JP2006009129A - 耐食性に優れた船舶用鋼材 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗装や電気防食を施さなくても実用化できる耐食性に優れた造船用鋼、特にすきま腐食に対する耐久性の向上を図ると共に、海水に起因する塩分付着と湿潤環境による腐食に対しても優れた耐久性を発揮し、しかも石油系液体燃料タンクに適用したときにおいても優れた耐食性を発揮することのできる造船用鋼材を提供する。
【解決手段】 本発明の造船用耐食鋼は、Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ａｌ：０．００５〜０．１０％を夫々含有する他、Ｓｅ：０．００５〜０．５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるものである。

Description

本発明は、原油タンカー、貨物船、貨客船、客船、軍艦等の船舶において、主要な構造材として用いられる船舶用耐食鋼に関するものであり、特に海水による塩分や恒温多湿に曝される環境下における耐食性に優れ、しかも石油系液体燃料タンクの素材として要求される耐食性にも優れた船舶用鋼材に関するものである。

上記各種船舶において主要な構造材（例えば、外板、バラストタンク、原油タンク等）として用いられている鋼材は、海水による塩分や恒温多湿に曝されることから腐食損傷を受けることが多い。こうした腐食は、浸水や沈没などの海難事故を招く恐れがあることから、鋼材には何らかの防食手段を施す必要がある。これまで行われている防食手段としては、（ａ）塗装や（ｂ）電気防食等が従来からよく知られている。

このうち重塗装に代表される塗装では、塗膜欠陥が存在する可能性が高く、製造工程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多い。このような鋼材露出部においては、局部的にかつ集中的に鋼材が腐食してしまい、内容されている石油系液体燃料の早期漏洩に繋がることになる。

一方、電気防食においては、海水中に完全に浸漬された部位に対しては、非常に有効であるが、大気中で海水飛沫を受ける部位などでは防食に必要な電気回路が形成されず、防食効果が十分に発揮されないことがある。また、防食用の流電陽極が異常消耗や脱落して消失した場合には、直ちに激しい腐食が進行することがある。

上記技術の他、鋼材自体の耐食性を向上させるものとして例えば特許文献１のような技術も提案されている。この技術では、鋼材の化学成分を適切に調整することによって、耐食性を優れたものとし、無塗装であっても使用できる造船用耐食鋼が開示されている。また特許文献２には、鋼材の化学成分組成を適切なものとすることによって、塗膜寿命性を向上させた船舶用鋼材について開示されている。これらの技術では、従来に比べてある程度の耐食性は確保できるようになったといえる。

しかしながら、より厳しい腐食環境下での耐食性については依然として十分なものとはいえず、更なる耐食性向上が要求されることになる。特に、異物と鋼材との接触部分、構造的な理由や防食塗膜の損傷部分等で形成される「すきま」部分における腐食（いわゆるすきま腐食）が顕著になり、寿命を低下させる場合があるが、これまで提案されている技術ではこうした部分における耐食性が不十分である。

ところで、原油タンカーのタンク（石油系液体燃料タンク）における腐食は、鋼板表面に形成されるオイルコートの欠陥部分で顕著に進行し、この欠陥部分は運航時の原油の移動や船体の変形等のよって修復されたり、新たに形成されたりすると考えられる。このために、腐食箇所はある１箇所に集中することなく、鋼材のほぼ全面に亘って発生する。従って、石油系液体燃料タンクの素材として用いられる鋼材については、局部腐食が全面に進展する特殊な腐食環境での耐食性が良好であることが要求されることになる。また、こうした石油系液体燃料タンクにおいても上記のような「すきま腐食」が顕著に生じ、タンク寿命を低下させることがあることから、耐すきま腐食性にも優れていることが要求される。

