JP2008031540A

JP2008031540A - 耐食性に優れたバラストタンク用鋼材および耐久性に優れたバラストタンク

Info

Publication number: JP2008031540A
Application number: JP2006208290A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sakashita; 真司阪下; Akihiko Tatsumi; 明彦巽; Hiroki Imamura; 弘樹今村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-07-31
Also published as: JP4668141B2

Abstract

【課題】船舶のメンテナンス費用およびドッグ期間延長（タイムロス）などの経済的損失の低減とさらには船舶安全性向上に寄与する耐食性に優れたバラストタンク用鋼材および同鋼材により構成されたバラストタンクを有する船舶を提供すること。
【解決手段】Ｃ：０．０１〜０．３０％(重量％の意味、以下同じ)、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０００５〜０．００５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、Ｃｒ：０．０１〜０．５％、を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、フェライトを主体とし、面積率でベイナイト＋マルテンサイトが３０％未満である組織を有し、硫化物系介在物の平均粒径が０．５〜１０μmであることを特徴とする耐食性に優れたバラストタンク用鋼材及同バラストタンク用鋼材により構成されたバラストタンクを有する船舶。
【選択図】なし

Description

本発明は、船舶の安定性向上のため船舶に付加されるバラストタンクに用いられる耐食性に優れた鋼材（特に厚鋼板）およびこれにより構成された耐久性に優れたバラストタンクを有する船舶に関するものである。

船舶のバラストタンクは、積荷状態などの変化に応じて海水の注入と排出を行うため、用いられる鋼材は海水の浸漬状態と塩分を含む湿潤大気の繰り返しという極めて厳しい腐食環境にさらされる。バラストタンクの腐食損傷は穴あきによる沈没、原油や化学物質などの積荷の海洋流出など重大な事故を招くため、鋼材には何らかの防食手段を施す必要がある。バラストタンクには、一般的には重防食塗装が施され、さらに安全性・信頼性向上の観点から流電陽極法などの電気防食法が併用される場合が多い。

タールエポキシ樹脂塗料に代表される塗装による防食法を用いることによって、ある程度の鋼材腐食は抑制できる。しかしながら、環境遮断性は防食塗膜でも完全ではなく、水分、塩分および酸素などの腐食を引き起こす化学物質は塗膜を浸透していずれは鋼材腐食が起こる。防食塗膜の下で鋼材腐食が起こると、腐食生成物の膨張圧によって防食塗膜に膨れが発生し、塗膜を破壊して鋼材露出に至り、防食作用はなくなる。また、現実的には塗膜には欠陥が存在する可能性が高く、船舶建造時における衝突等によって塗膜に傷が付く場合もあるため、素地鋼材が露出してしまうことがある。また、鋼材のエッジ部や施工不良部など防食塗料の膜厚が極度に薄い部分が形成される場合も少なくない。このような鋼材露出部は局部的にかつ集中的に鋼材が腐食してしまうし、塗膜が薄い部分では海水は早期に浸透し塗膜下での腐食が発生する。また、電気防食法は、バラストタンク内に海水が注入されている期間（空荷時）には非常に有効な防食方法であるが、海水がない場合（積荷時）では電気化学反応に必要な電解質水溶液がないため電気防食効果は作用しない。さらに、バラストタンク内に海水が注入されていても、上甲板裏などの海水が接触していない空間部分では当然電気防食効果は作用しない。

さらに、バラストタンク内は日光の上甲板への照射により高温であるが、船体は海水によって冷却されているため、タンク内の防食塗膜には温度差勾配が付与されている。防食塗膜に温度差勾配が付与されると、温度差による浸透圧によって水分は塗膜を通じて鋼材まで侵入しやすくなっており、塗膜下の腐食は促進されるため、通常大気環境に比べるとバラストタンク内は防食塗膜にとって厳しい環境となっている。

以上のように、現行一般的に用いられる防食方法では、船舶就航後比較的に直ぐに塗装手直しやドッグでの定期検査・補修時の塗料塗替えが必要であり、メンテナンス費用およびドッグ期間延長（タイムロス）などの経済的損失が発生している。

