JP5958102B2 - 耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、石炭船、鉱石船、鉱炭兼用船、原油タンカー、ＬＰＧ船、ＬＮＧ船、ケミカルタンカー、コンテナ船、ばら積み船、木材専用船、チップ専用船、冷凍運搬船、自動車専用船、重量物船、ＲＯＲＯ船、石灰石専用船、セメント専用船等の船舶に用いられる耐食鋼材に関し、特に、海水による厳しい腐食環境下にあるバラストタンク等においても、優れた耐食性を発揮する船舶用鋼材に関するものである。なお、本発明でいう船舶用耐食鋼材とは、厚鋼板、薄鋼板、形鋼、棒鋼を含むものである。

船舶のバラストタンクは、積荷がない時に、海水を注入して船舶の安定航行を可能にする役目を担うものであるため、非常に厳しい腐食環境下におかれている。そのため、バラストタンクに用いられる鋼材の防食には、通常、エポキシ系塗装が施されている。

しかし、塗装による防食を講じても、バラストタンクの腐食環境は依然として厳しい状態にある。すなわち、バラストタンクに海水を注入した時には、海水に完全に浸されている部分は、電気防食が機能している場合、腐食の進行を抑えることができる。しかし、電気防食が機能していない場合、海水による激しい腐食が起きる。また、バラストタンクに海水が注入されていない場合、バラストタンク全体で、電気防食が全く働かず、残留付着塩分の作用によって激しい腐食を受ける。

このような激しい腐食環境下にあるバラストタンクの防食塗膜の寿命は、一般に約１０〜１５年といわれており、船舶の寿命（２０〜２５年）の約半分である。従って、残りの約１０年は、補修塗装を行うことによって、耐食性を維持しているのが実情である。
しかし、バラストタンクは、上記のように厳しい腐食環境にあるため、補修塗装を行ってもその効果を長時間持続させることが難しい。また、補修塗装は、狭い空間での作業となるため、作業環境としては好ましくない。

そこで、補修塗装までの期間をできる限り延長し、補修塗装作業をできるだけ軽減できる耐食性に優れた鋼材の開発が望まれている。

一方、バラストタンク等の厳しい腐食環境にある部位に用いられる鋼材自体の耐食性を向上する技術が、幾つか提案されている。たとえば、特許文献１には、Ｃ：０．２０％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、Ｗ：０．０１〜０．０５％未満を添加し、さらに、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂｅのうちの１種または２種以上を０．０１〜０．２％添加した耐食性低合金鋼が開示されている。

また、特許文献２には、Ｃ：０．２０％以下の鋼材に、耐食性改善元素として、Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、Ｗ：０．０５〜０．５％を添加し、さらに、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂｅのうちの１種もしくは２種以上を０．０１〜０．２％添加した耐食性低合金鋼が開示されている。

特許文献３には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、Ｃｕ：０．０５〜０．１５％未満、Ｗ：０．０５〜０．５％を添加した耐食性低合金鋼が開示されている。

特許文献４には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｐ：０．０３〜０．１０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜１．０％を添加した低合金耐食鋼材に、タールエポキシ塗料、ピュアエポキシ塗料、無溶剤型エポキシ塗料、ウレタン塗料等の防食塗料を塗布し、樹脂被覆したバラストタンクが開示されている。この技術は、鋼材自身の耐食性向上により防食塗装の寿命を延長し、船舶の使用期間である２０〜３０年に亘ってメンテナンスフリー化を実現しようとするものである。

特許文献５には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｃｒ：０．２〜５％を添加して耐食性を向上し、船舶のメンテナンスフリー化を実現しようとする提案がなされている。

さらに、特許文献６には、Ｃ：０．１５％以下の鋼に、耐食性改善元素として、Ｃｒ：０．２〜５％を添加した鋼材を構成材料として使用すると共に、バラストタンク内部の酸素ガス濃度を大気中の値に対して０．５以下の比率とすることを特徴とするバラストタンクの防食方法が提案されている。

また、特許文献７には、Ｃ：０．１重量％以下の鋼に、Ｃｒ：０．５〜３．５重量％を添加することで耐食性を向上し、船舶のメンテナンスフリー化を実現しようとする提案がなされている。

