196号公報JP 2007-270196 A

しかしながら、上記特許文献1〜4に開示された耐食鋼は、厚鋼板を前提に考案されたものであり、形鋼材の製造に当てはめた場合には、その製造方法の違いによってミクロ組織が異なるため、十分な耐食性を発現するとは言い難かった。   However, the corrosion-resistant steels disclosed in the above Patent Documents 1 to 4 are devised on the assumption of thick steel plates, and when applied to the manufacture of shape steel materials, the microstructure differs depending on the manufacturing method. It was difficult to say that sufficient corrosion resistance was expressed.

さらに、原油タンクにおける形鋼材は構造部材として用いられ、その形状に起因して、腐食性物質が表面に蓄積しやすく、さらに、鋼材両面からの腐食を受けるため、厚鋼板以上に耐食性に優れることが求められる。   Furthermore, the shape steel in crude oil tanks is used as a structural member, and due to its shape, corrosive substances are likely to accumulate on the surface, and moreover, it is more corrosive than thick steel plates because it is subject to corrosion from both sides of the steel. Is required.

本発明は、上記課題を解決するために開発されたものであり、その目的は、裸状態で原油タンクに使用した場合に優れた耐全面腐食性を有するだけでなく、形鋼材表面にZnが存在する状態で使用された場合においても、著しく優れた耐全面腐食性および塗装寿命延長効果を発揮する原油タンク用形鋼材とその製造方法を提供することにある。   The present invention was developed in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is not only to have excellent overall corrosion resistance when used in a crude oil tank in a bare state, but also on the surface of a shaped steel material. An object of the present invention is to provide a shape material for a crude oil tank and a method for producing the same, which exhibits a remarkably excellent overall corrosion resistance and a coating life extending effect even when used in an existing state.

発明者等は、上記課題を解決するため、まず、原油タンク内の全面腐食に関与すると思われる因子を抽出し、それらの因子を種々に組み合わせた腐食試験を行い、原油タンク内で生じる全面腐食の再現に成功した。そして、その腐食試験を通して、全面腐食の支配因子および腐食機構について、以下の知見を得た。   In order to solve the above problems, the inventors first extracted factors that are considered to be involved in the overall corrosion in the crude oil tank, conducted a corrosion test in which these factors were combined in various ways, and conducted the overall corrosion that occurred in the crude oil tank. Was successfully reproduced. And through the corrosion test, the following knowledge was acquired about the governing factor and corrosion mechanism of a general corrosion.

原油タンク内に防爆のために封入されるイナートガスには水蒸気が含まれる。そのため、航海中の昼夜の温度差でタンク内壁の形鋼材表面に結露を生じる。この結露水には、イナートガス成分であるCO(二酸化炭素)やO(酸素),SO(二酸化硫黄)および原油からの揮発成分であるHS(硫化水素)等が溶け込み、硫酸イオンを含む腐食性の酸性溶液を生成する。また、原油タンクの海水洗浄によって持ち込まれる塩化物イオンも考慮する必要がある。これらの成分が溶け込んだ腐食性の酸性溶液は、形鋼材温度が上昇する過程で濃化し、形鋼材表面に全面腐食を生じさせる。さらに、形鋼材表面に形成した鉄さびを触媒として、HSからS(硫黄)が析出し、鉄さびと硫黄が層状となったさび層を形成するため、形鋼材表面のさび層は、脆く保護性のないものとなり、腐食が継続的に進行する。 The inert gas enclosed in the crude oil tank for explosion protection contains water vapor. Therefore, condensation occurs on the surface of the shape steel material on the inner wall of the tank due to the temperature difference between day and night during voyage. In this condensed water, inert gas components such as CO 2 (carbon dioxide), O 2 (oxygen), SO 2 (sulfur dioxide), and volatile components from crude oil such as H 2 S (hydrogen sulfide) dissolve and sulfate ions. A corrosive acidic solution containing is produced. It is also necessary to consider the chloride ions brought in by washing seawater in crude oil tanks. The corrosive acidic solution in which these components are dissolved concentrates in the process of increasing the temperature of the shape steel material, and causes overall corrosion on the surface of the shape steel material. Furthermore, S (sulfur) is precipitated from H 2 S by using iron rust formed on the surface of the shaped steel material as a catalyst to form a rust layer in which the iron rust and sulfur are layered. The corrosion will continue continuously.

そこで、発明者等は、硫酸イオンおよび塩化物イオンを含有した結露水が存在する環境下での形鋼材表面の全面腐食に及ぼす各種合金元素の影響について調査した。その結果、Cu,CrおよびSnの添加は、原油タンク用形鋼材として使用される環境において形成される形鋼材表面の錆層を緻密化し、耐全面腐食性を向上させる効果があること、WおよびSbの添加は、上記緻密な錆層の生成を促進し、耐全面腐食性をより向上させることを確認した。また、塩化物イオンおよび硫酸イオンの双方が同時に存在する酸性腐食環境においては、Moの添加は、却って耐食性を劣化させることを確認した。すなわち、耐食性向上元素として主にCu,CrおよびSnを添加し、それに加えてさらにWおよびSbを適正量添加し、かつ、Mo含有量を制限することにより、裸状態において優れた耐全面腐食性を有する原油タンク用形鋼材が得られることを見出した。   Therefore, the inventors investigated the influence of various alloy elements on the overall corrosion of the shape steel material surface in an environment where condensed water containing sulfate ions and chloride ions is present. As a result, the addition of Cu, Cr and Sn has the effect of densifying the rust layer on the surface of the shape steel material formed in the environment used as the shape steel material for crude oil tanks and improving the overall corrosion resistance, W and It was confirmed that the addition of Sb promotes the formation of the dense rust layer and further improves the overall corrosion resistance. In addition, in an acidic corrosion environment where both chloride ions and sulfate ions exist simultaneously, it was confirmed that addition of Mo deteriorates the corrosion resistance. That is, by adding mainly Cu, Cr and Sn as elements for improving corrosion resistance, in addition to adding appropriate amounts of W and Sb, and limiting the Mo content, excellent overall corrosion resistance in the bare state. It was found that a section for a crude oil tank having

さらに、発明者らは、上記Cu,Cr,Sn,WおよびSb含有量を適正化した形鋼材は、無塗装の状態でも優れた耐食性を有するが、表面に金属ZnあるいはZn化合物を含有する塗装を施して使用した場合には、その塗装寿命を大きく延長できるとともに、耐全面腐食性が著しく向上することを見出した。本発明は、上記知見に基づき、さらに検討を加えて完成したものである。   Furthermore, the inventors have found that the above-described shaped steel material with optimized Cu, Cr, Sn, W and Sb contents has excellent corrosion resistance even in an unpainted state, but the surface contains a metal Zn or Zn compound. It has been found that the coating life can be greatly extended and the overall corrosion resistance is remarkably improved when used with the coating. The present invention has been completed based on the above findings and further studies.

すなわち、本発明は、C:0.001〜0.16mass%、Si:1.5mass%以下、Mn:0.1〜2.5mass%、P:0.03mass%以下、S:0.01mass%以下、Al:0.005〜0.1mass%、N:0.001〜0.008mass%、Cu:0.008〜0.35mass%、Cr:0.1mass%超0.5mass%以下、Mo:0.01mass%以下、Sn:0.005〜0.3mass%を含有し、さらに上記成分が下記(1)式:
B1=28×C+2000×P+27000×S+0.0083×(1/Cu)+0.027×(1/Cr)+95×Mo+0.00098×(1/Sn)−6
・・・(1)
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量(mass%)
で定義するB1の値が0以下となるよう含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、加工フェライトを全組織に対して面積率で10%以上含むフェライトおよびパーライトからなるミクロ組織を有する原油タンク用耐食形鋼材である。
That is, the present invention includes C: 0.001 to 0.16 mass%, Si: 1.5 mass% or less, Mn: 0.1 to 2.5 mass%, P: 0.03 mass% or less, S: 0.01 mass%. Hereinafter, Al: 0.005 to 0.1 mass%, N: 0.001 to 0.008 mass%, Cu: 0.008 to 0.35 mass%, Cr: more than 0.1 mass%, and 0.5 mass% or less, Mo: 0.01 mass% or less, Sn: 0.005-0.3mass% is contained, Furthermore, the said component is following (1) Formula:
B1 = 28 × C + 2000 × P 2 + 27000 × S 2 + 0.0083 × (1 / Cu) + 0.027 × (1 / Cr) + 95 × Mo + 0.00098 × (1 / Sn) −6
... (1)
Here, each element symbol in the above formula is the content of each element (mass%)
A crude oil having a microstructure of ferrite and pearlite containing B1 as defined in (1) or less, the balance being Fe and inevitable impurities, and containing processed ferrite in an area ratio of 10% or more with respect to the entire structure Corrosion-resistant steel for tanks.

本発明の原油タンク用耐食形鋼材は、上記成分組成に加えてさらに、Ni:0.005〜0.4mass%を含有し、下記(2)式:
B2=28×C+2000×P+27000×S+0.0083×(1/Cu)+2×Ni+0.027×(1/Cr)+95×Mo+0.00098×(1/Sn)−6
・・・(2)
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量(mass%)
に定義するB2の値が0以下であることを特徴とする。
In addition to the above component composition, the corrosion resistant steel for crude oil tank of the present invention further contains Ni: 0.005 to 0.4 mass%, and the following formula (2):
B2 = 28 × C + 2000 × P 2 + 27000 × S 2 + 0.0083 × (1 / Cu) + 2 × Ni + 0.027 × (1 / Cr) + 95 × Mo + 0.00098 × (1 / Sn) −6
... (2)
Here, each element symbol in the above formula is the content of each element (mass%)
The value of B2 defined in (1) is 0 or less.

