JP6086134B1

JP6086134B1 - 耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材

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Publication number: JP6086134B1
Application number: JP2015164348A
Authority: JP
Inventors: 至寒沢; 塩谷　和彦; 和彦塩谷
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2035-08-24
Also published as: JP2017043787A

Abstract

【課題】耐エタノール孔食性に優れた耐食鋼材を提供すること。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０３〜０．３％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．００１〜０．００８％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有し、板厚方向において表面から１／４位置における組織は、面積率で、フェライト相が８０％以下、且つベイナイト相が２０％以上である耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。【選択図】なし

Description

本発明は、耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材に関するものである。特に本発明は、バイオエタノールを貯蔵するタンクやバイオエタノールの輸送を目的とした船舶内タンク、自動車用タンクに用いられる鋼材、あるいはパイプライン輸送に使用される鋼材等、バイオエタノールと直接接触する部位に適用して好適な耐エタノール孔食性に優れた構造用耐食鋼材に関するものである。

エタノールのうち、例えばバイオエタノールは、主にとうもろこしや小麦などの糖分を分解・精製して造られる。

近年では、石油（ガソリン）の代替燃料として、またガソリンと混合する燃料として、バイオエタノールは世界中で広く使用されており、その使用量は年々増加する傾向にある。そのため、バイオエタノールを貯蔵・運搬する工程あるいはガソリンと混合する工程等において、バイオエタノールの扱い量は増加しているにも関わらず、バイオエタノールの局部腐食性が高い点、すなわち孔食やＳＣＣ（応力腐食割れ）を発生させる点が、その取り扱いを困難にしている。

なお、バイオエタノールは、商業的には、蒸留により得られたままの水分を５ｖｏｌ％ほど含む含水バイオエタノールと、含水バイオエタノールから水分を除去した無水バイオエタノールとに区分される。

無水バイオエタノール環境では、主にＳＣＣが問題視されている。しかし、孔食に関しても、孔食部が応力集中起点としてＳＣＣ発生を促すため問題視されている。

含水バイオエタノール環境では、ＳＣＣは問題となっていない。反面、腐食性が無水環境より強い特徴があり、孔食それ自体が大きく成長するため問題となっている。

以上のとおり、孔食が鋼材を大きく減肉させ、構造物へダメージをもたらす。また、孔食に伴って生じた腐食生成物の溶け込みによるエタノール品質の低下も併せて引き起こす。

そのため、耐エタノール孔食用の措置を施した設備、例えば耐エタノール腐食性に優れた有機被覆材や腐食インヒビター、ステンレス鋼、ステンレスクラッド鋼を適用した設備でしかバイオエタノールを安全安心に扱えないという欠点がある。このように、バイオエタノールを扱う設備は、腐食を抑制するために、多大な費用を必要とするところに問題を残している。

特許文献１には、バイオ燃料に対して、そのタンク用鋼材を製造するためＮｉを５〜２５質量％含有する亜鉛−ニッケルめっきを施したり、このめっき上に６価クロムを含有しない化成処理を施す方法が提案されている。

特許文献２には、バイオエタノールなどの燃料蒸気に対して、鋼板表面に「めっき層中におけるＺｎに対するＣｏの組成割合が０．２〜４．０ａｔ％であるＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏめっき」を施した耐食性に優れたパイプ用鋼板が提案されている。

特許文献３には、鋼中に０．０３〜１．０ｍａｓｓ％のＷまたは／及びＭｏを加えた上で、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｂのうち２種類以上の元素を組み合わせることでバイオアルコール環境での耐孔食性と耐ＳＣＣ性を向上させる技術が提案されている。

非特許文献１では、炭素鋼材表面のプラズマ窒化浸炭と後酸化による耐食性への影響を、バイオエタノール模擬液中での７７日間の浸漬試験により調査しており、プラズマ窒化浸炭と４８０℃９０分の後酸化を組み合わせることで、耐孔食性が大きく向上することが報告されている。

特開２０１１−２６６６９号公報特開２０１１−２３１３５８号公報国際公開２０１４／０８７６２８号公報

Ｒ．Ｂｏｎｉａｔｔｉ，ｅｔ．ａｌ．，Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｕｒｉｎｆｕｅｌ−ｇｒａｄｅｂｉｏ−ｅｔｈａｎｏｌｏｆｌｏｗ−ａｌｌｏｙｓｔｅｅｌｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｐｌａｓｍａｎｉｔｒｏ−ｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇａｎｄｐｏｓｔ−ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ，ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ２８０（２０１３）１５６−１６３

