KR100264362B1

KR100264362B1 - 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100264362B1
Application number: KR1019940016502A
Authority: KR
Inventors: 가즈히꼬 시오따니; 쓰까사 이마즈; 미쓰오 기무라; 요시유끼 사이또
Original assignee: 에모또 간지; 가와사끼 세이데쓰 가부시키가이샤
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 2000-08-16
Also published as: EP0633326A1; SG48369A1; KR960014380A; EP0633326B1

Abstract

본 발명은, 고온다습환경, 예를들면 밸러스트탱크나 해수배관 등이 노출되는 혹심한 환경에 적용되는 선박용 강재(鋼材) 및 그 제조방법에 관한 것으로써, C : 0.1 wt% 이하, Si : 0.5 wt% 이하, Mn : 1.50 wt% 이하, Al : 0.005∼0.050 wt%, Cr : 0.5∼3.50 wt%이며, 잔부가 Fe과 불가피적 불순물로 구성된다.

Description

고온다습환경에 적합한 내해수부식성강 및 그 제조방법

제1도는 밸러스트탱크 모의시험장치를 개략적으로 나타내는 설명도.

제2도는 시험재 (발명강 및 비교강) 의 부식량에 미치는 Cr 첨가량의 영향을 나타내는 특성도.

제3도는 시험재 (발명강 및 비교강) 의 최대 부식깊이, 평균 부식깊이에 미치는 Cr 첨가량의 영향을 나타내는 특성도.

제4(a)도는 더블선각구조의 탱커의 단면도이며, 제4(b)도는 제4(a)도의 X-X 선을 따른 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 시험조 2 : 인공해수

4 : 시험재 7 : 히터

8 : 포배관 20 : 탱커

21 : 밸러스트탱크 22 : 화유탱크

본 발명은, 고온다습환경, 예를 들면 밸러스트탱크나 해수배관 등이 노출되는 혹심한 환경에 적용되는 선박용 강재(鋼材) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

국제해수기구(IMO) 의 규제에 의해, 1993년 7월 이후에 새롭게 만들어지는 탱커는, 제4도에 나타내는 바와 같이 더블선각 구조를 취할 것이 의무화되어 있다. 탱커의 더블선각 구획은 밸러스트탱크(21)로써 사용되고, 화유(貨油)탱크(22)를 보호하는 구조로 되어있으며, 사고 등이 발생한 경우, 탱크(22) 내의 기름이 배 밖으로 유출되어 해양오염이 확대되는 것을, 방지하는 것을 목적으로 하는 것이다.

선박을 더블선각 구조로 함으로써, 밸러스트탱크(21)가 해수에 노출되는 표면적이, 종래의 싱글선각 구조와 비교하여 대폭 증대(2∼3배) 하기 때문에, 도장 및 방식(防食)면에서 아래에 서술하는 문제점이 발생되어 왔다.

우선, 도장에 관해서는, 타르에폭시수지도료를 밸러스트탱크(21)에 1∼2회 도장할 필요가 있으나, 도장하는 장소가 좁은 공간에서의 작업이기 때문에, 작업자에 부담이 됨과 동시에 안전면에서도 문제가 있었다. 또, 도장면적이 대폭적으로 확대되기 때문에 도장에 막대한 시간과 비용이 필요로 하게 된다.

방식에 관하여는, 타르에폭시수지도료와 전기방식(電氣防食)을 병용하고 있으나, 밸러스트탱크(21)내에는 해수가 출입하며, 혹심한 부식환경이 된다. 밸러스트탱크(21)내에 해수가 있는 경우는, 전기방식의 효과에 의해, 거의 부식을 받지않으나, 해수에 잠기지 않은 밸러스트탱크(21)의 최상부 및 상갑판(23) 속은 고온이며 또 비말대(飛沫帶)라고 하는 혹심한 부식환경이 된다. 한편, 밸러스트탱크 내에 해수가 없는 경우는, 고온다습환경이 되며, 전기방식의 효과를 기대할 수 없으며, 타르에폭시수지도료만의 방식이 된다. 이와 같은 밸러스트탱크에서의 타르에폭시수지도료의 수명은 약 10년이라고하며, 배의 수명(약 20년)의 반이다. 남은 10년은 보수도장으로 부식방지를 꾀하여야만 한다.

밸러스트탱크는 이와 같은 혹심한 부식환경에 있으며, 또 악조건하에서의 도장작업에도 문제가 있기 때문에, 강재면에서의 개선, 즉 고온다습환경하에서의 내해수성에 뛰어난 선박용 강재의 개발이 기대되고 있었다.