また、本発明の原油タンク用耐食形鋼材は、上記成分組成に加えてさらに、W:0.001〜0.5mass%およびSb:0.005〜0.3mass%のうちから選ばれる1種または2種を含有し、下記(3)式:
B3=28×C+2000×P+27000×S+0.0083×(1/Cu)+2×Ni+0.027×(1/Cr)+95×Mo+0.00098×(1/Sn)+0.0019×(1/(Sb+W))−6.5 ・・・(3)
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量(mass%)
に定義するB3の値が0以下であることを特徴とする。
In addition to the above component composition, the corrosion resistant steel for a crude oil tank according to the present invention may be one or more selected from W: 0.001 to 0.5 mass% and Sb: 0.005 to 0.3 mass%. Contains 2 types, the following formula (3):
B3 = 28 × C + 2000 × P 2 + 27000 × S 2 + 0.0083 × (1 / Cu) + 2 × Ni + 0.027 × (1 / Cr) + 95 × Mo + 0.00098 × (1 / Sn) + 0.0019 × (1 / (Sb + W))-6.5 (3)
Here, each element symbol in the above formula is the content of each element (mass%)
The value of B3 defined in (1) is 0 or less.

また、本発明の原油タンク用耐食形鋼材は、上記成分組成に加えてさらに、Nb:0.002〜0.1mass%、V:0.002〜0.1mass%、Ti:0.001〜0.1mass%およびB:0.01mass%以下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。   In addition to the above component composition, the corrosion resistant steel for crude oil tanks of the present invention further includes Nb: 0.002-0.1 mass%, V: 0.002-0.1 mass%, Ti: 0.001-0. .1 mass% and B: containing one or more selected from 0.01 mass% or less.

また、本発明の原油タンク用耐食形鋼材は、上記成分組成に加えてさらに、Ca:0.0002〜0.005mass%およびREM:0.0005〜0.015mass%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。   In addition to the above component composition, the corrosion resistant steel for a crude oil tank of the present invention is further selected from Ca: 0.0002 to 0.005 mass% and REM: 0.0005 to 0.015 mass%, It contains two types.

また、本発明の原油タンク用耐食形鋼材は、降伏応力が315MPa以上、引張強さが440MPa以上であることを特徴とする。   Moreover, the corrosion-resistant steel material for crude oil tank of the present invention is characterized in that the yield stress is 315 MPa or more and the tensile strength is 440 MPa or more.

また、本発明の原油タンク用耐食形鋼材は、鋼材の表面に、金属ZnあるいはZn化合物を含む塗膜が形成されてなることを特徴とする。   Moreover, the corrosion-resistant steel material for crude oil tank of the present invention is characterized in that a coating film containing metal Zn or a Zn compound is formed on the surface of the steel material.

また、本発明の原油タンク用耐食形鋼材は、塗膜中におけるZnの含有量が1.0g/m以上であることを特徴とする。 Moreover, the corrosion-resistant shape steel material for crude oil tanks of the present invention is characterized in that the Zn content in the coating film is 1.0 g / m 2 or more.

また、本発明は、上記いずれかに記載の成分組成を有する鋼素材を1000〜1350℃に加熱後、熱間圧延して形鋼材を製造する方法において、Ar変態点以下での累積圧下率を10〜80%、圧延仕上温度を(Ar変態点−30℃)〜(Ar変態点−180℃)とする熱間圧延後、放冷することを特徴とする原油タンク用耐食形鋼材の製造方法を提案する。 Further, the present invention is the cumulative rolling reduction after heating a steel material having a composition as set forth in any one of the above in 1,000-1,350 ° C., a process for the preparation of shape steel by hot rolling, Ar 3 or less transformation point Is a corrosion-resistant shape steel for a crude oil tank, characterized by being allowed to cool after hot rolling with a rolling finish temperature of (Ar 3 transformation point −30 ° C.) to (Ar 3 transformation point −180 ° C.). We propose a manufacturing method.

本発明の原油タンク用耐食形鋼材の製造方法は、圧延中における被圧延材全体の表面温度差を70℃以内に制御して、上記熱間圧延することを特徴とする。   The method for producing a corrosion-resistant steel material for a crude oil tank according to the present invention is characterized in that the hot rolling is performed by controlling the surface temperature difference of the whole material to be rolled within 70 ° C. during rolling.

本発明によれば、優れた耐全面腐食性を有し、原油タンカーの油槽や原油を輸送あるいは貯蔵するためのタンクの用いて好適な形鋼材を、安価に提供することができるので、産業上格段の効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to provide a shape steel material having excellent overall corrosion resistance and suitable for use in an oil tank of a crude oil tanker or a tank for transporting or storing crude oil. There is a remarkable effect.

本発明の実施例で用いた全面腐食試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the general corrosion test apparatus used in the Example of this invention.

本発明の原油タンク用形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:0.001〜0.16mass%
Cは、鋼材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に、0.001mass%以上の含有を必要とする。一方、Cは、含有量の増加とともに耐食性が劣化するだけでなく、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劣化させる。よって、Cは0.001〜0.16mass%の範囲とする。なお、強度、靭性をバランスさせる観点からは、0.01〜0.15mass%の範囲が好ましい。
The reason for limiting the component composition of the crude steel tank shape steel of the present invention to the above range will be described.
C: 0.001 to 0.16 mass%
C is an element that enhances the strength of the steel material. In the present invention, it is necessary to contain 0.001 mass% or more in order to obtain a desired strength. On the other hand, C not only deteriorates the corrosion resistance as the content increases, but addition exceeding 0.16 mass% deteriorates the weldability and the toughness of the heat affected zone. Therefore, C is in the range of 0.001 to 0.16 mass%. In addition, from the viewpoint of balancing strength and toughness, a range of 0.01 to 0.15 mass% is preferable.

Si:1.5mass%以下
Siは、脱酸剤として作用するとともに、強度を高める元素であるが、1.5mass%を超える添加は、鋼の靭性を低下させる。そのため、本発明では、Siは1.5mass%以下の範囲に限定する。なお、上記Siの作用を確実に得るためには、0.01mass%以上の添加が望ましい。さらに、Siは、酸性環境において、防食皮膜を形成して耐食性の向上に寄与するので、酸性環境での耐食性を改善する観点からは、0.3〜1.5mass%の範囲で添加するのが好ましい。
Si: 1.5 mass% or less Si is an element that acts as a deoxidizer and increases the strength, but addition exceeding 1.5 mass% reduces the toughness of the steel. Therefore, in this invention, Si is limited to the range of 1.5 mass% or less. In order to obtain the above-described effect of Si reliably, addition of 0.01 mass% or more is desirable. Further, since Si contributes to the improvement of corrosion resistance by forming a corrosion prevention film in an acidic environment, it is added in the range of 0.3 to 1.5 mass% from the viewpoint of improving the corrosion resistance in an acidic environment. preferable.

Mn:0.1〜2.5mass%
Mnは、鋼材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に、0.1mass%以上の添加を必要とする。一方、2.5mass%を超える添加は、鋼の靭性および溶接性を低下させるとともに、偏析を助長して鋼材組成の不均一化を招く。よって、Mnは0.1〜2.5mass%の範囲とする。なお、高強度を維持し、かつ、耐食性を劣化させる介在物の形成を抑制する観点からは、0.5〜1.6mass%の範囲が好ましく、0.8〜1.4mass%の範囲がより好ましい。
Mn: 0.1 to 2.5 mass%
Mn is an element that increases the strength of the steel material. In the present invention, it is necessary to add 0.1 mass% or more in order to obtain a desired strength. On the other hand, addition exceeding 2.5 mass% reduces the toughness and weldability of the steel and promotes segregation, leading to non-uniform steel composition. Therefore, Mn is set to a range of 0.1 to 2.5 mass%. In addition, from the viewpoint of suppressing the formation of inclusions that maintain high strength and deteriorate corrosion resistance, the range of 0.5 to 1.6 mass% is preferable, and the range of 0.8 to 1.4 mass% is more preferable. preferable.

P:0.03mass%以下
Pは、粒界に偏析して鋼の靭性を低下させるとともに、耐食性をも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、0.03mass%を超えて含有すると、中央偏析を助長して鋼材組成の不均一化を招くとともに、靭性と耐食性が顕著に低下するようになるため、Pは0.03mass%以下とする。なお、Pを0.005mass%未満に低減することは、製造コストの増大を招くので、Pの下限は0.005mass%程度が好ましく、また、酸性環境における耐全面腐食性を向上させる観点からは、0.020mass%以下とするのが好ましい。
P: 0.03 mass% or less P is a harmful element that segregates at the grain boundaries to lower the toughness of the steel and also reduces the corrosion resistance, and is desirably reduced as much as possible. In particular, when the content exceeds 0.03 mass%, the central segregation is promoted to cause non-uniform steel composition, and the toughness and corrosion resistance are remarkably lowered. Therefore, P is set to 0.03 mass% or less. . Note that reducing P to less than 0.005 mass% causes an increase in production cost, so the lower limit of P is preferably about 0.005 mass%, and from the viewpoint of improving the general corrosion resistance in an acidic environment. 0.020 mass% or less is preferable.

S:0.01mass%以下
Sは、非金属介在物であるMnSを形成して腐食の起点になり、耐全面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、0.01mass%を超える含有は、耐全面腐食性の顕著な低下を招く。よって、本発明では、Sの上限は0.01mass%とする。なお、より耐食性を向上する観点からは、0.005mass%以下が望ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招くので、Sの現実的な好ましい範囲としては、0.0010〜0.0050mass%である。
S: 0.01 mass% or less S is a harmful element that forms MnS, which is a non-metallic inclusion, and serves as a starting point for corrosion and lowers the overall corrosion resistance, and is desirably reduced as much as possible. In particular, when the content exceeds 0.01 mass%, the overall corrosion resistance is significantly reduced. Therefore, in the present invention, the upper limit of S is set to 0.01 mass%. In addition, from the viewpoint of further improving the corrosion resistance, 0.005 mass% or less is desirable. However, since extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost, a practical preferable range of S is 0.0010 to 0.0050 mass%. It is.