さらに、特許文献８には、Ｃ：０．００１〜０．０２５質量％の鋼に、Ｎｉ：０．１〜４．０質量％を添加することで、耐塗膜損傷性を向上し、補修塗装などの保守費用を軽減する船舶用鋼材が開示されている。

また、特許文献９には、Ｃ：０．０１〜０．２５重量％の鋼に、Ｃｕ：０．０１〜２．００重量％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０１５０重量％を添加することで、船舶外板、バラストタンク、カーゴオイルタンク、鉱炭石カーゴホールド等の使用環境において耐食性を有する船舶用鋼が開示されている。

さらに、特許文献１０には、Ｃ：０．００１〜０．２質量％の鋼において、Ｍｏ、ＷとＣｕとを複合添加し、不純物であるＰ、Ｓの添加量を限定することにより、原油油槽で生じる全面腐食、局部腐食を抑制した鋼が開示されている。

また、特許文献１１には、Ｃ：０．０３〜０．２０質量％の鋼に、Ｗ：０．０１〜１．０質量％を含有することで、塗膜膨れを抑制する造船用耐食鋼が開示されている。

また、特許文献１２には、Ｃ：０．０３〜０．２５質量％の鋼に、Ｗ：０．０１〜１．０質量％とＣｒ：０．０１質量％以上０．２０質量％未満を含有することで、塗膜膨れを抑制する船舶用耐食鋼材が開示されている。

特許文献１３には、Ｃ：０．０１〜０．２５ｍａｓｓ％の鋼に、Ｗ：０．０１〜０．５ｍａｓｓ％およびＭｏ：０．０２〜０．５ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有し、かつ、Ｓｎ：０．００１〜０．２ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．０１〜０．２ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有することで、塗膜膨れを抑制する船舶用耐食鋼材が開示されている。

特許文献１４には、Ｃ：０．０１〜０．２５ｍａｓｓ％の鋼に、Ｗ：０．０１〜０．５ｍａｓｓ％およびＭｏ：０．０２〜０．５ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有し、かつ、Ｓｎ：０．００１〜０．２ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．０１〜０．２ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有し、かつ、Ｃｕ：０．０５ｍａｓｓ％未満、Ｎｉ：０．０５ｍａｓｓ％未満、Ｃｒ：０．０５ｍａｓｓ％未満、Ｃｏ：０．０５ｍａｓｓ％未満とすることで、塗膜膨れを抑制する船舶用耐食鋼材が開示されている。

特許文献１５には、Ｃ：０．０１〜０．２５ｍａｓｓ％の鋼に、Ｗ：０．０１〜０．５ｍａｓｓ％およびＭｏ：０．０２〜０．５ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有し、かつ、Ｓｎ：０．００１〜０．２ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．０１〜０．２ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有し、かつ、Ｃｕ：０．０５〜０．３５ｍａｓｓ％、Ｎｉ：０．０５〜０．４０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：０．０５〜０．２０ｍａｓｓ％、Ｃｏ：０．０５〜０．５０ｍａｓｓ％とすることで、塗膜膨れを抑制する高強度船舶用耐食鋼材が開示されている。

特許文献１６には、Ｃ：０．０１〜０．２５ｍａｓｓ％の鋼に、Ｗ：０．０１〜０．５ｍａｓｓ％およびＭｏ：０．０２〜０．５ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有し、かつ、Ｓｎ：０．００１〜０．２ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．０１〜０．２ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有し、ＡＣＲ値が０を超え１．００未満を満足することで、塗膜膨れを抑制し、かつ大入熱溶接部靭性に優れた船舶用耐食鋼材が開示されている。

特許文献１７には、Ｃ：０．０１〜０．２５ｍａｓｓ％の鋼に、Ｗ：０．０１〜０．５ｍａｓｓ％およびＭｏ：０．０２〜０．５ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有し、かつ、Ｓｎ：０．００１〜０．２ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．０１〜０．２ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有し、かつ、Ｃｕ：０．０５ｍａｓｓ％未満、Ｎｉ：０．０５ｍａｓｓ％未満、Ｃｒ：０．０５ｍａｓｓ％未満、Ｃｏ：０．０５ｍａｓｓ％未満とし、ＡＣＲ値が０を超え１．００未満を満足することで、塗膜膨れを抑制し、かつ大入熱溶接部靭性に優れた船舶用耐食鋼材が開示されている。