上記技術の他、化学成分の調整などによって鋼材自体の耐食性を向上させた耐食鋼材も提案されている（例えば特許文献１）。また、化学成分調整とジンクリッチプライマーとの併用により耐食性を高めた鋼材も提案されている（例えば特許文献２）。さらに、耐食鋼材と樹脂被覆を組み合わせた耐久性向上技術も提案されている（例えば特許文献３）。しかしながら、これらの技術による耐食性向上は十分なものとはいえず、上記経済損失の低減への寄与は小さく、さらに効果的な防食方法が要求されている。
特開２０００−１７３８１号公報特開２００５−１７１３３２号公報特開平７−３４１９６号公報

本発明は上記のような事情に着目してなされたものであって、その目的は、船舶のメンテナンス費用およびドッグ期間延長（タイムロス）などの経済的損失の低減とさらには船舶安全性向上に寄与するバラストタンク用鋼材およびバラストタンクを提供することにある。

また、本発明は、電気防食が作用しない（バラスト時にも海水に浸らない）上甲板裏側、積荷のヒーティング部やエンジンの近傍など高温で腐食環境として厳しい部位で耐久性向上に有効なバラストタンク用鋼およびバラストタンクを提供するものである。

請求項１に係る本発明は、
Ｃ：０．０１〜０．３０％(質量％の意味、以下同じ)、
Ｓｉ：０．０１〜２．０％、
Ｍｎ：０．０１〜２．０％、
Ｐ：０．０１％以下、
Ｓ：０．０００５〜０．００５％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．１０％、
Ｃｕ：０．１〜１．０％、
Ｎｉ：０．０１〜１．０％、
Ｃｒ：０．０１〜０．５％、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、フェライトを主体とし、面積率でベイナイトおよび／またはマルテンサイトが３０％未満（０を含む）である組織を有し、硫化物系介在物の平均粒径が０．５〜１０μmであることを特徴とする耐食性に優れたバラストタンク用鋼材である。

また、請求項２に係る本発明は、
さらに、
Ｍｇ：０．０００１〜０．００５％、
Ｃａ：０．０００１〜０．００５％、
Ｓｒ：０．０００１〜０．００５％、
よりなる群から選ばれる１種または2種以上を含有する請求項1記載の耐食性に優れたバラストタンク用鋼材である。

また、請求項３に係る本発明は、
さらに、
Ｃｏ：０．００５〜０．２０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．２０％、
Ｚｒ：０．００５〜０．２０％、
よりなる群から選ばれる１種または2種以上を含有する請求項1または２に記載の耐食性に優れたバラストタンク用鋼材である。

また、請求項４に係る本発明は、
さらに、
Ｂ：０．０００１〜０．０１０％、
Ｖ：０．０１〜０．５０％、
Ｎｂ：０．００３〜０．５０％、
よりなる群から選ばれる１種または2種以上を含有する請求項1〜３のいずれかに記載の耐食性に優れたバラストタンク用鋼材である。

また、請求項５に係る本発明は、
防食塗膜を直接鋼材表面に形成した請求項１〜４のいずれかに記載の耐食性に優れたバラストタンク用鋼材である。

請求項６に係る本発明は、上記請求項１〜５のいずれかに記載のバラストタンク用鋼材により構成されたバラストタンクを有する船舶である。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ等の基本成分に加えてＣｕ、Ｎｉなどの添加元素を適切に調整し、組織および介在物の状態を最適化することに加えて、さらに当該鋼材に直接防食塗料を塗装することによって、前記課題を解決できることを見出した。