Al:0.005〜0.1mass%
Alは、脱酸剤として作用する元素であり、本発明では0.005mass%以上含有させる必要である。一方、0.1mass%を超えて添加すると、鋼の靭性が低下する。よって、Alは0.005〜0.1mass%の範囲とする。好ましくは、0.01〜0.05mass%の範囲である。
Al: 0.005 to 0.1 mass%
Al is an element which acts as a deoxidizing agent, and in the present invention, it is necessary to contain 0.005 mass% or more. On the other hand, if added in excess of 0.1 mass%, the toughness of the steel decreases. Therefore, Al is made into the range of 0.005-0.1 mass%. Preferably, it is the range of 0.01-0.05 mass%.

N:0.001〜0.008mass%
Nは、鋼の靭性向上および溶接継手部の機械的特性向上のために、0.001mass%以上の添加が必要である。しかし、0.008mass%を超える添加は、固溶Nの増加をもたらし、溶接条件によっては、継手部の靭性を著しく低下させる。よって、Nは0.001〜0.008mass%の範囲とする。
N: 0.001 to 0.008 mass%
N needs to be added in an amount of 0.001 mass% or more in order to improve the toughness of the steel and the mechanical properties of the welded joint. However, addition exceeding 0.008 mass% results in an increase in solute N, and the toughness of the joint is significantly reduced depending on the welding conditions. Therefore, N is set to a range of 0.001 to 0.008 mass%.

Cu:0.008〜0.35mass%
Cuは、防食皮膜を形成して全面腐食を抑制する作用があり、本発明では、添加が必須の元素である。しかし、0.008mass%よりも少ないと上記効果が得られない。一方、Cuは、Snと複合添加することで、耐全面腐食性を著しく向上するが、0.35mass%を超えて添加すると、熱間加工性が低下し、製造性を害するようになる。よって、Cuは0.008〜0.35mass%の範囲とする。なお、Cu添加の効果は、添加量の増加にともない飽和していくため、費用対効果の点からは、0.008〜0.15mass%の範囲が好ましい。
Cu: 0.008 to 0.35 mass%
Cu has an action of suppressing the overall corrosion by forming an anticorrosion film, and is an essential element in the present invention. However, if it is less than 0.008 mass%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, when Cu is added in combination with Sn, the overall corrosion resistance is remarkably improved. However, when Cu is added in an amount exceeding 0.35 mass%, the hot workability is lowered and the manufacturability is impaired. Therefore, Cu is set to a range of 0.008 to 0.35 mass%. In addition, since the effect of Cu addition is saturated as the addition amount increases, the range of 0.008 to 0.15 mass% is preferable from the viewpoint of cost effectiveness.

Cr:0.1mass%超0.5mass%以下
Crは、Cuとともに鋼材表面に保護皮膜を形成し、酸性環境における耐全面腐食性を向上させるほか、鋼材強度を高める作用があり、本発明では添加が必須の元素である。特に、硫酸イオンおよび塩化物イオンを含む酸性環境において、Crは酸化皮膜を形成して鋼材表面を覆い、全面腐食速度を低下する効果がある。また、Crは、Cuとともに錆層を緻密化するため、ジンクプライマー塗布された状態でもZn化合物を錆層中に長く留めるので、塗装後耐食性も含めて、耐食性の向上に大きく寄与する。さらに、Cr添加による耐食性向上効果により、Cuの添加量を抑制できるので、Cu,Sn共存下で生じる熱間加工性の低下を軽減する効果がある。しかし、Crの0.1mass%以下の添加では、上記の添加効果は得られず、一方、0.5mass%を超える添加は、上記効果が飽和するとともに、コストの上昇および溶接性の劣化を招く。よって、Crは、0.1mass%超0.5mass%以下の範囲で添加する。
Cr: more than 0.1 mass% and less than 0.5 mass% Cr forms a protective film on the steel material surface together with Cu, improves the overall corrosion resistance in an acidic environment, and has the effect of increasing the strength of the steel material. Is an essential element. In particular, in an acidic environment containing sulfate ions and chloride ions, Cr has an effect of forming an oxide film to cover the steel material surface and reducing the overall corrosion rate. In addition, since Cr densifies the rust layer together with Cu, the Zn compound remains in the rust layer for a long time even when the zinc primer is applied, and thus greatly contributes to the improvement of the corrosion resistance, including the corrosion resistance after coating. Furthermore, since the addition amount of Cu can be suppressed by the effect of improving the corrosion resistance by adding Cr, there is an effect of reducing a decrease in hot workability caused in the presence of Cu and Sn. However, when Cr is added in an amount of 0.1 mass% or less, the above-described effect cannot be obtained. On the other hand, when the content exceeds 0.5 mass%, the above effect is saturated, and the cost is increased and weldability is deteriorated. . Therefore, Cr is added in a range of more than 0.1 mass% and 0.5 mass% or less.

Mo:0.01mass%以下
Moは、一般的にWと同様の作用を有し、耐食性を向上させる元素と考えられている。しかし、発明者らは、Wは酸性塩水環境下で不溶性の塩を形成するのに対して、Moは酸性塩水環境下では溶解性のある塩を形成し、バリア効果を発揮せず、特に、Mo含有量が0.01mass%を超えて多くなると、却って酸性塩水環境下における耐食性が劣化することを新規に見出した。そこで、本発明では、Moの含有量を0.01mass%以下に制限する。
Mo: 0.01 mass% or less Mo is generally considered to be an element having the same action as W and improving the corrosion resistance. However, the inventors have formed an insoluble salt in an acidic salt water environment, whereas Mo forms a soluble salt in an acidic salt water environment and does not exhibit a barrier effect. It has been newly found that when the Mo content exceeds 0.01 mass%, the corrosion resistance in an acidic salt water environment deteriorates. Therefore, in the present invention, the Mo content is limited to 0.01 mass% or less.

Sn:0.005〜0.3mass%
Snは、Cuとの複合効果により、緻密な錆層を形成して酸性環境下における全面腐食を抑制する作用があり、本発明では添加が必須の元素である。しかし、0.005mass%未満では、上記の添加効果がなく、一方、0.3mass%を超える添加は、熱間加工性および靭性の劣化を招く。よって、Snは、0.005〜0.3mass%の範囲とする。
Sn: 0.005-0.3 mass%
Sn has the effect of suppressing the overall corrosion in an acidic environment by forming a dense rust layer due to the combined effect with Cu, and is an element that is essential for addition in the present invention. However, if the amount is less than 0.005 mass%, the above-described addition effect is not obtained. On the other hand, the addition exceeding 0.3 mass% causes deterioration of hot workability and toughness. Therefore, Sn is set to a range of 0.005 to 0.3 mass%.

以上の元素が本発明に係る形鋼材の基本成分である。しかし、本発明の形鋼材が優れた耐全面腐食性を発揮するためには、上記成分が上記組成範囲にあるだけではなく、さらに、下記(1)式:
B1=28×C+2000×P+27000×S+0.0083×(1/Cu)+0.027×(1/Cr)+95×Mo+0.00098×(1/Sn)−6
・・・(1)
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量(mass%)
で定義されるB1の値が0以下となるよう含有していることが必要である。
上記(1)式は、本発明において行った腐食試験において得られた、耐全面腐食性に及ぼす各元素の影響を纏めた耐食性の指標を表す経験式であり、上記B1の値が0を超えると、耐全面腐食性を確保することができなくなることがわかっている。なお、上記(1)式では、各元素の耐食性に及ぼす影響について、1次および2次の項の元素は、その元素を添加するほど耐全面腐食性が低下することを、一方、逆数となっている項の元素は、添加するほど耐全面腐食性が向上することを示している。つまり、CおよびMoは耐食性低下元素、PおよびSは含有量の2乗で影響する耐食性低下元素、Cu,CrおよびSnは耐食性向上元素である。
The above elements are basic components of the shape steel according to the present invention. However, in order for the shaped steel material of the present invention to exhibit excellent overall corrosion resistance, not only the above components are in the above composition range, but also the following formula (1):
B1 = 28 × C + 2000 × P 2 + 27000 × S 2 + 0.0083 × (1 / Cu) + 0.027 × (1 / Cr) + 95 × Mo + 0.00098 × (1 / Sn) −6
... (1)
Here, each element symbol in the above formula is the content of each element (mass%)
It is necessary to contain so that the value of B1 defined by (1) may be 0 or less.
The above formula (1) is an empirical formula representing an index of corrosion resistance obtained by the corrosion test conducted in the present invention and summarizing the influence of each element on the overall corrosion resistance, and the value of B1 exceeds 0. It is known that the general corrosion resistance cannot be secured. In the above formula (1), regarding the influence of each element on the corrosion resistance, the element of the primary and secondary terms shows that the overall corrosion resistance decreases as the element is added, while the reciprocal number. The element of the term which has shown has shown that a general corrosion resistance improves, so that it adds. That is, C and Mo are corrosion resistance decreasing elements, P and S are corrosion resistance decreasing elements that are affected by the square of the content, and Cu, Cr, and Sn are corrosion resistance improving elements.

本発明の形鋼材は、上記基本成分に加えてさらに、Niを下記の範囲で添加することができる。
Ni:0.005〜0.4mass%
Niは、Cuと複合して添加することにより、熱間加工性の劣化を抑制する働きがある。しかし、0.005mass%未満の添加では上記効果が得られず、一方、0.4mass%を超える添加は、コストの上昇を招く。よって、Niは0.005〜0.4mass%の範囲で添加するのが好ましい。なお、費用対効果の観点からは、0.005〜0.15mass%の範囲がより好ましい。
In addition to the above basic components, Ni can be added to the structural steel material of the present invention in the following range.
Ni: 0.005-0.4 mass%
Ni is added in combination with Cu, thereby suppressing the deterioration of hot workability. However, if the addition is less than 0.005 mass%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, the addition exceeding 0.4 mass% causes an increase in cost. Therefore, Ni is preferably added in the range of 0.005 to 0.4 mass%. In addition, from a cost-effective viewpoint, the range of 0.005-0.15 mass% is more preferable.