上記のような石油系液体燃料タンクの素材として、その耐食性を向上させたものとして、例えば特許文献３のような技術も提案されている。この技術では、化学成分組成を適切に調整することによって、液体燃料を貯蔵するタンクの素材として有用な耐食鋼が提案されている。この技術においては、全面腐食と共に「すきま腐食」のような局部腐食についても考慮されたものであり、その耐食性は向上したものといえる。しかしながら、こうした鋼材においても近年の要求に耐え得るだけの耐食性を具備したものとはいえない。
特開２００１−１７３８１号公報 特許請求の範囲等 特開２００２−２６６０５号公報 特許請求の範囲等 特開２００１−２１４２３６号公報 特許請求の範囲等

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、塗装や電気防食を施さなくても実用化できる耐食性に優れた造船用鋼、特にすきま腐食に対する耐久性の向上を図ると共に、海水に起因する塩分付着と湿潤環境による腐食に対しても優れた耐久性を発揮し、しかも石油系液体燃料タンクに適用したときにおいても優れた耐食性を発揮することのできる造船用鋼材を提供することにある。

上記目的を達成することのできた本発明の造船用鋼材とは、Ｃ：０．０１〜０．３０％(質量％の意味、以下同じ)、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ａｌ：０．００５〜０．１０％を夫々含有する他、Ｓｅ：０．００５〜０．５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる点に要旨を有するものである。

また本発明の造船用鋼材においては、必要によって、（１）Ｃｕ：０．０１〜５．０％、Ｃｒ：０．０１〜５．０％、Ｃｏ：０．０１〜５．０％、Ｎｉ：０．０１〜５．０％およびＴｉ：０．００５〜０．２０％よりなる群から選ばれる１種以上、（２）Ｌａ：０．０００５〜０．１５％、Ｃｅ：０．０００５〜０．１５％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１５％およびＭｇ：０．０００５〜０．０１５％よりなる群から選ばれる１種以上、（３）Ｍｏ：０．０１〜５．０％、（４）Ｓｂ：０．０１〜０．５％、Ａｓ：０．０１〜０．５％、Ｓｎ：０．０１〜０．５％、Ｂｉ：０．０１〜０．５％、Ｔｅ：０．０１〜０．５％、よりなる群から選ばれる１種以上、（５）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造船用鋼材の特性が更に改善されることになる。

本発明の造船用鋼材は、石油系液体燃料タンクの素材として用いられたときであっても、その腐食環境下において優れた耐食性を発揮するものとなる。

本発明の造船用鋼材においては、所定量のＳｅを含有させると共に、化学成分組成を適切に調整することによって、塗装および電気防食を施さなくても実用化できる耐食性に優れた造船用鋼が実現でき、特にすきま腐食に対する耐久性の向上を図ると共に、海水に起因する塩分付着と湿潤環境による腐食に対しても優れた耐久性を発揮する造船用鋼材が実現でき、しかも石油系液体燃料タンクの素材として用いられたときであっても、その腐食環境下においても優れた耐食性を発揮するものとなる。こうした船舶用鋼材は、原油タンカー、貨物船、貨客船、客船、軍艦等の船舶における外板としてばかりでなく、バラストタンク、原油タンク等の素材として有用である。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、所定量のＳｅを含有させると共に、化学成分組成を適切に調整すれば、上記課題を解決することのできる造船用鋼材が実現できることを見出し、本発明を完成した。

本発明の鋼材においては、所定量のＳｅを含有させることが重要であり、この成分における各作用効果は後述するが、Ｓｅを含有させることによって耐食性が向上した理由は次のように考えることができた。

