WO2011145741A1 - 耐食性に優れる溶接継手および原油タンク - Google Patents

耐食性に優れる溶接継手および原油タンク Download PDF

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WO2011145741A1
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之郎 釣
務 小森
博幸 角
健次 大井
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Ｊｆｅスチール株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a crude oil tanker oil tank (oil tank) formed by welding steel materials or a tank for transporting or storing crude oil (hereinafter referred to as a crude oil tank).
  • a crude oil tank formed by welding steel materials or a tank for transporting or storing crude oil (hereinafter referred to as a crude oil tank).
  • the steel materials used in the crude oil tank of the present invention include thick steel plate, thin steel sheet, and shaped steel.
  • the most effective method for preventing the above-described general corrosion and local corrosion is to apply a heavy coating to the surface of the steel material to shield the steel material from the corrosive environment.
  • the painting operation of crude oil tanks requires an enormous area to be applied, and the paint film must be repainted once every 10 years due to the deterioration of the coating film. To do.
  • corrosion is promoted on the damaged part of the heavy-painted coating film in the corrosive environment of the crude oil tank.
  • Patent Document 1 For the corrosion problem as described above, several techniques for improving the corrosion resistance of the steel material itself in the corrosive environment of the crude oil tank have been proposed. For example, in Patent Document 1, in mass%, C: 0.001 to 0.2%, Si: 0.01 to 2.5%, Mn: 0.1 to 2%, P: 0.03% or less, S: 0.02% or less, Cu: 0.01 to 1.5%, Al: 0.001 to 0.3%, N: 0.001 to 0.01%, and Mo: 0.001%.
  • Patent Document 2 in mass%, C: 0.001 to 0.2%, Si: 0.01 to 2.5%, Mn: 0.1 to 2%, P: 0.03% or less , S: 0.02% or less, Cu: 0.01 to 1.5%, Al: 0.001 to 0.3%, N: 0.001 to 0.01%, and Mo: 0
  • C 0.001 to 0.2%
  • Si 0.01 to 2.5%
  • Mn 0.1 to 2%
  • P 0.03% or less
  • S 0.02% or less
  • Cu 0.01 to 1.5%
  • Al 0.001 to 0.3%
  • N 0.001 to 0.01%
  • Mo 0
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 described above contain Cu as an essential element for improving corrosion resistance
  • the addition of Cu causes surface cracks during hot rolling, so that production stability is improved. Have the problem of harming.
  • an object of the present invention is to provide a welded joint having excellent local corrosion resistance in a tanker oil tank formed by welding a steel material excellent in manufacturability without causing problems such as cracking during hot rolling. And providing a crude oil tank having the welded joint.
  • the inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, when forming a crude oil tank by welding steel materials with improved corrosion resistance by controlling the component composition of steel, the content of Cu, Mo and W contained in the weld metal of the welded joint is within the proper range. As a result, it was found that the local corrosion generated in the welded joint of the crude oil tank can be remarkably reduced, and the present invention has been completed.
  • the steel material used for the welded joint of the present invention is characterized by further containing at least one component of the following groups A to D in addition to the above component composition.
  • Group A Ni: 0.005 to 0.4 mass% and Co: 0.01 to 0.4 mass% or one selected from Group B; Nb: 0.001 to 0.1 mass%, Ti : 0.001 to 0.1 mass%, Zr: 0.001 to 0.1 mass%, and V: 0.002 to 0.2 mass%, one or more C groups; Ca: 0.0002 ⁇ 0.01 mass%, REM: 0.0002 to 0.015 mass%, and Y: 0.0001 to 0.1 mass%, one or more D groups; B: 0.0002 to 0.003 mass %
  • the present invention is a crude oil tank having the above-mentioned weld joint.
  • C 0.03-0.16 mass%
  • C is an element that enhances the strength of steel.
  • 0.03 mass% or more is added in order to secure a desired strength.
  • addition exceeding 0.16 mass% lowers the weldability and the toughness of the welded heat affected zone. Therefore, C is set to a range of 0.03 to 0.16 mass%. A range of 0.06 to 0.16 mass% is more preferable.
  • Si 0.05-1.50 mass%
  • Si is an element added as a deoxidizer, but is also an effective element for increasing the strength of steel. Therefore, in the present invention, 0.05 mass% or more is added in order to ensure a desired strength. However, addition exceeding 1.50 mass% reduces the toughness of steel. Therefore, Si is set to a range of 0.05 to 1.50 mass%. A range of 0.15 to 0.50 mass% is more preferable.
  • Mn 0.1 to 2.0 mass%
  • Mn is an element that increases the strength of steel, and in the present invention, 0.1 mass% or more is added in order to obtain a desired strength. On the other hand, addition exceeding 2.0 mass% reduces the toughness and weldability of steel. Therefore, Mn is in the range of 0.1 to 2.0 mass%. From the viewpoint of maintaining high strength and suppressing the formation of inclusions that deteriorate the corrosion resistance, a range of 0.5 to 1.6 mass% is preferable, and a range of 0.7 to 1.4 mass% is more preferable. preferable.
  • P 0.025 mass% or less
  • P is a harmful element that segregates at the grain boundaries and lowers the toughness of the steel, and is desirably reduced as much as possible. In particular, if added over 0.025 mass%, the toughness is greatly reduced. Moreover, when P is added exceeding 0.025 mass%, it will also have a bad influence on the corrosion resistance in a tank oil tank. Therefore, P is set to 0.025 mass% or less. Preferably it is 0.015 mass% or less.
  • S 0.010 mass% or less
  • S is a harmful element that forms MnS, which is a non-metal inclusion, and becomes a starting point of local corrosion, and reduces local corrosion resistance. Is desirable. In particular, addition exceeding 0.010 mass% leads to a significant decrease in local corrosion resistance. Therefore, the upper limit of S is 0.010 mass%. Preferably, it is 0.005 mass% or less.
  • Al 0.005 to 0.10 mass%
  • Al is an element added as a deoxidizer, and 0.005 mass% or more is added in the present invention. However, if added in excess of 0.10 mass%, the toughness of the steel decreases, so the upper limit of Al is 0.10 mass%. Preferably, it is in the range of 0.01 to 0.05 mass%. A range of 0.02 to 0.04 mass% is more preferable.
  • N 0.008 mass% or less
  • N is a harmful element that lowers toughness, and is desirably reduced as much as possible.
  • the toughness is greatly lowered, so the upper limit is made 0.008 mass%.
  • it is 0.006 mass% or less, More preferably, it is 0.004 mass% or less.
  • the above-mentioned effect is particularly remarkable in a portion that comes into contact with a liquid containing a high concentration of salt separated from a crude oil component, such as a bottom plate portion of a tanker oil tank, and a Zn-containing primer treatment is applied to the steel material in the above-mentioned portion containing Cr.
  • a Zn-containing primer treatment is applied to the steel material in the above-mentioned portion containing Cr.
  • the corrosion resistance can be remarkably improved as compared with a steel material not containing Cr.
  • addition of 0.1 mass% or less is not sufficient, while addition exceeding 0.5 mass% deteriorates the toughness of the weld. Therefore, Cr is in the range of more than 0.1 mass% and less than 0.5 mass%. A range of 0.11 to 0.3 mass% is more preferable. The range of 0.12 to 0.2 mass% is more preferable.
  • Cu 0.03-0.4 mass%
  • Cu is an element that increases the strength of the steel, and also exists in the rust generated by the corrosion of the steel and has the effect of increasing the corrosion resistance. These effects cannot be sufficiently obtained with addition of less than 0.03 mass%.
  • addition over 0.4 mass% saturates the effect of improving corrosion resistance and causes problems such as surface cracking during hot working. . Therefore, from the viewpoint of stably producing the steel material of the present invention, Cu needs to be added in the range of 0.03 to 0.4 mass%.
  • the range of 0.008 to 0.15 mass% is preferable from the viewpoint of cost effectiveness. A range of 0.01 to 0.14 mass% is more preferable.
  • the steel material of this invention needs to contain 1 type, or 2 or more types chosen from W, Mo, Sn, and Sb other than the said component in the following range.
  • W: 0.01 to 1.0 mass% W has the effect of suppressing pitting corrosion at the tanker tank bottom plate and the effect of suppressing overall corrosion of the tanker upper deck. The above effect is manifested by addition of 0.01 mass% or more. However, if it exceeds 1.0 mass%, the effect is saturated. Therefore, W is added in the range of 0.01 to 1.0 mass%. The range is preferably 0.01 to 0.5 mass%, more preferably 0.02 to 0.3 mass%.