종래에 개발된 내해수부식성강의 일예로서, 특개소51-25420호에 개시되어 있으나, 이들 강재는 해양구조물이나 항만시설에 사용되며, 그 환경은 대기온도 정도의 해수에서 본 발명강이 사용되는 환경과 다르다. 요컨대 해수가 출입하며, 고온다습한 선박의 밸러스트탱크 내 환경과는 부식환경이 다르다. 그래서, 특개소51-25420호에 대표되는 강재는 Cu가 필수원소로 되어있으나, 본 발명에서는 Cu를 첨가하고 있지 않다. 이것은, 밸러스트탱크 내는 고온다습으로 해수가 출입하는 부식환경이고, Cu는 이 환경에서는 내식성(耐食性)에는 효과가 없으며, 거꾸로 내식성에 악영향을 끼치는 것도 생각 할 수 있기 때문이다.

내해수성을 갖고, Cu를 첨가하지 않는 것으로는 특개평5-302148호가 있으나, 이것은 강자성형(强磁性型)의 페라이트를 얻기 위하여, Si : 0.5∼2%, Al : 0.5∼3%로 어느쪽도 높게 함유하고 있다.

그 밖에 내해수부식성강의 예로써 특개소64-79346호 공보에 개시되어 있다. 이것은 Al을 7∼20%나 함유하기 때문에, 철근과 같이 거의 용접하지 않는 용도에는 문제없지만, 본 발명이 적용되는 선박의 밸러스트탱크와 같이 용접이 많은 용도에는 적합하지 않다.

현재, 선박에 적용되고 있는 강재는, 강도, 인성, 용접성을 고려한 성분설계, 프로세스설계에 의해 제조되고 있지만, 내식성, 방식성에 관한 대책은 거의 고려되고 있지않는 것이 현실이다. 그래서, 본 발명은 합금원소의 첨가, 압연후의 가속냉각에 의해, 특히 부식환경이 혹심한 밸러스트탱크나 해수배관용 등에 내식성이 뛰어난 강재를 제공하려고 한다.

밸러스트탱크의 부식환경은, 해수가 출입하고 고온다습한 환경이다. 탱커를 상정한 경우의 부식환경은 다음과 같다. 예를 들면 중동에서 일본으로 원유를 수송하는 경우, 일본에서 중동으로 가는 경우에, 제4도의 화유탱크(22)는 비어 있으며, 배의 균형을 유지하고, 안전 항해를 위하여 밸러스트탱크(21)에 해수를 거의 만수로 한다. 이 때의 부식환경은 해수중과 밸러스트탱크의 상부에서는 비말대에 가까운 상황이다. 중동에서 일본을 향하여 돌아오는 경우에는, 화유탱크(22)에 원유를 만재하고, 밸러스트탱크(21)의 해수를 빼어, 비게 한다. 이 때의 밸러스트탱크 내에는 배 밑에 남아있는 해수와 갑판으로 부터의 열로 고온 다습한 상태가 된다. 이들 부식한경에 노출되는 1 사이클은 약 40일이다.

또, 종래의 조선재와 같이, 이 종류의 강재도 고능률용접이라는 요청 때문에 소위 편측 1 층의 대입열용접(大入熱溶接)에 의해 접합되고, 탱커로 조립되는 경우가 많다. 그경우, 합금원소를 많이 포함하는 강재를 대입열용접하면, 통상의 조선재 이상으로 용접부의 인성은 떨어지기 쉽다.

본 발명은, 상기의 문제를 해결하고, 고온다습한 환경하에서 내해수성이 뛰어난 강재 및 그 제조방법을 제공함과 동시에, 이 내해수성을 잃지않고 대입열용접에 대하여도 그 용접부에 뛰어난 강재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, 이들부식환경을 모의하기 위하여, 제1도에 나타낸 것과 같은 장치로, 합금원소의 영향을 조사했다. 그 결과, 아래에 나타내는 화학조성을 갖는 강재의 내식성이 뛰어남을 알아냈다. 또, 적정량의 REM과 Ti을 첨가함으로써, 용접부 열영향부(HAZ)의 인성열화를 방지할 수 있음을 알아내었다. 그리고, 적정한 제조방법에 의해 더욱 내식성이 향상됨을 알아내었다.

즉 본 발명은, C : 0.1 wt% 이하, Si : 0.5 wt% 이하, Mn : 1.50 wt% 이하, Al : 0.005∼0.050 wt%, Cr : 0.5∼3.50 wt%이며, 잔부가 Fe과 불가피적 불순물로 구성되는 것을 특징으로 하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강이며, C : 0.1 wt% 이하, Si 0.5 wt% 이하, Mn : 1.50 wt% 이하, Al : 0.005∼0.050 wt%, Cr : 0.5∼3.50 wt% , 잔부가 Fe과 불가피적 불순물로 구성되는 철을, 통상의 주조 및 얼간압연후, 바로 3∼20℃/sec의 범위의 냉각속도로 가속냉각하고, 이 가속냉각을 400∼600℃의 온도에서 정지하고, 이후 공냉을 행하는 것을 특징으로 하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강의 제조방법이다.

그 외의 수단에 대하여는, 본 발명의 명세서 및 청구범위로부터 명확히 알 수 있을 것이다.

이하, 본발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제1의 과제는, 해수중과 습도 100%의 대기중에서의 반복환경하에서의 부식량의 저감 및 국부부식을 일으키지 않으며, 매끄러운 부식면을 유지할 수 있는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강을 제공하는 데에 있다.