上述のように、防食塗膜の劣化は、水分、塩分および酸素などの腐食を引き起こす化学物質が塗膜中を浸透して、塗膜下で鋼材腐食が起こることから始まる。バラストタンク環境において本発明鋼材を用いることによって、防食塗膜の下で起こる鋼材腐食は有効に抑制できるため、従来鋼に比べ腐食生成物の膨張圧が小さくなって防食塗膜の膨れが発生し難くなり、防食塗膜の延命がもたらされる。加えて、防食塗膜にピンホールなどの欠陥や傷が存在して鋼材が露出している場合にも、本発明鋼材は露出部の腐食進展速度が小さいため、鋼板の穴あきなどの甚大な腐食損傷に至りにくい。以下に本発明鋼材の成分範囲の限定理由などについて説明する。
Ｃ：０．０１〜０．３０％
Ｃは、材料の強度確保のために必要な元素である。石油類タンクの構造部材としての最低強度、即ち概ね４００ＭＰａ程度（使用する鋼材の肉厚にもよるが）を得るためには、０．０１％以上含有させる必要がある。しかし、０．３０％を超えて過剰に含有させると靱性が劣化する。こうしたことから、Ｃ含有量の範囲は０．０１〜０．３０％とした。なお、Ｃ含有量の好ましい下限は０．０２％であり、より好ましくは０．０４％以上とするのが良い。また、Ｃ含有量の好ましい上限は０．２８％であり、より好ましくは０．２６％以下とするのが良い。
Ｓｉ：０．０１〜２．０％
Ｓｉは脱酸と強度確保のための必要な元素であり、０．０１％に満たないと構造部材としての最低強度を確保できない。しかし、２．０％を超えて過剰に含有させると溶接性が劣化する。なお、Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０２％であり、より好ましくは０．０５％以上とするのが良い。また、Ｓｉ含有量の好ましい上限は１．８０％であり、より好ましくは１．６０％以下とするのが良い。
Ｍｎ：０．０１〜２．０％
ＭｎもＳｉと同様に脱酸および強度確保のために必要であり、０．０１％に満たないと構造部材としての最低強度を確保できない。しかし、２．０％を超えて過剰に含有させると靱性が劣化する。なお、Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．０５％であり、より好ましくは０．１０％以上とするのが良い。また、Ｍｎ含有量の好ましい上限は１．８０％であり、より好ましくは１．６０％以下とするのが良い。
Ｐ：０．０１％以下
Ｐは０．０２％以上の添加によって耐海水性を向上させる元素である。しかし、Ｐは靭性や溶接性を劣化させる元素であり、可能な限り含有量を抑えることが好ましい。本発明は、靭性や溶接性を重視してPの耐海水性向上効果は使わないものであり、Ｐの許容される上限を０．０１％までとした。
Ｓ：０．０００５〜０．００５％
Ｓも靭性や溶接性を劣化させる元素であり、可能な限り含有量を抑えることが好ましい。Ｓの許容される上限は０．０１％までであり、これを超えるとバラストタンク用鋼材としての溶接性を確保できない。従って、Ｓは０．０１％以下とした。
Ａｌ：０．００５〜０．１０％
ＡｌもＳｉ、Ｍｎと同様に脱酸および強度確保のために必要であり、０．００５％に満たないと脱酸に効果がない。しかし、０．１０％を超えて添加すると溶接性を害するため、Ａｌ添加量の範囲は０．００５〜０．１０％とした。なお、Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０１０％であり、より好ましくは０．０１５％以上とするのが良い。また、Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、より好ましくは０．０９０％以下とするのが良い。
Ｃｕ：０．０１〜１．０％
Ｃｕは耐食性向上に有効な元素である。Ｃｕは防食塗膜下で発生する腐食反応を抑制する作用を有しており、塗装の薄膜部分などで発生しやすい塗膜下腐食による塗膜膨れを抑制する効果を有する元素である。また、塗膜欠陥部において、鋼材が腐食を受けた場合に生成錆を緻密化する作用も有しており、塗膜傷部の腐食進展を抑制する効果を発現するのに有効な元素である。これらの効果を発揮させるためには、いずれも０．０１％以上含有させることが必要であるが、過剰に含有させると溶接性や熱間加工性が劣化することから、１．０％以下とする必要がある。Ｃｕを含有させるときのより好ましい下限は０．０５％であり、より好ましい上限は０．９０％である。
Ｎｉ：０．０１〜１．０％
Ｎｉは耐食性向上に有効である。ＮｉもＣｕと同様に防食塗膜下で発生する腐食反応を抑制する作用を有しており、塗装の薄膜部分などで発生しやすい塗膜下腐食による塗膜膨れを抑制する効果を有する元素である。また、塗膜欠陥部において、鋼材が腐食を受けた場合に生成錆を緻密化する作用も有しており、塗膜傷部の腐食進展を抑制する効果を発現するのに有効な元素である。また、Ｎｉは、Ｃｕ添加による赤熱脆性を防止するのに必要な元素である。こうした効果を発揮させるためには０．０１％以上含有させることが好ましい。しかしながら、添加量が過剰になると溶接性や熱間加工性が劣化することから、１．０％以下とすることが好ましい。これらの元素を含有させるときのより好ましい下限は０．０５％であり、より好ましい上限は０．９０％である。
Ｃｒ：０．０１〜０．５％
Ｃｒは耐食性向上に有効な元素である。Ｃｒは防食塗膜下でのプライマー消耗を抑制する作用を有しており、さらに塗膜傷部の腐食進展を抑制する効果を発現するのに有効な元素である。また、適量のＣｒは靭性を向上させるのに有効であり、バラストタンク素材として必要な機械特性を得るためにも必要な元素である。これらの効果を発揮させるためには、０．０１％以上含有させることが必要であるが、過剰に含有させると溶接性や熱間加工性が劣化することから、０．５％以下とする必要がある。Ｃｒを含有させるときのより好ましい下限は０．０５％であり、より好ましい上限は０．４５％である。