特許文献１８には、Ｃ：０．０１〜０．２５ｍａｓｓ％の鋼に、Ｗ：０．０１〜０．５ｍａｓｓ％およびＭｏ：０．０２〜０．５ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有し、かつ、Ｓｎ：０．００１〜０．２ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．０１〜０．２ｍａｓｓ％のうちから選んだ１種または２種を含有し、かつ、Ｃｕ：０．０５〜０．３５ｍａｓｓ％、Ｎｉ：０．０５〜０．４０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：０．０５〜０．２０ｍａｓｓ％、Ｃｏ：０．０５〜０．５０ｍａｓｓ％とし、 ＡＣＲ値が０を超え１．００未満を満足することで、塗膜膨れを抑制し、かつ大入熱溶接部靭性に優れた高強度船舶用耐食鋼材が開示されている。

特許文献１９には、質量％で、Ｃ：０．００１〜０．１５％の鋼に、Ｓｎ：０．０３〜０．５０％を含有した重防食被覆鋼材が開示され、特許文献２０には、Ｃ：０．００１〜０．１５ｍａｓｓ％の鋼に、Ｓｎ：０．０３〜０．５０ｍａｓｓ％を含有し、スラブの表面温度を１０５０〜１２００℃に加熱した後、９００℃以上の温度域で全圧下量のうち７０％以上の圧延を行い、かつ、８００℃以上の温度域で圧延を終了したのち、冷却することを特徴とする耐食性およびＺ方向靭性に優れた鋼材の製造方法が開示されている。

特許文献２１には、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２０％、Ｃａ：０．０００５〜０．００４０％、更にＷ：０．００５〜０．５％およびＭｏ：０．００５〜０．５％のうちから選んだ１種または２種を含有する鋼材の表面に、塩化物イオンが地鉄表面にまで侵入することを防ぎ、地鉄の腐食を抑制する、ＷＯ_４ ^２−および／またはＭｏＯ_４ ^２−から形成される塩および酸化物を含む錆層を有する、バラストタンク等に好適な耐食性に優れた船舶用鋼材が開示されている。

しかしながら、上記の特許文献１〜３には、バラストタンク等を構成する鋼材に対して一般的に塗布されているエポキシ系塗料等の塗膜存在下での耐食性については、検討がなされておらず、従って、上記のような塗膜存在下での耐食性向上については、別途検討の必要がある。

また、特許文献４の鋼材は、下地金属の耐食性を向上させるために、Ｐを０．０３〜０．１０％と比較的多量に添加しており、溶接性および溶接部靭性の面からは問題がある。また、特許文献５および特許文献６の鋼材は、Ｃｒを０．２〜５％また、特許文献７の鋼材は、Ｃｒを０．５〜３．５重量％と比較的多く含有しており、いずれも溶接性および溶接部靭性に問題がある他、製造コストが高くなるという問題がある。また、特許文献８の鋼材は、Ｃ含有量が比較的低く、Ｎｉ含有量が比較的高いため、製造コストが高くなるという問題がある。

また、特許文献９の鋼材は、Ｍｇの添加を必須としているが、製鋼歩留りが安定しないため、鋼材の機械的特性が安定しないという問題がある。さらに、特許文献１０の鋼材は、原油油槽内というＨ_２Ｓが存在する環境下で使用される耐食鋼であり、Ｈ_２Ｓが存在しないバラストタンクでの耐食性は不明であり、さらに、バラストタンク用鋼材に一般的に使用されているエポキシ系塗料が塗布された状態での耐食性については検討がなされていないため、バラストタンクに適用するには、別途検討の必要がある。

また、特許文献１１および１２では、Ｗの含有を必須とするため、製造コストが高くなるという問題がある。また、特許文献１３〜１８では、ＷあるいはＭｏの含有を必須とするため、製造コストが高くなるという問題がある。

