JPH0734270A - バラストタンクの防食方法 - Google Patents

バラストタンクの防食方法

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JPH0734270A
JPH0734270A JP19673093A JP19673093A JPH0734270A JP H0734270 A JPH0734270 A JP H0734270A JP 19673093 A JP19673093 A JP 19673093A JP 19673093 A JP19673093 A JP 19673093A JP H0734270 A JPH0734270 A JP H0734270A
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JP
Japan
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corrosion
ballast tank
steel
less
seawater
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JP19673093A
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English (en)
Inventor
Hideaki Yuki
英昭 幸
Hiroshi Kishikawa
浩史 岸川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 原油タンカーや鉱炭船等のバラストタンクの
構成材料と環境の制御とを組み合わせることによってバ
ラストタンクを防食する。 【構成】 C:0.15%以下,Si:0.1〜1.5
%,Mn:0.2〜5.0%,P:0.02〜0.10%,
S:0.005%以下,Cr:0.2〜5%を含み残部は
実質的にFeおよび不可避の不純物からなる低合金鋼を
構成材料として使用すると共に、内部の酸素ガス濃度を
大気中での値に対する比率にして0.5以下とすること
を特徴とする。必要に応じて、所定量のCu、Mo、N
i、V、W、Ti、Nb,Alの1種以上を構成材料の
物理的性質向上のために添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は原油タンカーや鉱炭船等
の船舶におけるバラストタンクの防食方法に関するもの
であり、特に、上記船舶のバラストタンクを構成する鋼
材の組成と環境の制御とを組合せることによるバラスト
タンクの防食方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】バラストタンク内は海水あるいは海水の
飛沫あるいは蒸発した水分の凝縮水による腐食にさらさ
れる。そのため、従来は没水部に関しては犠牲陽極によ
るカソード防食さらにはタールエポキシ樹脂塗装を施し
ている。また、タンクの天井部分はカソード防食が採用
できず、かつ乾湿繰返し環境にあり、非常に腐食がきび
しいものとなる。
【0003】その対策として特開昭48−73993号
公報にあるようなタンク内の酸素濃度を低下させる方法
がある。
【0004】また、従来原油タンカーの場合等1975
年以前は分離バラスト方式が採用されておらず、海水中
に若干の原油が混入することによる鋼材の腐食が問題と
なり、Cu等の合金元素を添加した鋼材を使用する試み
がなされたが、結局材料変更はされず現在に到ってい
る。その後、1975年より分離バラスト方式が採用さ
れたが、タールエポキシ塗装による補修あるいは塗り替
えが主流となっている。しかし、安全面から原油タンク
のダブルハル化が求められ、塗装面積も増大すると共に
構造上も塗装しにくいような構造となっており、塗装工
程の省略が要望されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決すべき課
題は、船舶の使用期間中に煩雑な樹脂塗装やその補修を
行う必要がなく、しかも、耐久性に優れ、寿命の長いバ
ラストタンクを提供することにある。
【0006】
【課題が解決するための手段】本発明は以上のようなニ
ーズに応えるべくCrを主として添加した耐食低合金鋼
を使用し、かつバラストタンク内の酸素濃度を大気中で
の値に対する比率にして0.5以下に低減することで、
塗装工程の省略が可能な防食方法の採用によりバラスト
タンクを長寿命化させるものである。
【0007】すなわち、 バラストタンクの構成材料としてCr等の耐食性改
善元素を添加した低合金耐食鋼材を使用する、 バラストタンク中の酸素濃度を大気中に比して0.
