JPS6017589B2 - 鋼製品の応力腐食割れ防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼、特に高張力鋼により製作された製品の都
市ガス環境中における腐食割れ防止方法に関する。

銅、特に高張力鋼により製作された都市ガス球形タンク
ほか各種装置、鋼管などは、従来から知られていた硫化
水素による応力腐食割れを生じるほかに、炭酸ガスと一
酸化炭素の共存する環境で応力腐食割れを生じることが
最近確認されている。

一般的に、応力腐食割れは、鋼の強度および残留応力な
どの影響をうけるために、鋼製品製作に当っては、適切
な鋼材の選択あるいは溶接後の残留応力の除去などが対
策として探られているが、これ等で十充応力腐食割れが
防げる状態には至っていない。

従来、腐食怪物質として硫化水素が若干含まれているＬ
ＰＧのタンクなどの場合には水素腕化に起因する応力腐
食割れが問題となり、これに対しては鋼材面からの対策
のほかにアルミニウム溶射、塗装などの方法が対策とし
て探られており効果を上げている。

特にＬＰＧに対する耐久性を考慮したこの種の対策とし
ては、特許私２４０２号（特公昭４５一１５６Ｐ号）、
特許５６２３０７号（特公昭４４一１５０７８号）など
に記載された方法があげられる。一方、ナフサ分解ガス
、オフガス等を貯蔵する都市ガスタンク内には、炭酸ガ
スおよび一酸化炭素が必然的に含まれており、これ等二
者の共存のもとでは、特にドレンが溜るタンク底部にお
いては、著しく応力腐食割れが生ずることが判明してき
た。

このタイプの応力腐食割れの形態は本発明者らの検討に
よると、硫化水素による応力腐食割れとは大きく異って
おり、まづ一酸化炭素の鋼面に対する吸着が起り、次に
吸着されていない部分が炭酸ガスにより選択的に腐食さ
れることにより進行する形態をとるものと考えられる。
この割れは、硫化水素による水素腕化型に比較して、同
一濃度では、はるかに厳しく、都市ガス環境（ナフサ分
解ガス、オフガス、Ｃガスなどの炭酸ガス及び一酸化炭
素を含む腐食環境）で生じる応力腐食割れの殆んどはこ
のタイプの割れである。この割れの防止としては、鋼材
面での対策のほか一般的な塗装が簡便で、ある程度有効
な方法であるが、重防食塗装と称される塗装、例へばェ
ポキシ塗装（塗装膜厚１００〜５００ｒ）、ウレタン塗
装（塗装膜厚１００〜５００４）あるいは夕−ルェポキ
シ塗装（塗装濃厚２００〜７００仏程度）を施しても、
条件の悪い場合（例えば、炭酸ガス及び一酸化炭素の分
圧が高いタンクで下部のドレィンの溜る部分）には塗膜
下地鋼材に２年程度で割れを生じ女台める。

この種の応力腐食割れの特徴としては、塗腰が外観上健
全な状態でも、塗膜の密着性が低下「 し、下地鋼材に
応力腐食割れを生じることがいまし‘まであることであ
る。この割れの原因としては、塗膜は微少ながらガス透
過性をもっており、透過した一酸化炭素が額面に対して
強く吸着して塗膜の密着性を低下させるとともに、同時
に透過した二酸化炭素によって塗膜下で部分的な腐食が
起り、応力腐食割れへと進展するものと考えられる。

従って、都市ガス球形タンク内面に発生する応力腐食割
れに対して、塗膜でこれを防止しようとする場合、塗膜
に要求される機能としては、鋼面に対する塗膜の接着力
が一酸化炭素、二酸化炭素が存在する腐食環境において
も、銅に対する一酸化炭素の吸着力よりも大きく、かつ
安定であることが必要である。