また、本発明の原油タンク底板用鋼材には、上記成分の他、必要によって、（１）Ｍｇ：０．０００１〜０．００５％％、Ｃａ：０．０００１〜０．００５％、Ｓｒ：０．０００１〜０．００５％よりなる群から選ばれる１種以上、（２）Ｃｏ：０．００５〜０．２０％、Ｔｉ：０．００５〜０．２０％、Ｚｒ：０．００５〜０．２０％、よりなる群から選ばれる１種以上、（３）Ｂ：０．０００１〜０．０１０％、Ｖ：０．０１〜０．５０％およびＮｂ：０．００３〜０．５０％よりなる群から選ばれる１種以上、等を含有させることも有効であり、含有させる成分の種類に応じて鋼材の特性がさらに改善されることになる。
Ｃａ：０．０００１〜０．００５％
Ｃａは耐食性向上に有効な元素である。塗膜／鋼材界面においては、外部への水素イオン拡散が起こりにくいため、鋼材腐食によって溶解したＦｅイオンの加水分解によるｐＨ低下が起こって、塗膜下腐食がさらに加速される。ＣａはこうしたｐＨ低下を緩和する作用を有しており、ｐＨ低下による腐食促進を抑制する効果を発揮して、塗膜膨れを抑制するのに効果的である。こうした作用は、Ｃａを０．０００１％以上含有させることによって有効に発揮される。しかしながら、０．００５％を超えて過剰に含有させると加工性と溶接性とを劣化させることになる。より好ましい下限は０．０００５％であり、より好ましい上限は０．００４％である。
Ｍｇ：０．０００１〜０．００５％
Ｍｇは耐食性向上に有効な元素である。ＭｇはＣａと同様に、ｐＨ低下を緩和する作用を有しており、ｐＨ低下による腐食促進を抑制する効果を発揮して、塗膜膨れを抑制するのに効果的である。こうした作用は０．０００１％以上含有させることによって有効に発揮され、Ｃｏが共存する場合に特に有効である。しかしながら、０．００５％を超えて過剰に含有させると加工性と溶接性とを劣化させることになる。Ｍｇのより好ましい下限は０．０００５％であり、より好ましい上限は０．００４％である。
Ｓｒ：０．００１〜０．００５％
Ｓｒは耐食性向上に有効な元素である。ＳｒはＣａやＭｇと同様に、ｐＨ低下を緩和する作用を有しており、ｐＨ低下による腐食促進を抑制する効果を発揮して、塗膜膨れを抑制するのに効果的である。こうした作用は０．０００１％以上含有させることによって有効に発揮される。しかしながら、０．００５％を超えて過剰に含有させると加工性と溶接性とを劣化させることになる。Ｓｒのより好ましい下限は０．０００５％であり、より好ましい上限は０．００４％である。
Ｃｏ：０．００５〜０．２０％
Ｃｏは耐食性向上に有効な元素である。Ｃｏは、塩化物腐食環境において生成する錆びを緻密化する作用を有しており、塗膜傷部における腐食進展を抑制する元素である。こうした効果を発揮させるためには０．００５％以上含有させることが好ましい。しかしながら、添加量が過剰になると溶接性や熱間加工性が劣化することから、０．２％以下とすることが好ましい。これらの元素を含有させるときのより好ましい下限は０．０２％であり、より好ましい上限は０．８％である。
Ｔｉ：０．００５〜０．２０％
Ｔｉは耐食性向上に有効な元素である。Ｔｉは、塩化物腐食環境において生成する錆びを緻密化する作用を有しており、塗膜傷部における腐食進展を抑制する元素である。こうした効果を発揮させるためには０．００５％以上含有させることが好ましい。しかしながら、添加量が過剰になると溶接性や熱間加工性が劣化することから、０．２０％以下とすることが好ましい。Ｔｉを含有させるときのより好ましい下限は０．００８％であり、より好ましい上限は０．１５％である。
Ｚｒ：０．００５〜０．２０％
Ｚｒは耐食性向上に有効な元素である。Ｚｒは、Ｔｉと同様に、塩化物腐食環境において生成する錆びを緻密化する作用を有しており、塗膜傷部における腐食進展を抑制する元素である。こうした効果を発揮させるためには０．００５％以上含有させることが好ましい。しかしながら、添加量が過剰になると溶接性や熱間加工性が劣化することから、０．２０％以下とすることが好ましい。Ｚｒを含有させるときのより好ましい下限は０．００８％であり、より好ましい上限は０．１５％である。
Ｂ：０．０００１〜０．０１０％、Ｖ：０．０１〜０．５０％およびＮｂ：０．００３〜０．５０％よりなる群から選ばれる１種以上
Ｂ、ＶおよびＮｂは、いずれも機械特性の向上に有効な元素である。このうちＢは、０．０００１％以上含有させることによって焼入性が向上して強度向上に有効であるが、０．０１０％を超えて過剰に勧誘させると母材靭性が劣化するため好ましくない。Ｖは、０．０１％以上含有させることによって強度向上に有効であるが、０．５０％を超えて過剰に含有させると鋼材の靭性劣化を招くことになるので好ましくない。Ｎｂは、０．００３％以上含有させることによって強度向上に有効であるが、０．５０％を超えて過剰に含有させると鋼材の靭性劣化を招くことになる。なお、これらの元素のより好ましい下限は、Ｂについては０．０００３％、Ｖについては０．０２％、Ｎｂについては０．００５％である。またより好ましい上限はＢについては０．００９０％、Ｖについては０．４５％、Ｎｂについては０．４５％である。