부식량의 저감에 대하여는, 밸러스트탱크 내는 도장 및 전기방식으로 방식하지만, 방식량이 적다는 것은, 도장면의 녹 발생이 적다는 것이며, 매끄러운 부식면을 나타내는 것은 부식에 의해, 변형의 집중 혹은 금속피로의 원인이 되는 상황을 피하기 위함이다.

이 두가지 점을 만족하기 위하여, 본 발명은 적당한 Cr 및 Ni, Mo 그리고 Nb, Ti의 첨가가 유효하며, 더욱이 열간압연 후에 탄화물의 생성을 억제함으로써, Cr, Mo의 효과가 한층 커지는 것을 찾아내었다.

본 발명의 제2의 과제는, 상기 고온다습환경에 적당한 내해수부식성강의 대입열용접 이음부의 인성을 향상시키는 것이다. 본 발명은 적당한 REH, Ti 및 N을 첨가함으로써, 대입열용접에 있어서도 용접부의 인성을 손실하지 않으며, 오히려 향상시킴을 찾아내었다.

이하, 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강의 적정성분범위 및 그 조성한정이유, 제조법의 한정이유를 서술한다.

C : 0.l wt% 이하

C는 첨가량이 적을 수록, 내식성, 용접성에 유리하지만, 강도를 좌우하는 원소이기 때문에, 상한을 0.1 wt%로 하였다.

Si : 0.50 wt% 이하

Si는 첨가량이 적을 수록 인성에 악영향을 미치지 않기 때문에 상한을 0.50 wt%로 했다.

Mn : 1.50 wt% 이하

Mn은 강도, 인성, 용접성에 중요한 역할을 하는 원소이지만, 1.50 wt%를 넘으면, 인성, 용접성에 악영향을 미치기 때문에, 상한을 1.50 wt%로 하였다.

Al : 0.005∼0.050 wt%

Al은, 탈산제로서 첨가하지만, 용접성에 악영향을 미치지 않는 범위에서 0.005∼0.050 wt%로 하였다.

Cr : 0.5∼3.50 wt%

본 발명에서 내식성에 가장 유효한 원소는 Cr이다. 부식환경이 혹심하기 때문에, 0.50 wt% 미만의 첨가로는, 부식량의 저감 및 매끄러운 부식면에 대한 효과는 인정할 수 없다. 0.50 wt% 이상의 첨가로 이들에 대한 효과가 나타나기 시작하기 때문에, 하한을 0.50 wt% 로 했다. Cr 첨가량을 서서히 증가 시키면, 부식량의 저감에는 명확한 효과가 나타난다. 그러나, 3.50 wt%를 넘으면 급격히 표면상황이 공식상(孔食狀)으로된다. 더욱 Cr 첨가량을 증가시켜 9 wt%의 첨가로는 스텐레스강과 거의 동등한 공식만의 부식형태로 된다. 부식량을 저감시키며, 매끄러운 부식표면을 나타내는 영역은 3.50 wt%까지이므로, Cr 첨가의 상한을 3.50 wt%로하였다. 단, 바람직한 것은 1.2∼3.0 wt% Cr의 첨가량이 좋다.

Ni : 1.5 wt% 이하

Cr의 첨가에 의해 내식성을 향상시키지만, 더욱 바람직한 것은 Ni을 첨가함으로써, 내식성을 향상시킴과 동시에 부식면을 균일하게 하는 효과가 인정된다. 그러나, 이 범위를 넘어서는 잠재의 강도, 경도상승 경향이 있으며 재질적으로, 흑은 용접성 등에 문제점이 발생하는 것이 예상되기 때문에 Ni의 첨가량은 1.5 wt% 이하로 하였다.

Mo 0.8 wt% 이하

Mo의 첨가는, Ni과 같은 효과가 있지만, Ni 보다 더욱 재질적, 용접성에서의 문제가 발생하는 것이 예상되기 때문에, Mo의 첨가범위는 0.8 wt% 이하로 하였다.

Ni + Mo : 1.5 wt% 이하

Ni과 Mo은 거의 같은 효과가 기대된다. 상한값은 상기와 같이 Ni, Mo이라도 재질적, 용접성에서의 문제가 있으므로, 상한값을 Ni + Me : 1.5 wt%로 하였다.

Ti : 0.005∼0.05 wt%

내식성에 유효한 원소는 Cr, Ni, Mo이지만, 제조공정에 있어서 Cr, Mo은 탄화물을 형성하기 쉬워, 내식성을 유효하게 발휘하는 고용(固溶) Cr, 고용 Mo을 손실한다. Ti은 탄화물 형성원소이며, C와의 친화력이 Cr, Mo 보다도 강하기 때문에 Ti 탄화물이 우선적으로 형성되며, 이 때문에 Cr, Mo 탄화물의 형성을 감소시켜 고용량의 감소를 막을 수 있다. 0.005 wt% 이하에서는 이 효과가 인정되지 않는다.