このような、二酸化炭素、一酸化炭素系の腐食環境にお
ける強固な塗膜の接着力は、先に述べた重防食塗料の塗
装では不十分であり、更に、特許５４２４０２号（特公
階４５−１５６３３号）に記載されたような多層ラィニ
ングを行って、腐食環境、腐食性物質を完全に近い状態
まで遮断すればかなりの効果があると考えられるものの
、手間がかかりすぎて実用的でないとの欠点をもってい
る。本発明は、腐食性ガスはある適度（例えば、タール
ヱポキシ塗装で二酸化炭素の場合ならば、二酸化炭素分
圧が７６０側Ｈｇがかかった場合、塗膜１００山、年当
り、５〜５０雌／地）塗膜を透過してしまうと言う事実
の上に立ち、一酸化炭素の額面に対する吸着という現象
に着目した結果なされたものである。

すなわち、本発明の応力腐食割れ防止用塗装系の構成は
、鋼表面と強固な一次結合を形成することにより、一酸
化炭素の吸着と二酸化炭素による部分腐食が生じる活性
点を抑えるプラィマーと、腐食性物質の透過、浸透をで
きるだけ抑制して、ブライマー層を保護する上塗り塗料
とからなる。プラィマ−の構成を更に詳しく述でると、
次のようなものである。

プライマ−の主成分は、ェボキシ、ウレタンあるいはフ
ェノール変性エポキシなどの樹脂成分に顔料分として、
タルク、ケィソウ士などの体質顔料、更に必要に応じて
、ベンガラなどの着色顔料を加えたものからなる。これ
等は−匁段にェボキシ塗装、ウレタン塗料などといわれ
ているものである。本発明の特徴は、これ等の塗料に塗
膜中含有量が重量比で０．３〜３．０％になるように以
下に示すキレート剤及び／またはカップリング剤を加え
ることである。含有率を上記の如くきめたのは、０．３
％以下では活性点を抑える効果が薄く、３．０％以上で
は塗膜自体の耐久性を損なうなどの弊害がでるためであ
る。キレート剤としては、８ーキノリノール、没食ひ子
酸ｎ−プロピル没食子酸、サルチル酸、サルチルアルデ
ヒド、プロトアテキュー酸カテコールおよびこれ等の縮
重合物からなるタンニン酸およびタンニンなどがあげら
れる。

上記の塗料に、これ等のキレート剤を加えた塗料を以後
キレートプラタイマーと呼ぶ。カップリング剤としては
、８一（３，４ェポキシシシクロヘキシル）エチルトリ
メトキシシラン、Ｎ−８（アミノエチル）ｙ−アミノプ
ロピルメチルジメトキシシランなどのシランカツプリン
グ剤あるいは、これ等に対応するチタン系カップリング
剤などがあげられる。

上記の塗料に、これ等のカップリング剤を加えた塗料を
以後カップリングプライマーと呼ぶ。前記キレートプラ
イマー及ぶ／又はカップリングプライマーの上に塗装さ
れる上塗り塗料は次のようなものである。

上塗り塗料は先に述べたように、腐食性物質（二酸化炭
素、一酸化炭素あるいは水）の浸透、透過をできるだけ
抑えるものであると同時に、プラィマー層を保護するた
めに、一般的にいわれている耐食性を具備していなくて
はならない。すなわち、ドレン水に浸たる環境では塗膜
は膨欄劣化して、膨れを生じ、さらに剥離に至るが、こ
のような煩向の少し、ものではなくてはならない。実験
の結果により、このような塗料としては現在、重防食塗
料と称されているェポキシ塗装、ウレタン塗料およびタ
ールェポキシ塗料が最適であることが判明した。なお実
際の塗装施工に当ってはドレンの雛成（それは水と凝縮
油とからなる）により、例えばベンゼン等の芳香族油が
多い場合にはウレタンあるいはェポキシ塗料、それ以外
の場合にはタールェポキシ塗料というように使い分ける
必要がある。また、塗装濃厚としては、長期（１０羊以
上）の耐食性をもたせるために殴低２００仏が必要であ
る。本発明による塗装系の構成を第１図に示す。

