KR20120008089A

KR20120008089A - 원유 탱커용 내식강재

Info

Publication number: KR20120008089A
Application number: KR1020127000288A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 고모리; 가즈히코 시오타니; 야스토 이노하라
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2012-01-25
Also published as: TW201035333A; JP2010216005A; EP2377963A1; CN102264937A; EP2377963B1; TWI404807B; KR20100137017A; KR101147950B1; JP4502075B1; WO2010074307A1; EP2377963A4; CN102264937B

Abstract

본 발명은 탱커 유조부 내의 부식 환경에서의 내식성이 우수함과 함께, 밸러스트 탱크부의 부식 환경에서의 도장 후 내식성도 우수한 탱커용 내식강재를 제공한다.
구체적으로는, mass％ 로, C : 0.03 ∼ 0.16 ％, Si : 0.05 ∼ 1.50 ％, Mn : 0.1 ∼ 2.0 ％, P : 0.025 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 0.005 ∼ 0.10 ％, N : 0.008 ％ 이하, Cr : 0.1 mass％ 초과 0.5 mass％ 이하, Cu : 0.03 ∼ 0.5 ％ 를 함유하고, 또한 선택적 첨가 원소로서 W : 0.01 ∼ 0.5 ％, Mo : 0.01 ∼ 0.5 ％, Sn : 0.001 ∼ 0.2 ％, Sb : 0.001 ∼ 0.5 ％, Ni : 0.005 ∼ 0.3 ％ 및 Co : 0.005 ∼ 0.3 ％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고, 추가로 상기 Cu, W, Mo, Sn, Sb, Cr, Ni, Co, S 및 P 가 특정 관계를 만족하도록 함유하는 원유 탱커용 내식강재이다.

Description

원유 탱커용 내식강재{CORROSION-RESISTANT STEEL MATERIAL FOR CRUDE OIL TANKER}

본 발명은 원유 탱커 (crude oil tanker) 의 유조부 (oil tank) 및 밸러스트 탱크부 (ballast tank) 등 부식 환경 (corrosion environment) 이 상이한 부위에서 사용되는 원유 탱커용 내식강재 (corrosion-resistant steel product) 에 관한 것으로, 구체적으로는 원유 탱커 유조부의 저판 (bottom plate) 에서 발생하는 국부 부식 (local corrosion) 및 천판 (top board) 이나 측판 (side plate) 에서 발생하는 전체면 부식 (general corrosion), 나아가서는 유조부 저판 이면의 밸러스트 탱크부에 있어서의 도장면의 부식까지도 저감시킬 수 있는 원유 탱커용 내식강재에 관한 것이다.

원유 탱커 유조부의 상부의 내면 (상갑판의 이면 (back side of upper deck)) 은, 방폭 (explosion protection) 을 위해 탱크 내에 봉입되어 있는 불활성 가스 (inert gas) (O₂ : 5 vol％, CO₂ : 13 vol％, SO₂ : 0.01 vol％, 잔부 N₂를 대표 조성으로 하는 보일러 (boiler) 혹은 엔진 (engine) 등의 배기 가스 (exhaust gas)) 중에 함유된 O₂, CO₂, SO₂ 나 원유로부터 휘발되는 H₂S 등의 부식성 가스 (corrosive gas) 에 의해 전체면 부식을 일으키는 것으로 알려져 있다.

또한, 상기 H₂S 는 부식에 의해 생성된 철녹 (iron rust) 의 촉매 작용 (catalyst action) 에 의해 산화되어 고체 S (elemental sulfur) 가 되어, 철녹 중에 층 형상으로 존재하게 된다. 그리고, 이들 부식 생성물 (corroded product) 은 용이하게 박리를 일으켜 원유 탱크의 바닥에 퇴적된다. 이 때문에, 2.5 년마다 행해지는 탱커의 독 검사 (dock inspection) 에서는, 막대한 비용을 들여 탱크 상부의 보수 (maintenance and repair) 나 퇴적물의 제거가 이루어지고 있다.

한편, 탱커의 원유 탱크의 저판에 사용되는 강재는, 종래 원유 그 자체의 부식 억제 작용 (corrosion inhibition function) 이나 원유 탱크 내면에 생성되는 원유 유래 보호성 필름 (protective film) 의 부식 억제 작용에 의해 부식되지 않을 것으로 생각되어 왔다. 그러나, 최근 탱크 저판에 사용되는 강재에서도 사발형 (bowl-shaped) 의 국부 부식이 발생하는 것이 명백해지고 있다.

이와 같은 사발형의 국부 부식이 일어나는 원인으로는,

(1) 염화나트륨 (sodium chloride) 을 대표로 하는 염류가 고농도로 용해된 응집수 (brine) 의 존재,

(2) 과잉 세정에 의한 원유 보호 필름의 이탈,

(3) 원유 중에 함유된 황화물 (sulfide) 의 고농도화,

(4) 방폭용 불활성 가스 중에 함유된 O₂, CO₂, SO₂의 고농도화,

(5) 미생물 (microorganism) 의 관여,

등을 들 수 있는데 모두 추정에 불과하여, 명확한 원인이 판명되지 않았다.

상기와 같은 부식을 억제하는 가장 유효한 방법은, 강재 표면에 중도장 (heavy coating) 을 실시하여 강재를 부식 환경으로부터 차단하는 것이다. 그러나, 원유 탱크에 도장을 실시하는 것은, 그 도포 면적이 방대해져서 시공이나 검사에 막대한 비용이 들고, 또 원유 탱크의 부식 환경에서는, 중도장한 경우에 도막 손상 부분의 부식이 오히려 조장된다는 것이 지적되고 있다.

그래서, 원유 탱크와 같은 부식 환경하에서도 내식성을 갖는 강이 제안되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는 C : 0.01 ∼ 0.3 mass％ 의 강에 적정량의 Si, Mn, P, S 를 첨가하고, 추가로 Ni : 0.05 ∼ 3 mass％, 선택적으로 Mo, Cu, Cr, W, Ca, Ti, Nb, V, B 를 첨가한 내전체면 부식성이나 내국부 부식성이 우수한 카고 오일 탱크 (cargo oil tank) 용 내식강이 개시되어 있다. 또한, H₂S 를 함유하는 건습 반복 환경에 있어서는, Cr 의 함유량이 0.05 mass％ 초과하면, 내전체면 부식성과 내공식성 (pitting corrosion resistance) 의 저하가 현저해지기 때문에, Cr 의 함유량은 0.05 mass％ 이하로 하는 것이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 2 에는 C : 0.001 ∼ 0.2 mass％ 의 강에 적정량의 Si, Mn, P, S 와, Cu : 0.01 ∼ 1.5 mass％, Al : 0.001 ∼ 0.3 mass％, N : 0.001 ∼ 0.01 mass％ 를 첨가하고, 추가로 Mo : 0.01 ∼ 0.2 mass％ 또는 W : 0.01 ∼ 0.5 mass％ 중 적어도 일방을 첨가한, 우수한 내전체면 부식성 및 내국부 부식성을 가짐과 함께 고체 S 를 함유하는 부식 생성물의 생성도 억제할 수 있는 원유 유조용 내식강이 개시되어 있다.