Ｓｅは腐食の溶解反応が起こっているサイトのｐＨ低下を抑制して腐食反応を抑制して耐食性を向上させる作用を発揮するものである。こうしたＳｅを含有させることによって、局部的なｐＨ変化が起こりにくくなるため、腐食均一性が向上する作用がある。単に、生成錆を緻密化・安定化させた場合には耐全面腐食性は高くなるが、その一方で局部腐食性が高まって腐食起点部でｐＨ低下が起こり、局部ｐＨ低下部の腐食傾向（局部腐食）が高まるという傾向がある。こうした傾向に対して、Ｓｅを含有させることによって、このＳｅは局部腐食の起点となりやすい錆の欠陥部分に濃縮する傾向があるため、このような局部的ｐＨ低下に対して、ｐＨ低下抑制作用が大きいものとなると考えられる。こうした理由から、Ｓｅを含有させることによって腐食均一性および耐局部腐性が向上するものとなるが、こうした作用効果は、必要によって含有され生成錆を緻密化・安定化させる作用のあるＣｕ，Ｎｉ，Ｔｉと共存させることによって飛躍的に向上することになる。

本発明の鋼材では、その鋼材としての基本的特性を満足させるために、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ等の基本成分も適切に調整する必要がある。これらの成分の範囲限定理由について、上記Ｓｅによる作用効果と共に、次に示す。

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。船舶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。尚、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。尚、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。尚、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。

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。尚、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０．０４０％であり、より好ましくは０．０５０％以下とするのが良い。

Ｓｅ：０．００５〜０．５０％
上述したように、Ｓｅは腐食の溶解反応が起こっているサイトのｐＨ低下を抑制して腐食反応を抑制して耐食性を向上させる作用を発揮するものである。こうしたＳｅを含有させることによって、局部的なｐＨ変化が起こりにくくなるため、腐食均一性が向上する作用がある。また、物質移動が制限されている局所的はｐＨ低下が起こりやすい「すきま部」においては、上記した理由によってその効果（局部腐食抑制効果）が有効に発揮される。こうした環境で要求される耐食性を確保するためには、Ｓｅの含有量は０．００５％以上とする必要がある。しかしながら、０．５０％を超えて過剰に含有させると加工性と溶接性が劣化する。こうしたことからＳｅ含有量は、０．００５〜０．５０％とした。尚、Ｓｅ含有量の好ましい下限は０．００６％であり、より好ましくは０．００８％以上とするのが良い。また、Ｓｅ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、より好ましくは０．４０％以下とするのが良い。

本発明の船舶用鋼材における基本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（例えば、Ｐ，Ｓ，Ｏ等）からなるものであるが、これら以外にも鋼材の特性を阻害しない程度の成分（例えば、Ｚｒ，Ｎ等）も許容できる。但し、これら許容成分は、その量が過剰になると靭性が劣化するので、０．１％程度以下に抑えるべきである。

また、本発明の船舶用鋼材には、上記成分の他必要によって、（１）Ｃｕ：０．０１〜５．０％、Ｃｒ：０．０１〜５．０％、Ｃｏ：０．０１〜５．０％、Ｎｉ：０．０１〜５．０％およびＴｉ：０．００５〜０．２０％よりなる群から選ばれる１種以上、（２）Ｌａ：０．０００５〜０．１５％、Ｃｅ：０．０００５〜０．１５％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１５％およびＭｇ：０．０００５〜０．０１５％よりなる群から選ばれる１種以上、（３）Ｍｏ：０．０１〜５．０％よりなる群から選ばれる１種以上、（４）Ｓｂ：０．０１〜０．５％、Ａｓ：０．０１〜０．５％、Ｓｎ：０．０１〜０．５％、Ｂｉ：０．０１〜０．５％、Ｔｅ：０．０１〜０．５％、よりなる群から選ばれる１種以上、（５）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造船用鋼材の特性が更に改善されることになる。

Ｃｕ：０．０１〜５．０％、Ｃｒ：０．０１〜５．０％、Ｃｏ：０．０１〜５．０％、Ｎｉ：０．０１〜５．０％およびＴｉ：０．００５〜０．２０％よりなる群から選ばれる１種以上
Ｃｕ，Ｃｒ，Ｃｏ，ＮｉおよびＴｉは、いずれも耐食性向上に有効な元素である。このうちＣｕ，ＣｒおよびＣｏは、耐食性向上に大きく寄与する緻密な表面錆被膜を形成するのに有効な元素である。またＣｏは、高塩分環境において有効な元素である。これらの元素による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好ましいが、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、５．０％以下とすることが好ましい。Ｃｕ，ＣｒおよびＣｏ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４．５０％である。