5以下(酸素ガス濃度で10%以下)にする、という
およびの防食方法を組合わせることにより、防食のた
めの塗装を不用としかつ腐食速度を低減することで、バ
ラストタンクの長寿命化を図るものである。
【0008】海水中では、Cr含有低合金鋼は普通鋼に
比し腐食速度は著しく低下する。一方、大気開放下での
海水による乾湿繰返し条件下ではCr含有低合金鋼の耐
食性は普通鋼と大差がない。しかし、本発明の完成に到
る過程で、最も問題となる海水の乾湿繰返し条件下でも
気相部の酸素濃度を下げればCr含有低合金鋼は著しく
耐食性能を発揮し、普通鋼と比較して著しく腐食速度が
低下することを見出した。
【0009】したがって、上述の課題を解決する手段と
しての本発明の構成は以下のとおりである。
【0010】1.C:0.15%以下,Si:0.02〜
1.5%,Mn:0.2〜5.0%,P:0.02〜0.1
0%,S:0.005%以下,Cr:0.2〜5%を含み
残部は実質的にFeおよび不可避の不純物からなる低合
金鋼を構成材料として使用すると共に、内部の酸素ガス
濃度を大気中での値に対する比率にして0.5以下とす
ることを特徴とするバラストタンクの防食方法。
【0011】2.上記1において、構成材料が,さらに
Cu:0.1〜1.0%とNi0.05〜1.0%のうち1
種または2種を含むことを特徴とするバラストタンクの
防食方法。
【0012】3.上記1または2において、構成材料
が、さらに、Mo:0.05〜1.00%,V:0.05
〜1.00%,W:0.05〜1.00%のうちの1種ま
たは2種以上を含むことを特徴とするバラストタンクの
防食方法。
【0013】4.上記1ないし3のうちの任意の1項に
おいて、構成材料がさらにTi:0.01〜0.5%を含
むことを特徴とする耐久性に優れたバラストタンクの防
食方法。
【0014】5.上記1ないし4のうちの任意の1項に
おいて、構成材料がさらにNb:0.005〜0.5%を
含むことを特徴とする耐久性に優れたバラストタンクの
防食方法。
【0015】6.上記1ないし5のうちの任意の1項に
おいて、構成材料がさらにAl:0.02〜1.0%を含
むことを特徴とする耐久性に優れたバラストタンクの防
食方法。
【0016】
【作 用】本発明に使用するCr含有低合金鋼の各合金
元素の含有量を限定した理由を以下に述べる
【0017】1.Cは鋼の強度を高める効果を有する
が、本発明では強度を高めるCrが添加されているの
で、強度向上のためには、Cを多量に添加する必要はな
い。また多量にCを添加すると鋼の溶接性を劣化させる
ため好ましくない。また腐食のカソードとなりかつ耐食
性に有効な固溶Cr量を低下させ、腐食を加速するクロ
ム炭化物の生成を押える意味からもCは低い方が好まし
い。そのためCは0.15%以下の添加量とした。
【0018】2.Siは脱酸元素として必要であり、ま
た耐海水性を向上させる有効元素でもある。そのため
0.02%以上の添加が必要であるが、1.5%を超える
と熱間加工性を劣化せしめるので、0.02〜1.5%の
添加量とした。
【0019】3.Mnは鋼の機械的性質を確保すると共
に耐海水性を改善せしめる有効元素である。しかし、そ
の量が0.2%未満ではその効果が小さく、また5.0%
を超えると逆に耐海水性が低下するため、0.2〜5.0
%の添加量とした。
【0020】4.Pは溶接性を劣化させる元素であり、
その添加量が0.10%を超えると悪影響が顕著にな
る。しかし、一方、Pは耐海水性を向上させる有効元素
でもあり、その効果は0.02%未満では発揮されな
い。そのため0.02〜0.10%の添加とした。さら
に、PはPO4 3-として鉄さび中に吸着され、さび層を
カチオン選択的な性質とすることで腐食に有害なアニオ
ンであるCl-の鋼表面への侵入を抑制し、腐食速度を
低下させる作用がある。
【0021】5.Sは耐食性に悪影響を及ぼす元素であ
る。これは腐食の起点となる非金属介在物のMnSを生
成するためである。MnSの生成を防止するには、Sは
少ないほど良く、そのため0.005%以下の含有とす
る。また、Mn/S比の高いほど腐食に有害なMnSの
生成は少なく、(Mn,Cr)Sの生成が増加するた
め、Mn/S比を700以上にして(Mn,Cr)Sの
優先的生成が起こるようにすることで耐海水性が改善さ
れる。なぜなら、MnSは海水中で溶解するとS2-、H
-、H2Sになり、鋼の溶解を促進させるが、一方(M
n,Cr)Sは溶解度が小さく安定で腐食の起点になり
にくいからである。
【0022】6.Crは耐海水性を改善せしめる基本元
素の1つであるが、0.2%未満ではその効果は十分で
なく、一方、5%を超えて添加すれば鋼の孔食発生感受
性を高める。そのため0.2〜5%の添加とした。特に
本発明鋼は極低S量であり、孔食の起点となりやすいM
nSをほとんど生成しないため、3%を超えて5%まで
の添加によっても孔食の発生は認められない。しかし5
%を超えてCrを添加すると不動態タイプとなり酸化物
等の非金属介在物を起点とした孔食感受性が高まる。な
お、経済性を鑑みると0.2〜3%の範囲がさらに好ま
しい。
【0023】7.Cuは鋼の耐海水性を高め、特に孔食
等の局部腐食の成長を抑制せしめる有効元素である。そ
の添加量が0.1%未満では効果は発揮されず、一方1.