한편, 원유 탱커의 밸러스트 탱크는, 적하가 없을 때에 선박의 안정 항행 (safety navigation) 을 가능하게 하는 역할을 하는 것으로서 해수를 주입하는 것이기 때문에, 매우 곤란한 부식 환경하에 놓여져 있다. 이 때문에, 밸러스트 탱크에 사용되는 강재의 방식 (防蝕) 에는 에폭시계 도료 (epoxy type paint) 에 의한 방식 도막 (protecting coating) 의 형성과 전기 방식 (electrolytic protection) 이 병용되고 있는 것이 보통이다.

그러나, 이와 같이 방식에 대한 대책을 강구해도, 밸러스트 탱크의 부식 환경은 여전히 곤란한 상태에 있다. 즉, 밸러스트 탱크에 해수를 주입할 때에는, 해수에 완전히 침지되어 있는 부분은 전기 방식이 기능하기 때문에, 부식의 진행을 억제할 수 있다. 그러나, 밸러스트 탱크에 해수가 주입되지 않았을 때에는 전기 방식이 전혀 작용하지 않기 때문에, 잔류 부착 염분 (residual attached saline matter) 의 작용에 의해 심각한 부식을 받는다.

밸러스트 탱크 등의 심각한 부식 환경에 있는 부위에 사용되는 강재에 대해서도 여러 가지가 제안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 3 에는 C : 0.20 mass％ 이하의 강에 내식성 개선 원소로서 Cu : 0.05 ∼ 0.50 mass％, W : 0.01 ∼ 0.05 mass％ 미만을 첨가하거나, 혹은 추가로 Ni, Ti, Zr, V, Nb, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Te, Be 중 1 종 또는 2 종 이상을 첨가한 밸러스트 탱크용의 내식성 저합금강이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 4 에는 C : 0.20 mass％ 이하의 강재에 내식성 개선 원소로서 Cu : 0.05 ∼ 0.50 mass％, W : 0.05 ∼ 0.5 mass％ 를 첨가하고, 추가로 Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Te, Be 중 1 종 혹은 2 종 이상을 0.01 ∼ 0.2 mass％ 첨가한 밸러스트 탱크용의 내식성 저합금강이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 5 에는 C : 0.15 mass％ 이하의 강에 Cu : 0.05 ∼ 0.15 mass％ 미만, W : 0.05 ∼ 0.5 mass％ 를 첨가한 밸러스트 탱크용의 내식성 저합금강이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 6 에는 C : 0.15 mass％ 이하의 강에 내식성 개선 원소로서 P : 0.03 ∼ 0.10 mass％, Cu : 0.1 ∼ 1.0 mass％, Ni : 0.1 ∼ 1.0 mass％ 를 첨가한 저합금 내식강재에 타르에폭시 도료 (tar epoxy paint), 퓨어 에폭시 도료 (pure epoxy paint), 무용제형 에폭시 도료 (solventless epoxy paint), 우레탄 도료 (urethane paint) 등의 방식 도료를 도포하고, 수지 피복 (resin coating) 한 밸러스트 탱크가 개시되어 있다. 이 기술은 강재 자체의 내식성 향상에 의해 방식 도장의 수명을 연장시켜, 선박의 사용 기간인 20 ∼ 30 년에 걸쳐 메인터넌스 프리 (maintenance-free) 화를 실현하고자 하는 것이다.

또, 특허문헌 7 에는 C : 0.15 mass％ 이하의 강에 내식성 개선 원소로서 Cr : 0.2 ∼ 5 mass％ 를 첨가하여 내식성을 향상시켜 선박의 메인터넌스 프리화를 실현하고자 하는 밸러스트 탱크용 강재가 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 8 에는 C : 0.15 mass％ 이하의 강에 내식성의 개선 원소로서 Cr : 0.2 ∼ 5 mass％ 를 첨가한 강재를 구성 재료로서 사용함과 함께, 밸러스트 탱크 내부의 산소 가스 농도 (oxygen gas concentration) 를 대기 중의 값에 대해 0.5 이하의 비율로 하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 탱크의 방식 방법이 제안되어 있다.

또, 특허문헌 9 에는 C : 0.1 mass％ 이하의 강에 Cr : 0.5 ∼ 3.5 mass％ 를 첨가함으로써 내식성을 향상시켜, 선박의 방식에 관한 메인터넌스 프리화를 실현하고자 하는 제안이 이루어져 있다. 또한, 특허문헌 10 에는 C : 0.001 ∼ 0.025 mass％ 의 강에 Ni : 0.1 ∼ 4.0 mass％ 를 첨가함으로써 내도막 손상성을 향상시켜, 보수 도장 등의 보수 비용을 경감시키는 선박용 강재가 개시되어 있다.

*또, 특허문헌 11 에는 C : 0.01 ∼ 0.25 mass％ 의 강에 Cu : 0.01 ∼ 2.00 mass％, Mg : 0.0002 ∼ 0.0150 mass％ 를 첨가함으로써, 선박의 외판, 밸러스트 탱크, 카고 오일 탱크, 광탄석의 카고 홀드 (cargo hold for ore and coal) 등의 사용 환경에 있어서 내식성을 갖는 선박용 강이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 12 나 13 에는 C : 0.01 ∼ 0.2 ％ 의 강에 Cr, Al 의 첨가를 억제하고, Cu : 0.05 ∼ 2 ％ 를 첨가하고, 추가로 P, Ni, W 및 Sn 등을 복합 첨가함으로써, 원유 부식 환경 (crude oil corrosion environment) 및 해수 부식 환경 (seawater corrosion environment) 에 있어서의 전체면 부식이나 국부 부식에 대한 저항성을 높인 카고 오일 탱크용 강재가 개시되어 있다.