特許文献１に開示された亜鉛−ニッケルめっきは、耐食性の向上に有効であると考えられる。しかし、かかるＺｎ−Ｎｉめっきは電気めっきによる処理が必要なため、小型の例えば自動車用燃料タンク等には問題ないとしても、大型構造物、例えば１０００ｋＬ以上の貯蔵タンクやラインパイプなどの厚肉鋼材には、処理コストが膨大になるため、適用することができない。また、めっき不良等が生じた場合には、その部分でかえって腐食が選択的に生じてしまうため、耐孔食性は十分とは言えない。

特許文献２に開示されたＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏめっきについても、電気めっきによる処理が必要なため、特許文献１と同様の理由により、大型構造物の厚肉鋼材に対しては適用することができない。また、特許文献１と同様の理由により、耐孔食性は十分とは言えない。

特許文献３に開示された鋼材については、確かにアルコール環境での孔食とＳＣＣを抑制するものと考えられる。しかし、組織の影響が考慮されておらず、検討が不十分である。

非特許文献１に記載の技術では、プラズマ浸炭処理＋後酸化処理は確かにバイオエタノール環境での腐食を緩和している。しかし、非特許文献１に開示の技術は、特許文献１、２同様に大型構造物に対しては適用することができず、加えて表面処理不良部が生じた場合には局部腐食促進のリスクがある。また、後酸化処理まで一連の操作完了に要する時間、工数負荷は多大であり、実用的とは言いがたい。

以上のように、めっき、表面品質改善による防食方法は、大型構造物に適さず、また耐孔食性ついてはその効果が十分ではない。従って、大型構造物への適用には、鋼材そのもののバイオエタノール中での耐孔食性の改善がコストの点からも有利である。しかしながら、従来の耐食鋼材に関する技術についても、種々の耐食性元素の複合添加が必須であり、コストの観点から実用性は不十分である。

本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、耐エタノール孔食性に優れた耐食鋼材を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく、バイオエタノール環境において、優れた耐孔食性を示す構造用鋼材の開発に向けて鋭意研究を重ねた。その結果、バイオエタノール環境での鋼材の孔食感受性は、鋼材組織が大きく影響しており、組織中のフェライト相面積率の低減と、ベイナイト相面積率の増加により耐孔食性が向上することがわかった。さらに、組成において、Ｎ、Ｓの含有量を低減することにより、鋼材の孔食感受性が著しく低下することを見出した。本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を加えた末に完成されたものであり、その要旨は次のとおりである。

［１］質量％で、Ｃ：０．０３〜０．３％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．００１〜０．００８％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有し、板厚方向において表面から１／４位置における組織は、面積率で、フェライト相が８０％以下、且つベイナイト相が２０％以上である耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。

［２］前記組成に加えて、さらに質量％で、Ｃｕ：０．０１〜１．０％、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、Ｓｂ：０．０１〜０．５％、Ｓｎ：０．０１〜０．５％、Ｗ：０．０１〜１．０％、およびＭｏ：０．０１〜１．０％のうちから選んだ１種または２種以上を含有する［１］に記載の耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。

［３］前記組成に加えて、さらに質量％で、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｚｒ：０．００５〜０．１％、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、およびＶ：０．００５〜０．１％のうちから選んだ１種または２種以上を含有する［１］または［２］に記載の耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。

［４］前記組成に加えて、さらに質量％で、Ｃａ：０．０００１〜０．０１％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％、およびＲＥＭ：０．００１〜０．２％のうちから選んだ１種または２種以上を含有する［１］〜［３］のいずれかに記載の耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。

［５］前記組成に加えて、さらに質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０３％を含有する［１］〜［４］のいずれかに記載の耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。

［６］前記組成に加えて、さらに質量％で、Ｃｒ：０．０１〜０．５％を含有する［１］〜［５］のいずれかに記載の耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。

本発明において、含水エタノールとは水を２．０〜１０．０ｖｏｌ％含むエタノールである。また、無水エタノールとは水の含有量が２．０ｖｏｌ％未満のエタノールである。本発明において、バイオエタノールとは、炭素数１〜５の酸を０．０１〜４０ｍｍｏｌ／Ｌ含むエタノールである。