0%を超えると熱間加工性が劣化する。特にCuは溶接
部の耐食性改善にも有効である。そのため0.1%以上
の添加が必要である。これらの理由から、Cuは0.1
〜1.0%の添加とした。
【0024】8.NiはCuと同様の効果を発揮する元
素であり、特に局部アノードのようなpHの低下した孔
食の成長段階での耐食性を高め、局部腐食の進行を抑制
する。またCuと共存させることで著しく有効である。
その量が、0.05%未満ではその効果は不十分であ
り、一方、1.0%を超えるとその熱間加工性が劣化す
る。したがって、Ni添加量は0.05〜1.0%とし
た。
【0025】9.MoはCrと並んで、鋼の耐海水性を
向上させる有効元素である。MoはMoO4 2-イオンと
して溶解し、局部アノードでのインヒビターとして作用
すると共に、さび中に含まれCl-イオンの透過性を低
下させることで耐食性を改善させる。その添加量が0.
05%未満ではその効果が十分でなく、また1.0%を
超えて含有させてもその効果は飽和してしまい経済的で
はない。そのためMoの添加量は0.05%〜1.0%と
した。
【0026】10.VもほぼMoと同様の作用により、鋼
の耐海水性を改善する元素である。Moの場合と同様、
酸素酸アニオン(VO4 3-、V27 4-)の生成により、
その効果を発揮する。そのためMoと同様に0.05〜
1.0%の添加量とした。
【0027】11.WもMoとほぼ同様の作用により鋼の
耐海水性を改善する元素である。Moと同様、酸素酸ア
ニオン(WO4 2-)の生成によりその効果を発揮するも
のである。それ故Moと同様に0.05〜1.0%の添加
量とした。
【0028】12.Tiはその添加によりSの大半をTi
Sとして固定し、海水腐食の起点となるMnSの生成を
なくすことで耐海水性を高める。0.01%未満ではそ
の効果は生ぜず0.5%を超えて添加しても耐海水性改
善効果のそれ以上の向上は認められないので0.01〜
0.5%の添加量とした。
【0029】13.Nbは鋼のミクロ組織を微細化すると
共に、強度を高める有効元素であるが、0.005%未
満ではその効果は十分でなく、また、0.5%を超える
と溶接部の靱性をそこねるので、0.005〜0.5%の
添加量とした。
【0030】14. AlはSiと同様、鋼の耐海水性を高
める元素であり、0.02%未満ではその効果は十分で
はなく、また1.0%を超えて添加すると鋼の熱間加工
性をそこなうので、0.02〜1.0%の添加量とした。
【0031】次にバラストタンク内部の酸素ガス濃度を
限定した理由について述べる。不活性ガスと空気との置
換あるいは真空引きにより、バラストタンク内部の酸素
ガス濃度を大気中での値に対する比率にして0.5以下
(酸素ガス濃度で10%以下)にする。その理由は以下
のとおりである。鋼の溶解反応は海水中では
【化1】Fe→Fe2++2e という電気化学的酸化反応で進行し、一方その対反応と
して、
【化2】O2+2H2O+4e→40H- からなる酸素還元反応が生起する。
【0032】両者の酸化還元反応は等量で進行するが、
自然海水中では後者の酸素還元反応は遅い反応であり、
酸素の鋼表面への拡散が律速している。したがって、遅
い反応である酸素還元反応速度によって腐食速度は決定
される。つまり、腐食速度は溶存酸素濃度に依存する。
一方、海水中もしくは凝縮水中の溶存酸素濃度はヘンリ
ーの法則により気相部の酸素ガス濃度に比例する。従っ
て酸素ガス濃度の低いほど鋼の腐食速度も低下する。ま
た、Crを含む本発明の低合金鋼ではCrを含む鉄酸化
物からなるさび層が海水環境で生成し、さび層を通じて
の酸素の鋼表面への拡散を抑制する作用を有する。その
ため本発明の鋼にあっては通常鋼よりも溶存酸素濃度の
低下による腐食抑制効果が顕著となる。
【0033】バラストタンク内の酸素ガス濃度を大気中
での値に対する比率にして0.5以下(酸素ガス濃度で
10%以下)、望ましくは、0.3以下(酸素ガス濃度
で6%以下)とすることで、鋼の腐食抑制効果は顕著と
なる。そのため酸素ガス濃度を大気中での値に対する比
率にして0.5以下(酸素ガス濃度で10%以下)に限
定した。
【0034】以上のように、本発明ではCrを含む低合
金鋼を使用することで耐海水性を高め、さらにその耐海
水性を有効に作用せしめるべくタンク内の酸素ガス濃度
を低減させ、両者を組合せることでバラストタンクの腐
食が低減でき、その長寿命化を図ることができる。さら
に鋼の裸使用が可能であり塗装工程も省略できるという
実用上の大きなメリットを有する。
【0035】
【実施例】表1に示す鋼材を大気高周波炉で溶解後、鍛
造、熱延し7mm厚の鋼板を製作し50×20×3(mm)
の寸法の試験片を製作し、腐食試験に供した。
【0036】
【表1】
【0037】試験は人工海水(ASTM−D−1141
に準拠)中での浸漬テストおよび乾湿くり返しテスト
を、空気あるいはN2−O2混合ガスを吹込み、O2ガス
濃度を20%、15%,10%,8%,5%,1%とし
て行った。温度は恒温槽にて35℃に保った。また比較
のため空気吹込み条件下でも行った。試験時間は720
時間とした。乾湿くり返し条件はwet0.5時間−dry3
時間サイクルで行った。
【0038】
【表2】
【0039】腐食試験結果を上記表2に示す。本発明の
成分範囲内の鋼を用いかつ酸素ガス濃度が大気中の0.