なお、Niを添加する場合は、上記B1の値に代えて、下記(2)式:
B2=28×C+2000×P+27000×S+0.0083×(1/Cu)+2×Ni+0.027×(1/Cr)+95×Mo+0.00098×(1/Sn)−6
・・・(2)
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量(mass%)
で定義されるB2の値を0以下となるよう各成分を含有させる必要がある。ここで、(2)式からわかるように、Niは、耐食性を低下する元素である。
In addition, when adding Ni, it replaces with the value of said B1, and the following (2) formula:
B2 = 28 × C + 2000 × P 2 + 27000 × S 2 + 0.0083 × (1 / Cu) + 2 × Ni + 0.027 × (1 / Cr) + 95 × Mo + 0.00098 × (1 / Sn) −6
... (2)
Here, each element symbol in the above formula is the content of each element (mass%)
It is necessary to contain each component so that the value of B2 defined in (1) is 0 or less. Here, as can be seen from the equation (2), Ni is an element that reduces the corrosion resistance.

また、本発明の鋼材は、上記成分に加えてさらに、WおよびSbのうちから選ばれる1種または2種を下記の範囲で添加することができる。
W:0.001〜0.5mass%
Wは、腐食環境で形成されるWO 2−イオンが、塩化物イオン等の陰イオンに対するバリア効果を発揮するとともに、不溶性のFeWOを形成して腐食の進行を抑制する。さらに、鋼材表面に形成される錆層を緻密化する効果もある。そして、Wは、これらの化学的、物理的な効果によって、HSおよびClが存在する腐食環境における全面腐食の進行を抑制する効果がある。しかし、0.001mass%よりも少ないと十分な添加効果が得られず、一方、0.5mass%を超える添加は、その効果が飽和するだけでなく、コストの上昇を招く。よって、Wを添加する場合には、0.001〜0.5mass%の範囲とするのが好ましい。
Moreover, in addition to the said component, the steel material of this invention can further add 1 type or 2 types chosen from W and Sb in the following range.
W: 0.001 to 0.5 mass%
W inhibits the progress of corrosion by forming an insoluble FeWO 4 while WO 4 2- ions formed in a corrosive environment exert a barrier effect against anions such as chloride ions. Furthermore, there is also an effect of densifying the rust layer formed on the steel material surface. And, W has an effect of suppressing the progress of the general corrosion in the corrosive environment where H 2 S and Cl exist due to these chemical and physical effects. However, if the amount is less than 0.001 mass%, a sufficient addition effect cannot be obtained. On the other hand, addition exceeding 0.5 mass% not only saturates the effect but also causes an increase in cost. Therefore, when adding W, it is preferable to set it as the range of 0.001-0.5 mass%.

Sb:0.005〜0.3mass%
Sbは、Snと同様に、CuおよびWとの複合効果により緻密な錆層を形成して酸性環境における腐食を抑制する作用があり、本特性をより向上させたい場合に添加することができる。しかし、0.005mass%未満の添加では効果がなく、一方、0.3mass%を超える添加では、効果が飽和するととともに、加工性が低下するようになる。よって、Sbを添加する場合は、0.005〜0.3mass%の範囲とするのが好ましい。
Sb: 0.005 to 0.3 mass%
Sb, like Sn, has a function of suppressing corrosion in an acidic environment by forming a dense rust layer due to the combined effect of Cu and W, and can be added when it is desired to further improve this property. However, if the addition is less than 0.005 mass%, there is no effect. On the other hand, if the addition exceeds 0.3 mass%, the effect is saturated and the workability is lowered. Therefore, when adding Sb, it is preferable to set it as the range of 0.005-0.3 mass%.

なお、上記Niのほか、Wおよび/またはSbを添加する場合には、上記B1あるいはB2の値に代えて、下記(3)式:
B3=28×C+2000×P+27000×S+0.0083×(1/Cu)+2×Ni+0.027×(1/Cr)+95×Mo+0.00098×(1/Sn)+0.0019×(1/(Sb+W))−6.5 ・・・(3)
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量(mass%)
で定義されるB3の値を0以下にするよう、各元素を含有させる必要がある。ここで、(3)式からわかるように、WおよびSbは、耐食性を向上する元素である。
When adding W and / or Sb in addition to Ni, the following formula (3) is used instead of the value of B1 or B2:
B3 = 28 × C + 2000 × P 2 + 27000 × S 2 + 0.0083 × (1 / Cu) + 2 × Ni + 0.027 × (1 / Cr) + 95 × Mo + 0.00098 × (1 / Sn) + 0.0019 × (1 / (Sb + W))-6.5 (3)
Here, each element symbol in the above formula is the content of each element (mass%)
It is necessary to contain each element so that the value of B3 defined in (1) is 0 or less. Here, as can be seen from the equation (3), W and Sb are elements that improve the corrosion resistance.

さらに、本発明の形鋼材は、強度および靭性を向上させるため、上記成分に加えてさらに、Nb,V,TiおよびBのうちから選ばれる1種または2種以上を下記に範囲で添加することができる。   Furthermore, in order to improve the strength and toughness of the structural steel material of the present invention, in addition to the above components, one or more selected from Nb, V, Ti and B should be added in the following range. Can do.

Nb:0.002〜0.1mass%
Nbは、鋼の強度および靭性向上を目的に添加する元素である。しかし、0.002mass%未満ではその効果がなく、一方、0.1mass%を超えると、上記効果が飽和してしまう。よって、Nbを添加する場合は、0.002〜0.1mass%の範囲とするのが好ましい。
Nb: 0.002 to 0.1 mass%
Nb is an element added for the purpose of improving the strength and toughness of steel. However, if it is less than 0.002 mass%, the effect is not obtained. On the other hand, if it exceeds 0.1 mass%, the above effect is saturated. Therefore, when adding Nb, it is preferable to set it as the range of 0.002-0.1 mass%.

V:0.002〜0.1mass%
Vは、鋼の強度向上を目的に添加する元素である。しかし、0.002mass%未満では強度向上効果がなく、一方、0.1mass%を超える添加は、靭性の低下を招く。よって、添加する場合は、0.002〜0.1mass%の範囲とするのが好ましい。
V: 0.002-0.1 mass%
V is an element added for the purpose of improving the strength of steel. However, if it is less than 0.002 mass%, there is no effect of improving the strength. On the other hand, addition exceeding 0.1 mass% causes a decrease in toughness. Therefore, when adding, it is preferable to set it as the range of 0.002-0.1 mass%.

Ti:0.001〜0.1mass%
Tiは、鋼の強度および靭性向上を目的に添加する元素である。しかし、0.001mass%未満ではその効果がなく、一方、0.1mass%を超えると効果が飽和してしまう。よって、添加する場合は、0.001〜0.1mass%の範囲とするのが好ましい。
Ti: 0.001 to 0.1 mass%
Ti is an element added for the purpose of improving the strength and toughness of steel. However, if it is less than 0.001 mass%, the effect is not obtained. On the other hand, if it exceeds 0.1 mass%, the effect is saturated. Therefore, when adding, it is preferable to set it as the range of 0.001-0.1 mass%.

B:0.01mass%以下
Bは、鋼の強度向上を目的に添加する元素であり、その効果は、0.0003mass%以上の添加によって得られるので、添加する場合には0.0003mass%以上添加するのが好ましい。しかし、0.01mass%を超える添加は、靭性を低下させるため、添加する場合は、0.01mass%以下にするのが好ましい。
B: 0.01 mass% or less B is an element added for the purpose of improving the strength of steel, and the effect is obtained by addition of 0.0003 mass% or more. When added, 0.0003 mass% or more is added. It is preferable to do this. However, since addition exceeding 0.01 mass% reduces toughness, when adding, it is preferable to make it 0.01 mass% or less.

さらに、本発明の形鋼材は、延性および靭性の向上を図るため、上記成分に加えてさらに、CaおよびREMのうちから選ばれる1種または2種を下記に範囲で添加することができる。
Ca:0.0002〜0.005mass%
Caは、介在物の形態制御によって延性および靭性を向上させる効果があるとともに、塗装状態における耐食性を向上する効果があるので、これらの特性向上を目的として添加することができる。しかし、0.0002mass%未満では、その効果がなく、一方、0.005mass%を超える添加は、靭性の低下を招く。よって、添加する場合には、0.0002〜0.005mass%の範囲とするのが好ましい。なお、耐食性向上の観点からは、0.001〜0.005mass%の範囲がより好ましい。
Furthermore, in order to improve ductility and toughness, the structural steel material of the present invention may further contain one or two selected from Ca and REM in the following ranges in addition to the above components.
Ca: 0.0002 to 0.005 mass%
Ca has an effect of improving ductility and toughness by controlling the form of inclusions, and also has an effect of improving corrosion resistance in a painted state, and therefore can be added for the purpose of improving these properties. However, if the amount is less than 0.0002 mass%, the effect is not obtained. On the other hand, addition exceeding 0.005 mass% causes a decrease in toughness. Therefore, when adding, it is preferable to set it as the range of 0.0002-0.005 mass%. In addition, from the viewpoint of improving the corrosion resistance, a range of 0.001 to 0.005 mass% is more preferable.

REM:0.0005〜0.015mass%
REM(Rare Earth Metal)は、原子番号が57〜71までの希土類元素を意味し、一般にはLa,Ce,Pr,Ndなどを含む混合物であるミッシュメタルを用いて添加することができる。このREMは、介在物の形態を制御し、延性および靭性を向上させる作用を有する。しかし、0.0005mass%未満では、その効果がなく、一方、0.015mass%を超える添加は、靭性が低下させる。よって、添加する場合は、0.0005〜0.015mass%の範囲とするのが好ましい。なお、耐食性を向上させる観点からは、0.005〜0.015mass%の範囲がより好ましい。
REM: 0.0005 to 0.015 mass%
REM (Rare Earth Metal) means a rare earth element having an atomic number of 57 to 71, and can be generally added using misch metal which is a mixture containing La, Ce, Pr, Nd and the like. This REM has the effect | action which controls the form of an inclusion and improves ductility and toughness. However, if it is less than 0.0005 mass%, the effect is not obtained. On the other hand, addition exceeding 0.015 mass% reduces toughness. Therefore, when adding, it is preferable to set it as the range of 0.0005-0.015 mass%. In addition, from the viewpoint of improving the corrosion resistance, a range of 0.005 to 0.015 mass% is more preferable.