本発明のバラストタンク用鋼材の成分は上記の通りであり、残部は鉄および不可避的不純物からなるものである。不可避不純物元素としては、例えば、Ｏ、Ｎ、Ｈ、Ｍｏ、Ｗ、などが挙げられ、０．１％を超えないものとすることが好ましく、０．０１％を超えないことがさらに推奨される。
組織
本発明鋼材の組織は、溶接性や加工性に優れるフェライトを主体（面積率で全体５０％以上）のとすることが好ましい。また、フェライトは塩化物による応力腐食割れに対する感受性が小さいため、海水という塩化物環境での構造部材として有利な点である。本発明鋼材はフェライトを主体として、その他、ベイナイトおよび／またはマルテンサイトの面積率を制御することが必要である。なお、本発明鋼材はこれらフェライト、ベイナイトおよびマルテンサイト以外の組織、例えばパーライトなどをその構成の一部として含む場合も許容される。

ベイナイトおよびマルテンサイトは鋼材の強度や靭性を向上させるために有効な組織である。しかしながら、フェライト中にベイナイトおよび／またはマルテンサイトが必要以上に存在すると、防食塗膜下においてベイナイトおよび／またはマルテンサイト部の腐食が促進されて、塗装耐食性を低下させる。このような耐食性低下を防止するためには、ベイナイト＋マルテンサイトの面積率を３０％未満（ベイナイト、マルテンサイトのいずれか一方、または双方が０の場合を含む）とすることが推奨される。

本発明において組織の面積率は、鋼材の厚みが６ｍｍ以上の場合は、表面より深さ３ｍｍの部位において、鋼材の厚みが６ｍｍ未満の場合は、鋼材の厚みの１／２の部位において、原則４００倍の観察倍率、および１５０μｍ×２００μｍ以上の観察視野にて光学顕微鏡で観察し、任意の３０視野で得られた面積率の平均値を採用する。なお深さの基準となる表面とは、圧延で力を加えられた鋼材の面をいう。
硫化物系介在物
非金属介在物としては、硫化物系、酸化物系、窒化物系あるいは炭化物系などの介在物が鋼材中に存在する。この中で、ＭｎＳなどの硫化物系介在物は腐食の起点となることから、バラストタンク用鋼材として耐食性の観点で最も有害な介在物である。硫化物系介在物のサイズと数の制御を図った場合に、サイズを大きくして数を少なくすると、それを起点とする顕著な局部腐食が発生して早期に穴あきなどに繋がる。逆にサイズを小さくして数を多くすると、防食塗膜下での腐食起点が多くなって防食塗膜の膨れ発生を促進する。製鋼工程において適切な脱硫装置を用いて硫化物系介在物を低減することに加えて、その大きさを調整することによって、上記の悪影響を極小化することができること見出した。具体的には、硫化物系介在物の平均粒径（円相当径）を０．５〜１０μmとすることによってその有害性を極小化できる。