(특허문헌 1) 일본 공개특허공보 2003-082435호

(특허문헌 2) 일본 공개특허공보 2004-204344호

(특허문헌 3) 일본 공개특허공보 소48-050921호

(특허문헌 4) 일본 공개특허공보 소48-050922호

(특허문헌 5) 일본 공개특허공보 소48-050924호

(특허문헌 6) 일본 공개특허공보 평07-034197호

(특허문헌 7) 일본 공개특허공보 평07-034196호

(특허문헌 8) 일본 공개특허공보 평07-034270호

(특허문헌 9) 일본 공개특허공보 평07-310141호

(특허문헌 10) 일본 공개특허공보 2002-266052호

(특허문헌 11) 일본 공개특허공보 2000-017381호

(특허문헌 12) 일본 공개특허공보 2005-325439호

(특허문헌 13) 일본 공개특허공보 2007-270196호

상기와 같이, 종래 기술에서는 대부분의 경우, 원유 탱커의 유조부에 사용되는 강재와 밸러스트 탱크부에 사용되는 강재는 별개로 개발되어 왔다. 그러나, 미도장 상태에서 사용되는 탱커 유조부 저판의 이면은, 통상적으로 도장하여 사용되는 밸러스트 탱크부이기도 하기 때문에, 탱커에 사용되는 강재가 가져야 할 특성으로서, 유조부 내의 부식 환경에 있어서의 내식성과 밸러스트 탱크부의 부식 환경에 있어서의 내식성을 따로 떼어내어 생각할 수 없다.

한편, 특허문헌 12 및 13 에 기재된 기술은, 원유 비적재시에는 카고 오일 탱크의 외측에 있는 밸러스트 탱크 내에 해수가 적재되는 것에 주목하여, 원유 부식 환경 및 해수 부식 환경의 양립을 목표로 한 기술이다. 그리고, 해수 부식 환경에 대해서는, 카고 오일 탱크 외면의 방식 도장의 도막이 열화된 후의 내식성으로서, 강재 자체가 갖는 내식성에 주목하고 있다. 그러나, 이들 기술에서는, 도막이 존재하는 상태에서의 내식성의 향상에 대해서는 전혀 고려도 되어 있지 않다.

그러나, 특허문헌 12 및 13 의 기술에서 전혀 고려도 하고 있지 않는 것인, 강재 표면에 도막이 존재하는 상태에 있어서의 내식성, 이른바 도장 후 내식성을 향상시키는 것은, 원유 탱커용 내식강재의 장수명화를 도모하는 데에 있어서 매우 유효하여 그 기술 개발이 요망되고 있었지만, 현재로서는 이것을 실현시키는 기술은 존재하고 있지 않은 것이 실정이었다.

그래서, 본 발명의 목적은 탱커 유조부 내의 H₂S 등의 부식성 가스에 의한 부식 환경에서의 내식성이 우수함과 함께, 밸러스트 탱크부의 부식 환경에서의 도장 후 내식성도 우수한 탱커용 내식강재를 제공하는 것에 있다.

발명자들은 탱커 유조부 내 및 밸러스트 탱크부의 어느 부식 환경에서도 우수한 내식성을 갖는 탱커용 내식강재의 개발을 위해 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, Cr : 0.1 mass％ 초과 0.5 mass％ 이하, Cu : 0.03 ∼ 0.5 mass％ 를 함유하고, 또한 선택적 첨가 원소로서 W : 0.01 ∼ 0.5 mass％, Mo : 0.01 ∼ 0.5 mass％, Sn : 0.001 ∼ 0.2 mass％, Sb : 0.001 ∼ 0.5 mass％, Ni : 0.005 ∼ 0.3 mass％ 및 Co : 0.005 ∼ 0.3 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고, 추가로 이들 성분이 어느 특정 관계를 만족하여 함유함으로써 탱커 유조부 내 및 밸러스트 탱크부의 어느 부식 환경에서도 우수한 내식성을 나타내는 탱커용 내식강재가 얻어진다는 것을 알아내어 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, C : 0.03 ∼ 0.16 mass％, Si : 0.05 ∼ 1.50 mass％, Mn : 0.1 ∼ 2.0 mass％, P : 0.025 mass％ 이하, S : 0.01 mass％ 이하, Al : 0.005 ∼ 0.10 mass％, N : 0.008 mass％ 이하, Cr : 0.1 mass％ 초과 0.5 mass％ 이하, Cu : 0.03 ∼ 0.5 mass％ 를 함유하고, 또한 선택적 첨가 원소로서 W : 0.01 ∼ 0.5 mass％, Mo : 0.01 ∼ 0.5 mass％, Sn : 0.001 ∼ 0.2 mass％, Sb : 0.001 ∼ 0.5 mass％, Ni : 0.005 ∼ 0.3 mass％ 및 Co : 0.005 ∼ 0.3 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고, 추가로 상기 성분이 하기 (1) 식 ;

X 값 = (1 - 0.8 × Cu⁰ ^.5) × {1 - (0.8 × W + 0.4 × Mo)^0.3} × {1 - (0.8 × Sn + 0.8 × Sb)^0.5} × {1 - (0.05 × Cr + 0.03 × Ni + 0.03 × Co)^0.3} × (1 + S/0.01 + P/0.05) … (1) 로 정의되는 X 값이 0.5 이하, 하기 (2) 식 ;

Y 값 = (1 - 0.3 × Cr⁰ ^.3) × {1 - (0.8 × W + 0.5 × Mo)^0.3} × {1 - (Sn + 0.4 × Sb)^0.3} × {1 - (0.1 × Ni + 0.1 × Co + 0.05 × Cu)^0.3} × {1 + (S/0.01 + P/0.08)^0.3} … (2)

로 정의되는 Y 값이 0.5 이하를 만족하도록 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 원유 탱커용 내식강재이다. 단, 상기 식 중의 원소 기호는, 각 원소의 함유량 (mass％) 을 나타낸다.

본 발명의 원유 탱커용 내식강재는, 상기 선택적 첨가 원소로서, W : 0.01 ∼ 0.5 mass％, Mo : 0.01 ∼ 0.5 mass％, Sn : 0.001 ∼ 0.2 mass％ 및 Sb : 0.001 ∼ 0.5 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 원유 탱커용 내식강재는, 상기 선택적 첨가 원소에 더하여 추가로, Ni : 0.005 ∼ 0.3 mass％ 및 Co : 0.005 ∼ 0.3 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 원유 탱커용 내식강재는, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, Nb : 0.001 ∼ 0.1 mass％, Ti : 0.001 ∼ 0.1 mass％, Zr : 0.001 ∼ 0.1 mass％ 및 V : 0.002 ∼ 0.2 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 원유 탱커용 내식강재는, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, Ca : 0.0002 ∼ 0.01 mass％, REM : 0.0002 ∼ 0.015 mass％ 및 Y : 0.0001 ∼ 0.1 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 원유 탱커용 내식강재는, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, B : 0.0002 ∼ 0.003 mass％ 를 함유하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 원유 탱커용 내식강재는, 상기 강재의 표면에 Zn 을 함유하는 프라이머 도막을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 원유 탱커용 내식강재는, 상기 강재의 표면에 에폭시계 도막을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 탱커 유조부의 부식 환경에 있어서, 미도장 상태, 징크 프라이머 도장 (zinc primer coating) 혹은 징크 프라이머와 에폭시계 도장이 실시된 상태 모두에서 내전체면 부식성 및 내국부 부식성이 우수함과 함께, 밸러스트 탱크부의 부식 환경에서도 징크 프라이머 도장 혹은 징크 프라이머와 에폭시계 도장이 실시된 상태에서의 도장 후 내식성이 우수한 강재를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 강재는 탱커 유조부 및 밸러스트 탱크부의 구조재로서 바람직하게 사용할 수 있다.