なお、本発明の形鋼材は、上記成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物からなるものである。ただし、本発明の形鋼材は、上記本発明の作用効果を害さない範囲であれば、他の元素の含有を拒むものではなく、例えば、Oであれば0.008mass%以下を含有することができる。   In the structural steel material of the present invention, the balance other than the above components is composed of Fe and inevitable impurities. However, the shape steel material of the present invention does not refuse the inclusion of other elements as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, if it is O, it may contain 0.008 mass% or less. it can.

次に、本発明に係る原油タンク用形鋼材のミクロ組織について説明する。
一般に、船舶に用いられる鋼板、とりわけ、降伏応力YP:315MPa以上、引張強さTS:440MPa以上の高強度厚鋼板では、炭素当量を低く制御して高い溶接性を付与した鋼素材を、制御圧延と制御冷却を組み合わせたTMCPを採用して鋼板組織中に硬質のベイナイトを導入することで高強度化を達成している。そして、低温靭性が求められる場合や、厚肉化への要求に対しては、上記制御圧延および制御冷却の条件を最適化することで対応している。したがって、この場合、鋼板のミクロ組織は、通常、フェライト+ベイナイト組織である。
Next, the microstructure of the steel tank shape steel according to the present invention will be described.
In general, steel sheets used in ships, especially high-strength thick steel sheets with yield stress YP: 315 MPa or more and tensile strength TS: 440 MPa or more, are controlled rolling of steel materials with low carbon equivalents and high weldability. By adopting TMCP combined with the control cooling and introducing hard bainite into the steel sheet structure, high strength is achieved. And the case where low temperature toughness is calculated | required and the request | requirement to thickening respond | correspond by optimizing the conditions of the said controlled rolling and controlled cooling. Therefore, in this case, the microstructure of the steel sheet is usually a ferrite + bainite structure.

一方、形鋼の場合、短辺と長辺の幅や厚さが異なる場合が多く、例えば、断面が矩形ではない不等辺不等厚山形鋼の場合には、必然的に熱間圧延時やその後の冷却時に温度の不均一が生ずる。ここでさらに制御冷却(加速冷却)を適用した場合には、残留応力が不均一となり、ねじれや曲がり、反りを誘発し、寸法精度の低下を招くため、圧延後の形状矯正負荷が増大する。そのため、第2相として硬質のベイナイト組織を導入して高強度化するTMCPを形鋼に適用することは難しい。   On the other hand, in the case of a section steel, the width and thickness of the short side and the long side are often different.For example, in the case of an unequal side unequal thick angle steel with a non-rectangular cross section, inevitably during hot rolling or During subsequent cooling, temperature non-uniformity occurs. Here, when further controlled cooling (accelerated cooling) is applied, the residual stress becomes non-uniform, causing torsion, bending, and warping, resulting in a decrease in dimensional accuracy, thus increasing the shape correction load after rolling. Therefore, it is difficult to apply TMCP, which has a high strength by introducing a hard bainite structure as the second phase, to the shape steel.

したがって、船舶に用いられる形鋼には、加速冷却を行うことなく、通常の熱間圧延組織であるフェライト+パーライト組織で、降伏応力YP:315MPa以上、引張強さTS:440MPa以上の高強度を達成することが求められる。これを実現する手段としては、第2相のパーライト分率を増やす方法、フェライト組織を細粒化する方法、フェライトを固溶強化や析出強化して硬くする方法、あるいは(γ+α)2相域で熱間圧延してフェライトの一部を加工フェライトとする方法等が考えられる。   Therefore, the shape steel used for ships has a high strength of yield stress YP: 315 MPa or more and tensile strength TS: 440 MPa or more with a ferrite + pearlite structure which is a normal hot rolled structure without accelerated cooling. It is required to achieve. Means to achieve this include a method of increasing the pearlite fraction of the second phase, a method of refining the ferrite structure, a method of hardening the ferrite by solid solution strengthening or precipitation strengthening, or a (γ + α) two-phase region. A method of hot rolling and converting a part of the ferrite into processed ferrite is conceivable.

上記方法のうち、フェライトを細粒化する方法は、YPを上昇させるには有効な手段であるが、TSの上昇が小さいため、この方法のみでは十分な高強度化は図れない。また、パーライト分率を増加する方法は、Cを多量に添加する必要があるが、Cの過度な添加は、溶接性の低下を招くため好ましくない。また、固溶強化元素や析出強化元素を添加してフェライトを強化する方法は、合金元素の多量の添加により溶接性の低下を招いたり、素材コストの上昇を招いたりする。   Of the above methods, the method of refining ferrite is an effective means for increasing YP. However, since the increase in TS is small, sufficient strength cannot be achieved by this method alone. The method for increasing the pearlite fraction requires addition of a large amount of C, but excessive addition of C is not preferable because it causes a decrease in weldability. In addition, the method of strengthening ferrite by adding a solid solution strengthening element or a precipitation strengthening element causes a decrease in weldability or an increase in material cost due to the addition of a large amount of alloy elements.

一方、加工フェライトを活用する方法は、Cや合金元素の添加を最小限に抑制し、溶接性を維持した状態で、YPおよびTSを上昇させることができる。すなわち、この方法は、熱間圧延後、制御冷却(加速冷却)することなく高強度化を図ることができるので、形鋼製造時の固有の問題である圧延、冷却時の曲がりや反りの発生を抑えながら、高強度化することが可能である。そこで、本発明においては、原油タンク用形鋼の高強度化手段として、鋼のミクロ組織を、加工フェライトを含むフェライト+パーライト組織とする方法を採用することとした。   On the other hand, the method of utilizing processed ferrite can increase YP and TS in a state where the addition of C and alloy elements is minimized and weldability is maintained. In other words, since this method can achieve high strength without hot-rolling and controlled cooling (accelerated cooling), the occurrence of bending and warping during rolling and cooling, which is an inherent problem during shape steel production It is possible to increase the strength while suppressing. Therefore, in the present invention, as a means for increasing the strength of the shape steel for the crude oil tank, a method is adopted in which the microstructure of the steel is made of ferrite containing processed ferrite + pearlite structure.

上記加工フェライトは、面積率にして鋼組織全体の10%以上であることが必要である。加工フェライトが10%未満では、鋼の強化が十分に得られない。なお、上限は特に規定しないが、70%超えでは、強度上昇が飽和すると共に、(α+γ)の2相域圧延時の荷重増大に伴うロール割損リスクが増加するため、上限は70%とするのが好ましい。ここで、上記加工フェライトとは、Ar変態点以下の(α+γ)2相域での熱間圧延によって形成された転位密度の高いフェライトのことであり、その分率は、扁平化した加工フェライトがミクロ組織全体に占める面積割合を、画像解析によって定量化することで求めることができる。ミクロ組織の測定位置は、最も板厚の厚い部位における板厚1/4部が好ましい。残部は、フェライト(加工フェライト以外)およびパーライト組織である。パーライト組織は、面積率で20%以下であることが好ましい。なお、フェライト・パーライト以外の組織、例えばベイナイト等は、面積率で20%以下なら存在してもよい。 The processed ferrite needs to be 10% or more of the entire steel structure in terms of area ratio. If the processed ferrite is less than 10%, the steel cannot be sufficiently strengthened. The upper limit is not particularly specified, but if it exceeds 70%, the increase in strength is saturated and the risk of roll breakage accompanying an increase in load during two-phase rolling of (α + γ) increases, so the upper limit is set to 70%. Is preferred. Here, the processed ferrite is ferrite having a high dislocation density formed by hot rolling in the (α + γ) two-phase region below the Ar 3 transformation point, and the fraction is flattened processed ferrite. Can be obtained by quantifying the area ratio of the entire microstructure by image analysis. The measurement position of the microstructure is preferably a ¼ part thickness at the thickest part. The balance is ferrite (other than processed ferrite) and pearlite structure. The pearlite structure is preferably 20% or less in terms of area ratio. Note that a structure other than ferrite and pearlite, such as bainite, may exist if the area ratio is 20% or less.

次に、上記加工フェライトを含むフェライト+パーライト組織を有する原油タンク用形鋼を製造する方法について説明する。
本発明の原油タンク用形鋼の製造に当たっては、先ず、上記成分組成を有する鋼を転炉、電気炉等通常公知の方法で溶製し、連続鋳造法、造塊法等通常公知の方法でブルームやビレット等の鋼素材とするのが好ましい。なお、溶鋼を溶製後、取鍋精錬や真空脱ガス等の処理を付加しても良い。
Next, a method for producing a crude steel tank shape steel having a ferrite + pearlite structure containing the processed ferrite will be described.
In producing the steel tank for crude oil tank of the present invention, first, steel having the above component composition is melted by a generally known method such as a converter or an electric furnace, and then by a generally known method such as a continuous casting method or an ingot forming method. It is preferable to use a steel material such as bloom or billet. In addition, after melting molten steel, you may add processes, such as ladle refining and vacuum degassing.

次いで、上記鋼素材を、加熱炉で再加熱後、熱間圧延して所望の寸法、所望のミクロ組織および機械的特性を有する原油タンク用形鋼とする。この際、鋼素材の再加熱温度は1000〜1350℃の範囲とする必要がある。加熱温度が1000℃未満では変形抵抗が大きく、熱間圧延が難しくなる。一方、1350℃を超える加熱は、表面痕の発生原因となったり、スケールロスや燃料原単位が増加したりする。好ましくは、1100〜1300℃の範囲である。   Next, the steel material is reheated in a heating furnace and hot-rolled to obtain a crude steel tank shape having desired dimensions, desired microstructure and mechanical properties. At this time, the reheating temperature of the steel material needs to be in the range of 1000 to 1350 ° C. When the heating temperature is less than 1000 ° C., the deformation resistance is large and hot rolling becomes difficult. On the other hand, heating exceeding 1350 ° C. causes generation of surface marks, or increases scale loss and fuel consumption rate. Preferably, it is the range of 1100-1300 degreeC.