또 Ti는 REM과의 공존하에 나이트라이드의 형성에 의거하여 대입 열용접 이음부의 인성향상에 현저하게 기여한다. 그러나, Ti의 효과는 0.005 wt% 미만에서는, 거의 나타나지 않는 것에 대하여, 0.005 wt% 이상에서는 중량과 함께 점차적으로 포화하며, 0.05 wt%를 넘으면 모재(母材)인성이 손실되게 된다. 또 주물편에 귀갑(龜甲) 파열도 발생하게 되기때문에 번잡한 표면 점검이 필요하게 됨과 동시에, 양품률도 저하하게 되어, 바람직하지 않기 때문에 0.005∼0.05 wt%로 한정한다. REM과 공존시키는 경우 Ti는 필수원소 이지만, REM을 포함하지 않는 경우는 Ti는 후술하는 것과 같이 Nb + Ti의 범위에서 함유하면 좋다.

Nb : 0.005∼0.05 wt%

Nb도 Ti와 같이, 탄화물 형성원소이다. Nb의 첨가에 의해 Cr, Mo탄화물의 형성을 감소시키며, 고용 Cr, 고용 Mo에 의한 내식성이 유효하게 발휘된다. 0.005 wt% 이하에서는 이 효과가 인정되지 않는다. 또 0.05 wt% 이상에서는 인성을 열화시키기 때문에 Nb의 첨가량의 상한을 0.05 wt%로 한다.

Nb + Ti : 0.005∼0.05 wt%

Cr, Mo 탄화물의 생성을 억제하고, 고용 Cr, Mo 량을 증대시킴으로써 내식성을 유효하게 발휘시키는 효과는 Nb와 Ti는 거의 동등하다. 그러나, Nb + Ti 첨가량이 0.005 wt% 이상이 안되면 그 효과를 인정할 수 없다. 또, 인성면 때문에 상한값은 0.05 wt%로 한다.

REM : 0.0015∼0.020 wt%

REM은 Ti와의 공존하에서 Ti의 효과의 발휘를 돕는 형태로 입열 100KJ/cm 이상의 대입열용접 이음부의 인성을 현저하게 개량하지만, REM 0.0015 wt% 미만에서는 그 효과가 거의 없으며 또 0.020 wt%를 넘으면 모재의 인성을 열화시킬 뿐만 아니라, 용제시의 트러블 즉, 노즐개폐나 주물편에서의 가로, 세로로 깨지는 등의 표면결함 등의 문제점이 발생하기 쉬우므로, 0.0015∼0.020 wt%로 정하였다. 그리고, REM으로서는 La, Ce가 특히 효과적 이다.

N : 0.0020∼0.0120 wt%

N는 대입열용접 이음부의 조직, 나아가서는 인성의 개선에 커다란 역할을 하는 TiN의 형성에 필요한 원소이다. 인성 개선효과를 발휘하기 위하여는 최저 0.0020 wt%가 필요하며, 한편 0.0120 wt%를 넘으면 상기 효과를 얻지 못할 뿐만 아니라 인성이 열화될 수 있으며, 게다가, 주물편의 표면 깨짐이 많아지기 때문에, 0.0020∼0.0120 wt%로 한정한다.

다음은, 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강의 내부식성을 더욱 향상시키는 제조조건의 한정이유에 대하여 서술한다.

우선, 전술한 성분조성의 강을, 통상의 주조 및 열간압연을 실시한다. 열간압연후, 강판의 온도가 약 900℃의 시점에서 냉각을 개시한다. 이 경우 냉각속도가 3℃/sec 미만에서는 냉각중에 Cr 탄화물 및 Mo 탄화물이 석출하기 때문에 고용 Cr 및 Mo에 의한 내해수부식성의 효과가 약해진다. 그때문에 냉각속도의 하한을 3℃/sec로 했다. 냉각속도가 20℃/sec를 넘으면 변태 생성물이 증가하며, 인성이 열화되기 때문에 냉각속도의 상한을 20℃/sec로 했다. 가속냉각 후의 냉각정지 온도가 600℃를 넘는 것에서는, 가속냉각후에 Cr 탄화물 및 Mo 탄화물이 석출하기 때문에, 고용 Cr 및 Mo에 의한 내해수부식성의 효과가 약해진다. 그 때문에 냉각정지온도의 상한을 600℃로 했다. 가속냉각 후의 냉각정지온도가 400℃ 미만에서는, 변태생성물이 증가하며, 인성이 열화되기 때문에, 냉각정지온도의 하한을 400℃로 했다.