本発明で規定の硫化物系介在物は、例えば、二次精錬時において、上述の成分範囲に調整することに加えて、さらに、Ｍｎ／（Ｓ＋Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ）の比が１０以上、７００未満となるように成分調整を行いながら、Ａｒなどの不活性ガスによるバブリングを施して、溶鋼を十分に撹拌することによって得ることができる。Ｍｎは硫化物系介在物の核生成を抑制する作用を有しており、Ｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒは逆に当該介在物の生成を促進する作用を有している。このため、Ｍｎ／（Ｓ＋Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ）の比が硫化物系介在物の大きさと関係しており、当該比が大きいと硫化物系介在物の核生成が抑制されて生成した介在物は粗大化する傾向にある。このように、当該比を調整することによって硫化物系介在物の平均粒径を制御することができる。

本発明において硫化物系介在物の平均粒径は、鋼材の厚みが６ｍｍ以上の場合は、表面より深さ３ｍｍの部位において、鋼材の厚みが６ｍｍ未満の場合は、鋼材の厚みの１／２の部位において、任意の３０個の硫化物系介在物の円相当径を測定して、得られた平均値を採用する。硫化物系介在物の円相当径の測定は、鏡面研磨したサンプルを１０００〜５０００倍程度の適切な倍率において走査型電子顕微鏡（SEM）で観察して、画像解析などを行うことによって求めることができる。

本発明でいう硫化物系介在物とは、図1に例示するように、ＥＤＸスペクトルにおいて、Ｓ、Ｏ、ＮおよびＣに相当するピークの強度を比較して、Ｓのピーク強度が最も大きいものを硫化物系介在物と称する。平均粒径測定のためのＳＥＭ観察時にＥＤＸ分析を行って、硫化物系介在物を確認することができる。
製造方法
本発明の鋼材は、例えば以下の方法により、製造することができる。転炉または電気炉から取鍋に出鋼した溶鋼に対して、ＲＨ真空脱ガス装置を用いて、成分調整・温度調整を含む二次精錬を行う。硫化物系介在物の制御のため、二次精錬時にはＡｒなどの不活性ガスによるバブリングを施して、溶鋼を十分に撹拌する必要がある。その後、連続鋳造法、造塊法等の通常の鋳造方法で鋼塊とする。なお脱酸形式としては、機械特性や溶接性の観点でキルド鋼を用いることが好ましく、さらに好ましくはＡｌキルド鋼が推奨される。

次いで得られた鋼塊を、１１００〜１２００℃の温度域に加熱した後、熱間圧延を行って、所望の寸法形状にすることが好ましい。このとき熱間圧延終了温度を、７００〜８５０℃に制御し、熱間圧延終了後から５００℃までの冷却速度を０．１〜１５℃／秒の範囲に制御することによって、所定の組織が得られる。
防食塗料
製鉄所より出荷されてから防食塗料を塗布するまでの期間には、通常は、鋼材の発錆を防止する目的でジンクリッチプライマーなどのプライマーが塗布される。防食塗料の塗布前には、塗装に悪影響を及ぼすプライマー欠陥部に生じた錆びや油分などの除去を目的に、ワイヤブラシやサンドペパーなどによる被塗装面の浄化を行うのが一般的である。本発明のバラストタンク用鋼材は、エポキシ樹脂系の防食塗料の塗装前に上記のプライマーおよび残存している黒皮（ミルスケール）を除去して、塗料を鋼材に直接塗布することにより、耐食性向上に有効な合金元素が直接的に腐食反応に作用するため、より一層の塗装耐食性向上効果が得られる。プライマーなどを除去する方法としては、サンドブラスト、ショットブラスト、研削などの方法を作業性などを考慮して適宜選択することが可能である。