また、特許文献１９では、重防食被覆鋼材並びにこの重防食被覆鋼材からなる海洋構造物、交換杭、鋼矢板および鋼管矢板が対象とされているため、造船材に必要とされる機械的特性である鋼板強度・靭性・伸び、溶接部靭性が不明であり、実施例の成分表から推定すると、造船材としての鋼板強度・靭性・伸び、溶接部靭性を両立することができないといった問題があった。

また、特許文献２０では、８００℃以上の温度域で圧延を終了させるため、鋼材の細粒化が不十分で、所望の強度と靭性を得がたい、特に、船舶ＥＨ３６、ＥＨ４０グレード鋼材では強度と靭性を両立するのが難しいといった問題があった。特許文献２１では、ＷあるいはＭｏの含有を必須とするため、製造コストが高くなるという問題がある。

特開昭４８−０５０９２１号公報 特開昭４８−０５０９２２号公報 特開昭４８−０５０９２４号公報 特開平０７−０３４１９７号公報 特開平０７−０３４１９６号公報 特開平０７−０３４２７０号公報 特開平０７−３１０１４１号公報 特開２００２−２６６０５２号公報 特開２０００−０１７３８１号公報 特開２００４−２０４３４４号公報 特開２００７−４６１４８号公報 特開２００７−２５４８８１号公報 特開２００９−４６７５１号公報 特開２００９−４６７５０号公報 特開２００９−４６７４９号公報 特開２００９−１９７２８８号公報 特開２００９−１９７２８９号公報 特開２００９−１９７２９０号公報 特開２０１０−７１０８号公報 特開２０１０−７１０９号公報 特開２０１０−１９６１１３号公報

そこで、本発明の目的は、船舶のバラストタンク等の厳しい海水腐食環境下においても、耐食性を発揮して、補修塗装までの期間の延長が可能となり、ひいては補修塗装の作業軽減を図ることができる安価で耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材およびその製造方法を提供することにある。

発明者らは、上記の要請に応えるために、塗装耐食性の向上について、鋭意研究、検討を重ねた結果、鋼材成分を規定することで、塗装傷などの損傷部からの塗膜劣化を効果的に抑制でき、船舶の耐食寿命を著しく改善できることを知見し、本発明に想到した。

本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を加えてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
[１]質量％で、Ｃ：０．０３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．７〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｓｎ：０．０２〜０．２％、Ｎｂ：０．００３〜０．０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．０１０％を含有し、さらにＣｕ、Ｎｉ、ＣｒをそれぞれＣｕ：０．２０％未満、Ｎｉ：０．２０％未満、Ｃｒ：０．２０％未満とし、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼素材を１０００〜１３５０℃に加熱した後、６００℃以上８００℃未満の温度域で圧延を終了し、冷却することを特徴とする耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材。
［２］さらに、質量％でＣａ：０．０００５〜０．００３０％含有することを特徴とする［１］に記載の耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材。
［３］さらに、質量％でＺｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％のうちから１種以上含有することを特徴とする［１］または［２］に記載の耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材。
［４］さらに、質量％でＣｏ：０．０１％以上０．２０％未満を含有することを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか一つに記載の耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材。
［５］さらに、質量％でＢ：０．０００１〜０．００３％を含有することを特徴とする［１］乃至［４］のいずれか一つに記載の耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼。
［６］さらに、質量％でＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％のうちから選んだ１種以上を含有することを特徴とする［１］乃至［５］のいずれか一つに記載の耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材。
［７］鋼材の表面に、エポキシ系塗膜が形成されていることを特徴とする［１］乃至［６］のいずれか一つに記載の耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材。
［８］鋼材の表面に、ジンクプライマー塗膜が形成されていることを特徴とする［１］乃至［６］のいずれか一つに記載の耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材。
［９］鋼材の表面に、ジンクプライマー塗膜とエポキシ系塗膜が形成されていることを特徴とする［１］乃至［６］のいずれか一つに記載の耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材。
［１０］［１］乃至［６］のいずれか一つに記載の成分組成の鋼素材を１０００〜１３５０℃に加熱した後、６００℃以上８００℃未満の温度域で圧延を終了し、冷却することを特徴とする耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材の製造方法。