本発明において「耐エタノール孔食性に優れた」とは、後述の実施例に記載の試験において、総合的な耐孔食性評価が合計３点以上となることを意味する。

本発明によれば、バイオエタノールの貯蔵用タンクや輸送用タンクおよびパイプライン構造用鋼として使用した場合に、従来に比較してより長期間にわたる構造物の使用が可能になり、またバイオエタノール中への腐食生成物の溶け込みによるエタノール品質低下を大幅に軽減することができ、産業上極めて有用である。

以下に、本発明を具体的に説明する。

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。なお、鋼材の成分組成における元素の含有量の単位はいずれも「質量％」であり、以下、特に断らない限り単に「％」で示す。

Ｃ：０．０３〜０．３％
Ｃは、鋼の強度確保に必要な元素であり、ベイナイト相の生成にも寄与する。本発明で目標とする強度（ＴＳ：４００ＭＰａ以上）を確保する観点、及び目標とするベイナイト相面積率を確保する観点から、少なくともＣを０．０３％含有する。一方、Ｃ含有量が０．３％を超えると溶接性が低下し、溶接の際に制限が加わるため、０．３％を上限とした。好ましくはＣ含有量は０．０３〜０．２５％の範囲である。

Ｓｉ：０．０１〜１．０％
Ｓｉは、脱酸のため添加するが、含有量が０．０１％未満では脱酸効果に乏しい。よって、Ｓｉ含有量の下限は０．０１％とし、好ましくは０．０３％、より好ましくは０．０５％である。一方、Ｓｉ量が１．０％を超えると靭性や溶接性を劣化させる。よって、Ｓｉ含有量の上限は１．０％とし、好ましくは０．８％、より好ましくは０．５％である。

Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｍｎは、強度、およびベイナイト相を確保するために含有するが、０．１％未満ではその効果が十分でない。一方、Ｍｎ含有量が２．０％を超えると溶接性が劣化する。このため、Ｍｎ含有量は０．１〜２．０％とする。なお、ベイナイト相を安定的に得る観点から、Ｍｎ含有量は好ましくは０．３％以上である。さらに溶接性も考慮した場合、Ｍｎ含有量は好ましくは０．３〜１．６％の範囲である。

Ｐ：０．０３％以下
Ｐは、不可避的に含有され、靭性及び溶接性を劣化させるため、Ｐ含有量は０．０３％以下に抑制するものとした。なお、好ましくはＰ含有量は０．０２５％以下である。

Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは本発明の鋼材において耐孔食性に悪影響を及ぼす元素である。Ｓは、不可避的に含有され、含有量が多くなると靱性及び溶接性が低下するだけでなく、ＭｎＳなどの腐食起点となる介在物が増加して、孔食が促進される。そのためＳ含有量は極力低減することが望ましく、０．０１０％以下であれば許容できる。なお、好ましくはＳ含有量は０．００５％以下である。

Ａｌ：０．００５〜０．１％
Ａｌは、脱酸剤として添加するが、０．００５％未満の含有量では脱酸不足により、靱性が低下する。よって、Ａｌ含有量の下限は０．００５％とし、好ましくは０．０１０％である。一方、Ａｌの過剰添加は、溶接金属部の靭性を低下させる。そのためＡｌ含有量は０．１％を上限とし、好ましい上限は０．０７０％である。

Ｎ：０．００１〜０．００８％
Ｎは本発明の鋼材において耐孔食性に悪影響を及ぼす元素であり、不可避的に含有される。０．００８％を超えるＮ含有では、粗大なＡｌＮの形成を促進することとなる。粗大ＡｌＮは腐食起点として作用するため、耐孔食性が劣化する。このため、Ｎは０．００８％以下に限定した。なお、好ましくはＮ含有量は０．００７％以下である。一方、Ｎの０．００１％未満への低減は、脱ガスの能力上困難であるので、その含有量の下限を０．００１％とする。

さらに、本発明の鋼材は必要に応じて以下の選択元素を含有しても良い。

Ｃｕ：０．０１〜１．０％、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、Ｓｂ：０．０１〜０．５％、Ｓｎ：０．０１〜０．５％、Ｗ：０．０１〜１．０％、およびＭｏ：０．０１〜１．０％のうちから選んだ１種または２種以上
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏは耐孔食性や強度を更に向上させる目的で、１種または２種以上を含有させることができる。この効果は各元素について０．０１％以上の含有により発現する。しかしながら、いずれの元素も多く含有させた場合に、溶接性や靱性を劣化させ、コストの観点からも不利になる。このため、Ｃｕを０．０１〜１．０％、Ｎｉを０．０１〜１．０％、Ｓｂを０．０１〜０．５％、Ｓｎを０．０１〜０．５％、Ｗを０．０１〜１．０％、Ｍｏを０．０１〜１．０％の範囲とした。

Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｚｒ：０．００５〜０．１％、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、およびＶ：０．００５〜０．１％のうちから選んだ１種または２種以上
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖは目的とする強度を確保するために、１種または２種以上を含有させることができる。しかしながら、いずれの元素も多く含有させた場合に、靱性と溶接性を劣化させる。このことから、各元素について含有量を０．００５〜０．１％の範囲とした。なお、各元素の含有量について、好ましくは０．００５〜０．０５％の範囲である。

Ｃａ：０．０００１〜０．０１％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％、およびＲＥＭ：０．００１〜０．２％のうちから選んだ１種または２種以上
Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭは溶接部の靱性を確保する目的で、１種または２種以上を含有させることができる。また、前述のようにＭｎＳは孔食の起点として有害であり、これを低減する観点、また、鋼中硫化物の形態・分散制御の観点からＣａ、Ｍｇ、ＲＥＭは有効な元素である。しかしながら、含有量が多い場合には、逆に、溶接部靱性劣化や耐孔食性劣化、コスト増加を招く。このため、Ｃａ含有量は０．０００１〜０．０１％、Ｍｇ含有量は０．０００１〜０．０２％、ＲＥＭ含有量は０．００１％〜０．２％の範囲とする。

Ｂ：０．０００１〜０．０３％
Ｂは鋼材の焼入性を向上させる元素である。また、鋼材の強度を確保する目的でＢを含有させることができる。しかしながら過剰に含有した場合、靱性の大幅な劣化を招く。強度向上効果は０．０００１％未満では乏しく、靱性劣化効果は０．０３％を超えた場合に顕著となるため、Ｂ含有量は０．０００１〜０．０３％の範囲とした。

Ｃｒ：０．０１〜０．５％
Ｃｒは、バイオエタノール環境での鋼材の耐孔食性に影響を及ぼす元素である。Ｃｒは鋼材表面の酸化被膜を強化する働きがあり、耐孔食性を向上させる目的で含有させることができる。この効果は０．０１％以上の含有により発現する。しかしながら、Ｃｒを多量含有した場合は、溶接部特性が大きく劣化してしまう。そのためＣｒ含有量は０．０１〜０．５％の範囲とした。
本発明の鋼材において、上記以外の成分は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。

本発明は、成分組成だけでなく、鋼材の組織を適正に制御することによって、鋼材の耐孔食性をより一層向上させている。具体的には板厚方向において表面から１／４位置面において、面積率でフェライト相が８０％以下、且つベイナイト相が２０％以上である。

なお、本発明においては光学顕微鏡によって組織を観察した。試料は、鋼材から圧延方向と平行の面を研磨し、板厚方向において表面から１／４位置面をナイタールで腐食して調整、作製した。組織面積率は、５００倍の倍率にて観察された任意の１０視野で得られた面積率の平均値である。各々の視野での面積率は、画像解析により算出した。

本発明において、鋼材の組織を前記に限定した理由について説明する。

板厚方向において表面から１／４位置における組織は、面積率で、フェライト相が８０％以下、且つベイナイト相が２０％以上
本発明においては、鋼材の耐孔食性を改善するうえで、フェライト相の低減が必須となる。フェライト相は鋼材の靱性向上に有効に働く一方、フェライト粒界がバイオエタノール環境での腐食の起点として作用するため鋼材の耐孔食性を劣化させる。鋼材の靱性確保の観点を踏まえて、８０％以下の面積率であれば許容できる。フェライト相の面積率は、好ましくは７０％未満であり、より好ましくは５０％未満である。なお、フェライト相の面積率は０％でもよい。

また、本発明においてベイナイト相は耐孔食性向上に必要な組織である。ベイナイト相は腐食感受性の高い粒界を持たず、加えてバイオエタノール環境において鋼材表面に安定で強固な酸化被膜を形成し、孔食を抑制する。ベイナイト相の面積率が２０％未満の場合は、鋼材全体として耐孔食性向上効果は発現しない。そのため、ベイナイト相は２０％以上とした。ベイナイト相の面積率は、好ましくは３０％以上であり、より好ましくは５０％以上である。

なお、上記フェライト相、ベイナイト相の他に、その他の相として、マルテンサイト相や、パーライト相が挙げられる。パーライト相やマルテンサイト相は靱性確保の観点から好適とは言いがたく、その他の相の面積率は少ないほうがよく、３０％以下とすることが好ましい。