本発明のバラストタンク用鋼材に塗布する防食塗料としては、タールエポキシ樹脂系塗料や変性エポキシ樹脂塗料などのエポキシ樹脂系塗料が好ましいが、その作用効果から明らかなようにウレタン樹脂系やアクリル樹脂系などの塗料を用いた場合にも塗膜の延命効果が発現される。

また、電気防食（流電陽極法、外部電源法）などの他の防食方法の作用効果を害することはなく、それと併用することも可能である。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含されるものである。
（実施例）
［供試材の作製］
転炉より出鋼した溶鋼に対して、ＲＨ真空脱ガス装置を用いて、Ａｒガスによるバブリングを施して、溶鋼を撹拌しながら表１に示す組成に成分調整を行い、連続鋳造法により鋼塊とした。脱酸形式はＡｌキルド鋼である。得られた鋼塊を１１５０℃に加熱した後、熱間圧延を行って、厚さ１９ｍｍの鋼板を作製した。このとき熱間圧延終了温度および熱間圧延終了後から５００℃までの冷却速度は表２に示す通りである。得られた鋼材のベイナイト＋マルテンサイト（B+M）の面積率および硫化物系介在物の平均粒径も表２に示す通りである。なお、同鋼材の残部の組織は全て、フェライト（Ｆ）を主体（面積率で５０％以上）として、一部はその他パーライト（P）を含むものである。

得られた鋼板より、１００×１００×１０（ｍｍ）の大きさの試験片を切り出した。試験片全面を湿式回転研磨機（研磨紙；#600）で研磨仕上げし、水洗およびアセトン洗浄の後、ジンクリッチプライマーを平均膜厚が１５μm（±３μm）となるように塗布し、２４時間以上デシケータ内で乾燥させた。次に、表２に示す通り、前処理を行って各種防食塗料をエアレススプレーで塗布した。なお、塗装の前処理として施したブラシがけは、被塗装面のゴミ・ほこりなどを除去するための処理である。また、サンドブラストはジンクリッチプライマーがすべて消失するまで行った。

こうして得られた試験片Ａの外観形状は図２に示す通りである。試験には、防食塗膜に傷が付いて素地の鋼材が露出した場合の腐食進展度合いを調べるために、長さ：１００ｍｍ、幅：約０．５ｍｍの素地まで達するカット疵１本を試験面側（腐食試験時の高温側）にカッターナイフで形成した試験片Ｂ（図３）も用いた。
［腐食試験方法］
バラストタンク内を模擬したラボ評価試験方法は以下の通りである。試験液の人工海水を満たした試験槽内に試験片ＡおよびBを垂直に設置して、試験片の試験面側の温度を４０℃に、その裏面を１０℃に調整し、防食塗膜に温度差勾配を付与した。なお、カット傷付き試験片Bはカット傷が高温側になるように試験片を設置した。図４に示すように試験片全体を水没させた状態（空荷のバラスト状態を模擬）で２週間保持し、その後、人工海水を排水して図５に示すように試験片を水面上に露出させた状態（積荷状態を模擬）を１週間保持した。なお、図５の状態では、試験槽内の試験片より下部には人工海水を残存させて、気相部の温度差によって試験片の温度差勾配は維持した。温度差勾配を付与した場合には、温度の高い側から低い側へ塗膜の水分浸透が促進される。従って、塗膜下腐食が顕著となる高温側（４０℃）を試験面（評価面）とした。評価試験では、図４および図５の状態を繰り返して、合計２４週間（１６８日）まで継続した。試験に供した試験片の個数はＡ、Bとも夫々５個ずつである
試験片Ａでは、塗膜／鋼材界面での腐食生成物の膨張圧による塗膜膨れが発生するまで時間を測定し、耐塗膨れ性を評価した。塗膜膨れ発生までの時間は、１日１回の目視による外観観察を行って、各々供試した５個の試験片の内のいずれかに塗膜膨れが認められるまでの時間とした。