１は鋼材、２はキレトプライマー及び／又はカップリン
グプラィマー、３は上塗りで、ェポキシ塗料、ウレタン
塗料又はタールェポキシ塗料を示す。

プラィマ−の鋼面への一次結合の仕方を模式的に第２図
に示す。ａ図はキレートプラィマーの場合を示し、ｂ図
はカップリングプライマーの場合を示す。なお、プライ
マ−中キレート剤あるいはカップリング剤が直接反応す
る部分は鋼表面には僅かながら存在する酸化層であるが
、空中では程度の差はあっても酸化層は必ず存在し、Ｆ
ｅＨがある。またその酸化層に起因して水酸基も必ず存
在するので、模式図の如くなる。本発明の方法による応
力腐食割れの防止試験について、以下説明する。

第３図はＵ曲げ試験片を示す。

供謎鋼材は抗張力８０ｋ９／地の高張力鋼製、長さ１１
５、中１５厚３肋で、ａ図に示す前記供試験鋼材４、ボ
ルト５、ナット６、電気絶縁体７よりなり、ｂ図の如く
組立てられる。第一表に示す組成のキレートプラィマー
ならびにカップリングブライマーを前記試験片に塗装し
、室温で１曲時間乾燥後、表中○印の上塗りを更に塗装
し、７日間自然乾燥させたものを資料とした。試験条件
は次の通りである。試験条件 使用容器・・・オートクレブ、 （内容積の２′３まで水を入れる） 腐食環境・・・６５％Ｃ○、３５％Ｃ０２で飽和、ガス
圧力・・・１０ｋ９／仇試験温度・・・２０ｑ０ 本発明による試験片および比較材を前記オートクレブの
液相中に浸覆し、５ケ月後に敬出した結果は、第２表の
遜りあった。

第 １ 表 配合表 ※１…シェル化学製、ェピコート８２８相当品（分子量
４００）※２…シンナー：メチルエチルケント．トルエ
ン等の混合物※３・・・上段のプラィマーに○印の上塗
り３００ム※４…膜厚は、プライマ−１５ム、上塗り３
００仏・※５・・・比較材として裸材及びプラィマー塗
装をはふくいた上記タールェポキシ塗装及びェポキシ塗
装試験片使用、 ※６…８一（３．４エポキシシクロヘキシル）エチルト
リトキシシラン第２表 試験結果 註 応力腐食割れの有無は、Ｕ曲げ試験片を切断研磨し
、金属顕微鏡４００倍で調べた。

第２表のように、本発明の塗装系は、下地鋼材の応力腐
食割れを完全に防いでいるが、プラィマー層のないもの
では、塗膜に外観上異常ないにもかかわらず、下地鋼材
に割れが生じてしまう。

なお、某ガス会社の球形ガスタンクに取付け、２ケ年間
暴露した試験片でも、比較材の割れの長さが短か〈なる
ことを除いて同様な結果を得ている。以上の如く、本発
明の方法によると、応力腐食割れが防止でき、このこと
は、特に、球形ガスタンクに適用して顕著な効果が得ら
れ、斯界に貢献するところ甚だ大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明塗装系の構成図、第２図は、プライマ
ーによる一次結合の榛式図で、ａ図は、キレートプライ
マー、ｂ図は、カップリングプラィマーに関し、第３図
はＵ曲げ試験片図で、ａは構成図、ｂ図は、組立図を示
す。 １・・・・・・鋼材、２…・・・キレートプライマー及
び／又はカップリングプライマー、３・・・・・・上塗
り（ェポキシ塗料、ウレタン塗料又はタールェポキシ塗
料）、４・…・・供謎鋼材、５・・・・・・ボルト、６
・・・・・・ナット、７…・・・電気絶縁体。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼表面に塗膜中にキレート剤及び／又はカツプリン
   グ剤を重量割合で０．３乃至３．０％含むエポキシ樹脂
   系又はウレタン樹脂系ブライマーを塗装し、その上に防
   食塗料を塗装することを特徴とする鋼製品の応力腐食割
   れ防止方法。