続く熱間圧延は、Ar変態点以下での累積圧下率を10〜80%とする必要がある。圧延温度がAr変態点以上では、鋼のミクロ組織が加工フェライトを含まないものとなり、必要な強度、靭性を確保することができない。同様に、Ar変態点以下での累積圧下率が10%未満では、加工フェライトの生成量が少ないため、強靭化効果が小さい。逆に、80%を超える圧下率になると、圧延荷重が増大して圧延が困難となったり、圧延のパス回数が増えて生産性の低下を招いたりする。よって、Ar変態点以下での累積圧下率は10〜80%とする。好ましくは、10〜60%の範囲である。なお、Ar変態点以下での圧延は、少なくとも1パス以上行えばよく、複数パスとなっても構わない。ここで、Ar変態点以下での累積圧下率とは、Ar変態点における圧延材の断面積(S)に対する圧延終了後の圧延材の断面積(S)の断面減面率のことを指し、以下の式で表される。
(Ar変態点以下での累積圧下率〔%〕)=100×(S−S)/S
In the subsequent hot rolling, it is necessary to set the cumulative rolling reduction below the Ar 3 transformation point to 10 to 80%. If the rolling temperature is not lower than the Ar 3 transformation point, the microstructure of the steel does not contain processed ferrite, and the required strength and toughness cannot be ensured. Similarly, when the cumulative rolling reduction below the Ar 3 transformation point is less than 10%, the toughening effect is small because the amount of processed ferrite produced is small. Conversely, when the rolling reduction exceeds 80%, the rolling load increases and rolling becomes difficult, or the number of rolling passes increases, leading to a decrease in productivity. Therefore, the cumulative rolling reduction below the Ar 3 transformation point is 10 to 80%. Preferably, it is 10 to 60% of range. Note that the rolling below the Ar 3 transformation point may be performed at least one pass or more, and may be a plurality of passes. Here, the cumulative rolling reduction below Ar 3 transformation point, Ar 3 in cross-section area reduction rate of the cross-sectional area of the rolled material after rolling completion to the cross-sectional area of the rolled material (S f) in the transformation point (S a) It is expressed by the following formula.
(Cumulative rolling reduction [Ar] below Ar 3 transformation point) = 100 × (S f −S a ) / S f

また、上記熱間圧延は、圧延仕上温度を(Ar変態点−30℃)〜(Ar変態点−180℃)とする条件で行う必要がある。圧延仕上温度が、(Ar変態点−30℃)超えでは、2相域圧延による転位密度の高い加工フェライト導入による強靭化効果が十分に得られず、一方、(Ar変態点−180℃)未満では、変形抵抗の増大により圧延荷重が増加し、圧延することが困難となるからである。 Further, the hot rolling must be performed under conditions in which the rolling finishing temperature and (Ar 3 transformation point -30 ℃) ~ (Ar 3 transformation point -180 ° C.). When the rolling finishing temperature exceeds (Ar 3 transformation point −30 ° C.), the effect of toughening due to the introduction of processed ferrite having a high dislocation density by two-phase rolling cannot be obtained sufficiently, while (Ar 3 transformation point −180 ° C.). This is because the rolling load increases due to an increase in deformation resistance, and it becomes difficult to perform rolling.

さらに、上記熱間圧延は、Ar変態点以下での圧延を行う前に、圧延途中の形鋼の部位(長辺、短辺、ウエブ、フランジなど)による温度差(すなわち、圧延途中の熱間圧延形鋼素材全体における温度差)を70℃以内としておくのが好ましく、50℃以下としておくのがより好ましい。例えば、長辺と短辺とで肉厚に差のある不等辺不等厚山形鋼については、肉厚の薄い長辺側よりも肉厚の厚い短辺側を圧延機の前後で水冷して、長辺側と短辺側の温度差を70℃以内に、さらには50℃以内に抑えておくことが好ましい。温度差が70℃を超えると、短辺側と長辺側の強度、靭性特性のばらつきが大きくなるばかりでなく、圧延後の冷却工程での曲がりや反りが大きくなり、矯正に要する負担が大きくなって生産性が低下するためである。さらに、50℃以下であれば、生産安定性が改善されるためより好ましい。なお、形鋼の各部位の温度差は、圧延途中の形鋼の各部位における表面温度を放射温度計で測定し、得られた最高温度と最低温度の差より求める。 Further, the above hot rolling is performed before the rolling at an Ar 3 transformation point or less, and a temperature difference (that is, heat during rolling) due to a portion of the shape steel (long side, short side, web, flange, etc.) during rolling. It is preferable that the temperature difference in the whole of the rolled steel material is within 70 ° C., more preferably 50 ° C. or less. For example, for an unequal side unequal thick angle steel that has a difference in wall thickness between the long side and the short side, water-cool the thick side of the short side before and after the rolling mill. The temperature difference between the long side and the short side is preferably kept within 70 ° C., more preferably within 50 ° C. When the temperature difference exceeds 70 ° C., not only the variation in strength and toughness characteristics between the short side and the long side, but also bending and warping in the cooling process after rolling increase, and the burden required for correction is large. This is because productivity decreases. Furthermore, if it is 50 degrees C or less, since production stability is improved, it is more preferable. In addition, the temperature difference of each part of a shape steel measures the surface temperature in each part of the shape steel in the middle of rolling with a radiation thermometer, and calculates | requires from the difference of the obtained maximum temperature and minimum temperature.

形鋼の各部位(例えば、短辺側と長辺側)の温度差を70℃以内に、より好ましくは50℃以内に抑える手段としては、粗圧延機の前後に配置された冷却設備を用いて制御する方法が好ましい。具体的には、上記冷却設備により、肉厚の厚い短辺側を重点的に水冷し温度差を解消する方法が好ましい。この際の水冷は、圧延機前後の前面のみ、後面のみあるいは、前後の両方で行ってもよく、また、熱間圧延する形鋼の寸法や要求精度に応じて、複数回に分けて行ってもよい。なお、水冷の際の水量密度は、1m/m・min以上であることが好ましい。 As a means for suppressing the temperature difference between each part of the shape steel (for example, the short side and the long side) within 70 ° C., more preferably within 50 ° C., cooling equipment disposed before and after the rough rolling mill is used. The control method is preferable. Specifically, a method of eliminating the temperature difference by intensively water-cooling the thicker short side with the cooling facility is preferable. Water cooling at this time may be performed only on the front and back of the rolling mill, only on the rear surface, or both on the front and back, and may be performed in multiple times depending on the dimensions and required accuracy of the shape steel to be hot rolled. Also good. The water density at the time of water cooling is preferably 1 m 3 / m 2 · min or more.

熱間圧延に続く冷却は、空冷(放冷)とする。これにより、圧延後の冷却不均一から生じる曲がりや反りといった形状変化を低減することができ、圧延後の製品に対する矯正負担を軽減することができる。放冷の際の冷却速度は、板厚にもよるが、0.4〜1.0℃/sec程度である。上記冷却速度の範囲内で冷却を加減速する措置(強制冷却、保温など)を施すことは、実質的に放冷と同じなので、特にこれを除外しない。   Cooling subsequent to hot rolling is air cooling (cooling). Thereby, shape changes such as bending and warping caused by uneven cooling after rolling can be reduced, and the correction burden on the product after rolling can be reduced. The cooling rate during cooling is about 0.4 to 1.0 ° C./sec, although it depends on the plate thickness. Applying measures for accelerating / decelerating the cooling within the range of the cooling rate (forced cooling, heat retention, etc.) is substantially the same as that for cooling, so this is not particularly excluded.

一般に、タンカーの原油タンク等に用いられる形鋼材は、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、耐全面腐食性を向上させて使用されている。これらの形鋼材は、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、鋼材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る。したがって、鋼材の表面全体を完全に覆うためには、一定以上の塗膜厚さが必要であり、好ましくはジンクプライマーの塗膜厚を平均厚さ15μm以上にすることで耐全面腐食性を格段に向上することができる。   In general, the shape steel used for crude oil tanks of tankers is improved in overall corrosion resistance by applying a coating such as a primer containing metal Zn or a Zn compound (hereinafter collectively referred to as “zinc primer”). Have been used. Since these shape steel materials are subjected to a shot blast treatment on the surface and then coated with a zinc primer, depending on the surface condition such as the roughness of the steel material, the base may not be completely covered. Therefore, in order to completely cover the entire surface of the steel material, a coating thickness of a certain level or more is necessary. Preferably, the coating thickness of the zinc primer is set to an average thickness of 15 μm or more, and the overall corrosion resistance is remarkably increased. Can be improved.

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原油タンク用形鋼材は、無塗装の状態においても耐全面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、本発明の原油タンク用形鋼材は、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以上とすることにより、耐全面腐食性を格段に向上するとともに塗装寿命を大幅に延長することができる。さらに、2.5g/m以上とすれば、より優れた耐全面腐食性を得ることができる。なお、耐全面腐食性の観点からは、ジンクプライマー塗布量の上限は設けないが、ジンクプライマーの塗膜が厚くなると、切断性や溶接性が低下するので、上限の厚さは100μm程度とするのが好ましい。 In this respect, the crude steel tank shape steel of the present invention produced by the above method using a steel material having the above component composition is not only excellent in overall corrosion resistance even in a non-painted state, but also painted. It is characterized by its excellent later corrosion resistance. In particular, the shape steel material for crude oil tanks of the present invention has a remarkable overall corrosion resistance by making the coating amount of the primer containing metal Zn or Zn compound 1.0 g / m 2 or more in terms of Zn content. In addition, the paint life can be greatly extended. Furthermore, if it is 2.5 g / m 2 or more, more excellent overall corrosion resistance can be obtained. In addition, from the viewpoint of overall corrosion resistance, there is no upper limit on the amount of zinc primer applied. However, if the coating film of the zinc primer becomes thicker, the cutting property and weldability deteriorate, so the upper limit thickness is about 100 μm. Is preferred.