Ｎｉは耐食性向上に大きく寄与する緻密な表面錆被膜を安定化させるのに有効な元素であり、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、Ｎｉ含有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、５．０％以下とすることが好ましい。Ｎｉ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４．５０％である。

Ｔｉは耐食性向上に大きく寄与する表面錆被膜を緻密化してその環境遮断性を向上させると共に、すきま内部における腐食を抑制して、耐すきま腐食性も向上させる元素である。こうした環境下で要求される耐食性を確保するためには、０．００５％以上含有させることが好ましいが、０．２０％を超えて過剰に含有させると加工性と溶接性を劣化させることになる。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。

Ｌａ：０．０００５〜０．１５％、Ｃｅ：０．０００５〜０．１５％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１５％およびＭｇ：０．０００５〜０．０１５％よりなる群から選ばれる１種以上
これらの元素は、腐食によって溶解したＦｅイオンの加水分解によるｐＨ低下を抑制する作用を有しており、またに必要によって含有されるＣｕ等による錆緻密化を促進し、Ｓｅによる局所ｐＨ低下抑制作用を更に高める働きがある。こうした作用は、これらの元素の１種以上を０．０００５％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、ＬａおよびＣｅについては、０．１５％、ＣａおよびＭｇについては０．０１５％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。尚、Ｌａ，Ｃｅを含有させるときのより好ましい下限は０．００１０％であり、より好ましい上限は０．１０％である。またＣａ，Ｍｇを含有させるときのより好ましい下限は０．００１０％であり、より好ましい上限は０．０１０％である。

Ｍｏ：０．０１〜５．０％
Ｍｏは、腐食の均一性を高めて局部腐食による穴あきを抑制する作用がある。特にＣｕ，Ｃｒ，Ｃｏ等と同時に含有させることによって、顕著な均一腐食性向上作用が発揮される。こうした効果を発揮させるためには、Ｍｏは０．０１％以上含有させることが好ましいが、過剰に含有させると溶接性が劣化することから、５．０％以下とすることが好ましい。Ｍｏ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４．５０％である。

Ｓｂ：０．０１〜０．５％、Ａｓ：０．０１〜０．５％、Ｓｎ：０．０１〜０．５％、Ｂｉ：０．０１〜０．５％、Ｔｅ：０．０１〜０．５％よりなる群から選ばれる１種以上
これらの元素は、Ｃｕ等による錆緻密化作用やＬａ等によるｐＨ低下作用を助長して耐食性を向上させる元素である。こうした作用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好ましいは、過剰に含有させると加工性と溶接性が劣化することから、０．５％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いずれも０．０２％であり、より好ましい上限は０．４０％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
船舶用鋼材では、適用する部位によってはより高強度化が必要な場合があるが、これらの元素は強度向上に必要な元素である。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。尚、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。

本発明の造船用鋼材は、基本的には塗装を施さなくても鋼材自体が優れた耐食性を発揮するものであるが、必要によって、後記実施例に示すタールエポキシ樹脂塗料、或はそれ以外の代表される重防食塗装、ジンクリッチペイント、ショッププライマー、電気防食などの他の防食方法と併用することも可能である。こうした防食塗装を施した場合には、後記実施例に示すように塗装膜自体の耐食性（塗装耐食性）も良好なものとなる。

また本発明の鋼材では、海水に起因する塩分付着と湿潤環境による腐食に対しても優れた耐久性を発揮する造船用鋼材が実現できるが、石油系液体燃料タンクの素材として用いられたときであっても、その腐食環境下においても優れた耐食性を発揮するものとなる。