  • W has the above-described effect of improving corrosion resistance
  • WO 4 2 ⁇ is generated in the rust generated as the steel sheet corrodes, and the presence of this WO 4 2 ⁇ causes chloride ions ( chloride ion) can be suppressed from entering the surface of the steel sheet, further, in the site where pH is lowered such anode portion of the steel sheet surface (anode), generated by FeWO 4, the chloride ions by the presence of this FeWO 4 It is because the penetration
  • Mo 0.01 to 0.5 mass% Mo not only suppresses pitting corrosion on the bottom plate of the tanker oil tank, but also after the coating in a corrosive environment that repeats salt water immersion and high humidity like the ballast tank, as well as the overall corrosion resistance of the tanker backside. There is an effect of improving the corrosion resistance of.
  • the effect of Mo is manifested by addition of 0.01 mass% or more, but the effect is saturated when it exceeds 0.5 mass%. Therefore, Mo is in the range of 0.01 to 0.5 mass%. The range is preferably 0.02 to 0.5 mass%, more preferably 0.03 to 0.4 mass%.
  • Mo has the above-described effect of improving corrosion resistance is that, like W, MoO 4 2 ⁇ is generated in the rust generated along with corrosion of the steel sheet, and the presence of MoO 4 2 ⁇ causes chloride ions. This is thought to be because the penetration of steel into the steel sheet surface is suppressed.
  • Sn: 0.001 to 0.2 mass%, Sb: 0.001 to 0.4 mass% Sn and Sb have the effect of suppressing pitting corrosion on the tanker tank bottom plate and the effect of suppressing the overall corrosion of the tanker upper deck.
  • the above effects are manifested by the addition of Sn: 0.001 mass% or more and Sb: 0.001 mass% or more.
  • Sn: more than 0.2 mass% and Sb: more than 0.4 mass% are added, the effect is saturated.
  • Sn and Sb are preferably added in the above ranges.
  • the steel material of this invention contains 1 type or 2 types chosen from Ni and Co other than the said essential component in the following range.
  • Ni and Co have the effect of refining the generated rust particles to improve the corrosion resistance in the bare state and the corrosion resistance in the state where the epoxy primer is applied to the zinc primer. . Therefore, these elements are preferably added in an auxiliary manner when it is desired to further improve the corrosion resistance.
  • the above effects are manifested by adding Ni: 0.005 mass% or more and Co: 0.01 mass% or more.
  • Ni has an effect of suppressing surface cracks during hot working that occur in steel containing Cu or Sn. Therefore, Ni and Co are preferably added within the above ranges.
  • the element symbol in the above formula indicates the content (mass%) of the element, and the element not contained is calculated as 0 (zero). It is necessary to contain so that the X value defined by may satisfy 0.5 or less.
  • the above equation (1) is an equation for evaluating the influence of each component on the corrosion in the tanker oil tank, and the coefficient of the component that improves the corrosion resistance is expressed as negative, and the coefficient of the component that deteriorates the corrosion resistance is expressed as positive. Yes. Therefore, the steel material having a smaller value of X has better corrosion resistance.
  • the inventors have found that if X is 0.5 or less, the corrosion resistance in the corrosive environment in the tanker oil tank is reduced. Although it is excellent, it discovered that the said corrosion resistance deteriorated when X exceeded 0.5. Therefore, in determining the content of P, S, Cr, Cu, W, Mo, Sn, Sb, Ni and Co, the steel material of the present invention is designed so that the X value is 0.5 or less. There is a need.
  • the element symbol in the above formula indicates the content (mass%) of the element, and the element not contained is calculated as 0 (zero). It is necessary to contain so that the Z value defined by (1) may be 0.15 or less.
  • Cu is an element that causes surface cracking during hot working
  • Sn is an element that promotes cracking due to Cu.
  • Ni is an effective element for preventing the harmful effects of the above elements, but in order to exhibit the above effects of Ni, it is necessary to satisfy the above formula (2) and to add Ni. .
  • the steel material of the present invention may further contain one or more selected from Nb, Ti, V and Zr in the following range in addition to the above components. it can.
  • Nb 0.001 to 0.1 mass%
  • Ti 0.001 to 0.1 mass%
  • Zr 0.001 to 0.1 mass%
  • V 0.002 to 0.2 mass%
  • Nb, Ti, Zr and V are all elements that increase the strength of the steel material, and can be appropriately selected and added according to the required strength.
  • Nb, Ti, and Zr each 0.001 mass% or more, and V to add 0.002 mass% or more.
  • the toughness decreases, so Nb, Ti, Zr, V are added within the above ranges, respectively. Is preferred.
  • the steel material of the present invention further includes one or more selected from Ca, REM and Y in the following range in addition to the above components.
  • Ca 0.0002 to 0.01 mass%
  • REM 0.0002 to 0.015 mass%
  • Y 0.0001 to 0.1 mass%
  • Ca, REM, and Y are all effective in improving the toughness of the weld heat affected zone, and can be added as necessary.
  • the above effect can be obtained by adding Ca: 0.0002 mass% or more, REM: 0.0002 mass% or more, Y: 0.0001 mass% or more, but Ca: 0.01 mass%, REM: 0.015 mass%, Y: If added in excess of 0.1 mass%, the toughness is reduced, so Ca, REM, and Y are preferably added in the above ranges.
  • the steel material of this invention can contain B in the following range in addition to the said component.
  • B 0.0002 to 0.003 mass%
  • B is an element that increases the strength of the steel material, and can be added as necessary. In order to acquire the said effect, adding 0.0002 mass% or more is preferable. However, when it exceeds 0.003 mass%, toughness will fall. Therefore, B is preferably added in the range of 0.0002 to 0.003 mass%.
  • the steel material of the present invention is obtained by converting a steel adjusted to a component composition suitable for the present invention into a known refining process (steel converter, electric furnace, vacuum degassing equipment) or the like. It is melted using a refinery process and made into a steel material (slab slab) by continuous casting process or ingot-bundling rolling process. It is preferable that the steel material is rolled (hot rolled) to be a steel material such as a thick steel plate, a thin steel plate and a shaped steel.
  • the reheating temperature before the hot rolling is preferably 900 to 1200 ° C. If heating temperature is less than 900 degreeC, a deformation resistance is large and it will become difficult to hot-roll. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1200 ° C., austenite grains are coarsened, resulting in a decrease in toughness, and a scale loss due to oxidation becomes significant, resulting in a decrease in yield ratio. It is. A more preferable heating temperature is 1000 to 1150 ° C.
  • the finish rolling finish temperature is preferably 750 ° C. or higher. If the temperature is lower than 750 ° C., the deformation resistance of the steel increases, the rolling load increases, it becomes difficult to roll, and a waiting time occurs until the rolled material reaches a predetermined rolling temperature, so the rolling efficiency decreases. It is because.
  • the steel material after hot rolling may be cooled by either air cooling or accelerated cooling, but accelerated cooling is preferred when higher strength is desired.
  • the cooling rate is 2 to 80 ° C./sec and the cooling stop temperature is 650 to 300 ° C.
  • the cooling rate is less than 2 ° C./sec and the cooling stop temperature exceeds 650 ° C.
  • the effect of accelerated cooling is small and sufficient strength cannot be achieved.
  • the cooling rate exceeds 80 ° C./sec and the cooling stop temperature is less than 300 ° C., the toughness of the obtained steel material may be reduced, or the shape of the steel material may be distorted.
  • a welded joint of a crude oil tank formed by welding steel plates manufactured by adjusting to the above-mentioned appropriate components must contain Cu, Mo and W in the weld metal in the following ranges.
  • Cu 0.05 to 0.5 mass%
  • Mo + W 0.03 to 1.0 mass%
  • the inventors have determined that the influence of the alloy content in the weld metal on the corrosion resistance of the welded joint is dominated by the total content of Cu and Mo and W, and Cu and Mo and / or W are combined. It has been found that when added, the corrosion resistance of the welded joint is greatly improved by the synergistic effect of these elements.
  • Cu content in a weld metal and the total content of Mo and W are restrict
  • content of Mo and W does not need to include any one of Mo and W.
  • the welding material used for welding is used depending on the component composition of the steel (base material) and the welding conditions. )) Is preferably selected as appropriate.
  • a welding wire having a composition obtained by dividing the target composition of Cu, Mo, and W in the weld metal by the dilution ratio of the base material is produced and welded using this.