[실시예]

[실시예 1]

[청구항 1에 대한 실시예]

표 1에 나타내는 성분의 시험재를, 제1도에 나타내는 시험장치를 사용하여, 선박의 밸러스트탱크를 모의한 시험을 행했다. 여기에서, 시험법에 대하여 서술한다. 제1도에서 나타내는 것처럼 시험조(試驗槽)(1)에 ASTM DI141에 의한 인공해수(2)로 시험조(1)의 반을 채웠다. 시험재(4)를 이 인공해수중(시험재의 위치 : 9)에 1 주일간 담가놓고 그 후, 이 시험재(4)를 습도 100 %의 대기(3)중에 끌어올려(시험재의 위치 : 10) 1주일간 방치, 그후, 다시 인공해수(2)중에 1주일간 담그는 사이클을 반복했다. 시험재 부착드럼(5)의 회전속도는 인공해수중, 습도 100 % 대기중 양쪽모두, 0.5m/sec로 조절되어 있다. 시험조(1)의 하부에서 공기발포화배관(8)에 의해 공기를 발포하여, 해수를 교반시킴과 동시에 해수중에 산소를 보급한다. 시험조(1) 내의 온도는 히터(7) 로 조절한다. 시험조 뚜껑부는, 밀폐상태에 가깝기 때문에, 인공해수와 대기온도의 차는 1℃ 이하이며, 대기중의 습도는 거의 100 % 이다. 본 실시예 1은 이 장치를 사용하여 40℃의 인공해수에 담그기 1 주일간과 습도 100%, 40℃의 대기중 1 주일간을 1 사이클로 한 부식시험을 5 사이클 행했다. 그리고, 시험재는 1150℃, 1 시간 가열후, 열간압연을 행하고, 그 후 공냉(냉각속도 : 0.5℃/sec) 하는 것으로 만들어졌다.

시험재의 부식량을 측정한 결과, 부식면의 표면상황 평가 및 부식 깊이의 측정을 표 2에 나타낸다. 부식깊이 측정결과는, 깊이게이지를 사용하여 큰것 부터 10점을 측정하여, 그 최대 부식깊이와 평균 부식깊이를 나타냈다. 또 시험종료후 녹을 제거하고, 그후의 표면의 매끄러움으로 부식면의 표면상황을 판정하였다. 균일한 부식이면서도 요철이 작을수록 ◎, 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간큰것을 ○,부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있는 것을 △, 부식면의 요철이 크며, 또한 구멍의 깊이가 깊으며 그 수가 많은 것을 ×로 판정하였다. 또 제2도에는Cr 량에 대한 부식량, 제3도에는 Cr 량에 대한 부식깊이를 나타낸다 비교재로서는, 종래, 선박에 채용되고 있는 강종으로 NK 규격 (일본해사협회) KA36을 동시에 시험하였다. 시험 결과는 다음과 같다.

(1) 부식량

Cr의 첨가량을 많게 함에 따라서 부식량은 감소하지만, 5∼6 wt% Cr로 약간 부식량이 증가한다. 또한 Cr의 첨가량을 많게 하면, 부식량은 감소한다.

그리고, 부식량(mg/cm²)은 초기 시험편 중량과 상기 부식시험 후, 탈청한 시험편 중량의 차로 부터 구하여, 단위 시험편 표면적당 환산하였다. 또, 평균 판두께 감소량(편면, mm)은 부식량으로 부터의 계산값이다.

(2) 부식깊이 및 부식형태

부식깊이는, 3∼4 wt% Cr 첨가까지는 비교재 KA36 보다 작아지지만, 더욱Cr 첨가량을 많게 하면, 최대부식깊이, 평균부식깊이 양쪽다 점차적으로 커지게 된다. 3.5 wt% Cr 이하에서는, 전면부식형태를 나타내지만, 그 이상이 되면 국부부식 형태로 된다. 비교예 2∼4에서는 거의 전면이 균일한 부식을 하지 않고, 국부부식이었다. 국부부식 형태에서는, 응력집중을 받는 등 사용상의 문제가 발생한다. 강재의 부식량이 적으며, 부식면이 매끄러운 Cr 첨가범위는 3.5 wt% Cr 이하이며, 0.5 wt% 미만의 첨가에서는, 그 효과가 작은것을 알수 있다.

[실시예 2, 3, 4]

[청구항 2, 3, 4에 대한 실시예]

청구항 2에 대한 시험재의 성분을 표 3에, 부식량측정결과, 부식면의 표면상황평가 및 부식깊이의 측정결과를 표 4에 나타낸다.

청구항 3에 대한 시험재의 성분을 표 5에, 부식량측정결과, 부식면의 표면상황평가 및 부식깊이의 측정결과를 표 6에 나타낸다.

청구항 4에 대한 시험재의 성분을 표 7에, 부식측정결과, 부식면의 표면상황평가 및 부식깊이의 측정결과를 표 8에 나타낸다

이상의 부식 시험편의 제조방법, 부식시험의 시험방법 및 평가방법, 시험조건은 실시예 1과 동일하다.

강계의 부식량이 적으며, 부식면이 매끄러운 Cr 첨가범위는 실시예 1과 같이, 0.5∼3.5 wt% Cr이었다.