ジンクプライマーの塗膜厚と形鋼材表面のZn含有量との関係は、ジンクプライマー中のZn含有率に依存するが、一般的には平均塗装厚にして15μm以上であれば、形鋼材表面全体を覆うことができ、ジンクプライマーの種類によらず、Zn含有量に換算して1.0g/m以上の塗布量を確保することができる。
なお、鋼材表面のZn含有量は、例えば、鋼材から30mm角の小片を複数個(例えば、10個)切り出し、その表面の塗膜あるいはさび層をすべて溶解回収し、その中に含まれるZn量を分析することにより求めることができる。
以上のように、本発明の形鋼は、オイルタンクの油槽、原油を輸送するためのタンクまたは原油を貯蔵するためのタンクを構成する各種容器の構成材料(プライマーあるいは塗装を併用する場合も含む)として、広く用いることができる。
The relation between the coating thickness of the zinc primer and the Zn content on the surface of the shaped steel material depends on the Zn content in the zinc primer, but generally, if the average coating thickness is 15 μm or more, the entire surface of the shaped steel material The coating amount of 1.0 g / m 2 or more can be ensured in terms of Zn content regardless of the type of zinc primer.
The Zn content on the surface of the steel material is, for example, a plurality of (for example, 10) pieces of 30 mm square pieces cut out from the steel material, and all the coating film or rust layer on the surface is dissolved and recovered, and the amount of Zn contained therein Can be obtained by analyzing the above.
As described above, the structural steel of the present invention includes components for various containers (primers or paints used in combination) constituting oil tanks of oil tanks, tanks for transporting crude oil, or tanks for storing crude oil. ) Can be widely used.

表1−1および表1−2に示したNo.1〜35の成分組成を有する鋼を真空溶解炉または転炉で溶製してブルームとし、このブルームを加熱炉で1300℃の温度に加熱後、表2−1および表2−2に示したAr変態点以下での累積圧下率を40%、圧延仕上温度を730℃とする熱間圧延後、空冷して、断面寸法が350×100×11/17mmの不等辺不等厚山形鋼(NAB)を製造した。一部の鋼については、本特許の範囲外の製造方法を行い、比較例とした。
上記のようにして得た形鋼の短辺部から以下の各種試験片を採取してそれぞれの試験を実施した。具体的には、日本海事協会の船級規格(いわゆるNK規格、2007年度版)の記載[K編3章の図K3.1の(2)]を参照し、これに準拠して試験片採取位置を決定した。まず、JIS1A号引張試験片を採取し、引張特性(降伏応力YP,引張強さTS,伸びEl)を測定した。また、組織観察用の試料を採取し、板厚1/4部の組織を顕微鏡で倍率200倍にて観察し、2相域圧延で生成した扁平化した加工フェライトをトレースし、ミクロ組織中に占める面積を画像解析により定量化し、フェライト、加工フェライトおよびパーライトの面積率を求めた。なお、加工フェライトを有する鋼において、加工フェライト以外の主要な相は、パーライトあるいはベイナイトと熱間圧延終了後に生成した加工を受けていないフェライトであった。
No. shown in Table 1-1 and Table 1-2. Steel having a component composition of 1 to 35 was melted in a vacuum melting furnace or converter to form a bloom, and this bloom was heated to a temperature of 1300 ° C. in a heating furnace, and then shown in Tables 2-1 and 2-2. After hot rolling with a cumulative reduction of 40% below the Ar 3 transformation point and a rolling finishing temperature of 730 ° C., air cooling is performed, and the unequal side unequal thickness angle steel with a cross-sectional dimension of 350 × 100 × 11/17 mm ( NAB) was produced. About some steel, the manufacturing method outside the range of this patent was performed, and it was set as the comparative example.
The following various test pieces were collected from the short side portion of the shaped steel obtained as described above, and each test was performed. Specifically, refer to the description of the ship classification standard of the Japan Maritime Association (so-called NK standard, 2007 edition) [Figure K3.1 (2) in Chapter 3 of K], and in accordance with this, the specimen collection position It was determined. First, a JIS No. 1A tensile test piece was collected and measured for tensile properties (yield stress YP, tensile strength TS, elongation El). Also, a sample for observing the structure was collected, the structure having a thickness of ¼ part was observed with a microscope at a magnification of 200 times, and the flattened processed ferrite generated by the two-phase region rolling was traced, and the microstructure was The area occupied was quantified by image analysis, and the area ratios of ferrite, processed ferrite and pearlite were determined. In the steel having processed ferrite, the main phases other than processed ferrite were pearlite or bainite and unprocessed ferrite generated after hot rolling.

Figure 0005375246
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また、同じく、上記No.1〜35の形鋼の短辺部から、長さ50mm×幅25mm×厚さ4mmの小片を切り出し、その表面にショットブラストを施した後、無機系のジンクプライマーの塗装を施さない裸状態の試験片(塗膜厚0μm)と、塗膜厚を5〜10μm、15〜25μm、50〜70μmの3水準に塗布した試験片の合計4種類の腐食試験片を作製した。なお、ジンクプライマーを塗布した試験片には、腐食を加速するため、鋼材表面に達する、塗膜損傷面積率が1.0%のX字型のカッティングを被試験面に施し、これを模擬損傷箇所とした。   Similarly, the above-mentioned No. Cut out a small piece of length 50mm x width 25mm x thickness 4mm from the short side of 1 to 35 shaped steel, and after shot blasting the surface, bare zinc coating with no inorganic zinc primer A total of four types of corrosion test pieces were prepared: a test piece (coating thickness of 0 μm) and a test piece applied to three levels of coating thicknesses of 5 to 10 μm, 15 to 25 μm, and 50 to 70 μm. In addition, in order to accelerate corrosion, the test piece coated with zinc primer was subjected to X-shaped cutting with a coating film damage area ratio of 1.0% on the surface to reach the steel surface, and this was simulated damage It was a place.

上記腐食試験片について、原油タンク上甲板裏の環境を模擬した全面腐食環境を再現できる図1に示した腐食試験装置を用いて、耐全面腐食性を評価した。
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から構成されており、腐食試験槽2には、飽和蒸気圧に保つために水6が注入され、温度が30℃に保持されている。また、腐食試験槽2の内部には、原油タンク内の腐食環境を模擬するため、CO:13vol%、O:5vol%、SO:0.01vol%、HS:0.3vol%、残部がNの混合ガス4を導入し、飽和水蒸気圧の下に充満させている。試験片1は、上記腐食試験槽の上部に設置された温度制御プレート3の下方に取り付け、ヒーターと冷却装置によって25℃×1時間/50℃×5時間、昇温、降温時間:各1時間を1サイクル(8時間)とし、これを28日間付与することにより、結露水による全面腐食を模擬できるようにした。
なお、試験片の表面(被試験面)には、硫酸イオンおよび塩化物イオンを与えるため、硫酸イオン1000massppmおよび塩化物イオン10000massppmに相当する硫酸ナトリウムおよび塩化ナトリウムを混合した水溶液を500μL塗布・乾燥後、試験に供した。また、試験開始後は、硫酸イオンおよび塩化物イオンを一週間ごとに供給した。
About the said corrosion test piece, the general corrosion resistance was evaluated using the corrosion test apparatus shown in FIG. 1 which can reproduce the full corrosion environment which simulated the environment of the upper deck of a crude oil tank.
This corrosion test apparatus is composed of a corrosion test tank 2 and a temperature control plate 3. Water 6 is injected into the corrosion test tank 2 in order to maintain a saturated vapor pressure, and the temperature is maintained at 30 ° C. Yes. Further, inside the corrosion test tank 2, in order to simulate the corrosive environment in the crude oil tank, CO 2 : 13 vol%, O 2 : 5 vol%, SO 2 : 0.01 vol%, H 2 S: 0.3 vol% The remaining part is N 2 mixed gas 4 and filled under saturated water vapor pressure. The test piece 1 is attached below the temperature control plate 3 installed in the upper part of the corrosion test tank, and is heated and cooled by a heater and a cooling device at 25 ° C. × 1 hour / 50 ° C. × 5 hours: 1 hour each. Was set to 1 cycle (8 hours), and this was applied for 28 days to simulate the general corrosion caused by condensed water.
In addition, in order to give sulfate ion and chloride ion to the surface of the test piece (surface to be tested), 500 μL of an aqueous solution mixed with sodium sulfate and sodium chloride corresponding to 1000 massppm of sulfate ion and 10,000 massppm of chloride ion is applied and dried. The test was conducted. In addition, after the start of the test, sulfate ions and chloride ions were supplied every week.

上記腐食試験終了後、無塗装状態の試験片については、試験片表面に生成した錆を除去後、試験前後の質量変化から、腐食による板厚減量を求め、これを1年当たりの腐食板厚に換算して、以下の基準で耐全面腐食性を評価した。
<無塗装材の耐全面腐食性の評価>
○:腐食速度0.2mm/年未満
△:腐食速度0.2mm/年以上0.8mm/年未満
×:腐食速度0.8mm/年以上
また、プライマー塗布材については、各試験片の表面および塗膜下に進行した錆の面積率を測定し、以下の基準で耐全面腐食性を評価した。
<プライマー塗布材の耐全面腐食性の評価>
○:錆面積率25%未満
△:錆面積率25%以上50%未満
×:錆面積率50%以上
After the above corrosion test is completed, for unpainted specimens, the rust generated on the specimen surface is removed, and the weight loss due to corrosion is determined from the mass change before and after the test. In terms of the above, the general corrosion resistance was evaluated according to the following criteria.
<Evaluation of overall corrosion resistance of unpainted materials>
○: Corrosion rate of less than 0.2 mm / year Δ: Corrosion rate of 0.2 mm / year or more and less than 0.8 mm / year ×: Corrosion rate of 0.8 mm / year or more For the primer coating material, the surface of each test piece and The area ratio of rust that progressed under the coating film was measured, and the overall corrosion resistance was evaluated according to the following criteria.
<Evaluation of corrosion resistance of primer coating material>
○: Rust area ratio of less than 25% △: Rust area ratio of 25% or more and less than 50% ×: Rust area ratio of 50% or more