試験片Bでは、試験終了後（２４週間経過後）に防食塗膜の膨れ幅（カット傷に垂直方向に膨れた幅）をノギスで測定し、各々供試した５個の試験片の内の最大値（最大膨れ幅）により塗膜傷部耐食性を評価した。
［腐食試験結果］
腐食試験結果は表３に示す通りである。通常の防食塗膜として標準的な２５０μmの変性エポキシ樹脂塗膜を形成したＮｏ．１は耐塗膜膨れ性（△）および塗膜傷部耐食性（×）の両者とも劣り、防食塗膜が薄くなった部分を想定したＮｏ．１は両者とも×で非常に劣る。Ｎｏ．３およびＮｏ．４は、それぞれＣｕ含有量およびＣｒ含有量が規定値に満たないため、塗装耐食性改善が不十分であり、バラストタンク用鋼材としては不適である。また、Ｎｏ．５およびＮｏ．６は、各添加元素の成分範囲は規定値を満たすが、それぞれベイナイト＋マルテンサイトの面積率および硫化物系介在物の平均粒径が規定を満たさないため、塗装耐食性改善がやや不十分であり、バラストタンク用鋼材としては満足できるものではない。

これに対して、本発明の成分範囲に制御したもの（Ｎｏ．７〜２７）はいずれも、耐食性は○以上のレベルに向上しているのが明らかである。特に、ショッププライマーを除去して防食塗料を直接鋼材に塗布したもの（Ｎｏ．８、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１９、Ｎｏ．２６）は、ショッププライマー残存のもの（Ｎｏ．７、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１８、Ｎｏ．２５）に比べて耐食性向上効果が高いことがわかる。また、塗装耐食性の向上効果は防食塗装が変性エポキシ樹脂およびタールエポキシ樹脂の両者において認められ、膜厚も５０および２５０μmのいずれの膜厚においても認められる。

以上のように、本発明鋼材は塗装耐食性優れており、塗膜膨れから始まる塗膜劣化を遅延させて、塗膜欠陥や傷部などの鋼材露出部からの腐食進展を抑制させることができ、バラストタンク用鋼材として好ましいことがわかる。従って、本発明鋼材により構成されたバラストタンクは優れた耐久性を具備するものであることも容易に判明する。

本発明にいう硫化物系介在物の一例を示すもので、上の図はそのＳＥＭ写真、したの図は上の図の矢印部のＥＤＸスペクトルである。実施例に用いられた試験片Ａの概観形状を示す平面図である。実施例に用いられた試験片Ｂ（カット疵を形成したもの）の概観形状を示す平面図である。実施例に用いられた腐食試験方法を説明するもので、試験液としての人口海水を高位に維持し、これに試験片をその全体が水没した状態で設置した様子を示す図である。実施例に用いられた腐食試験方法を説明するもので、試験液としての人口海水を低位に維持し、これに試験片を水面上に露出した状態で設置した様子を示す図である。

Claims

Ｃ：０．０１〜０．３０％(質量％の意味、以下同じ)、
Ｓｉ：０．０１〜２．０％、
Ｍｎ：０．０１〜２．０％、
Ｐ：０．０１％以下、
Ｓ：０．０００５〜０．００５％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．１０％、
Ｃｕ：０．１〜１．０％、
Ｎｉ：０．０１〜１．０％、
Ｃｒ：０．０１〜０．５％、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、フェライトを主体とし、面積率でベイナイトおよび／またはマルテンサイトが３０％未満（０を含む）である組織を有し、硫化物系介在物の平均粒径が０．５〜１０μmであることを特徴とする耐食性に優れたバラストタンク用鋼材。
さらに、
Ｍｇ：０．０００１〜０．００５％、
Ｃａ：０．０００１〜０．００５％、
Ｓｒ：０．０００１〜０．００５％、
よりなる群から選ばれる１種または2種以上を含有する請求項1記載の耐食性に優れたバラストタンク用鋼材。
さらに、
Ｃｏ：０．００５〜０．２０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．２０％、
Ｚｒ：０．００５〜０．２０％、
よりなる群から選ばれる１種または2種以上を含有する請求項1または２に記載の耐食性に優れたバラストタンク用鋼材。
さらに、
Ｂ：０．０００１〜０．０１０％、
Ｖ：０．０１〜０．５０％、
Ｎｂ：０．００３〜０．５０％、
よりなる群から選ばれる１種または2種以上を含有する請求項1〜３のいずれかに記載の耐食性に優れたバラストタンク用鋼材。
防食塗膜を直接鋼材表面に形成した請求項１〜４のいずれかに記載の耐食性に優れたバラストタンク用鋼材。
請求項１〜５のいずれかに記載のバラストタンク用鋼材により構成されたバラストタンクを有する船舶。