표 4에서는 Cr 량이 같은 레벨에서의 발명강과 비교강을 비교하고 있다. 발명강 1∼3과 비교강 1은 1 wt% Cr, 발명강 4∼6과 비교강 2는 2 wt% Cr, 발명강 7과 비교강 3은 3 wt% Cr이다. Ni + Mo 량이 많아짐에 따라서, 부식량, 부식깊이가 작아지고, 부식면의 요철도 작아지며, 균일한 부식형태로 된다. 특히, Ni, Mo의 첨가는부식량의 경감에 효과가 있다. 그러나, 발명강 4. 5, 6과 비교강 4, 5, 6을 비교하면 Ni, Mo가 적성범위 외로 되면 인성이 열화된다.

표 6은 Cr 량이 같은 레벨에서의 발명감과 비교강을 비교하고 있다. 발명강 1과 비교강 1은 0.7 wt% Cr, 발명강 2, 3은 비교강 2는 1 wt% Cr, 발명강 4, 5와 비교강 3, 4는 2 wt% Cr, 발명강 6, 비교강 5는 3.4 wt% Cr이다. Nb + Ti 량이 많아짐에 따라서, 부식량, 부식깊이가 작아진다.

또 발명강 4, 5와 비교강 6, 7, 5을 비교하면, Nb, Ti 첨가량이 많으면 모재의 인성은 저하한다.

표 8에서는 상기와 같이, Cr 량이 같은 레벨에서의 발명강과 비교강을 비교하고 있다. 전술한 바와 같이, Ni, Mo 및 Nb, Ti 첨가에 의한 부식량, 부식깊이가 작아져 있다.

[실시예 5]

[청구항 5에 대한 실시예]

대입열용접 때에 문제가 되는 것은, 용접이음 열 영향부의 인성이다. 그래서 종류별로 내해수부식성 강재에 대하여, 대입열용접 이음의 열 사이클에 상당하는 재현 열 사이클을 주었을 때의 용접 열 영향부의 인성과, 고온다습환경을 재현한 해수부식 시험조에서의 부식시험을 했을 때의 부식상황을 조사하였다. 부식시험의 시험방법 및 평가방법, 시험조건은 실시예 1과 동일하다.

청구항 5에 대한 시험재의 성분을 표 9에 나타낸다.

표 10에 100kJ/cm의 편측 1 층 서브머지아크용접에 의한 용접이음부의 열이력에 상당하는 재현 열 사이클 부여후의 재현 용접열 영향부의 샤르피 충격시험 결과를 모재 샤르피 충격시험 결과와 같이 나타낸다.

표 11에 해수부식시험에 의한 부식량과 부식깊이의 측정결과를 나타낸다.

표 11에 나타내는 해수부식시험 결과는 Cr 량이 같은 레벨에서의 발명강과 비교강을 비교하고 있다.

표 10의 성적에 의하면, 본 발명범위내에 REM, Ti, N 량을 한정한 경우, 대입열용접 이음부의 인성은 비교강에 대하여, 현저하게 개선되며, 홉수 에너지 (vEo) 는 KA 36의 값 이상의 인성을 얻을 수 있다.

또, 표 11의 부식시험의 결과에 나타나는 것과 같이, REM, N를 첨가하여도 Cr 량이 한정범위 내에 있으면, 비교강과 거의 동등한 내식성을 얻을 수 있으며, REM, Ti, N을 첨가하여도 내식성에는 악영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다.

[실시예 6, 7, 8]

[청구항 6, 7, 8에 대한 실시예]

시험재의 성분을 표 12 (청구항 6에 대한). 표 15 (청구항 7, 8에 대한)에 나타낸다. 그리고, 100kJ/cm의 편측 1충 서브머지아크용접에 의한 용접이음부의 열이력에 강당하는 재현 열사이클 부여후의 재현 용접열 영향부의 샤를피 충격시험 결과를 모재의 샤를피 충격시험 결과와 함께 표 13 (청구항 6에 대한), 표 17 (청구항 7, 8에 대한) 에 나타낸다. 그리고, 해수부식시험 결과를 표 14 (청구항 6에 대한), 표 16 (청구항 7, 8에 대한) 에 나타낸다. 부식시험의 시험방법 및 평가방법, 시험조건은 실시예 1과 동일하다. 표 13, 표 17의 성적에 의하면, 본 발명범위 내에 REM, Ti, N 량을 한정 한 경우, 대입열용접 이음부의 인성은 비교강에 대하여, 현저하게 개선되고, 흡수에너지 (vEo)는 KA 36의 값 이상의 인성을 얻고 있다.

그리고, 표 14, 표 16의 부식시험 결과에 나타나는 것과 같이 REM, N을 첨가하여도 Cr, Mo, Ni 량이 한정범위 내에 있으면, 비교강과 거의 동등 또는 약간이지만 내식성이 향상하는 경향이 있으며, (Nb, Ti의 효과) 내식성에는 결코 악영향을 미치지 않는다.