以上のように鋼材の組織は鋼の耐孔食性に大きく影響する。バイオエタノールに先ず接する鋼材表層側の組織が特に重要であり、孔食がある程度深さ方向に成長した場合を考慮しても板厚方向の厚み１／４ｔ部（ｔは厚さを意味する）の組織が所望の組織であれば実用上効果が得られる。従って、本発明では板厚方向において表面から１／４位置の組織を規定した。

本発明の鋼材は、構造用に用いられるものである。例えば、貯蔵用タンク、輸送タンク、自動車用タンク、ラインパイプ、配管、ノズル、バルブ等に用いることができる。

次に、本発明鋼材の好適製造方法について説明する。
本発明においては、所望の組織（フェライト相：組織全体に対する面積率で８０％以下、ベイナイト相：組織全体に対する面積率で２０％以上）を有する鋼材が得られる限りその製造方法については特に限定されないが、その一例を以下に記す。

上記した成分組成になる溶鋼を、転炉や電気炉等の公知の炉で溶製し、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良い。溶鋼の成分調整方法は、公知の鋼製錬方法に従えばよい。

上記の如く得られた鋼素材に、粗圧延および仕上げ圧延を施す。本発明においては、粗圧延前に鋼素材を表面温度で１０００℃以上１３５０℃以下に加熱することが好ましい。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、表面疵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。加熱温度は好ましくは１０５０〜１３００℃の範囲である。なお、鋼素材の温度がもともと１０００〜１３５０℃の範囲内の場合には、加熱することなく、または均熱する程度で、直ちに所望の寸法形状の鋼材に熱間圧延してもよい。

仕上げ圧延は、Ａｒ_３変態温度〜９５０℃の温度域で累積圧下率：２０％以上８０％以下、仕上げ圧延終了温度をＡｒ_３変態温度以上とすることが好ましい。仕上げ圧延後ただちに、もしくは若干の放置時間を挟んでから加速冷却を行っても良い。加速冷却は０．５℃／ｓ以上１００℃／ｓ以下の冷却速度が好ましく、冷却停止温度は４００〜７００℃の範囲内とすることが好ましい。なお、冷却速度は６．０℃／ｓ以上とすることがより好ましい。仕上げ圧延終了後の冷却途中に誘導加熱等を利用して所定の熱サイクルを施し、所望の組織（フェライト相：組織全体に対する面積率で８０％以下、ベイナイト相：組織全体に対する面積率で２０％以上）を得てもよい。なお、上記のように冷却条件を制御することなく、冷却後の鋼材に所望の熱処理を施すことにより、鋼材を所望の組織としてもよい。

次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

表１に示す組成になる溶鋼を通常公知の手法により溶製、連続鋳造してスラブ（鋼素材）とした。ついで、スラブを１２３０℃に加熱後、粗圧延し、その後、Ａｒ_３変態温度〜９５０℃の温度域で累積圧下率６５％、仕上圧延終了温度をＡｒ_３変態温度＋１０℃とし、厚さ１５ｍｍの板とした。仕上圧延後、ただちに表２に示す条件で冷却した。冷却停止温度以下はいずれも空冷とし、鋼板を得た。

なお、表１中のＡｒ_３変態温度は次式（１）により求めた。式（１）中、各元素の値は質量％の値とし、含有しない元素については「０」とした。
Ａｒ_３（℃）＝９１０−２７３Ｃ％−７４Ｍｎ％−５６Ｎｉ％−１６Ｃｒ％−９Ｍｏ％−５Ｃｕ％−１６２０Ｎｂ％・・・式（１）
−鋼板における面積率の測定−
上記により得られた鋼板から圧延方向に平行な、板厚の１／４の位置における鋼板面について、上述の方法により５００倍の倍率で組織写真を１０視野撮影し、各相の面積率を求め、その平均値を算出した。各相の面積率の求め方は次の通りである。

すなわち、まず組織写真の画像をプリントアウトして、透明フィルムを重ねた上からフェライト相を黒マジックで塗りつぶした後、透明フィルムをスキャナーでパソコンに取り込み、画像解析ソフトを用いて、上記塗りつぶした部分をフェライト面積率として求めた。同様の操作をベイナイト、マルテンサイト、パーライト相についても実施し、その面積率を求めた。