本発明によれば、船舶のバラストタンク等の厳しい海水腐食環境下においても、耐食性を発揮して、補修塗装までの期間の延長が可能となり、ひいては補修塗装の作業軽減を図ることができる安価で耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材を得ることができる。

実施例の暴露試験１、２、３の試験片の設置位置を示す船体断面の模式図である。

以下に、本発明を具体的に説明する。以下の説明において、％表記は質量％を意味する。
まず、本発明において、鋼材の成分組成を前記の範囲に限定した理由について説明する。

Ｃ：０．０３〜０．２０％
Ｃは、鋼材強度を上昇させるのに有効な元素であり、本発明では所望の強度を得るために０．０３％以上の含有を必要とする。一方、０．２０％を超える含有は、溶接熱影響部の靭性を低下させる。よって、Ｃは０．０３〜０．２０％の範囲とする。なお、好ましくは、０．０５〜０．１６％の範囲であり、さらに好ましくは、０．０７〜０．０９％の範囲である。

Ｓｉ：０．０５〜０．５０％
Ｓｉは、脱酸剤として、また、鋼材の強度を高めるために添加される元素であり、本発明では、０．０５％以上を含有させる。しかしながら、０．５０％を超える添加は、鋼の靭性を劣化させるので、Ｓｉの上限は０．５０％とする。なお、好ましくは、０．１５〜０．４０％の範囲であり、さらに好ましくは、０．２５〜０．４０％の範囲である。

Ｍｎ：０．７〜２．０％
Ｍｎは、熱間脆性を防止し、鋼材の強度を高める効果がある元素であり、０．７％以上添加する。しかしながら、２．０％を超えるＭｎの添加は、鋼の靭性および溶接性を低下させるため、２．０％以下とする。なお、好ましくは、０．９〜１．６％の範囲であり、さらに好ましくは、１．２〜１．６％の範囲である。

Ｐ：０．０３５％以下
Ｐは、鋼の母材靭性、さらに溶接性および溶接部靭性を劣化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。特に、Ｐの含有量が０．０３５％を超えると、母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなる。よって、Ｐは０．０３５％以下とする。なお、好ましくは、０．０２５％以下であり、さらに好ましくは、０．０１０％以下である。

Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、鋼の靭性および溶接性を劣化させる有害元素であるので極力低減することが望ましい。特に、Ｓの含有量が０．０１％を超えると、母材靭性および溶接部靭性の低下が大きくなる。よって、Ｓは０．０１％以下とする。なお、好ましくは、０．００６％以下であり、さらに好ましくは、０．００２％以下である。

Ａｌ：０．１０％以下
Ａｌは、脱酸剤として添加するが、０．１０％を超える含有は、溶接部靭性に悪影響を及ぼすので、０．１０％以下に制限する。好ましくは、０．０７％以下である。

Ｓｎ：０．０２〜０．２％
Ｓｎは、本発明の鋼材において、最も重要な耐食性向上元素である。Ｓｎは、鋼材が腐食するのに伴って錆層中に存在し、錆粒子を微細化する作用を有し、錆粒子の微細化に伴い、Ｆｅのアノード反応を抑制する。アノード反応の抑制に伴い、カソード反応であるＨ_２ＯとＯ_２から生成するＯＨ⁻の生成を抑制し、塗膜膨れ先端部でのアルカリ化を抑制する。このアルカリ化の抑制により、その後の塗膜膨れを抑制するという効果を奏する。この効果は、０．０２％以上の含有で発現するが、０．２％超えでは、母材靭性およびＨＡＺ部靭性を劣化させる。このため、Ｓｎは０．０２〜０．２％の範囲で含有させるものとする。なお、好ましくは０．０２〜０．１５％の範囲である。