[실시예 9]

[청구함 9에 대한 실시예]

공시재(供試材)로서 청구항 1에 대한 실시예에서 사용한 발명강 2, 3, 4(표 1 과 동일성분)와, 비교재로서 종래강(從來鋼)의 KA 36과 동일한 성분을 사용하여 1,150℃로 가열한 후 열간압연을 행하여, 그 후 900℃ 시점에서 표 18에 나타내는 제조조건으로 냉각하고, 시험재를 제조했다. 시험재로부터 얻은 시험편을, 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 시험장치를 사용하여 부식시험을 행하였다. 부식시험의 시험방법 및 평가방법, 시험조건은 실시예 1과 동일하다. 그 부식량측정 결과, 부식면의 표면평가 및 부식깊이의 측정결과, 모재의 샤를피 충격시험 결과를 표 19에 나타낸다.

1 ) 부식량

Cr 첨가에 의해 종래강 KA 36 보다 부식량은 감소하지만 (실시예 1), 본 발명범위 내의 조건으로 제조함으로써, 부식량은 더욱 현저하게 감소한다. 부식깊이에 대하여도 본 발명범위 내의 조건으로 제조함으로써, 부식깊이는 적어지는 경향이 있다.

2) 인성

본 발명의 범위 내의 조건으로 제조를 행하여도, 인성의 열화가 보이지 않지만, 냉각속도의 상한을 넘거나, 또는 냉각정지온도의 하한을 넘으면, 흡수 에너지 (vEo)가 저하하며, 인성이 열화된다.

[실시예 10, 11, 12]

[청구항 9에 대한 실시예]

표 18에 나타내는 제조조건으로 제조한 시험재에서 얻은 시험편을, 실시예 1 에서 사용한 것과 같은 장치를 사용하여 부식시험을 행했다. 부식량측정 결과, 부식면의 표면상황 평가 및 부식깊의 측정결과, 모재의 샤르피 충격시험 결과를 표 20(청구항 10에 대한), 표 21(청구항 11에 대한), 표 22(청구항 12에 대한)에 나타낸다. 표 20에 있어서의 발명강 7 은 청구항 2에 대한 실시예에서 사용한 발명강 7 (표 3과 동일성분)이며, 표 21에서의 발명강 6은 청구항 3에 대한 실시예에서 사용한 발명강 6 (표 5와 동일성분) 이며, 표 22에서의 발명강 6은 청구항 4에 대한 실시예에서 사용한 발명강 6 (표 7과 동일성분) 이다. 부식시험의 시험방법 및 평가방법, 시험조건은 실시예 1과 동일하다.

본 발명범위 내의 조건에서 제조함으로써, 부식량은 감소한다. 부식깊이에 대하여도 본 발명범위 내의 조건에서 제조함으로써 부식깊이는 작아지는 경향이 있다. 본 발명의 범위 내의 조건으로 제조를 행하여도, 인성의 열화가 보이지 않지만, 냉각속도의 상한을 넘거나. 또는 냉각정지온도의 하한을 넘으면, 흡수 에너지 (vEo) 가 저하하며. 인성이 열화된다.

[실시예 13, 14. 15, 16]

[청구항 13, 14, 15, 16에 대한 실시예]

시험재의 성분을 표 23에 나타낸다. 그리고, 시험재를 l150℃로 가열한 후 열간압연을 행하고, 그 후 900℃의 시점부터 표 18에 나타내는 제조조건으로 냉각하여 제조했다. 시험재로 부터 얻은 시험편을, 실시예 1에서 사용한 것과 같은 시험장치를 사용하여 부식시험을 행하였다. 부식시험의 시험방법 및 평가방법, 시험조건은 실시예 1과 전부 동일하다.

부식량측정 결과, 부식면의 표면상황 및 부식깊이의 측정결과를 표 24(청구항 13, 14, 15, 16에 대한) 에 나타낸다.

그리고, 100kJ/cm의 편측 1 층 서브머지아크용접에 의한 용접 이음부의 열이력에 상당하는 재현 열사이클 부여후의 재현 용접 열 영향부의 샤르피 충격시험 결과를 모재의 샤르피 충격시험 결과와 함께 표 25에 나타낸다.

본 발명범위 내의 조건으로 제조함으로써, 부식량은 감소한다. 부식깊이에 대해서도 본 발명범위 내의 조건으로 제조함으로써 부식깊이는 작아지는 경향이 있다. 본 발명범위 내의 조건으로 제조를 행하여도, 모재, 용접부의 인성의 열화가 보이지 않는다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 고온다습환경용 내해수부식성강은, 가혹한 부식환경인 선박의 밸러스트탱크, 해수배관 등에 적용함으로써, 뛰어난 내식성을 가지며, 선박의 메인테넌스-프리 (maintenance-free)화에 기여함과 동시에, 선박의 안전성을 부여·유지하는 것이다.

더욱이 대입열용접이 가능하게 되어, 고능률 용접에 의한 탱커가 조립되는 것과 용접이음부의 인성을 향상할 수 있다.

[표 1]

[표 2]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

× 부식면의 요철이 크며, 또한 구멍의 깊이가 크고 그 수도 많다.