도 1 은 전체면 부식 시험에 사용한 시험 장치를 설명하는 도면이다.
도 2 는 국부 부식 시험에 사용한 시험 장치를 설명하는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 형태

본 발명의 강재의 성분 조성을 상기 범위로 한정하는 이유에 대해 설명한다.

C : 0.03 ∼ 0.16 mass％

C 는 강의 강도를 높이는 데에 유효한 원소로서, 본 발명에서는 원하는 강도를 확보하기 위해 0.03 mass％ 이상 첨가할 필요가 있다. 한편, 0.16 mass％ 를 초과하여 첨가하는 것은, 용접성 (weldability) 및 용접열 영향부의 인성 (toughness) 을 저하시킨다. 따라서, C 는 0.03 ∼ 0.16 mass％ 의 범위에서 첨가한다. 바람직하게는 0.05 ∼ 0.15 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.10 ∼ 0.15 mass％ 이다.

Si : 0.05 ∼ 1.50 mass％

Si 는 탈산제 (deoxidizing agent) 로서 첨가하는 원소인데, 강의 강도를 높이는 원소이기도 하다. 그래서, 본 발명에서는 원하는 강도를 확보하기 위해 0.05 mass％ 이상 첨가한다. 그러나, 1.50 mass％ 를 초과하여 첨가하는 것은, 강의 인성을 저하시킨다. 따라서, Si 는 0.05 ∼ 1.50 mass％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.20 ∼ 1.50 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.30 ∼ 1.20 mass％ 이다.

Mn : 0.1 ∼ 2.0 mass％

Mn 은 강의 강도를 높이는 원소로서, 본 발명에서는 원하는 강도를 얻기 위해 0.1 mass％ 이상 첨가한다. 한편, 2.0 mass％ 를 초과하여 첨가하는 것은, 인성 및 용접성을 저하시킨다. 따라서, Mn 은 0.1 ∼ 2.0 mass％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.5 ∼ 1.6 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.7 ∼ 1.5 mass％ 이다.

P : 0.025 mass％ 이하

P 는 입계에 편석하여 강의 인성을 저하시키는 유해한 원소로서, 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 특히, P 를 0.025 mass％ 를 초과하여 함유하면, 인성이 크게 저하된다. 또, P 는 0.025 mass％ 를 초과하여 함유하면, 내식성에도 악영향을 미친다. 따라서, P 는 0.025 mass％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.015 mass％ 이하이다. 바람직하게는 0.010 mass％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.008 mass％ 이하이다.

S : 0.01 mass％ 이하

S 는 비금속 개재물 (non-metal inclusion) 인 MnS 를 형성하여 국부 부식의 기점이 되어, 내국부 부식성을 저하시키는 유해한 원소로서, 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 특히, 0.01 mass％ 를 초과하여 함유하는 것은, 내국부 부식성의 현저한 저하를 초래한다. 따라서, S 의 상한은 0.01 mass％ 로 한다. 바람직하게는 0.005 mass％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.001 mass％ 이하이다.

Al : 0.005 ∼ 0.10 mass％

Al 은 탈산제로서 첨가하는 원소로서, 본 발명에서는 0.005 mass％ 이상 첨가할 필요가 있다. 그러나, 0.10 mass％ 를 초과하여 첨가하면, 강의 인성이 저하되기 때문에, Al 의 상한은 0.10 mass％ 로 한다. 바람직하게는 0.01 ∼ 0.06 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.02 ∼ 0.05 mass％ 이다.

N : 0.008 mass％ 이하

N 은 인성을 저하시키는 유해한 원소로서, 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 특히, 0.008 mass％ 를 초과하여 함유하면 인성의 저하가 커지기 때문에, 상한은 0.008 mass％ 로 한다. 바람직하게는 0.005 mass％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.004 mass％ 이하이다.

Cr : 0.1 mass％ 초과 0.5 mass％ 이하

Cr 은 부식의 진행에 수반하여 녹층 중으로 이행하여, Cl^- 의 녹층으로의 침입을 차단함으로써 녹층과 지철 (地鐵) 의 계면에 Cl^- 이 농축되는 것을 억제한다. 또, Zn 함유 프라이머를 도포했을 때에는, Fe 를 중심으로 한 Cr 이나 Zn 의 복합 산화물을 형성하여 장기간에 걸쳐 강판 표면에 Zn 을 존속시킬 수 있기 때문에, 비약적으로 내식성을 향상시킬 수 있다. 특히, 상기 효과는 탱커 유조 저판부의 이면이 되는 밸러스트 탱크와 같이, 염분을 함유하는 해수와 접촉하는 환경에서의 내식성 향상에 유효하여, Cr 을 함유한 강재에 Zn 함유 프라이머 처리를 실시함으로써, Cr 을 함유하지 않는 강재와 비교하여 현격히 내식성을 향상시킬 수 있다. 상기 Cr 의 효과는 0.1 mass％ 이하에서는 충분히 얻어지지 않고, 한편 0.5 mass％ 를 초과하여 첨가하는 것은 용접부의 인성을 저하시킨다. 따라서, Cr 은 0.1 mass％ 초과 0.5 mass％ 이하의 범위로 한다. 특히 양호한 용접부 인성이 요구되는 경우, Cr 의 양은 바람직하게는 0.11 ∼ 0.20 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.11 ∼ 0.16 mass％ 이다.

Cu : 0.03 ∼ 0.5 mass％

Cu 는 강의 강도를 높이는 원소임과 함께 강의 부식에 의해 생성된 녹 중에 존재하여 내식성을 높이는 효과가 있다. 이런 효과는 0.03 mass％ 미만의 첨가에서는 충분히 얻어지지 않고, 한편 0.5 mass％ 를 초과하여 첨가하는 것은 용접열 영향부의 인성의 저하나 제조시의 표면 균열 (surface cracking) 등을 일으킬 우려가 있다. 이 때문에, Cu 는 0.03 ∼ 0.5 mass％ 의 범위에서 첨가한다. 바람직하게는 0.04 ∼ 0.20 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.04 ∼ 0.15 mass％ 이다.

본 발명의 강재는, 상기 성분 이외에, 선택적 첨가 원소로서 W, Mo, Sn, Sb, Ni 및 Co 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유할 필요가 있다.