  • the welding method used for welding the crude oil tank of the present invention is a high heat input welding (high welding such as FAB welding, FCB welding, RF welding, which is a one-sided submerged arc welding method (one-side submerged arc welding)).
  • high welding such as FAB welding, FCB welding, RF welding
  • -heat input welding or carbonate gas arc welding (CO 2 welding (CO 2 arc welding)
  • CO 2 welding CO 2 arc welding
  • small heat input welding such as) (small-heat input welding) or the like
  • the chemical composition of the weld metal From the viewpoint of controlling to an appropriate range, it is necessary that the welding method uses a welding wire.
  • FAB welding is a registered trademark related to the welding method at Kobe Steel, Ltd., and a back bead is formed by one-pass welding by directly applying a backing material composed of glass tape, solid flux, etc. to the back surface of the steel plate.
  • FCB welding is a registered trademark related to the welding method of Kobe Steel, Ltd., and spraying a backing flux on a copper plate and pressing it against the back of the steel plate to form a back bead by one-pass welding.
  • the RF method is a registered trademark related to the welding method of Kobe Steel, Ltd., and a jig frame with an underlay flux piled under a backing flux containing a welding thermosetting resin is applied to the back of the steel plate. A method of forming a back bead by one-pass welding by pressing the flux.
  • the weld joint of the crude oil tank of the present invention has a corrosion potential (corrosion potential) in a corrosion test solution of a steel material (matrix) alone and a weld metal alone.
  • the difference from the corrosion potential in the corrosion test solution must be 60 mV or less. If the corrosion potential of steel is higher than the corrosion potential of the weld metal by more than 60 mV, corrosion is concentrated on the weld metal, and conversely, the corrosion potential of the weld metal exceeds 60 mV from the corrosion potential of the steel. When it is high, corrosion is concentrated on the steel material. Therefore, the difference between the corrosion potential of the steel material and the corrosion potential of the weld metal in the corrosion test solution is limited to 60 mV or less.
  • the corrosion potential is determined by immersing each test piece cut out from the base metal portion and the weld metal portion at the position of the plate thickness 1/4 in a predetermined test solution, and the corrosion potential after 10 minutes from the start of immersion. It is a value measured using an Ag / AgCl standard electrode (standard reference electrode).
  • the test solution used for measuring the corrosion potential is preferably one that simulates the corrosive environment of the tanker bottom plate of an actual ship.
  • an aqueous solution having a mass of 2.0 mass% or more simulates a corrosive liquid inside pitting corrosion generated on a tanker bottom plate
  • an acidic aqueous solution having a pH of 2.0 or less is preferably used.
  • the acidic aqueous solution may contain Cl.
  • each steel plate of 1 to 36 was welded by the welding method shown in Table 2 to produce a welded joint.
  • the heat input of each welding method was 146 kJ / cm for FCB welding, 180 kJ / cm for FAB welding, and 1.5 kJ / cm for CO 2 welding. All the grooves were V grooves.
  • the composition control of Cu, Mo, and W in the weld metal of each welded joint is performed by setting the target composition of Cu, Mo, and W to the base material dilution ratio (about 11% for CO 2 welding, about 47% for FAB welding, FCB welding). A welding wire having a composition obtained by rebating by about 67% was produced, and welding was performed using this.
  • FCB welding For FCB welding, a flux (PF-I55E / manufactured by Kobe Steel) and a back flux (PF-I50R / manufactured by Kobe Steel), and for FAB welding, a flux (PF-I52E / ( Kobe Steel, Ltd.), filler (RR-2 / Kobe Steel) and backing material (FA-B1 / Kobe) were used.
  • FCB welding refers to a method in which a backing flux is spread on a copper plate and pressed against the back surface of the steel plate to form a back bead by one-pass welding.
  • FAB welding refers to a method in which a backing material composed of glass tape, solid flux or the like is directly applied to the back surface of a steel plate to form a back bead by one pass welding.
  • the contents of Cu, Mo and W in the weld metal were measured using atomic absorption spectrometry. Furthermore, using a Ag / AgCl standard electrode and potentiostat, the corrosion potential of the base metal alone and the corrosion potential of the weld metal alone of the welded joint in a 10 mass% NaCl (pH 0.85) corrosion test solution were measured. The potential difference (potential difference) was determined.
  • a local corrosion test was performed that simulated the tanker bottom plate environment as follows. First, the above-mentioned No. A rectangular piece of width 25 mm ⁇ length 60 mm ⁇ thickness 4 mm is placed so that the weld metal is positioned in parallel with the width direction of the test piece from the position of the plate thickness 1 ⁇ 4 of the thick steel plate welded joints 1 to 36. It was cut out and the entire surface was polished with 600th emery paper.
  • a test solution prepared by adjusting a 10 mass% NaCl aqueous solution to a Cl ion concentration of 10 mass% and a pH of 0.85 using concentrated hydrochloric acid was prepared, and a thread was formed in a 3 mm ⁇ hole opened at the top of the test piece.
  • a corrosion test was performed in which the test piece was immersed in 2 L of the test solution for 168 hours.
  • the test solution was preheated and maintained at 30 ° C. and replaced with a new test solution every 24 hours.
  • the apparatus used for the corrosion test is shown in FIG.
  • This corrosion test apparatus is a double-type apparatus comprising a corrosion test tank 2 and a thermostat 3, and the above-mentioned test solution 4 is placed in the corrosion test bath 2, and the test piece 1 is a test piece 5. It is hung and immersed. The temperature of the test solution 4 is maintained by adjusting the temperature of the water 6 placed in a constant-temperature bath 3. After removing the rust generated on the surface of the test piece after the above corrosion test, measure the mass, divide the mass difference before and after the test by the total surface area, and calculate the reduction in thickness (corrosion rate on both sides) per year. It was.
  • the local corrosion resistance is good ( ⁇ ), and the corrosion rate is over 1.0 mm / year.
  • the local corrosion resistance was evaluated as poor (x) when local corrosion was visually observed in either the base metal part or the welded part.
  • the results of the magnetic particle testing, the analysis results of the weld metal, the measurement results of the corrosion potential difference, and the results of the corrosion resistance test are shown in Table 2 together with the X value and the Z value obtained from the component composition of each steel plate. .
  • Table 2 shows that the base metal and the weld metal satisfy the composition of the present invention, satisfy the X value and Z value conditions, and the corrosion potential difference satisfies the conditions of the present invention.
  • the thick steel plates 1 to 4, 6, 7 and 10 to 29 are free from cracking during rolling and exhibit good corrosion resistance in a corrosion resistance test simulating a tanker bottom plate environment. No.
  • the thick steel plates of 5, 8, 9 and 30 to 36 are cracked during rolling and / or have not obtained good corrosion resistance.