Ｎｂ：０．００３〜０．０３％
Ｎｂは、本発明の鋼材において、Ｓｎに次ぎ、重要な耐食性向上元素である．Ｎｂは鋼材が腐食するのに伴って錆層中に存在し、錆粒子を微細化する作用を有する．錆粒子の微細化に伴い、Ｆｅのアノード反応を抑制する．アノード反応の抑制に伴い、カソード反応であるＨ_２ＯとＯ_２から生成するＯＨ⁻の生成を抑制し、塗膜膨れ先端部でのアルカリ化を抑制する．アルカリ化の抑制により、その後の塗膜膨れを抑制するという効果を奏する．この効果は、０．００３％以上の含有で発現するが、０．０３％超えでは、溶接継手ＨＡＺ靭性を劣化させる．このため、Ｎｂは０．００３〜０．０３％の範囲で含有させるものとする．なお、好ましくは０．００４〜０．０２％の範囲である．
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％
Ｔｉは、Ｎとの親和力が強くＴｉＮとして析出して、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、あるいはフェライト生成核として溶接熱影響部の高靭性化に寄与する。このような効果は、０．００５％以上の含有で認められるが、０．０３０％を超えて含有するとＴｉＮ粒子が粗大化して前記効果が期待できなくなる。このため、Ｔｉは０．００５〜０．０３０％の範囲で含有させるものとする。なお、好ましくは、０．００５〜０．０１８％の範囲である。

Ｎ：０．００１０〜０．０１０％
Ｎは、Ｔｉと結合してＴｉＮとして析出して、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、あるいはフェライト生成核として溶接熱影響部の高靭化に寄与する。このような効果を有するＴｉＮを必要量確保するためには、Ｎは０．００１０％含有する必要がある。一方、０．０１０％を超えて含有すると、溶接熱によってＴｉＮが溶解する温度まで加熱される領域では固溶Ｎ量が増加し、靭性の著しい低下を招く。このため、Ｎは０．００１０〜０．０１０％の範囲で含有させるものとする。なお、好ましくは、０．００１０〜０．００７０％の範囲である。

Ｃｕ：０．２０％未満、Ｎｉ：０．２０％未満、Ｃｒ：０．２０％未満
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒは、ジンクプライマー塗膜がなく、かつ、乾湿繰返しを含む腐食環境の場合、塗装耐食性を劣化させる。したがって、これらの含有量をできるだけ低減するのが好ましい。しかし、いずれの元素も鋼材強度を高める元素であり、必要に応じ添加することができる。そこで、本発明者らは、これらの元素の許容範囲について検討したところ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒはいずれも０．２０％未満であれば、塗装耐食性に対する悪影響があまりなく、許容できることが判明した。より好ましくは、いずれも０．１５％以下、さらに好ましくは０．１０％以下である。

以上が本発明の基本成分組成で残部Ｆｅおよび不可避的不純物である。更に特性を向上させる場合、Ｃａ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｏ、Ｂ、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙの一種または二種以上を含有することができる。

Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％
Ｃａは、硫化物の形態を制御して鋼の溶接部靭性向上に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためには、少なくとも０．０００５％含有することが必要である。一方、０．００３０％を超えて含有しても、その効果は飽和する。このため、Ｃａ含有量は０．０００５〜０．００３０％の範囲に制限することが好ましい。

Ｚｒ：０．００１〜０．１％およびＶ：０．００２〜０．２％のうちの１種または２種以上
Ｚｒ、Ｖは、鋼材強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して含有することができる。このような効果を得るためには、Ｚｒはそれぞれ０．００１％以上、Ｖは０．００２％以上含有することが好ましい。しかし、Ｚｒは０．１％、Ｖは０．２％を超えて添加すると、靭性が低下するため、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖは、上記値を上限として添加するのが好ましい。

Ｃｏ： ０．０１％以上０．２０％未満
Ｃｏは、鋼材強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて選択して含有することが出来る。このような効果を得るためには、０．０１％以上必要である。しかし、Ｃｏは、ジンクプライマー塗膜がなく、かつ、乾湿繰返しを含む腐食環境の場合、塗装耐食性を劣化させる。そこで、Ｃｏ量の許容範囲について検討したところ、Ｃｏは０．２０％未満であれば、塗装耐食性に対する悪影響があまりなく、許容できることが判明した。

Ｂ：０．０００１〜０．００３％
Ｂは、鋼材の強度を高める元素であり、必要に応じて含有することができる。上記効果を得るためには、０．０００１％以上含有することが好ましいが、０．００３％を超えて添加すると、靭性が劣化する。よって、Ｂは０．０００１〜０．００３％の範囲で含有させるのが好ましい。

ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％のうちの１種または２種以上
ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙは、いずれも、溶接熱影響部の靭性向上に効果のある元素であり、必要に応じて選択して含有することができる。この効果は、ＲＥＭ：０．０００１％以上、Ｍｇ：０．０００１％以上、Ｙ：０．０００１％以上の含有で得られるが、ＲＥＭ：０．０１５％を超えて、Ｍｇ：０．０１％を超えて、Ｙ：０．１％を超えてそれぞれ含有させると、却って靭性の低下を招くので、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｙは、それぞれ上記値を上限として含有するのが好ましい。

また、塗膜をエポキシ系塗膜またはジンクプライマー塗膜を少なくとも一つを鋼材表面に形成させることが好ましい。これら塗膜を形成させると耐食性がさらに向上するからである。

次に、本発明鋼材の製造方法について説明する。
上記した好適成分組成になる溶鋼を、転炉、電気炉等の公知の方法で溶製し、連続鋳造法や造塊法等の公知の方法でスラブやビレット等の鋼素材とする。なお、溶製に際して、真空脱ガス精錬等を実施してもよい。溶鋼の成分調整方法は、公知の鋼精錬方法に従えばよい。

ついで、上記の鋼素材を所望の寸法形状に熱間圧延する際には、１０００℃〜１３５０℃の温度に加熱する。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、１０５０〜１３００℃の範囲である。なお、鋼素材の温度が、もともと１０００〜１３５０℃の範囲の場合、加熱せず、そのまま熱間圧延をしてよい。

なお、熱間圧延では、熱間仕上圧延終了温度を適正化する必要がある。所望の熱間圧延終了温度は６００℃以上８００℃未満とする必要がある。６００℃未満だと、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。８００℃以上だと所望の強度を得ることが出来ない。熱間仕上圧延終了後の冷却は、空冷または冷却速度１５０℃／ｓ以下の加速冷却を行うことが好ましい。加速冷却する場合の冷却停止温度は３００〜７５０℃の範囲とすることが好ましい。なお、冷却後、再加熱処理を施してもよい。

表１に示す成分組成になる溶鋼を、真空溶解炉で溶製、または転炉溶製・連続鋳造によりスラブとした。ついで、表２に示す加熱、熱間圧延条件で３０ｍｍ厚の鋼板とした。

これらの鋼板について、母材の引張機械特性（ＹＳ、ＴＳ、Ｅｌ）および衝撃特性（ｖＥ（−４０℃））を調査した。また、大入熱溶接部靭性として、入熱２００ｋＪ／ｃｍの溶接熱影響部１ｍｍ（ヒュージョンラインから母材側に１ｍｍ入った箇所）相当の再現熱サイクルを付与し、シャルピー衝撃試験により、−２０℃での吸収エネルギーｖＥ（−２０℃）を測定した。さらに、上記の鋼板から、５ｍｍｔ×１５０ｍｍＷ×１５０ｍｍＬの試験片を採取し、その試験片の表面をショットブラストしたのち、以下の（１）および（２）の試験片を作製した。
（１）ジンクプライマー約１５μｍ塗布 ＋ 変性エポキシ塗料約３６０μｍ塗布
（２）変性エポキシ塗料約３６０μｍ塗布
そして、上記塗膜の上からカッターナイフで地鉄表面まで達する８０ｍｍ長さのスクラッチ疵を一文字状に付与しておき、これら試験片を、図１に示すように、実船のバラストタンク４の３箇所（位置１〜３での暴露試験を暴露試験１〜３とする）に装着し、暴露試験に供した。この暴露試験の期間は２．５年間であり、バラストタンクの腐食環境は、バラストタンク内に海水５が入っている期間が約２０日、海水５が入っていない期間が約２０日を１サイクルとして、これを繰り返すものであった。

暴露試験１、暴露試験２、暴露試験３のそれぞれの腐食環境は以下のとおりである。
暴露試験１：
バラストタンク内に海水が入っている期間：海水飛沫
バラストタンク内に海水が入っていない期間：大気（乾湿繰返し）
暴露試験２：
バラストタンク内に海水が入っている期間：海水浸漬
バラストタンク内に海水が入っていない期間：大気（乾湿繰返し）
暴露試験３：
バラストタンク内に海水が入っている期間：海水浸漬
バラストタンク内に海水が入っていない期間：海水浸漬（残留海水による浸漬）
以上の暴露試験後に、スクラッチ疵の周囲に発生した塗膜膨れ面積を測定した。表３に腐食試験結果を、表４に機械的特性調査結果を示す。