W : 0.01 ∼ 0.5 mass％

W 는 탱커 유조부 저판에 있어서의 공식을 억제하는 효과가 있는 것 이외에, 탱커 상갑판부의 전체면 부식에 대한 내식성이나 밸러스트 탱크부와 같은 염수 (salt water) 에 대한 침지와 고습윤 (high moistness) 을 반복하는 부식 환경에서의 도장 후의 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 상기 효과는 0.01 mass％ 이상 첨가하면 발현된다. 그러나, 0.5 mass％ 를 초과하면, 그 효과가 포화되어 버린다. 따라서, W 는 0.01 ∼ 0.5 mass％ 의 범위에서 첨가한다. 바람직하게는 0.02 ∼ 0.3 mass％ 의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.03 ∼ 0.10 mass％ 이다.

W 가 상기와 같은 내식성 향상 효과를 갖는 이유는, 강판이 부식됨에 수반하여 생성되는 녹 중에 WO₄ ² ^- 가 생성되고, 이 WO₄ ² ^-의 존재에 의해 염화물 이온 (chloride ion) 이 강판 표면으로 침입하는 것을 억제하기 때문인 것으로 생각된다. 또, 강판 표면의 애노드부 (anode section) 등의 pH 가 낮아진 부위에서는 FeWO₄가 생성되고, 이 FeWO₄의 존재에 의해서도 염화물 이온의 강판 표면으로의 침입이 억제되는 결과, 강판의 부식이 효과적으로 억제되는 것으로 생각된다. 또한, WO₄ ² ^-의 강재 표면으로의 흡착에 의한 인히비터 작용 (inhibiting action) 에 의해서도 강의 부식이 억제되는 것으로 생각된다.

Mo : 0.01 ∼ 0.5 mass％

Mo 는 탱커 유조부 저판에 있어서의 공식을 억제할 뿐만 아니라, 탱커 상갑판부의 전체면 부식에 대한 내식성이나 밸러스트 탱크의 염수 침지와 고습윤을 반복하는 부식 환경에 있어서의 도장 후의 내식성도 향상시키는 효과가 있다. 상기 효과는 0.01 mass％ 이상 첨가하면 발현되지만, 0.5 mass％ 를 초과하면, 그 효과는 포화되어 버린다. 따라서, Mo 는 0.01 ∼ 0.5 mass％ 의 범위에서 첨가한다. 바람직하게는 0.03 ∼ 0.4 mass％ 의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.03 ∼ 0.10 mass％ 이다.

또한, Mo 가 상기와 같은 내식성 향상 효과를 갖는 이유는, W 와 마찬가지로, 강판의 부식에 수반하여 생성되는 녹 중에 MoO₄ ² ^-가 생성되고, 이 MoO₄ ² ^-의 존재에 의해 염화물 이온이 강판 표면으로 침입하는 것이 억제되는 결과, 강판의 부식이 효과적으로 억제되는 것으로 생각된다.

Sn : 0.001 ∼ 0.2 mass％, Sb : 0.001 ∼ 0.5 mass％

Sn 및 Sb 는 탱커 유조부 저판에 있어서의 공식을 억제하는 효과를 갖는 것 이외에, 탱커 상갑판부의 전체면 부식에 대한 내식성이나 밸러스트 탱크의 염수 침지와 고습윤을 반복하는 부식 환경에서의 도장 후의 내식성도 향상시키는 효과가 있다. 상기 효과는 Sn : 0.001 mass％ 이상, Sb : 0.001 mass％ 이상 첨가하면 발현된다. 한편, Sn : 0.2 mass％ 초과 및 Sb : 0.5 mass％ 초과 첨가해도 그 효과는 포화될 뿐이다. 따라서, Sn 은 0.001 ∼ 0.2 mass％, Sb 는 0.001 ∼ 0.5 mass％ 의 범위에서 첨가한다. Sn 에 대해서는, 바람직하게는 0.005 ∼ 0.10 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.01 ∼ 0.06 mass％ 이다. 또, Sb 에 대해서는, 바람직하게는 0.02 ∼ 0.15 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.03 ∼ 0.10 mass％ 이다.

Ni : 0.005 ∼ 0.3 mass％, Co : 0.005 ∼ 0.3 mass％

Ni 및 Co 는 생성된 녹 입자를 미세화함으로써, 미도장 상태 (no-coating) 에서의 내식성 및 징크 프라이머 도막 상에 에폭시계 도장이 실시된 상태에서의 내식성을 적지않이 향상시키는 효과를 갖는다. 따라서, 이들 원소는 내식성을 더욱 향상시키고자 하는 경우에 보조적으로 함유시키는 것이 바람직하다. 상기 효과는 Ni : 0.005 mass％ 이상, Co : 0.005 mass％ 이상 첨가하면 발현된다. 한편, Ni : 0.3 mass％ 초과, Co : 0.3 mass％ 초과 첨가해도 그 효과가 포화되어 버린다. 따라서, Ni 및 Co 는 각각 상기 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다. Ni 에 대해서는, 바람직하게는 0.01 ∼ 0.2 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.03 ∼ 0.15 mass％ 이다. 또, Co 에 대해서는, 바람직하게는 0.01 ∼ 0.2 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.03 ∼ 0.15 mass％ 이다.

본 발명의 강재는, 상기 성분이 적정 범위에서 함유하고 있는 것에 더하여 추가로, 하기 (1) 식으로 정의되는 X 값이 0.5 이하, 그리고 (2) 식으로 정의되는 Y 값이 0.5 이하를 만족하여 함유하고 있을 필요가 있다.

X 값 = (1 - 0.8 × Cu⁰ ^.5) × {1 - (0.8 × W + 0.4 × Mo)^0.3} × {1 - (0.8 × Sn + 0.8 × Sb)^0.5} × {1 - (0.05 × Cr + 0.03 × Ni + 0.03 × Co)^0.3} × (1 + S/0.01 + P/0.05) … (1)

단, 상기 식 중의 원소 기호는, 이들 원소의 함유량 (mass％) 을 나타낸다.

여기에서, 상기 (1) 식은, 탱커 유조 내의 부식에 미치는 각 성분의 영향을 평가하는 식으로서, 내식성을 향상시키는 성분의 계수는 마이너스 (minus), 그리고 내식성을 열화시키는 성분의 계수는 플러스 (plus) 로서 표시되어 있다. 따라서, X 의 값이 작은 강재일수록 내식성이 우수하다. 발명자들은 상기 X 의 값과 탱커 유조 내의 부식 환경에서의 강재의 내식성의 관계를 조사한 결과, X 가 0.5 이하이면 탱커 유조 내의 부식 환경에서의 내식성이 우수하지만, X 가 0.5 를 초과하면 상기 내식성은 떨어진다는 것을 알아냈다. 따라서, 본 발명의 강재는, X 값이 0.5 이하가 되도록 성분 설계를 할 필요가 있다. 또한, 바람직하게는, X 값은 0.4 이하이다.