  • Test piece 2 Corrosion test tank 3: Constant temperature bath 4: Test liquid 5: Tegus 6: Water

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Abstract

原油タンクにおいて耐局部腐食性に優れる溶接継手と、その溶接継手を有する原油タンクを提供する。具体的には、ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．０３～０．１６％、Ｓｉ：０．０５～１．５０％、Ｍｎ：０．１～２．０％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０ｓ％以下、Ａｌ：０．００５～０．１０％、Ｎ：０．００８％以下、Ｃｒ：０．１％超０．５％以下、Ｃｕ：０．０３～０．４％を含有し、かつ、Ｗ：０．０１～１．０％、Ｍｏ：０．０１～０．５％、Ｓｎ：０．００１～０．２ｓ％およびＳｂ：０．００１～０．４％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する鋼材同士を溶接して形成され、溶接金属がＣｕ：０．０５～０．５ｍａｓｓ％および（Ｍｏ＋Ｗ）：０．０３～１．０ｍａｓｓ％を含有し、鋼材の腐食電位と溶接金属の腐食電位との差が６０ｍＶ以下である溶接継手を有する原油タンク。

Description

耐食性に優れる溶接継手および原油タンク
　本発明は、鋼材を溶接して形成される原油タンカー（ｃｒｕｄｅ　ｏｉｌ　ｔａｎｋｅｒ）の油槽（ｏｉｌ　ｔａｎｋ）や原油（ｃｒｕｄｅ　ｏｉｌ）を輸送あるいは貯蔵するためのタンク（以下、「原油タンク（ｃｒｕｄｅ　ｏｉｌ　ｔａｎｋ）」と総称する）に関するものであり、具体的には、上記原油タンクにおける局部腐食（ｌｏｃａｌ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）（孔食（ｐｉｔｔｉｎｇ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ））を軽減した溶接継手（ｗｅｌｄ　ｊｏｉｎｔ）と、その溶接継手を有する原油タンクに関するものである。なお、本発明の原油タンクに用いられる鋼材には、厚鋼板（ｔｈｉｃｋ　ｓｔｅｅｌ　ｐｌａｔｅ）、薄鋼板（ｔｈｉｎ　ｓｔｅｅｌ　ｓｈｅｅｔ）および形鋼（ｓｈａｐｅｄ　ｓｔｅｅｌ）が含まれる。
　従来、タンカーの原油タンク等の底板（ｂｏｔｔｏｍ　ｐｌａｔｅ）に用いられる鋼材には、原油そのものの腐食抑制作用（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｃｔｉｏｎ）や原油タンク内面に形成される原油由来の保護性コート（ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｃｏａｔｉｎｇ）（オイルコート（ｏｉｌ　ｃｏａｔｉｎｇ））の腐食抑制作用によって、腐食は生じないものと考えられていた。しかし、最近の研究によって、タンク底板の鋼材には、お椀型（ｂｏｗｌ−ｓｈａｐｅｄ）の局部腐食（孔食）が発生することが明らかになった。この局部腐食が起こる原因としては、
（１）塩化ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ）を代表とする塩類が高濃度に溶解した凝集水（ｂｒｉｎｅ）の存在、
（２）過剰な洗浄によるオイルコートの離脱、
（３）原油中に含まれる硫化物（ｓｕｌｆｉｄｅ）の高濃度化、
（４）結露水に溶け込んだ、原油タンク防爆用に封入されたイナートガス（ｉｎｅｒｔ　ｇａｓｅｓ）中のＯ２、ＣＯ２、ＳＯ２等の高濃度化、
などの項目が挙げられている。実際、実船のドック検査時に、原油タンク内に滞留した水を分析した結果では、高濃度の塩化物イオンと硫酸イオンが検出されている。
　ところで、上記のような全面腐食や局部腐食を防止する最も有効な方法は、鋼材表面に重塗装（ｈｅａｖｙ　ｃｏａｔｉｎｇ）を施し、鋼材を腐食環境（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）から遮断することである。しかし、原油タンクの塗装作業は、その塗布する面積が膨大であること、また、塗膜の劣化により、約１０年に１度は塗り替えが必要となるため、検査や塗装に膨大な費用が発生する。さらに、重塗装した塗膜が損傷を受けた部分は、原油タンクの腐食環境下では、却って腐食が助長されることが指摘されている。
　上記のような腐食問題に対しては、鋼材自体の耐食性を改善して、原油タンクの腐食環境下における耐食性を改善する技術が幾つか提案されている。例えば特許文献１には、質量％で、Ｃ：０．００１~０．２％、Ｓｉ：０．０１~２．５％、Ｍｎ：０．１~２％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｃｕ：０．０１~１．５％、Ａｌ：０．００１~０．３％、Ｎ：０．００１~０．０１％を含有し、さらに、Ｍｏ：０．０１~０．５％およびＷ：０．０１~１％の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鋼材同士を溶接して溶接継手を形成するに際して、溶接金属中のＣｕ，Ｍｏ，Ｗの含有量が下記３式を満たすよう溶接継手を形成する技術が開示されている。
　３≧溶接金属のＣｕ含有量（質量％）／鋼材のＣｕ含有量（質量％）≧０．１５
　３≧（溶接金属のＭｏ含有量＋Ｗ含有量（質量％））／（鋼材のＭｏ含有量＋Ｗ含有量（質量％））≧０．１５
　−０．３≦（溶接金属のＣｕ含有量（質量％）−鋼材のＣｕ含有量（質量％））≦０．５
　また、特許文献２には、質量％で、Ｃ：０．００１~０．２％、Ｓｉ：０．０１~２．５％、Ｍｎ：０．１~２％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｃｕ：０．０１~１．５％、Ａｌ：０．００１~０．３％、Ｎ：０．００１~０．０１％を含有し、さらに、Ｍｏ：０．０１~０．５％およびＷ：０．０１~１％の１種または２種を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼材同士を溶接して原油油槽を形成するに際して、溶接金属中のＣｕ，Ｍｏ，Ｗの含有量が下記の２式を満たすよう溶接継手を形成する技術が開示されている。
　３≧溶接金属のＣｕ含有量（質量％）／鋼材のＣｕ含有量（質量％）≧０．１５
　３≧（溶接金属のＭｏ含有量＋Ｗ含有量（質量％））／（鋼材のＭｏ含有量＋Ｗ含有量（質量％））≧０．１５
特開２００５−０２１９８１号公報 特開２００５−０２３４２１号公報
　しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された技術では、タンカー底板および溶接継手に発生する局部腐食（孔食）を、２．５年間で４ｍｍ以下に抑制することは困難である。というのは、近年における実船の腐食調査では、タンカー底板および溶接部に発生する孔食内部の溶液のｐＨは１．０以下であることが判明している（参考文献　第２４２研究部会　原油タンカーの新形コロージョン挙動の研究　平成１３年度報告書／社団法人日本造船研究部会刊　参照）。一般に、酸性液中における鋼材腐食は、水素還元反応に律速されており、ｐＨの低下と共に飛躍的に腐食速度が大きくなることはよく知られている。したがって、上記特許文献１および特許文献２の実施例に記載されているようなｐＨ２．０での浸漬試験では、実船における腐食環境を十分に反映していないからである
　また、上記特許文献１および特許文献２等の従来技術の鋼材は、耐食性向上元素としてＣｕを必須として添加しているが、Ｃｕの添加は、熱間圧延時に表面割れを引き起こすため、製造安定性を害するという問題を抱えている。
　そこで、本発明の目的は、熱間圧延時に割れなどの問題を起こすことのない製造性（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒａｂｉｌｉｔｙ）に優れた鋼材を溶接して形成された、タンカー油槽部における耐局部腐食性に優れる溶接継手と、その溶接継手を有する原油タンクを提供することにある。
　発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意研究を重ねた。その結果、鋼の成分組成を適正範囲に制御して耐食性を向上した鋼材を溶接して原油タンクを形成するに際して、溶接継手の溶接金属中に含まれるＣｕ，ＭｏおよびＷの含有量を適正範囲に制御することによって、原油タンクの溶接継手に発生する局部腐食を著しく軽減できることを見出し、本発明を完成させた。