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１
下記表１、２に示す化学成分組成の鋼材を転炉で溶製し、連続鋳造および熱間圧延により各種鋼板を製作した。得られた鋼板を切断および表面研削を行って、最終的に１００×１００×２５（ｍｍ）の大きさの試験片を作製した（試験片Ａ）。試験片Ａの外観形状を図１に示す。

また、図２に示すように２０×２０×５（ｍｍ）の小試験片４個を、１００×１００×２５（ｍｍ）の大試験片（前記試験片Ａと同じもの）に接触させて、すきま部を形成した試験片Ｂを作製した。すきま形成用の小試験片と大試験片とは同じ化学成分組成の鋼材として、表面仕上げも前記試験片Ａと同じ表面研削とした。そして小試験片の中心に５ｍｍφの孔を、基材側（大試験片側）にねじ孔を開けて、Ｍ４プラスチック製ねじで固定した。

本発明の鋼材では、防食塗装を併用する場合もあるが、何らかの原因で塗装に傷がついて素地の鋼材が露出した場合には、塗膜と素地鋼材のすきま部において腐食が顕著になることがある。そこで、防食塗装併用時の耐食性向上効果を検証するために、平均厚さ２５０μｍのタールエポキシ樹脂塗装（下塗り：ジンクリッチプライマー）を全面に施した試験片Ｃ（図３）も用いた。そして、試験片Ｃの片面には素地まで達するカット傷（長さ：１００ｍｍ、幅：約０．５ｍｍ）をカッターナイフで形成した。

前記表１、２に示した各化学成分組成の供試材について、試験片Ａ、試験片Ｂおよび試験片Ｃを夫々５個ずつ用い腐食試験に供した。このときの腐食試験方法は次の通りである。

［腐食試験方法］
まず海洋環境を模擬して、海水噴霧、乾燥および湿潤を順次繰り返しによる複合サイクル腐食試験を行った。海水噴霧試験では、水平から６０°の角度で傾けて供試材（各試験片Ａ〜Ｃ）を試験槽内に設置し、３５℃の人工海水（塩水）を霧状に噴霧させた。塩水の噴霧は常時連続して行った。このとき試験槽内において、水平に設置した面積８０ｃｍ²の円形皿に1時間当たりに１．５±０．３ｍＬの人工海水が任意の位置で採取されるような噴霧量に予め調整した。乾燥過程では、試験槽内の温度を５０℃、湿度を５０％ＲＴに保持した。湿潤過程では、試験槽内の温度を６０℃、湿度を９８％に保持した。海水噴霧過程：２時間、乾燥過程：３時間、湿潤過程：３時間を1サイクルとして、これらを繰り返し行って、供試材の腐食を促進させた。トータルの試験時間は６ヶ月間とした。この腐食試験［以下、「腐食試験Ｉ」とする］では、上記試験片Ａおよび試験片Ｂを夫々５個ずつを用いて評価した。

ところで、バラストタンク内では、空荷時の海水注入時には電気防食を施された海水浸漬状態であるが、原油搭載時（海水なし）には高温多湿に曝されるという腐食環境である。また、外板の海面付近でも、海水浸漬時には電気防食により防食されるが、海上へ露出した場合には、電気防食が作用せず大気の湿潤腐食環境に曝されることになる。このような、海水中での電気防食と大気雰囲気との繰り返しによる腐食環境を模擬するために、人工海水中での陰極電解と湿潤とを繰り返す複合サイクルによる腐食試験も行った。