또, 상기 (2) 식은, 밸러스트 탱크의 도장 후 내식성에 미치는 각 성분의 영향을 평가하는 식으로서, 상기 (1) 식과 마찬가지로, 내식성을 향상시키는 성분의 계수는 마이너스, 그리고 내식성을 열화시키는 성분의 계수는 플러스로서 표시되어 있다. 따라서, Y 의 값이 작은 강재일수록 내식성이 우수하다. 발명자들은 상기 Y 의 값과 밸러스트 탱크 내의 부식 환경에서의 강재의 도장 후 내식성의 관계를 조사한 결과, Y 가 0.5 이하이면 밸러스트 탱크 내의 부식 환경에서의 도장 후 내식성이 우수하지만, Y 가 0.5 를 초과하면 상기 내식성은 떨어진다는 것을 알아냈다. 따라서, 본 발명의 강재는, Y 값이 0.5 이하가 되도록 성분 설계를 할 필요가 있다. 또한, 바람직하게는 Y 값은 0.4 이하이다.

또한, 본 발명의 강재는, 탱커 유조부 저판에 있어서의 공식과 탱커 상갑판부에 있어서의 전체면 부식을 억제함과 함께, 밸러스트 탱크부와 같은 염수 침지와 고습윤을 반복하는 부식 환경에 있어서의 도장 후의 내식성을 향상시키는 효과를 적은 첨가 원소수로 효과적으로 발현시키기 위해서는, 상기 선택적 첨가 원소 중에서도, 특히 W : 0.01 ∼ 1.0 mass％, Mo : 0.01 ∼ 0.5 mass％, Sn : 0.001 ∼ 0.2 mass％ 및 Sb : 0.001 ∼ 0.5 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것이 바람직하고, 이어서 Ni 및 Co 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 강재는, 강의 강도를 높이기 위해, 상기 성분에 더하여 추가로, Nb, Ti, Zr 및 V 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 하기 범위에서 함유할 수 있다.

Nb : 0.001 ∼ 0.1 mass％, Ti : 0.001 ∼ 0.1 mass％, Zr : 0.001 ∼ 0.1 mass％ 및 V : 0.002 ∼ 0.2 mass％

Nb, Ti, Zr 및 V 는 모두 강재 강도를 높이는 효과가 있는 원소로서, 필요 강도에 따라 선택하여 첨가할 수 있다. 상기 효과를 얻기 위해서는, Nb, Ti, Zr 은 각각 0.001 mass％ 이상, V 는 0.002 mass％ 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, Nb, Ti, Zr 은 0.1 mass％ 를 초과하고, V 는 0.2 mass％ 를 초과하여 첨가하면 인성이 저하되기 때문에, Nb, Ti, Zr, V 는 각각 상기 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다. 또, Nb 에 대해서는, 바람직하게는 0.004 ∼ 0.05 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.005 ∼ 0.02 mass％ 이다. Ti 에 대해서는, 바람직하게는 0.002 ∼ 0.03 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.002 ∼ 0.01 mass％ 이다. Zr 에 대해서는, 바람직하게는 0.001 ∼ 0.05 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.002 ∼ 0.01 mass％ 이다. V 에 대해서는, 바람직하게는 0.003 ∼ 0.15 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.004 ∼ 0.1 mass％ 이다.

또, 본 발명의 강재는 강도를 높이거나 인성을 향상시키거나 하기 위해, 상기 성분에 더하여 추가로, Ca, REM 및 Y 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 하기 범위에서 함유할 수 있다.

Ca : 0.0002 ∼ 0.01 mass％, REM : 0.0002 ∼ 0.015 mass％ 및 Y : 0.0001 ∼ 0.1 mass％

Ca, REM 및 Y 는 모두 용접열 영향부의 인성 향상에 효과가 있어, 필요에 따라 첨가할 수 있다. 상기 효과는 Ca : 0.0002 mass％ 이상, REM : 0.0002 mass％ 이상, Y : 0.0001 mass％ 이상 첨가하면 얻어지는데, Ca : 0.01 mass％, REM : 0.015 mass％, Y : 0.1 mass％ 를 초과하여 첨가하면, 오히려 인성의 저하를 초래하기 때문에, Ca, REM, Y 는 각각 상기 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다. 또, Ca 에 대해서는, 바람직하게는 0.001 ∼ 0.005 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.001 ∼ 0.003 mass％ 이다. REM 에 대해서는, 바람직하게는 0.0005 ∼ 0.015 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.001 ∼ 0.010 mass％ 이다. Y 에 대해서는, 바람직하게는 0.0001 ∼ 0.05 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.0002 ∼ 0.01 mass％ 이다.

또한, 본 발명의 강재는, 상기 성분에 더하여 추가로 B 를 하기 범위에서 함유할 수 있다.

B : 0.0002 ∼ 0.003 mass％

B 는 강재의 강도를 높이는 원소로서, 필요에 따라 첨가할 수 있다. 상기 효과를 얻기 위해서는, 0.0002 mass％ 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 0.003 mass％ 를 초과하여 첨가하면, 인성이 저하된다. 따라서, B 는 0.0002 ∼ 0.003 mass％ 의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.0002 ∼ 0.002 mass％ 이고, 더욱 바람직하게는 0.0002 ∼ 0.0015 mass％ 이다.

상기 성분 조성을 갖는 강 소재를 사용하여 상기 방법으로 제조된 본 발명의 탱커용 강재는, 무도장 상태에서의 내식성 (내전체면 부식성, 내국부 부식성) 이 우수할 뿐만 아니라, 도장 후의 내식성도 우수하다는 것에 특징이 있다. 특히, 본 발명의 원유 탱크용 강재는, 금속 Zn 혹은 Zn 화합물을 함유하는 프라이머 등의 도료 (이하, 「징크 프라이머」로 총칭한다.) 의 도포량을 Zn 함유량으로 환산하여 1.0 g/㎡ 이상으로서 징크 프라이머 도막을 형성함으로써 내국부 부식성 및 내전체면 부식성을 현격히 향상시킬 수 있다. 바람직하게는 평균 Zn 함유량으로 환산하여 10 g/㎡ 이상이다. 보다 바람직하게는 15 g/㎡ 이상이다. 징크 프라이머의 도막 두께와 강재 표면의 Zn 함유량의 관계는, 징크 프라이머 중의 Zn 함유율에 의존하는데, 일반적으로는 평균 도장 두께로 하여 10 ㎛ 이상이면, 강재 표면 전체를 덮을 수 있고, 징크 프라이머의 종류에 상관없이 적어도 1.0 g/㎡ 이상의 도포량을 확보할 수 있다. 또한, 내식성을 향상시키는 관점에서는, 징크 프라이머의 막두께의 상한은 특별히 정하지 않지만, 도막이 두꺼워지면 절단성이나 용접성이 저하되기 때문에, 징크 프라이머 도포 후에 절단이나 용접 작업이 있는 경우에는, 징크 프라이머의 막두께는 100 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 50 ㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 이러한 징크 프라이머 도장은, 예를 들어 강재 표면에 숏블라스트 처리를 한 후에 실시하면 된다.