5以下の場合、海水浸漬並びにさらに環境の厳しい乾湿
くり返し条件下においても腐食速度は0.2g/m2h 以下
であり、かつ孔食の発生もない。一方、本発明の成分範
囲内の鋼であっても酸素ガス濃度が0.5を超える場
合、乾湿繰返し条件下での腐食速度を大幅に超えると共
にCrの高い場合には、孔食も発生する。このような腐
食試験結果から、本発明の成分範囲内の鋼と低酸素使用
雰囲気との組合せによって初めて、バラストタンクの長
寿命化が得られることが分かる。
【0040】さらに、鋼組成および酸素濃度が本発明の
範囲外の場合には、本発明例と比較して、腐食速度が大
となり、乾湿繰返し条件下では0.2g/m2h を超える。
ただし、比較例に示したように、本発明範囲外の組成の
鋼であっても酸素ガス濃度が低くなると本発明のCr添
加鋼ほどではないが、それなりに腐食速度が下がる。例
えば酸素ガス濃度が1%では乾湿繰返し条件下での腐食
速度は0.22〜0.25g/m2h となっている。しかし、
現実のバラストタンクにあってこの酸素ガス濃度を1%
以下のような低い値に保つことはかなり困難であり、本
発明のように酸素ガス濃度が5〜8%程度でも腐食速度
が充分に低下しないと実用的でない。
【0041】
【発明の効果】Crを含む耐食低合金鋼をタンクの構成
材料に使用し、かつタンク内の酸素ガス濃度を現場的に
十分可能な10%以下に保つことでバラストタンクを防
食し、その寿命を長くすることが可能である。特に酸素
ガス濃度を低減することで、低合金耐食鋼のもつ優れた
性質を継続的に生かすことができる。造船メーカにおい
ても鋼材を裸で使用できるため塗装工程が省略でき、省
力化を図れると同時にバラストタンクのメンテナンスフ
リー化を図ることができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.15%以下,S:0.02〜1.
    5%,Mn:0.2〜5.0%,P:0.02〜0.10
    %,S:0.005%以下,Cr:0.2〜5%を含み残
    部は実質的にFeおよび不可避の不純物からなる低合金
    鋼を構成材料として使用すると共に、内部の酸素ガス濃
    度を大気中での値に対する比率にして0.5以下とする
    ことを特徴とするバラストタンクの防食方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において構成材料が,さらにC
    u:0.1〜1.0%とNi:0.05〜1.0%のうち1
    種または2種を含むことを特徴とするバラストタンクの
    防食方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、構成材料
    が、さらに、Mo:0.05〜1.0%,V:0.05〜
    1.0%,W:0.05〜1.0%のうちの1種または2
    種以上を含むことを特徴とするバラストタンクの防食方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のうちの任意の1項に
    おいて、構成材料がさらにTi:0.01〜0.5%を含
    むことを特徴とする耐久性に優れたバラストタンクの防
    食方法。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のうちの任意の1項に
    おいて、構成材料がさらにNb:0.005〜0.5%を
    含むことを特徴とする耐久性に優れたバラストタンクの
    防食方法。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のうちの任意の1項に
    おいて、構成材料がさらにAl:0.02〜1.0%を含
    むことを特徴とする耐久性に優れたバラストタンクの防
    食方法。
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