人工海水中の電解では、温度：３０℃の人工海水中に浸漬した各供試材の電極電位をポテンショスタットを用いて−８００ｍＶ（銀／塩化銀電極基準）に保持した。このとき、対極は白金を、照合電極は銀／塩化銀電極を用いた。大気雰囲気としては、温度：６０℃、湿度：９５％ＲＴの恒温恒湿雰囲気に保持した。人工海水中での陰極電解を１日間、大気雰囲気を１日間を1サイクルとして、これらを繰り返し行って、供試材の腐食を促進させた。トータルの試験時間は６ヶ月間とした。この腐食試験［以下、「腐食試験ＩＩ」とする］では、上記試験片Ａおよび試験片Ｃを夫々５個ずつを用いて評価した。
（１）試験片Ａについては、試験前後の重量変化を平均板厚減少量D-ave（ｍｍ）に換算し、試験片５個の平均値を算出して、各供試材の全面腐食性を評価した。また、触針式三次元形状測定装置を用いて試験片Ａの最大侵食深さD-max（ｍｍ）を求め、平均板厚減少量［D-ave（ｍｍ）］で規格化して（即ち、D-max／D-aveを算出して）、腐食均一性を評価した。尚、試験後の重量測定および板厚測定は、クエン酸水素二アンモニウム水溶液中での陰極電解法［ＪＩＳ Ｋ８２８４］により鉄錆等の腐食生成物を除去してから行った。
（２）試験片Ｂについては、すきま部（接触面）の目視観察を行ってすきま腐食発生の有無を調べ、すきま腐食が認められる場合には、上記陰極電解法により腐食生成物を除去し、触針式三次元形状測定装置を用いて最大すきま腐食深さD-crev（ｍｍ）を測定した。
（３）塗装処理を施した試験片Ｃ（カット傷付き）については、試験後にカット傷を形成した面における塗膜膨れ面積の比率（膨れ面積率）を測定した。膨れ面積率は格子点法（格子間隔１ｍｍ）によって求めた。即ち、膨れの認められた格子点の数を全格子点数で除したものを膨れ面積率と定義して、試験片５個の平均値を求めた。また、カット傷に垂直方向の塗膜膨れ幅をノギスで測定し、試験片５個の最大値を最大膨れ幅と定義した。

上記耐全面腐食性（D-ave）、腐食均一性（D-max／D-ave）、耐すきま腐食性（D-crev）、塗装耐食性（膨れ面積率および最大膨れ幅）の評価基準は下記表３に示す通りである。腐食試験結果を下記表４、５に示す。

これらの結果から次のように考察できる。従来の耐食鋼相当材（ＪＩＳ ＳＭＡ４９０相当）であるＮｏ．２のものや、Ｓｅの含有量が本発明で規定する下限値に満たないＮｏ．３のものでは、従来鋼（Ｃ-Ｓｉ-Ｍｎ鋼）のＮｏ．１のものに比べて耐全面腐食性はやや改善しているが、その他の耐食性に関しては満足できるレベルは達成されていない。

これに対して、Ｓｅを適性量含有させたもの（Ｎｏ．４〜４１）では、Ｓｅによる耐食性向上効果によりいずれの耐食性も従来鋼（Ｎｏ．１）より優れ、特に耐すきま腐食性に優れた結果を示しており、造船用耐食鋼として好ましいことがわかる。

また、各種の耐食性向上元素を含有させることによって、鋼材の耐食性が更に向上していることが分かる。特に、ＣａやＭｇを含有させたもの（Ｎｏ．１０，１３，３１等）では、腐食均一性の更なる向上が認められ、これらの元素の局所ｐＨ低下抑制作用が相乗的に作用したものと考えられた。またＣｕ，Ｃｒ，ＮｉまたはＴｉを添加した供試材では、特に塗装供試材の最大膨れ幅を低減させる効果が認められ（Ｎｏ．７，８，９等）、これらの元素の錆緻密化がカット部の錆安定化に作用して腐食進展を抑制したものと推察される。更に、ＳｂやＳｎ等を含有さすせることによって、耐食性が大幅に向上することが分かる（Ｎｏ．２１，２２等）。

実施例２
下記表６、７に示す化学成分組成の鋼材を転炉で溶製し、連続鋳造および熱間圧延により各種鋼板を製作した。得られた鋼板を切断および表面研削を行って、最終的に３００×３００×２５（ｍｍ）の大きさの試験片を作製した（試験片Ｄ）。試験片Ｄの外観形状を図４に示す。