또, 본 발명의 원유 탱크용 강재는, 무도장 강재 표면 상에 혹은 상기 서술한 징크 프라이머 도장 후의 강재 표면 상에 에폭시계 도료 등을 도포함으로써 에폭시계 도막을 형성할 수 있다. 이로써, 종래의 선박용 강재의 경우와 비교하여 내국부 부식성 및 내전체면 부식성을 더욱 향상시킬 수 있음과 함께, 특히 해수에 의한 심각한 부식 환경하에 있는 밸러스트 탱크 등에 사용하여 보다 바람직한 도장 후 내식성, 예를 들어 내도막 팽윤성이 향상되는 효과가 얻어진다.

여기에서, 에폭시계 도막은 특별히 한정되지 않아, 각종 에폭시계 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 변성 에폭시 수지, 타르에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 또, 에폭시계 도막의 막두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 도장 비용이나 작업성의 관점에서 500 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 350 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하여, 요구되는 특성에 따라 적절히 선택할 수 있다.

실시예

표 1 및 표 2 에 나타낸 No.1 ∼ 36 의 성분 조성을 갖는 각종 강을 진공 용해로 또는 전로에서 용제하여 강괴 또는 강슬래브 (steel slab) 로 하고, 이들을 1200 ℃ 로 재가열 (reheat) 하고 나서, 마무리 종료 온도 (finishing temperature) 를 800 ℃ 로 하는 열간 압연을 실시하여 판두께가 16 ㎜ 인 후강판으로 하였다. 이렇게 하여 얻어진 No.1 ∼ 36 의 강판에 대하여 이하의 3 종류의 내식성 시험에 제공하였다.

*(1) 탱커 상갑판의 환경을 모의한 전체면 부식 시험

탱커 상갑판 이면에 있어서의 전체면 부식에 대한 내식성을 평가하기 위해, 상기 No.1 ∼ 36 의 후강판으로부터 폭 25 ㎜ × 길이 48 ㎜ × 두께 4 ㎜ 인 직사각형의 소편을 잘라내고, 그 표면에 숏블라스트 (shotblasting) 를 실시하여 미도장 상태의 부식 시험편으로 하고, 도 1 에 나타낸 부식 시험 장치 (corrosion test equipment) 를 사용하여 전체면 부식 시험을 실시하였다. 이 부식 시험 장치는 부식 시험조 (2 ; corrosion test chamber) 와 온도 제어 플레이트 (3 ; temperature-controlled plate) 로 구성되어 있으며, 부식 시험조 (2) 에는 온도가 40 ℃ 로 유지된 물 (6) 이 주입되어 있고, 또 그 물 (6) 중에는 12 vol％ CO₂, 5 vol％ O₂, 0.01 vol％ SO₂, 0.3 vol％ H₂S, 잔부 N₂ 로 이루어지는 혼합 가스 (mixed gas) (도입 가스 (4 ; introduced gas)) 를 도입하여 부식 시험조 (2) 내를 과포화 수증기 (supersaturated vapor) 로 충만시켜 원유 탱크 상갑판 이면측의 부식 환경을 재현하였다. 그리고, 이 시험조의 상(上)이면에 세팅한 부식 시험편 (1) 에 히터 (heater) 와 냉각 장치 (cooling system) 를 내장한 온도 제어 플레이트 (3) 를 통해 30 ℃ × 4 시간 + 50 ℃ × 4 시간을 1 사이클로 하는 온도 변화를 180 일간 반복적으로 부여하여 시험편 (1) 의 표면에 결로수 (dew condensation water) 를 발생시킴으로써 전체면 부식을 일으키는 것이다. 도 1 중, 5 는 시험조로부터의 배출 가스 (emission gas) 를 나타낸다.

상기 시험 후, 각 시험편에 대하여 시험 전후의 질량 변화로부터 부식에 의한 판두께 감량을 구하여, 이 판두께 감량이 No.36 의 비교강의 값에 대해 60 ％ 이하인 경우를 내전체면 부식성이 매우 양호 (◎), 60 ％ 초과 70 ％ 이하인 경우를 양호 (○), 70 ％ 를 초과하는 경우를 내전체면 부식성이 불량 (×) 인 것으로 평가하였다.

(2) 탱커 유조부 저판의 환경을 모의한 공식 시험

탱커 유조부 저판에 있어서의 공식에 대한 내식성을 평가하기 위해, (1) 의 시험에서 사용한 것과 동일한 No.1 ∼ 36 의 강판으로부터 폭 50 ㎜ × 길이 50 ㎜ × 두께 15 ㎜ 인 정사각형의 소편을 잘라내고, 그 표면에 숏블라스트를 실시하고 나서 무기계 (inorganic system) 징크 프라이머의 도막 두께를 0 ㎛ (무도포), 15 ∼ 25 ㎛ 의 2 레벨로 나누어 도포하였다.

이어서, 상기 4 종류의 소편의 단면 (端面) 및 이면에 방식성 도료로 마스킹 (masking) 을 실시하고 나서, 부식 시험의 피시험면이 되는 표면 (right face) 에 실제 탱커로부터 채취한 원유 성분을 함유하는 슬러지 (sludge) 를 도포하여 부식 시험편 (corrosion coupon) 으로 하였다. 이 때, 피시험면의 중앙부 2 ㎜φ 의 부분에 슬러지에 황을 50 mass％ 혼합한 황 혼합 슬러지를 도포하고, 그 밖의 부분에는 슬러지만을 균일하게 도포하였다. 이 시험편에서는 황 혼합 슬러지를 도포한 부분이 부식의 기점이 되어 국부 부식을 촉진시키기 때문에, 국부 부식 억제에 미치는 강재 성분, 프라이머 및 이들 조합의 영향을 보다 적확하게 파악할 수 있게 된다.