　すなわち、本発明は、Ｃ：０．０３~０．１６ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５~１．５０ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．１~２．０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０２５ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．００５~０．１０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００８ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：０．１ｍａｓｓ％超、０．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：０．０３~０．４ｍａｓｓ％を含有し、かつ、Ｗ：０．０１~１．０ｍａｓｓ％、Ｍｏ：０．０１~０．５ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．００１~０．２ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．００１~０．４ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有し、さらに上記成分が、下記（１）式；
　Ｘ値＝（１−０．８×Ｃｕ０．５）×｛１−（０．８×Ｗ＋０．４×Ｍｏ）０．３｝×｛１−（Ｓｎ＋０．４×Ｓｂ）０．３｝×｛１−（０．０５×Ｃｒ＋０．０３×Ｎｉ＋０．０３×Ｃｏ）０．３｝×｛１＋２×（Ｓ／０．０１＋Ｐ／０．０２５）｝　・・・（１）
で定義されるＸ値が０．５以下、下記（２）式；
　Ｚ値＝（１＋１０×Ｓｎ）×（Ｃｕ−０．７×Ｎｉ）　・・・（２）
で定義されるＺ値が０．１５以下となるよう含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼材同士を溶接して形成される原油タンクの溶接継手において、溶接継手の溶接金属がＣｕ：０．０５~０．５ｍａｓｓ％および（Ｍｏ＋Ｗ）：０．０３~１．０ｍａｓｓ％を含有し、鋼材の腐食電位と溶接金属の腐食電位との差が６０ｍＶ以下であることを特徴とする耐食性に優れる溶接継手である。ここで、上記各式中の元素記号は、その元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示す。
　本発明の溶接継手に用いる鋼材は、上記成分組成に加えてさらに、下記Ａ~Ｄ群のうちの少なくとも１群の成分を含有することを特徴とする。
　記
Ａ群；Ｎｉ：０．００５~０．４ｍａｓｓ％およびＣｏ：０．０１~０．４ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種
Ｂ群；Ｎｂ：０．００１~０．１ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００１~０．１ｍａｓｓ％、Ｚｒ：０．００１~０．１ｍａｓｓ％およびＶ：０．００２~０．２ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上
Ｃ群；Ｃａ：０．０００２~０．０１ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０００２~０．０１５ｍａｓｓ％およびＹ：０．０００１~０．１ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上
Ｄ群；Ｂ：０．０００２~０．００３ｍａｓｓ％
　また、本発明は、上記溶接継手を有することを特徴とする原油タンクである。
　本発明によれば、鋼材を溶接して形成される原油タンカーの油槽や原油を輸送あるいは貯蔵するタンク等の原油タンクに発生する局部腐食を、溶接継手を含むすべての部位において抑制することができるので、産業上格段の効果を奏する。
実施例の局部腐食（孔食）試験に用いた試験装置を説明する図である。
　まず、本発明の原油タンクに用いる鋼材の成分組成について説明する。
Ｃ：０．０３~０．１６ｍａｓｓ％
　Ｃは、鋼の強度を高める元素であり、本発明では、所望の強度を確保するため、０．０３ｍａｓｓ％以上添加する。一方、０．１６ｍａｓｓ％を超える添加は、溶接性（ｗｅｌｄａｂｉｌｉｔｙ）および溶接熱影響部（ｗｅｌｄｅｄ　ｈｅａｔ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｚｏｎｅ）の靭性（ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）を低下させる。よって、Ｃは０．０３~０．１６ｍａｓｓ％の範囲とする。０．０６~０．１６ｍａｓｓ％の範囲がより好ましい。
Ｓｉ：０．０５~１．５０ｍａｓｓ％
　Ｓｉは、脱酸剤として添加される元素であるが、鋼の強度を高めるのに有効な元素でもある。そこで、本発明では、所望の強度を確保するため、０．０５ｍａｓｓ％以上添加する。しかし、１．５０ｍａｓｓ％を超える添加は、鋼の靭性を低下させる。よって、Ｓｉは０．０５~１．５０ｍａｓｓ％の範囲とする。０．１５~０．５０ｍａｓｓ％の範囲がより好ましい。
Ｍｎ：０．１~２．０ｍａｓｓ％
　Ｍｎは、鋼の強度を高める元素であり、本発明では、所望の強度を得るため、０．１ｍａｓｓ％以上添加する。一方、２．０ｍａｓｓ％を超える添加は、鋼の靭性および溶接性を低下させる。よって、Ｍｎは０．１~２．０ｍａｓｓ％の範囲とする。なお、高強度を維持し、かつ、耐食性を劣化させる介在物の形成を抑制する観点からは、０．５~１．６ｍａｓｓ％の範囲が好ましく、０．７~１．４ｍａｓｓ％の範囲がより好ましい。
Ｐ：０．０２５ｍａｓｓ％以下
　Ｐは、粒界に偏析して鋼の靭性を低下させる有害な元素であり、できる限り低減するのが望ましい。特に、０．０２５ｍａｓｓ％を超えて添加すると、靭性が大きく低下する。また、Ｐは０．０２５ｍａｓｓ％を超えて添加すると、タンク油槽内の耐食性にも悪影響を及ぼす。よって、Ｐは０．０２５ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０１５ｍａｓｓ％以下である。
Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下
　Ｓは、非金属介在物（ｎｏｎ−ｍｅｔａｌ　ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）であるＭｎＳを形成して局部腐食の起点となり、耐局部腐食性を低下させる有害な元素であり、できる限り低減するのが望ましい。特に、０．０１０ｍａｓｓ％を超える添加は、耐局部腐食性の顕著な低下を招く。よって、Ｓの上限は０．０１０ｍａｓｓ％とする。好ましくは、０．００５ｍａｓｓ％以下である。
Ａｌ：０．００５~０．１０ｍａｓｓ％
　Ａｌは、脱酸剤として添加される元素であり、本発明では０．００５ｍａｓｓ％以上添加する。しかし、０．１０ｍａｓｓ％を超えて添加すると、鋼の靭性が低下するので、Ａｌの上限は０．１０ｍａｓｓ％とする。好ましくは、０．０１~０．０５ｍａｓｓ％の範囲である。０．０２~０．０４ｍａｓｓ％の範囲がより好ましい。
Ｎ：０．００８ｍａｓｓ％以下
　Ｎは、靭性を低下させる有害な元素であり、できる限り低減するのが望ましい。特に、０．００８ｍａｓｓ％を超えて添加すると、靭性の低下が大きくなるので、上限は０．００８ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．００６ｍａｓｓ％以下、より好ましくは０．００４ｍａｓｓ％以下である。
Ｃｒ：０．１ｍａｓｓ％超０．５ｍａｓｓ％以下
　Ｃｒは、腐食の進行に伴って錆層中に移行し、Ｃｌ−の錆層への侵入を遮断することによって、錆層と地鉄の界面へのＣｌ−の濃縮を抑制する。また、Ｚｎ含有プライマー（ｐｒｉｍｅｒ）を塗布したときには、Ｆｅを中心としたＣｒやＺｎの複合酸化物を形成して、長期間にわたり鋼板表面にＺｎを存続させることができるため、飛躍的に耐食性を向上することができる。上記効果は、特に、タンカー油槽の底板部のように、原油油分から分離された高濃度の塩分を含む液と接触する部分において顕著であり、Ｃｒを含有した上記部分の鋼材にＺｎ含有プライマー処理を施すことにより、Ｃｒを含有しない鋼材と比較して、格段に耐食性を向上することができる。上記Ｃｒの効果は、０．１ｍａｓｓ％以下の添加では十分ではなく、一方、０．５ｍａｓｓ％を超える添加は、溶接部の靭性を劣化させる。よって、Ｃｒは０．１ｍａｓｓ％超０．５ｍａｓｓ％以下の範囲とする。０．１１~０．３ｍａｓｓ％の範囲がより好ましい。０．１２~０．２ｍａｓｓ％の範囲がさらに好ましい。
Ｃｕ：０．０３~０．４ｍａｓｓ％
　Ｃｕは、鋼の強度を高める元素であるとともに、鋼の腐食によって生成した錆中に存在して耐食性を高める効果がある。これらの効果は、０．０３ｍａｓｓ％未満の添加では十分に得られず、一方、０．４ｍａｓｓ％を超えて添加すると、耐食性向上効果が飽和するほか、熱間加工時に表面割れなどの問題を引き起こす。よって、本発明の鋼材を安定して製造する観点から、Ｃｕは０．０３~０．４ｍａｓｓ％の範囲で添加する必要がある。なお、Ｃｕ添加の効果は、添加量の増加にともない飽和していくため、費用対効果の点からは、０．００８~０．１５ｍａｓｓ％の範囲が好ましい。０．０１~０．１４ｍａｓｓ％の範囲がより好ましい。