また、図５に示すように６０×６０×５（ｍｍ）の小試験片４個を、３００×３００×２５（ｍｍ）の大試験片（前記試験片Ｄと同じもの）に接触させて、すきま部を形成した試験片Ｅを作製した。すきま形成用の小試験片と大試験片とは同じ化学成分組成の鋼材として、表面仕上げも前記試験片Ｄと同じ表面研削とした。そして小試験片の中心に１０ｍｍφの孔を、基材側（大試験片側）にねじ孔を開けて、Ｍ８プラスチック製ねじで固定した。

更に、平均厚さ２５０μｍのタールエポキシ樹脂塗装（下塗り：ジンクリッチプライマー）を全面に施した試験片Ｆ（図６）も用いた。そして防食のための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、試験片Ｆの片面には素地まで達するカット傷（長さ：１００ｍｍ、幅：約０．５ｍｍ）をカッターナイフで形成した。

前記表６、７に示した各化学成分組成の供試材について、試験片Ｄ、試験片Ｅおよび試験片Ｆを夫々５個ずつ用い腐食試験に供した。このときの腐食試験方法（実船暴露試験）は次の通りである。

［腐食試験方法］
作製した供試材（各試験片Ｄ〜Ｆ）を、ＶＬＣＣ原油タンカーの内面の底板、壁面および上甲板裏に取り付けて、５年間の通常運航の後、各供試材の腐食状況を調査した。底板および甲板裏には、試験片ＤおよびＥを５個ずつ、壁面には試験片ＤおよびＦを５個ずつ暴露した。

５年間の暴露後に、試験片Ｄについては、クエン酸水素二アンモニウム水溶液中での陰極電解法［ＪＩＳ Ｋ８２８４］により鉄錆等の腐食生成物の除去を行った。また、試験片Ｅについても、すきま形成用の小試験片を取り外し、同様の方法で腐食生成物の除去を行った。
（１）試験片Ｄについては、試験前後の重量変化を平均板厚減少量D-ave（ｍｍ）に換算し、試験片５個の平均値を算出して、各供試材の全面腐食性を評価した。また、触針式三次元形状測定装置を用いて試験片Ｄの最大侵食深さD-max（ｍｍ）を求め、平均板厚減少量［D-ave（ｍｍ）］で規格化して（即ち、D-max／D-aveを算出して）、腐食均一性を評価した。
（２）試験片Ｅについては、触針式三次元形状測定装置を用いて大試験片側の最大すきま腐食深さD-crev（ｍｍ）を測定した。
（３）塗装処理を施した試験片Ｆ（カット傷付き）については、カット傷に垂直方向の塗膜膨れ幅（ｍｍ））をノギスで測定し、試験片５個の最大値を最大膨れ幅と定義した。

上記耐全面腐食性（平均板減少量：D-ave）、腐食均一性（D-max／D-ave）、耐すきま腐食性（D-crev）、塗装耐食性（最大膨れ幅）の評価基準は下記表８に示す通りである。腐食試験結果を下記表９、１０に示す。

これらの結果から次のように考察できる。従来の耐食鋼（Ｎｏ．２〜４）では、従来鋼のＮｏ．１のものに比べて耐全面腐食性と腐食均一性はやや改善しているが、耐すきま腐食性や塗装耐食性については従来鋼レベルであり耐食鋼としては不十分である。また、Ｓｅを少量含有させたＮｏ．５のものでは、耐すきま腐食性がやや改善されているが、Ｓｅ含有量が本発明で規定する下限値に満たないので十分な効果が発揮されていないことが分かる。