表３から本発明の鋼材成分組成を満たす発明例Ｎｏ．１〜１７は、暴露試験１、暴露試験２、暴露試験３ともに、ベース鋼であるＮｏ．１８に対し、塗膜膨れ面積が７０％以下であり、良好な塗装耐食性を有している。これに対して、本発明の鋼材成分組成を満たさないＮｏ．１９〜２１の試験片（１）の塗膜膨れ面積は、暴露試験１、暴露試験２、暴露試験３ともに、ベース鋼であるＮｏ．１８に対し、塗膜膨れ面積は小さくなっているが、その面積はベース鋼に対して、７０％超えであり、十分な塗装耐食性を有しているとは言えない。

また、本発明の鋼材成分組成を満たさないＮｏ．１９〜２１の試験片（２）の塗膜膨れ面積は、暴露試験１、暴露試験２ではベース鋼であるＮｏ．１８に対して塗膜膨れ面積は大きくなっており、耐食性を有していない。暴露試験３では、ベース鋼であるＮｏ．１８ に対して、塗膜膨れ面積は小さくなっているが、その面積はベース鋼に対して、７０％超えであり、十分な塗装耐食性を有しているとは言えない。また、本発明の鋼材成分組成を満たさないＮｏ．２３の試験片（１）および試験片（２）の塗膜膨れ面積は、暴露試験１、暴露試験２、暴露試験３ともにベース鋼であるＮｏ．１８に対し、小さくなっているが、その面積はベース鋼に対して、７０％超えであり、十分な塗装耐食性を有しているとは言えない。Ｎｏ．２２は、十分な塗装耐食性を有するが、Ｓｎ量が上限を超えているため、表４に示すとおり、溶接部靭性は５０Ｊ未満と、十分な溶接部靭性が得られていない。

なお、表４から本発明の鋼材成分組成、加熱、圧延条件を満たす発明例Ｎｏ．１〜１７は、造船用材料として、優れた機械的特性を示す。

１、２、３ 暴露試験の位置
４ バラストタンク
５ 海水

Claims (5)

1. 質量％で、Ｃ：０．０３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．７〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｓｎ：０．０２〜０．２％、Ｎｂ：０．００３〜０．０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．０１０％を含有し、さらにＣｕ、Ｎｉ、ＣｒをそれぞれＣｕ：０．２０％未満、Ｎｉ：０．２０％未満、Ｃｒ：０．２０％未満とし、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼素材を１０００〜１３５０℃に加熱した後、６００℃以上８００℃未満の温度域で圧延を終了し（ただし、７００℃で圧延を終了する場合を除く）、冷却することを特徴とする耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材の製造方法。
2. 質量％で、Ｃ：０．０３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．７〜２．０％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｓｎ：０．０２〜０．２％、Ｎｂ：０．００３〜０．０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００１０〜０．０１０％を含有し、さらにＣｕ、Ｎｉ、ＣｒをそれぞれＣｕ：０．２０％未満、Ｎｉ：０．２０％未満、Ｃｒ：０．２０％未満とし、さらに、質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．００３０％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００２〜０．２％、Ｃｏ：０．０１％以上０．２０％未満、Ｂ：０．０００１〜０．００３％、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０１５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％、Ｙ：０．０００１〜０．１％のうちから選んだ１種以上を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼素材を１０００〜１３５０℃に加熱した後、６００℃以上８００℃未満の温度域で圧延を終了し、冷却することを特徴とする耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材の製造方法。
3. 鋼材の表面に、エポキシ系塗膜を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材の製造方法。
4. 鋼材の表面に、ジンクプライマー塗膜を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材の製造方法。
5. 鋼材の表面に、ジンクプライマー塗膜とエポキシ系塗膜を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の耐食性に優れる船舶バラストタンク用耐食鋼材の製造方法。

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