−腐食試験−
上記により得られた鋼板から試験材を採取し、腐食試験を行った。腐食試験方法を以下に示す。すなわち、鋼板から、１０ｍｍ×２５ｍｍ×３．５ｍｍｔに切り出し、両面を番手２０００の研磨面で仕上げ、アセトン中で超音波脱脂を５分間行い、風乾して試験材とした。

腐食試験溶液には２種類のバイオエタノール模擬溶液を用いた。すなわち、
（１）含水バイオエタノール模擬液
エタノール：９６０ｍｌに対して、水：４０ｍｌ、酢酸：３０ｍｇ、ＮａＣｌ：１．３２ｍｇを添加した含水バイオエタノール模擬液と、
（２）無水バイオエタノール模擬液
エタノール：９８５ｍｌに対して、水：１０ｍｌ、メタノール：５ｍｌ、酢酸：５６ｍｇ、ＮａＣｌ：５３ｍｇを添加した無水バイオエタノール模擬液と、を使用した。

この２種類の溶液３０ｍｌをそれぞれ試験管に入れ、室温にて試験材をそれぞれ浸漬した。２０日間浸漬を行った後に、試験材を取り出し、表面に付着したさびをスポンジ等で洗い流したのち、インヒビターを添加した酸中で腐食生成物を除去した。ついで、純水で洗浄したのち、エタノール中で洗浄し、風乾した。その後、試験材の表面の孔食深さを後述の条件により３次元レーザー顕微鏡により測定し、最大孔食深さを求めた。

最大孔食深さ測定条件：レーザー波長６５８ｎｍ、測定ピッチ０．５μｍ
測定した最大孔食深さを基に、以下の基準で耐孔食性を評価した。
−含水バイオエタノール模擬液環境−
○：７０μｍ未満
△：７０μｍ以上１００μｍ未満
×：１００μm以上
−無水バイオエタノール模擬液環境−
○：２０μｍ未満
△：２０μm以上３０μm未満
×：３０μm以上
そのうえで○を２点、△を１点、×を０点として、２種類の模擬液環境で得られた点数の合計点数から、総合的な耐孔食性評価を以下の基準で行った。得られた結果を表２に記載する。
◎：合計４点（より好ましい）
○：合計３点（合格）
△：合計２点
×：合計１点もしくは０点

表２に示したとおり、発明例Ｎｏ．１０、１１、１４、１７〜２５、２８〜３３、３５、３６は全て、合計３点以上であり、優れた耐孔食性を有している。発明例は、無水環境、含水環境のいずれでも良好な耐孔食性を有しており、様々なエタノール環境に適用可能である。

一方、比較例Ｎｏ．１〜３は鋼中のＳ量が上限を超えているため、比較例Ｎｏ．４〜６は鋼中のＮ量が上限を超えているため、比較例Ｎｏ．７〜９は鋼中のＳ量及びＮ量が上限を超えているため、比較例Ｎｏ．１２，１３，１５，１６，２６，２７，３４は組織の面積率が範囲外であるため、優れた耐孔食性を有しているとは言えない。

Claims

バイオエタノールと直接接触する部位に用いる構造用鋼材であって、
質量％で、
Ｃ：０．０３〜０．３％、
Ｓｉ：０．０１〜１．０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
Ｐ：０．０３％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．１％および
Ｎ：０．００１〜０．００８％
を含有し、さらに、
Ｓｂ：０．０１〜０．５％および
Ｓｎ：０．０１〜０．５％のうちから選んだ１種または２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有し、板厚方向において表面から１／４位置における組織は、面積率で、フェライト相が８０％以下、且つベイナイト相が２０％以上である耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。
前記組成に加えて、さらに質量％で、
Ｃｕ：０．０１〜１．０％、
Ｎｉ：０．０１〜１．０％、
Ｗ：０．０１〜１．０％、および
Ｍｏ：０．０１〜１．０％
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する請求項１に記載の耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。
前記組成に加えて、さらに質量％で、
Ｔｉ：０．００５〜０．１％、
Ｚｒ：０．００５〜０．１％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１％、および
Ｖ：０．００５〜０．１％
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する請求項１または２に記載の耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。
前記組成に加えて、さらに質量％で、
Ｃａ：０．０００１〜０．０１％、
Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％、および
ＲＥＭ：０．００１〜０．２％
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。
前記組成に加えて、さらに質量％で、
Ｂ：０．０００１〜０．０３％
を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。
前記組成に加えて、さらに質量％で、
Ｃｒ：０．０１〜０．５％
を含有する請求項１〜５のいずれかに記載の耐エタノール孔食性に優れた構造用鋼材。