　本発明の鋼材は、上記成分の他に、Ｗ，Ｍｏ，ＳｎおよびＳｂのうちから選ばれる１種または２種以上を下記の範囲で含有する必要がある。
Ｗ：０．０１~１．０ｍａｓｓ％
　Ｗは、タンカー油槽部底板における孔食を抑制する効果があるほか、タンカー上甲板部の全面腐食を抑制する効果がある。上記効果は、０．０１ｍａｓｓ％以上の添加で発現する。しかし、１．０ｍａｓｓ％を超えると、その効果が飽和する。よって、Ｗは０．０１~１．０ｍａｓｓ％の範囲で添加する。好ましくは０．０１~０．５ｍａｓｓ％、より好ましくは０．０２~０．３ｍａｓｓ％の範囲である。
　なお、Ｗが上記のような耐食性向上効果を有する理由は、鋼板が腐食するのに伴って生成する錆中にＷＯ４ ２−が生成し、このＷＯ４ ２−の存在によって、塩化物イオン（ｃｈｌｏｒｉｄｅ　ｉｏｎ）が鋼板表面に侵入するのが抑制され、さらに、鋼板表面のアノード部（ａｎｏｄｅ）などのｐＨが下がった部位では、ＦｅＷＯ４が生成し、このＦｅＷＯ４の存在によっても塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されるからである。また、ＷＯ４ ２−の鋼材表面への吸着によるインヒビター作用（ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙ　ａｃｔｉｏｎ）によっても、鋼材の腐食が抑制されると考えられる。
Ｍｏ：０．０１~０．５ｍａｓｓ％
　Ｍｏは、タンカー油槽部底板における孔食を抑制するだけでなく、タンカー上甲板裏面部の耐全面腐食性や、バラストタンク（ｂａｌｌａｓｔ　ｔａｎｋ）のように塩水浸漬と高湿潤を繰り返す腐食環境における塗装後の耐食性を向上させる効果がある。上記Ｍｏの効果は０．０１ｍａｓｓ％以上の添加で発現するが、０．５ｍａｓｓ％を超えると、その効果は飽和する。よって、Ｍｏは０．０１~０．５ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは０．０２~０．５ｍａｓｓ％、より好ましくは０．０３~０．４ｍａｓｓ％の範囲である。
　なお、Ｍｏが上記のような耐食性向上効果を有する理由は、Ｗと同様、鋼板の腐食に伴い生成する錆中にＭｏＯ４ ２−が生成し、このＭｏＯ４ ２−の存在によって、塩化物イオンの鋼板表面への侵入が抑制されるからと考えられる。
Ｓｎ：０．００１~０．２ｍａｓｓ％、Ｓｂ：０．００１~０．４ｍａｓｓ％
　ＳｎおよびＳｂは、タンカー油槽部底板における孔食を抑制する効果を有する他、タンカー上甲板部の全面腐食を抑制する効果がある。上記効果は、Ｓｎ：０．００１ｍａｓｓ％以上、Ｓｂ：０．００１ｍａｓｓ％以上の添加で発現する。一方、Ｓｎ：０．２ｍａｓｓ％超えおよびＳｂ：０．４ｍａｓｓ％超え添加しても、その効果は飽和する。さらに、Ｓｎの多量の添加は、Ｃｕによる熱間加工時の表面割れを助長する。よって、ＳｎおよびＳｂは、それぞれ上記範囲で添加するのが好ましい。
　また、本発明の鋼材は、上記必須とする成分の他に、ＮｉおよびＣｏのうちから選ばれる１種または２種を下記の範囲で含有することが好ましい。
Ｎｉ：０．００５~０．４ｍａｓｓ％、Ｃｏ：０．０１~０．４ｍａｓｓ％
　ＮｉおよびＣｏは、生成した錆粒子を微細化して、裸状態での耐食性およびジンクプライマー（ｚｉｎｃ　ｐｒｉｍｅｒ）にエポキシ系塗装（ｅｐｏｘｙ　ｃｏａｔｉｎｇ）が施された状態での耐食性を少なからず向上する効果を有する。したがって、これらの元素は、耐食性をより向上したい場合に、補助的に添加するのが好ましい。上記効果は、Ｎｉ：０．００５ｍａｓｓ％以上、Ｃｏ：０．０１ｍａｓｓ％以上の添加で発現する。一方、Ｎｉ：０．４ｍａｓｓ％超え、Ｃｏ：０．４ｍａｓｓ％超え添加しても、その効果が飽和する。また、Ｎｉは、ＣｕやＳｎを含有する鋼において発生する熱間加工時の表面割れを抑制する効果がある。よって、ＮｉおよびＣｏは、それぞれ上記範囲で添加するのが好ましい。
　また、本発明の鋼材は、上記必須成分および選択的添加成分（Ｎｉ，Ｃｏ）が上記の適正範囲で含有していることに加えてさらに、下記（１）式；
　Ｘ値＝（１−０．８×Ｃｕ０．５）×｛１−（０．８×Ｗ＋０．４×Ｍｏ）０．３｝×｛１−（Ｓｎ＋０．４×Ｓｂ）０．３｝×｛１−（０．０５×Ｃｒ＋０．０３×Ｎｉ＋０．０３×Ｃｏ）０．３｝×｛１＋２×（Ｓ／０．０１＋Ｐ／０．０２５）｝　・・・（１）
　ここで、上記式中の元素記号は、その元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示しており、含有していない元素は０（ゼロ）として計算する。
で定義されるＸ値が０．５以下を満たすよう含有している必要がある。
　上記（１）式は、タンカー油槽内の腐食に及ぼす各成分の影響を評価する式であり、耐食性を向上させる成分の係数はマイナス、また、耐食性を劣化させる成分の係数はプラスとして表されている。したがって、Ｘの値が小さい鋼材ほど耐食性に優れている。発明者らは、上記Ｘの値と、タンカー油槽内の腐食環境での鋼材の耐食性との関係を調査した結果、Ｘが０．５以下であれば、タンカー油槽内の腐食環境での耐食性に優れるが、Ｘが０．５を超えると上記耐食性は劣化することを見出した。よって、本発明の鋼材は、Ｐ，Ｓ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｗ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｓｂ，ＮｉおよびＣｏの含有量を決定するに当たっては、上記Ｘ値が０．５以下となるよう成分設計する必要がある。
　さらに本発明の鋼材は、上記成分を上記の適正範囲で含有していることに加えて、Ｃｕ，ＳｎおよびＮｉが、下記（２）式；
　Ｚ値＝（１＋１０×Ｓｎ）×（Ｃｕ−０．７×Ｎｉ）　・・・（２）
　ここで、上記式中の元素記号は、その元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示しており、含有していない元素は０（ゼロ）として計算する。
で定義されるＺ値が０．１５以下となるように含有していることが必要である。その理由は、Ｃｕは、熱間加工時の表面割れを引き起こす元素であり、また、Ｓｎは、上記Ｃｕによる割れを助長する元素である。一方、Ｎｉは、上記元素による弊害を防止するのに有効な元素であるが、Ｎｉの上記効果を発現させるためには、上記（２）式を満たしてＮｉを添加する必要があるからである。
　また、本発明の鋼材は、鋼の強度を高める目的で、上記成分に加えてさらに、Ｎｂ，Ｔｉ，ＶおよびＺｒのうちから選ばれる１種または２種以上を下記の範囲で添加することができる。
Ｎｂ：０．００１~０．１ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００１~０．１ｍａｓｓ％、Ｚｒ：０．００１~０．１ｍａｓｓ％およびＶ：０．００２~０．２ｍａｓｓ％
　Ｎｂ，Ｔｉ，ＺｒおよびＶは、いずれも鋼材強度を高める元素であり、必要とする強度に応じて適宜選択して添加することができる。上記効果を得るためには、Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒはそれぞれ０．００１ｍａｓｓ％以上、Ｖは０．００２ｍａｓｓ％以上添加するのが好ましい。しかし、Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒはそれぞれ０．１ｍａｓｓ％を超えて、Ｖは０．２ｍａｓｓ％を超えて添加すると、靭性が低下するため、Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖは、それぞれ上記範囲で添加するのが好ましい。
　さらに、本発明の鋼材は、強度を高めたり、靭性を向上させたりするために、上記成分に加えてさらに、Ｃａ，ＲＥＭおよびＹのうちから選ばれる１種または２種以上を下記の範囲で添加することができる。
Ｃａ：０．０００２~０．０１ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０００２~０．０１５ｍａｓｓ％およびＹ：０．０００１~０．１ｍａｓｓ％
　Ｃａ，ＲＥＭおよびＹは、いずれも、溶接熱影響部の靭性向上に効果があり、必要に応じて添加することができる。上記効果は、Ｃａ：０．０００２ｍａｓｓ％以上、ＲＥＭ：０．０００２ｍａｓｓ％以上、Ｙ：０．０００１ｍａｓｓ％以上の添加で得られるが、Ｃａ：０．０１ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０１５ｍａｓｓ％、Ｙ：０．１ｍａｓｓ％を超えて添加すると、却って靭性の低下を招くので、Ｃａ，ＲＥＭ，Ｙは、それぞれ上記範囲で添加するのが好ましい。