上記引張試験、ミクロ組織観察結果および全面腐食試験の結果を表2−1および表2−2に併記して示した。上記表から、成分組成および製造条件が本発明に適合するNo.1〜25の形鋼は、いずれの条件においても耐全面腐食性が○である、すなわち、無塗装の裸状態でも耐全面腐食性が良好であるとともに、ジンクプライマーを塗布した状態においても耐全面腐食性も優れた耐全面腐食性を有することが確認された。
一方、本発明の成分組成を満たしていても、製造条件が本発明の範囲を外れる形鋼No.9−3,23−2,23−3の形鋼は、耐食性の評価は○であるものの、形鋼No.9−3および23−2の形鋼は、加工フェライト分率が低いために目標強度を確保できず、また、形鋼No.23−3の形鋼は、水冷により形鋼の各部位での温度差が大きくなり、形状不良が発生した。
また、成分組成が本発明の範囲から外れるNo.26〜35の形鋼は、無機系ジンクプライマーを塗布していない場合のみならず、塗布している場合においても耐食性評価が×または△で耐全面腐食性が劣っていることがわかる。
さらに、本発明の範囲で加工フェライトを含むミクロ組織を有する形鋼は、降伏応力が315MPa以上、引張強さが440MPa以上の高強度の形鋼であることがわかる。
The results of the tensile test, the microstructure observation result, and the overall corrosion test are shown together in Tables 2-1 and 2-2. From the above table, the composition and production conditions of No. The shape steels 1 to 25 have a general corrosion resistance of ○ under any condition, that is, the overall corrosion resistance is good even in an uncoated bare state, and the entire surface is resistant even when a zinc primer is applied. It was confirmed that it has excellent overall corrosion resistance.
On the other hand, even if the composition of the present invention is satisfied, the shape steel no. The shape steels of Nos. 9-3, 23-2, and 23-3 are shaped steel Nos. The shape steels 9-3 and 23-2 cannot secure the target strength because of the low processed ferrite fraction. As for the shape steel of 23-3, the temperature difference in each part of the shape steel became large by water cooling, and the shape defect occurred.
In addition, the composition of the components deviating from the scope of the present invention. It can be seen that the shape steels 26 to 35 are inferior in overall corrosion resistance because the corrosion resistance evaluation is x or Δ not only when the inorganic zinc primer is not applied but also when it is applied.
Furthermore, it can be seen that a shape steel having a microstructure containing processed ferrite within the scope of the present invention is a high strength shape steel having a yield stress of 315 MPa or more and a tensile strength of 440 MPa or more.

Figure 0005375246
Figure 0005375246

Figure 0005375246
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本発明の原油タンク用形鋼は、海水による腐食環境下で優れた耐食性を示すので、船舶の補修期間の延長を通じて船舶自体の寿命延長にも有効であるが、類似の腐食環境で使用される他の分野で用いられる形鋼としても用いることができる。   Since the steel tank for crude oil tank of the present invention exhibits excellent corrosion resistance in a corrosive environment caused by seawater, it is effective for extending the life of the ship itself by extending the repair period of the ship, but is used in a similar corrosive environment. It can also be used as a shape steel used in other fields.

1:腐食試験片
2:試験槽
3:温度制御プレート
4:導入ガス
5:排出ガス
6:水
1: Corrosion test piece 2: Test tank 3: Temperature control plate 4: Introduction gas 5: Exhaust gas 6: Water

Claims (10)

C:0.001〜0.16mass%、
Si:1.5mass%以下、
Mn:0.1〜2.5mass%、
P:0.03mass%以下、
S:0.01mass%以下、
Al:0.005〜0.1mass%、
N:0.001〜0.008mass%、
Cu:0.008〜0.35mass%、
Cr:0.1mass%超0.5mass%以下、
Mo:0.01mass%以下、
Sn:0.005〜0.3mass%を含有し、
さらに上記成分が下記(1)式で定義するB1の値が0以下となるよう含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物からなり、加工フェライトを全組織に対して面積率で10%以上含むフェライトおよびパーライトからなるミクロ組織を有する原油タンク用耐食形鋼材。

B1=28×C+2000×P+27000×S+0.0083×(1/Cu)+0.027×(1/Cr)+95×Mo+0.00098×(1/Sn)−6
・・・(1)
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量(mass%)
C: 0.001 to 0.16 mass%,
Si: 1.5 mass% or less,
Mn: 0.1 to 2.5 mass%,
P: 0.03 mass% or less,
S: 0.01 mass% or less,
Al: 0.005 to 0.1 mass%,
N: 0.001 to 0.008 mass%,
Cu: 0.008 to 0.35 mass%,
Cr: more than 0.1 mass% and 0.5 mass% or less,
Mo: 0.01 mass% or less,
Sn: 0.005-0.3mass% is contained,
Furthermore, the above components are contained so that the value of B1 defined by the following formula (1) is 0 or less,
A corrosion-resistant steel for a crude oil tank, the balance of which consists of Fe and inevitable impurities, and has a microstructure composed of ferrite and pearlite containing processed ferrite in an area ratio of 10% or more with respect to the entire structure.
B1 = 28 × C + 2000 × P 2 + 27000 × S 2 + 0.0083 × (1 / Cu) + 0.027 × (1 / Cr) + 95 × Mo + 0.00098 × (1 / Sn) −6
... (1)
Here, each element symbol in the above formula is the content of each element (mass%)
上記成分組成に加えてさらに、Ni:0.005〜0.4mass%を含有し、下記(2)式に定義するB2の値が0以下であることを特徴とする請求項1に記載の原油タンク用耐食形鋼材。

B2=28×C+2000×P+27000×S+0.0083×(1/Cu)+2×Ni+0.027×(1/Cr)+95×Mo+0.00098×(1/Sn)−6
・・・(2)
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量(mass%)
The crude oil according to claim 1, further comprising Ni: 0.005 to 0.4 mass% in addition to the component composition, wherein the value of B2 defined by the following formula (2) is 0 or less. Corrosion-resistant steel for tanks.
B2 = 28 × C + 2000 × P 2 + 27000 × S 2 + 0.0083 × (1 / Cu) + 2 × Ni + 0.027 × (1 / Cr) + 95 × Mo + 0.00098 × (1 / Sn) −6
... (2)
Here, each element symbol in the above formula is the content of each element (mass%)
上記成分組成に加えてさらに、W:0.001〜0.5mass%およびSb:0.005〜0.3mass%のうちから選ばれる1種または2種を含有し、下記(3)式に定義するB3の値が0以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の原油タンク用耐食形鋼材。

B3=28×C+2000×P+27000×S+0.0083×(1/Cu)+2×Ni+0.027×(1/Cr)+95×Mo+0.00098×(1/Sn)+0.0019×(1/(Sb+W))−6.5 ・・・(3)
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量(mass%)
In addition to the above component composition, it further contains one or two selected from W: 0.001-0.5 mass% and Sb: 0.005-0.3 mass%, and is defined by the following formula (3) The value of B3 to be reduced is 0 or less, and the corrosion resistant steel for a crude oil tank according to claim 1 or 2.
B3 = 28 × C + 2000 × P 2 + 27000 × S 2 + 0.0083 × (1 / Cu) + 2 × Ni + 0.027 × (1 / Cr) + 95 × Mo + 0.00098 × (1 / Sn) + 0.0019 × (1 /(Sb+W))−6.5 (3)
Here, each element symbol in the above formula is the content of each element (mass%)
上記成分組成に加えてさらに、Nb:0.002〜0.1mass%、V:0.002〜0.1mass%、Ti:0.001〜0.1mass%およびB:0.01mass%以下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1項に記載の原油タンク用耐食形鋼材。 In addition to the above component composition, Nb: 0.002 to 0.1 mass%, V: 0.002 to 0.1 mass%, Ti: 0.001 to 0.1 mass%, and B: 0.01 mass% or less The corrosion-resistant shape steel material for crude oil tanks according to any one of claims 1 to 3, comprising one or more selected from the group consisting of: 上記成分組成に加えてさらに、Ca:0.0002〜0.005mass%およびREM:0.0005〜0.015mass%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1〜4のいずれか1項に記載の原油タンク用耐食形鋼材。 2. In addition to the above component composition, it further contains one or two selected from Ca: 0.0002 to 0.005 mass% and REM: 0.0005 to 0.015 mass%. The corrosion-resistant steel material for crude oil tanks according to any one of -4. 降伏応力が315MPa以上、引張強さが440MPa以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の原油タンク用耐食形鋼材。 The yield strength is 315 MPa or more, and the tensile strength is 440 MPa or more, the corrosion-resistant steel for a crude oil tank according to any one of claims 1 to 5. 鋼材の表面に、金属ZnあるいはZn化合物を含む塗膜が形成されてなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の原油タンク用耐食形鋼材。 The corrosion resistant steel for a crude oil tank according to any one of claims 1 to 6, wherein a coating film containing metal Zn or a Zn compound is formed on the surface of the steel. 塗膜中におけるZnの含有量が1.0g/m以上であることを特徴とする請求項7に記載の原油タンク用耐食形鋼材。 The corrosion resistant shaped steel for a crude oil tank according to claim 7, wherein the content of Zn in the coating film is 1.0 g / m 2 or more. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の成分組成を有する鋼素材を1000〜1350℃に加熱後、熱間圧延して形鋼材を製造する方法において、Ar変態点以下での累積圧下率を10〜80%、圧延仕上温度を(Ar変態点−30℃)〜(Ar変態点−180℃)とする熱間圧延後、放冷することを特徴とする原油タンク用耐食形鋼材の製造方法。 Cumulative reduction of a steel material having a composition as set forth in claim 1 after heating to from 1000 to 1350 ° C., in a method for producing a shape steel by hot rolling, the following Ar 3 transformation point Corrosion-resistant form for crude oil tank, characterized by cooling after hot rolling with a rate of 10 to 80% and a rolling finishing temperature of (Ar 3 transformation point −30 ° C.) to (Ar 3 transformation point −180 ° C.) Steel manufacturing method. 圧延中における被圧延材全体の表面温度差を70℃以内に制御して、上記熱間圧延することを特徴とする請求項9に記載の原油タンク用耐食形鋼材の製造方法。 The method for producing a corrosion-resistant steel for a crude oil tank according to claim 9, wherein the hot rolling is performed while controlling a difference in surface temperature of the whole material to be rolled during rolling within 70 ° C.
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