これに対して、Ｓｅを適性量含有させたもの（Ｎｏ．６〜５０）では、Ｓｅによる耐食性向上効果によりいずれの耐食性も従来鋼（Ｎｏ．１）より優れ、特に耐すきま腐食性に優れた結果を示しており、造船用耐食鋼として好ましいことがわかる。特に、各種の耐食性向上元素（Ｃｕ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｔｉ等）を含有させることによって、耐全面腐食性および腐食均一性に加えて、耐すきま腐食性や塗装耐食性も大きく向上していることが分かる。このような耐食性改善効果は、Ｓｅによる局所的ｐＨ低下抑制効果に上記元素による効果が相乗的に作用したものと推察される。

またＬａ，Ｃｅ等を適量含有させた供試材（Ｎｏ．１４，１５，１８〜２７等）では底板の耐すきま腐食性の更なる向上に効果が認められ、Ｃａ，Ｍｇを適量含有させた供試材（Ｎｏ．１６，１７，１９〜２７等）は壁面での塗装耐食性が大幅に向上していることが分かる。このような効果は、Ｌａ，Ｃｅ，Ｃａ，Ｍｇ等が、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｔｉによる錆緻密化を促進し、Ｓｅによる局所ｐＨ低下抑制作用を助長したものと推察される。

Ｍｏを適量含有させることも壁面の腐食均一性向上に効果を発揮するものであり（例えば、Ｎｏ．３１，３４，３５等）、この元素による錆緻密化作用の均一化が作用したものと考えられる。

更に、Ｓｂ，Ａｓ，Ｓｎ，ＢｉあるいはＴｅ等を含有させることによって、耐全面腐食性が大幅に向上することが明らかであり（Ｎｏ．３７〜４０等）、これらの元素が上述の各元素の錆緻密化やｐＨ緩和作用を助長した結果と推察される。

以上のように、本発明鋼はオイルコート欠陥部での局部腐食、構造的なすきま部でのすきま腐食、或いは塗膜傷部での腐食に対して優れた耐食性を発揮するものであり、原油タンク耐食鋼として好適に用いることができるものである。

実施例１の耐食性試験Ｉに用いた試験片Ａの外観形状を示す説明図である。 実施例１の耐食性試験Ｉに用いた試験片Ｂの外観形状を示す説明図である。 実施例１の耐食性試験ＩＩに用いた試験片Ｃの外観形状を示す説明図である。 実施例２の耐食性試験に用いた試験片Ｄの外観形状を示す説明図である。 実施例２の耐食性試験に用いた試験片Ｅの外観形状を示す説明図である。 実施例２の耐食性試験に用いた試験片Ｆの外観形状を示す説明図である。

Claims (7)

1. Ｃ：０．０１〜０．３０％(質量％の意味、以下同じ)、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ａｌ：０．００５〜０．１０％を夫々含有する他、Ｓｅ：０．００５〜０．５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする耐食性に優れた船舶用鋼材。
2. 更に、Ｃｕ：０．０１〜５．０％、Ｃｒ：０．０１〜５．０％、Ｃｏ：０．０１〜５．０％、Ｎｉ：０．０１〜５．０％およびＴｉ：０．００５〜０．２０％よりなる群から選ばれる１種以上を含有する請求項１に記載の船舶用鋼材。
3. 更に、Ｌａ：０．０００５〜０．１５％、Ｃｅ：０．０００５〜０．１５％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１５％およびＭｇ：０．０００５〜０．０１５％よりなる群から選ばれる１種以上を含有する請求項１または２に記載の船舶用鋼材。
4. 更に、Ｍｏ：０．０１〜５．０％を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の船舶用鋼材。
5. Ｓｂ：０．０１〜０．５％、Ａｓ：０．０１〜０．５％、Ｓｎ：０．０１〜０．５％、Ｂｉ：０．０１〜０．５％、Ｔｅ：０．０１〜０．５％、よりなる群から選ばれる１種以上を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の船舶用鋼材。
6. 更に、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種以上を含有する請求項１〜５のいずれかに記載の船舶用鋼材。
7. 石油系液体燃料タンクの素材として用いられるものである請求項１〜６のいずれかに記載の船舶用鋼材。

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