[표 3]

[표 4]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

[표 5]

[표 6]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

[표 7]

[표 8]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

[표 9]

[표 10]

[표 11]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

[표 12]

[표 13]

[표 14]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

[표 15]

[표 16]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

[표 17]

[표 18]

[표 19]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

[표 20]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

[표 21]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

[표 22]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

[표 23]

[표 24]

㉧ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 작다.

○ 균일한 부식이며, 부식면의 요철이 약간 크다.

△ 부식면의 요철이 크며, 적은 수 이나 얕은 구멍이 있다.

[표 25]

Claims

C : 0.1 wt% 이하, Si : 0.5 wt% 이하, Mn : 1.50 wt% 이하, Al : 0.005∼0.050 wt%. Cr : 0.5∼3.50 w t%, Ni : 1.5 wt% 이하 및 Mo : 0.8 wt% 이하의 1 종이상의 합계가 1.5 wt% 이하이며, 잔부가 Fe과 불가피적 불순물로 구성되는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강.
제1항에 있어서, 강성분에 더하여, Nb : 0.005∼0.05 wt% 및 Ti : 0.005∼0.05 wt%의 1 종이상의 합계가 0.005∼0.05 wt%를 포함하는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강.
제1항에 있어서, 강성분에 더하여 REM 0.0015∼0.020 wt%, Ti : 0.005∼0.05 wt 및 N : 0.0020∼0.0120 wt%를 포함하는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강.
제1항에 있어서, 강성분에 더하여, Nb : 0.005∼0.05 wt%, Ti : 0.005∼0.05 wt%이고 또 Nb+Ti의 합계가 0.005∼0.05 wt%, REM : 0.0015∼0.020 wt% 및 N : 0.0020∼0.0120 wt%를 포함하는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강.
제1항에 있어서, 강성분에 더하여. Nb : 0.085∼0.05 wt%, Ti : 0.005∼0.05 wt% 이고 또 Nb + Ti의 합계가 0.005∼0.05 wt%, Ni : 1.5 wt% 이하 및 Mo : 0.8 wt% 이하의 1 종이상의 합계가 1.5 wt%, REM : 0.0015∼0.020 wt% 및 N 0.0020∼0.0120 wt%를 포함하는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강.
C : 0.1 wt%이하, Si : 0.5 wt% 이하, Mn : 1.50 wt% 이하, Al : 0.005∼0.050 wt%, Cr : 0.5∼3.50 wt%, 잔부가 Fe과 불가피적 불순물로 구성되는 강을, 통상의 주조 및 열간압연후, 3∼20℃/sec의 범위의 냉각속도로 가속냉각하고, 이 가속냉각을 400∼600℃의 온도에서 정지하고, 이후 공냉을 행하는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강의 제조방법.
제6항에 있어서, 강성분에 더하여, Ni : 1.5 w t% 이하 및 Mo : 0.8 wt% 이하의 1 종이상의 합계가 1.5 wt% 이하를 포함하는 것을 륵징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강의 제조방법.
제6항에 있어서, 강성분에 더하여, Nb : 0.005∼0.05 wt% 및 Ti : 0.005∼0.05 wt%의 1 종이상의 합계가 0.005∼0.05 wt%를 포함하는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강의 제조방법.
제6항에 있어서, 강성분에 더하여, Ni : 1.5 wt% 이하 및 Mo : 0.8 wt% 이하의 1 종이상의 합계가 1.5 wt% 이하이며, 또한 Nb : 0.005∼0.05 wt% 및 Ti : 0.005∼0.05 wt% 의 1 종이상의 합계가 0.005∼0.05 wt%를 포함하는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강의 제조방법.
제6항에 있어서, 강성분에 더하여 REM : 0.0015∼0.020 wt%, Ti : 0.005∼0.05 wt% 및 N : 0.0020∼0.0120 wt%를 포함하는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강의 제조방법.
제7항에 있어서, 강성분에 더하여, REM : 0.0015∼0.020 wt%, Ti : 0.005∼0.05 wt% 및 N : 0.0020∼0.0120 w1%를 포함하는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강의 제조방법.
제6항에 있어서, 강성분에 더하여, Nb : 0.005∼0.05 wt%, Ti : 0.005∼0.05 wt% 이고 또 Nb + Ti의 합계가 0.005∼0.05 wt%, REM : 0.0015∼0.020 wt% 및 N : 0.0020∼0.0120 wt%를 포함하는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강의 제조방법.
제6항에 있어서, 강성분에 더하여 Nb : 0.005∼0.05 wt%, Ti : 0.005∼0.05 wt% 이고 또 Nb + Ti의 합계가 0.005∼0.05 wt%, Ni : 1.5 wt% 이하 및 Mo : 0.8 wt% 이하의 1 종이상의 합계가 1.5 wt%, REM : 0.0015∼0.020 wt% 및 N : 0.0020∼0.0120 wt%를 포함하는 것을 특징으로하는 고온다습환경에 적합한 내해수부식성강의 제조방법.