　さらに、本発明の鋼材は、上記成分に加えてさらに、Ｂを下記の範囲で含有することができる。
Ｂ：０．０００２~０．００３ｍａｓｓ％
　Ｂは、鋼材の強度を高める元素であり、必要に応じて添加することができる。上記効果を得るためには、０．０００２ｍａｓｓ％以上添加するのが好ましい。しかし、０．００３ｍａｓｓ％を超えて添加すると、靭性が低下する。よって、Ｂは０．０００２~０．００３ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。
　なお、本発明の原油タンクに用いる鋼材は、以下の方法で製造するのが好ましい。
　すなわち、本発明の鋼材は、本発明に適合する成分組成に調整した鋼を、転炉（ｓｔｅｅｌ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）や電気炉（ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆｕｒｎａｃｅ）、真空脱ガス（ｖａｃｕｕｍ　ｄｅｇａｓｓｉｎｇ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）等、公知の精錬プロセス（ｒｅｆｉｎｅｒｙ　ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて溶製し、連続鋳造法（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ）あるいは造塊−分塊圧延法で鋼素材（スラブ（ｓｔｅｅｌ　ｓｌａｂ））とし、次いで、この素材を再加熱してから熱間圧延（ｈｏｔ　ｒｏｌｌｉｎｇ）し、厚鋼板、薄鋼板および形鋼等の鋼材とするのが好ましい。
　上記熱間圧延前の再加熱温度は、９００~１２００℃の温度とするのが好ましい。加熱温度が９００℃未満では、変形抵抗が大きく、熱間圧延することが難しくなる。一方、加熱温度が１２００℃を超えると、オーステナイト粒（ａｕｓｔｅｎｉｔｅ　ｇｒａｉｎ）が粗大化し、靭性の低下を招くほか、酸化によるスケールロス（ｓｃａｌｅ　ｌｏｓｓ）が顕著となって歩留まり（ｙｉｅｌｄ　ｒａｔｉｏ）が低下するからである。より好ましい加熱温度は１０００~１１５０℃である。
　また、熱間圧延で所望の形状、寸法の鋼材に圧延するに当たっては、仕上圧延終了温度は７５０℃以上とするのが好ましい。７５０℃未満では、鋼の変形抵抗が大きくなって圧延負荷が増大し、圧延することが難しくなったり、圧延材が所定の圧延温度に達するまでの待ち時間が発生するため、圧延能率が低下したりするからである。
　熱間圧延後の鋼材の冷却は、空冷（ａｉｒ　ｃｏｏｌｉｎｇ）、加速冷却（ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ　ｃｏｏｌｉｎｇ）のいずれの方法でもよいが、より高強度を得たい場合には、加速冷却するのが好ましい。なお、加速冷却を行う場合には、冷却速度を２~８０℃／ｓｅｃ、冷却停止温度を６５０~３００℃の範囲とするのが好ましい。冷却速度が２℃／ｓｅｃ未満、冷却停止温度が６５０℃超えでは、加速冷却の効果が小さく、十分な高強度化が達成されない。一方、冷却速度が８０℃／ｓｅｃ超え、冷却停止温度が３００℃未満では、得られる鋼材の靭性が低下したり、鋼材の形状に歪が発生したりすることがあるからである。
　次に、本発明の鋼材を溶接して形成した原油タンクの溶接継手について説明する。
　上記適正成分に調整して製造した鋼板同士を溶接して形成した原油タンクの溶接継手は、溶接金属中のＣｕ，ＭｏおよびＷが下記の範囲で含有していることが必要である。
Ｃｕ：０．０５~０．５ｍａｓｓ％、（Ｍｏ＋Ｗ）：０．０３~１．０ｍａｓｓ％
　発明者らは、溶接継手の耐食性に及ぼす溶接金属中の合金成分の影響は、ＣｕおよびＭｏとＷの合計含有量の影響が支配的であり、Ｃｕと、Ｍｏおよび／またはＷを複合して添加した場合には、これらの元素の相乗効果によって、溶接継手の耐食性が大幅に向上することを見出した。しかし、溶接継手の溶接金属中のＣｕが０．０５ｍａｓｓ％未満、あるいは、溶接金属中のＭｏとＷとの合計量が０．０３ｍａｓｓ％未満の場合には、上記の相乗効果が期待できず、溶接継手の耐食性が低下する。一方、溶接金属中のＣｕが０．５ｍａｓｓ％超え、あるいは、溶接金属中のＭｏとＷとの合計量が１．０ｍａｓｓ％超えの場合には、母材（鋼材）部に比して溶接金属の耐食性が格段に向上するが故に、母材部に集中して腐食が発生するようになる。また、溶接継手の低温靭性が低下するという弊害もある。よって、本発明においては、溶接金属中のＣｕ含有量およびＭｏとＷの合計含有量をそれぞれ上記の範囲に制限する。なお、ＭｏとＷの含有量は、その合計量が上記範囲内にあれば、ＭｏおよびＷのうちいずれか一方を含まなくてもよい。
　なお、上記溶接金属中のＣｕ，ＭｏおよびＷの含有量を上記範囲に制御するには、鋼材（母材）の成分組成および溶接条件に応じて、溶接に用いる溶接材料（溶接ワイヤ（ｗｅｌｄ　ｗｉｒｅ））を適宜選択するのが好ましい。例えば、溶接金属中のＣｕ，ＭｏおよびＷの目標組成を母材の希釈率（ｄｉｌｕｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ）で割り戻して求めた組成を有する溶接ワイヤを作製し、これを用いて溶接する方法である。
　また、本発明の原油タンクの溶接に用いる溶接方法は、片面１パスのサブマージアーク溶接法（ｏｎｅ−ｓｉｄｅ　ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ　ａｒｃ　ｗｅｌｄｉｎｇ）であるＦＡＢ溶接やＦＣＢ溶接、ＲＦ溶接のような大入熱溶接（ｈｉｇｈ−ｈｅａｔ　ｉｎｐｕｔ　ｗｅｌｄｉｎｇ）や、炭酸ガスアーク溶接（ＣＯ２溶接（ＣＯ２　ａｒｃ　ｗｅｌｄｉｎｇ））のような小入熱溶接（ｓｍａｌｌ−ｈｅａｔ　ｉｎｐｕｔ　ｗｅｌｄｉｎｇ）などを用いることができるが、溶接金属の化学成分組成を適正範囲に制御する観点から、溶接ワイヤを用いる溶接方法であることが必要である。
　なお、ここでＦＡＢ溶接とは、（株）神戸製鋼所の溶接方法に関する登録商標で、ガラステープ、固形フラックス等で構成した裏当て材を鋼板裏面に直接当てて、１パス溶接で裏波ビードを形成する方法を言う。また、ＦＣＢ溶接とは、（株）神戸製鋼所の溶接方法に関する登録商標で、銅板の上に裏当てフラックスを散布して、鋼板裏面に押し当てて、１パス溶接で裏波ビードを形成する方法を言う。また、ＲＦ法とは、（株）神戸製鋼所の溶接方法に関する登録商標で、溶接熱硬化性樹脂を含んだ裏当てフラックスの下に下敷きフラックスを重ねた冶具枠を鋼板裏面に当て、枠中のフラックスを押し当てて、１パス溶接で裏波ビードを形成する方法を言う。
　また、本発明の原油タンクの溶接継手は、良好な耐食性を得るためには、鋼材（母材）単独の腐食試験溶液（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｔｅｓｔ　ｌｉｑｕｉｄ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ）中における腐食電位（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）と、溶接金属単独の腐食試験溶液中における腐食電位との差が６０ｍＶ以下であることが必要である。鋼材の腐食電位が溶接金属の腐食電位より６０ｍＶを超えて高い場合には、溶接金属に集中して腐食が発生し、逆に、溶接金属の腐食電位が、鋼材の腐食電位より６０ｍＶを超えて高い場合には、鋼材に集中して腐食が発生するようになる。よって、腐食試験溶液中における鋼材の腐食電位と溶接金属の腐食電位との差は６０ｍＶ以下に限定する。
　ここで、上記腐食電位は、板厚１／４の位置における母材部および溶接金属部から切り出したそれぞれの試験片を、所定の試験溶液に浸漬し、浸漬開始から１０分後の腐食電位をＡｇ／ＡｇＣｌ標準電極（ｓｔａｎｄａｒｄ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を用いて測定した値である。なお、上記腐食電位の測定に用いる試験溶液は、実船のタンカー底板の腐食環境を模擬したものであることが好ましく、例えば、タンカー底板に滞留する原油由来の塩水を模擬する場合には、Ｃｌが２．０ｍａｓｓ％以上の水溶液を、タンカー底板に発生する孔食内部の腐食液を模擬する場合には、ｐＨ２．０以下の酸性水溶液を用いるのが好ましい。なお、上記酸性水溶液は、Ｃｌを含有していてもよい。
　表１−１および表１−２に示したＮｏ．１~３６の異なる成分組成を有する鋼を真空溶解炉で溶製して鋼塊とし、または転炉で溶製し、連続鋳造して鋼スラブとし、これらを１１５０℃に再加熱後、仕上圧延終了温度を８００℃とする熱間圧延を施して、板厚２５ｍｍの厚鋼板とした。
　かくして得られたＮｏ．１~３６の厚鋼板について、磁粉探傷試験で鋼板表面の割れの有無を調査し、割れが検出されなかったものを○、割れが検出されたものを×と判定した。