*이들 시험편은, 그 후, 도 2 에 나타낸 부식 시험 장치의 시험액 (12) 중에 1 개월간 침지시키는 부식 시험에 제공하였다. 이 부식 시험 장치는 부식 시험조 (8), 항온조 (9) 의 이중형 장치로서, 부식 시험조 (8) 에는 실제 원유 탱크 저판에서 발생하는 것과 동일한 국부 부식을 발생시킬 수 있는 시험액 (12) 이 넣어지고, 그 중에 시험편 (7) 이 침지되어 있다. 상기 시험액 (12) 에는 ASTM D1141 에서 규정된 인공 해수 (artificial seawater) 를 시험 모액 (test mother water) 으로 하고, 이 액 중에 5 vol％ O₂ + 10 vol％ H₂S 의 분압비로 조정하고, 잔부 N₂ 가스로 이루어지는 혼합 가스 (도입 가스 (10)) 를 도입한 것을 사용하였다. 또, 시험액 (12) 의 온도는 항온조 (9 ; constant-temperature bath) 에 넣은 물 (13) 의 온도를 조정함으로써 50 ℃ 로 유지하였다. 또한, 시험액 (12) 은, 도입 가스 (10) 가 연속해서 공급되기 때문에 항상 교반되고 있다. 도 2 중에서 11 은 시험조로부터의 배출 가스를 나타낸다.

상기 부식 시험 후, 시험편 표면에 생성된 녹을 제거하고 나서 부식 형태를 육안으로 관찰함과 함께, 딥 미터 (depth meter) 로 국부 부식 발생부의 부식 깊이를 측정하여, 부식 깊이가 No.36 의 비교강의 값에 대해 40 ％ 이하인 경우를 내국부 부식성이 매우 양호 (◎), 40 ％ 초과 50 ％ 이하인 경우를 양호 (○), 50 ％ 를 초과하는 경우를 내국부 부식성이 불량 (×) 인 것으로 평가하였다.

(3) 밸러스트 탱크 환경을 모의한 도장 후 부식 시험

*밸러스트 탱크 환경에 있어서의 도장 후의 내식성을 평가하기 위해, (1) 의 시험에서 사용한 것과 동일한 No.1 ∼ 36 의 강판으로부터 폭 50 ㎜ × 길이 150 ㎜ × 두께 5 ㎜ 인 시험편을 채취하여 시험편 표면에 숏블라스트한 후, 이하의 조건 A, B 의 표면 처리를 실시하여 노출 시험편을 제작하였다.

조건 A : 시험편 표면에 징크 프라이머 (약 15 ㎛) 와 타르에폭시 수지 도료 (약 200 ㎛) 의 2 층 피막을 형성

조건 B : 시험편 표면에 타르에폭시 수지 도료 (약 200 ㎛) 의 단층 피막을 형성

또한, 도막을 갖는 상기 조건 A 및 B 의 시험편에는 도막 상에서부터 커터 나이프 (utility knife) 로 지철 표면까지 도달하는 80 ㎜ 길이의 스크래치 흠집 (scratch) 을 한자 '일(一)' 문자 형상으로 (in a straight line) 부여하였다.

그 후, 이들 시험편을 실제 선박의 밸러스트 탱크의 환경을 모의한 부식 사이클 시험 (corrosion cycle test) 으로서, (온도 30 ℃ 의 인공 해수 중에 1 일간 유지) → (온도 40 ℃ 에서 상대 습도 98 ∼ 99 ％ 의 습윤 분위기에 1 일간 유지) 를 1 사이클로 하여 이것을 60 사이클 (120 일간) 반복하는 부식 시험에 제공하였다. 각 시험편의 내식성의 평가는, 도막을 갖는 조건 A 및 B 의 시험편에 대해서는, 스크래치 흠집 주위에 발생한 도막 팽윤 면적을 측정하여, 그 비율이 No.36 의 비교강의 값에 대해 50 ％ 이하인 경우를 도장 후 내식성이 매우 양호 (◎), 50 ％ 초 70 ％ 이하인 경우를 양호 (○), 70 ％ 를 초과하는 경우를 도장 후 내식성이 불량 (×) 인 것으로 평가하였다.

상기 (1) ∼ (3) 의 내식성 시험 결과를 각 강판의 성분 조성으로부터 구해지는 X 값 및 Y 값과 함께 표 3 에 나타냈다. 표 3 으로부터 본 발명의 성분 조성을 만족함과 함께 X 값 및 Y 값의 조건을 만족하는 No.1 ∼ 30 의 후강판은, (1) ∼ (3) 의 모든 부식 시험에서 베이스 강재 (No.36) 에 대한 비율로서의 목표 레벨보다 양호한 내식성을 나타내고 있는 데 반해, 본 발명의 조건을 만족시키지 않는 No.31 ∼ 35 의 후강판은, 어느 1 이상의 부식 시험에서 No.36 의 강재에 대한 비율로서의 목표 레벨을 초과하는 부식이 관찰되고 있다.

산업상 이용가능성

본 발명 강재는 원유 탱커용 이외에, 그 이외의 선박 및 지상에 있어서의 원유 탱크 등에도 바람직하게 사용할 수 있다.

1, 7 : 시험편
2, 8 : 부식 시험조
3 : 온도 제어 플레이트
4, 10 : 도입 가스
5, 11 : 배출 가스
6, 13 : 물
9 : 항온조
12 : 시험액

Claims

C : 0.03 ∼ 0.16 mass％, Si : 0.05 ∼ 1.50 mass％, Mn : 0.1 ∼ 2.0 mass％, P : 0.025 mass％ 이하, S : 0.01 mass％ 이하, Al : 0.005 ∼ 0.10 mass％, N : 0.008 mass％ 이하, Cr : 0.1 mass％ 초과 0.5 mass％ 이하, Cu : 0.03 ∼ 0.5 mass％ 를 함유하고, 또한 선택적 첨가 원소로서 W : 0.01 ∼ 0.5 mass％, Mo : 0.01 ∼ 0.5 mass％, Sn : 0.001 ∼ 0.2 mass％, Sb : 0.001 ∼ 0.5 mass％, Ni : 0.005 ∼ 0.3 mass％ 및 Co : 0.005 ∼ 0.3 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고, 추가로 상기 성분이 하기 (1) 식으로 정의되는 X 값이 0.5 이하, 하기 (2) 식으로 정의되는 Y 값이 0.5 이하를 만족하도록 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 원유 탱커용 내식강재.
기
X 값 = (1 - 0.8 × Cu⁰ ^.5) × {1 - (0.8 × W + 0.4 × Mo)^0.3} × {1 - (0.8 × Sn + 0.8 × Sb)^0.5} × {1 - (0.05 × Cr + 0.03 × Ni + 0.03 × Co)^0.3} × (1 + S/0.01 + P/0.05) … (1)
Y 값 = (1 - 0.3 × Cr⁰ ^.3) × {1 - (0.8 × W + 0.5 × Mo)^0.3} × {1 - (Sn + 0.4 × Sb)^0.3} × {1 - (0.1 × Ni + 0.1 × Co + 0.05 × Cu)^0.3} × {1 + (S/0.01 + P/0.08)^0.3} … (2)
단, 상기 식 중의 원소 기호는, 각 원소의 함유량 (mass％) 을 나타낸다.