　次いで、上記Ｎｏ．１~３６の各鋼板同士を、表２に記載の溶接方法で溶接して溶接継手を作製した。なお、各溶接方法の入熱量は、ＦＣＢ溶接は１４６ｋＪ／ｃｍ、ＦＡＢ溶接は１８０ｋＪ／ｃｍ、ＣＯ２溶接は１．５ｋＪ／ｃｍとした。開先は全てＶ開先とした。ここで、各溶接継手の溶接金属中のＣｕ，ＭｏおよびＷの組成制御は、Ｃｕ，ＭｏおよびＷの目標組成を母材希釈率（ＣＯ２溶接１１％程度、ＦＡＢ溶接４７％程度、ＦＣＢ溶接６７％程度）で割り戻して求めた組成を有する溶接ワイヤを作製し、これを用いて溶接することで行った。なお、ＦＣＢ溶接には、フラックス（ＰＦ−Ｉ５５Ｅ／（株）神戸製鋼所製）と裏フラックス（ＰＦ−Ｉ５０Ｒ／（株）神戸製鋼所製）、ＦＡＢ溶接には、フラックス（ＰＦ−Ｉ５２Ｅ／（株）神戸製鋼所製）、充填剤（ＲＲ−２／（株）神戸製鋼所製）および裏当て材（ＦＡ−Ｂ１／（株）神戸製鋼所製）をそれぞれ用いた。
　なお、前述したようにＦＣＢ溶接とは、銅板の上に裏当てフラックスを散布して、鋼板裏面に押し当てて、１パス溶接で裏波ビードを形成する方法を言う。また、ＦＡＢ溶接とは、ガラステープ、固形フラックス等で構成した裏当て材を鋼板裏面に直接当てて、１パス溶接で裏波ビードを形成する方法を言う。
　次いで、上記溶接継手について、溶接金属中のＣｕ，ＭｏおよびＷの含有量を、原子吸光分析法（ａｔｏｍｉｃ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定した。
　さらに、Ａｇ／ＡｇＣｌ標準電極とポテンショスタット（ｐｏｔｅｎｔｉｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙ）を用いて１０ｍａｓｓ％ＮａＣｌ（ｐＨ０．８５）腐食試験液中における母材単独の腐食電位と溶接継手の溶接金属単独の腐食電位を測定し、その電位差（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｎ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を求めた。
　さらに、溶接継手のタンカー油槽部の底板における孔食に対する耐食性を評価するため、以下の要領でタンカー底板環境を模擬した局部腐食（孔食）試験を行った。まず、上記Ｎｏ．１~３６の厚鋼板溶接継手の板厚１／４の位置から、溶接金属が試験片の幅方向と並行かつ中央に位置するよう、幅２５ｍｍ×長さ６０ｍｍ×厚さ４ｍｍの矩形の小片を切り出し、その全面を６００番手のエメリー紙（ｅｍｅｒｙ　ｐａｐｅｒ）で研磨した。
　次いで、１０ｍａｓｓ％ＮａＣｌ水溶液を、濃塩酸（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ　ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ　ａｃｉｄ）を用いてＣｌイオン濃度１０ｍａｓｓ％、ｐＨ０．８５に調製した試験溶液を作製し、試験片の上部に開けた３ｍｍφの孔にテグス（ｔｈｒｅａｄ）を通して吊るし、１試験片につき２Ｌの試験溶液に１６８時間浸漬する腐食試験を行った。なお、試験溶液は、予め３０℃に加温・保持し、２４時間毎に新しい試験溶液と交換した。
　上記腐食試験に用いた装置を図１に示す。この腐食試験装置は、腐食試験槽２、恒温槽３の二重型の装置で、腐食試験槽（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｔｅｓｔ　ｂａｔｈ）２には上記試験溶液４が入れられ、その中に試験片１がテグス５で吊るされて浸漬されている。試験液４の温度は、恒温槽（ｃｏｎｓｔａｎｔ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｂａｔｈ）３に入れた水６の温度を調整することで保持している。
　上記腐食試験後、試験片表面に生成した錆を除去した後、質量を測定し、試験前後の質量差を全表面積で割り戻し、１年当たりの板厚減少量（両面の腐食速度）を求めた。その結果、腐食速度が１．０ｍｍ／ｙｅａｒ以下でかつ母材部および溶接部に局部腐食が目視で認められない場合を耐局部腐食性が良好（○）、腐食速度が１．０ｍｍ／ｙｅａｒ超、あるいは、母材部か溶接部のいずれか一方にでも局部腐食が目視で認められる場合を耐局部腐食性が不良（×）と評価した。
　上記磁粉探傷試験（ｍａｇｎｅｔｉｃ−ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ）の結果、溶接金属の分析結果、腐食電位差の測定結果および耐食性試験の結果を、各鋼板の成分組成から求められるＸ値およびＺ値とともに表２に示した。この表２から、母材および溶接金属が本発明の成分組成を満し、Ｘ値およびＺ値の条件を満たし、さらに腐食電位差が本発明の条件を満たすＮｏ．１~４，６，７および１０~２９の厚鋼板は、圧延時に割れの発生が無く、かつタンカー底板環境を模擬した耐食性試験でも良好な耐食性を示しているのに対し、本発明の条件を満たさないＮｏ．５，８，９および３０~３６の厚鋼板は、圧延時に割れが発生し、および／または、良好な耐食性が得られていない。
　１：試験片
　２：腐食試験槽
　３：恒温槽
　４：試験液
　５：テグス
　６：水
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003

Claims (6)

  1. Ｃ：０．０３~０．１６ｍａｓｓ％、
    Ｓｉ：０．０５~１．５０ｍａｓｓ％、
    Ｍｎ：０．１~２．０ｍａｓｓ％、
    Ｐ：０．０２５ｍａｓｓ％以下、
    Ｓ：０．０１０ｍａｓｓ％以下、
    Ａｌ：０．００５~０．１０ｍａｓｓ％、
    Ｎ：０．００８ｍａｓｓ％以下、
    Ｃｒ：０．１ｍａｓｓ％超０．５ｍａｓｓ％以下、
    Ｃｕ：０．０３~０．４ｍａｓｓ％を含有し、かつ、
    Ｗ：０．０１~１．０ｍａｓｓ％、Ｍｏ：０．０１~０．５ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．００１~０．２ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．００１~０．４ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有し、さらに上記成分が、下記（１）式で定義されるＸ値が０．５以下、下記（２）式で定義されるＺ値が０．１５以下となるよう含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼材同士を溶接して形成される原油タンクの溶接継手において、
    上記溶接継手の溶接金属がＣｕ：０．０５~０．５ｍａｓｓ％および（Ｍｏ＋Ｗ）：０．０３~１．０ｍａｓｓ％を含有し、鋼材の腐食電位と溶接金属の腐食電位との差が６０ｍＶ以下である溶接継手。
    　記
    　Ｘ値＝（１−０．８×Ｃｕ０．５）×｛１−（０．８×Ｗ＋０．４×Ｍｏ）０．３｝×｛１−（Ｓｎ＋０．４×Ｓｂ）０．３｝×｛１−（０．０５×Ｃｒ＋０．０３×Ｎｉ＋０．０３×Ｃｏ）０．３｝×｛１＋２×（Ｓ／０．０１＋Ｐ／０．０２５）｝　・・・（１）
    　Ｚ値＝（１＋１０×Ｓｎ）×（Ｃｕ−０．７×Ｎｉ）　・・・（２）
    　ここで、上記式中の元素記号は、その元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示す。
  2. 上記鋼材は、上記成分組成に加えてさらに、Ｎｉ：０．００５~０．４ｍａｓｓ％およびＣｏ：０．０１~０．４ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種を含有する請求項１に記載の溶接継手。
  3. 上記鋼材は、上記成分組成に加えてさらに、Ｎｂ：０．００１~０．１ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００１~０．１ｍａｓｓ％、Ｚｒ：０．００１~０．１ｍａｓｓ％およびＶ：０．００２~０．２ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する請求項１または２に記載の溶接継手。
  4. 上記鋼材は、上記成分組成に加えてさらに、Ｃａ：０．０００２~０．０１ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０００２~０．０１５ｍａｓｓ％およびＹ：０．０００１~０．１ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する請求項１~３のいずれか１項に記載の溶接継手。
  5. 上記鋼材は、上記成分組成に加えてさらに、Ｂ：０．０００２~０．００３ｍａｓｓ％を含有する請求項１~４のいずれか１項に記載の溶接継手。
  6. 請求項１~５のいずれか１項に記載の溶接継手を有する原油タンク。
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